一種消聲器筒體壓縫整形設備的設計應用

司志備 祁亞峰 董宏星

（1.南陽大旗石化工程股份機械有限公司，南陽 411303；2.臥龍電氣南陽防爆集團股份有限公司零件事業(yè)部，南陽 411303；3.南陽盛易德環(huán)?？萍加邢薰荆详?473039）

隨著社會的發(fā)展，生產(chǎn)高效、節(jié)能、環(huán)保成為當前工業(yè)生產(chǎn)必須追求的目標。汽車消音器主要用于降低發(fā)動機的排氣噪聲，并使高溫廢氣能安全有效暢通的排出，是排氣管道的一部分[1]。在制作某型消音器筒體的過程中，制作筒體工藝為“下料→卷筒→壓縫→扣縫→翻邊”，如圖1所示。這種工藝制作的筒體質量不穩(wěn)定，原因是扣縫過程中擠壓力造成筒體對口不齊，致使筒體的橢圓度和端部尺寸超差。為了提高產(chǎn)線的穩(wěn)定性，增加整形工序，調整工序為“下料→卷筒→壓縫→整形→扣縫→翻邊”，設計專用機床、工裝、壓接筒體兩端，使筒體兩端緊密咬合，靠工裝保證端面平整與圓度，然后再扣縫、翻邊。

圖1 某型消音器筒體原有制作工序

目前，壓力成型設備塊主要有兩種：一種是液壓傳動，系統(tǒng)包含電動機、油泵、液壓閥、油站以及油缸等，系統(tǒng)較復雜，體積較大，且設備工作時泵噪聲較大，且液壓油容易發(fā)生泄漏，從而污染環(huán)境；另一種是氣液增壓傳動，采用壓縮空氣驅動氣缸，將低壓空氣轉換成高壓油驅動油缸[2]。由于氣體可壓縮，氣液增壓缸可快速低壓到位接觸工件實現(xiàn)“軟到位”，做到工作過程的無沖擊，提高了筒體整形質量，并延長模具壽命。設計的整形機采用氣液增壓缸作為動力執(zhí)行元件，可實現(xiàn)筒體兩端的柔性壓接咬合，具有咬合可靠、操作簡單、噪聲低、節(jié)能以及無污染等特征。此外，壓接力可調，體積緊湊，可以通過更換不同的工裝模具實現(xiàn)系列化的筒體整形。

1 結構及工作原理

1.1 結構

機械本體主要有工作臺、機架、上模以及筒體工裝等，整機結構如圖2所示?？刂茩C構由氣源與電控柜組成，且氣動元件和電器元件集成在工作臺內部，由觸摸屏控制，方便調整參數(shù)[3]。按鈕盒安裝在工作臺面上，結構緊湊，外形美觀，占地面積小，特別適用于工廠自動化線的壓裝整形輔助工序。

圖2 整機結構

1.2 工作原理

設計從預壓式氣液增壓缸入手，原理如圖3所示。增壓缸是將一油缸與一增壓器作為一體式結合，使用純氣壓為動力，利用增壓器的大小活塞截面積之比，將氣壓的低壓提高數(shù)十倍供油壓缸使用，以達到液壓缸的高出力。壓式增壓缸分兩段式行程，第一段行程為低壓行程。先將第一段油缸推出與工作物接觸（將循環(huán)油推入油缸），再進行第二段高壓力行程[4]。

圖3 預壓式氣液增壓缸工作原理

當P4經(jīng)單向減壓閥通入壓縮空氣時，P1排氣，儲油箱的油快速進入油缸內，為第一段預壓行程，活塞桿快速下壓。當P3進氣、P2排氣時，增壓活塞下降，高壓慢行；當P1、P2進氣時，活塞桿快速回程。

整形機氣動原理圖如圖4所示。首先，開模。氣動閥電磁鐵全部失電位置裝筒體，按下合模按鈕，YV7帶點，合模（只有工件壓制成型后，失電開模）。其次，壓制工序。電磁鐵YV1帶電，氣液缸1壓頭快下，延時1 s后，YV1、YV3同時帶電轉入慢壓，延時2 s，YV2帶電，YV1、YV3失電，氣缸壓頭快速退回，延時1 s，YV2失電。需要注意，可通過調節(jié)觸摸屏設置延時時間，根據(jù)實際工作改變參數(shù)，提高效率。電磁鐵YV4帶電，氣液缸2壓頭快下，延時1 s后，YV4、YV6同時帶電轉入慢壓，延時2 s，YV5帶電，YV4、YV6失電，氣缸壓頭快速退回，延時1 s，YV4失電。此外，按下兩臺氣液增壓機上升/下降按鈕可同時動作，也可分別操作單臺兩臺氣液增壓機，依現(xiàn)場實際工序而定。再次，壓制工序完成后，電磁鐵YV7失電，筒體開模氣缸退回。最后，電磁鐵YV8帶電，脫模缸動作，失電，脫去固定在模芯上的工件，工人取下工件，一個半自動循環(huán)完成。

圖4 整形機氣動原理

2 主要元件的設計與選擇

2.1 氣液增壓缸的選型

由試驗可知，筒體咬合變形4 000 kg，行程4～5 mm，氣源壓強為0～800 kPa。根據(jù)上述表述，選擇廣州某公司STA-80-100-10-5T的預壓式增壓缸，增壓行程10 cm，氣源壓強為500 kPa，增壓缸咬合變形可達到5 000 kg。

2.2 上模、筒體工裝的設計

筒體工裝采用下模工裝定位筒體工件，中間支撐，增加穩(wěn)定性，對中上模模頭，上模和筒體模芯采用模具鋼Cr12MoV，具有很高的強度和優(yōu)良的耐磨性，熱處理和硬度達到了58～62 HRC，提高了模具的耐用性[5]。

2.3 單向減壓閥的作用

單向減壓閥用于穩(wěn)定氣源壓強，可避免整形過程中空壓機產(chǎn)生的壓強脈動。每臺各設置一個，對于不同的筒體材料和規(guī)格方便調整壓強，使增壓缸輸出的力連續(xù)可調，整形更好。

2.4 安全性設計

采用可編程邏輯控制器，在屏幕上任意設定動作速度、壓強、時間，準確且精度高，設計安全。此外，采用雙手操作，設有緊急停止按鈕和上下點動功能，安裝有紅外線保護裝置，可保證操作人員的安全。

3 結語

文章設計了一種消音器整形壓力機，采用氣液增壓缸作為動力與執(zhí)行元件，克服了原工序筒體質量不穩(wěn)定的缺陷，客戶反饋良好，具有良好的發(fā)展前景。