武 迪，田國華，崔繼濤，張 偉

（一汽模具制造有限公司設(shè)備部，吉林 長春 130028）

壓力機(jī)是模具生產(chǎn)調(diào)試和沖壓件生產(chǎn)最基本的設(shè)備，壓力機(jī)精度直接影響模具生產(chǎn)質(zhì)量和周期，并對沖壓件生產(chǎn)也有著重要影響。壓力機(jī)精度包括：壓力機(jī)平行度、垂直度、滑塊和工作臺平面度及整機(jī)剛度、滑塊和工作臺加載變形（撓度）、噸位精度等，區(qū)分各精度參數(shù)對模具和沖壓件生產(chǎn)的影響范圍和影響程度，并對主要因素采取必要的改善措施，這樣可以提高模具、沖壓件質(zhì)量，也可以縮短模具調(diào)試周期。

1 壓力機(jī)精度分析

1.1 平行度

指滑塊靜態(tài)時滑塊底面與工作臺表面的平行程度，即：滑塊底面相對于工作臺上表面平行的誤差最大值，如圖1所示?；瑝K與導(dǎo)柱之間有過載保護(hù)油缸，油缸之間相互聯(lián)通，當(dāng)滑塊受力不均衡時，受力大的油缸活塞桿被壓縮退回，滑塊發(fā)生傾斜，即：平行度只是模具剛剛接觸時的靜態(tài)精度偏差。隨著模具的合入，壓力機(jī)載荷的增加，滑塊會在模具壓邊圈平衡塊和限位塊的作用下發(fā)生偏斜來適應(yīng)模具的運(yùn)動趨勢，此時滑塊和工作臺的平行度由模具的精度決定（在壓力機(jī)載荷使用范圍內(nèi)）。

圖1 壓機(jī)平行度測量示意圖

1.2 垂直度

指壓力機(jī)未安裝模具時，滑塊運(yùn)動時的軌跡與工作臺表面垂直方向的變動量，如圖2所示。它為模具合入提供保證，如果垂直度差。當(dāng)模具合入時，上模和下模定位導(dǎo)柱與導(dǎo)套；導(dǎo)板導(dǎo)向面會發(fā)生挫傷，嚴(yán)重者會發(fā)生導(dǎo)板脫落等事故，垂直度需要有一定的要求，這樣可以使模具順利合入。機(jī)械壓機(jī)每個壓力點(diǎn)都是一個獨(dú)立的偏心連桿機(jī)構(gòu)，運(yùn)行時會有一定的相位差（也稱同步性），所以受結(jié)構(gòu)限制，垂直度會有一定偏差，但在模具合入前的空行程區(qū)域，對模具使用沒有影響，只有開始合入和合入后會對模具有一定影響，尤其在高速、高頻次沖壓生產(chǎn)時，對模具導(dǎo)板、導(dǎo)柱的磨損加劇，降低模具使用壽命。

圖2 壓機(jī)垂直度測量示意圖

1.3 平面度

指工作臺或滑塊表面凹凸高度，相對理想平面的偏差，如圖3所示。當(dāng)模具安裝到滑塊或工作臺上時，隨著連接螺釘?shù)念A(yù)緊，模具會發(fā)生一定量的變形，會使已經(jīng)研修好的兩個型面發(fā)生變化，導(dǎo)向部位發(fā)生微量位移，造成定位精度變化，這可以解釋模具在不同壓力機(jī)上導(dǎo)向著色不一致及研配面不一樣的原因。解決措施：測量平面度，如果超差，拆解墊板，利用數(shù)控銑加工修復(fù)。無法拆卸修復(fù)的，可以通過大修拆解進(jìn)行恢復(fù)。建立設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)數(shù)據(jù)庫，使用設(shè)備時稍加注意，避開影響。

圖3 壓機(jī)平面度示意圖

1.4 整機(jī)剛度

在壓力機(jī)工作臺與滑塊底面上規(guī)定的范圍內(nèi)，施加相當(dāng)于公稱力的靜載均布載荷時，公稱力除以工作臺面與滑塊給定位置的平均相對變形量體現(xiàn)的是整機(jī)加載公稱力時的綜合變形，既有框架變形，也有各連桿、曲柄連桿軸變形和連接副間隙壓縮減小，及過載保護(hù)缸內(nèi)油液壓縮退回的距離，由加工制造時決定，后期使用不能調(diào)整，變形時，滑塊下平面和工作臺上平面間的距離變化一致，即：四點(diǎn)數(shù)值加載時變化一致，這對模具調(diào)試影響有限。

