劉 強(qiáng)，趙英君

（1.榮成市科技創(chuàng)新發(fā)展中心 山東 榮成 264300；2.榮成華東鍛壓機(jī)床股份有限公司 山東 榮成 264300)

熱模鍛壓力機(jī)及其自動(dòng)化生產(chǎn)線作為高端裝備制造產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的重點(diǎn)突破發(fā)展的代表性產(chǎn)品，因其具有“精密、高效、綠色節(jié)能”等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于汽車、航空、電子、家電等工業(yè)領(lǐng)域。

熱模鍛壓力機(jī)具有動(dòng)作精確可控，擊打能量大，運(yùn)行速度高，鍛件精度好，適用于步進(jìn)式機(jī)械手實(shí)現(xiàn)多工位自動(dòng)化作業(yè)等特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外鍛造行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，具有廣闊的市場(chǎng)前景和卓越的經(jīng)濟(jì)效益[1]。

連桿滑塊部件是熱模鍛壓力機(jī)的主要部件，連桿是組合式的，連桿通過夾緊桿、壓力銷等部件將滑塊懸掛在機(jī)身內(nèi)，為了適應(yīng)各種不同鍛件的模具，設(shè)有裝模高度調(diào)整裝置，該機(jī)構(gòu)除了調(diào)整電機(jī)裝在機(jī)身上外，其他零件全部裝在滑塊內(nèi)。裝模高度采用偏心壓力銷式上調(diào)整結(jié)構(gòu)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)，調(diào)整方便、靈活，可以數(shù)字顯示[2]。

本文主要研究熱模鍛壓力機(jī)在裝模高度調(diào)整時(shí)，通過氣浮系統(tǒng)來減少壓力銷靜態(tài)旋轉(zhuǎn)的摩擦力矩，通過對(duì)壓力銷鎖緊放松狀態(tài)檢測(cè)控制來防止壓力銷在夾緊狀態(tài)下進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的事故。實(shí)現(xiàn)了快速、可靠的調(diào)整熱模鍛壓力機(jī)滑塊裝模高度需求，提高熱模鍛壓力機(jī)及其自動(dòng)化生產(chǎn)線的傳動(dòng)精度、可靠性、穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率。

1 傳統(tǒng)熱模鍛壓力機(jī)裝模高度調(diào)整裝置

傳統(tǒng)熱模鍛壓力機(jī)的滑塊連桿及裝模高度調(diào)整結(jié)構(gòu)如圖1 所示。其中滑塊3 在裝模高度調(diào)整時(shí)，平衡活塞桿在壓縮空氣作用下行，帶動(dòng)擋塊、連接板、銷、夾緊塊和壓力墊運(yùn)動(dòng)，壓力銷松開，啟動(dòng)電機(jī)16 通過十字萬向聯(lián)軸器24、大傘齒輪25、小傘齒輪軸26 和蝸桿27 嚙合，帶動(dòng)壓力銷8 偏心部分滑動(dòng)摩擦，使滑塊上下移動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)滑塊裝模高度的調(diào)整[3]。

圖1 傳統(tǒng)熱模鍛壓力機(jī)裝模高度調(diào)整結(jié)構(gòu)

調(diào)整好后，平衡活塞桿在壓縮空氣作用下向上升起，帶動(dòng)擋塊、連接板、銷、夾緊塊和壓力墊運(yùn)動(dòng)，壓力墊將夾緊桿2 剛性壓緊，夾緊桿2 將壓力銷機(jī)械夾固。

由于壓力銷承載著公稱力、滑塊、上模具及連桿，重量比較重，再疊加上平衡杠反作用力，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)壓力銷靜態(tài)旋轉(zhuǎn)力矩非常大，這加劇了銅套快速磨損以及傘齒輪、蝸桿、聯(lián)軸器的損壞；另外，由于傳統(tǒng)熱模鍛壓力機(jī)上沒有檢測(cè)控制互鎖裝置，甚至出現(xiàn)壓力銷抱死狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)的問題，導(dǎo)致傳動(dòng)連接件損壞，也可能造成電機(jī)過載燒壞；最后，為了保證壓力銷的旋轉(zhuǎn)，在壓力銷傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中預(yù)留有一定的間隙，降低了熱模鍛壓力機(jī)傳動(dòng)精度。

