机械压力机模具自动更换

机械压力机模具自动更换

花蔚

容德精机（江苏）机床有限公司 江苏省扬州市 225000

摘要：近年来，传统生产过程中，如出现不同型号的机械压力机，那么就需要多备一套模具，也就是说，每一次新的生产要求都要做一套全新的模具，这会增加生产成本，而且灵活性也会降低。因此，产品对模具的要求也越来越高，传统的模具设计方法已不能适应现代产品的要求。解决这一问题的唯一办法就是设计一套科学、现代化的自动化模具装配生产线——解决企业资源优化配置问题。为此，本文主要以机械压力机开展作为切入点，重点阐述机械压力机模具的自动更换技术。

关键词：通信基站；动环系统；远程监控

引言：随着工业化技术的迅速发展，新工艺、新设备的大量出现，为国内的工业生产提供了新的发展空间。但由于在模具更换过程中仍然会出现人工操作失误，往往需要操作按钮使气垫缓缓升起，容易消耗大量人力物力。为解决工厂在生产中经常更换模具的问题，降低生产运营成本，针对机械压力机模具自动更换技术的设计与实现是必不可少的。

一、机械压力机概述

1.1机械压力机

机械压力机是由曲柄连杆、肘杆机构、凸轮机构、螺杆机构等组成的锻压机械。其机械花蔚控制精度和结构紧凑的特点。该设备具有结构先进、加工效率高、制造周期短、维修方便、设计水平达到国际先进水平，适用于自动生产线，因而广泛应用于装配生产、仓储物流、交通运输等领域。

1.2压力机主要应用方向

压力机主要作用于生产加工体积大、结构复杂、可靠性要求高的零部件等，有着生产周期短、物料节约、制造简单的优势。特别是在现代的制造中，依靠压缩空气的装置和制造流水线越来越多，空压机是很多公司制造中缺少的关键设备。但在过去，

特别是在现代企业制造中，由于依靠压缩式空气断路器的生产装置和制造流水线越来越多，因此空压器已成为许多企业制造中缺少的关键设备。但在过去，对冲压装置的调试都是"真枪实弹"的实景演练，稍有差池就会导致装置严重受损，给公司造成了很大的时间成本和材料成本。所以，多数公司会不惜重金引入国际先进生产线、大量购买新型装置。

压力机主要用于切断，冲孔，下料，弯曲，铆合，成型等工序。它是一种对各种物料进行周转、搬运、装卸等作业，并在航空、船舶、汽车等工业领域中得到广泛的应用。对一个金属的毛坯施加很大的压力，使得它发生塑性变形和破裂。该工艺采用“自上而下”的制造工艺，可以缩短加工周期，节省材料，方便加工制造尺寸大、结构复杂、性能要求高的工件。普通的冲压机一分钟能达到几十次的冲程，一分钟能达到几百上千次的高速度，而且一次就能制造出一件冲压件。

1.3机械压力机分类

根据机体的型式分，有两种：一种是开放式的，一种是封闭的。

(1)开式冲床：也叫冲床，是目前使用最多的一种。大多数开式冲床都是直立的。机身为 C形，前、左、右三面都是开放的，结构简单，操作方便，机身可以倾斜一定的角度，没有空间的约束，使冲出的工件从上向下滑落到料斗，从而达到自动装模的目的。但是，开式机架刚度低，会对零件的加工精度和模具使用寿命产生一定的影响。该冲床是一种特殊的冲床，它适用于多孔、分布密集的工件。

(2)封闭式冲压机：机身采用前、后两个开孔的框架结构，刚度高，精度高，台面尺寸大，适用于大型冲孔，额定工作压力在1600—60000牛·米。冷挤压、热模锻、双动拉伸等大型冲压设备都是封闭的，其穿透能力和横向支撑能力都很小。该大型压力机的优点是：能够改善制品的致密性，改善制品的抗震性、性能和附加值，确保产品的稳定性和可靠性。它的主要特征是：对大、中型压铸机具有较好的稳定性、改善生产条件、提高劳动生产率、降低生产成本等优点。

