宋雨芳

（合肥合鍛機床股份有限公司，安徽 合肥 230061）

0 引言

進入本世紀以來，國內(nèi)軌道交通發(fā)展迅速。專家預(yù)計，未來15～20年，將是我國鐵路運輸、城際快客運輸、城市軌道交通發(fā)展的高峰期。僅“十二五”期間軌道交通產(chǎn)業(yè)將投入約4萬億元，城市軌道交通“十一五”期間開始爆發(fā)式增長，到2015年規(guī)劃投資近1萬億元，巨額投入將使整個軌道交通產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有廣闊的市場前景。

針對軌道交通設(shè)備的特點要求，各種中厚板凹凸不規(guī)則窗體拉伸件及瓦楞板型零件將大量使用，針對市場需求，研制了一種全功能雙動厚板拉伸液壓機。

1 雙動板件沖壓工藝簡介

板料沖壓液壓機是用來進行板料的沖裁、彎曲、拉延成形等工序的。雙動拉伸液壓機主要用于滿足板料拉延工藝的特殊要求，一般在內(nèi)滑塊（拉伸滑塊）的外邊，還裝有外滑塊（壓邊滑塊），壓邊滑塊用來壓緊坯料，防止在拉延過程中四周起皺，內(nèi)外滑塊分別由不同油缸驅(qū)動，壓邊滑塊的壓力可根據(jù)工件情況進行調(diào)節(jié)，如圖1所示。這種雙動拉伸液壓機用于拉伸內(nèi)外結(jié)構(gòu)式的金屬板件，而對于中厚板凹凸分布不規(guī)則的軌道交通設(shè)備的窗體拉伸件和瓦楞型零件，則需要拉伸力和壓邊力可在工作臺面受力區(qū)域內(nèi)根據(jù)拉伸工藝間隔分布，故傳統(tǒng)的雙動拉伸液壓機已無法滿足該種拉伸工藝的要求，必須對其加以改進設(shè)計。

新型雙動拉伸工藝步驟為：將工件置于下?！瑝K下行，壓邊模先接觸工件實現(xiàn)壓邊→滑塊繼續(xù)下行，壓邊模壓邊，拉伸模實現(xiàn)拉伸，并可實現(xiàn)保壓→滑塊回程，同時壓邊墊頂出→人工取料（頂出缸可實現(xiàn)頂料）、上料。雙動拉伸工藝如圖2所示。

圖1 一般雙動板件沖壓工藝

圖2 新型雙動板件沖壓工藝

2 雙動液壓機設(shè)計

2.1 壓機主機設(shè)計

機身采用預(yù)應(yīng)力分體框架拉桿結(jié)構(gòu)，由上橫梁、下橫梁、立柱用四根拉桿相連，通過螺母緊固，組成一封閉式剛性框架，主要構(gòu)件為鋼板焊接結(jié)構(gòu)；拉伸滑塊采用斜楔式四角八面導(dǎo)軌導(dǎo)向，其調(diào)整方便，調(diào)整精度高，調(diào)整后不易發(fā)生精度跑偏現(xiàn)象。立柱的導(dǎo)向板表面經(jīng)滲氮淬火處理，硬度在HRC48以上，耐磨性能好，使用壽命長。導(dǎo)軌摩擦副一側(cè)采用合金材料，另一側(cè)采用銅基合金，滑塊導(dǎo)軌面設(shè)有加油孔自動加油，以便潤滑運動部位。

液壓機主噸位2600t由三缸實現(xiàn)，中間一個柱塞式油缸，兩側(cè)為活塞式油缸，以實現(xiàn)壓機大的回程力。缸體和活塞桿加工后再用豪克能光整加工工藝，以提高表面粗糙度，達到鏡面加工要求，保證其能夠達到進口密封件的要求精度。壓機還配備電動調(diào)節(jié)式下置緩沖缸，可有效吸收沖裁過程中產(chǎn)生的全部能量，從而降低沖裁工藝時的噪聲，優(yōu)化工人的工作環(huán)境。

液壓機壓邊滑塊與拉伸滑塊用四個連接螺栓進行連接，根據(jù)預(yù)先設(shè)置壓邊力10%（2.5MPa），可承受100t壓力（60t加壓邊滑塊的自重），使用中可根據(jù)需要很方便地將壓邊滑塊拆卸掉，方便壓邊缸及壓邊墊的拆卸。壓機可用拉伸滑塊作單動拉伸工藝。壓機還配備有前移式移動工作臺，其前后布置有可隨動的蓋板小車，可以有效地在移動工作臺移出時遮蓋空出的工作臺面，防止雜物落入底梁工作臺面區(qū)域。壓機還配備下液壓墊裝置，四邊導(dǎo)板導(dǎo)向。

