于曉玲，武帥

（齊齊哈爾工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

0 引言

近年來，自動化技術(shù)發(fā)展迅速。國外一些發(fā)達(dá)國家率先實(shí)現(xiàn)了柔性自動化、智能化、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)等，柔性制造已成為未來機(jī)械設(shè)計的研究方向。

多工位自動冷鐓機(jī)在歐美及日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家發(fā)展迅速，如美國、日本、德國、意大利、英國等，其使用范圍也日益擴(kuò)大。我國從20 世紀(jì)50 年代初就開始生產(chǎn)自動冷鐓機(jī)，從單雙擊到80 年代初的多工位冷成形機(jī)，產(chǎn)品種類繁多。自動冷鐓機(jī)生產(chǎn)的各類標(biāo)準(zhǔn)件廣泛應(yīng)用于航空航天、核電、汽車、船舶等各個行業(yè)中。

近年來，我國的冷鐓機(jī)械設(shè)備也獲得長足發(fā)展。如對老產(chǎn)品Z47 系列多工位螺栓聯(lián)合機(jī)、Z41 系列多工位螺母冷鐓機(jī)，以及筒類、桿類多工位冷鐓機(jī)成形機(jī)進(jìn)行多種改進(jìn)和創(chuàng)新，使其更能適合客戶生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品的需求。但自動冷鐓機(jī)中切斷機(jī)構(gòu)的設(shè)計形式一直比較單一，沒有較新突破。

本文介紹的新型自動冷鐓機(jī)切斷保險裝置設(shè)計是在傳統(tǒng)自動冷鐓機(jī)切斷箱結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，采用氣動控制，維護(hù)方便、準(zhǔn)確性高，提高了切斷安全性，防止切斷意外發(fā)生時其他關(guān)鍵零件被損壞，確保用戶利益最大化。

1 傳統(tǒng)自動冷鐓機(jī)切斷機(jī)構(gòu)

根據(jù)金屬塑變理論，冷鐓機(jī)在常溫下對金屬坯料施加一定壓力，使之在模腔內(nèi)產(chǎn)生塑變，按規(guī)定的形狀和尺寸成形。切斷箱機(jī)構(gòu)屬于自動冷鐓機(jī)產(chǎn)品中重要的核心部件之一，主要完成坯料的切斷工作。其主要工作原理參見圖1，主電機(jī)將動力傳遞到曲軸，曲軸上通過鍵連接1 切斷偏心盤，9 切斷拉桿一端與1 切斷偏心盤通過3 固定銷連接，另一端與10切斷滑塊連接，10 切斷滑塊上裝有切斷凸輪板和回程凸輪板，當(dāng)切斷刀完成坯料切斷動作返回時，切斷返回彈簧推動連接在切斷滾子軸上的頂板移動，以此來保證切斷滾子與切斷凸輪板工作狀態(tài)下無間隙，最終使坯料切斷過程中切斷刀運(yùn)行平穩(wěn)，切斷長度可靠，切斷精度高，提高該類設(shè)備的零件制造精度，同時減少噪聲，實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)。

圖1 傳統(tǒng)的切斷機(jī)構(gòu)示意圖

當(dāng)主電機(jī)帶動曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)時，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)往復(fù)運(yùn)動，切斷刀按一定的時間先后循環(huán)關(guān)系完成切料動作，配合完成制件的鐓鍛，9 切斷拉桿一端通過3固定銷與1 切斷偏心盤連接，另一端與10 切斷滑塊連接，切斷刀所發(fā)出的切斷力完全由切斷拉桿傳遞，當(dāng)坯料直徑超過最大切斷直徑時，負(fù)責(zé)傳遞切斷動力的拉桿將承載較大的切斷力，設(shè)計者在初步確定拉桿的外形尺寸時通常先用inventor 進(jìn)行三維建模，然后利用Ansys 導(dǎo)入模型進(jìn)行有限元分析，計算出拉桿最大受力及變形，確定拉桿最終設(shè)計尺寸。但是當(dāng)拉桿承受的切斷力超載時將出現(xiàn)裂紋甚至斷裂，

切斷刀的切斷動作與滑塊鐓鍛是有時間循環(huán)關(guān)系的，一旦拉桿發(fā)生斷裂，不能及時將切斷刀由第一個鐓鍛工位拉回至切料工位，這時主機(jī)仍然通過曲軸回轉(zhuǎn)將帶動滑塊繼續(xù)完成鐓鍛動作，最終導(dǎo)致滑塊及陽模組件與切斷刀組件撞擊，發(fā)生較大的生產(chǎn)事故，影響生產(chǎn)進(jìn)度，給用戶帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

2 新型自動冷鐓機(jī)切斷機(jī)構(gòu)

新型自動冷鐓機(jī)切斷保險裝置的工作原理如圖2 所示，拉桿設(shè)計成由切斷拉桿9 與切斷拉桿10 兩部分組合聯(lián)接而成，兩個4 板與拉桿10 通過8 個螺栓連接，同時夾緊拉切斷拉桿9，兩件夾板6 通過8個螺栓與切斷拉桿9 連接，同時夾緊拉桿10。安全銷7 同時將切斷拉桿9 和切斷拉桿10 貫穿聯(lián)接，此安全銷上有?4mm 通氣孔，與機(jī)床氣動控制系統(tǒng)連接，當(dāng)切斷拉桿承載的壓力過大時兩個拉桿9 和10 將發(fā)生相對運(yùn)動，對安全銷7 有個剪切作用，當(dāng)剪切力足夠大時兩個拉桿將會把安全銷剪斷，此時安全銷內(nèi)部通氣小孔漏氣，氣體泄漏導(dǎo)致壓力降低，管路上連接的壓力控制器就會將異常信號發(fā)送給主機(jī)，主機(jī)收到后立即停機(jī)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)停止往復(fù)運(yùn)動，避免發(fā)生重大事故。

圖2 新型的切斷機(jī)構(gòu)示意圖

3 改進(jìn)效果

該新型自動冷鐓機(jī)切斷機(jī)構(gòu)一改傳統(tǒng)形式中切斷拉桿的單一結(jié)構(gòu)，將切斷拉桿設(shè)計成一套具有自動報警功能的保險裝置，由機(jī)床氣動控制系統(tǒng)控制，解除了傳統(tǒng)切斷機(jī)構(gòu)所帶來的安全隱患。

經(jīng)過現(xiàn)場試用，該保險裝置與傳統(tǒng)切斷結(jié)構(gòu)相比具有如下有益效果：

（1）氣動系統(tǒng)與電控系統(tǒng)結(jié)合，安全系數(shù)高，提高主機(jī)的安全性；

（2）該裝置結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)制造容易，操作及維護(hù)方便，性價比較高；

（3）提高了工作效率，一定程度上保護(hù)用戶的利益。

該新型自動冷鐓機(jī)切斷保險裝置已在生產(chǎn)實(shí)踐中廣泛使用，安裝方便，效果明顯，深受廣大用戶的歡迎。