热模锻压力机封闭高度调节机构优化设计

潘地磊，吉桂生，金 魏，唐 寅

（扬力集团股份有限公司，江苏 扬州 225000）

随着汽车行业的飞速发展，特别是乘用车的车型多元化、关键部件轻量化等发展趋势，对关键零部件锻坯质量的要求越来越高，国内的锻造行业落后的技术水平已很难匹配我国汽车行业的发展脚步。相比而言，热模锻压力机具有动作精确可控，打击能量大，运行速度高，锻件精度好，适合于使用步进式机械手实现多工位自动化作业等特点，在国内外锻造行业的应用越来越广泛，具有广阔的市场前景和卓越的经济效益。

热模锻压力机是引进世界先进技术生产的系列产品，因其生产效率高、易于实现自动化、噪声和振动小等优点，因而在现代锻压生产中的应用日趋广泛，是现代锻造生产中不可缺少的高精锻设备。

扬力集团是国内较早研制中小型热模锻压力机的厂家之一，通过对现有技术进行改进与优化，现已开发出HGP4000以下全套系列产品，填补了公司在这一领域的空白。

为了适应不同模具对封闭高度的要求，在热模锻压力机上必须设有封闭高度调节装置[1]，扬力在现有技术的基础上对封闭高度的调节装置进行了优化设计。

1 传统热模锻压力机

1.1 封闭高度调节系统

热模锻压力机封闭高度调整装置一般通过改变连杆长度A来实现封闭高度调整。如图1所示，在压力机正常工作时压紧杆6把偏心压力销1锁死，当需要调节封闭高度时，由油缸控制把压紧杆与偏心压力销1形成一定间隙[2]，从而达到调节封闭高度所需的条件；偏心压力销1上加工有涡轮，涡轮是偏心的并与连杆小头和滑块的内圆弧面相接，滑块与连杆3的连接通过连杆销2和偏心压力销1实现。由于偏心压力销1与连杆销2不同心，所以当电机3通过万向连轴器4、伞齿轮副5、由蜗杆6驱动偏心压力销转动时，偏心压力销1的中心发生变化，从而可以实现连杆长度A的调节，最终实现压力机封闭高度的调整。

1.2 封高调节装置缺点

在压力机在工作过程中，滑块需要做上下往复运动，由于电机固定在导轨上，导致万向节连轴器的花键轴与花键套必须跟着上下往复运动。如图2所示，万向节主要有花键轴、花键套、叉头组成，当花键轴主体部分在花键套里时，万向节能够正常工作承受较大扭矩，否则万向节花臂轴容易断裂。当花臂轴完全伸入花臂套内时，滑块处于上死点位置，所以调节封高时滑块必须在上死点位置。在调节封闭高度时万向节旋转时承受较大扭矩，由于在实际工况中万向节的花键轴要随压力机做往复运动，这就需要花键轴与花键套有较高的同轴度和良好的润滑条件，但是压力机工作环境比较差，在封闭高度调节过程中万向节花臂轴经常断裂。

2 优化后的封高调节装置

2.1 封高锁紧打开装置

优化后的调节装置为，通过在滑块体上安装一种液压马达，用来驱动齿轮副，从而转动偏心销，最终实现滑块在任意位置对封闭高度的调整。从而取代电机加万向节的方式调节封闭高度。

优化后的封闭高度调节装置采用由液压马达作为动力源，驱动齿轮副旋转，齿轮副有着增加扭矩的功能，由齿轮副驱动蜗杆旋转，蜗杆带动涡轮旋转从而实现对封闭高度的调整。液压马达具有如下特点：①低速稳定性好，能在很低的速度下平稳运转；②传递扭矩大，稳定性好；③体积质量较小，具有较高的功率质量比；④可以快速实现正反转。由齿轮轴和齿轮组成的齿轮副机构，齿轮传动的主要优点：工作可靠，使用寿命长，传动效率较高，结构紧凑，功率和速度适用范围广等。

对现有压力机滑块结构进行改进，把所有零部件集成到滑块内部，如图3所示，在滑块内部设计安装了液压马达1、齿轮副2、蜗杆3、偏心压力销4等零部件。通过计算可以得到转动滑块偏心销所需要的扭矩，从而选择合适的液压马达，由液压马达作为动力输出源，通过齿轮副机构增大输出扭矩，从而使蜗杆驱动偏心压力销旋转，由机床的液压站控制液压马达的正反转，最终实现封闭高度的调整。

2.2 优化后调节装置优势

由安装在滑块内部的液压马达加齿轮副的方式驱动蜗杆旋转的方式调节封闭高度具有以下几个优势：

（1）节约成本，实践过程中万向联轴器作为易损件，需要经常跟换，跟换时比较耗时，且压力机需要停机，对生产效率造成极大影响。

（2）传统方法受限于万向节的使用条件，必须在上死点位置调节。由于该封高调节装置集成在滑块体内部，所以可以实现滑块在任意一个位置对封闭高度的调整。

（3）在压力机工作时，如果滑块运动至下死点前超载，离合器就会打滑而发生闷车，一般可以通过调节封闭高度来解决。当机床闷车时，由于液压马达输出扭矩较大，且该装置可以在滑块的任意位置调节封闭高度，所以可以通过该装置调节封闭高度的方法很容易地解除机床闷车。

3 结语

实践证明，优化后的封闭高度调节机构结构简单，加工装配方便；能够实现快速频繁地调节封闭高度，并具有良好的平衡能力，且可以实现自动化控制；既节约了成本，又取得了良好的社会效益，应用前景广泛。