文/陸文林，馮澤舟，王 勇?北京機(jī)電研究所

大尺寸高速精密翅片沖床的研制

文/陸文林，馮澤舟，王 勇?北京機(jī)電研究所

大尺寸高速精密翅片沖床具有生產(chǎn)翅片寬度大、生產(chǎn)速度快、生產(chǎn)出的翅片尺寸精度高的特點(diǎn)，該設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行可靠、自動化程度高，應(yīng)用后翅片生產(chǎn)效率是目前的4～6倍。

板翅式換熱器（圖1）是一種高效、緊湊、輕巧的換熱設(shè)備，在石油化工、航空航天、冶金等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，市場前景良好。翅片（圖2）是板翅式換熱器的核心元件，需求量巨大。由于國內(nèi)翅片生產(chǎn)技術(shù)落后，翅片產(chǎn)量低，生產(chǎn)能力滿足不了市場需求。這使得許多國外空分企業(yè)紛紛進(jìn)入中國，對國內(nèi)空分行業(yè)造成很大沖擊。

圖1 板翅式換熱器結(jié)構(gòu)分解示意圖

目前，在翅片生產(chǎn)方面，國外設(shè)備先進(jìn)，生產(chǎn)效率及自動化程度很高。而國內(nèi)翅片生產(chǎn)技術(shù)落后，產(chǎn)量低。國內(nèi)板翅式換熱器翅片沖床均處于20世紀(jì)70年代的技術(shù)水平，設(shè)備技術(shù)落后，僅能沖制300mm寬度的翅片。并且，連續(xù)沖壓頻率只有40～60次/min，翅片精度差（300mm寬度范圍內(nèi)的翅高公差帶0.04mm），設(shè)備的自動化程度仍處于20世紀(jì)70年代水平，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)能嚴(yán)重不足。

圖2 翅片

為解決行業(yè)共性問題，縮小國內(nèi)外差距，北京機(jī)電研究所積極展開對新型翅片沖床的研制，開發(fā)出大尺寸（能沖制600mm寬度翅片）、高速（120次/min）、精密（600mm寬度范圍內(nèi)的翅高公差帶0.04mm）翅片沖床。該設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行可靠、自動化程度高，該設(shè)備應(yīng)用后翅片生產(chǎn)效率是目前的4～6倍。該設(shè)備開發(fā)投產(chǎn)后，經(jīng)客戶現(xiàn)場使用，沖制出來產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足技術(shù)要求，目前該設(shè)備已售出10臺。

圖3 翅片成形原理示意圖

翅片成形原理

板翅式換熱器翅片成形的基本原理，如圖3所示。首先將板材伸入到1、2刀之間，準(zhǔn)備成形。翅片的成形過程分為6步。

⑴1刀下行，2刀保持不動，成形出翅片的1個翅側(cè)。

⑵1刀保持不動，2刀在脫料板的輔助下由成形好的翅片中下行完全退出。

⑶1刀保持不動，2刀連同脫料板同時左移。

⑷1刀保持不動，2刀向上運(yùn)動，成形出翅片的另一個翅側(cè)。

⑸2刀保持不動，1刀在脫料板的輔助下由成形好的翅片中上行完全退出。

⑹1刀處于上位保持不動，2刀連同脫料板拖動成形好的翅片共同向右移動，實(shí)現(xiàn)自動進(jìn)料，完成一個循環(huán)，同時恢復(fù)到初始的準(zhǔn)備階段。

由步驟1～6連續(xù)重復(fù)進(jìn)行，則可以實(shí)現(xiàn)翅片的連續(xù)生產(chǎn)。

沖床結(jié)構(gòu)設(shè)計

主體結(jié)構(gòu)

該沖床的主體結(jié)構(gòu)如圖4所示，其包括上、下兩個凸輪軸和上下兩個動梁。上、下兩個凸輪軸轉(zhuǎn)動時，分別驅(qū)動上、下兩個動梁實(shí)現(xiàn)上、下運(yùn)動，進(jìn)而分別驅(qū)動安裝在上、下兩個動梁上的1、2刀（圖3）實(shí)現(xiàn)上下往復(fù)運(yùn)動。

圖4 翅片沖床主體結(jié)構(gòu)

該沖床針對600mm寬度的翅片進(jìn)行設(shè)計。通過模擬計算在保證橫梁強(qiáng)度、剛度的前提下，上下橫梁采用了輕型結(jié)構(gòu)。輕型橫梁能夠降低高速沖壓時橫梁運(yùn)動的慣性力，從而減輕了沖壓過程中的沖擊、振動和噪音，有助于提高設(shè)備的沖壓速度。此外沖床采用雙凸輪軸驅(qū)動，這與傳統(tǒng)設(shè)備采用單凸輪軸驅(qū)動下梁并通過拉桿帶動上梁運(yùn)動的結(jié)構(gòu)相比，新型沖床的橫梁受力更加均勻，有助于提高產(chǎn)品翅高的均勻性。

送料機(jī)構(gòu)

該沖床送料機(jī)構(gòu)如圖5所示，通過送料凸輪驅(qū)動與下梁相連的擺桿往復(fù)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)沖壓過程中的自動送料。該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便，利用結(jié)構(gòu)特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)送料行程前后死點(diǎn)的限位。行程調(diào)整精度高，最小行程調(diào)整量為0.01mm，高精度的行程調(diào)整保證了產(chǎn)品的齒形精度。

圖5 翅片沖床送料機(jī)構(gòu)

沖床主要參數(shù)與產(chǎn)品精度

通過實(shí)際沖壓驗(yàn)證，該沖床運(yùn)行穩(wěn)定，沖壓產(chǎn)品精度高，生產(chǎn)效率是傳統(tǒng)沖床的4～6倍。沖床主要參數(shù)與使用該沖床對63.5J1604/30產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)沖過程中所測翅片精度如表1所示。

■ 表1 沖床主要參數(shù)與實(shí)沖翅片精度

結(jié)束語

針對國產(chǎn)板翅式換熱器翅片沖床落后現(xiàn)狀，北京機(jī)電研究所開發(fā)出能沖制600mm寬度翅片、最大沖壓速度為120次/min、翅片在600mm寬度范圍內(nèi)、翅高公差帶為0.04mm的大尺寸高速精密翅片沖床。該板翅式換熱器翅片沖床的特點(diǎn)是：

⑴雙凸輪軸驅(qū)動，橫梁受力更加均勻。

⑵輕型橫梁結(jié)構(gòu)，高速下沖擊振動小。

⑶送料行程調(diào)整精度高，便于保證所沖翅片齒形精度。