机械压力机设计改进

王安琪

中国一重大连工程技术有限公司 辽宁大连 116000

摘要：本文介绍了介绍伺服压力机发展现状，以及近年来机械压力机的新结构、新技术。

关键词：机械压力机；技术改进

机械压力机是金属成型加工领域中一种重要设备，也是汽车、模具、航空航天、家用电器等行业中的基础设备之一。尤其汽车工业的发展使得国内对大型机械压力机的需求大量增加。随着科技发展以及市场竞争不断加剧，板材加工工艺有了很大提升，零件也向着复杂化的方向发展。机械压力机也逐渐改进创新以适应新工艺、新技术的要求。逐渐向高速化、柔性化、集成化、智能化和环保的方向发展。图1为机械压力机的简图。

图1

机械压力机一般可分为开式机身和闭式机身两大类，本文只介绍闭式压力机。这种压力机机身由上梁、立柱、滑块、底座组合而成，用拉紧螺栓预紧成一个整体框架。与早期技术相比，主要有以下几个方面的不同。

1. 方案设计。

对于机械压力机的设计来说，方案设计是整个压力机核心也是基础，以前的人工计算不仅需要大量的人力和时间，而且容易出错。经过近几年的发展，我们通过收集、整理和分析大量的机械压力机的设计资料、经验公式以及优化方法，最终形成一套用于机械压力机设计的辅助设计及优化方法。并且编制了软件，参数化、可视化设计。机械压力机辅助设计及优化设计软件可以大大缩短设计周期,提高设计的稳定性和质量,节约大量人力和时间成本。这套软件不仅可以针对某一部分进行优化和设计计算，还可以针对整个压力机包括各个重要零部件的一整套辅助设计和优化及最后的三维造型设计。

2. 上梁、主传动

现在的冲压线都是自动化线，压力机行程大、次数高，滑块运动加速度大。为了满足这些新的要求，我们对压力机的杆系进行优化，使用上面介绍的软件，根据需要输入参数就可以选择杆系形式、生成滑块运动曲线等。我们反复调整连杆长度，选取最优值。此外我们还开发出八连杆压力机，并且已经在实际中得到应用。传统压力机在进行大型薄壁覆盖件冲压时经常因为拉深速度过快或者拉深速度波动过大导致工件被拉坏，这种传动形式很好的避免的了这一问题，提升了产品质量。

在细节方面我们也做了很多改进，比如我们在平衡缸上采用了导向加润滑的结构，偏心压力机在齿轮结构和材料方面也做了改进。在传动方面用调速电机替代了传统的高滑差电机，微动功能也由主电机实现，取消了传统的微动装置，取消了微动大齿轮，简化了制动器结构。

3. 离合器和制动器。

离合器和制动器是压力机运转安全、准确的最重要部件。其性能的好坏，直接影响压力机的工作效率和生产能力。传统压力机都采用的是干式离合器。近年来，随着技术的发展，湿式离合器已逐渐成为首选。相比于干式分体式离合制动器，湿式离合器具有显著的特点：一体化的设计占用空间小、惯量低、结合/松脱速度快，压力机滑块启动和停止平稳无冲击，且在很大程度上无需维修；离合制动采用多盘结构，即使在很高的热负载情况下，也能传递大扭矩，离合和制动可靠性高；由于是杯型封闭外壳，所以周围环境不会受到油雾和摩擦盘粉尘的影响；即使没有采用其他隔音措施，离合器/制动器结合和松脱时产生的噪声也很小（≤85d B）。湿式离合器也有一个缺点，就是价格高。

4. 滑块

过负荷保护阀是安装在滑块内的一个重要部件，随着压力机节拍的加快，滑块的运动速度也增加了。我们根据新的要求，设计了新的过负荷保护阀，增大了阀体口径，加强细节设计。同时过负荷保护也有了新的解决方案，可以按照用户要求采用外购的过负荷保护系统，每个点可以各设一套过载保护单元，每个点能同时卸荷，过载压力可电气调解，系统响应迅速（20～25ms）。大流量泵充液，气动泵补压。也可以多点共用一套单元。

按照全自动生产线配置要求，增加了滑块锁紧机构，与离合器制动器和主电机联锁，防止在设备维护和修模时滑块坠落，保证安全。传统的安全栓一般只设置2套。不能完全满足滑块安全性要求。此外，我们还增加了自走式上模夹紧器，可以实现全自动换模功能。

5. 立柱

立柱导轨的溅油问题，一直是机械压力机的一个通病，我们也采取过很多防护措施，比如精细计算润滑油量，增加收油盘、挡油板等，效果都不是很理想。经过不断的改进，我们设计了一种导轨全封闭结构。很好的解决了这个问题，已经在实践中得到很好的应用。这种结构不仅防止滑块运动过程中润滑油向外飞溅，也防止了油雾对模具区和工作区的污染。

为了满足全封闭生产线的要求，我们对立柱上一些附属装置也做了调整。主操作盘、气动液压表盘以及各种接口可以设置在左右外侧面，也可以直接设置在全封闭外侧更方便操作。在立柱左右外侧面设置彩色柱灯，醒目而且直观的显示工作台换模、模具维修、滑块锁紧状态等，提高安全性和操作方便性。

6. 底座

底座是压力机中主要的支承部件，承担了压力机全部重量，同时支承移动工作台，为压力机工作提供必要的刚度支持。我们使用有限元的计算方法来计算底座本体和强度和刚度，并将底座本体的刚度从原来的1/6000提升到1/8000，精细设计各个受力钢板的厚度。

底座部分增加了底座维修平台，便于维护工作台夹紧缸和锁紧缸，也便于配管配线。将底座支脚改为与本体焊接的整体结构，增加支撑强度，设计了左右方向的底座支脚，满足不同结构的需求。

7. 移动工作台

移动工作台取消了传统的工作台与底座间的快速接头，电缆导向采用了托链式结构，盖板采用自动翻盖形式，自动化气源可以通过托链输送到工作台上，不仅降低成本而且能够对内置的油管、气管起到牵引和保护的作用。工作台上相关的限位开关改为接近开关，调整更加便捷。

8. 附属装置

除了上述的几个重要部件，附属装置也有了很大的提升。平台围栏改为了整体贯通式结构；采取全封闭结构大大的降低了噪音，提高了整体的美观性；压力机自动化连线技术也有了很大的进步，主要包括拆垛系统、自动传输系统、线尾出料系统。

机械压力机作为板材冲压领域的重要设备之一，经过几十年的发展，已经逐渐走向成熟。伺服压力机作为一种新型压力机已经逐渐成为冲压行业新的发展方向。伺服压力机能够提高复杂形状冲压件、高强度钢板及铝合金板成形加工的技术水平和制造能力，充分体现了锻压机床未来发展趋势，被称为“第三代智能化压力机”。

参考文献

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