陳 春，周星源，王 偉，端武治

（揚(yáng)州鍛壓機(jī)床股份有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225128）

一種精沖壓力機(jī)智能化模具保護(hù)裝置

陳 春，周星源，王 偉，端武治

（揚(yáng)州鍛壓機(jī)床股份有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225128）

通過對精沖過程分析，以及對智能化模具保護(hù)裝置機(jī)械、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電氣控制程序設(shè)計(jì)等方面的研究，介紹了目前一種精沖壓力機(jī)智能化模具保護(hù)裝置技術(shù)。

壓力機(jī)；精沖；智能化；模具保護(hù)

目前國內(nèi)精沖件需求量很大，并且有逐年增加的趨勢。而精沖壓力機(jī)在國內(nèi)只有少數(shù)幾家公司生產(chǎn)，且整體技術(shù)落后。國內(nèi)做精沖加工的設(shè)備一般為普通液壓機(jī)改制，也有用普通沖壓機(jī)床和液壓模架來代替，它們并不是真正意義上的精沖機(jī)。況且模具保護(hù)裝置欠缺，加位置開關(guān)等裝置根本起不到保護(hù)精沖模具的作用。

精沖模具對模板材質(zhì)及模板、頂桿、凸凹模等的加工、配合精度要求較高，使整套模具制造成本較高，從而對模具保護(hù)裝置提出了更高要求，稍有不慎（模具內(nèi)出現(xiàn)異物等）就會打壞模具，造成巨大損失，這讓很多做精沖件加工的廠家特別頭疼。而真正的精沖壓力機(jī)是精沖工藝與模具技術(shù)、機(jī)電液與控制技術(shù)、基礎(chǔ)元器件與可靠性技術(shù)高度集成的技術(shù)密集型數(shù)控加工設(shè)備，是汽車、航空航天、兵器和高科技領(lǐng)域必備的機(jī)床制造裝備，是保證經(jīng)濟(jì)和國防安全而必須自主掌握的重大裝備之一。由于國內(nèi)做精沖件的廠家對機(jī)床要求較高，大部分不得不依賴進(jìn)口歐美、日本的精沖機(jī)（日本森鐵工、瑞士法因圖爾等）。而歐洲、日本精沖機(jī)生產(chǎn)線不僅價(jià)格昂貴，而且必須配套進(jìn)口模具，這就間接增加了成本，且維修不便。因此，必須根據(jù)國產(chǎn)模具及國內(nèi)生產(chǎn)實(shí)際，開發(fā)適合我國國情的精沖機(jī)。

1 技術(shù)方案分析

根據(jù)精沖過程分析，考慮以上因素，必須對滑塊的快速提升油缸進(jìn)行改造，在活塞桿上端設(shè)置安全保護(hù)油缸，并在活塞桿與安全保護(hù)油缸之間增設(shè)接近開關(guān)，通過調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)溢流閥壓力的大小來快速檢測油缸壓力變化，并判斷產(chǎn)生該變化時(shí)快速缸活塞位移與滑塊位移是否正常，快速識別出模具中是否有異物存在。如果模具之間存在異物，則會造成油缸壓力在快慢速轉(zhuǎn)換之前就升高。這一異常信號將通過滑塊位移傳感器與檢測油缸壓力變化數(shù)據(jù)之間的比較識別出來，進(jìn)而通知控制系統(tǒng)發(fā)出停機(jī)指令。具有模具保護(hù)功能是全自動精沖壓力機(jī)所必須的，而其穩(wěn)定性和靈敏度則是反映設(shè)備綜合性能的重要指標(biāo)。

2 智能化模具保護(hù)裝置設(shè)計(jì)

通過對整個(gè)精沖機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的研究、分析，課題組設(shè)計(jì)了一套智能化模具保護(hù)裝置，如圖1、2所示。

如圖1所示，精沖壓力機(jī)精沖模智能化模具保護(hù)裝置機(jī)械部分由連接座(與主油缸連接)、上壓蓋、活塞、中壓蓋、快速油缸缸體、下壓蓋等組成。而液壓系統(tǒng)設(shè)置的目的就是安全油缸內(nèi)所加油壓只供托起滑塊、工作臺、模具等的重量，且當(dāng)滑塊未到加壓檢測位置時(shí)安全油缸內(nèi)油壓突然加大導(dǎo)致安全油缸缸體與快速缸活塞桿之間發(fā)生位移變化，從而檢測異物存在。它采用高壓小流量定量齒輪泵作為動力源，且該動力源只是從快速提升油缸液壓泵出口上增加一液壓旁路，不需要單獨(dú)的液壓動力源，增加的安全保護(hù)液壓系統(tǒng)閥組均采用板式安裝，疊加閥組合，將之集中在一塊油路塊上，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，又減少漏油機(jī)率。

