气垫闭锁机构的设计与计算

胡 健，谭兴琛，周桂祥，严静芸，郑义祥

（江苏扬力集团有限公司 重型机床研究所，江苏 扬州 225127）

气垫闭锁机构的设计与计算

胡 健，谭兴琛，周桂祥，严静芸，郑义祥

（江苏扬力集团有限公司 重型机床研究所，江苏 扬州 225127）

针对客户对应用于大型覆盖件零件拉深工艺的多连杆压力机提出的气垫具有闭锁及下拉功能的要求，即使滑块到达下死点时气垫被锁住不能上升，同时还能继续下行一段距离确保气垫顶杆与制件脱离以保证安全。通过对原有气垫结构的改进，设计闭锁机构，满足客户要求，完善产品功能。

多连杆压力机；气垫闭锁；工作原理；速度调节

气垫在整个冲压过程中提供压边与顶料力。由于气垫在正常工作中气垫缸体始终与储气筒相通，缸体中充满压力，所以滑块在到达下死点后返程过程中顶杆会随着气垫缸体立刻上升，这种上升往往会破坏工件。多连杆压力机主要完成深拉伸工艺，是冲压线打头设备，拉延件的好坏对成品质量影响巨大，因此多连杆压力机气垫必须具备闭锁功能。

1 设计步骤

首先对实现闭锁功能的原理进行分析，然后进行工况分析，收集运行参数，制定实施方案。进行闭锁压力、下拉量的计算，最后进行闭锁回油速度调节机构的设计等。

2 具体措施

从闭锁的功能上分析，要实现闭锁需要有一个外力阻止气垫活塞在气垫力的作用下往上升。大型闭式压力机气垫力很大，怎样才能创造一个外力且能阻止活塞上升呢？考虑利用气源作为动力源，利用增压缸原理实现以常规气压得到一个较大的力。根据这一原理设计了气垫闭锁缸体。增压缸大端腔接气源，气源的通断由电磁阀控制，小端腔与气垫活塞上端相通，气垫活塞上装有多个可使油液从活塞下端往上端流动的单向阀。当气垫向下运动，气垫活塞下端的油液经过单向阀向活塞上端流动，油液充满整个增压缸小端缸体，多余的油液从回油口重新回到气垫缸体内；气垫快运行到下死点时，控制气源通断的电磁阀接合，增压缸大端腔通气，闭锁活塞杆在气压的推动下首先堵住回油口，增压缸的小端形成高压油，高压油作用在气垫活塞上，形成闭锁力。闭锁活塞杆在堵住回油口后继续向前运动，回油口到闭锁活塞杆限定位置这段距离内的油液被压入到气垫活塞上端，高压油推动气垫活塞向下行走一段距离，形成下拉。

增压缸的通气时机对闭锁机构性能影响巨大。如果通气太早，气垫还没到达下死点回油口就被封死，增压缸小端的油压会升得很高，长此以往对机构的密封及强度都是不利的。如果通气太晚，滑块已经过了下死点，回油口还没被封死，就不能实现闭锁。为达到最好的闭锁效果，实现闭锁的可调性，在压机操作面板上设置了闭锁角度调节程序供现场调试。

在确定了闭锁方案后即可根据气垫设计参数进行闭锁力的计算。设计目标是气垫最大吨位300t，气垫采用双缸结构，那么单侧需要的闭锁力是150t。计算参数如图1中所示。

（1）增压比的计算

当气垫达到最大吨位时作用在气垫活塞上的油压为：

常规气源气压为P2＝0.5MPa，则增压机构最小增压比为：

图1 闭锁机构示意图

图2 闭锁的设置程序

（2）闭锁力的计算

最大闭锁力

F=R×P2×A1＝210t＞150t，故可满足气垫闭锁要求。

（3）下拉量的计算

增压缸小端压缩的高压油体积应等于气垫活塞下行排油体积，活塞下行距离即下拉量。

气垫两端闭锁回油速度应当一致，否则气垫顶冠升起速度不一致易卡死，严重的甚至损坏气垫结构或模具。在下端回油口，我们设置了带螺纹调节的节流阀体，可以通过螺纹调节回油口开口大小，从而调节回油速度，同时在节流阀体的端头有指示杆，指示杆在限位支架的限制下做水平运动，限位支架上装有标尺可指示回油口开口大小，如图3所示。闭锁机构两侧调节的刻度值应保持一致，这样就能保证回油速度的一致性。

图3 闭锁回油速度调节机构

3 结束语

经实际应用，该闭锁机构能够满足客户要求，且充分消除了气垫顶杆在失去滑块压力后微量上升引起工件破坏的可能性。本文方案在生产实践中不断完善，客户反映效果良好，实践证明是一种可靠的结构。

[1]左建明.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，2005.

[2]宣国喜.机械压力机中气垫装置的参数选用及计算[J].装备机械，2004，（2）：14－15.

[3]成大仙.机械设计手册（第4版 第4卷）.北京：化学工业出版社，2002.

[4]郑锦州，查小福.J36－800B型压力机气垫改造[J].高新技术，2010,（5）：20－21.

[5]何德誉.曲柄压力机[M].北京：机械工业出版社，1987.

Design and calculationof cushion locking system forpress

HU Jian,TAN Xingchen,ZHOU Guixiang,YAN Jingyun,ZHENG Yixiang
（Research Institute of Heavy Duty Machine,Yangli Group Co.,Ltd.,Yangzhou 225127，Jiangsu China）

The customers have requirement of locking and descending function for cushion in multi-link press which is mainly used for drawing process of large covering parts,that is,when slide goes down to bottom dead point,the press cushion has been locked and can continue to go down a certain distance to separate ejector pin and parts in order to ensure safety.Through the improvement of original press cushion structure, the cushion locking system of the press has been designed to meet the requirements of customers and improve the product function.

Cushion locking system;Multi-link press;Working principle;Velocity adjustment

TG315.5

A

10.16316/j.issn.1672－0121.2016.04.003

1672－0121（2016）04－0010－02

2016－02－19；

2016－04－10

胡 健（1985－），男，助理工程师，从事机械压力机研发与制造。E－mail：huj＠yangli.com