浅谈锻压机械功能部件

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中国机床工具工业协会锻压机械分会 王春生

在数控机床功能部件中，有一个不同於金属切削机床功能部件的特殊群体，这就是锻压机械功能部件。目前，对於锻压机械功能部件尚无严格的定义和分类，发展也比较迟缓。然而，由於锻压机械功能部件在提高锻压机械安全性、成套性方面所起的特殊作用，其专业化生产的趋势和广阔的市场前景已成为业内人士的共识。本文仅对常见的几种锻压机械功能部件作一简介。 ' o5 f- o$ |% @- g) m) V! G. X摩擦离合器—制动器 0 W5 O' _- B: D) U( K, Z 在锻压机械功能部件中，以其开发、生产和使用的成熟性而论，当首推机械压力机用摩擦离合器—制动器。摩擦离合器—制动器是机械压力机主传动的重要部件，其性能优劣直接影响整机的使用性、安全性、可靠性以及设备的开动率和维修量。 1 |5 @6 F% j1 y5 N+ v  Q8 X * o, E: f) ~5 r: t3 L" d) ?9 z( w按摩擦离合器—制动器的结构形式分，有组合式摩擦离合器—制动器和分离式摩擦离合器—制动器；按摩擦副的工作状态分，有干式摩擦离合器—制动器和湿式摩擦离合器—制动器；按摩擦离合器—制动器的操纵系统分，有气动摩擦离合器—制动器和液压摩擦离合器—制动器。 组合式摩擦离合器—制动器结构紧凑，离合器的结合与脱开动作协调，既可安装在中间轴上，也可安装在曲轴上，广泛应用於100~1,600千牛的开式压力机和高速压力机上。分离式摩擦离合器—制动器可有效地减少从动部分的转动惯量，以减少运动过程中发热，降低摩擦副的温升，提高摩擦片的使用寿命，通常用於闭式压力机和较大规格的开式压力机。分离式摩擦离合器—制动器由於结构上的原因，一般由主机厂家自制，目前组织专业化生产尚有一定的难度。 当前，国内作为功能部件由专业厂生产的基本有两种，一种是组合式气动干式摩擦离合器—制动器（简称干式摩擦离合器），另一种是组合式气动湿式摩擦离合器—制动器（简称湿式摩擦离合器）。这两种离合器，按结构形式分，同属组合式；按摩擦副工作状态分，分属干式和湿式；按操纵系统分，又同属气动离合器。 % e! W5 n$ u6 D5 x3 E, i 国内自行开发或利用国外技术开发的干式摩擦离合器和湿式摩擦离合器，经历了漫长的市场开发阶段後已逐渐进入成熟期，不仅可批量生产供应主机厂使用，而且质量稳定、性能可靠。 % t2 v% B( L6 G- X 光电安全保护装置 ; ^  E, L, n( b& x. q1 ^光电安全保护装置，在锻压机械的操作者与危险工作区之间的保护区域设置不可见红外线光幕，一旦操作者某部位进入保护区遮断光幕，控制系统则输出信号至锻压机械安全执行机构，令锻压机械紧急停车，防止危险动作发生。可见，光电安全保护装置自身并不能直接保护操作者，它仅仅是在可能发生安全事故之前，给机床发出停止危险动作的信号。因此，严格而言，光电安全保护装置应称为光电安全保护控制装置。 6 l* x/ Z6 i# a$ b- C 0 V* D6 G8 f) J/ u光电安全保护装置通常分为反射式与对射式两种。反射式光电安全保护装置由控制器、传感器和反射器3部分组成，光幕由传感器发出，经反射器再反射回传感器予以接收；对射式光电安全保护装置由控制器、发射传感器和接收传感器3部分组成，光幕由发射传感器发出，由接收传感器予以接收。 光电安全保护装置可用於机械压力机、液压机、剪板机、板料折弯机等多种锻压机械，根据机床的不同工况，可设置成在机床正面使用的单面保护型、机床前後两面使用的双面保护型，也可设置成机床正面与两侧面的“C”形保护型。保护高度即光电安全保护装置的光幕，必须大於锻压机械工作机构的最大行程，这是选择光电安全保护装置的基本参数要求。 ; ?! `: v6 @3 K! s1 W. |目前国内生产光电安全保护装置的厂家较多，规格型号也比较齐全，通常保护高度在60~600毫米之间，控制系统具有自检功能，响应时间为20毫秒。但值得一提的是，进入市场的产品质量良莠不齐，主机厂家配套时必须慎之又慎，一旦选用了不可靠的安全保护装置，其後果是不堪设想的。 