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大吨位、小台面的防盗门压花成形液压机

文章出处:未知 人气:发表时间:2019-05-04 15:38
大吨位、小台面的防盗门压花成形液压机
 
 
 
防盗门压花成形主要特点是:成形压力大,台面小。目前,该零件成形的主要设备为常规结构的四柱液压机或分体框架液压机。这些设备在应用过程中主要存在以下问题:⑴四柱液压机精度较差,长期使用后设备精度会变差,且无法进行调整恢复,对于精度要求较高的复杂花纹无法满足其成形要求;⑵分体框架液压机具有较高的精度及精度保持性,但对于公称压力大、台面较小的工况,常规结构的油缸无法在有效台面内布置,需增加液压机台面,从而造成滑块受力较差且结构复杂,设备制造成本较高。
 
本文介绍的防盗门压花成形液压机,是专门针对大吨位、小台面工况而设计的一种新型的液压机结构,可有效解决常规四柱结构和分体框架结构在防盗门压花成形应用中存在的缺点,同时具备精度高以及精度保持性好的优点。
 
防盗门压花成形工艺简介
防盗门压花成形用于防盗门的前后板,主要作用是增加门的防盗强度及美观度(图1)。零件外形尺寸(长度×宽度)为2200mm×520mm,材料为普通碳钢,板材厚度为0.4~0.8mm。成形模具的外形尺寸(长度×宽度)约为2400mm×1450mm,零件厚度为5~25mm。成形力根据花纹的复杂程度不同而不同,一般为20000~30000kN。
 
 
 
图1 防盗门花形示意图
 
模具结构如图2所示,生产时压边圈先压住零件的周边,通过上下模芯挤压成形所需要的花纹。该成形工艺对设备的精度要求较高,精度差时零件容易出现破裂、偏花、破浪纹、板面不平整等缺陷。
 
图2 压花成形模具示意图
 
1-上模座 2-压边圈 3-上模芯 4-下模芯 5-导向机构6-下模垫板 7-橡胶垫 8-下模板
 
防盗门压花成形液压机的结构特点
机身结构采用叠板式整体框架结构,叠板结构是将独立的钢板叠加起来,这样可以有效释放液压机工作时产生的内应力(图3);同时为了加强机身整体的强度和刚度,将叠板之间采用焊接的方式连接成箱形结构(图4),这种结构具有叠板结构及箱形结构的双重优势。
 
 
图3 结构示意图
 
 
 
图4 机身结构示意图
 
根据大吨位、小台面液压机的结构特点,针对性的采用缸动结构。常规液压机为缸体固定于上横梁,通过活塞或柱塞的运动来驱动滑块运动,实现公称压力。缸动结构则是将活塞固定于液压机上横梁的下平面,缸体与滑块合二为一,通过缸体驱动滑块实现液压机的公称压力,如图5所示。改善方案的优势在于结构紧凑,使大吨位的压力在较小台面内得以实现。
 
 
 
图5 缸动结构示意图
 
由于液压机的台面较小,设计时两侧缸采用活塞缸,并在压制时与中间缸一起实现主吨位,同时在滑块回程时作为回程缸使用。液压机的主吨位由三个油缸实现,中间的大吨位柱塞缸采用缸动结构,缸体与滑块通过焊接组成封闭的箱形结构(图6),柱塞杆固定于上横梁下平面,柱塞中间设置油孔实现缸体内进油。两侧为两个等吨位的小活塞缸,可实现滑块的压制和回程功能。两个小活塞缸的安装方式为常规安装形式,即缸体固定于机身上横梁部分,活塞杆驱动滑块做压制和回程运动。该种油缸的布置结构紧凑,公称压力为30000kN的液压机最小台面尺寸(长度×宽度)可为2600mm×1500mm。
 
 
 
图6 缸动式滑块结构
 
近年来随着防盗门形式多样性的提升,其花纹也越来越复杂,对设备及模具的精度要求也越来越高,防盗门压花液压机的滑块导向采用X形斜楔式可调整导轨(图7),导向精度较高,可调整性及精度保持性强。滑块上的导轨板采用铜基合金材料制成,精度的保持性较好。机身上的导轨板采用42CrMo,经特殊热处理后耐磨性好。同时,为了增强滑块运行的精度,主柱塞缸的导向长度加长,使得主油缸本身的运行精度得以提高。
 
 
 
图7 滑块导向结构
 
为了提高设计质量,该结构液压机在设计阶段采用三维建模有限元分析,对机身、滑块关键零部件的强度、刚度、应力等方面进行了详细的分析论证(图8、图9)。根据分析结果对设计方案进行相应的优化。
 
 
图8 机身有限元分析
 
 
 
图9 滑块有限元分析
 
实践结果
该类型设备已经在用户处稳定运行(图10、图11),性能可靠,精度高,能够满足各种复杂花纹的防盗门压花成形。此结构设备的成本比常规框架式液压机下降30%,精度可以达到常规框架式液压机精度,精度调整方便,稳定可靠。二手油压机回收
 
 
 
图10 设备实际应用
 
 
 
图11 成形后的零件
 
该结构设备的研发,为防盗门压花成形工艺的推广应用提供了便利,同时为大吨位、小台面设备的设计提供了一种可靠的解决方案。