氣墊閉鎖機構的設計與計算

胡 健，譚興琛，周桂祥，嚴靜蕓，鄭義祥

（江蘇揚力集團有限公司 重型機床研究所，江蘇 揚州 225127）

氣墊閉鎖機構的設計與計算

胡 健，譚興琛，周桂祥，嚴靜蕓，鄭義祥

（江蘇揚力集團有限公司 重型機床研究所，江蘇 揚州 225127）

針對客戶對應用于大型覆蓋件零件拉深工藝的多連桿壓力機提出的氣墊具有閉鎖及下拉功能的要求，即使滑塊到達下死點時氣墊被鎖住不能上升，同時還能繼續下行一段距離確保氣墊頂桿與制件脫離以保證安全。通過對原有氣墊結構的改進，設計閉鎖機構，滿足客戶要求，完善產品功能。

多連桿壓力機；氣墊閉鎖；工作原理；速度調節

氣墊在整個沖壓過程中提供壓邊與頂料力。由于氣墊在正常工作中氣墊缸體始終與儲氣筒相通，缸體中充滿壓力，所以滑塊在到達下死點后返程過程中頂桿會隨著氣墊缸體立刻上升，這種上升往往會破壞工件。多連桿壓力機主要完成深拉伸工藝，是沖壓線打頭設備，拉延件的好壞對成品質量影響巨大，因此多連桿壓力機氣墊必須具備閉鎖功能。

1 設計步驟

首先對實現閉鎖功能的原理進行分析，然后進行工況分析，收集運行參數，制定實施方案。進行閉鎖壓力、下拉量的計算，最后進行閉鎖回油速度調節機構的設計等。

2 具體措施

從閉鎖的功能上分析，要實現閉鎖需要有一個外力阻止氣墊活塞在氣墊力的作用下往上升。大型閉式壓力機氣墊力很大，怎樣才能創造一個外力且能阻止活塞上升呢？考慮利用氣源作為動力源，利用增壓缸原理實現以常規氣壓得到一個較大的力。根據這一原理設計了氣墊閉鎖缸體。增壓缸大端腔接氣源，氣源的通斷由電磁閥控制，小端腔與氣墊活塞上端相通，氣墊活塞上裝有多個可使油液從活塞下端往上端流動的單向閥。當氣墊向下運動，氣墊活塞下端的油液經過單向閥向活塞上端流動，油液充滿整個增壓缸小端缸體，多余的油液從回油口重新回到氣墊缸體內；氣墊快運行到下死點時，控制氣源通斷的電磁閥接合，增壓缸大端腔通氣，閉鎖活塞桿在氣壓的推動下首先堵住回油口，增壓缸的小端形成高壓油，高壓油作用在氣墊活塞上，形成閉鎖力。閉鎖活塞桿在堵住回油口后繼續向前運動，回油口到閉鎖活塞桿限定位置這段距離內的油液被壓入到氣墊活塞上端，高壓油推動氣墊活塞向下行走一段距離，形成下拉。

增壓缸的通氣時機對閉鎖機構性能影響巨大。如果通氣太早，氣墊還沒到達下死點回油口就被封死，增壓缸小端的油壓會升得很高，長此以往對機構的密封及強度都是不利的。如果通氣太晚，滑塊已經過了下死點，回油口還沒被封死，就不能實現閉鎖。為達到最好的閉鎖效果，實現閉鎖的可調性，在壓機操作面板上設置了閉鎖角度調節程序供現場調試。

在確定了閉鎖方案后即可根據氣墊設計參數進行閉鎖力的計算。設計目標是氣墊最大噸位300t，氣墊采用雙缸結構，那么單側需要的閉鎖力是150t。計算參數如圖1中所示。

（1）增壓比的計算

當氣墊達到最大噸位時作用在氣墊活塞上的油壓為：

常規氣源氣壓為P2＝0.5MPa，則增壓機構最小增壓比為：

圖1 閉鎖機構示意圖

圖2 閉鎖的設置程序

（2）閉鎖力的計算

最大閉鎖力

F=R×P2×A1＝210t＞150t，故可滿足氣墊閉鎖要求。

（3）下拉量的計算

增壓缸小端壓縮的高壓油體積應等于氣墊活塞下行排油體積，活塞下行距離即下拉量。

氣墊兩端閉鎖回油速度應當一致，否則氣墊頂冠升起速度不一致易卡死，嚴重的甚至損壞氣墊結構或模具。在下端回油口，我們設置了帶螺紋調節的節流閥體，可以通過螺紋調節回油口開口大小，從而調節回油速度，同時在節流閥體的端頭有指示桿，指示桿在限位支架的限制下做水平運動，限位支架上裝有標尺可指示回油口開口大小，如圖3所示。閉鎖機構兩側調節的刻度值應保持一致，這樣就能保證回油速度的一致性。

圖3 閉鎖回油速度調節機構

3 結束語

經實際應用，該閉鎖機構能夠滿足客戶要求，且充分消除了氣墊頂桿在失去滑塊壓力后微量上升引起工件破壞的可能性。本文方案在生產實踐中不斷完善，客戶反映效果良好，實踐證明是一種可靠的結構。

[1]左建明.液壓與氣壓傳動[M].北京：機械工業出版社，2005.

[2]宣國喜.機械壓力機中氣墊裝置的參數選用及計算[J].裝備機械，2004，（2）：14－15.

[3]成大仙.機械設計手冊（第4版 第4卷）.北京：化學工業出版社，2002.

[4]鄭錦州，查小福.J36－800B型壓力機氣墊改造[J].高新技術，2010,（5）：20－21.

[5]何德譽.曲柄壓力機[M].北京：機械工業出版社，1987.

Design and calculationof cushion locking system forpress

HU Jian,TAN Xingchen,ZHOU Guixiang,YAN Jingyun,ZHENG Yixiang
（Research Institute of Heavy Duty Machine,Yangli Group Co.,Ltd.,Yangzhou 225127，Jiangsu China）

The customers have requirement of locking and descending function for cushion in multi-link press which is mainly used for drawing process of large covering parts,that is,when slide goes down to bottom dead point,the press cushion has been locked and can continue to go down a certain distance to separate ejector pin and parts in order to ensure safety.Through the improvement of original press cushion structure, the cushion locking system of the press has been designed to meet the requirements of customers and improve the product function.

Cushion locking system;Multi-link press;Working principle;Velocity adjustment

TG315.5

A

10.16316/j.issn.1672－0121.2016.04.003

1672－0121（2016）04－0010－02

2016－02－19；

2016－04－10

胡 ?。?985－），男，助理工程師，從事機械壓力機研發與制造。E－mail：huj＠yangli.com