提高氮?dú)飧自趬盒文＞咧械氖褂脡勖?/h1>
2013-12-31 00:00:00張興峰
科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2013年26期
摘要：從氮?dú)飧椎氖褂靡蟆⒛＞呓Y(jié)構(gòu)、零件成形特點(diǎn)等方面進(jìn)行分析，找出導(dǎo)致氮?dú)飧讛嗔训脑虿⑦M(jìn)行了改進(jìn)，提高了氮?dú)飧椎氖褂脡勖?/p>
關(guān)鍵詞：氮?dú)飧祝荒＞呓Y(jié)構(gòu)；壓形；壽命
1氮?dú)飧椎慕榻B
氮?dú)鈴椈墒且环N具有彈性功能的部件，它將高壓氮?dú)饷芊庠诟左w內(nèi)，外力通過柱塞桿或活塞將氮?dú)鈮嚎s，當(dāng)外力去除時(shí)，靠高壓氮?dú)馀蛎泚慝@得一定的彈壓力，故該部件稱為氮?dú)鈴椈桑部煞Q為氮?dú)飧住５獨(dú)飧捉Y(jié)構(gòu)如圖1所示：
傳統(tǒng)模具中使用的彈性功能元件有3大類，彈簧、橡膠和壓力機(jī)氣墊。彈簧和橡膠在自由長(zhǎng)度時(shí)，彈壓力為零，因此彈簧和橡膠在使用時(shí)必須預(yù)壓，而橡膠壓縮到一定程度后就很難變形。氮?dú)飧着c氣墊相似，均有較大的初始?jí)毫Γ瑥棄毫﹄S壓縮量的變化較平穩(wěn)。在模具設(shè)計(jì)時(shí)，彈簧或橡膠行程的大小，除要考慮彈壓力外，還要選擇其自由長(zhǎng)度。行程太大，需要兩個(gè)或多個(gè)疊加，容易失穩(wěn)，占用模具空間大，壓力調(diào)整很不方便。氮?dú)飧鬃畲笮谐踢_(dá)300mm，壽命在100萬次以上．且因其安裝于模具內(nèi)部，模具的裝卸非常方便，減小了模具體積，簡(jiǎn)化了模具結(jié)構(gòu)。所以在模具設(shè)計(jì)和制造中，得到了廣泛的應(yīng)用。本文探討的是氮?dú)飧自趬盒文＞咧械膽?yīng)用。
2現(xiàn)狀調(diào)查
我廠橫梁壓形模具使用到氮?dú)飧祝渲饕康氖窃跈M梁成形結(jié)束后，利用氮?dú)飧仔读稀５窃趬盒文＞撸⊿-120-900）使用過程中，氮?dú)飧最l繁斷裂，使用壽命低。5月份，對(duì)橫梁壓形模具上的氮?dú)飧椎氖褂脡勖M(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。使用壽命指每個(gè)氮?dú)飧讖拈_始使用到出現(xiàn)故障所工作的次數(shù)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1：
由統(tǒng)計(jì)表可以看出，5月份共更換了4個(gè)氮?dú)飧祝涫Х绞蕉紴閿嗔选Ｆ骄總€(gè)使用壽命為4745次。遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于氮?dú)飧自O(shè)計(jì)使用壽命100萬次以上。
3原因分析
3.1原因一：機(jī)床滑塊壓力不穩(wěn)定
為了測(cè)量機(jī)床滑塊壓力是否穩(wěn)定，要求加工人每加工10件記錄一次機(jī)床滑塊壓力，連續(xù)觀測(cè)記錄了8次，結(jié)果見表2:
表2機(jī)床滑塊壓力統(tǒng)計(jì)表
由表2的記錄可以看出，機(jī)床滑塊壓力在519T-546T之間，符合工藝參數(shù)要求的范圍，所以該項(xiàng)為非要因。
3.2原因二：氮?dú)飧坠ぷ鞣较蚺c上模板的不垂直度偏大打開模具后，測(cè)量氮?dú)飧赘颗c模板之間的角度，每個(gè)角度測(cè)量4次求平均值，測(cè)量結(jié)果見表3：
表3氮?dú)飧着c上模板不垂直度測(cè)量數(shù)據(jù)