圖1 智能化模具保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)簡圖

下面介紹該精沖模具安全保護(hù)液壓系統(tǒng)的原理。從快速提升液壓泵高壓出口P分為三路。第一路經(jīng)減壓閥02、單向閥03 A口出來分為兩路：一路到安全保護(hù)油缸壓力表05（顯示平衡滑塊及模具重量油缸內(nèi)需要液壓壓力的大?。毫φ{(diào)整溢流閥04回到油箱；另一路到達(dá)二位四通電磁閥06 T口，通過此電磁閥通電到達(dá)其A口，最后到達(dá)模具保護(hù)油缸。高壓出口P第二路經(jīng)過伺服閥P口，通過伺服閥通電到達(dá)B口，再通過邏輯插裝閥10又分為三路：一路與單向閥11的OUT口相連，第二路與提升油缸下端相連，第三路到達(dá)單向閥07P口、二位四通電磁閥06 P口，再通過電磁閥到A口，繼而到達(dá)模具保護(hù)油缸。高壓出口P第三路與二位四通電磁閥08 P口相連，再通過電磁閥A口到達(dá)邏輯閥蓋板09，最后進(jìn)入邏輯插裝閥10的控制口，如圖2所示。

圖2 智能化模具保護(hù)裝置液壓原理圖

對同一臺精沖壓力機(jī)，滑塊及主缸等的重量是一定的，而不同模具其重量各不相同，因而其設(shè)定壓力也有所不同。

2.1 模具壓力設(shè)定

針對不同的精沖模具設(shè)定壓力表05內(nèi)的壓力，設(shè)定方法為：將二位四通電磁閥06通電（SOL-67得電），電磁閥換向，P與B通，A與T通，此時(shí)模具保護(hù)油缸與測壓壓力表05、壓力調(diào)整溢流閥04通，調(diào)整04的大小，觀察安全油缸托起滑塊及模具重量的最小壓力，再稍微增大一點(diǎn)即可（考慮摩擦力的大小）。

2.2 安全保護(hù)油缸可承受重量計(jì)算方法

式中：F——油缸能托起的重量，N；

P——安全保護(hù)油缸內(nèi)的壓力，Pa；

A——油缸活塞面積，m2。

3 智能化模具保護(hù)裝置試驗(yàn)

該裝置安裝在現(xiàn)有6500kN精沖壓力機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，如圖3、4所示。試驗(yàn)采用6mm厚45#冷鋼板。試驗(yàn)時(shí)，分別故意將樣件或廢料留在模具內(nèi)，使試驗(yàn)機(jī)工作，發(fā)現(xiàn)當(dāng)滑塊上升到模具接觸異物時(shí)，滑塊不是向上繼續(xù)運(yùn)行，而是自動返回下死點(diǎn)停機(jī)等待。反復(fù)進(jìn)行100次，每次均為如此，成功率達(dá)到100%。該套模具保護(hù)系統(tǒng)獲得試驗(yàn)成功。

圖3 智能化模具保護(hù)試驗(yàn)裝置

圖4 智能化模具保護(hù)試驗(yàn)液壓系統(tǒng)

4 調(diào)試與控制程序設(shè)計(jì)

在對模具異物產(chǎn)生機(jī)理以及由此造成主滑塊快速上升過程中壓力變化現(xiàn)象進(jìn)行深入研究過程中，巧妙地將壓力檢測油缸與快速行程油缸設(shè)計(jì)為一體，通過圖2中二位四通電磁閥06的通、斷電，可快速接通或斷開（高、低壓切換）模具保護(hù)油缸，由此檢測快速油缸活塞桿上端模具保護(hù)油缸內(nèi)壓力變化與產(chǎn)生該變化時(shí)主滑塊所處的位置進(jìn)行對比，快速識別出模具中是否有異物存在。當(dāng)有異物存在時(shí)，液壓回路與電氣控制系統(tǒng)立刻讓快速油缸返回到下死點(diǎn)停機(jī)等待，從而實(shí)現(xiàn)模具保護(hù)。

通過設(shè)計(jì)此模具保護(hù)裝置，將機(jī)、電、液有機(jī)結(jié)合，在機(jī)床滑塊快速上升階段，同時(shí)也是模具保護(hù)階段，所有控制動作都將通過主機(jī)PLC進(jìn)行分析控制。

5 結(jié)束語

根據(jù)上述研究成果，課題組設(shè)計(jì)完成了6500kN精沖壓力機(jī)智能化模具保護(hù)裝置設(shè)計(jì)。目前此裝置已配套在主機(jī)并投入用戶使用。由于性能可靠，取得了很好的效果。

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[6]陽寶元，等.液壓泵試驗(yàn)臺系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].液壓氣動與密封，2015，（2）.

An intelligentdie protector for fine blanking press

CHEN Chun，ZHOU Xingyuan，WANG Wei，DUAN Wuzhi
（Yangzhou Metalforming Machine Tool Co.,Ltd.,Yangzhou 225128,Jiangsu China）

By analysis of fine blanking process and research of mechanical&hydraulic system design of intelligentdie protector as well as electric control program design,an intelligentdie protector for fine blanking press has been introduced in the text.

Fine blanking;Intelligent;Die protector

TG315.5

A

10.16316/j.issn.1672－0121.2016.04.005

1672－0121（2016）04－0016－03

2016－03－19；

2016－05－09

陳 春（1984－），男，工程師，從事鍛壓設(shè)備技術(shù)管理。E－mail：beijing2008chenc＠163.com