鍛造自動(dòng)線切邊復(fù)合模緩沖支撐機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

文/于帥，孫文東，王建軍，莫贊新，王志亮·一汽鍛造(吉林)有限公司

支撐被機(jī)廣構(gòu)泛是地一應(yīng)種用常于見建用筑于行承業(yè)、受工載程荷機(jī)的械結(jié)以構(gòu)，及日常生活中。對(duì)應(yīng)不同的工況需選用合適的支撐結(jié)構(gòu)，考慮因素較為繁雜。本文主要針對(duì)我司12500t鍛壓機(jī)自動(dòng)線切邊復(fù)合模支撐機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，計(jì)算切邊復(fù)合模整體重力載荷，采用“導(dǎo)柱導(dǎo)套”結(jié)構(gòu)，根據(jù)GB/T 1972-2005 標(biāo)準(zhǔn)選用碟形彈簧規(guī)格，以防止支撐機(jī)構(gòu)產(chǎn)生剛性接觸而發(fā)生彎曲、損傷。

支撐機(jī)構(gòu)載荷分析

所述支撐機(jī)構(gòu)主要應(yīng)用于我司切邊裝模拉模過程，應(yīng)用均布4 處支撐機(jī)構(gòu)，分別對(duì)應(yīng)安裝在下模座定位孔位置。主要承受載荷為上模座、二級(jí)座、凹模、上沖頭以及導(dǎo)套等，根據(jù)質(zhì)量運(yùn)算，上模座整體重量為6000 ～7000kg，為保證支撐強(qiáng)度按照8000kg 進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)緊固件手冊(cè)GB/T 1972-2005 標(biāo)準(zhǔn)，單個(gè)支撐柱應(yīng)承受載荷不小于2040kgf(1kgf=9.8N)。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖1 所示為設(shè)計(jì)支撐機(jī)構(gòu)與模座之間的簡(jiǎn)單裝配及其外形輪廓圖，支撐機(jī)構(gòu)主要由三個(gè)部分構(gòu)成：導(dǎo)套(a)、碟形彈簧組(b)、導(dǎo)柱(c)。導(dǎo)柱底部凸起直接與下模座凹槽間隙配合，起到對(duì)支撐機(jī)構(gòu)的整體定位以及對(duì)導(dǎo)套間接的導(dǎo)向作用，在上模座重力載荷下，通過導(dǎo)套將力作用于碟形彈簧，在其緩沖作用下平穩(wěn)放置。由于支撐機(jī)構(gòu)是采取人工安裝的方式，因此要考慮其整體重量，本文采用空心導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)，將該支撐結(jié)構(gòu)單組重量控制在15kg 以下，確保安裝拆卸順利，提高生產(chǎn)效率。

圖1 支撐機(jī)構(gòu)與模座裝配及外形輪廓

考慮結(jié)構(gòu)整體性以及工作過程的運(yùn)動(dòng)因素，通過M24 螺栓孔將導(dǎo)套導(dǎo)柱穿連在一起，螺栓孔如圖2 所示，并通過導(dǎo)柱中所示圓角矩形孔配合，使導(dǎo)套導(dǎo)柱構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)套M24 螺紋孔的位置需參考導(dǎo)柱以及碟形彈簧自由高度設(shè)置，碟形彈簧自由狀態(tài)下導(dǎo)套螺紋孔應(yīng)不高于圓角矩形孔，為確保緊固螺栓順利通過并緊到M24 螺紋處，采用大一個(gè)規(guī)格圓孔，即φ26mm 通孔。導(dǎo)套厚度為15mm 以保證上模座有較大承載面積，降低壓強(qiáng)，提升支撐機(jī)構(gòu)安全性。

圖2 支撐機(jī)構(gòu)剖面圖

碟形彈簧選用

支撐機(jī)構(gòu)中碟形彈簧選用主要考慮有碟形彈簧所受載荷Pf，自由高度H 以及碟形彈簧的疊合方式等。我司最終選用的碟形彈簧為“碟簧1 125mm×65.8mm×3.5mm×8.0mm”，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 1972-2005 標(biāo)準(zhǔn)，碟形彈簧疊加方式選用對(duì)合方式，全部為單片疊合，共3 組，能承受最大載荷約為4800kgf，空間極限行程最大為20.25mm(按照0.75h0計(jì)算)，具體參數(shù)見表1。

表1 碟形彈簧具體參數(shù)

該支撐機(jī)構(gòu)主要用于緩沖上模座重力載荷，防止剛性碰撞，為了達(dá)到較好緩沖效果，碟形彈簧選用對(duì)合疊加方式，且全部使用單片疊合，以保證較大的緩沖變形量，對(duì)合方式兩片為一組受力等同單片受力，總變形等于單片變形的二倍，碟形彈簧對(duì)合示意如圖3 所示。

圖3 碟形彈簧組示意圖

通過碟形彈簧內(nèi)徑尺寸d 確定導(dǎo)柱外徑尺寸為61.8mm，支撐機(jī)構(gòu)剖面尺寸如圖4 所示，我司切邊復(fù)合模工序閉合高度采用480mm，因此，碟形彈簧在壓縮狀態(tài)下，應(yīng)保證導(dǎo)套頂部與碟形彈簧底部距離不小于480mm，三組碟形彈簧被壓縮至極限行程0.75h0時(shí)，整體壓縮量為20.25mm，此時(shí)支撐機(jī)構(gòu)承受載荷為4800kgf，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于2040kgf 的載荷。為使支撐高度盡量接近480mm，導(dǎo)套長(zhǎng)度選用400mm，導(dǎo)套頂端距離下模座高度在碟形彈簧自由高度下設(shè)置為498mm，從而保證上模座平穩(wěn)裝卸。

圖4 支撐機(jī)構(gòu)剖面尺寸

結(jié)論

通過支撐機(jī)構(gòu)載荷分析，支撐機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、碟形彈簧疊合方式以及選型計(jì)算，依據(jù)緊固件GB/T 1972-2005確定了“碟簧1 125mm×65.8mm×3.5mm×8.0mm”規(guī)格，對(duì)合疊合方式，構(gòu)建了該緩沖支撐機(jī)構(gòu)。本文介紹支撐機(jī)構(gòu)順利應(yīng)用于一汽鍛造12500t曲軸前軸鍛造自動(dòng)線，杜絕了剛性接觸導(dǎo)致支撐柱彎曲的情況，降低了發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的可能性，提高工作效率，希望借此文拋磚引玉，和鍛造同行們開發(fā)交流，共同進(jìn)步。