邱玉良，彭鑫亮，李立豐

（1.榮成華東鍛壓機(jī)床股份有限公司，山東 榮成 264300；2.山東邁特力重機(jī)有限公司，山東 德州 251200）

閉式機(jī)械壓力機(jī)是鍛壓生產(chǎn)中一種重要設(shè)備之一，目前，現(xiàn)有的閉式機(jī)械壓力機(jī)普遍配備有交換工作臺(tái)，交換工作臺(tái)能更便捷的更換模具。但是從使用效果看，傳統(tǒng)交換工作臺(tái)在使用過程中會(huì)出現(xiàn)一系列問題，影響機(jī)床的使用、鍛壓零件質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

而如今隨著制造業(yè)快速發(fā)展和市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)需要，提高鍛造和沖壓零件精度、質(zhì)量和生產(chǎn)效率成為制造企業(yè)采購(gòu)設(shè)備優(yōu)先選擇。而機(jī)械壓力機(jī)實(shí)現(xiàn)高效、精密、穩(wěn)定可靠、智能自動(dòng)化線是關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，這樣對(duì)機(jī)械壓力機(jī)交換工作臺(tái)提出了更高要求。

為此本文設(shè)計(jì)了三種新的自動(dòng)交換工作臺(tái)來解決傳統(tǒng)交換工作臺(tái)在使用中出現(xiàn)的一系列問題，同時(shí)提高了鍛壓零件的質(zhì)量和壓力機(jī)的生產(chǎn)效率。

1 傳統(tǒng)交換工作臺(tái)的問題

傳統(tǒng)交換工作臺(tái)因其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)落后以及在實(shí)際使用中的工作情況不佳，容易出現(xiàn)一系列問題：①交換工作臺(tái)滾輪同步性差；②交換工作臺(tái)導(dǎo)向精度低、穩(wěn)定性差的問題；③交換工作臺(tái)停止位置不準(zhǔn)確，影響定位精度；④采用固定式撞塊，影響自動(dòng)換模和生產(chǎn)效率；⑤移出后沒有準(zhǔn)確定位及夾緊機(jī)構(gòu)；⑥交換工作臺(tái)定位靠圓柱銷定位，長(zhǎng)時(shí)間使用造成磨損，回程停止時(shí)定位不準(zhǔn)；⑦沒有超重過載檢測(cè)報(bào)警，當(dāng)超重使用，壓壞導(dǎo)軌，破壞機(jī)床精度；⑧現(xiàn)有的交換工作臺(tái)無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，不能滿足機(jī)械壓力機(jī)自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)線自動(dòng)交換工作臺(tái)的需要。

2 自動(dòng)交換工作臺(tái)的設(shè)計(jì)

為了解決傳統(tǒng)交換工作臺(tái)在實(shí)際工作中出現(xiàn)的問題，提高鍛壓零件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，滿足機(jī)械壓力機(jī)自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)線對(duì)自動(dòng)交換工作臺(tái)的需要，本文設(shè)計(jì)了閉式機(jī)械壓力機(jī)三種不同驅(qū)動(dòng)形式的自動(dòng)交換臺(tái)。

2.1 液壓驅(qū)動(dòng)交換工作臺(tái)

閉式機(jī)械壓力機(jī)前后（或左右）部設(shè)有單套或雙套交換工作臺(tái)，交換工作臺(tái)左右（或前后）兩側(cè)的自潤(rùn)滑銅導(dǎo)軌板與左右導(dǎo)軌構(gòu)成滑動(dòng)導(dǎo)軌副，導(dǎo)軌副為交換工作臺(tái)前后（或左右）移動(dòng)起精確導(dǎo)向作用，解決了交換工作臺(tái)的跑偏問題。

液壓驅(qū)動(dòng)交換工作臺(tái)設(shè)有兩套多級(jí)液壓油缸驅(qū)動(dòng)裝置，連接軸將多級(jí)液壓油缸的連接頭和固定座連接在一起，固定座隨工作臺(tái)移動(dòng)。多級(jí)液壓油缸通過管路連接在液壓泵站上，液壓泵站采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，伺服電機(jī)與PLC配合，準(zhǔn)確控制多級(jí)液壓油缸供油量，實(shí)現(xiàn)交換工作臺(tái)的精確移動(dòng)，與傳感器配合，實(shí)現(xiàn)誤差檢測(cè)與補(bǔ)償功能。圖1～圖4分別為液壓驅(qū)動(dòng)交換工作臺(tái)的剖視圖、俯視圖、前視圖與側(cè)視圖，由此可以看出液壓驅(qū)動(dòng)交換工作臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)。