2 熱模鍛壓力機(jī)壓力銷氣浮系統(tǒng)

為了解決傳統(tǒng)熱模鍛壓力機(jī)調(diào)模時(shí)壓力銷存在的問題，本裝置采用了壓力銷氣浮系統(tǒng)，主要包括氣源、鎖緊放松單元、傳感器、氣浮單元和控制器等，具體結(jié)構(gòu)介紹如下。

2.1 氣源及鎖緊放松單元

氣源主要用于提供動(dòng)力源，包括空氣壓縮機(jī)、管路、電磁閥等部件。

如圖2 所示，鎖緊放松單元用于鎖緊或放松夾緊桿4，包括設(shè)置在滑塊上的鎖緊氣缸3，鎖緊氣缸上端與夾緊桿4 連接，夾緊桿4 與滑塊2 之間設(shè)有碟簧5，鎖緊氣缸通過管路A 與氣源連接；傳感器6設(shè)置在滑塊2上，傳感器6 與鎖緊放松單元配合用于檢測(cè)夾緊桿4 的狀態(tài)。

圖2 鎖緊放松單元

2.2 氣浮單元

氣浮單元包括夾緊桿上氣路A 和滑塊下氣路B，如圖3 所示，上氣路A 與下氣路B 配合將壓力銷懸空設(shè)置。

圖3 壓力銷氣浮系統(tǒng)

夾緊桿上進(jìn)氣管道10 包括設(shè)置在夾緊桿2 上的軸向孔A1001，軸向孔A1001 前端設(shè)有安裝管接頭的螺紋A1002，軸向孔A1001 末端連通有徑向孔A1003，徑向孔A1003 與上進(jìn)氣單元17 連通，如圖4、圖5 所示。

圖4 夾緊桿上氣路

圖5 夾緊桿上氣路

上進(jìn)氣單元17 包括多個(gè)相互連通的上空氣腔9，夾緊桿2 兩側(cè)分別設(shè)有上進(jìn)氣通道10，一個(gè)上進(jìn)氣通道10 對(duì)應(yīng)連通一個(gè)上進(jìn)氣單元17，如圖6 和圖7 所示。使上進(jìn)氣更加均勻，能夠平衡穩(wěn)定的下推壓力銷8，這里的夾緊桿摩擦面28 是現(xiàn)有技術(shù)術(shù)語，是指壓力銷8 與夾緊桿2 接觸的面。

圖6 夾緊桿上氣路

圖7 夾緊桿上氣路

滑塊下進(jìn)氣管道13 包括設(shè)置在滑塊3 側(cè)壁上的軸向孔B1301，軸向孔B1301 前端設(shè)有安裝管接頭的螺紋B1302，滑塊3 上設(shè)有多個(gè)與軸向孔B1301連通的徑向孔B1303，徑向孔B1303 與所述下進(jìn)氣單元19 連通，如圖8、圖9 所示。

圖8 滑塊下氣路

圖9 滑塊下氣路

通過采用軸向孔和徑向孔的結(jié)構(gòu)形式實(shí)現(xiàn)高壓氣體流通，采用螺紋連接管接頭，具有與外部管連接方便、高壓氣體密封流通好等優(yōu)點(diǎn)。

