張映紅

（柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，廣西柳州 545006）

壓力機(jī)雙氣墊改造，實(shí)現(xiàn)數(shù)控氣墊功能

張映紅

（柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，廣西柳州 545006）

將美國(guó)產(chǎn)的8 000 kN機(jī)械壓力機(jī)雙氣墊改造為可調(diào)式的單頂冠氣墊，實(shí)現(xiàn)壓力機(jī)的數(shù)控氣墊功能，降低產(chǎn)品廢品率，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

壓力機(jī) 氣墊 改造

機(jī)械壓力機(jī)是壓制各種金屬薄板成形零件必不可少的鍛壓設(shè)備之一，可以完成沖裁、彎曲、成形、淺拉深、校正等冷沖壓工序，廣泛應(yīng)用于汽車、軌道車輛、農(nóng)機(jī)、電機(jī)、家用電器、建筑機(jī)械、軸承、航空、船舶、兵器等各工業(yè)制造部門。

1 美國(guó)8 000 kN機(jī)械壓力機(jī)存在的問題

美國(guó)8 000 kN機(jī)械壓力機(jī)，是20世紀(jì)70年代生產(chǎn)的，首先由于汽車制造企業(yè)快速發(fā)展，此壓力機(jī)某些功能已滿足不了公司生產(chǎn)汽車覆蓋件產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率的需要。如壓力機(jī)的雙氣墊易產(chǎn)生不同步，造成模具傾鈄，無法進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn);模具進(jìn)行拉延時(shí)，氣墊的壓緊力不均衡，影響產(chǎn)品質(zhì)量。其次，由于壓力機(jī)氣墊行程不可調(diào)節(jié)，壓力機(jī)適用范圍較小，不適應(yīng)公司多品種小批量的生產(chǎn)模式;在裝配不同拉延模具時(shí)，就需要配不同長(zhǎng)度的頂桿，操作人員容易失誤。再次，壓力機(jī)氣墊的風(fēng)壓只能人工調(diào)整，操作繁雜，費(fèi)時(shí)費(fèi)工，生產(chǎn)效率低。

重新購置8 000 kN的大型機(jī)械壓力機(jī)設(shè)備，最少投資700萬元/臺(tái)，而汽車制造企業(yè)沖壓線又是由數(shù)臺(tái)大型機(jī)械壓力機(jī)組成，不可能全部徹底更換這些陳舊機(jī)械壓力機(jī)。

2 壓力機(jī)的氣墊結(jié)構(gòu)和作用

美國(guó)8 000 kN機(jī)械壓力機(jī)，是一種閉式雙點(diǎn)單動(dòng)機(jī)械壓力機(jī)，氣墊屬單活塞、固定式的兩個(gè)獨(dú)立的氣墊，這雙氣墊裝置安裝在壓力機(jī)工作臺(tái)下方壓力機(jī)底座的兩個(gè)空腔內(nèi)，兩個(gè)氣墊在各自的空腔內(nèi)沿著導(dǎo)軌隨滑塊上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，如圖1所示。氣墊在壓力機(jī)進(jìn)行拉深時(shí)，起到壓邊及卸件打料的作用;在進(jìn)行沖裁時(shí)，起到頂件的作用。

3 壓力機(jī)氣墊主要結(jié)構(gòu)與參數(shù)

針對(duì)美國(guó)8 000 kN機(jī)械壓力機(jī)氣墊存在的問題，企業(yè)經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可行性分析和充分論證后，決定應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)和先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)壓力機(jī)的氣墊進(jìn)行改造。即把原來兩個(gè)獨(dú)立氣墊改造為單頂冠，并且將氣墊行程不可調(diào)改造為可調(diào)整式，增加氣墊的風(fēng)壓自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。以此來改善壓力機(jī)的生產(chǎn)工藝性，增加壓力機(jī)的功能，解決兩個(gè)獨(dú)立氣墊在工作時(shí)頂起不同步、平行精度差的問題;提高壓力機(jī)零部件的可靠性、提高產(chǎn)品的質(zhì)量和效率，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。美國(guó)8 000 kN壓力機(jī)的氣墊技術(shù)主要結(jié)構(gòu)和參數(shù)如表1所示。

