冲裁缓冲装置（精选三篇）
冲裁缓冲装置 篇1
单动薄板冲压液压机是通过液压驱动上下模具快速合模,金属薄板毛坯件发生永久变形,获得最终零件的冲压加工设备。薄板冲压工艺由于制成品形状及尺寸精度稳定、加工成本低、生产效率高、适合于批量生产等特点,广泛应用于汽车、石化、航空、航天、军工、工程机械、家用电器等国民经济领域。
板材冲裁时,由于材料的变形阻力的突然减小或消失,出现突然失载现象,往往引起液压机本体极大的冲击振动。严重时,会拉断地脚螺钉,甚至横梁断裂,基础受损。为此,德国某公司曾经研制过一种冲裁缓冲装置,但该装置只能吸收冲裁过程中产生的巨大冲击能量中的一部分(50%～60%),因此,缓冲效果不理想,其脉冲噪声仍然很大。国内学者辛勇将液压机及其隔振系统简化为机架、基础两个自由度的、有阻尼振动系统的隔振数学模型,进行了计算机数值仿真[1,2]。目前,在现场生产中,大型薄板冲压液压机的冲裁噪声仍旧较大,工作吨位也还受到限制。急需研究新型冲裁装置以降低冲裁噪声,实现全吨位冲裁。从而以利提高液压机的使用效率,延长寿命,保证大型汽车覆盖件正常冲压生产。
2 减少冲裁噪声的方法
冲裁时的突然失载,引起液压机振动的原因是工作缸中液体储存的较大能量的突然释放,解决这一问题的途径是设法减少工作缸中液体弹性压缩能的储存量,将能量从其他途径释放及吸收需要释放的能量[3]。
(1)减少液体弹性能储存量
液体储存的弹性能与工作缸中液体的高度成正比,在液压机工作台和下模之间加厚垫板,使活动横梁工作行程上移,减少工作缸液柱高度。也有在工作活塞和活动横梁之间加一个可动垫块的,在液压机空程向下时,活塞与活动横梁一起下降,待接触工件后,在加工之前,活塞先回程上升,辅助液压缸动作,将可动垫块塞入活塞与动梁之间,工作时,活塞重新下降,通过垫块将动梁下压,进行冲裁,这种方式可以减少工作缸的上腔容积。
(2)改进冲裁工艺
冲裁工艺上采用多级冲裁或斜刃冲裁,减少工作缸的油液容积。
(3)释放能量
在液压机突然失载的瞬间,将工作缸内的部分高压液体快速旁泄,减少释放的能量,这种方法对于液体压力较高时,效果更为显著。但要求电液控制阀的灵敏度比较高,同时注意不要引起旁泄管道较大的振动。
(4)缓冲垫吸收能量
动梁接触到缓冲垫,将一部分能量消耗在压缩缓冲垫上,缓冲垫可以是液压缓冲,也可以是气液缓冲。由于缓冲装置的公称力按液压机的50%～60%设计选取,因此,传统的压力缓冲只能实现液压机部分工作载荷冲裁,不能完成全吨位冲裁,液压机的设计功率存在严重浪费现象。
基于上述分析,我们设计了一种新型全吨位冲裁缓冲装置。
3 全吨位冲裁缓冲装置
液压机的全吨位低噪声冲裁缓冲装置主要由缓冲缸及其液压电气控制系统所组成。缓冲缸的配置主要有单缸、双缸或四缸这三种类型,一般优先考虑将缓冲缸布置在液压机的左右两侧,如图1所示,它由步进电机、同步带、调节螺母、电气装置等构成。
根据模具的高度和冲裁距离,由电气装置驱动步进电机,带动同步带,同步调节缓冲缸位置,实现最佳冲裁力的变化。在主缸上安装压力传感器,实现闭环跟踪控制,即随主缸压力的变化调节液压垫的缓冲力和冲裁点的位置。
冲裁缓冲作用点位置调节根据冲裁模具的高度进行调节,通常把冲裁缓冲的作用点位置安排在滑块行程末端0～150mm距离之内。例如,某台液压机滑块行程为900mm,若其冲裁缓冲作用点位置调节距离为150mm,则表明缓冲作用点位置在从上限位往下750mm,到下限位之间150mm的距离之内可调。
