浅析一种闭式双点高速压力机液压式滑块调整锁固机构设计

浅析一种闭式双点高速压力机液压式滑块调整锁固机构设计

孙亚

江苏省盐城技师学院   224000

摘 要：下死点动态精度是高速压力机的关键性能指标,关系到冲压制品的精度和模具的使用寿命,因此需对影响下死点精度的压力机各功能部件进行结构优化设计.本文结合1250kN闭式双点高速压力机的研发实践,简要介绍了一种可提高下死点精度的液压式滑块调整锁固机构,并对其进行了分析.高速压力机具有自动、高效、精密等优点，广泛应用于工业领域中电机定/转子、E/I 铁心、集成电路引线框、电子计算机接插件和其他精密零件的生产。

关键字：闭式双点；高冲压制品；螺母

下死点精度是评定高速压力机产品技术水平、制造水平的一项重要指标。高速压力机冲压制品的精度普遍要求较高，需要有较高的下死点精度来保证。如电机定子和转子零件生产时要求的自动扣片工艺，如果下死点波动比较大，很容易造成扣片不实或冲穿零件；如果冲压的制品同时还需要进行折弯或压印等工序时，则对下死点精度有更高的要求。优良的下死点精度，不仅可以提高冲压制品的精度，而且可以有效延长模具的使用寿命。

因此，为提高下死点精度，高速压力机在设计时要充分考虑：①优化设计各部件结构，严格控制高速压力机运动部件的质量，并设置合理的动平衡机构，消除惯性力的存在对下死点造成的影响；②结合具体的结构形式，在设计过程中引入热分析，以控制高速压力机在长时间高速运转状态下，相互配合的不同材质零部件因不同热变形而引起的精度及下死点偏移；③提高压力机整体刚性以及调整螺纹等处的锁紧可靠性；设法消除由于装配、制造误差和构件磨损产生的间隙。

结合上述为提高下死点精度而在设计时需考虑的各项因素，顺德荣兴锻压设备有限 在自主研发1250kN 闭式双点高速压力机时，对影响下死点精度的重要部件滑块进行结构优化设计，研发了一种具有自主知识产权的液压式滑块调整锁固机构。

1、 主要结构组成

该闭式双点高速压力机的滑块部件内部结构主要由模高同步调整和液压锁固两部分组成。这两部分功能结构均对称设置于经精密加工的滑块体内腔中。机械装置设计的重点是利用螺旋传动实现螺杆的上升、下降。因此，螺杆设计是本设计机械部分的核心。要求齿轮啮合传动安全、可靠、效率高，螺杆与螺母的传动能够自锁，有安全保障。 螺杆由４５号钢调质处理，再对其进行淬火处理，使螺杆的强度与硬度提高。由于螺杆在本设计中的重要作用，决定了螺杆的寿命是本设计成败的重要标志。设计时，充分考虑了螺杆的强度和机械自锁，必须保证螺杆在任意位置能够自锁，才能使整个夹紧装置安全、可靠。尤其在螺杆及整个夹紧装置摆出一定角度，以使工人取出垫板时，不但要保证液压系统能够自锁，而且要求螺杆也要自锁。否则，夹紧装置失效，将造成极坏的后果。在设计的过程中，还考虑了许多的实际问题，如为给压力继电器提供有效的压力发讯信号，在螺杆的特定位置增加了圆环－半圆环结构，由螺栓联结，在螺杆轴向下降、放松垫板时，放松到位后，圆环－半圆环结构与螺母接触，压力继电器得到发讯信号作用，螺杆停止下降，放松到位。 圆环－半圆环结构在本设计中还有其他应用，除与螺母接触使压力继电器发讯之外，还被加在螺母上，作用相当于一个挡圈，防止齿轮由于重力而脱离螺母。其中左右蜗轮、调整齿轮、齿轮、左右蜗杆、固定法兰、左右同步轮、同步带、惰轮、惰轮轴、轴承压盖、显数器、前盖板、调节螺杆等零件，与相应的轴承、胀紧套、同步带等标准件，构成滑块的模高调整部分；下法兰、锁紧螺母、锁紧活塞、锁紧缸、调节螺母、调节螺杆等零件，辅以密封件及外置的高速压力机滑块锁固泵浦等，构成滑块的液压锁固部分。