表1 美國(guó)8 000 kN壓力機(jī)氣墊主要技術(shù)參數(shù)

4 壓力機(jī)氣墊改造的主要內(nèi)容

4.1 氣墊結(jié)構(gòu)上的改造

為了解決壓力機(jī)雙氣墊不同步的問題，將壓力機(jī)雙氣墊改為單頂冠氣墊。依據(jù)美國(guó)8 000 kN機(jī)械壓力機(jī)的氣墊結(jié)構(gòu)和壓力機(jī)底座空間的尺寸大小及氣墊的1 010 kN壓緊力，設(shè)計(jì)一塊2 500 mm×1 200 mm×300 mm的上頂板為單頂冠。并將壓力機(jī)底座內(nèi)隔筋板切割開，用高強(qiáng)度螺栓將上頂板與左、右氣墊連接為一體，組成一個(gè)單頂冠式氣墊如圖2所示。為保護(hù)單頂冠上頂面，在單頂冠上表面安裝淬硬板，以便今后維修等。

同時(shí)，將壓力機(jī)兩個(gè)獨(dú)立氣墊閉鎖氣管路中，左右閉鎖管路連接到一起控制，并增加一個(gè)閉鎖儲(chǔ)氣罐，以保證氣墊閉鎖功能的統(tǒng)一性，風(fēng)壓波動(dòng)控制在15%以內(nèi)。增加氣墊快排閥及氣墊儲(chǔ)氣罐，以保證控制排氣時(shí)間在1 min內(nèi)，實(shí)現(xiàn)氣墊快速上升或下降，提高模具裝配速度。重新配置氣墊管路如圖3所示。

4.2 增加氣墊行程調(diào)整機(jī)構(gòu)

要將美國(guó)8 000 kN機(jī)械壓力機(jī)氣墊行程不可調(diào)改造為可調(diào)整式，我們根據(jù)壓力機(jī)底座空間尺寸大小和氣墊結(jié)構(gòu)，在兩個(gè)獨(dú)立的氣墊中間增加氣墊行程調(diào)整機(jī)構(gòu)。主要采用現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)和蝸輪、蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將調(diào)整電動(dòng)機(jī)的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為氣墊的上下直線運(yùn)動(dòng)，氣墊行程檢測(cè)采用旋轉(zhuǎn)編碼器，增加極限保護(hù)開關(guān)，來完成氣墊0～300 mm范圍的行程調(diào)節(jié)，如圖2所示。安裝氣墊行程調(diào)整控制板，在操作面板觸摸屏上顯示氣墊當(dāng)前行程和設(shè)定值，來實(shí)現(xiàn)壓力機(jī)氣墊行程自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。

4.3 設(shè)計(jì)氣墊風(fēng)壓自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)

針對(duì)美國(guó)8 000 kN機(jī)械壓力機(jī)氣墊的風(fēng)壓增加自動(dòng)調(diào)整功能要求，運(yùn)用數(shù)控技術(shù)設(shè)計(jì)了壓力機(jī)氣墊風(fēng)壓自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)，即在壓力機(jī)氣墊儲(chǔ)氣罐上加裝壓力傳感器，對(duì)儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力進(jìn)行檢測(cè)，在進(jìn)氣管路上增加電磁閥組進(jìn)行調(diào)節(jié)，形成氣墊的風(fēng)壓自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)，如圖4所示。同時(shí)，安裝氣墊風(fēng)壓自動(dòng)調(diào)整控制板，在操作面板觸摸屏上顯示氣墊風(fēng)壓的當(dāng)前值和設(shè)定值。具體原理為通過安裝在氣墊儲(chǔ)氣罐上的壓力傳感器，對(duì)儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力進(jìn)行檢測(cè)，即時(shí)反映實(shí)際風(fēng)壓，根據(jù)不同模具的需要，在觸摸屏上設(shè)置不同的數(shù)值，控制氣墊風(fēng)壓自動(dòng)控制板上的兩個(gè)二位二通閥自動(dòng)進(jìn)、排氣，達(dá)到調(diào)節(jié)壓力的目的。氣墊風(fēng)壓調(diào)整可通過面板上的按鈕來選擇手動(dòng)、自動(dòng)調(diào)整。

