精沖壓力機上死點精度控制技術

耿 渝，孫成建，田世領

（揚州鍛壓機床股份有限公司，江蘇揚州225128）

1 概述

由于精沖模的凸、凹模間隙非常小（通常為0.01mm～0.03mm），所以在精沖加工時，應精確控制設備的上死點位置（一般應控制在0.02mm以內），使得既要讓工件與原材料分離，又不能允許凸模進入凹模，以造成模具刃口損壞，這一點與普通沖裁加工截然不同。上死點位置控制就是指設備的上死點重復精度控制，設備每運行一個循環，滑塊即通過一次上死點，沖出一個工件。在模具完成沖裁動作的瞬間，由于慣性力的作用，滑塊還將繼續運行，直到限位裝置發生作用。因此滑塊慣性力大小、限位裝置的結構形式、剛度大小、接觸間隙等因素，都會給滑塊上死點位置精度產生影響。

2 技術方案分析

根據精沖過程分析，如果能夠減少滑塊慣性力，并提高限位裝置剛度，就能有效提高滑塊上死點精度。滑塊慣性力是在精沖過程完成的瞬間，材料突然斷裂后，滑塊剩余的動能所產生的。而滑塊的能量來源是液壓系統提供的液壓能，液壓系統又是靠控制系統控制的，因此只能從液壓與控制系統著手分析。滑塊運動到上死點時，控制系統要給液壓系統發出回程換向信號，各種執行元件（如電磁閥等）動作，驅動滑塊回程。假設在控制程序設計時，預先給換向動作設置一個合適的提前量，保證滑塊既能完成沖裁動作，使工件與材料順利分離，又沒有太大的能量剩余，就可以大大減少慣性力，減低對限位裝置的撞擊，從而提高上死點精度。

液壓式壓力機不像機械式壓力機那樣，有一個固定的死點位置。普通的液壓機，是靠行程開關控制死點位置的，行程開關的固有結構決定了死點位置誤差較大，不能滿足精沖工藝與模具要求。因此在精沖壓力機上必須專門設置剛性限位裝置，強行給滑塊限位。由于在同一臺壓力機上安裝使用的精沖模具會有不同的封閉高度，因此該限位裝置的高度也必須隨之調節。這就必須設計一個既能調節高度，調節后又要保持較大剛度的限位裝置。

3 限位裝置設計

根據以上分析，設計了一套如圖1、圖2所示的上死點高度調節裝置。

圖1 閉合高度調節裝置簡圖

該裝置由主油缸、限位螺母、主柱塞、傳動裝置、驅動裝置和鎖緊油缸等組成。限位螺母內置于主油缸內，通過梯形螺紋與主油缸內壁連接。當步進電機驅動限位螺母旋轉時，限位螺母即沿主油缸內壁上下移動，螺母下端面與主柱塞環形上端面之間的距離，決定了主柱塞的上行位移大小，也即決定了滑塊上死點高度。當限位螺母往上運動到某一位置停止時，滑塊的上升距離增大，設備（模具）的閉合高度減小；當限位螺母往下運動到某一位置停止時，滑塊的上升距離減小，設備（模具）的閉合高度增大。為了提高調節精度，該裝置采取了以下措施：

圖2 限位螺母傳動裝置簡圖

（1）適當增加限位螺母的厚度以增強其自身剛度，減小因主柱塞撞擊產生的變形。

（2）提高螺紋副的加工精度，減小螺紋副間隙。

（3）在主油缸沿周增設四個鎖緊油缸，在每次調節動作完成后，給油缸通以高壓油，使四個鎖緊柱塞始終頂緊限位螺母法蘭，從而使限位螺母的螺紋副始終壓靠在同一側，進而強制消除螺紋副間隙。鎖緊油缸液壓系統原理圖如圖3所示。

4 調試與控制程序設計

設置滑塊提前換向量以降低其慣性力的設計思路，也已進行了整機控制程序的編制：在設備人機操作界面上，設計提前換向時間選項，該時間從0.01s～0.50s無級可調，方便用戶根據不同材質和厚度調節，效果明顯。

5 結束語

根據上述研究成果，設計完成了10000kN精沖壓力機封閉高度調節裝置，目前已隨主機一起投入使用，并取得了很好的效果。圖4為10000kN精沖壓力機。

圖3 鎖緊油缸液壓系統原理圖

圖4 10000kN精沖壓力機

[1]王孝培.沖壓設計資料.北京：機械工業出版社，2000.

[2]涂光祺.精沖技術[M].北京：機械工業出版社，2000.

[3]彭建聲.冷沖壓技術問答.北京：機械工業出版社，1981.

[4]周開華，幺廷先.簡明精沖手冊[M].北京：國防工業出版社，1998.