圖1 液壓驅(qū)動(dòng)交換工作臺(tái)剖視圖

圖2 液壓驅(qū)動(dòng)交換工作臺(tái)俯視圖

圖3 液壓驅(qū)動(dòng)交換工作臺(tái)前視圖

圖4 交換工作臺(tái)側(cè)視圖

交換工作臺(tái)內(nèi)設(shè)有四處夾緊裝置，夾緊缸上安裝有夾緊頭，四個(gè)夾緊塊安裝在底座和基礎(chǔ)上，使交換工作臺(tái)固定。夾緊裝置讓交換工作臺(tái)在移出停止?fàn)顟B(tài)具備夾緊功能，配合定位裝置，保證了模具安裝位置的準(zhǔn)確性，確保模具自動(dòng)化更換的定位精度，夾緊裝置結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 夾緊裝置示意圖

交換工作臺(tái)左右兩邊中間位置設(shè)有錐形定位裝置。錐形定位銷安裝在底座和基礎(chǔ)上，當(dāng)交換工作臺(tái)處于移出狀態(tài)時(shí)也有定位功能，工作臺(tái)體和法蘭套內(nèi)裝有自潤(rùn)滑導(dǎo)向銅套，錐形定位套可在自潤(rùn)滑導(dǎo)向銅套內(nèi)移定，當(dāng)工作臺(tái)下落時(shí)錐形定位套與錐形定位塊接觸，實(shí)現(xiàn)定位功能。錐形定位裝置擁有更好的定位精度，能自動(dòng)找正，且抗磨損能力比圓柱定位銷好，錐形定位裝置結(jié)構(gòu)如6所示。

圖6 錐形定位裝置示意圖

交換工作臺(tái)設(shè)有撞塊自動(dòng)升降裝置，碰塊固定于工作臺(tái)上，撞塊安裝在頂起缸上部，頂起缸固定在底座上，每個(gè)頂起缸下端有兩個(gè)傳感器，分別檢測(cè)頂起和落下是否到位，主要作用是防止交換工作臺(tái)歸位減速停止超過預(yù)定位置，實(shí)現(xiàn)間接定位功能，通過PLC控制，交換工作臺(tái)具有撞塊輔助停止功能且不會(huì)發(fā)生干涉情況，撞塊自動(dòng)升降裝置結(jié)構(gòu)如圖7所示。

圖7 撞塊自動(dòng)升降裝置示意圖

交換工作臺(tái)設(shè)有四套導(dǎo)軌清理器裝置，主要作用是清理鋼軌上的異物，防止異物損傷滾輪和鋼軌。當(dāng)工作臺(tái)升起時(shí)墊板靠自身重力落下，墊板下部與鋼軌留有0.5mm間隙，隨工作臺(tái)移動(dòng)也不會(huì)劃傷鋼軌，工作臺(tái)落下時(shí)墊板被鋼軌壓回，導(dǎo)軌清理器裝置結(jié)構(gòu)如圖8所示。

圖8 導(dǎo)軌清理器裝置示意圖

交換工作臺(tái)前后位置設(shè)有兩套交換工作臺(tái)傳感器裝置。傳感器旋緊在尼龍蓋上，用螺栓和彈性墊圈將尼龍蓋固定在交換工作臺(tái)體上，檢測(cè)交換工作臺(tái)移出和移進(jìn)停止落下是否到位，交換工作臺(tái)傳感器裝置結(jié)構(gòu)如圖9所示。

交換工作臺(tái)四角處都設(shè)有滾輪頂起裝置，將頂起缸固定在交換工作臺(tái)內(nèi)，將底部的導(dǎo)向板固定在滾輪支架上部，用螺栓將導(dǎo)向板和滾輪支架整體固定在頂起缸上，然后用滾輪軸將滾輪固定在支架內(nèi)部，并將滾輪軸固定，滾輪、頂起缸與交換工作臺(tái)構(gòu)成了一個(gè)整體。在交換工作臺(tái)上安裝有超重傳感器，當(dāng)模具重量超過額定載荷時(shí)，傳感器發(fā)出信號(hào)報(bào)警，PLC控制電機(jī)停止工作，有效防止過載，起到保護(hù)機(jī)床的作用，滾輪頂起裝置結(jié)構(gòu)如圖10、圖11所示。

圖9 交換工作臺(tái)傳感器裝置示意圖

圖10 滾輪頂起裝置示意圖

交換工作臺(tái)基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)有液壓泵站裝置，與工作臺(tái)體內(nèi)的滾輪頂起缸、夾緊缸和撞塊頂起缸構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)。液壓泵站通過管路經(jīng)固定式分流集流閥給各個(gè)缸供油，保證提供給各支路的油壓相同，從而保證各夾緊缸、頂起缸升起和落下的同步性。液壓泵站配有電磁閥可通過PLC分別控制各個(gè)頂起缸、夾緊缸的正向和反向供油，可實(shí)現(xiàn)PLC控制各個(gè)缸隨時(shí)伸出與收回的互鎖。圖12為多級(jí)液壓油缸驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

