液压板料折弯机同步轴优化设计

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折弯机是-种对各种金属板料进行弯曲的通用设备，在造船、汽车、车辆、五金、装潢、石油、电力等行业得到了广泛应用，按其结构分为液压板料折弯机和数控板料折弯机，由于液压板料折弯机的成本比数控折弯机低很多，因此，液压板料折弯机在-些小型企业和个体户中得到广泛应用，市场前景比较乐观。但为了达到良好的折弯精度，控制左右油缸带动滑块运动的-致性，液压板料折弯机中的同步轴就显得尤为关键。

2 同步轴的工作原理液压板料折弯机由左右油缸驱动滑块运动使上模和下模合模，工件在上、下模合模的过程中折弯，由于采用的是液压驱动，在精度方面是很难控制的，由此就需要增加-个机械平衡机构，即同步轴机构，保证左右油缸的同步性，使滑块左右两端运动-致，提高抗偏载的能力，控制滑块进深-致，从而控制产品的折弯精度。

同步轴的结构如图 1所示。其工作原理为：同步轴体两端通过耐磨套与固定轴端与左右立柱相连，并通过两扇形板与滑块固定相连，滑块在液压缸驱动下向下运动，通过同步轴结构抵抗滑块在运动中产生的偏载力，达到折制精度。

连接座7固定在滑块8上，连接座7与连杆 5铰接，连杆 5与扇形板4铰接，扇形板板4与同步轴体3焊接为-体，同步轴体 3通过轴承 2固定在左右立柱1上，油缸驱动滑块运动，通过连接座、连杆、扇形板带动同步轴转动。

图 1 原同步轴结构1.立柱 2.固定端轴 3.滑动耐磨套 4.同步轴体5.扇形板 6.连杆 7.连接座 8.滑块图2 优化同步轴结构1.立柱 2.轴承 3.同步轴体 4.扇形板 5.连杆6.调整垫 7连接座 8.滑块3 改进方案分析同步轴作为折弯机中的闭环结构，对整个产品质量和精度有着关键的作用，优化设计后的同步轴结构如图2所示，主要优化点如下：收稿日期：2013-03-15作者简介：郑志敏(1982-)，男，湖南邵阳人，助理工程师，主要从事折弯机的设计工作。

· 64·。// ～0～· 杌械研究与应用 ·2013年第2期(第26卷，总第124期) 应用与试验(1)轴承 1原产品采用的是滑动耐磨套，在旋转过程中，受到过大的偏载荷时出现研磨卡死，以致损坏耐磨套。经过分析认为此处属于面接触，载荷过大且发生偏载时，同步轴端在转动过程中其中心与固定端轴不同心，与耐磨套之间的间隙发生变化，研死耐磨套。

(2)轴体 3原产品采用的是实心钢棒，重量过大，浪费材料。经过分析认为，在保证相同强度和刚度的情况下，可以采用空心钢管，适当增加钢管直径，保证截面积不变或适当增大截面积来实现，经过计算，重量明显下降。

(3)连接座与滑块连接采用焊接工艺，效率低，焊接位置不美观。经过分析认为，此配焊这-装配工艺比较落后，调整困难，配焊后影响产品的外观质量，且不适合产品的批量生产，认为可以采用-种更加简捷可靠的结构。

优化方案如下：(1)轴承 1采用滚动轴承，采用线接触，使同步轴运动更加灵活。

(2)同步轴轴体采用空心钢管和两端实心圆钢的组焊结构，如图3。

图3 同步轴轴体(3)连接座中间增加-道调整垫 6，当加工不能保证同步轴装置左右平行时，只需要将调整垫拆下进行修配，就能快速的调整好滑块的精度。

4 同步轴的受力分析滑块在受到偏载力的情况下，板料给滑块施加载荷 P，将 P分解为沿连杆方向分力 F和水平方向 Q，Q被滑块导轨侧向力平衡，F力作用在连杆上，将力分解为与扇形板垂直力 F和轴向力 F。

