熱模鍛壓力機(jī)封閉高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

潘地磊，吉桂生，金 魏，唐 寅

（揚(yáng)力集團(tuán)股份有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225000）

隨著汽車(chē)行業(yè)的飛速發(fā)展，特別是乘用車(chē)的車(chē)型多元化、關(guān)鍵部件輕量化等發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)關(guān)鍵零部件鍛坯質(zhì)量的要求越來(lái)越高，國(guó)內(nèi)的鍛造行業(yè)落后的技術(shù)水平已很難匹配我國(guó)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展腳步。相比而言，熱模鍛壓力機(jī)具有動(dòng)作精確可控，打擊能量大，運(yùn)行速度高，鍛件精度好，適合于使用步進(jìn)式機(jī)械手實(shí)現(xiàn)多工位自動(dòng)化作業(yè)等特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外鍛造行業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，具有廣闊的市場(chǎng)前景和卓越的經(jīng)濟(jì)效益。

熱模鍛壓力機(jī)是引進(jìn)世界先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的系列產(chǎn)品，因其生產(chǎn)效率高、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、噪聲和振動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，因而在現(xiàn)代鍛壓生產(chǎn)中的應(yīng)用日趨廣泛，是現(xiàn)代鍛造生產(chǎn)中不可缺少的高精鍛設(shè)備。

揚(yáng)力集團(tuán)是國(guó)內(nèi)較早研制中小型熱模鍛壓力機(jī)的廠家之一，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化，現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出HGP4000以下全套系列產(chǎn)品，填補(bǔ)了公司在這一領(lǐng)域的空白。

為了適應(yīng)不同模具對(duì)封閉高度的要求，在熱模鍛壓力機(jī)上必須設(shè)有封閉高度調(diào)節(jié)裝置[1]，揚(yáng)力在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)封閉高度的調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 傳統(tǒng)熱模鍛壓力機(jī)

1.1 封閉高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)

熱模鍛壓力機(jī)封閉高度調(diào)整裝置一般通過(guò)改變連桿長(zhǎng)度A來(lái)實(shí)現(xiàn)封閉高度調(diào)整。如圖1所示，在壓力機(jī)正常工作時(shí)壓緊桿6把偏心壓力銷(xiāo)1鎖死，當(dāng)需要調(diào)節(jié)封閉高度時(shí)，由油缸控制把壓緊桿與偏心壓力銷(xiāo)1形成一定間隙[2]，從而達(dá)到調(diào)節(jié)封閉高度所需的條件；偏心壓力銷(xiāo)1上加工有渦輪，渦輪是偏心的并與連桿小頭和滑塊的內(nèi)圓弧面相接，滑塊與連桿3的連接通過(guò)連桿銷(xiāo)2和偏心壓力銷(xiāo)1實(shí)現(xiàn)。由于偏心壓力銷(xiāo)1與連桿銷(xiāo)2不同心，所以當(dāng)電機(jī)3通過(guò)萬(wàn)向連軸器4、傘齒輪副5、由蝸桿6驅(qū)動(dòng)偏心壓力銷(xiāo)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，偏心壓力銷(xiāo)1的中心發(fā)生變化，從而可以實(shí)現(xiàn)連桿長(zhǎng)度A的調(diào)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)壓力機(jī)封閉高度的調(diào)整。

1.2 封高調(diào)節(jié)裝置缺點(diǎn)

在壓力機(jī)在工作過(guò)程中，滑塊需要做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由于電機(jī)固定在導(dǎo)軌上，導(dǎo)致萬(wàn)向節(jié)連軸器的花鍵軸與花鍵套必須跟著上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。如圖2所示，萬(wàn)向節(jié)主要有花鍵軸、花鍵套、叉頭組成，當(dāng)花鍵軸主體部分在花鍵套里時(shí)，萬(wàn)向節(jié)能夠正常工作承受較大扭矩，否則萬(wàn)向節(jié)花臂軸容易斷裂。當(dāng)花臂軸完全伸入花臂套內(nèi)時(shí)，滑塊處于上死點(diǎn)位置，所以調(diào)節(jié)封高時(shí)滑塊必須在上死點(diǎn)位置。在調(diào)節(jié)封閉高度時(shí)萬(wàn)向節(jié)旋轉(zhuǎn)時(shí)承受較大扭矩，由于在實(shí)際工況中萬(wàn)向節(jié)的花鍵軸要隨壓力機(jī)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這就需要花鍵軸與花鍵套有較高的同軸度和良好的潤(rùn)滑條件，但是壓力機(jī)工作環(huán)境比較差，在封閉高度調(diào)節(jié)過(guò)程中萬(wàn)向節(jié)花臂軸經(jīng)常斷裂。