2.2 閉式機(jī)械壓力機(jī)齒條式交換工作臺(tái)

齒條式交換工作臺(tái)前部中間位置設(shè)有伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙齒輪消隙減速箱裝置，并通過螺栓安裝，確保交換工作臺(tái)的受力均勻。齒條安裝在基礎(chǔ)的支架上，雙齒輪消隙減速箱下端安裝雙齒輪與齒條嚙合，雙齒輪具有很高的傳動(dòng)精度，提高了交換工作臺(tái)的定位精度和重復(fù)定位精度，伺服電機(jī)通過PLC控制，交換工作臺(tái)通過齒輪齒條傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)精確移動(dòng)，且與傳感器配合使用，可實(shí)現(xiàn)誤差檢測(cè)與位置補(bǔ)償功能，圖13～圖15為齒條式交換工作臺(tái)的剖視圖、俯視圖與前視圖。

圖11 滾輪頂起裝置示意圖

圖12 多級(jí)液壓油缸驅(qū)動(dòng)裝置示意圖

圖13 齒條式交換工作臺(tái)剖視圖

圖14 齒條式交換工作臺(tái)俯視圖

圖15 交換工作臺(tái)前視圖

2.3 閉式機(jī)械壓力機(jī)滾珠絲杠式交換工作臺(tái)

滾珠絲杠式交換工作臺(tái)前部中間位置設(shè)有伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的滾珠絲杠裝置，伺服電機(jī)固定在基礎(chǔ)上，通過連軸套和滾珠絲杠連接，滾珠絲杠兩端安裝有軸承，軸承固定在支撐座上，支撐座一端安裝在基礎(chǔ)上，另一端固定在底座外側(cè)面，帶導(dǎo)向槽的固定座安裝在交換工作臺(tái)前部中間位置下部，確保交換工作臺(tái)的受力均勻，解決跑偏的問題,如圖19所示。固定座內(nèi)安裝有長(zhǎng)條形帶凹形階梯臺(tái)的螺母，螺母在帶導(dǎo)向槽的固定座內(nèi)只可上下平移不可轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母安裝在滾珠絲杠上，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)推動(dòng)螺母、固定座和交換工作臺(tái)延滾珠絲杠軸線上前后移動(dòng)。固定座上裝有接近開關(guān)，可實(shí)現(xiàn)位置檢測(cè)，滾珠絲杠具有低摩擦阻力，高傳動(dòng)效率，高疲勞壽命和精度壽命的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)精密和高速進(jìn)給的功能，保證其具有很高的傳動(dòng)精度，提高了交換工作臺(tái)的定位精度和重復(fù)定位精度，且與傳感器配合使用，可實(shí)現(xiàn)誤差檢測(cè)與位置補(bǔ)償功能，圖16～圖18位滾珠絲杠式交換工作臺(tái)剖視圖、俯視圖與前視圖。

圖16 滾珠絲杠式交換工作臺(tái)剖視圖

圖17 滾珠絲杠式交換工作臺(tái)俯視圖

圖18 滾珠絲杠式交換工作臺(tái)前視圖

以上所述的三種技術(shù)方案不僅適用于前后移動(dòng)的工作臺(tái)，同樣適用于左右移動(dòng)的工作臺(tái)，也可以單臺(tái)獨(dú)立使用，具有很強(qiáng)的適用性。

3 結(jié)束語(yǔ)

圖19 伺服電機(jī)帶動(dòng)的滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)裝置示意圖

本文中設(shè)計(jì)的三種閉式機(jī)械壓力機(jī)自動(dòng)交換工作臺(tái)結(jié)構(gòu)獨(dú)特，可以實(shí)現(xiàn)交換工作臺(tái)的精確導(dǎo)向、精準(zhǔn)定位，保證移動(dòng)距離準(zhǔn)確；同時(shí)擁有超重檢測(cè)報(bào)警功能，可有效防止過載，保護(hù)機(jī)床；而且移出后具備定位、夾緊及互鎖功能，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)更換工作臺(tái)的功能。自動(dòng)交換工作臺(tái)提高了交換工作臺(tái)工作時(shí)更換模具的速度、重復(fù)定位精度、穩(wěn)定性、可靠性，可實(shí)現(xiàn)單機(jī)或生產(chǎn)線的智能化、自動(dòng)化控制，具有延長(zhǎng)交換工作臺(tái)使用壽命和提高鍛壓產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。