5 壓力機(jī)改造的效果

通過實(shí)踐證明，對(duì)美國(guó)8 000 kN機(jī)械壓力機(jī)的雙氣墊進(jìn)行改造，達(dá)到改善壓力機(jī)的技術(shù)性能，具有一定的先進(jìn)性和實(shí)用性，提高壓力機(jī)綜合效率的預(yù)期效果。將壓力機(jī)的兩個(gè)獨(dú)立頂冠合并為一個(gè)單頂冠，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，提高了壓力機(jī)氣墊同步精度，增大了氣墊頂出面。改造后的可調(diào)式單頂冠氣墊，可以獲得無級(jí)調(diào)節(jié)的行程，壓力機(jī)擴(kuò)大了裝模范圍及數(shù)量，滿足產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的需求。同時(shí)，在裝配不同拉延模具時(shí)，避免多種規(guī)格的頂桿選擇，現(xiàn)只需要配一種規(guī)格的頂桿，提高了工作效率。實(shí)現(xiàn)了氣墊風(fēng)壓自動(dòng)調(diào)整功能，提高壓力機(jī)自動(dòng)化程度;減輕操作員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)數(shù)控氣墊的功能，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié)語

通過對(duì)美國(guó)8 000 kN機(jī)械壓力機(jī)雙氣墊的改造工作，說明對(duì)于發(fā)展中的企業(yè)，當(dāng)大型的陳舊設(shè)備性能已不能滿足生產(chǎn)工藝要求時(shí)，企業(yè)可依靠科技進(jìn)步，走內(nèi)涵為主發(fā)展生產(chǎn)的道路，應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)成就和先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，改變現(xiàn)有設(shè)備的結(jié)構(gòu)，裝上或更換新部件、新裝置、新附件，改善原有設(shè)備的技術(shù)性能，增加設(shè)備數(shù)控的功能，使之達(dá)到或局部達(dá)到新設(shè)備的技術(shù)水平，滿足產(chǎn)品生產(chǎn)工藝要求，提高產(chǎn)品質(zhì)量和效率，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

特別是在當(dāng)前全球金融危機(jī)時(shí)期，企業(yè)進(jìn)行新產(chǎn)品生產(chǎn)，急需更新升級(jí)設(shè)備時(shí)，采用對(duì)舊設(shè)備的數(shù)控化改造，是行之有效的途徑。

1 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.

2 鹿新建等.氣壓及轉(zhuǎn)速對(duì)高速壓力機(jī)下死點(diǎn)的影響［J］.鍛壓技術(shù)，2009（1）

3 曹宏強(qiáng)等.PLC在液壓機(jī)控制系統(tǒng)改造中的應(yīng)用［J］.鍛壓技術(shù)，2008（6）

4 李曉芳等.一種新型混合驅(qū)動(dòng)機(jī)械壓力機(jī)的研究［J］.鍛壓技術(shù)，2007（3）

5 寧建軍.TC6000L復(fù)合壓力機(jī)維修實(shí)例［J］.制造技術(shù)與機(jī)床，2008（6）：149～150

6 劉文鋒，李優(yōu)新，孫友松等.交流伺服螺旋精壓機(jī)控制系統(tǒng)研究［J］.制造技術(shù)與機(jī)床，2008（5）：64 ～66

作者：張映紅，女，1960年生，副教授，工程師，主要從事機(jī)電設(shè)備維修與管理專業(yè)課程教學(xué)和科研工作，已發(fā)表論文數(shù)量10篇。

（編輯 蔡云生）

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A Study on Alteration of Dual－air Cushion in Press Machine，for Achieving Function of NC on Air Cushion

ZHANG Yinghong
（Liuzhou Vocational and Technical College，Liuzhou 545006，CHN）

This article describes how to make over dual－air cushion of 8 000 kN press machine produced in America to single apical cap one.The alteration achieved function of numerical control on air cushion.There is a depressed rejection rate while the quality and manufacture efficiency of production growing high.

Press Machine;Air Cushion;Alteration

2009―10―31）

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