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内高压成形机的典型结构及特点
2019-10-11
摘要:内高压成形机按合模压力机主油缸行程分类,可分为长行程和短行程两类。当合模、开模与锁模过程均由主油缸来完成时,主油缸的工作行程较长,因此称为长行程内高压成形机。

  内高压成形机按合模压力机主油缸行程分类,可分为长行程和短行程两类。当合模、开模与锁模过程均由主油缸来完成时,主油缸的工作行程较长,因此称为长行程内高压成形机。当合模和开模过程大部分行程山提升油缸(轴助油缸)来完成,而仅仅锁模过程由主油缸来完成时,称为短行程内高压成形机。按机身结构进行分类,可以把内高压成形机分为四柱式、框架式和开式(C型)三大类,其他如双柱式和楔块式等比较少见。

  日前内高压成形机制造企业主要集中在欧洲,主要的内高压成形机制造公司有德国舒勒( SCHULER)公司、SPS公司,瑞典AP&T公司、 Schaefer公司等。目前生产应用的内高压成形装备高压源最高压力为400MPa,用于轿车零件生产的内高压成形机吨位多为5000-6000t,用于卡车零件的内高压成形机吨位达12000t,台面达6m×2.5m,水压系统流量达到400L/min,设备均采用PLC或计算机控制,最多可实现32轴的伺服控制。

  一、长行程内高压成形机的结构及特点:

  长行程内高压成形机的合模压力机可采用传统的通用液压机,由液压机的主缸进行模具提升与闭合,并在成形过程中施加合模力,典型结构如图6-6所示。长行程内高压成形机主缸行程一般在400mm以上。

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图6-6 长行程内高压成形机示意图

  通用液压机技术成熟度高,在其基础上制造的长行程内高压成形机具有设备通用性好、设备结构系列化、配件系列化的优点,便于维护和产品变更,将内高压成形机上水平缸和模具取下,即可用于板料冲压生产等其他用途。

  长行程内高压成形机的主要缺点:

  ①主油缸容积大,需要大流量泵;

  ②液压油压缩量大、建立合模力时间长,能量损失大;

  ③模具提升和闭合均使用主油缸,开合模具时间长,效率低。

  长行程内高压成形机多在立柱式液压机基础上制造。立柱式内高压成形机常见结构为四柱式,即以通用三梁四柱式液压机作为合模压力机,配合其他部件构成内高压成形机。对于某些吨位较小的情况,也可采用双柱式合模压力机。

  四柱式合模压力机由上横梁、活动横梁、下横梁(工作台)及四根立柱构成封闭的机身。主油缸固定在上横梁中,主油缸柱塞与活动横梁刚性连接,立柱与上、下横梁之间采用锁紧螺母锁紧,活动横梁的运动由立柱导向,在主油缸作用下上下移动。在活动横梁和工作台面上分别安装上模和下模,合模力由上下横梁和立柱组成的框架承受。

  四柱式合模压力机的优点是:四面均不封闭,操作空间大,设备灵活性强比较适于内高压成形机水平缸系统和模具的布置,尤其在用于U形、S形弯曲轴线件和三通、多通管件内高压成形时,水平缸和模具可根据工艺需要方便地布置在设备工作台的任意方向;由于横梁、立柱分别加工降低了工艺难度和工序复杂性,设备总体造价低于焊接框架式。

  四柱式合模压力机的缺点:立柱截面尺寸小,抗弯性能差,设备整体刚性差,弹性变形量较大,因此比较适于较低吨位内高压成形机;横梁与立柱之间有间隙且难以调整,活动横梁运动精度与框架式相比较低,承受偏载的能力差。

  例如德国舒勒公司生产的30000kN内高压成形机,其合模压力机为四柱式,公称合模力30000kN,压力机台面尺寸为3150mm×1400mm,配置了最高内压400MPa、高压腔容积4L的增压器。由于设备台面很大,对于需要合模力较小的零件,可采用一模两件的形式进行生产,配备了液压冲孔系统,可在零件成形结束卸压前完成冲孔工序。设备可全自动操作,生产效率高,按每天3班计算,年产量达75万件。