1.4压力机的主要选择原则

(1)在中小型冲压制品的制造过程中，采用的是开放式的机械压力机。单柱机械加压设备具有操作便利、易于安装自动化辅助设备、费用低的优点；开式机械压力机具有向左、向右、向外送料的特点。然而，这种机械压铸机刚性较低，在冲压力的作用下，床体的变形会使冲模间隙分布发生变化，从而导致冲模寿命下降，影响冲裁零件的表面质量。

在生产大中型冲压零件时，一般使用封闭式机械压力机。这些设备中，有通用型的大型压力机，如：前苏联的1200吨压力机，美国的1200吨压力机。用于制作大型拉深零件的双动冲床，所用的模具结构简单，调整方便。在施工中，应尽量采用先进的工艺、工艺和设备。其次，在结构设计中应尽量采用新技术、新结构形式，并将产品的成批应用作为重点。

(2)在大规模生产或具有复杂外形的产品时，采用高速冲床或多工位自动冲床；在小型生产中，特别是在大型厚板件的弯曲加工中，使用的大多是高速或摩擦式压力。液压机无固定冲程，不会因板料厚度的改变而超载，在较大的施力冲程下，其优势明显，但由于工作因素的影响，冲压机的生产效率较低。摩擦式压力机结构简单，造价低廉，不容易出现过载损伤，是一种常见的冲压工艺。由于冲压机的冲程不是固定的，所以在对冲压件进行校正或校正时，板料厚度的起伏不会对其造成影响，可以保证相对稳定的

校正精度。而摩擦式压力机的冲程次数少、生产效率低、使用不便。

(3)对机械冲压机的刚性和精确性应给予足够的重视。机械压力机的刚度分为三个方面:床身刚度、传动刚度和导引刚度。只有在压力机刚性充足的情况下，它的静态精度(在无载荷状态下测量)方可保证，否则它的静态精度则无关紧要。冲压机械的刚度，对冲压模具的使用寿命和冲压零部件的加工品质都有着很重要的作用。薄板冲裁加工时，要选择精密、有一定刚度的机械冲床；而用来矫正变形、校平校形的机械压力机，也需要具有适当的刚度，才能提高冲压零部件的加工形状精度。

需要注意的是，通过增加机械压力机的结构刚性和传动刚性，可以减少板材性能波动和操作因素造成的产品尺寸误差。另外，在不影响材料的性能的前提下，采用较轻的材料，使其增强。反之，板材厚度的改变会使冲头压力快速增大，而机械刚度过大，容易造成模具及机械的过载。为了降低此类问题，应严格制定生产技术规程和操作规程。在设备制造中，要加强对关键设备的研究，以提高产品的卫生品质、制造准确度、运行及监控系统的可靠性。

二、模具更换装置的技术方案

2.1技术研发背景

机械冲压模具气垫系统是通过一个半自动的调压阀系统，使主气道的压缩空气进入一个大储气罐内，由储气罐中通过大口径的导管进入气垫气缸内。当机械高压压气机开始运行后，气缸进气，将气垫升起以实现拉延顶件的作用。当更换模具后，气垫空间必须下降。如果气垫通过气控换向阀的换向功能切断贮气罐和气垫管路，则气垫空间通过其本身产生的压力下降，而气垫空腔中的空气则经由气控换向阀排除。

当压力机正在更换模具时，模销杆被安置于气垫托板的防磨板上，随着气垫上升模销杆也被顶起。目前，面临的主要问题是，每当更换模具时，就必须压低储气罐的气压，并释放储气罐的压缩空气，因为大量的压缩空气排出需花费大量的工作时间，既耽误了时间又消耗大量能源，还严重污染了社会环境。而且只有在空气低压时才能通过操作按钮使气垫缓慢地上升，否则，当放错顶杆时因气垫突然上升，或气垫张力过大将会顶翻模具，从而影响到产品的组装质量。

锻压设备和冲压机在日常生产中不可避免地要进行模具的更换。而人工操作不仅不能有效保证精确度，而且工作效率也普遍较低，不能满足高效、自动化和批量生产的需要。因此，在激烈的市场竞争中，组装生产线的均衡一直是制模企业面临的一个重要问题，而更换模具的时间也是制约其工作效率的重要原因。为加速开发与制造，迅速制造高品质、低成本的模具及产品，迅速回应市场的变动，降低压机在制品的积压，减轻操作人员的劳动强度，快速换模系统已被世界各主要压力机生产厂家所采用。