如果模具较高,使缓冲作用点位置超出了上述范围,则通常的解决办法有两种:设计时加大动梁的运动范围,把缓冲作用点位置变化范围涵盖到所需数值;采用垫块等辅助零件的方法来满足工艺要求。
当左右通道需要安装送料装置或液压机配备有向左、右移动的工作台时,可以考虑将缓冲缸移往他处,但这种移动通常会增加液压机的造价[4]。
4 使用效果
本装置与RZU2000大型快速冲压液压机配套,已在江淮集团常青机械厂汽车覆盖件生产线上得到应用,如图2所示。整机工作时冲压噪声小于80dB,改善了工人的工作环境,实现了冲压件质量的提高。
5 结论
采用步进电机驱动同步带,实现多缸缓冲点位置同步调节的冲裁缓冲装置的采用,在液压机上实现了全吨位低噪声冲裁。可成功解决最佳冲裁缓冲力的自动跟踪问题,因此,能够几乎完全吸收冲裁过程中产生的全部能量。其冲裁噪声低,仅为80dB,优化了工人操作环境,有效地延长了液压机和模具的寿命。
参考文献
[1]辛勇,等.液压机隔振的计算机数值仿真[J].锻压机械,1998,33 (1):46-49.
[2]黄菊花,等.液压机突然失荷的力学模型与液压机的隔振设计[J].重型机械,1996,(3):31-34.
[3]俞新陆.液压机的设计与应用[M].北京:机械工业出版社.2006- 12:494-499.
2012年江苏卷缓冲装置试题欣赏 篇2
例1 （2012江苏卷第14题）某缓冲装置的理想模型，劲度系数足够大的轻质弹簧与轻杆相连，轻杆可在固定的槽内移动，与槽间的滑动摩擦力恒为f.轻杆向右移动不超过l时，装置可安全工作.一质量为m的小车若以速度v0撞击弹簧，将导致轻杆向右移动l4，轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且不计小车与地面的摩擦.
（1）若弹簧的劲度系数为k，求轻杆开始移动时，弹簧的压缩量x；
（2）求为使装置安全工作，允许该小车撞击的最大速度vm；
（3）讨论在装置安全工作时，该小车弹回速度v′和撞击速度v的关系.
1 江苏省教育考试院公布的参考答案
（1）轻杆开始移动时，弹簧的弹力
2 对解答的分析
从解答的（4）、（5）两式可以看出，从轻杆开始移动直到停止的过程中，弹簧的弹性势能保持不变，弹簧的弹性势能为什么不变呢？
取轻杆为研究对象，由于轻杆滑动时，滑动摩擦力为恒力，轻杆的质量为零.根据牛顿第二定律，当轻杆以任意加速度运动时，轻杆受到的合力为零，弹簧对轻杆的弹力在轻杆滑动时保持不变.所以从轻杆开始移动直到停止的过程中，弹簧的形变量为定值，弹性势能保持不变.
本题中为什么要求弹簧的劲度系数足够大？
小车对弹簧做的功变成弹簧的弹性势能，所以有
由以上分析不难看出，弹簧的劲度系数足够大能够保证轻杆的滑动停止后，小车反弹的速度以及动能足够小.
以下回顾一下对试题的分析过程：
当小车撞击弹簧后，小车先做加速度增大的减速运动；当轻杆开始滑动后，小车做匀减速运动直到速度为零；之后小车被弹簧弹回，做加速度减小的加速运动.设小车压缩弹簧的时间为Δt，轻杆运动l4到停止的时间为t0，由匀变速运动公式易知轻杆运动l到停止的时间应该为2t0，小车全过程的速度时间图象如图2和图3所示.
