压力机滑块导轨改材质设计理论分析

郭永鹍，黄 颖

（1.通用技术集团齐二机床有限责任公司，黑龙江 齐齐哈尔 161005；2.齐齐哈尔和平重工集团有限公司，黑龙江 齐齐哈尔 161005）

目前大型机械压力机滑块导轨板材质主要为铜合金，生产成本较高。在近年的降成本设计行动中，找到较低成本的新材料来代替铜合金成为重点研究的问题。

1 滑块与导轨结构

如图1 所示，压力机滑块是一个箱形结构，它的上端与连杆连接，下部安装模具上模，并沿机身导轨上下运动。为了保证滑块底平面和工作台上平面的平行度，保证滑块运动方向与工作台的垂直度，滑块的导向面必须与底平面垂直。导轨和滑块的导向面应保持一定间隙，而且能进行调整。大行程机械压力机中通用为八面调节导轨间隙结构，导轨的主要作用就是引导和支撑，如图2 所示。滑块与滑块导轨镶条通过螺钉连接，压力机机身（立柱）与立柱导轨通过螺钉连接。滑块导轨固定安置在滑块导轨镶条和滑块导轨弯板上，这样八个导轨面可以单独调节，每个调节面都有一组推拉螺钉。这种结构不但导向精度高，调节也方便。滑块导轨滑动面材料一般用铸铁HT20-40 制造。速度高、偏心载荷大的则用铸造青铜ZQZn6-6-3 或铸造黄铜ZHMn58-2-2 制造，这种铜合金材料成本较高。实践中发现，锌基耐磨合金的机械性能（如耐磨、硬度、熔炼配制等）优于铜基合金，而且多种工艺性能（如铸造、加工、粘结等）也优于铜基合金。该合金铸造的铸件成品率高达98%以上，采购成本大幅降低，正符合公司对于降本的要求。

图1 压力机滑块

图2 导轨结构

2 锌基耐磨合金

2.1 机械物理性能

锌基耐磨合金是一种优良的耐磨材料，其摩擦磨损小，耐用性强。锌基耐磨合金具有极好的流动性、低氧化性、低熔点、易切削加工等特点。该合金的热膨胀系数为27×10-6，大于ZQSn6-6-3 锡青铜（16×10-6），是锡青铜的1.5 倍。该合金具有独特自动补偿性能，它一旦与轴或其他对偶产生强力摩擦，磨损严重时，在受磨损的部位处能自动补上来。已有公司在生产过程中发现了此种现象。

2.2 使用注意事项

使用低熔点锌基耐磨合金，工作温度不应高于120℃（低于120℃时效稳定）。长期工作温度在70～120℃时应注意考虑冷却措施，否则机械性能会有所下降，出现变形。

如采用该合金制作轴瓦、轴套、螺母等零件，配合件的主轴、轴、螺杆等表面光洁度应高于该合金。

锌基合金制作的摩擦副，必须有良好的润滑条件（润滑油应清洁无渣物）。

锌基耐磨合金热膨胀系数大于铜合金，成批加工时，先粗车后卸下来，待零件冷却后再精车。否则精车后的工件尺寸不稳定。

3 基础理论分析

结合我司生产的某E4S800-MB 型压力机的相关参数，计算锌基耐磨合金在导套内衬套中使用的可能性。

E4S800-MB 型压力机相关参数如图3 所示。其镦锻力Pg=8000kN，曲柄长a1=500mm，连杆长b1=1250mm，连杆间距l=3300mm，则连杆系数

图3 压力机参数示意图

3.1 主齿轮扭矩计算

因材料本身抗拉强度大于滑块导轨所承受的侧向力，计算结果满足要求。

4 总结

锌基耐磨合金具有高强度、高耐磨的性能。该合金仅用2%～4%铜，12%～14%铝，其余为锌和其他微量元素等，生产成本低，费用只相当于ZQSn6-6-3锡青铜的40%左右，具有显著的经济效益。该合金加工工艺已在实际生产应用中得到工艺检验。因此在机械性能、工艺性能等满足需求的条件下可降低生产成本，为公司带来经济效益。