下進(jìn)氣組18 包括沿軸向間隔設(shè)置的多個(gè)相互連通的下進(jìn)氣單元19，每個(gè)下進(jìn)氣單元19 包括多個(gè)相互連通的所述下空氣腔12，滑塊3 兩側(cè)分別設(shè)有所述下進(jìn)氣通道13，一個(gè)下進(jìn)氣通道13 對(duì)應(yīng)連通一個(gè)下進(jìn)氣組18，如圖10 所示。使下進(jìn)氣更加均勻，能夠平衡穩(wěn)定地托起壓力銷8。這里的滑塊摩擦面29是現(xiàn)有技術(shù)術(shù)語，是指滑塊3 與壓力銷8 接觸的面。

圖10 滑塊下氣路

2.3 控制器

控制器分別與鎖緊放松單元、傳感器、氣浮單元和調(diào)模電機(jī)連鎖控制。

3 新型裝模高度調(diào)整裝置

采用氣浮系統(tǒng)后的新型裝模高度調(diào)整裝置如圖11 所示。

圖11 新型裝模高度調(diào)整裝置

熱模鍛壓力機(jī)調(diào)模用壓力銷氣浮系統(tǒng)裝模高度調(diào)整步驟如下：

（1）通過鎖緊氣缸將夾緊桿活動(dòng)端頂起，壓力銷放松可以沿滑塊摩擦面轉(zhuǎn)動(dòng)，碟簧由壓緊變?yōu)榉潘蔂顟B(tài)；

（2）夾緊桿活動(dòng)端頂起傳感器無信號(hào)發(fā)出，PLC控制器控制氣源分別給上氣路和下氣路供給高壓氣體，高壓氣體分別從上空氣腔和下空氣腔進(jìn)入，下空氣腔進(jìn)入的高壓氣體能夠平衡穩(wěn)定浮起壓力銷，上空氣腔進(jìn)入的高壓氣體能夠平衡穩(wěn)定下推壓力銷，調(diào)整設(shè)置上空氣腔下推和下空氣氣腔浮起的共同作用達(dá)到平衡，壓力銷處于中部懸浮狀態(tài)開始工作；

（3）PLC 控制器啟動(dòng)調(diào)模電機(jī)對(duì)裝模高度進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)達(dá)到裝模高度要求后，PLC 控制器發(fā)送指令，調(diào)模電機(jī)停止工作，電磁閥22 和電磁閥23 響應(yīng)斷開給上空氣腔和下空氣腔供給高壓氣體，電磁閥21響應(yīng)斷開給鎖緊氣缸供給壓縮氣體，壓力銷因自重下落與滑塊摩擦面接觸，鎖緊氣缸活塞回落使夾緊桿夾緊壓力銷，并壓縮碟簧，夾緊桿活動(dòng)端靠近傳感器，傳感器發(fā)出信號(hào)給PLC 控制器，夾緊桿鎖緊壓力銷到位，處于待機(jī)狀態(tài)。

4 結(jié)語

熱模鍛壓力機(jī)及其自動(dòng)化生產(chǎn)線滑塊裝模高度調(diào)整裝置通過采用壓力銷氣浮系統(tǒng)，解決了壓力銷旋轉(zhuǎn)時(shí)摩擦扭矩大的問題；解決了壓力銷夾緊放松時(shí)無檢測(cè)控制，導(dǎo)致壓力銷抱死狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)的問題；解決了壓力銷傳動(dòng)結(jié)構(gòu)預(yù)留有一定間隙的問題。

通過減少壓力銷旋轉(zhuǎn)摩擦扭矩，壓力銷旋轉(zhuǎn)與夾緊放松檢測(cè)PLC 控制器控制互鎖，避免了傳動(dòng)環(huán)節(jié)銅套快速磨損和傘齒輪副、蝸桿副、聯(lián)軸器花鍵扭斷損壞，降低了調(diào)模電機(jī)功率，消除壓力銷傳動(dòng)結(jié)構(gòu)預(yù)留間隙等技術(shù)效果。

該裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊，精度高、可靠、穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，有效提高了熱模鍛壓力機(jī)及其自動(dòng)化生產(chǎn)線的傳動(dòng)精度、調(diào)模的可靠性和生產(chǎn)效率。