拉伸垫闭锁缸气压的设计计算

陈 云，佘 宽，刘 晶，张春禄，张 杰

（扬力集团股份有限公司，江苏 扬州 225127）

拉伸垫闭锁缸气压的设计计算

陈 云，佘 宽，刘 晶，张春禄，张 杰

（扬力集团股份有限公司，江苏 扬州 225127）

本文叙述了机械压力机拉伸垫闭锁装置工作原理，并给出了闭锁缸气压的计算方法及其实例。

机械压力机；拉伸垫；闭锁装置；原理；设计

在某些拉伸工序中，为保证工件的表面质量和顺利脱模，压机的拉伸垫必须具备闭锁功能。这是由于拉伸垫在工作中始终处于压缩空气作用下，当滑块通过下死点回程时，若拉伸垫随之顶起，有损坏工件的可能；闭锁装置的作用就是在滑块行至下死点时，锁住拉伸垫，待滑块上升至一定高度后，拉伸垫再顶起，且闭锁后，拉伸垫会向下回压2mm～4mm，使拉伸垫顶冠与工件脱离接触以确保安全。

1 闭锁装置工作原理

图1为闭锁装置与拉伸垫位置示意图，拉伸垫下部设有油缸，缸内充满油液，油缸被活塞隔为上腔和下腔，活塞通过拉伸垫拉杆与顶冠连在一起，与顶冠同时运动。上腔和下腔由旁路相连，闭锁装置控制旁路通断。滑块下行时活塞随拉伸垫顶冠一起下行，闭锁装置活塞在右极限位置，油缸下腔油液通过活塞上多个单向阀和旁路流入上腔；当滑块行至下死点前3°左右，电磁阀动作，控制气缸充入压缩空气，活塞左移，活塞杆关闭阀门A，切断油缸上下腔通路，开始闭锁，阻止拉伸垫上行。由于切断了上腔油路流入下腔通路，活塞继续左移时将对上腔加压，迫使油缸活塞下行，产生闭锁后回压效果。若拉伸垫出现闭锁反弹现象，可适当增大下死点前凸轮开关的控制角度。

图1 闭锁装置与拉伸垫位置示意图

当滑块回程至某一曲柄转角时，闭锁装置气缸排气，在拉伸垫顶出力的作用下，上腔油液通过旁路流入下腔，拉伸垫行至上限位置，完成一次工作循环。

2 闭锁缸气压的计算

2.1 拉伸垫油缸受力平衡方程

该拉伸垫为单顶冠、双层、双缸结构，并配有两个闭锁装置，图2为其中一个油缸的受力分析简图。

由图2可知：

图2 油缸的受力分析简图

式中：P1——拉伸垫公称能力，kg·f；

P2——拉伸垫气压波动增加量，kg·f；一般气压波动为10%～20%；

P3——移动件重量，kg·f；

P4——滑块到下死点拉伸垫油缸活塞上腔对活塞的作用力，kg·f。

由式（1）可求得：

由图2可知：

式中：D1——拉伸垫油缸活塞直径，cm；

d1——拉伸垫拉杆直径，cm；

p1——滑块到下死点拉伸垫油缸活塞上腔油压，kg·f/cm2。

由式（2）、（3）可求得：

2.2 闭锁缸活塞受力简图（图3）

图3 闭锁缸活塞受力简图

由图3可知：

式中：P5——闭锁缸上腔对闭锁缸活塞的作用力，kg·f；

d2——闭锁缸活塞杆直径，cm；

P6——闭锁缸下腔对闭锁缸活塞的作用力，kg·f；

D2——闭锁缸活塞直径，cm；

P2——闭锁缸所需进气气压，kg·f/cm2;

由式（4）、（5）、（6）、（7）可求得：

3 实例计算

以闭式双点800t压力机为例，其拉伸垫数据如表1所示。

将上述表格中数据带入式（8），可求得闭锁缸所需的进气气压p2：

p2=5.12（kg.f/cm2）一般情况下，闭锁缸的进气气压在5kg·f/cm2左右，5.5kg·f/cm2满足工作要求。

表1 闭式双点800t压力机拉伸垫参数

4 结语

本文计算方法为闭锁装置设计的理论方法，该计算结果与实际吻合。当然闭锁装置动作设计角度（压力机曲柄转角）必须要满足设计要求，太超前或滞后都会失去其应有作用。所以控制电磁阀动作角度也十分重要。

[1]何德誉.曲柄压力机[M].北京:机械工业出版社.1987.

[2]周 辉，曲 波.气垫闭锁与回压[J].机械工程师，2003，（2）：63-64.

[3]权钰云.一种多功能液压试验台的设计 [J].液压气动与密封，2016，（1）.

Design and calculation of air pressure for locking cylinder tension cushion

CHEN Yun,SHE Kuan,LIU Jing,ZHANG Chunlu,ZHANG Jie
（Yangli Group Co.,Ltd.,Yangzhou 225127,Jiangsu China）

The working principle of the locking device fortension cushion in the mechanical press has been introduced in the text.The calculation method of the locking cylinder pressure has been put forward with an example.

Mechanical press;Tension cushion;Locking device;Principle;Design

TG315.5

B

10.16316/j.issn.1672-0121.2016.06.005

1672-0121（2016）06-0026-02

2016-09-20；

2016-11-09

陈 云（1988-），女，助理工程师，从事机械压力机研发与制造。E-mail：shekuan@163.com