文／田巍·天津市天鍛壓力機(jī)有限公司

近年來隨著汽車行業(yè)的加速發(fā)展，用戶對(duì)汽車產(chǎn)品的質(zhì)量和外觀要求也越來越高，也可以說是對(duì)汽車模具及設(shè)備提出了更高的要求。普通的單動(dòng)薄板沖壓液壓機(jī)只配置下液壓墊裝置，用于制件的反拉伸工藝；但對(duì)于形狀復(fù)雜、不規(guī)則的大型汽車覆蓋件，如果單獨(dú)依靠下液壓墊壓邊完成拉伸成形工藝，很難達(dá)到理想效果，此時(shí)就需要設(shè)備配置上液壓墊裝置來輔助，共同完成壓制工作。上液壓墊的主要功能是預(yù)壓料和打料。

與下液壓墊相比，上液壓墊力和行程要小，且面積與下液壓墊相同或略??；與常規(guī)產(chǎn)品相比，上液壓墊力一般在100～250t，行程在150～250mm，多缸驅(qū)動(dòng)。以我公司生產(chǎn)的YT27-1000AX 10000kN單動(dòng)薄板沖壓液壓機(jī)為例：設(shè)備有效工作臺(tái)面為4600mm×2500mm，上下液壓墊最大外形尺寸3960mm×1860mm，下液壓墊力3000kN，行程300mm；上液壓墊力2000kN，行程150mm。圖1是我公司為國(guó)內(nèi)某模具公司生產(chǎn)的帶上液壓墊裝置的液壓機(jī)生產(chǎn)線。

上液壓墊裝置結(jié)構(gòu)形式的發(fā)展過程

上液壓墊裝置的結(jié)構(gòu)形式也是經(jīng)歷了幾個(gè)不同的發(fā)展階段。

第一階段

最初的上液壓墊裝置類似于普通液壓機(jī)的液壓打料裝置，可以算作上液壓墊裝置的雛形，如圖2所示。在滑塊的各筋板上，沿前后方向提前加工出滿足橫梁安裝、上下運(yùn)動(dòng)的空間的長(zhǎng)孔，將橫梁分別穿進(jìn)各長(zhǎng)孔內(nèi)；在滑塊前后方向圍板上安裝有上液壓墊缸，前后側(cè)的上液壓墊缸分別與前后的連接板連接；每根橫梁又要和連接板相連。實(shí)際使用時(shí)，用戶會(huì)根據(jù)不同制件在橫梁下部不同的位置安裝壓料桿。

圖1 帶上液壓墊裝置的液壓機(jī)生產(chǎn)線

圖2 YT27-1000J上打料裝置裝配圖

此結(jié)構(gòu)形式的缺點(diǎn)是：首先，各部分零件雖然連接在一起，但剛性較差，各油缸的動(dòng)作如不同步，會(huì)導(dǎo)致各壓料桿處的壓力不同；其次，由于壓料桿分布范圍很大，需要的橫梁數(shù)量就很多，導(dǎo)致滑塊開孔過密，嚴(yán)重影響了滑塊的強(qiáng)度。所以，實(shí)際中應(yīng)用的產(chǎn)品很少。

第二階段

隨著越來越多的用戶要求設(shè)備配置上液壓墊裝置，設(shè)計(jì)者們對(duì)該裝置進(jìn)行了更深入的研究，逐漸引入下液壓墊裝置的結(jié)構(gòu)形式，對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。將滑塊下部做成空腔，用于容納上液壓墊和滿足其上下運(yùn)行的空間需要。上液壓墊缸安裝在滑塊中間的隔板上，通過螺釘與下面的上液壓墊連接。此時(shí)的上液壓墊采用的是箱形鋼板焊接結(jié)構(gòu)，整體剛度大大提高。由于上液壓墊外形尺寸很大，滑塊的空腔很大，導(dǎo)致上墊板的受力極其惡劣。設(shè)計(jì)者在滑塊和上墊板之間增加了多根支撐柱，改善上墊板受力情況，同時(shí)支撐柱為上液壓墊導(dǎo)向，解決了上液壓墊的導(dǎo)向問題。由于上液壓墊是安裝在滑塊內(nèi)部，如用戶再自己裝壓料桿非常困難，所以，此結(jié)構(gòu)的上液壓墊下部通過壓塊等固定著所有的壓料桿，其下端比上墊板下平面略高。