2.2更换装置的技术要求及实现

新型压模快速换模控制器由气垫提升控制系统构成，它由气罐、电磁换向阀、隔膜阀、减压阀等部件通过管道相连构成。采用以下技术方案，可以对气垫气缸的进气压力进行控制，以减少气垫的上升速率。模具销顶棒置于气垫托板的防磨板上，由气垫提升而起。通过添加电磁换向阀，将气垫工作状态转换为新增设的控制电路。储气箱的压缩空气通过电磁换向阀和减压阀，通过一个小孔进入气垫汽缸，使气垫缓慢上升。提升汽缸带动提升机构和压力机构向下移动，当下降到合适位置时，压力装置将工件固定在定模上。下位机的控制系统采用 PLC技术，可对多台泵、阀门等设备进行启停、开、关的控制，可根据工艺要求进行自动控制。

2.2换模工序及原理

换模工序为：在换模时，先将模具夹持机构松开。该设备通常使用进口的液压卡钳，其在滑块和衬板上的位置可按 T形槽调节，以满足各种模具的需要。接着，通过电磁阀将液压油送入模具顶升机构的提升导向油缸，提升导向杆提升，其表面辊子机构结构与轨道托架和转换桥辊装置暴露于衬垫表面，辊子与模具接触并将模具顶出。油料进入液压油缸后，提升导向器提升，使辊子高于衬垫，同时，模具也与衬垫表面分离，并用辊子来支撑。此时，指示灯就会亮起来，并把模具从冲压机中移出。由于是滚动的，因此移动起来很轻松。

换好模具后，将新的模具置于模具的托架上，并将其推进到冲床工作区。用电磁阀对提升导向油缸进行卸载，使提升导向辊落到底板上，使模具落到工作台上。这时，指示灯熄灭，模夹机构进油。当油压超过16兆帕时，指示灯就会闪光，表示卡钳夹在正确的位置，模具已安装好，滑块松开，即可工作。在作业期间及提升状态下，作业结束后，应保持油压翻盘各部分的清洁，并将工作台降低到结束高度。在工作压力到达设置压力时，压力补偿器中的压力传感器会向电磁阀发送信号，使阀门按照一定的比例开启，液压油进入调平气缸，活塞杆完成伸缩，把工作台调至水平。

换模原理是：当压力机试模时通过新增电磁换向阀切断储气罐中的空气通过隔膜阀、大口径管路进入气垫气缸，而是由新增加的控制管路进入气垫气缸。储气罐的压缩空气由电磁换向阀和减压阀通过小口径管路进入气垫气缸，使气垫慢慢升起。减压阀一次调好后不用经常调，这条控制回路是专为试验模具设置的，当气垫进入工作状态时二位两通电磁换向阀断电新增控制装置不工作。新增设的电磁换向阀和减压阀都装在气垫控制板上，气垫控制板安装在压力机的基座下面。在膜片阀的控制线上设置了一个电磁换向阀，用于对膜片阀的控制活塞进行换向，以实现对膜片阀开闭的控制。电磁换向阀和减压阀是一根单独的管线，其进气口由管线与储气箱相连，出口通过管线与气垫进口相连，只用于模具试验。

2.3设备维护保养

在日常的工作中，对压力机需开展定期的保养。

第一，每班作业之前，给操纵器的各个点刹车轴上加润滑油，杆球头等部位，每天班前加20~30号的机械油，在离合器上每天进行一次油压润滑。每次工作结束之前都要清理一下机器。如果在使用过程中，机器的动作出现了不正常的现象，必须马上停止运转，找出原因并解决问题，然后才能进行正常的工作。