由表3的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，左、右兩個(gè)氮?dú)飧椎膲毫χ行呐c模板都不垂直，即氮?dú)飧坠ぷ鞣较蚺c模具沖壓力方向不平行。從而導(dǎo)致氮?dú)飧坠ぷ魇瞧d狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致斷裂。所以此項(xiàng)為要因。
3.3原因三：氮?dú)飧坠ぷ餍谐滩缓线m
測(cè)量氮?dú)飧茁冻鐾鼓８叨龋吹獨(dú)飧椎墓ぷ餍谐獭y(cè)量結(jié)果是105mm。計(jì)算橫梁成型所需的彎曲力為F=960KN，所需卸料力按最大系數(shù)算，F(xiàn)卸=960×0.05=48KN。每個(gè)氮?dú)飧姿峁┑男读狭?4KN。規(guī)格為XSA1500-125的氮?dú)飧仔谐虨?5mm即能達(dá)到所需卸料力。所以得出工作行程為105mm偏大，在工作中容易引起斷裂，所以此項(xiàng)為要因。
3.4原因四：氮?dú)飧赘烤o固螺釘擰緊力矩太小
模具每加工500件，拆卸測(cè)量根部緊固螺釘擰緊力矩。此次實(shí)驗(yàn)分4次測(cè)量了氮?dú)飧赘?個(gè)緊固螺釘?shù)臄Q緊力矩，測(cè)量結(jié)果在82Nm-101Nm之間，滿足了《實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)》中要求的擰緊力矩在76Nm-102Nm，達(dá)到了模具緊固件的使用要求。所以此項(xiàng)為非要因。
3.5原因五：氮?dú)飧椎墓潭c(diǎn)太少
氮?dú)飧缀湍０骞潭▋H依靠根部的固定板緊固。但該橫梁在成型時(shí)，前后方向所受側(cè)向力不均勻，因而氮?dú)飧滓彩艿絺?cè)向力。在橫梁成型中會(huì)出現(xiàn)氮?dú)飧坠ぷ鞣较蚺c模具沖壓力方向不平行的情況，只有根部進(jìn)行緊固，達(dá)不到使用要求，從而導(dǎo)致氮?dú)飧讛嗔选Ｋ源隧?xiàng)為要因。
通過以上分析，共找出影響氮?dú)飧讛嗔训闹饕蛴?個(gè)。分別為氮?dú)飧坠ぷ鞣较蚺c上模板的不垂直度偏大、氮?dú)飧坠ぷ餍谐滩缓线m、氮?dú)飧椎墓潭c(diǎn)太少。
4對(duì)策實(shí)施針對(duì)以上三個(gè)主要原因，分別制定相應(yīng)對(duì)策，并逐一實(shí)施，以下為實(shí)施過程
4.1調(diào)整氮?dú)飧着c上模板的角度
在數(shù)控銑床上對(duì)氮?dú)飧椎膬砂惭b座進(jìn)行銑削加工，使安裝座與上模板平行。
從而保證了氮?dú)飧着c上模板的垂直度。加工后，裝回氮?dú)飧住Ｃ考庸?00件測(cè)量1次氮?dú)飧赘颗c上模板之間的角度。換算得出，不垂直度在2′-8′之間，這樣就保證了氮?dú)飧坠ぷ鞣较蚺c模具沖壓力方向平行，緩解了氮?dú)飧讛嗔训那闆r，提高了使用壽命。
4.2調(diào)整氮?dú)飧坠ぷ餍谐?/p>
將氮?dú)飧椎撞堪惭b座高度方向銑掉30mm，氮?dú)飧椎墓ぷ餍谐叹陀稍瓉淼?05mm變?yōu)闉?5mm，滿足退料的同時(shí)，保證了其行程盡可能小，緩解了氮?dú)飧讛嗔训那闆r。
4.3增加氮?dú)飧坠潭c(diǎn)
原狀態(tài)，氮?dú)飧字辉诟坑霉潭ò寰o固。考慮可在缸體頂部增加一個(gè)固定點(diǎn)。但是氮?dú)飧自诟左w頂端沒有卡槽，無法利用標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行固定。因鑄件凸模固定座高度尺寸不定，導(dǎo)致氮?dú)飧赘左w露出凸模固定座的高度不固定。因此給頂部固定帶來一定的難度。
為了固定氮?dú)飧祝O(shè)計(jì)制作了一固定板（加工圖見圖2，實(shí)物圖見圖3）。
圖2圖3