1.5 加載撓度變形

指壓力機(jī)工作臺或滑塊抵抗加載時發(fā)生變形的能力。壓力機(jī)通過模具對材料施加超過屈服點(diǎn)的足夠壓力，使材料發(fā)生塑形變形，雖然壓力機(jī)在不超過公稱壓力時不被破壞，但是機(jī)床的伸長、工作臺和滑塊的撓曲變形及各部位彈性變形，都會對模具調(diào)試和沖壓件質(zhì)量有很大影響。

如果壓力機(jī)剛度好，加載變形時，變形量較小，對模具調(diào)試和沖壓件質(zhì)量影響小。如果剛度差，加載時變形較大，經(jīng)過上、下模傳導(dǎo)至模具的形面，形面隨著工作臺面的變形，破壞原有的配合面，造成模具配合面動態(tài)變化，撤去外力后，變形恢復(fù)，因此，非常難測量，只能靠模具調(diào)試鉗工憑經(jīng)驗研修形面。為避免因壓力機(jī)和模具動態(tài)變形而產(chǎn)生的調(diào)試鉗工手工研修量增加，如果能夠測量或計算出壓力機(jī)和模具受力時的變形數(shù)據(jù)，在設(shè)計和研配時進(jìn)行反變形補(bǔ)償，可以減少由于模具在壓力機(jī)上加載時產(chǎn)生變形而造成的研修量；模具自身變形可以在進(jìn)行加工數(shù)據(jù)設(shè)計前，先確認(rèn)結(jié)構(gòu)變形模擬分析獲得的模具變形量，并依據(jù)以往項目同類零件的虛擬合模結(jié)果進(jìn)行比較，確定合理的模面變形補(bǔ)償方案[1]。

壓力機(jī)變形引起的模具變形以前并未引起足夠的重視，認(rèn)為是瞬時發(fā)生的，無法直接觀察，往往不予考慮。近年來，隨著壓力機(jī)公稱壓力及臺面規(guī)格的提升，壓力機(jī)在工作狀態(tài)下的撓度變形也隨之增大，對模具調(diào)試和沖壓件質(zhì)量的不利影響也逐步為人們所關(guān)注。

由于工作臺為箱體結(jié)構(gòu)，周圍為鋼板焊接的框架支撐，中間是拉伸墊頂冠的運(yùn)行空間，沒有支撐結(jié)構(gòu)，從長度或?qū)挾确较?，可以簡化為兩端固定梁結(jié)構(gòu)，加載時彎曲變形如圖4所示。所以工作臺和滑塊加載變形的形狀類似“漏斗”和“拱橋”形狀[2]，其中工作臺工作平面向下凹陷，滑塊工作平面向上隆起，滑塊平面和工作臺平面組合變形在長度X方向和寬度Y方向如圖4中所示。由于工作臺長寬比近似于1.8，且壓力點(diǎn)長度方向距離比寬度方向距離大于1.8，所以寬度方向的撓度變形數(shù)值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于長度方向的撓度變形，分析長度方向的撓度變形可以涵蓋寬度方向的撓度變形，為了便于研究，把滑塊及工作臺變形曲面簡化成柱面。

圖4 壓機(jī)加載撓度變形示意圖

2 壓機(jī)加載變形撓度測量

當(dāng)前壓機(jī)加載撓度變形測量基本都是根據(jù)國標(biāo)GB/T 29546-2013閉式壓力機(jī)靜載變形測量方法，如圖5所示，進(jìn)行4點(diǎn)或8點(diǎn)加載測量，在工作臺面長、寬度方向2/3范圍內(nèi)均布載荷，加載前指示表調(diào)整到零位；將加載器緩慢加壓，至少分5次加載，每次的加載量是壓力機(jī)公稱力的1/5，逐次增加，直到公稱力，然后利用撓度公式：Δ1=[Δa2-1/2（Δa1-Δa3）]/L1進(jìn)行計算，此種方法簡便易行，能夠分別測得壓力機(jī)滑塊和工作臺的加載撓度變形，但缺點(diǎn)是不能體現(xiàn)出在對模具加載時的變形情況，因為實(shí)際模具和加載器對滑塊和工作臺施加的作用力效果不盡相同，加載器支撐力類似于多點(diǎn)集中載荷，而模具在整體結(jié)構(gòu)上看屬于均布載荷，但由于模具內(nèi)部結(jié)構(gòu)的差異和不對稱性，在模具和壓力機(jī)結(jié)合面的各個區(qū)域有一定差異。