2 優(yōu)化后的封高調(diào)節(jié)裝置

2.1 封高鎖緊打開(kāi)裝置

優(yōu)化后的調(diào)節(jié)裝置為，通過(guò)在滑塊體上安裝一種液壓馬達(dá)，用來(lái)驅(qū)動(dòng)齒輪副，從而轉(zhuǎn)動(dòng)偏心銷(xiāo)，最終實(shí)現(xiàn)滑塊在任意位置對(duì)封閉高度的調(diào)整。從而取代電機(jī)加萬(wàn)向節(jié)的方式調(diào)節(jié)封閉高度。

優(yōu)化后的封閉高度調(diào)節(jié)裝置采用由液壓馬達(dá)作為動(dòng)力源，驅(qū)動(dòng)齒輪副旋轉(zhuǎn)，齒輪副有著增加扭矩的功能，由齒輪副驅(qū)動(dòng)蝸桿旋轉(zhuǎn)，蝸桿帶動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)封閉高度的調(diào)整。液壓馬達(dá)具有如下特點(diǎn)：①低速穩(wěn)定性好，能在很低的速度下平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)；②傳遞扭矩大，穩(wěn)定性好；③體積質(zhì)量較小，具有較高的功率質(zhì)量比；④可以快速實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。由齒輪軸和齒輪組成的齒輪副機(jī)構(gòu)，齒輪傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)：工作可靠，使用壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)效率較高，結(jié)構(gòu)緊湊，功率和速度適用范圍廣等。

對(duì)現(xiàn)有壓力機(jī)滑塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，把所有零部件集成到滑塊內(nèi)部，如圖3所示，在滑塊內(nèi)部設(shè)計(jì)安裝了液壓馬達(dá)1、齒輪副2、蝸桿3、偏心壓力銷(xiāo)4等零部件。通過(guò)計(jì)算可以得到轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊偏心銷(xiāo)所需要的扭矩，從而選擇合適的液壓馬達(dá)，由液壓馬達(dá)作為動(dòng)力輸出源，通過(guò)齒輪副機(jī)構(gòu)增大輸出扭矩，從而使蝸桿驅(qū)動(dòng)偏心壓力銷(xiāo)旋轉(zhuǎn)，由機(jī)床的液壓站控制液壓馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)，最終實(shí)現(xiàn)封閉高度的調(diào)整。

2.2 優(yōu)化后調(diào)節(jié)裝置優(yōu)勢(shì)

由安裝在滑塊內(nèi)部的液壓馬達(dá)加齒輪副的方式驅(qū)動(dòng)蝸桿旋轉(zhuǎn)的方式調(diào)節(jié)封閉高度具有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：

（1）節(jié)約成本，實(shí)踐過(guò)程中萬(wàn)向聯(lián)軸器作為易損件，需要經(jīng)常跟換，跟換時(shí)比較耗時(shí)，且壓力機(jī)需要停機(jī)，對(duì)生產(chǎn)效率造成極大影響。

（2）傳統(tǒng)方法受限于萬(wàn)向節(jié)的使用條件，必須在上死點(diǎn)位置調(diào)節(jié)。由于該封高調(diào)節(jié)裝置集成在滑塊體內(nèi)部，所以可以實(shí)現(xiàn)滑塊在任意一個(gè)位置對(duì)封閉高度的調(diào)整。

（3）在壓力機(jī)工作時(shí)，如果滑塊運(yùn)動(dòng)至下死點(diǎn)前超載，離合器就會(huì)打滑而發(fā)生悶車(chē)，一般可以通過(guò)調(diào)節(jié)封閉高度來(lái)解決。當(dāng)機(jī)床悶車(chē)時(shí)，由于液壓馬達(dá)輸出扭矩較大，且該裝置可以在滑塊的任意位置調(diào)節(jié)封閉高度，所以可以通過(guò)該裝置調(diào)節(jié)封閉高度的方法很容易地解除機(jī)床悶車(chē)。

3 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，優(yōu)化后的封閉高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工裝配方便；能夠?qū)崿F(xiàn)快速頻繁地調(diào)節(jié)封閉高度，并具有良好的平衡能力，且可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制；既節(jié)約了成本，又取得了良好的社會(huì)效益，應(yīng)用前景廣泛。