該固定板設(shè)計(jì)有直徑為∮65的沉孔，比氮?dú)飧赘左w直徑∮63稍大，沉孔的深度為38mm。在沉孔中間加工∮40的孔，便于氮?dú)飧椎娜麠U穿過，這樣，就在∮65的沉孔底面形成了一個(gè)環(huán)形接觸面，并在四周加工4個(gè)螺栓過孔。緊固氮?dú)飧讜r(shí)，通過固定板的環(huán)形接觸面與氮?dú)飧赘左w上表面配合，并通過4-M12的螺栓與凸模固定座緊固聯(lián)接。缸體露出凸模固定座高度為43mm，固定板的沉孔深度為38mm，他們之間有5mm的間隙，這樣有利于提高螺栓的緊固強(qiáng)度。通過安裝該固定板，實(shí)現(xiàn)了在缸體頂部增加一個(gè)固定點(diǎn)的目的，降低了側(cè)向力對(duì)氮?dú)飧椎挠绊懀瑥亩岣吡说獨(dú)飧椎氖褂脡勖Ｑb配效果圖見圖4和圖5。
圖4圖5
５結(jié)束語
采取以上3個(gè)改進(jìn)措施后，模具已連續(xù)使用了6個(gè)月，再未出現(xiàn)氮?dú)飧讛嗔熏F(xiàn)象。氮?dú)飧椎氖褂脡勖堰_(dá)到了12萬次以上。較改進(jìn)前的4745次有大幅的提升。設(shè)計(jì)制作的固定板，可以根據(jù)缸體露出凸模固定座的高度靈活加工使用，克服了缸體頂部無法使用標(biāo)準(zhǔn)件緊固的缺陷，可在同類模具上推廣使用。
參考文獻(xiàn)
[1]任雪巖.氮?dú)鈴椈傻慕Y(jié)構(gòu)及在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].汽車工藝與材料，2000(12).
[2]陳錫棟，靖穎怡.沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.
[3]許發(fā)樾.實(shí)用模具設(shè)與計(jì)制造手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.
作者簡(jiǎn)介：張興峰（1985-），男，主要從事汽車沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)、驗(yàn)證等工作。
摘要：從氮?dú)飧椎氖褂靡蟆⒛＞呓Y(jié)構(gòu)、零件成形特點(diǎn)等方面進(jìn)行分析，找出導(dǎo)致氮?dú)飧讛嗔训脑虿⑦M(jìn)行了改進(jìn)，提高了氮?dú)飧椎氖褂脡勖?/p>
關(guān)鍵詞：氮?dú)飧祝荒＞呓Y(jié)構(gòu)；壓形；壽命
1氮?dú)飧椎慕榻B
氮?dú)鈴椈墒且环N具有彈性功能的部件，它將高壓氮?dú)饷芊庠诟左w內(nèi)，外力通過柱塞桿或活塞將氮?dú)鈮嚎s，當(dāng)外力去除時(shí)，靠高壓氮?dú)馀蛎泚慝@得一定的彈壓力，故該部件稱為氮?dú)鈴椈桑部煞Q為氮?dú)飧住５獨(dú)飧捉Y(jié)構(gòu)如圖1所示：
傳統(tǒng)模具中使用的彈性功能元件有3大類，彈簧、橡膠和壓力機(jī)氣墊。彈簧和橡膠在自由長(zhǎng)度時(shí)，彈壓力為零，因此彈簧和橡膠在使用時(shí)必須預(yù)壓，而橡膠壓縮到一定程度后就很難變形。氮?dú)飧着c氣墊相似，均有較大的初始?jí)毫Γ瑥棄毫﹄S壓縮量的變化較平穩(wěn)。在模具設(shè)計(jì)時(shí)，彈簧或橡膠行程的大小，除要考慮彈壓力外，還要選擇其自由長(zhǎng)度。行程太大，需要兩個(gè)或多個(gè)疊加，容易失穩(wěn)，占用模具空間大，壓力調(diào)整很不方便。氮?dú)飧鬃畲笮谐踢_(dá)300mm，壽命在100萬次以上．且因其安裝于模具內(nèi)部，模具的裝卸非常方便，減小了模具體積，簡(jiǎn)化了模具結(jié)構(gòu)。所以在模具設(shè)計(jì)和制造中，得到了廣泛的應(yīng)用。本文探討的是氮?dú)飧自趬盒文＞咧械膽?yīng)用。
2現(xiàn)狀調(diào)查
