锻造自动化对工艺和压力机的技术要求（下）

2017-06-05徐祥龙中国锻压协会头脑风暴专家库冷温精锻组首席专家

锻造与冲压 2017年5期

关键词：下模液压机回程

文/徐祥龙·中国锻压协会头脑风暴专家库冷温精锻组首席专家

文/徐祥龙·中国锻压协会头脑风暴专家库冷温精锻组首席专家

《锻造自动化对工艺和压力机的技术要求（中）》见《锻造与冲压》2017年第3期

③自动化锻造对滑块顶出的要求。

压力机滑块顶出机构又称为打料机构，其功能是将粘在上模的锻件脱离模具。因此，滑块打料大都利用顶出横梁退料，这种打料模式称为回程打料或上死点顶出。

但是在自动化锻造压力机上，为保证自动化持续进行，坯料必须在每个成形工序中可靠地留在下模内（指立式锻造压力机），并在工作台顶出装置驱动下被平稳顶出下模，保持并直到被步进梁夹钳或机器人的机械手夹持传送到下一工位。

所以，滑块的上死点顶出对多工位自动化锻造基本上没有用途。

④滑块的下死点顶出。

在多工位自动压力机上广泛使用的是滑块下死点顶出装置。它的作用是在滑块刚开始回程时就将坯料推离上模，并在滑块回程的一段行程（下死点前80～120mm）中将坯料“按住”在下模内。这样一来，原来在自动化生产中令人伤透脑筋的“跳料”问题被得到可靠的遏制。

图14 典型的滑块下死点顶出装置图

如图14所示为典型的滑块下死点顶出机构，这是一种液压弹性顶出装置，顶出力不大，20MN的5工位温锻压力机，滑块上每个工位的顶出力只有100kN，但顶出行程达到100mm，足以将可能发生“跳料”的坯料及时“按紧”在凹模腔里。

在滑块回程离开下死点100mm左右时，工作台顶出装置有可能已经开始驱动，这时候如果滑块回程不及，有可能会发生刚性撞击。所以，滑块下死点顶出结构大都是具有缓冲的弹性顶出装置。图14介绍的是带有蓄能器的液压顶出装置，图15所示为用氮气弹簧充当滑块顶出元件图示。

除弹性顶出装置外，机械式锻造压力机也有用刚性顶出机构实现滑块的下死点顶出的。滑块刚性下死点顶出机构复杂，在滑块里布置困难。但使用耐久可靠，不易发生故障。

⑤多工位液压冷锻压力机的滑块下死点顶出。

多工位长行程液压机十分适合于轴类锻件的冷锻成形生产。图16所示为上下基本对称的长轴冷锻成形，两端基本对称。在冷锻成形生产时，上、下模与锻件间的摩擦力差不多。滑块回程时，锻件有时留在下模，有时粘在上模。为从上模卸下锻件，必须使用设有滑块顶出装置的液压机。

图15 用氮气弹簧充当滑块顶出元件图示

图16 上下基本对称的长轴冷锻成形

但通用液压机大多没有滑块顶出机构。有的冷锻液压机在滑块的活塞杆里内置了顶出油缸，但受活塞尺寸限制，顶出油缸直径不能太大，因此滑块顶出力较小，有时不足以将留在上模的工件顶出来。

假设我们对液压控制系统进行改造，使滑块顶出油缸与回程油缸同时接通，锻件在滑块回程力作用下，上下模同时对工件施加拉力。由于工件基本对称，因此上下模对工件摩擦力基本相同，这时，滑块顶出活塞只要施加不大的顶出力，就足以将对称轴留在下模。

滑块顶出油缸虽然可以与回程油缸同时工作，但液压机回程时载荷很轻，液压系统压力不足以升高到滑块顶出油缸正常工作的压力。因此，普通液压机在回程时不一定能确保将工件“按住”在下模，也很难利用滑块顶出机构来遏制“跳料”。

重庆江东机械公司为了满足我公司提出的下死点顶出要求，在16MN—4工位液压冷锻压力机上新设计了电气—液压控制回路，在滑块回程时，液压系统分隔出2台油泵组成一个相对独立的分系统，专门用于对滑块顶出油缸供油。通过系统隔离，主系统和滑块顶出系统的油压互不影响，有效实现了滑块下死点顶出功能，使对称轴的多工位冷锻成形能够可靠实现自动化生产。

国外的多工位冷锻液压机，液压系统一般为2～4台大功率油泵，因此不大可能在回程时分出一个滑块顶出系统来。在这种场合下，采用蓄器隔离供油的方法，实现滑块下死点顶出功能。因此，可以用机器人或步进梁实施自动化生产，而无需担心工件粘留上模而使自动化生产失败。

锻压自动化对成形模具的技术要求

有了锻造压力机的滑块下死点顶出机构，还需要对锻造模具作出专门设计，使之具有下死点顶出功能，即在锻造压力机偏心轴转离下死点时，将坯料或锻件推离上模腔，并在滑块从下死点上升的有限距离(例如：100mm）内，将坯料或锻件“按”在下模腔内，保持稳定，使步进梁或机器人的夹钳能有充分的机会完成正确的夹持和送进。

(1）从卧式冷镦机移植过来的弹性顶销技术。

卧式冷镦机是一种高度自动化的锻造设备，卧式冷镦机的模具和坯料是横置的，在卧式锻造机设计中，坯料在送料夹钳松开前，是由冲头和凹模中的弹性顶销来前后夹紧的，这种夹紧一直维持到下一工序的送料夹钳将坯料夹住为止。

图17所示为立式自动化锻造压力机上的镦粗模组。这个模组移植了卧式冷镦机的冲头内置弹性顶销的坯料控制技术。由于立式机组上的坯料或锻件有重力的约束，弹性顶销对坯料的弹压过程并不需要全行程控制，而是只要保证将坯料留在下模，并有效遏制“跳料”现象即可。

(2）应用卸料器的滑块下死点顶出装置。

图18所示为等速万向节壳体温锻的反挤压工序，应用卸料器来实现滑块下死点顶出的案例。

在等速万向节温锻反挤压成形时，由于凹模与坯料的接触面积大于冲头的接触面积，一般情况下坯料会留在下模内。但由于润滑和其他原因，坯料不时会粘连在冲头上被带离凹模，这将使自动化锻造节拍中止，有时还会引起意外事故。

在反挤压冲头上套上一个卸料环能可靠地将坯料推离冲头，并在一定时间内将坯料“按住”在凹模中。这个卸料器同时还兼有冲头的喷雾冷却、润滑作用。