8 C6 n! P; X4 d ! o2 }) c( v5 ^# |1 g' v$ f- E必须再次强调的是，主机构成危险工况的部件（如滑块）必须有能在任意位置紧急制动的功能。否则，光电安全保护装置发出信号後，机床无停止危险动作的执行机构，是无法保护操作者安全的。 - j' K5 ^( f4 W: n& i 凸轮控制器 . l4 _& o- q! x3 r+ M ! R8 g! j5 y- G8 K! Q凸轮控制器是机械压力机电气控制系统的重要组成部分。在机械压力机的一个工作循环中，主机和辅机各工作机构的动作有严格的逻辑关系，包括动作的顺序和动作所占用的时间。处理工作机构逻辑关系的方法，通常是将曲轴旋转一周的360°进行分配，制定出机械压力机的工作循环图，对各工作机构的动作予以控制。凸轮控制器就是对曲轴旋转角度进行分配的执行机构。凸轮控制器被安装在与曲轴同步旋转的轴上，随?曲轴的旋转，凸轮控制器发出相应信号，电控系统接收信号後对各工作机构发出指令，工作机构依次产生规定的动作，完成机械压力机的一个工作循环。国内有多家生产凸轮控制器的专业厂，产品质量一般都稳定可靠，主机厂釆取定向釆购的方式进行配套。 / D; O: N. T$ T* w" {7 n自动送料装置 7 K4 D1 r6 r! z8 \0 Q7 V/ z/ \ 在锻压机械中有形形色色的自动送料装置，此处指用於开式压力机、闭式压力机、多工位压力机、高速压力机等单机或冲压自动线进行板料加工的自动送料装置。自动送料装置一般由料架及开卷校平机构、气动钳式送料机构、废料收卷料架等3部分组成。料架及开卷校平机构有支撑卷料、开卷和校平3个功能，开卷机构将卷料少许松开并呈自由悬垂状态，以减小送料机构在送料过程的拉力，有利於提高送料精度；校平机构以多滚轮对开卷後的卷料施力，使板材在冲压前得到矫正，有利於提高制品精度。气动钳式送料机构以压缩空气为动力，控制夹钳的开合与往复运动完成板料的送进，往复运动的行程无级可调以适应不同送料长度的要求。废料收卷料架将冲压後的废带料收卷，若冲压时将废带料切断回收，则不需要这一部分。 + V4 v, s5 g- W! R+ @  U目前，国内已有专业厂家系列化生产自动送料装置，但多为中小型开式压力机配套使用。闭式压力机和多工位压力机使用的自动送料装置，通常还是由主机厂制造提供。从发展趋势来看，这一潜在市场必将由自动送料装置的专业生产厂家占领。 ) N# O" U, `+ B6 A; K2 Q7 P : i1 d8 X$ ]5 _& H: Q冲压模架 2 v$ _- H( O; n: J 9 z8 M: V8 I8 Y: d7 o/ E$ c1 I冲压模架是最典型的锻压机械功能部件，最早实现了标准化和专业化生产。在机械压力机上完成冲裁、落料、拉伸、切口等冲压工序，都离不开冲压模具。冲压模具的工作部分凸模、凹模安装在冲压模架上，不同的冲压工序需要不同的凸模、凹模，却可使用相同的冲压模架。冲压模架由上模板、下模板和导柱、导套组成，已开发出供不同规格、型号压力机选用的系列产品，中等规格以下的冲压模架已实现了标准化。国内生产冲压模架的专业厂已为数不少，冲压模架已作为标准部件生产与销售。但大型冲压模架通常是特殊定货，与模具一起由模具制造厂向用户成套提供。 其它功能部件 ( D0 `" m$ G5 ^! H5 [) }剪板机的剪切刀片、板料折弯机的折弯模具被普遍认为是功能部件，目前国内已有专业厂生产，其专业化生产趋势发展喜人。数控转塔冲床的冲模，主机厂已开始委托专业厂制造，可望在5年内形成专业化生产的格局。吨位指示仪是大中型压力机使用的功能部件，国内已有产品销售，但由於精度与稳定性等方面的原因，主机厂较多选用国外产品。 6 M( x/ M& I' h: |7 |0 V0 q 此外，机械压力机的过载保护装置、自动换模系统、移动工作台等都应视为功能部件，将来势必会走专业化生产的道路。目前，由於这些功能部件的技术难度大、个性化强、产量小，专业化生产还有待时日。 随着锻压机械的发展，主机厂包罗一切的生产格局将被打破，许多部件会被剥离委托专业厂生产。经过一段过渡期，这些部件将逐渐被视为功能部件，其专业化生产的趋势将向金属切削机床靠拢。 对於锻压机械使用的液压、气动、电气、检测等方面的功能部件，由於与金属切削机床大体相同，本文不再赘述。