冷冲裁模卸料装置结构的设计 篇3
1 卸料装置的分类
一般来讲, 卸料装置常用的可以分为固定 (刚性) 卸料装置和弹性卸料装置。
2 刚性卸料装置
2.1 刚性卸料装置主要是利用固定的卸料板来完成卸料的。
其主要的特点就是能提供较大的卸料力, 但是卸料板和板料之间不存在压力作用, 所以当材料比较软时, 可能导致冲出的制件平整度比较差。因此, 该结构只适用于材料比较硬、厚, 并且平整度要求不高的制件。常见的刚性卸料装置如图所示:A图:将导料板和刚性卸料板做成整体结构, 我们既可以认为它是卸料板, 也可以称其为导料板, 但是在加工改零件时, 我们要同时考虑其卸料和导料的作用, 及与板料和凸模之间的加工精度。B图:与A图的区别在于将导料板和卸料板分开加工, 不必同时考虑其及与板料和凸模之间的加工精度, 减少了加工难度, 是使用最多的一种刚性卸料装置。C图和D图是根据制件的不同特点对卸料板的形状做出相应的修改。C图的制件为L形, 为了保证在冲裁时不破坏已经完成的直角, 所以将卸料板也做成L形。D图则是已经完成的拉深件, 需要在拉深件底部完成冲孔, 则将卸料板制成了与拉深件口部一致的形状, 以对其进行保护。
2.2 刚性卸料装置的工作原理。
(以B图为例) 凸模在压力机的带动下与凹模共同作用下将板料冲切完毕后, 凹模洞口内的材料 (或废料) 由漏料孔中排出, 而模面上的材料因弹性收缩而箍在凸模上, 若如我们不做任何处理的话, 它将与凸模一起回程, 在回程的过程中卸料板此时是固定在下模的, 卸料板与凸模是一静一动的状态, 此时与凸模一起返回的板料就被卸料板卡下了, 完成了卸料。
综上所述, 卸料板在冲裁中除了可以起到卸料作用外, 还可以对凸模进行导向, 以及对板料进行导向。需要注意的是, 卸料板与凸模之间的间隙值是不同的, 当卸料板仅起卸料作用, 取0.2～0.5mm;当卸料板兼起导板作用, 按H7/h6配合, 且应小于冲裁间隙。
3 弹性卸料装置
3.1 从字面的理解来看, 我们将刚性换成了弹性, 卸料是需要提供力的, 也就是说原来的刚性力现在我可以换成弹性力, 既然是弹性力, 就需要设置弹性元件, 因此在考虑弹性卸料装置的组成时, 弹性元件必不可少, 弹性元件需要借助其他的零件把它组装到模具当中去, 最常用的连接元件就是螺钉, 在这里, 我们管它叫卸料螺钉, 最后就是卸料板了。在弹性元件的选择上, 最常用的是弹簧和橡胶, 其次还可以选用气垫。弹性卸料装置在整个模具工作的过程中除了承担卸料作用之外, 还有没有其他作用呢?我们刚才提到的刚性卸料装置的作用可以为卸料和导向。既然是在刚性卸料的基础上开发出的弹性装置, 那么它必然要弥补刚性卸料的不足, 即不能冲出高精度的制件, 那么我们要如何处理才能保证冲出的制件精度较高呢?在冲裁时, 我们只要将制件在与凸模接触之前压紧, 然后再冲裁, 那么冲出的制件精度一定很高 (在此我们可以联系生活中的实际问题, 比如我想在一张纸上面用笔冲出一个空出来, 只有把纸压紧才能得到质量较好的孔) 。所以弹性卸料装置在此不仅能起到卸料的作用, 同时还应该有压料的作用, 同时在特殊情况下也可以起到导向作用。
3.2 下面我们就介绍几种常用弹性卸料装置的结构, 请注意在下图中卸料板分别起到什么作用, 同时, 为了能保证冲件的质量, 将卸料装置做了哪些处理。如图所示:
D E1-卸料板2-弹性元件3-卸料螺钉4-小导柱
