一种全功能双动厚板拉伸液压机的研制

宋雨芳

（合肥合锻机床股份有限公司，安徽 合肥 230061）

0 引言

进入本世纪以来，国内轨道交通发展迅速。专家预计，未来15～20年，将是我国铁路运输、城际快客运输、城市轨道交通发展的高峰期。仅“十二五”期间轨道交通产业将投入约4万亿元，城市轨道交通“十一五”期间开始爆发式增长，到2015年规划投资近1万亿元，巨额投入将使整个轨道交通产业发展具有广阔的市场前景。

针对轨道交通设备的特点要求，各种中厚板凹凸不规则窗体拉伸件及瓦楞板型零件将大量使用，针对市场需求，研制了一种全功能双动厚板拉伸液压机。

1 双动板件冲压工艺简介

板料冲压液压机是用来进行板料的冲裁、弯曲、拉延成形等工序的。双动拉伸液压机主要用于满足板料拉延工艺的特殊要求，一般在内滑块（拉伸滑块）的外边，还装有外滑块（压边滑块），压边滑块用来压紧坯料，防止在拉延过程中四周起皱，内外滑块分别由不同油缸驱动，压边滑块的压力可根据工件情况进行调节，如图1所示。这种双动拉伸液压机用于拉伸内外结构式的金属板件，而对于中厚板凹凸分布不规则的轨道交通设备的窗体拉伸件和瓦楞型零件，则需要拉伸力和压边力可在工作台面受力区域内根据拉伸工艺间隔分布，故传统的双动拉伸液压机已无法满足该种拉伸工艺的要求，必须对其加以改进设计。

新型双动拉伸工艺步骤为：将工件置于下模→滑块下行，压边模先接触工件实现压边→滑块继续下行，压边模压边，拉伸模实现拉伸，并可实现保压→滑块回程，同时压边垫顶出→人工取料（顶出缸可实现顶料）、上料。双动拉伸工艺如图2所示。

图1 一般双动板件冲压工艺

图2 新型双动板件冲压工艺

2 双动液压机设计

2.1 压机主机设计

机身采用预应力分体框架拉杆结构，由上横梁、下横梁、立柱用四根拉杆相连，通过螺母紧固，组成一封闭式刚性框架，主要构件为钢板焊接结构；拉伸滑块采用斜楔式四角八面导轨导向，其调整方便，调整精度高，调整后不易发生精度跑偏现象。立柱的导向板表面经渗氮淬火处理，硬度在HRC48以上，耐磨性能好，使用寿命长。导轨摩擦副一侧采用合金材料，另一侧采用铜基合金，滑块导轨面设有加油孔自动加油，以便润滑运动部位。

液压机主吨位2600t由三缸实现，中间一个柱塞式油缸，两侧为活塞式油缸，以实现压机大的回程力。缸体和活塞杆加工后再用豪克能光整加工工艺，以提高表面粗糙度，达到镜面加工要求，保证其能够达到进口密封件的要求精度。压机还配备电动调节式下置缓冲缸，可有效吸收冲裁过程中产生的全部能量，从而降低冲裁工艺时的噪声，优化工人的工作环境。

液压机压边滑块与拉伸滑块用四个连接螺栓进行连接，根据预先设置压边力10%（2.5MPa），可承受100t压力（60t加压边滑块的自重），使用中可根据需要很方便地将压边滑块拆卸掉，方便压边缸及压边垫的拆卸。压机可用拉伸滑块作单动拉伸工艺。压机还配备有前移式移动工作台，其前后布置有可随动的盖板小车，可以有效地在移动工作台移出时遮盖空出的工作台面，防止杂物落入底梁工作台面区域。压机还配备下液压垫装置，四边导板导向。

2.2 新结构的压边滑块结构设计

压边滑块布置在拉伸滑块下，压边滑块为整体铸钢件，材质ZG270-500；其中在适当位置加支撑垫板并具有足够的强度和刚度，以满足主吨位施压。在压边滑块内安装一压边垫，四角各布置一柱塞缸，柱塞缸用于压边和顶出，可提供600t的压边力。驱动压边垫板通过四个导柱导向，满足压边力的铸钢板开有压边杆孔，压边杆穿过铸钢板承受压边垫与模具压边部分的压边力。压边垫下方吊装一级压边杆，压边杆采用40Cr材质，调质处理，硬度为HRC32～36，压边垫与压边杆接触处有淬硬镶块。压边压力可在15%～100%范围内调节。压边垫压力、行程可由触摸屏设定调节，并可显示。压边杆下止点位置时顶杆头距滑块垫板下平面10±0.2mm。

该压机的压边滑块为内空式铸钢结构，上压边垫通过压边垫连接板用螺钉与压边缸连接，上压边垫位于压边缸的下方，压边缸上方固定在压机拉伸滑块上，上压边垫淬火板安装在上压边垫的下表面，且上压边垫的上表面与压边缸的柱塞杆台阶面压紧结合，压边杆吊装在压边杆安装板的下方，压边杆安装板用螺钉安装在上压边垫的下方，如图3所示。

压边滑块包括起导向作用的压边垫导向柱，上压边垫的上下面板的四角对应位置处同轴开设安装孔，安装孔内均安装无油润滑轴承，并用压盖压紧无油润滑轴承，四个压边垫导向柱底端固定在压边滑块内的下端面上，压边垫导向柱上端依次穿过上压边垫的上下面板的安装孔，并且压边垫导向柱的上端抵在压边滑块内的上端面上。

图3 压边滑块结构

压边滑块还包括压边缓冲垫，压边缓冲垫对称布置在上压边垫的上面板的中心线上，且突出于上压边垫的上面板。当压边滑块回程到上限位置时，缓冲垫可缓冲超限时可能对拉伸滑块的冲击。

压边滑块还包括梅花瓣和二级压边杆，梅花瓣用螺钉固定在压边杆的下平面上。梅花瓣的下端面具有三处弧度掏空，二级压边杆的顶端对应于梅花瓣下端面的弧度掏空具有三处圆弧凸起，二级压边杆与梅花瓣采用卡口的方式连接，二级压边杆的三处圆弧凸起与梅花瓣的三处弧度掏空处对上。

2.3 压机电气系统设计

压机基于PLC集中控制，采用PID控制方法，实现双动拉伸液压机压力闭环精密控制。电气控制系统采用触摸式可编程终端（即彩色工业触摸屏）对压制力值进行设定和显示，以及对压制力偏差值进行范围设定和显示，PLC选用西门子新型高分辨率模拟量输入模块，对各种模拟量输入信号（位移传感器和压力传感器）进行精确转换，经过PLC特定的控制算法得出控制值，通过高分辨率模拟量输出模块将控制值输出到比例阀，确保控制精度。

3 结论

该机是一种全功能液压机，可实现单动和双动功能，并配备上压边垫和下液压垫，使压机可实现三动功能；压机还具备缓冲功能，可有效降低单动冲裁时产生的噪声；配备前移式工作台以方便换模和修模。在目前液压机产品设计中，是一种功能最齐全的板件冲压拉伸液压机。该种压机的设计成功，将有力支撑我国轨道交通事业的发展。

[1]中国机械工程学会塑性工程学会.锻压手册（第3卷）[M].北京：机械工业出版社，2007.

[2]彭国华.广东轨道装备制造撬动万亿大市场.南方日报，2010-12-17（A15）.

[3]崔殿国.北车引领轨道交通装备行业技术发展方向.搜狐财经，2009-07-07.

[4]陈胜涛.单双动薄板拉伸液压机开发的探讨[J].锻压装备与制造技术，1997，32（1）.