范 勇，陽(yáng)帆莊，王 鑫，周 岑

（上汽大眾汽車有限公司長(zhǎng)沙分公司，湖南長(zhǎng)沙 410132）

0 引言

沖壓機(jī)床作為金屬和機(jī)械冷加工的關(guān)鍵設(shè)備，是裝備制造業(yè)的加工母機(jī)，機(jī)床的復(fù)雜性、精度、運(yùn)行效率和柔性也反映了一個(gè)國(guó)家的制造工業(yè)水平。

近年來(lái)，隨著市場(chǎng)需求的改變，各機(jī)械裝備也在持續(xù)地突破升級(jí)，步入定制化、智能化、節(jié)能高效等產(chǎn)業(yè)格局。汽車作為國(guó)家制造工業(yè)的重要組成部分，為沖壓機(jī)床更新迭代、技術(shù)革新等提供了強(qiáng)大動(dòng)力。從普遍流行的液壓機(jī)到智能化，高柔性的機(jī)械壓機(jī)，再到快速、節(jié)能環(huán)保型的伺服壓力機(jī)，機(jī)械結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)方式都發(fā)生了質(zhì)的變化，使用范圍更加廣泛。

本文將針對(duì)目前流行的沖壓機(jī)床滑塊運(yùn)行導(dǎo)軌板異常損壞的問(wèn)題進(jìn)行探究，并提出一種實(shí)時(shí)、快速的溫度在線監(jiān)測(cè)方法。

1 壓機(jī)滑塊運(yùn)行導(dǎo)軌的兩種常見(jiàn)結(jié)構(gòu)

目前市場(chǎng)比較受歡迎的壓力機(jī)主要有機(jī)械式壓力機(jī)和伺服壓力機(jī)：機(jī)械式壓力機(jī)適用于8～15 SPM（Strokes Per Minute，每分鐘沖程數(shù)）的高沖次要求，價(jià)格相對(duì)低廉；伺服壓力機(jī)沖程速度更高，速度一般在15 SPM 以上，更加節(jié)能高效且成型過(guò)程可編程、柔性更強(qiáng)，但價(jià)格比較昂貴。

機(jī)械式壓力機(jī)通過(guò)主電機(jī)帶動(dòng)帶有離合器—制動(dòng)器組合的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過(guò)傳動(dòng)軸、多連桿變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和偏心輪等，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K在垂直方向的線性運(yùn)動(dòng)，從而使滑塊帶動(dòng)模具做功。伺服壓力機(jī)通過(guò)多臺(tái)伺服電機(jī)直接同步連接驅(qū)動(dòng)齒輪，通過(guò)中間過(guò)渡齒輪軸驅(qū)動(dòng)偏心齒輪帶動(dòng)滑塊進(jìn)行線性運(yùn)行。

滑塊需配有黃銅制八面直角導(dǎo)軌并帶有潤(rùn)滑，在整個(gè)滑塊行程期中滑塊完全靠立柱上的導(dǎo)軌進(jìn)行導(dǎo)向。導(dǎo)軌的間隙可以通過(guò)每條導(dǎo)軌上的螺栓進(jìn)行調(diào)整，但為了零件質(zhì)量的穩(wěn)定，則要求滑塊運(yùn)行必須要有較理想的垂直度，精確的導(dǎo)軌間隙也是有利于合理的進(jìn)行沖壓（圖1）。

圖1 滑塊結(jié)構(gòu)

圖2 標(biāo)注出滑塊與立柱接觸的8 個(gè)面，即從編號(hào)1-1 至4-2。這8 個(gè)面安裝有帶溝槽的銅導(dǎo)板，與它們對(duì)應(yīng)的立柱面上相應(yīng)地裝有銅導(dǎo)板。需要特別說(shuō)明的是，為了保證滑塊運(yùn)行具有良好的直線度，必須保證任意接觸面間隙與對(duì)面接觸面間隙之和在0.1～0.5 mm。例如，滑塊1-1 的垂直端面與立柱間間隙，疊加上2-1 這個(gè)垂直端面與立柱間間隙之和，需控制在0.1～0.5 mm。因此，只有既保證滑塊的垂直度又保證導(dǎo)軌的間隙，才能使導(dǎo)軌得到充分潤(rùn)滑。

圖2 壓機(jī)滑塊俯視圖

為保證充足的潤(rùn)滑，往往銅導(dǎo)板板面設(shè)計(jì)U 形的導(dǎo)油槽，從圖3 中可以清楚看到滑塊運(yùn)行銅導(dǎo)軌板及導(dǎo)油槽結(jié)構(gòu)。

圖3 壓機(jī)滑塊導(dǎo)軌板

上述滑塊銅導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)適用于滑塊長(zhǎng)行程運(yùn)行的設(shè)備，而短行程高速伺服壓機(jī)則采用滾輪式滑動(dòng)，導(dǎo)軌面無(wú)需安裝銅導(dǎo)板，僅在滑塊的8 個(gè)端面安裝輥輪，這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)簡(jiǎn)單。

