一種閉式雙點(diǎn)高速壓力機(jī)液壓式滑塊調(diào)整鎖固機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析

胡戰(zhàn)勝，歐汝康，歐建業(yè)，支志昆

（廣東省佛山市順德區(qū)榮興鍛壓設(shè)備有限公司 技術(shù)中心，廣東 順德 528312）

1 引言

高速壓力機(jī)具有自動、高效、精密等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域中電機(jī)定/轉(zhuǎn)子、E/I 鐵心、集成電路引線框、電子計(jì)算機(jī)接插件和其他精密零件的生產(chǎn)。

下死點(diǎn)精度是評定高速壓力機(jī)產(chǎn)品技術(shù)水平、制造水平的一項(xiàng)重要指標(biāo)。高速壓力機(jī)沖壓制品的精度普遍要求較高，需要有較高的下死點(diǎn)精度來保證。如電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子零件生產(chǎn)時(shí)要求的自動扣片工藝，如果下死點(diǎn)波動比較大，很容易造成扣片不實(shí)或沖穿零件；如果沖壓的制品同時(shí)還需要進(jìn)行折彎或壓印等工序時(shí)，則對下死點(diǎn)精度有更高的要求。優(yōu)良的下死點(diǎn)精度，不僅可以提高沖壓制品的精度，而且可以有效延長模具的使用壽命。

因此，為提高下死點(diǎn)精度，高速壓力機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮：①優(yōu)化設(shè)計(jì)各部件結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格控制高速壓力機(jī)運(yùn)動部件的質(zhì)量，并設(shè)置合理的動平衡機(jī)構(gòu)，消除慣性力的存在對下死點(diǎn)造成的影響；②結(jié)合具體的結(jié)構(gòu)形式，在設(shè)計(jì)過程中引入熱分析，以控制高速壓力機(jī)在長時(shí)間高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，相互配合的不同材質(zhì)零部件因不同熱變形而引起的精度及下死點(diǎn)偏移；③提高壓力機(jī)整體剛性以及調(diào)整螺紋等處的鎖緊可靠性；設(shè)法消除由于裝配、制造誤差和構(gòu)件磨損產(chǎn)生的間隙。

結(jié)合上述為提高下死點(diǎn)精度而在設(shè)計(jì)時(shí)需考慮的各項(xiàng)因素，順德榮興鍛壓設(shè)備有限公司在自主研發(fā)1250kN 閉式雙點(diǎn)高速壓力機(jī)時(shí)，對影響下死點(diǎn)精度的重要部件滑塊進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，研發(fā)了一種具有自主知識產(chǎn)權(quán)的液壓式滑塊調(diào)整鎖固機(jī)構(gòu)。

2 液壓式滑塊調(diào)整鎖固機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)裝配簡圖（圖1）

2.2 結(jié)構(gòu)原理及設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

2.2.1 主要結(jié)構(gòu)組成

如圖1 所示，該閉式雙點(diǎn)高速壓力機(jī)的滑塊部件內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由模高同步調(diào)整和液壓鎖固兩部分組成。這兩部分功能結(jié)構(gòu)均對稱設(shè)置于經(jīng)精密加工的滑塊體內(nèi)腔中。其中左右蝸輪、調(diào)整齒輪、齒輪、左右蝸桿、固定法蘭、左右同步輪、同步帶、惰輪、惰輪軸、軸承壓蓋、顯數(shù)器、前蓋板、調(diào)節(jié)螺桿等零件，與相應(yīng)的軸承、脹緊套、同步帶等標(biāo)準(zhǔn)件，構(gòu)成滑塊的模高調(diào)整部分；下法蘭、鎖緊螺母、鎖緊活塞、鎖緊缸、調(diào)節(jié)螺母、調(diào)節(jié)螺桿等零件，輔以密封件及外置的高速壓力機(jī)滑塊鎖固泵浦等，構(gòu)成滑塊的液壓鎖固部分。

2.2.2 滑塊調(diào)整的工作原理及設(shè)計(jì)分析

2.2.2.1 滑塊調(diào)整的工作原理

當(dāng)需要調(diào)整模高時(shí)，使高壓鎖固泵浦泄壓，此時(shí)由調(diào)節(jié)螺桿、鎖緊缸、鎖緊活塞三者及密封圈組成的密閉高壓油腔內(nèi)瞬時(shí)變?yōu)榱銐?，液壓鎖固結(jié)構(gòu)放松，調(diào)節(jié)螺桿與調(diào)節(jié)螺母間的螺紋間隙δ1以及調(diào)節(jié)螺母下平面與滑塊配合面間的間隙δ2均處于自然狀態(tài)。此時(shí)，利用壓縮空氣驅(qū)動套接于調(diào)整齒輪軸端外六角的風(fēng)動扳手，即可驅(qū)動左右蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)同步轉(zhuǎn)動，蝸輪與調(diào)節(jié)螺母依靠平鍵固定連接，調(diào)節(jié)螺母與調(diào)節(jié)螺桿螺紋配合，因此轉(zhuǎn)動蝸輪即可使調(diào)節(jié)螺母相對調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)滑塊左右的同步調(diào)整功能。

2.2.2.2 調(diào)整結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析

為提高壓力機(jī)的下死點(diǎn)精度，此部分結(jié)構(gòu)采取的優(yōu)化設(shè)計(jì)措施及特點(diǎn)為：

（1）滑塊體采用高強(qiáng)度合金鑄鐵一體鑄造而成，具有強(qiáng)度高、熱變形小、質(zhì)量輕的特點(diǎn)。

（2）采用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的蝸輪蝸桿調(diào)整結(jié)構(gòu)，并且左右對稱布置，輔以精密齒輪減速，高精度同步帶傳動形式，具有結(jié)構(gòu)對稱、同步調(diào)整簡單、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。