A图是最简单的弹性鞋料装置, 弹性元件由橡胶承担, 同时由于橡胶与板料的直接接触面接较大, 所以可以简化掉卸料板, 直接用橡胶来完成卸料的过程。因此, 该卸料装置只有橡胶。B图是我们常见的卸料板, 卸料螺钉和卸料弹簧, 但是该图将卸料板与板料接触的表面加工出了凸台, 一般情况下卸料板是为平面的, 刚刚我们在上面讨论过, 之所以我们采用弹性卸料装置, 就是因为它比刚性卸料增加了压料的作用, 在本图中为了保证压料, 如果只将卸料板的宽度取为板料的, 则没有卸料螺钉的安装空间, 所以做了凸台的处理。其实如果将导料板去掉, 则卸料板就可以改为平面, 但是还要同时考虑板料送料方向的控制, 则可以将导料板换成导料销 (或钉) , 但应注意, 在卸料板底部加工槽, 使导料销的头部深入其中, 以保证卸料板能够压料, 或者可以采用活动挡料销。B图最为常用。C图与A、B图的最大区别就在于, 其适用于倒装模具, 将卸料板、卸料螺钉与弹性元件安装在下模。就此图我们来考虑一个问题, 弹性元件在装置中的作用主要是提供卸料力与压料力的, 为何该图将弹性元件安装在下模座下方, 而没有安装在卸料板与凸凹模固定板制件呢?在此就要考虑, 改模具结构需要的卸料力与压料力的大小了, 若所需的力较小则可将弹性元件装在两个位置均可, 但是若需要的卸料力与压料力较大, 那么弹性元件就需要有较大的压缩量, 若装在卸料板与凸凹模固定板制件, 会致使模具的闭合高度增加, 所以本图将弹性原件装在了下模下方。D图是在卸料板上安装了导向装置—小导柱, 其他弹性卸料装置如上没有改变。但就小导柱的安装位置来看, 是对卸料板进行导向的, 而与卸料板有关的直接工作零件就是小凸模, 本来整套模具中就存在导向零件的, 但是在卸料板中的小导柱, 其主要的作用是保证卸料板对小凸模卸料时工作平稳。E图实际上就是我们刚刚在C图中讨论到若冲裁所需的力较小则可将弹性元件装在卸料板与凸凹模之间。可以认为是C图的改进结构。
3.3 弹性卸料装置的工作原理。 (以B图为例) 上模上的零件 (在此主要指凸模、卸料板、卸料螺钉、卸料弹簧) 在压力机的带动下一同下行, 在凸模还没有与板料相接触时, 卸料板已经先于凸模压在了板料上, 然后凸模与凹模共同作用将板料冲切完毕后, 凹模洞口内的材料 (或废料) 由漏料孔中排出, 而模面上的材料因弹性收缩而箍在凸模上, 此时凸模在压力机的带动下返回, 由于卸料元件也是安装在上模山的, 所以也要与上模上的零件一同返回, 但是由于凸模在切材料时弹簧受到压缩, 而弹簧的压缩反应在上模上零件的变化则是卸料螺钉与上模板之间有了相对的位移, 整个弹性装置就是依靠卸料螺钉将其固定在上模上面的, 所以卸料螺钉必须先将这个位移回复为零时, 才能带动整个鞋料装与凸模一起返回, 而正是这个极短的位移, 使卸料板和凸模之间存在了一个运动的时差, 从而实现了弹性卸料板的卸料。
3.4 在设计弹性卸料装置时应注意的问题 (1) 如何实现卸料板先压料凸模再冲切板料。由于卸料装置与凸模都是安装在上模的, 并且它们是同时同速向下运动的, 在这里要实现卸料板先压就必须使卸料板下端面凸出于凸模下端面, 这就要求我们在选择设计弹性元件, 在装配时预想考虑一个压缩量作用于卸料板上, 我们在模具当中称之为预压缩量。 (2) 预留卸料螺钉的卸料行程。在整个卸料装置中至关重要的环节就是卸料螺钉与上模座之间存在相对位移。那么在装配的过程当中, 必须使卸料螺钉的头部与上模座上表面之间存在一定的距离, 称之为卸料行程。
3.5 弹性卸料装置的适用普遍适用于冲裁料厚在1.5mm以下的板料, 由于有压料作用, 冲裁件比较平整。
摘要：文章介绍了冲裁模卸料装置中的刚性卸料装置的结构特点及工作原理。着重介绍了弹性卸料装置的组成、结构特点及在设计适用弹性卸料装置时需要注意哪些问题。
关键词：刚性卸料,弹性卸料,结构特点,注意问题
参考文献
[1]张荣清.模具设计与制造 (第二版) [M].高等教育出版社, 2008.
[2]成虹.冲压工艺与模具设计 (第二版) [M].高等教育出版社, 2008.