圖5 傳統(tǒng)壓機(jī)撓度變形測量示意圖

因此，實(shí)測出壓力機(jī)在對模具進(jìn)行加載時的變形情況，對模具前期設(shè)計時模面補(bǔ)償和后期模具安裝、調(diào)試及后期沖壓件生產(chǎn)會有更重要的意義。

2.1 測量方法建立

利用一套在制的模具，安裝到具有代表性的壓力機(jī)上，然后在模具前后兩側(cè)分別布置3個測量裝置，即“6點(diǎn)測量方法”。如圖6所示，模具上下兩個面是平面，對平面載荷可以視為均勻載荷。根據(jù)均載對平面產(chǎn)生的彎曲變形特點(diǎn)，利用周圍的數(shù)據(jù)可以估算中心的變形情況，調(diào)整好裝模高度，合模時模具和壓力機(jī)安裝面沒有間隙（即：0.05的塞尺不入），模具內(nèi)含件，當(dāng)不斷加載時，測量點(diǎn)的位置發(fā)生改變，這些變化的數(shù)據(jù)即是模具和壓力機(jī)同時變形的結(jié)果。根據(jù)變形特點(diǎn)，剔除模具變形影響，就是壓力機(jī)在實(shí)際模具加載變形時的撓度變形，例如本文選擇的是：轎車頂蓋拉延模具，使用噸位1000噸，采用上述的“6點(diǎn)法”測量，測量裝置如圖6所示。測量裝置底座安裝在工作臺上，測量觸電頂在滑塊下表面，方式為接觸式，精度為0.01mm，模具原始高度量具各點(diǎn)測量裝置清0，逐步加載，每次加載逐步增加300T，記錄每點(diǎn)的數(shù)據(jù)值，然后通過公式ΔX=|X2-（X1+X3）/2|計算滑塊和工作臺的累計撓度變形量。

圖6 壓機(jī)撓度變形測量示意圖

2.2 壓力機(jī)加載撓度變形數(shù)據(jù)分析

用上述“6點(diǎn)法”對壓力機(jī)YX28-2500/1700液壓機(jī)進(jìn)行檢測，數(shù)據(jù)見表1：

表1 各點(diǎn)位移量數(shù)據(jù)（mm）

未加載時，每個測量裝置調(diào)整為0，在加載時，滑塊下平面和工作臺上平面間的距離縮短，從表1、圖7中可以看出，加載力為300T時，6點(diǎn)位置變化為0.35-0.55mm，當(dāng)加載力依次加到600T、900T，直至增加到1000T時，6點(diǎn)位置變化為最大量，達(dá)到0.79-1.1mm。這種變化不僅體現(xiàn)壓機(jī)的撓度變形，也體現(xiàn)了模具接觸間隙的減小和變形，是一種綜合變形。但從數(shù)據(jù)中可以看出其中兩側(cè)點(diǎn)的位置變化比中間點(diǎn)位置變化量大，利用撓度計算公式：ΔX=|X2-（X1+X3）/2|對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以得到新的數(shù)據(jù)（表2），這些數(shù)據(jù)是剔除模具變形后壓力機(jī)撓度變形趨勢數(shù)據(jù)，300T時兩側(cè)分別為0.09mm和0.145mm，1000T時，兩側(cè)分別為0.195mm和0.25mm，即：隨著噸位的增加，撓度變形趨勢增大，變形量和噸位基本呈線性關(guān)系，如圖8所示，且壓力機(jī)前后兩側(cè)變形趨勢一致，約為：0.10mm，可以看出是彈性變形。

圖8 加載時滑塊、工作臺撓度變形關(guān)系曲線

表2 前后兩側(cè)撓度變形數(shù)據(jù)

圖7 加載噸位與各點(diǎn)位移關(guān)系曲線

3 結(jié)論

（1）壓力機(jī)各項精度對模具調(diào)試和沖壓件質(zhì)量影響程度不同，其中對滑塊和工作臺加載撓度變形（動態(tài)精度）影響程度最大，也最不易觀察、測量和研究。

（2）壓力機(jī)滑塊和工作臺在對模具進(jìn)行加載時發(fā)生撓曲變形，累計變形可達(dá)0.25mm，勢必會對模具形面貼合產(chǎn)生明顯影響。

（3）壓力機(jī)撓度變形量隨加載噸位成線性增加。

（4）壓力機(jī)撓度變形量在0.09-0.25mm之間，相比工作臺長5500mm、寬3000mm，仍屬于微小變形。

（5）模面補(bǔ)償不僅要考慮模具變形，也要考慮壓力機(jī)加載時的變形。