此結(jié)構(gòu)形式雖然避免了第一階段上液壓墊裝置的缺點(diǎn)，但實(shí)踐表明，其也存在著不足之處：首先，上液壓墊缸安裝在滑塊內(nèi)部，一旦漏油，更換密封需要大拆，維修很麻煩；其次，由于各制件并非完全對(duì)稱，均存在一定的偏載，很多時(shí)候會(huì)將壓料桿的固定塊螺釘掰斷，如此，維修起來同更換上液壓墊缸密封是一樣的，需要拆掉上墊板，很麻煩。由于存在上述一些不足，此形式的上液壓墊裝置使用的時(shí)間也不算很長(zhǎng)。

第三階段

使用時(shí)間最長(zhǎng)的當(dāng)屬第三階段的結(jié)構(gòu)形式，其主體結(jié)構(gòu)與第二階段類似，但是細(xì)節(jié)做了很多改變，如圖3所示。設(shè)計(jì)者們經(jīng)過多年的經(jīng)驗(yàn)積累，將第三階段的結(jié)構(gòu)逐步固定下來，一直沿用到至今。此結(jié)構(gòu)與第二階段的結(jié)構(gòu)相比，主要的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：首先，上液壓墊缸安裝到了滑塊頂部圍板上，可以外面拆裝，維修方便；其次，上液壓墊的導(dǎo)向采用八塊導(dǎo)板導(dǎo)向，相比之前的圓柱導(dǎo)向，導(dǎo)向精度更高，抗偏載能力更強(qiáng)；再次，壓料桿與上液壓墊不再連接，避免了因偏載導(dǎo)致的固定螺釘斷裂，且維修相當(dāng)麻煩的問題；最后，上液壓墊缸不再采用前面兩種的活塞缸形式，且不與上液壓墊連接，滿足用戶使用的前提下，避免了連接螺釘斷裂的問題。

圖3 YT27-1000CN上液壓墊裝置裝配圖

第四階段

結(jié)合目前已有產(chǎn)品，同時(shí)借鑒國(guó)外產(chǎn)品上液壓墊結(jié)構(gòu)的成功經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)者們?cè)O(shè)計(jì)出了另外一種新的上液壓墊結(jié)構(gòu)。與上面的結(jié)構(gòu)區(qū)別主要在于將上液壓墊的支撐形式做了改變，穩(wěn)定性和傳遞受力的效果更好了；上液壓墊由焊接結(jié)構(gòu)改為整塊鋼板形式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單了。其他細(xì)節(jié)基本延續(xù)了前面兩種的設(shè)計(jì)，在此不再詳細(xì)介紹。

上液壓墊裝置的技術(shù)現(xiàn)狀

第三種形式應(yīng)用時(shí)間最長(zhǎng)，且應(yīng)用非常成功，得到了眾多用戶的認(rèn)可，所以下面對(duì)我公司YT27-1000CN 10000kN單動(dòng)薄板沖壓液壓機(jī)的上液壓墊裝置進(jìn)行較為詳細(xì)的介紹。

設(shè)備功能與用途

設(shè)備適用于沖壓汽車覆蓋件和調(diào)試薄板剪切及成形類模具；可以進(jìn)行金屬薄板的拉伸、彎曲、翻邊、成形和復(fù)雜箱體及大曲面零件拉伸及成形等工藝，并且配有上液壓墊裝置，可完成拉伸（或翻邊）的復(fù)合工藝。

上液壓墊的工藝動(dòng)作

設(shè)備的控制系統(tǒng)設(shè)有調(diào)整、手動(dòng)、半自動(dòng)三種工藝動(dòng)作方式。上液壓墊的工藝操作形式為：預(yù)壓料、打料和無動(dòng)作三種方式。上述主工藝動(dòng)作可以通過操縱面板上的選擇開關(guān)進(jìn)行切換。

預(yù)壓料是指上液壓墊首先處于其行程的下死點(diǎn)，液壓系統(tǒng)對(duì)上液壓墊缸建立預(yù)壓力，此預(yù)壓力由滑塊本體承受，不能傳遞到模具上。此時(shí)，滑塊下行至模具壓料機(jī)構(gòu)工作行程范圍內(nèi)時(shí)，上液壓墊壓力迅速上升。此編程壓力傳遞到模具上，隨滑塊下行，上液壓墊保持編程壓力被動(dòng)上行；當(dāng)滑塊到達(dá)下停止點(diǎn)，保壓結(jié)束時(shí)將此墊力減至預(yù)壓力（此力可調(diào)，用于滑塊上行時(shí)脫模），隨滑塊上行液壓墊主動(dòng)下行至行程的下死點(diǎn)，以備下一工作循環(huán)。