2、滑块调整的工作原理

当需要调整模高时，使高压锁固泵浦泄压，此时由调节螺杆、锁紧缸、锁紧活塞三者及密封圈组成的密闭高压油腔内瞬时变为零压，液压锁固结构放松，调节螺杆与调节螺母间的螺纹间隙δ1 以及调节螺母下平面与滑块配合面间的间隙δ2 均处于自然状态。此时，利用压缩空气驱动套接于调整齿轮轴端外六角的风动扳手，即可驱动左右蜗轮蜗杆机构同步转动，蜗轮与调节螺母依靠平键固定连接，调节螺母与调节螺杆螺纹配合，因此转动蜗轮即可使调节螺母相对调节螺杆转动，实现滑块左右的同步调整功能。

3、 调整结构的设计分析

为提高压力机的下死点精度，此部分结构采取的优化设计措施及特点为：

（1）滑块体采用高强度合金铸铁一体铸造而成，具有强度高、热变形小、质量轻的特点。

（2）采用结构优化设计的蜗轮蜗杆调整结构，并且左右对称布置，辅以精密齿轮减速，高精度同步带传动形式，具有结构对称、同步调整简单、准确的优点。

（3）结构设计时，采用外接风动扳手驱动调整机构的半自动调整方式，使滑块部件的质量得到精简，减少滑块部件冗余质量在高速运动时产生惯性力从而影响对下死点精度。

（4）左蜗杆与左同步轮的连接采用胀紧套紧固方式，使滑块左右调整的同步性易于实现。液压锁固结构的工作原理及设计分析液压锁固结构的工作原理

当压力机处于工作状态时，滑块锁固泵浦提供的高压油进入由调节螺杆、锁紧缸、锁紧活塞三者及密封圈组成的密闭油腔内，推动锁紧活塞下移，带动调节螺杆及调节螺母向下移动，此时，调节螺母与滑块体贴合面间的间隙δ2 完全得到消除，而调节螺杆与调节螺母间的螺纹间隙δ1 处于上位，调节螺杆的外螺纹下表面与调节螺母内螺纹的上表面紧密贴合，液压锁固结构处于可靠锁固工作状态。液压锁固结构的设计要点分析高速压力机的滑块部件高速运行时，由于制造水平的差异，或多或少存在装配、制造误差或压力机调模高度装置的螺纹尺寸误差、加工粗糙度差以及螺纹轴向间隙过大等因素，这些不利因素将加剧压力机在工作载荷和反向负载频繁交变时产生的巨大冲击，从而影响压力机的下死点精度。因此，在滑块部件的结构设计时，应当设法控制或消除螺纹连接部位的间隙及其他累积误差造成的异常间隙。为此，荣兴锻压设备有限 在研发1250kN 闭式双点高速压力机时，对滑块部件的内部结构精心设计了一种液压锁固装置，其结构设计特点为：

（1）利用外置式高速压力机滑块锁固泵浦为动力源，设置左右对称布置的的锁紧结构。锁紧结构由调节螺杆、调节螺母、锁紧活塞、锁紧缸、锁紧螺母、下法兰、滑块体及相应的密封圈组成，具有结构组成最简化、间隙消除彻底及锁紧可靠的显著特点。

（2）液压锁紧结构的零件左右对称布置于蜗轮蜗杆机构正下方的滑块体相应孔内，且所有零件均可从滑块下部装入或取出，安装、维护非常方便。

（3）调节螺杆、调节螺母采用锯齿形高强度螺纹结构，且选用高强度的合金钢制造，并且螺纹表面经特殊表面硬化耐磨处理，以提高螺纹的调整精度及使用寿命，进一步确保下死点精度的长期稳定。

结束语

对上述闭式双点高速压力机的滑块调整及锁固结构分析表明，作为高速压力机主要运动部件之一的滑块，如果其结构布置不合理、整体质量偏大、零件制造误差及螺纹间隙等不利因素均会对下死点精度产生重要影响。因此，在滑块结构设计时应从整体考虑，做到结构对称布置并优化结构，以尽可能减少滑块的整体质量，并设置可靠的液压锁固结构，以有效消除调节螺纹间隙或其他因制造误差、装配等产生的异常间隙，提高压力机的下死点精度，提升产品技术水平。

上述液压式滑块调整锁固机构，经在我 1250kN 型闭式双点高速压力机产品的实际生产运用验证，具有调整和维护方便、间隙消除明显、锁固可靠的优点，滑块运行平稳、下死点精度稳定。