汽车用数控液压冲孔机
在组装重型汽车时会用到很多的连接板，而对于连接处的光孔加工，以前一直使用摇臂钻加工，不仅效率低而且也无法保证产品精度。为了提高产品生产效率及精度，TP80系列汽车数控液压冲孔机问世。
TP80型数控液压冲孔机是一种高精度、高效率的中厚度板材加工设备；采用国际一流的FUNAC数控系统；自动编程软件支持多种格式图形文件；自动生成的加工程序简单明了；液压系统采用独特的双缸串联结构；系统根据提供的板材参数，自动转换单双缸工作模式，有效地降低了能耗，从而为用户降低了生产成本；模具采用直列式结构，大大缩短换模时间，从而提高了整机的工作效率（见图1）。
图1 整机
技术参数
该设备的主要设计参数为：公称压力800kN；模具7套；最大加工板料尺寸800mm×2000mm；板料厚度4～10mm；加工孔径范围φ5.5mm～φ40mm；冲孔精度可达±0.15mm；X轴送进速度30m/min；Y轴送进速度30m/min；液压系统最大压力25MPa。整机主要由冲孔主机、模具和压料、X轴送进装置、Y轴送进装置、气动系统、液压系统、电气系统和润滑系统组成。
各主要部件介绍
1．主机部件
该部件由床身、主液压缸、滑块、后盖、导轨滑块、换模安全装置、辅助托料台、X轴定位装置、排料盒以及废料小车等组成。床身为开式结构，由钢板焊接而成。
床身通过4个地脚螺钉及8个顶块和地面联接，保证冲孔的精度。主液压缸通过键和螺钉与床身连接，连接可靠受力好。主滑块通过4个THK超重载滑块和2根导轨与床身连接，在液压缸活塞的带动下做上下往复运动，带动模具进行冲裁。辅助托料台上装有若干万向球，减少送进过程中板料的阻力，并且使板料在送进过程中离开凹模座，减少划痕。冲压后的废料经由导料通道、排料盒进入废料小车。换模安全装置保证更换模具时主滑块不会下滑，从而保证操作人员的人身安全。X轴定位装置主要由换模气缸、定位销、导套、安装座和防尘圈等组成。气缸带动定位销上下运动，实现X轴的精确定位（见图2）。
图2 换模安全装置nextpage
2．模具与压料
本机采用双排直列式模具结构，摆动式压料（见图3）。摆动压料的旋转轴安装在床身上，压料力由两个压料缸提供，压料缸安装在滑块上，随滑块上下移动压料装置能提供2t左右的压料力，压料板由复位缸驱动复位。凹模座通过3个固定螺钉和2个定位销实现与床身的连接与定位，凸模座安装在滑块上，滑块上下移动时，由数控系统选择模具进行冲裁。最大模具直径可达40mm，最大腰型孔模具尺寸为φ20mm×25mm（见图4）。
图3 模具与压料结构
图4 模具安装位置示意
3．X轴送进装置
X轴送进装置安装在Y轴送进底座上，X轴送进装置由送进支架、夹钳、托料台、横梁及罩壳等组成。由伺服电机驱动，精密滚珠丝杠及导轨滑块导向。托料台和夹钳均安装在X轴送进装置上，托料台随着横梁沿着板料宽度方向（Y轴方向）移动，托料台上装有若干万向球，减少板料的运动阻力和划痕。溜板上装有2个液压夹钳（见图5）。根据板料实际冲孔位置，确定合理的夹钳位置，尽量避免重定位以提高冲孔效率，夹钳的位置要和自动编程软件的夹钳位置相对应。
图5 液压夹钳nextpage
4．Y轴送进装置
沿着板料宽度方向定义为Y轴，Y轴送进装置由送进底座、导轨、拖链、拖链架以及地脚螺钉等组成。由伺服电机驱动，精密滚珠丝杠及导轨滑块导向。为了减少冲裁过程中主机振动对冲孔精度的影响，Y轴送进装置底座和床身是分离的。
5．气动系统
本机气动系统元器件采用德国FESTO公司的气动元件，包括气源处理单元、气缸、手控换向阀、电控换向阀、减压阀、压力开关、气枪及气管等元件。气源处理系统过滤精度为40mm，要求工厂气源压力不低于0.5MPa，出厂时气路系统设定压力为0.5MPa。工作过程中，如果管路气压低于0.45MPa，系统提示气压过低报警，系统停止工作。本机气动系统的执行元件是7个换模气缸、7个冲头复位气缸和1个定位销推动气缸。换模气缸退回状态不选择模具，伸出状态为选择模具，本机控制系统不允许两个气缸同时处于伸出状态。机床工作时7个冲头复位气缸上腔供气，保证每次冲压完成后冲头贴紧凸模座，保证更换下一个模具时，换模气缸推动的打击垫块能够顺利到位。
6．液压系统
液压系统包括油箱、液压泵、电机、蓄能器、冷却器、压力表、压力继电器、阀块及管路等。液压系统借助于数控系统的控制完成各种动作（见图6）。
图6 液压原理
电机启动后，液压泵开始工作，YV1、YV2、YV3、YV4和YV5均不得电，液压油经电磁阀7、冷却器5、滤油器4回油箱，系统为卸荷状态。如果电接点压力表14检测夹钳油路压力低于7MPa，YV3得电，油泵为此油路供油；补压一定时间后，油路压力达到10MPa，YV3失电，滑阀7回到中位，系统处于卸荷状态。溢流阀8用来设定系统压力，此设备的系统压力最高设定为25MPa。溢流阀11用来设定夹钳油路的压力，此压力最高设定为10MPa。压力继电器15用来检测油路的最高压力，设定值为26MPa，系统压力超过此设定值，液压泵停止工作。液压站上有两个温度调节旋钮，一个用来设定液压系统的最高工作温度，出厂时设定为55℃；另一个用来设定液压系统的冷却温度，出厂时设定为40℃。液压表17可观察下液压缸上腔的压力，18可观察油路系统压力，平时截止阀关闭，两个表没有压力显示，液压系统出现故障时，打开截止阀，根据两个表的压力，诊断排除液压故障。减压阀9和溢流阀11限定蓄能器13及主液压缸下腔和夹钳液压缸的最高工作压力为10MPa。在此压力下，单只夹钳的夹紧力约为3500kg，蓄能器充氮压力为5.5MPa。液压缸共有4个停止位：换模位置，更换模具时滑块停止的位置，此时活塞到达缸顶；冲压上死点，复位或者大小缸转换时滑块停止的位置，此时活塞距离缸顶5mm左右；冲压工作位置，一个冲压循环结束时滑块停止的位置；冲压下死点，滑块的最低点，此时凸模进入凹模大约3～4mm，活塞距离缸底5mm左右。
结语
该设备的投入使用，大大提高了重型汽车连接零件的精度，提高了汽车的整体性能。目前该系列数控液压冲孔机在河南宇通客车、陕西重汽和济南重汽等多家汽车企业使用，都收到了很好的经济效果，相信随着该种设备市场的不断扩展，一定会被越来越多的汽车企业所青睐。
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