（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，采用外接風(fēng)動扳手驅(qū)動調(diào)整機(jī)構(gòu)的半自動調(diào)整方式，使滑塊部件的質(zhì)量得到精簡，減少滑塊部件冗余質(zhì)量在高速運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生慣性力從而影響對下死點(diǎn)精度。

（4）左蝸桿與左同步輪的連接采用脹緊套緊固方式，使滑塊左右調(diào)整的同步性易于實(shí)現(xiàn)。

2.2.3 液壓鎖固結(jié)構(gòu)的工作原理及設(shè)計(jì)分析

2.2.3.1 液壓鎖固結(jié)構(gòu)的工作原理

當(dāng)壓力機(jī)處于工作狀態(tài)時(shí)，滑塊鎖固泵浦提供的高壓油進(jìn)入由調(diào)節(jié)螺桿、鎖緊缸、鎖緊活塞三者及密封圈組成的密閉油腔內(nèi)，推動鎖緊活塞下移，帶動調(diào)節(jié)螺桿及調(diào)節(jié)螺母向下移動，此時(shí)，調(diào)節(jié)螺母與滑塊體貼合面間的間隙δ2完全得到消除，而調(diào)節(jié)螺桿與調(diào)節(jié)螺母間的螺紋間隙δ1處于上位，調(diào)節(jié)螺桿的外螺紋下表面與調(diào)節(jié)螺母內(nèi)螺紋的上表面緊密貼合，液壓鎖固結(jié)構(gòu)處于可靠鎖固工作狀態(tài)。

2.2.3.2 液壓鎖固結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

高速壓力機(jī)的滑塊部件高速運(yùn)行時(shí)，由于制造水平的差異，或多或少存在裝配、制造誤差或壓力機(jī)調(diào)模高度裝置的螺紋尺寸誤差、加工粗糙度差以及螺紋軸向間隙過大等因素，這些不利因素將加劇壓力機(jī)在工作載荷和反向負(fù)載頻繁交變時(shí)產(chǎn)生的巨大沖擊，從而影響壓力機(jī)的下死點(diǎn)精度。因此，在滑塊部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)設(shè)法控制或消除螺紋連接部位的間隙及其他累積誤差造成的異常間隙。為此，榮興鍛壓設(shè)備有限公司在研發(fā)1250kN 閉式雙點(diǎn)高速壓力機(jī)時(shí)，對滑塊部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)精心設(shè)計(jì)了一種液壓鎖固裝置，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)為：

（1）利用外置式高速壓力機(jī)滑塊鎖固泵浦為動力源，設(shè)置左右對稱布置的的鎖緊結(jié)構(gòu)。鎖緊結(jié)構(gòu)由調(diào)節(jié)螺桿、調(diào)節(jié)螺母、鎖緊活塞、鎖緊缸、鎖緊螺母、下法蘭、滑塊體及相應(yīng)的密封圈組成，具有結(jié)構(gòu)組成最簡化、間隙消除徹底及鎖緊可靠的顯著特點(diǎn)。

（2）液壓鎖緊結(jié)構(gòu)的零件左右對稱布置于蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)正下方的滑塊體相應(yīng)孔內(nèi)，且所有零件均可從滑塊下部裝入或取出，安裝、維護(hù)非常方便。

（3）調(diào)節(jié)螺桿、調(diào)節(jié)螺母采用鋸齒形高強(qiáng)度螺紋結(jié)構(gòu)，且選用高強(qiáng)度的合金鋼制造，并且螺紋表面經(jīng)特殊表面硬化耐磨處理，以提高螺紋的調(diào)整精度及使用壽命，進(jìn)一步確保下死點(diǎn)精度的長期穩(wěn)定。

3 結(jié)束語

對上述閉式雙點(diǎn)高速壓力機(jī)的滑塊調(diào)整及鎖固結(jié)構(gòu)分析表明，作為高速壓力機(jī)主要運(yùn)動部件之一的滑塊，如果其結(jié)構(gòu)布置不合理、整體質(zhì)量偏大、零件制造誤差及螺紋間隙等不利因素均會對下死點(diǎn)精度產(chǎn)生重要影響。因此，在滑塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從整體考慮，做到結(jié)構(gòu)對稱布置并優(yōu)化結(jié)構(gòu)，以盡可能減少滑塊的整體質(zhì)量，并設(shè)置可靠的液壓鎖固結(jié)構(gòu)，以有效消除調(diào)節(jié)螺紋間隙或其他因制造誤差、裝配等產(chǎn)生的異常間隙，提高壓力機(jī)的下死點(diǎn)精度，提升產(chǎn)品技術(shù)水平。

上述液壓式滑塊調(diào)整鎖固機(jī)構(gòu)，經(jīng)在我公司1250kN 型閉式雙點(diǎn)高速壓力機(jī)產(chǎn)品的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)用驗(yàn)證，具有調(diào)整和維護(hù)方便、間隙消除明顯、鎖固可靠的優(yōu)點(diǎn)，滑塊運(yùn)行平穩(wěn)、下死點(diǎn)精度穩(wěn)定。

[1]馮華林，等.高速壓力機(jī)下死點(diǎn)精度試驗(yàn)研究.鍛壓裝備與制造技術(shù)，2009，44（3）：34-38.

[2]王 彪，摘譯.高速精密壓力機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)問題及其解決措施.鍛壓機(jī)械，1992，27（5）：51-54.

[3]會田沖壓手冊.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2004.