液壓板料折彎機同步軸優(yōu)化設計*

鄭志敏，程海斌

(天水鍛壓機床(集團)有限公司，甘肅 天水 741020)

1 引言

折彎機是一種對各種金屬板料進行彎曲的通用設備，在造船、汽車、車輛、五金、裝潢、石油、電力等行業(yè)得到了廣泛應用，按其結(jié)構(gòu)分為液壓板料折彎機和數(shù)控板料折彎機，由于液壓板料折彎機的成本比數(shù)控折彎機低很多，因此，液壓板料折彎機在一些小型企業(yè)和個體戶中得到廣泛應用，市場前景比較樂觀。但為了達到良好的折彎精度，控制左右油缸帶動滑塊運動的一致性，液壓板料折彎機中的同步軸就顯得尤為關鍵。

2 同步軸的工作原理

液壓板料折彎機由左右油缸驅(qū)動滑塊運動使上模和下模合模，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，在精度方面是很難控制的，由此就需要增加一個機械平衡機構(gòu)，即同步軸機構(gòu)，保證左右油缸的同步性，使滑塊左右兩端運動一致，提高抗偏載的能力，控制滑塊進深一致，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)動下向下運動，通過同步軸結(jié)構(gòu)抵抗滑塊在運動中產(chǎn)生的偏載力，達到折制精度。

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)動滑塊運動，通過連接座、連桿、扇形板帶動同步軸轉(zhuǎn)動。

圖1 原同步軸結(jié)構(gòu)

圖2 優(yōu)化同步軸結(jié)構(gòu)

3 改進方案分析

同步軸作為折彎機中的閉環(huán)結(jié)構(gòu)，對整個產(chǎn)品質(zhì)量和精度有著關鍵的作用，優(yōu)化設計后的同步軸結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要優(yōu)化點如下:

(1)軸承1原產(chǎn)品采用的是滑動耐磨套，在旋轉(zhuǎn)過程中，受到過大的偏載荷時出現(xiàn)研磨卡死，以致?lián)p壞耐磨套。經(jīng)過分析認為此處屬于面接觸，載荷過大且發(fā)生偏載時，同步軸端在轉(zhuǎn)動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)品采用的是實心鋼棒，重量過大，浪費材料。經(jīng)過分析認為，在保證相同強度和剛度的情況下，可以采用空心鋼管，適當增加鋼管直徑，保證截面積不變或適當增大截面積來實現(xiàn)，經(jīng)過計算，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)，認為可以采用一種更加簡捷可靠的結(jié)構(gòu)。

優(yōu)化方案如下:

(1)軸承1采用滾動軸承，采用線接觸，使同步軸運動更加靈活。

(2)同步軸軸體采用空心鋼管和兩端實心圓鋼的組焊結(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，當加工不能保證同步軸裝置左右平行時，只需要將調(diào)整墊拆下進行修配，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對同步軸進行強度校核:

同步軸抗扭截面系數(shù):

同步軸的材料許用應力為［σ］，根據(jù)第四強度定理進行校核:

通過圖4和圖5對同步軸進行剛性校核:

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由所設的結(jié)構(gòu)確定;P 由機床壓力確定。

圖4 連桿受力簡圖

圖5 扭力軸受力圖

5 結(jié)論

通過上述對液壓板料折彎機同步軸進行優(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液壓板料折彎機上采用了此種優(yōu)化結(jié)構(gòu)，經(jīng)過實踐證明，此優(yōu)化結(jié)構(gòu)安裝及調(diào)整更加方便，在機床偏載的情況下運行更加可靠，機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.機械原理［M］.第六版.北京:高等教育出版社，2001.

［2］單輝祖.材料力學［M］.第二版.北京:高等教育出版社，2004.

［3］濮良貴.機械設計［M］.第七版.北京:高等教育出版社，2001.

［4］余松敏.自由折彎方式下數(shù)控折彎機滑塊進深計算和實用公式［J］.鍛壓技術，1994(3):23 －25.