2 壓力機(jī)滑塊導(dǎo)軌板常見(jiàn)問(wèn)題探究

壓機(jī)滑塊在實(shí)際運(yùn)行中可能會(huì)受到多種因素的影響，嚴(yán)重情況下會(huì)導(dǎo)致銅導(dǎo)板的拉毛、燒毀，而且從出現(xiàn)異常到損壞持續(xù)時(shí)間非常短，極端情況1～2 個(gè)沖程就會(huì)出現(xiàn)致命性的損傷。下面將針對(duì)滑塊運(yùn)行銅導(dǎo)板結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入分析和研究。

滑塊運(yùn)行異常狀況下，銅導(dǎo)板損壞常見(jiàn)的原因有：①銅導(dǎo)板自身材料有問(wèn)題，有雜質(zhì)摻雜；②產(chǎn)品品質(zhì)問(wèn)題，立柱不垂直引起導(dǎo)軌間隙不均勻；③滑塊帶動(dòng)長(zhǎng)拉伸模具成型過(guò)程嚴(yán)重偏載；④潤(rùn)滑回路潤(rùn)滑供給不足或銅導(dǎo)板U 形槽設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致銅導(dǎo)板潤(rùn)滑不足；⑤導(dǎo)軌安裝精度誤差，調(diào)整間隙過(guò)小；⑥導(dǎo)軌面有異物進(jìn)入，如金屬雜質(zhì)等。

上述原因中，目前隨著國(guó)內(nèi)機(jī)床品質(zhì)的提升，極少出現(xiàn)原因1、原因2 的類似缺陷；原因3 對(duì)于滑塊運(yùn)行長(zhǎng)行程可能性也較低，板料成型中即使存在沖壓行程很大的板件但幾乎不存在燒毀整個(gè)導(dǎo)板的可能；原因5、原因6是技術(shù)人員在使用維護(hù)中需要定期檢查維護(hù)的，一旦出現(xiàn)將會(huì)致命性的損傷。

圖4 是滑塊導(dǎo)軌燒毀及拉毛后銅粉脫落的情況。針對(duì)滑塊導(dǎo)軌板損壞燒毀的問(wèn)題，本文提出設(shè)計(jì)一套可行性方案，實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)導(dǎo)軌運(yùn)行狀態(tài)，輔助設(shè)備使用或維護(hù)人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)停機(jī)檢修、減少損失。

圖4 滑塊銅導(dǎo)軌板異常

3 滑塊導(dǎo)軌溫度實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)

通過(guò)設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行跟蹤進(jìn)行數(shù)據(jù)采集發(fā)現(xiàn)，正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)軌溫度維持在30～35 ℃，而發(fā)生故障時(shí)導(dǎo)軌溫度均已接近140 ℃，前后溫差范圍非常大，并不會(huì)因?yàn)闇囟冗^(guò)于敏感而無(wú)法監(jiān)測(cè)，因此可通過(guò)溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)進(jìn)行預(yù)警，當(dāng)溫度升高后立即觸發(fā)設(shè)備停機(jī)。為此，在滑塊導(dǎo)軌板預(yù)埋了溫度傳感器。本方案采用歐姆龍E52-P10AEY 型溫度傳感器，其測(cè)溫范圍為0～250 ℃，直出型導(dǎo)線可用于導(dǎo)軌板的溫度監(jiān)測(cè)。

為了真實(shí)反映滑塊導(dǎo)軌板的狀態(tài)，分別在滑塊全行程運(yùn)行的銅導(dǎo)板固定導(dǎo)軌上、中、下三處位置打孔預(yù)埋入溫度傳感器，并通過(guò)PLC 實(shí)時(shí)采集溫度信號(hào)。

為驗(yàn)證本文所提出滑塊導(dǎo)軌板溫度監(jiān)測(cè)方案的有效性，在PLC 中配置了相關(guān)故障點(diǎn)，監(jiān)測(cè)溫度不僅在壓機(jī)主控HMI 同步顯示（圖5），同時(shí)WICC 也配置了相應(yīng)的故障報(bào)警信息，根據(jù)壓機(jī)正常運(yùn)行溫度將系統(tǒng)報(bào)警溫度設(shè)置為50 ℃，一旦監(jiān)測(cè)溫度出現(xiàn)異常將立即觸發(fā)設(shè)備停機(jī)并通過(guò)故障報(bào)警燈通知設(shè)備進(jìn)行檢查處理（圖6）。

圖5 滑塊導(dǎo)軌板溫度實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)

圖6 壓機(jī)主控HMI 報(bào)警信息配置

4 結(jié)論

本文所提出的方法，不用改變?cè)械脑O(shè)備結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)便宜，可實(shí)施性強(qiáng)，不但能實(shí)現(xiàn)滑塊銅導(dǎo)軌板的運(yùn)行溫度的監(jiān)測(cè)，而且也提升了設(shè)備自主監(jiān)測(cè)的智能化水平，具有一定的參考意義和推廣價(jià)值。