2.2 新結(jié)構(gòu)的壓邊滑塊結(jié)構(gòu)設(shè)計

壓邊滑塊布置在拉伸滑塊下，壓邊滑塊為整體鑄鋼件，材質(zhì)ZG270-500；其中在適當位置加支撐墊板并具有足夠的強度和剛度，以滿足主噸位施壓。在壓邊滑塊內(nèi)安裝一壓邊墊，四角各布置一柱塞缸，柱塞缸用于壓邊和頂出，可提供600t的壓邊力。驅(qū)動壓邊墊板通過四個導(dǎo)柱導(dǎo)向，滿足壓邊力的鑄鋼板開有壓邊桿孔，壓邊桿穿過鑄鋼板承受壓邊墊與模具壓邊部分的壓邊力。壓邊墊下方吊裝一級壓邊桿，壓邊桿采用40Cr材質(zhì)，調(diào)質(zhì)處理，硬度為HRC32～36，壓邊墊與壓邊桿接觸處有淬硬鑲塊。壓邊壓力可在15%～100%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。壓邊墊壓力、行程可由觸摸屏設(shè)定調(diào)節(jié)，并可顯示。壓邊桿下止點位置時頂桿頭距滑塊墊板下平面10±0.2mm。

該壓機的壓邊滑塊為內(nèi)空式鑄鋼結(jié)構(gòu)，上壓邊墊通過壓邊墊連接板用螺釘與壓邊缸連接，上壓邊墊位于壓邊缸的下方，壓邊缸上方固定在壓機拉伸滑塊上，上壓邊墊淬火板安裝在上壓邊墊的下表面，且上壓邊墊的上表面與壓邊缸的柱塞桿臺階面壓緊結(jié)合，壓邊桿吊裝在壓邊桿安裝板的下方，壓邊桿安裝板用螺釘安裝在上壓邊墊的下方，如圖3所示。

壓邊滑塊包括起導(dǎo)向作用的壓邊墊導(dǎo)向柱，上壓邊墊的上下面板的四角對應(yīng)位置處同軸開設(shè)安裝孔，安裝孔內(nèi)均安裝無油潤滑軸承，并用壓蓋壓緊無油潤滑軸承，四個壓邊墊導(dǎo)向柱底端固定在壓邊滑塊內(nèi)的下端面上，壓邊墊導(dǎo)向柱上端依次穿過上壓邊墊的上下面板的安裝孔，并且壓邊墊導(dǎo)向柱的上端抵在壓邊滑塊內(nèi)的上端面上。

圖3 壓邊滑塊結(jié)構(gòu)

壓邊滑塊還包括壓邊緩沖墊，壓邊緩沖墊對稱布置在上壓邊墊的上面板的中心線上，且突出于上壓邊墊的上面板。當壓邊滑塊回程到上限位置時，緩沖墊可緩沖超限時可能對拉伸滑塊的沖擊。

壓邊滑塊還包括梅花瓣和二級壓邊桿，梅花瓣用螺釘固定在壓邊桿的下平面上。梅花瓣的下端面具有三處弧度掏空，二級壓邊桿的頂端對應(yīng)于梅花瓣下端面的弧度掏空具有三處圓弧凸起，二級壓邊桿與梅花瓣采用卡口的方式連接，二級壓邊桿的三處圓弧凸起與梅花瓣的三處弧度掏空處對上。

2.3 壓機電氣系統(tǒng)設(shè)計

壓機基于PLC集中控制，采用PID控制方法，實現(xiàn)雙動拉伸液壓機壓力閉環(huán)精密控制。電氣控制系統(tǒng)采用觸摸式可編程終端（即彩色工業(yè)觸摸屏）對壓制力值進行設(shè)定和顯示，以及對壓制力偏差值進行范圍設(shè)定和顯示，PLC選用西門子新型高分辨率模擬量輸入模塊，對各種模擬量輸入信號（位移傳感器和壓力傳感器）進行精確轉(zhuǎn)換，經(jīng)過PLC特定的控制算法得出控制值，通過高分辨率模擬量輸出模塊將控制值輸出到比例閥，確?？刂凭?。

3 結(jié)論

該機是一種全功能液壓機，可實現(xiàn)單動和雙動功能，并配備上壓邊墊和下液壓墊，使壓機可實現(xiàn)三動功能；壓機還具備緩沖功能，可有效降低單動沖裁時產(chǎn)生的噪聲；配備前移式工作臺以方便換模和修模。在目前液壓機產(chǎn)品設(shè)計中，是一種功能最齊全的板件沖壓拉伸液壓機。該種壓機的設(shè)計成功，將有力支撐我國軌道交通事業(yè)的發(fā)展。

[1]中國機械工程學(xué)會塑性工程學(xué)會.鍛壓手冊（第3卷）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.

[2]彭國華.廣東軌道裝備制造撬動萬億大市場.南方日報，2010-12-17（A15）.

[3]崔殿國.北車引領(lǐng)軌道交通裝備行業(yè)技術(shù)發(fā)展方向.搜狐財經(jīng)，2009-07-07.

[4]陳勝濤.單雙動薄板拉伸液壓機開發(fā)的探討[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，1997，32（1）.