上液壓墊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

上液壓墊安裝于滑塊內(nèi)，采用鋼板焊接箱形結(jié)構(gòu)，以滑塊為導(dǎo)向，采用四角八面可調(diào)導(dǎo)向形式。導(dǎo)板采用具有自潤(rùn)滑功能的復(fù)合材料，導(dǎo)軌間隙可調(diào)，導(dǎo)向精度高，精度保持性好。上液壓墊采用四缸結(jié)構(gòu)，以提高上液壓墊承受偏心負(fù)載能力（上液壓墊面積很大的情況下，可以采用六缸或八缸結(jié)構(gòu)，目的是使其受力均勻）。上液壓墊范圍內(nèi)要按用戶的要求布滿壓料桿，壓料桿兩端硬度要求45HRC。非工作狀態(tài)下，上液壓墊壓料桿面距離滑塊下平面10mm，保證桿下端面不露出滑塊下表面。

上液壓墊的液壓系統(tǒng)控制

上液壓墊油缸采用四缸結(jié)構(gòu)形式，四角布置四個(gè)活塞缸。四個(gè)上液壓墊缸的壓力由一個(gè)比例溢流閥統(tǒng)一控制，如圖4所示；或四角的每個(gè)油缸都配有比例溢流閥，可以實(shí)現(xiàn)上液壓墊的四角比例調(diào)壓，四角壓力可直接在觸摸屏上設(shè)定和顯示，壓力顯示精度為0.1MPa，壓力控制精度為0.3MPa。上液壓墊低壓調(diào)節(jié)時(shí)用遠(yuǎn)程手動(dòng)控制溢流閥。

圖4 YT27-1000CN上液壓墊裝置液壓原理圖

上液壓墊安裝有絕對(duì)值式直線位移傳感器，使壓機(jī)能方便地實(shí)現(xiàn)液壓墊行程轉(zhuǎn)換位置的數(shù)字設(shè)定和壓邊力的比例控制。壓力測(cè)量元件采用高精度的壓力傳感器，調(diào)壓控制元件采用進(jìn)口的高頻響帶反饋精密控制的比例溢流閥，壓力值通過觸摸屏顯示。這套比例壓力控制系統(tǒng)可以使液壓墊壓力在公稱力的15%～100%內(nèi)無級(jí)調(diào)節(jié)，上液壓墊上限位保持時(shí)間可預(yù)置。

上液壓墊的電氣系統(tǒng)控制

上液壓墊采用絕對(duì)值式直線位移傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)行程位移的數(shù)字顯示和數(shù)字控制。位置的顯示和調(diào)整通過觸摸屏實(shí)現(xiàn)，顯示精度0.1mm。為確保安全，在上、下極限位置均設(shè)有行程開關(guān)保護(hù)。

電氣控制系統(tǒng)一般采用進(jìn)口的PLC可編程控制器和彩色觸摸屏控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)床各種工藝動(dòng)作循環(huán)。此種控制系統(tǒng)是目前液壓機(jī)行業(yè)最主流的控制方式，其特點(diǎn)就是控制更為靈活，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠；可在屏幕上對(duì)滑塊和上、下液壓墊的行程、壓力等參數(shù)進(jìn)行預(yù)置，顯示滑塊和上、下液壓墊的位移、壓力等數(shù)值；可顯示壓力機(jī)工作信息及故障信息；存儲(chǔ)模具參數(shù)不少于100套。

結(jié)論

液壓機(jī)是成形生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的設(shè)備之一，壓制汽車大型覆蓋件的單動(dòng)薄板沖壓液壓機(jī)更是其中的一個(gè)重要系列產(chǎn)品。液壓機(jī)正在朝著高速、低能耗和功能集成的方向發(fā)展，帶有上液壓墊裝置的液壓機(jī)作為一項(xiàng)新產(chǎn)品，其應(yīng)用前景非常好。目前，像一汽大眾、寶馬等中高端汽車制造商使用的液壓機(jī)生產(chǎn)線多配置上液壓墊裝置。開發(fā)結(jié)構(gòu)更合理、控制精度更高、性能更穩(wěn)定的上液壓墊裝置，已經(jīng)成為液壓機(jī)行業(yè)研究的一個(gè)重要課題。