液壓板料折彎機(jī)同步軸優(yōu)化設(shè)計(jì)*

鄭志敏，程海斌

(天水鍛壓機(jī)床(集團(tuán))有限公司，甘肅 天水 741020)

1 引言

折彎機(jī)是一種對(duì)各種金屬板料進(jìn)行彎曲的通用設(shè)備，在造船、汽車、車輛、五金、裝潢、石油、電力等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，按其結(jié)構(gòu)分為液壓板料折彎機(jī)和數(shù)控板料折彎機(jī)，由于液壓板料折彎機(jī)的成本比數(shù)控折彎機(jī)低很多，因此，液壓板料折彎機(jī)在一些小型企業(yè)和個(gè)體戶中得到廣泛應(yīng)用，市場(chǎng)前景比較樂觀。但為了達(dá)到良好的折彎精度，控制左右油缸帶動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)的一致性，液壓板料折彎機(jī)中的同步軸就顯得尤為關(guān)鍵。

2 同步軸的工作原理

液壓板料折彎機(jī)由左右油缸驅(qū)動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)使上模和下模合模，工件在上、下模合模的過程中折彎，由于采用的是液壓驅(qū)動(dòng)，在精度方面是很難控制的，由此就需要增加一個(gè)機(jī)械平衡機(jī)構(gòu)，即同步軸機(jī)構(gòu)，保證左右油缸的同步性，使滑塊左右兩端運(yùn)動(dòng)一致，提高抗偏載的能力，控制滑塊進(jìn)深一致，從而控制產(chǎn)品的折彎精度。

同步軸的結(jié)構(gòu)如圖1所示。其工作原理為:同步軸體兩端通過耐磨套與固定軸端與左右立柱相連，并通過兩扇形板與滑塊固定相連，滑塊在液壓缸驅(qū)動(dòng)下向下運(yùn)動(dòng)，通過同步軸結(jié)構(gòu)抵抗滑塊在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的偏載力，達(dá)到折制精度。

連接座7固定在滑塊8上，連接座7與連桿5鉸接，連桿5與扇形板4鉸接，扇形板板4與同步軸體3焊接為一體，同步軸體3通過軸承2固定在左右立柱1上，油缸驅(qū)動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)，通過連接座、連桿、扇形板帶動(dòng)同步軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖1 原同步軸結(jié)構(gòu)

圖2 優(yōu)化同步軸結(jié)構(gòu)

3 改進(jìn)方案分析

同步軸作為折彎機(jī)中的閉環(huán)結(jié)構(gòu)，對(duì)整個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量和精度有著關(guān)鍵的作用，優(yōu)化設(shè)計(jì)后的同步軸結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要優(yōu)化點(diǎn)如下:

(1)軸承1原產(chǎn)品采用的是滑動(dòng)耐磨套，在旋轉(zhuǎn)過程中，受到過大的偏載荷時(shí)出現(xiàn)研磨卡死，以致?lián)p壞耐磨套。經(jīng)過分析認(rèn)為此處屬于面接觸，載荷過大且發(fā)生偏載時(shí)，同步軸端在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中其中心與固定端軸不同心，與耐磨套之間的間隙發(fā)生變化，研死耐磨套。

(2)軸體3原產(chǎn)品采用的是實(shí)心鋼棒，重量過大，浪費(fèi)材料。經(jīng)過分析認(rèn)為，在保證相同強(qiáng)度和剛度的情況下，可以采用空心鋼管，適當(dāng)增加鋼管直徑，保證截面積不變或適當(dāng)增大截面積來實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過計(jì)算，重量明顯下降。

(3)連接座與滑塊連接采用焊接工藝，效率低，焊接位置不美觀。經(jīng)過分析認(rèn)為，此配焊這一裝配工藝比較落后，調(diào)整困難，配焊后影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量，且不適合產(chǎn)品的批量生產(chǎn)，認(rèn)為可以采用一種更加簡(jiǎn)捷可靠的結(jié)構(gòu)。

優(yōu)化方案如下:

(1)軸承1采用滾動(dòng)軸承，采用線接觸，使同步軸運(yùn)動(dòng)更加靈活。

(2)同步軸軸體采用空心鋼管和兩端實(shí)心圓鋼的組焊結(jié)構(gòu)，如圖3。

圖3 同步軸軸體

(3)連接座中間增加一道調(diào)整墊6，當(dāng)加工不能保證同步軸裝置左右平行時(shí)，只需要將調(diào)整墊拆下進(jìn)行修配，就能快速的調(diào)整好滑塊的精度。

4 同步軸的受力分析

滑塊在受到偏載力的情況下，板料給滑塊施加載荷P，將P分解為沿連桿方向分力F和水平方向Q，Q被滑塊導(dǎo)軌側(cè)向力平衡，F(xiàn)力作用在連桿上，將力分解為與扇形板垂直力F和軸向力F。

通過圖4和圖5對(duì)同步軸進(jìn)行強(qiáng)度校核:

同步軸抗扭截面系數(shù):

同步軸的材料許用應(yīng)力為［σ］，根據(jù)第四強(qiáng)度定理進(jìn)行校核:

通過圖4和圖5對(duì)同步軸進(jìn)行剛性校核:

式中:G為鋼的抗剪彈性模量;［θ］為許用扭轉(zhuǎn)角;J為抗扭慣性矩:J=，則:

式中:α、β 、a、b、L、L1、L2由所設(shè)的結(jié)構(gòu)確定;P 由機(jī)床壓力確定。

圖4 連桿受力簡(jiǎn)圖

圖5 扭力軸受力圖

5 結(jié)論

通過上述對(duì)液壓板料折彎機(jī)同步軸進(jìn)行優(yōu)化，使同步軸結(jié)構(gòu)和重量得到了明顯改善，在公司40～320 t液壓板料折彎機(jī)上采用了此種優(yōu)化結(jié)構(gòu)，經(jīng)過實(shí)踐證明，此優(yōu)化結(jié)構(gòu)安裝及調(diào)整更加方便，在機(jī)床偏載的情況下運(yùn)行更加可靠，機(jī)床精度也得到了很好的保證，獲得了良好的效果。

［1］孫 桓，陳作模.機(jī)械原理［M］.第六版.北京:高等教育出版社，2001.

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［3］濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì)［M］.第七版.北京:高等教育出版社，2001.

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