大型模鍛液壓機移動工作臺結(jié)構(gòu)優(yōu)化及應(yīng)用

杜俊雷 陶 勇 于 江 陳 文 楊固川

(1.中國第二重型機械集團公司，四川 610052;2.四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 618000)

移動工作臺是大型模鍛液壓機的重要工作部件，起到模具的安裝、固定、鍛件的頂出、移出等作用。生產(chǎn)操作的簡便性和模鍛件的精度很大程度上取決于壓機移動工作臺的結(jié)構(gòu)，移動工作臺的變形和滑動面的拉傷是液壓機普遍存在的一個難題。

1 國內(nèi)外大型壓機移動工作臺結(jié)構(gòu)

國內(nèi)外大型壓機移動工作臺的尺寸一般都比較大(見表1)，并且大都采用滑動形式，滑動面的磨損、拉傷在所難免，必須定期更換滑板，另外還存在潤滑、污染等方面的問題。

表1 國內(nèi)外部分大型壓機移動工作臺結(jié)構(gòu)Table 1 Moveable table structure of some heavy duty presses at home and abroad

2 大型模鍛液壓機移動工作臺的結(jié)構(gòu)特點

由于大型模鍛液壓機模鍛件的壓制力大部分在400 MN 和800 MN 之間，這就要求移動工作臺的結(jié)構(gòu)尺寸超大(4 000 mm×8 000 mm)，單件重量超過300 t，移動工作臺的行程為9 500 mm。如果采用滑動形式，滑動面的拉傷、磨損難以避免，經(jīng)過綜合考慮，移動工作臺采用滾動形式。移動工作臺內(nèi)安裝有八個滾輪(見圖1)。移動工作臺移入壓機中心位置后有8 個工作臺抬升缸與之相對應(yīng)。壓制工件時工作臺抬升缸下沉，移動工作臺底面和下面的墊板接觸，8 個滾輪懸空。壓制完成后，8 個工作臺抬升缸提升，把8 個滾輪提升至可水平移動的平面內(nèi)，8 個滾輪可以帶動移動工作臺移動。通過帶8 個滾輪的移動工作臺可以很方便、快捷地放置、夾取工件，這就有效地解決了滑動面的拉傷這一液壓機普遍存在的難題。

3 大型模鍛液壓機移動工作臺的安裝位置及各部分功能

移動工作臺安裝在大型模鍛液壓機的固定工作臺上(見圖2)。工作臺移動缸為活塞缸，與移動工作臺鉸接，帶動移動工作臺在固定工作臺及固定支架上移動。固定支架為焊接件，與基礎(chǔ)連接。在固定工作臺和固定支架上專門設(shè)計有兩排滾輪滑板，高強度、高精度的滾輪滑板有助于減少滾輪的摩擦和震動。兩個側(cè)頂出器安裝在固定支架內(nèi)，移動工作臺開有三個頂出孔，中心部位的頂出孔，可供裝在固定工作臺里面的中間頂出器頂出工件用。當工件外形尺寸比較大的時候，移動工作臺開出，用外側(cè)的兩個頂出器通過移動工作臺兩側(cè)的頂出孔頂出工件。導(dǎo)向定位裝置安裝在工作臺的兩側(cè)，除了導(dǎo)向功能外，還可以將移動工作臺反扣在固定工作臺及固定支架上，防止工作臺左右方向的移動，當移動工作臺行走的時候還可以防止移動工作臺上下跳動。移動缸活塞桿和移動工作臺為鉸接，這樣當移動工作臺通過抬升缸下沉和上升的時候就不會影響移動缸里面的活塞和密封。在工作臺移動缸的尾部設(shè)計有自動調(diào)整座，可以在移動工作臺移動的時候，調(diào)整移動缸重心，防止移動缸偏心導(dǎo)致活塞產(chǎn)生卡阻現(xiàn)象。在移動工作臺的上表面設(shè)計有多排T形溝槽可供安裝固定工藝模座、模具用。

圖1 大型模鍛液壓機移動工作臺結(jié)構(gòu)圖Figure 1 Moveable table structure drawing of heavy duty die forging hydraulic press

圖2 大型模鍛液壓機移動工作臺布局圖Figure 2 Arrangement plan of moveable table for heavy duty die forging hydraulic press

為了防止中間頂出器頂料時移動工作臺被抬起，設(shè)置了4 個工作臺壓緊裝置。工作臺夾緊裝置由連接塊、壓緊塊、銷軸、支座、液壓缸等組成，連接塊固定在移動工作臺兩側(cè)邊，支座和液壓缸安放在固定工作臺的連接塊上，壓緊塊與支座用銷軸連接。當移動工作臺移出時，液壓缸先將壓緊塊旋轉(zhuǎn)一定角度，使壓緊塊離開連接塊;移動工作臺進入壓機工作位置后，液壓缸將壓緊塊旋轉(zhuǎn)一定角度，使壓緊塊壓住連接塊，將工作臺在垂直方向固定(如圖3 所示)。

圖3 工作臺夾緊裝置Figure 3 Fixture of work table

圖4 移動工作臺應(yīng)力分布情況Figure 4 Stress distribution status of moveable table

4 大型模鍛液壓機的移動工作臺強度分析計算

工作臺承受液壓機總噸位，工作時壓力通過模具、墊板組作用于工件。結(jié)合整機特別是墊板組對工作臺進行了分析計算，經(jīng)過分析對比最終選擇移動工作臺的結(jié)構(gòu)尺寸為4 000 mm×8 000 mm×1 300 mm。對該方案進行800 MN 壓制力的公稱載荷分析計算的結(jié)果見圖4。因為移動工作臺單件的尺寸超大，重量超過300t，并且整體性要求高，從制造角度考慮只能選擇鑄鋼件。經(jīng)過分析篩選最終選擇了性能優(yōu)良、鑄造技術(shù)成熟的GS-20Mn5 鑄鋼材料。，該材料的屈服極限為MPa，從圖4 的計算結(jié)果看承受800 MN 載荷時移動工作臺的最大應(yīng)力為125.6 MPa，遠小于GS-20Mn5 的屈服極限，材料安全可靠。

5 實際應(yīng)用

經(jīng)過優(yōu)化后的移動工作臺，在近兩年的調(diào)試、生產(chǎn)期間，最大承受了940 MN 的壓制力，經(jīng)檢驗移動工作臺無任何損傷。由于優(yōu)化后的移動工作臺為滾輪結(jié)構(gòu)，行走快捷、平穩(wěn)，并且移動工作臺無任何劃傷、磨損。移動工作臺的夾緊裝置運行穩(wěn)定、可靠，保證了中間頂出器頂料時移動工作臺的穩(wěn)定性。該結(jié)構(gòu)還能方便、快捷的進行模具的固定和更換。

6 結(jié)語

本文結(jié)合工藝及大型模鍛液壓機結(jié)構(gòu)的要求對移動工作臺進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，并且經(jīng)過實踐證明效果良好。優(yōu)化設(shè)計避免了移動工作臺劃傷、磨損，減少了潤滑量、污染，保證了移動工作臺長期的穩(wěn)定性，大大減少了維修量。

［1］天津市鍛壓機床廠編.中小型液壓機設(shè)計計算-主機的設(shè)計和計算.天津:天津人民出版社，1977.

［2］俞新陸.液壓機的設(shè)計與應(yīng)用.北京:機械工業(yè)出版社，2006.