胡 健，譚興琛，周桂祥，嚴(yán)靜蕓，鄭義祥

（江蘇揚(yáng)力集團(tuán)有限公司 重型機(jī)床研究所，江蘇 揚(yáng)州 225127）

氣墊閉鎖機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算

胡 健，譚興琛，周桂祥，嚴(yán)靜蕓，鄭義祥

（江蘇揚(yáng)力集團(tuán)有限公司 重型機(jī)床研究所，江蘇 揚(yáng)州 225127）

針對(duì)客戶對(duì)應(yīng)用于大型覆蓋件零件拉深工藝的多連桿壓力機(jī)提出的氣墊具有閉鎖及下拉功能的要求，即使滑塊到達(dá)下死點(diǎn)時(shí)氣墊被鎖住不能上升，同時(shí)還能繼續(xù)下行一段距離確保氣墊頂桿與制件脫離以保證安全。通過對(duì)原有氣墊結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，設(shè)計(jì)閉鎖機(jī)構(gòu)，滿足客戶要求，完善產(chǎn)品功能。

多連桿壓力機(jī)；氣墊閉鎖；工作原理；速度調(diào)節(jié)

氣墊在整個(gè)沖壓過程中提供壓邊與頂料力。由于氣墊在正常工作中氣墊缸體始終與儲(chǔ)氣筒相通，缸體中充滿壓力，所以滑塊在到達(dá)下死點(diǎn)后返程過程中頂桿會(huì)隨著氣墊缸體立刻上升，這種上升往往會(huì)破壞工件。多連桿壓力機(jī)主要完成深拉伸工藝，是沖壓線打頭設(shè)備，拉延件的好壞對(duì)成品質(zhì)量影響巨大，因此多連桿壓力機(jī)氣墊必須具備閉鎖功能。

1 設(shè)計(jì)步驟

首先對(duì)實(shí)現(xiàn)閉鎖功能的原理進(jìn)行分析，然后進(jìn)行工況分析，收集運(yùn)行參數(shù)，制定實(shí)施方案。進(jìn)行閉鎖壓力、下拉量的計(jì)算，最后進(jìn)行閉鎖回油速度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等。

2 具體措施

從閉鎖的功能上分析，要實(shí)現(xiàn)閉鎖需要有一個(gè)外力阻止氣墊活塞在氣墊力的作用下往上升。大型閉式壓力機(jī)氣墊力很大，怎樣才能創(chuàng)造一個(gè)外力且能阻止活塞上升呢？考慮利用氣源作為動(dòng)力源，利用增壓缸原理實(shí)現(xiàn)以常規(guī)氣壓得到一個(gè)較大的力。根據(jù)這一原理設(shè)計(jì)了氣墊閉鎖缸體。增壓缸大端腔接氣源，氣源的通斷由電磁閥控制，小端腔與氣墊活塞上端相通，氣墊活塞上裝有多個(gè)可使油液從活塞下端往上端流動(dòng)的單向閥。當(dāng)氣墊向下運(yùn)動(dòng)，氣墊活塞下端的油液經(jīng)過單向閥向活塞上端流動(dòng)，油液充滿整個(gè)增壓缸小端缸體，多余的油液從回油口重新回到氣墊缸體內(nèi)；氣墊快運(yùn)行到下死點(diǎn)時(shí)，控制氣源通斷的電磁閥接合，增壓缸大端腔通氣，閉鎖活塞桿在氣壓的推動(dòng)下首先堵住回油口，增壓缸的小端形成高壓油，高壓油作用在氣墊活塞上，形成閉鎖力。閉鎖活塞桿在堵住回油口后繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，回油口到閉鎖活塞桿限定位置這段距離內(nèi)的油液被壓入到氣墊活塞上端，高壓油推動(dòng)氣墊活塞向下行走一段距離，形成下拉。

