壓力機滑塊導軌改材質(zhì)設計理論分析

郭永鹍，黃 穎

（1.通用技術集團齊二機床有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005；2.齊齊哈爾和平重工集團有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

目前大型機械壓力機滑塊導軌板材質(zhì)主要為銅合金，生產(chǎn)成本較高。在近年的降成本設計行動中，找到較低成本的新材料來代替銅合金成為重點研究的問題。

1 滑塊與導軌結(jié)構(gòu)

如圖1 所示，壓力機滑塊是一個箱形結(jié)構(gòu)，它的上端與連桿連接，下部安裝模具上模，并沿機身導軌上下運動。為了保證滑塊底平面和工作臺上平面的平行度，保證滑塊運動方向與工作臺的垂直度，滑塊的導向面必須與底平面垂直。導軌和滑塊的導向面應保持一定間隙，而且能進行調(diào)整。大行程機械壓力機中通用為八面調(diào)節(jié)導軌間隙結(jié)構(gòu)，導軌的主要作用就是引導和支撐，如圖2 所示。滑塊與滑塊導軌鑲條通過螺釘連接，壓力機機身（立柱）與立柱導軌通過螺釘連接。滑塊導軌固定安置在滑塊導軌鑲條和滑塊導軌彎板上，這樣八個導軌面可以單獨調(diào)節(jié)，每個調(diào)節(jié)面都有一組推拉螺釘。這種結(jié)構(gòu)不但導向精度高，調(diào)節(jié)也方便。滑塊導軌滑動面材料一般用鑄鐵HT20-40 制造。速度高、偏心載荷大的則用鑄造青銅ZQZn6-6-3 或鑄造黃銅ZHMn58-2-2 制造，這種銅合金材料成本較高。實踐中發(fā)現(xiàn)，鋅基耐磨合金的機械性能（如耐磨、硬度、熔煉配制等）優(yōu)于銅基合金，而且多種工藝性能（如鑄造、加工、粘結(jié)等）也優(yōu)于銅基合金。該合金鑄造的鑄件成品率高達98%以上，采購成本大幅降低，正符合公司對于降本的要求。

圖1 壓力機滑塊

圖2 導軌結(jié)構(gòu)

2 鋅基耐磨合金

2.1 機械物理性能

鋅基耐磨合金是一種優(yōu)良的耐磨材料，其摩擦磨損小，耐用性強。鋅基耐磨合金具有極好的流動性、低氧化性、低熔點、易切削加工等特點。該合金的熱膨脹系數(shù)為27×10-6，大于ZQSn6-6-3 錫青銅（16×10-6），是錫青銅的1.5 倍。該合金具有獨特自動補償性能，它一旦與軸或其他對偶產(chǎn)生強力摩擦，磨損嚴重時，在受磨損的部位處能自動補上來。已有公司在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)了此種現(xiàn)象。

2.2 使用注意事項

使用低熔點鋅基耐磨合金，工作溫度不應高于120℃（低于120℃時效穩(wěn)定）。長期工作溫度在70～120℃時應注意考慮冷卻措施，否則機械性能會有所下降，出現(xiàn)變形。

如采用該合金制作軸瓦、軸套、螺母等零件，配合件的主軸、軸、螺桿等表面光潔度應高于該合金。

鋅基合金制作的摩擦副，必須有良好的潤滑條件（潤滑油應清潔無渣物）。

鋅基耐磨合金熱膨脹系數(shù)大于銅合金，成批加工時，先粗車后卸下來，待零件冷卻后再精車。否則精車后的工件尺寸不穩(wěn)定。

3 基礎理論分析

結(jié)合我司生產(chǎn)的某E4S800-MB 型壓力機的相關參數(shù)，計算鋅基耐磨合金在導套內(nèi)襯套中使用的可能性。

E4S800-MB 型壓力機相關參數(shù)如圖3 所示。其鐓鍛力Pg=8000kN，曲柄長a1=500mm，連桿長b1=1250mm，連桿間距l(xiāng)=3300mm，則連桿系數(shù)

圖3 壓力機參數(shù)示意圖

3.1 主齒輪扭矩計算

因材料本身抗拉強度大于滑塊導軌所承受的側(cè)向力，計算結(jié)果滿足要求。

4 總結(jié)

鋅基耐磨合金具有高強度、高耐磨的性能。該合金僅用2%～4%銅，12%～14%鋁，其余為鋅和其他微量元素等，生產(chǎn)成本低，費用只相當于ZQSn6-6-3錫青銅的40%左右，具有顯著的經(jīng)濟效益。該合金加工工藝已在實際生產(chǎn)應用中得到工藝檢驗。因此在機械性能、工藝性能等滿足需求的條件下可降低生產(chǎn)成本，為公司帶來經(jīng)濟效益。