  二、短行程内高压成形机的结构及特点:

  短行程内高压成形机的主油缸行程一般小于50mm,开模、合模均由辅助的小吨位提升缸完成,因此合模与开模速度较快,主缸行程小,因此容积小,可快速建立合模力,生产效率高。

  图6-7所示为一种短行程内高压成形机,其开模、合模动作由置于上横梁的小吨位长行程缸来完成,开模状态如图6-7(a)所示,在模具闭合后,由两个小型水平定位油缸将两个刚性定位块由两侧推入滑块和上横梁之间,最后由集成于设备工作台内的短行程缸施加合模力,由于短行程缸只需补偿设备框架模具的弹性变形和定位块处的间隙,其行程可以非常小。

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  图6-7短行程内高压成形机示意图

  (a)结构形式;(b)合模状态。

  该合模压力机仅可在很短的行程内输出最大压力,只能专用于内高压成形生产,设备通用性差;压力机上还附加了2个水平定位油缸和1个长行程缸,机械结构较复杂,对机架的刚度要求也较高。

  短行程内高压成形机多采用框架式机身。框架式机身一般为空心箱形结构,前后敞开,但左右封闭,立柱部分做成矩形截面或Π形截面,并在内侧装有两对可通过螺栓调节的导轨,活动横果的运动精度山导轨保证。

  框架式合模压力机的优点是结构抗弯性能较好,运动精度较高,其中焊接框架式机身重量较轻,运输、安装较方便。其缺点是在相同台面尺寸下,框架式结构与四柱式相比,可用操作空间尺寸较小;并且焊接框架的整体退火和后续加工导致造价较高。由于刚性好,框架式机身更适用于大吨位内高压成形机的制造。

  瑞典 Schaefer公司设计了结构紧凑、易于安装的短行程新型合模压力机,总高5.1m,可直接安装在混凝土地面上,而不需庞大的基础。 SCHULER和AP&T公司也开发了用于内高压成形的机械锁模装置,这样的锁模装置可不采用液压系统建立合模力,使内高压成形件的生产周期缩短了25%。德国舒勒公司、万家顿公司和斯图加特大学等共同研发了一种框架式短行程内高压成形机,公称合模力35000N,合模主缸的行程仅50mm,工作压力60MPa,台面尺寸2500mmx900mm,最大内压420MPa。

  采用四柱式机身也可以制造短行程内高压成形机,瑞典AP&T公司研制的短行程内高压成形机HF50000,其锁模油缸置于下横梁内,公称合模力50000kN,行程仅20mm,而在上横梁安装两个推力为2000kN的油缸完成模具提升与闭合的动作,其最大行程为1100mm,设备台面有效尺寸为3000mmx2500mm。该设备配备了最高压力400MPa,高压腔容积为4L的增压器,可满足副车架等结构件内高压成形的要求。

  日本等亚洲国家也相继开展了内高压成形机研发,日本水压工业所研制了种机械锁模装置,可以利用小吨位的液压机制作大型的内高压零件;日本川崎油工在普通油压机基础上开发了公称合模力50000kN的内高压成形机。

  【兴迪源机械内高压成形设备优势】

  兴迪源机械(Xingdi Machinery)是一家专注流体压力成形技术的锻压设备制造企业。自2007年创立以来,兴迪源机械一直致力于内高压成形的技术创新和产品研发。主营产品范围从生产普通液压设备,现今发展至生产、研发国内顶尖流体压力成形技术的锻压设备。

XD-THF系列 四柱式内高压成形设备

  兴迪源机械是以内高压成形技术为核心,以内高压成形机、内高压水胀成形机、内高压板材充液成形机、内高压三通机等设备为主导产品的生产厂家。兴迪源机械建立有液力内高压成形机械工程技术研究开发中心,并与中国科学院金属研究所、南京航空航天大学等院校开展长期的科研课题开发合作。

部分文段和图片摘自:

《现代液压成形技术》

作者:苑世剑

由兴迪源机械编辑

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