第二，对机器部件进行检查。对紧固件进行检查，并对外部的缺陷进行修复；检查离合器，弹簧，皮带，机油；检查电线是否有破损、老化、马达及电磁体是否正常工作；检验曲轴轨迹的精确性和磨耗；检查刹车、离合器、滑块、闭锁块、闭锁圈、电器控制元件；检查并调整机架连接螺栓。在工作结束后，除了要清洗设备和工作环境，还要对更换的部件进行检验，如果有损坏要及时对设备进行技术维修或更换处理。

第三，针对不同机械类型及工艺需求，制定有针对性、切实可行的安全作业规范，并开展必要的安全知识和技能培训。使用单位及操作者应严格按照设计单位所提供的使用说明书及使用规范，正确使用和检修。

第四，在检修期间要注意安全，确保锁紧、开启流程以保障维修者的人身安全，并在检修前将衬套放在冲程的最底端。每一次维修后，应向员工进行安全交底，以清楚其安全工作状况及使用后的安全需求。

第五，要确保压力机处于平衡状态。由于长时间的高强度工作，对机械的负荷非常大，而机械能够正常工作，则说明其工作稳定，品质优良。在启动之前，要检查设备运行状况，有没有阻塞，皮带连接是否正确。日常工作中要注意对软起动装置的周围环境进行检查，避免在超出其许可范围内操作。

第六，老化的机油和过滤器要及时更换。科学、合理地使用润滑油，能有效地保护机器设备、延长机器的使用寿命、提高机器的工作效率、降低燃油、物料的消耗量、降低设备的排放和环境污染。由于各种原因，在使用带有过滤器的循环机油系统时，经常会不定时地更换过滤器。在更换机油的过程中，必须保证过滤器的更换，并定期进行更换。另外，所有的空气动力系统都装有一个调整器、一个润滑油和一个蓄水池。在煤气管道内蓄积的水分，应当每日排出。

压力机设备的常见故障分析：

(1)轴承座的温度升高

在正常工作状态下，即使在空转状态下，曲轴轴瓦的温度也会有很大的波动，应根据轴承间隙的大小、轴承内部的杂质、杂质、润滑、制动轮、闸瓦、传动杠杆等情况。在发现故障后，要及时更换新的轴承，并对其进行修复。

(2)强烈的振动

同时，机体的振动也会引起许多问题，如工作环境恶劣、机械寿命缩短、锻造精度下降等。如果有这样的现象，就要检查一下是不是飞轮的平衡不良，有没有太大的跳动，有没有太大的曲轴轴承，有没有松动的地脚螺钉，有没有足够的预紧力。当噪声太大时，包括电磁噪声，轴承噪声，通风噪声，机械摩擦声，这些都是故障的前兆。

(3)冲压机接头

压力机连冲是一种非常严重的故障，首先要解决的是压力机的控制程序有没有问题，凸轮的开关信号有没有故障，离合器的摩擦片有没有脱落导致离合器脱开，刹车不能正常工作，离合器和制动器的进、出、出油情况。若发生不正常的故障，应与设备制造商协商，或由设备制造商到现场进行检验。只有对出现的故障进行正确的判断和处理，才能确保压力机的正常工作，从而提高设备的可靠性、寿命和效率。

2.3主要创新点

该设备的创新之处在于，在更换模具试模销杆时，采用电磁换向阀，可将气垫控制工作管线转换成与减压阀相连的小口径控制线，并可按需调整压力，使气垫缓慢升高。新型的控制管道，其控制原理简单，适合工厂在生产中频繁更换模具，节约时间，便于试模工作，提高生产效率。目前，这种设备仍有较大的技术缺陷，未来的研究将会进一步减小它的体积，以达到更轻的重量，并对其进行优化，以达到更好的人机工程学。同时，利用该系统，可以进一步提高工料量的自动化程度，减少了人工费用，保证了日常的生产所需要的费用。

三、结束语

总之，随着模具行业的不断发展，对模具产品的需求和要求也在不断提高，这是我国模具行业发展的必然趋势。模具自动更换技术作为当前工业革新的重要突破口，也将为中国模具产业的创新驱动发展带来更大的市场空间与发展机会，同时，也能为制造业及其关联公司的高质量、高效率发展提供重要参考，进一步增强公司的技术创新能力、行业转型提升力，以及产业市场竞争能力。

参考文献

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