我廠橫梁壓形模具使用到氮?dú)飧祝渲饕康氖窃跈M梁成形結(jié)束后，利用氮?dú)飧仔读稀５窃趬盒文＞撸⊿-120-900）使用過程中，氮?dú)飧最l繁斷裂，使用壽命低。5月份，對(duì)橫梁壓形模具上的氮?dú)飧椎氖褂脡勖M(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。使用壽命指每個(gè)氮?dú)飧讖拈_始使用到出現(xiàn)故障所工作的次數(shù)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1：
由統(tǒng)計(jì)表可以看出，5月份共更換了4個(gè)氮?dú)飧祝涫Х绞蕉紴閿嗔选Ｆ骄總€(gè)使用壽命為4745次。遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于氮?dú)飧自O(shè)計(jì)使用壽命100萬次以上。
3原因分析
3.1原因一：機(jī)床滑塊壓力不穩(wěn)定
為了測(cè)量機(jī)床滑塊壓力是否穩(wěn)定，要求加工人每加工10件記錄一次機(jī)床滑塊壓力，連續(xù)觀測(cè)記錄了8次，結(jié)果見表2:
表2機(jī)床滑塊壓力統(tǒng)計(jì)表
由表2的記錄可以看出，機(jī)床滑塊壓力在519T-546T之間，符合工藝參數(shù)要求的范圍，所以該項(xiàng)為非要因。
3.2原因二：氮?dú)飧坠ぷ鞣较蚺c上模板的不垂直度偏大打開模具后，測(cè)量氮?dú)飧赘颗c模板之間的角度，每個(gè)角度測(cè)量4次求平均值，測(cè)量結(jié)果見表3：
表3氮?dú)飧着c上模板不垂直度測(cè)量數(shù)據(jù)
由表3的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，左、右兩個(gè)氮?dú)飧椎膲毫χ行呐c模板都不垂直，即氮?dú)飧坠ぷ鞣较蚺c模具沖壓力方向不平行。從而導(dǎo)致氮?dú)飧坠ぷ魇瞧d狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致斷裂。所以此項(xiàng)為要因。
3.3原因三：氮?dú)飧坠ぷ餍谐滩缓线m
測(cè)量氮?dú)飧茁冻鐾鼓８叨龋吹獨(dú)飧椎墓ぷ餍谐獭y(cè)量結(jié)果是105mm。計(jì)算橫梁成型所需的彎曲力為F=960KN，所需卸料力按最大系數(shù)算，F(xiàn)卸=960×0.05=48KN。每個(gè)氮?dú)飧姿峁┑男读狭?4KN。規(guī)格為XSA1500-125的氮?dú)飧仔谐虨?5mm即能達(dá)到所需卸料力。所以得出工作行程為105mm偏大，在工作中容易引起斷裂，所以此項(xiàng)為要因。
3.4原因四：氮?dú)飧赘烤o固螺釘擰緊力矩太小
模具每加工500件，拆卸測(cè)量根部緊固螺釘擰緊力矩。此次實(shí)驗(yàn)分4次測(cè)量了氮?dú)飧赘?個(gè)緊固螺釘?shù)臄Q緊力矩，測(cè)量結(jié)果在82Nm-101Nm之間，滿足了《實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)》中要求的擰緊力矩在76Nm-102Nm，達(dá)到了模具緊固件的使用要求。所以此項(xiàng)為非要因。
3.5原因五：氮?dú)飧椎墓潭c(diǎn)太少
氮?dú)飧缀湍０骞潭▋H依靠根部的固定板緊固。但該橫梁在成型時(shí)，前后方向所受側(cè)向力不均勻，因而氮?dú)飧滓彩艿絺?cè)向力。在橫梁成型中會(huì)出現(xiàn)氮?dú)飧坠ぷ鞣较蚺c模具沖壓力方向不平行的情況，只有根部進(jìn)行緊固，達(dá)不到使用要求，從而導(dǎo)致氮?dú)飧讛嗔选Ｋ源隧?xiàng)為要因。
通過以上分析，共找出影響氮?dú)飧讛嗔训闹饕蛴?個(gè)。分別為氮?dú)飧坠ぷ鞣较蚺c上模板的不垂直度偏大、氮?dú)飧坠ぷ餍谐滩缓线m、氮?dú)飧椎墓潭c(diǎn)太少。
