數(shù)控彎管機(jī)夾料機(jī)構(gòu)改進(jìn)、應(yīng)用

張景貴

（中國南車股份有限公司 株洲電力機(jī)車有限公司，湖南 株洲412001）

鐵路移動(dòng)裝備質(zhì)量事關(guān)國家人民生命財(cái)產(chǎn)安全，“1.14”、“7.23”事故給我們深刻的教訓(xùn)和思考。機(jī)車管路系統(tǒng)作為機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，其性能直接關(guān)系著機(jī)車行車安全，機(jī)車管路下料、彎管、焊接等制造工藝環(huán)節(jié)應(yīng)用的工藝裝備直接影響到管路性能。機(jī)車事業(yè)部176-025 數(shù)控彎管機(jī)為機(jī)車事業(yè)部“八防”工序關(guān)鍵設(shè)備，在使用過程中，當(dāng)彎制多彎送料長度較長的管件時(shí)，出現(xiàn)夾模與管件相對滑動(dòng)現(xiàn)象， 造成彎制管件空間轉(zhuǎn)角精度和表面質(zhì)量達(dá)不到工藝圖紙技術(shù)要求。

1 數(shù)控彎管機(jī)料夾存在問題

176-025 數(shù)控彎管機(jī)料夾因設(shè)計(jì)原因及使用時(shí)間較長，造成在彎制多彎送料長度較長管件時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)夾模與料夾相對滑動(dòng)的情況，尤其以Φ10mm 管件最為嚴(yán)重。 此種情況嚴(yán)重影響彎制管件的空間轉(zhuǎn)角精度（B 軸）和彎制管件的表面質(zhì)量。

2 數(shù)控彎管機(jī)料夾結(jié)構(gòu)原理

圖1 數(shù)控彎管機(jī)料夾結(jié)構(gòu)簡圖

圖2 料夾夾緊原理簡圖

數(shù)控彎管機(jī)料夾主要由定位擋塊、夾模、料夾、定位擋塊座、夾爪座、套筒、套筒彈簧及送料心軸等幾部分組成。 裝配簡圖如圖1 所示。

數(shù)控彎管機(jī)料夾機(jī)構(gòu)主要由送料心軸支撐，包括料夾、夾爪座、套筒等都安裝在送料心軸上。

數(shù)控彎管機(jī)料夾的夾緊、松開通過液壓油缸帶動(dòng)Y 形環(huán)前后運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。 其過程如下：首先油缸運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)Y 形環(huán)前后運(yùn)動(dòng)，Y 形環(huán)前后運(yùn)動(dòng)推動(dòng)套筒直線運(yùn)動(dòng)，套筒直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榱蠆A的垂直運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)管件的夾緊、松開。 料夾機(jī)構(gòu)夾緊原理如圖2 所示。

3 分析及解決方案

根據(jù)數(shù)控彎管機(jī)料夾夾緊結(jié)構(gòu)原理可知，管子的夾緊力來自于料夾與管子表面之間的摩擦力，根據(jù)摩擦力公式，管子表面受到的摩擦力f=μN(yùn)。 μ 為管子表面與夾模之間的靜摩擦因數(shù)， 因它是一量綱的量，可以近似的認(rèn)為是一常量。 所以摩擦力f 的大小只與管子與料夾之間的正壓力N 成正比。 從料夾機(jī)構(gòu)的夾緊原理可知，正壓力N 的大小取決于套筒來自于油缸的推力F，為導(dǎo)出N 與F 之間的關(guān)系，需對料夾及夾模組成的整體進(jìn)行受力分析，受力圖如圖3 所示。

圖3 料夾受力圖

由受力圖可得：

F1=F·sinθ

N=F1·cosθ

有以上兩式可得：

從上式可知正壓力N 的大小與油缸的推力F 及料夾的夾角θ 有關(guān)且成正比關(guān)系，要增大正壓力N，有以下兩種途徑：

通過提高油缸的推力F 實(shí)現(xiàn)。F 的大小與液壓系統(tǒng)所選用的液壓泵、油缸的缸筒內(nèi)徑D 及液壓油的粘度有關(guān)。 因此要增大推力F 就要重新選擇油泵、油缸， 通過提高油泵的輸出壓力及增大缸筒的內(nèi)徑實(shí)現(xiàn)。液壓油的粘度隨溫度變化較大，但粘度對推力F 的影響較小，可以忽略。

通過增大料夾夾角θ 實(shí)現(xiàn)。 料夾夾角θ 是料夾設(shè)計(jì)時(shí)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，增大夾角θ，只需更改料夾設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，重新制作料夾即可。

綜合比較以上兩種方案，從改進(jìn)所需的費(fèi)用及可行性等多方面分析，第二種方案更加經(jīng)濟(jì)，并且實(shí)施周期短，因此選擇第二種方案。

4 方案實(shí)施后的效果

重新制作料夾并安裝后，數(shù)控彎管機(jī)在進(jìn)行多彎送料長度較長管件彎制時(shí)，管件與料夾之間未發(fā)生相對滑動(dòng)，彎制管件的空間轉(zhuǎn)角精度及管件的表面質(zhì)量達(dá)到工藝圖紙技術(shù)要求，提高了設(shè)備性能，加大了管件工藝設(shè)計(jì)的靈活性。

［1］哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2002,8.