级进模压力机自动废料翻盖系统及销轴的核算

张宇宝

（齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司，黑龙江 齐齐哈尔 161005）

1 废料收集系统介绍

在工业化初期，传统废料收集盖板是由人工去搬运，将盖板掀起与盖上，这在工业生产中，很大程度上影响了工业生产的进度，而自动化的运用，改变了这种状态，越来越多研发团队积极探索并通过不断实验与实践，找到了提高机械效率的方法，这样就促进了工业的快速发展。这也就是机械行业中最重要的特点，采用合理方便的机械结构，利用机械设计将原始收集废料的方法被简易的机械结构所替代，这样的不仅仅提高了生产效率，而且在一定程序上推动了自动化的发展与机械一体化控制。

液压缸是废料斗盖板翻起动作的动力机构，具体动作过程为液压缸活塞运动推动连杆，连杆绕轴心转动使盖板翻起，在整个运动过程中，由于盖板及各组成部件的相互接触会产生力的叠加，这就对液压缸的选用及核算提出了要求，在满足用户要求的前提下合理设计落料系统、核算销轴刚性及强度、选用经济的液压系统是本课题重点研究的方向。

2 结构特点及运动原理

废料系统机械结构主要由液压缸、连接板、盖板三部分组成，如图1 所示，液压缸通过液压油的流入与排出控制连接板的运动，在连接板的上端是盖板，在工作过程中，液压缸的往复运动控制盖板绕轴进行往复运动，液压缸在整个系统的低部，通过螺栓固定支架上，液压缸与支架中有可以二次加工的调整垫，用来补偿装配中累积的误差，另外在连接板结构中，还设有接近开关，连接板下端开有小口，接近开关通过面的距离反馈，通过信号传导，传给主控制系统，这样就能合理控制各动作的有序进行。

图1 自动废料系统结构

系统的受力分析中，盖板除了自身的重力之外，还受到连杆力作用，为了使问题得到简化，计算时对于盖板的重力中心假定在盖板的几何中心上，我们对液压缸进行统一选购，这样在装配时，装配工艺性的要求就大大降低了，并且在核算液压缸的计算中，选取重量最大的盖板，盖板掀起与关闭方面，通过控制液压缸中的液压油的流量及流速来控制盖板开闭的速度，根据系统实际的受力情况，画出受力简图如图2 所示。

图2 盖板受力简图

2.1 系统盖板核算

设盖板质量为m1，转轴中心为O，液压缸拉力为F2，盖板长度为L1，连接板作用有效力臂为L2，根据对O 点力矩为零，列出平衡方程

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2.2 液压缸核算

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自动废料收集系统盖板闭合后，安全销液压缸右腔注油，将安全插销推入到连接板中，然后液压缸停止作用，这样就完成了插销的动作，这样整个废料系统将被锁住，上方可以通过人员等物品，当压力机工作时，盖板需要打开，安全销液压缸左腔打下油，将安全梢拉回原位置，使安全销与连接板脱离，这样就完成了盖板打开动作，这种设计结构简单，易于操作，连接可靠，并能够满足压力机自动化收集废料的要求，如图3 所示。

3 安全销结构及原理

在盖板闭合时，活塞向下运动，活塞拉下连接板，此时液压缸下端泄压、上端打入液压油，此时

图3 安全销结构示意图

3.1 安全销受力计算

安全销插入连接板孔内，设插梢长度设为L3，插销受到连接板均布载荷，设两端支持力分别为F3、F4（F3=F4=F2/2），钢材的弹性模量E（E=210GPa），惯性矩为，截面面积设为A，切应力为，根据实际受力情况，画出简图如图4 所示。

设液压缸的工作压力为P，液压缸下部活塞直径为D，活塞杆直径为d，在盖板打开时，活塞向上运动，活塞顶起连接板，此时液压缸上端泄压而下端给压打入液压油，此时

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图4 安全销结构受力简图

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4 结束语

自动废料收集系统是压力机自动化生产线上的一个重要组成机构，替代了传统人工翻开、关闭盖板的步骤，全自动的废料收集装置，能够很大程度提高生产效率，本文提出液压系统的选择及安全销的核算，在机械可靠性的评定中具有很重要的作用，要对安全销进行可靠性能分析及相关力学性能计算，不仅能够节约选购成本，而且还能提高机械性能稳定性。

在安全销的核算中，对安全销的刚度进行计算，使结构更加合理与可靠，在实际运用中，盖板的重量及安全销的设计尺寸具有指导意义。