4對(duì)策實(shí)施針對(duì)以上三個(gè)主要原因，分別制定相應(yīng)對(duì)策，并逐一實(shí)施，以下為實(shí)施過程
4.1調(diào)整氮?dú)飧着c上模板的角度
在數(shù)控銑床上對(duì)氮?dú)飧椎膬砂惭b座進(jìn)行銑削加工，使安裝座與上模板平行。
從而保證了氮?dú)飧着c上模板的垂直度。加工后，裝回氮?dú)飧住Ｃ考庸?00件測(cè)量1次氮?dú)飧赘颗c上模板之間的角度。換算得出，不垂直度在2′-8′之間，這樣就保證了氮?dú)飧坠ぷ鞣较蚺c模具沖壓力方向平行，緩解了氮?dú)飧讛嗔训那闆r，提高了使用壽命。
4.2調(diào)整氮?dú)飧坠ぷ餍谐?/p>
將氮?dú)飧椎撞堪惭b座高度方向銑掉30mm，氮?dú)飧椎墓ぷ餍谐叹陀稍瓉淼?05mm變?yōu)闉?5mm，滿足退料的同時(shí)，保證了其行程盡可能小，緩解了氮?dú)飧讛嗔训那闆r。
4.3增加氮?dú)飧坠潭c(diǎn)
原狀態(tài)，氮?dú)飧字辉诟坑霉潭ò寰o固。考慮可在缸體頂部增加一個(gè)固定點(diǎn)。但是氮?dú)飧自诟左w頂端沒有卡槽，無法利用標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行固定。因鑄件凸模固定座高度尺寸不定，導(dǎo)致氮?dú)飧赘左w露出凸模固定座的高度不固定。因此給頂部固定帶來一定的難度。
為了固定氮?dú)飧祝O(shè)計(jì)制作了一固定板（加工圖見圖2，實(shí)物圖見圖3）。
圖2圖3
該固定板設(shè)計(jì)有直徑為∮65的沉孔，比氮?dú)飧赘左w直徑∮63稍大，沉孔的深度為38mm。在沉孔中間加工∮40的孔，便于氮?dú)飧椎娜麠U穿過，這樣，就在∮65的沉孔底面形成了一個(gè)環(huán)形接觸面，并在四周加工4個(gè)螺栓過孔。緊固氮?dú)飧讜r(shí)，通過固定板的環(huán)形接觸面與氮?dú)飧赘左w上表面配合，并通過4-M12的螺栓與凸模固定座緊固聯(lián)接。缸體露出凸模固定座高度為43mm，固定板的沉孔深度為38mm，他們之間有5mm的間隙，這樣有利于提高螺栓的緊固強(qiáng)度。通過安裝該固定板，實(shí)現(xiàn)了在缸體頂部增加一個(gè)固定點(diǎn)的目的，降低了側(cè)向力對(duì)氮?dú)飧椎挠绊懀瑥亩岣吡说獨(dú)飧椎氖褂脡勖Ｑb配效果圖見圖4和圖5。
圖4圖5
５結(jié)束語
采取以上3個(gè)改進(jìn)措施后，模具已連續(xù)使用了6個(gè)月，再未出現(xiàn)氮?dú)飧讛嗔熏F(xiàn)象。氮?dú)飧椎氖褂脡勖堰_(dá)到了12萬次以上。較改進(jìn)前的4745次有大幅的提升。設(shè)計(jì)制作的固定板，可以根據(jù)缸體露出凸模固定座的高度靈活加工使用，克服了缸體頂部無法使用標(biāo)準(zhǔn)件緊固的缺陷，可在同類模具上推廣使用。
參考文獻(xiàn)
[1]任雪巖.氮?dú)鈴椈傻慕Y(jié)構(gòu)及在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].汽車工藝與材料，2000(12).
[2]陳錫棟，靖穎怡.沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.
[3]許發(fā)樾.實(shí)用模具設(shè)與計(jì)制造手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.
作者簡(jiǎn)介：張興峰（1985-），男，主要從事汽車沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)、驗(yàn)證等工作。