增壓缸的通氣時(shí)機(jī)對(duì)閉鎖機(jī)構(gòu)性能影響巨大。如果通氣太早，氣墊還沒到達(dá)下死點(diǎn)回油口就被封死，增壓缸小端的油壓會(huì)升得很高，長(zhǎng)此以往對(duì)機(jī)構(gòu)的密封及強(qiáng)度都是不利的。如果通氣太晚，滑塊已經(jīng)過了下死點(diǎn)，回油口還沒被封死，就不能實(shí)現(xiàn)閉鎖。為達(dá)到最好的閉鎖效果，實(shí)現(xiàn)閉鎖的可調(diào)性，在壓機(jī)操作面板上設(shè)置了閉鎖角度調(diào)節(jié)程序供現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。

在確定了閉鎖方案后即可根據(jù)氣墊設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行閉鎖力的計(jì)算。設(shè)計(jì)目標(biāo)是氣墊最大噸位300t，氣墊采用雙缸結(jié)構(gòu)，那么單側(cè)需要的閉鎖力是150t。計(jì)算參數(shù)如圖1中所示。

（1）增壓比的計(jì)算

當(dāng)氣墊達(dá)到最大噸位時(shí)作用在氣墊活塞上的油壓為：

常規(guī)氣源氣壓為P2＝0.5MPa，則增壓機(jī)構(gòu)最小增壓比為：

圖1 閉鎖機(jī)構(gòu)示意圖

圖2 閉鎖的設(shè)置程序

（2）閉鎖力的計(jì)算

最大閉鎖力

F=R×P2×A1＝210t＞150t，故可滿足氣墊閉鎖要求。

（3）下拉量的計(jì)算

增壓缸小端壓縮的高壓油體積應(yīng)等于氣墊活塞下行排油體積，活塞下行距離即下拉量。

氣墊兩端閉鎖回油速度應(yīng)當(dāng)一致，否則氣墊頂冠升起速度不一致易卡死，嚴(yán)重的甚至損壞氣墊結(jié)構(gòu)或模具。在下端回油口，我們?cè)O(shè)置了帶螺紋調(diào)節(jié)的節(jié)流閥體，可以通過螺紋調(diào)節(jié)回油口開口大小，從而調(diào)節(jié)回油速度，同時(shí)在節(jié)流閥體的端頭有指示桿，指示桿在限位支架的限制下做水平運(yùn)動(dòng)，限位支架上裝有標(biāo)尺可指示回油口開口大小，如圖3所示。閉鎖機(jī)構(gòu)兩側(cè)調(diào)節(jié)的刻度值應(yīng)保持一致，這樣就能保證回油速度的一致性。

圖3 閉鎖回油速度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

3 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)實(shí)際應(yīng)用，該閉鎖機(jī)構(gòu)能夠滿足客戶要求，且充分消除了氣墊頂桿在失去滑塊壓力后微量上升引起工件破壞的可能性。本文方案在生產(chǎn)實(shí)踐中不斷完善，客戶反映效果良好，實(shí)踐證明是一種可靠的結(jié)構(gòu)。

[1]左建明.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

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[5]何德譽(yù).曲柄壓力機(jī)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1987.

Design and calculationof cushion locking system forpress

HU Jian,TAN Xingchen,ZHOU Guixiang,YAN Jingyun,ZHENG Yixiang
（Research Institute of Heavy Duty Machine,Yangli Group Co.,Ltd.,Yangzhou 225127，Jiangsu China）

The customers have requirement of locking and descending function for cushion in multi-link press which is mainly used for drawing process of large covering parts,that is,when slide goes down to bottom dead point,the press cushion has been locked and can continue to go down a certain distance to separate ejector pin and parts in order to ensure safety.Through the improvement of original press cushion structure, the cushion locking system of the press has been designed to meet the requirements of customers and improve the product function.

Cushion locking system;Multi-link press;Working principle;Velocity adjustment

TG315.5

A

10.16316/j.issn.1672－0121.2016.04.003

1672－0121（2016）04－0010－02

2016－02－19；

2016－04－10

胡 健（1985－），男，助理工程師，從事機(jī)械壓力機(jī)研發(fā)與制造。E－mail：huj＠yangli.com