通过图4和图5对同步轴进行强度校核：F L，oO/卢，A 卢- /2； Slna FlCOS A×FCOS(OL/3-7r/2)× ；F2Qsin A×Fsin(O/ - /2)×士 ；SJIl M m Fl ×0COS( -7r/2)X ×口；s l Ⅱ，R。手 ×Q；M R。×L1L1×L2×sin(Ot/3-"r/2)X P----- 五 --- 同步轴抗扭截面系数 ： 16L1×L2×COS(Od -7r/2)×P×DL×sin ×1T X(D -d ) - 鱼 ( ± 二 )sin ×1T×fD -d )同步轴的材料许用应力为[or]，根据第四强度定理进行校核： / 3 ≤[ ]通过图4和图5对同步轴进行刚性校核： × ]式中：G为钢的抗剪弹性模量；[0]为许用扭转角；J为抗扭惯性矩：J： ，则：sin唑OtX'IT X D d ] ( - )式中：OL、卢、0、b、L、L 、L：由所设的结构确定；P由机床压力确定。

图4 连杆受力简图P图5 扭力轴受力图(下转第 68页)· 65·应用与试验 2013年第2期(第26卷，总第124期)·机械研究与应用 ·3.2.2 导向导轨计算对于等面积对置侧油腔，只要承载能力及刚性足够，其供油压力P可以任意选择。侧导轨油腔静压块长465 mm，宽 96 mm，厚 15 mm，有效承载面积A 326.7 cm ；同理可得其油腔压力 Po324 N/cm 0。

24 MPa。在实际应用中，只关注在最大切削力时油膜厚度的变化量 Ah，对该静压导轨施加模拟最大水平方向切削力 F 100 000 N，因为单个导向导轨侧油腔静压块单侧为4块，双侧 8块，切削时平均到每- 个静压油腔上的负载变化为 △F1×10 ÷812 500 N，侧油腔压力：p03， 62.4(N/cm。) - - 0，(1 -u二·叶 l 儿 ， 1 · ，导轨侧油腔油膜厚度：h03 0.021 8(mm)导轨侧油腔的平均刚度：.， 12 285.6(N/bm)Ah 0 03- 0 021 n . . 8 。。

查询可知 ZM2202多头泵的最大工作压力 P为2 MPa，由油泵供油压力P ≥maxPo1；p ；po3 ，油膜厚度、最大承载压力均在许用范围之内，可知多头泵符合工作要求 。选配选与泵相匹配的电机型号Y90S-6，额定转速910 r/min，额定功率 0.75 kW。

4 多头泵供油系统及温控静压支承的压力油源是由供油装置保证的。根据静压支承的要求，分为定压供油装置和定量供油装置。除定压供油外，在大型机床中也常采用定量供油的静压导轨。定量供油有两种方法：①各油腔有自己的定量油泵；②各油腔前设有调流阀而共用-个油泵 。多头泵的出现，使得恒流量控制方案更为简单，由于多头泵各压油口之间的流量误差很小，因此各油腔压力不会相互干扰，便于调整。整个静压导轨液压系统通过电气静压油监控系统控制主静压电机和多头泵，依据静压监测布局点的压力传感器监控静压系统工作状态，构成机、电、液-体化的静压支撑系统。另外机床液压系统设有-个液压油箱，液压系统工作时，其压力损失、容积损失、机械损失等都会转化为热能而使油温升高，导致油液粘度下降，引起系统泄漏量增加，甚至引发机床热变形，所以在液压系统中设置油温冷却机控制油温，从而有效提高液压元件的使用寿命和液压系统工作可靠性。

5 结 语闭式静压导轨具有刚度高、可承受颠覆力矩的特点，同时相对于恒压控制静压导轨来说，结构较为简单，无需安装节流器，调整和维护方便，特别适用于低速、重载的诚，能满足现代重型数控机床对导轨的要求。多头泵的产生，使得恒流量控制静压导轨应用越来越多。综上所述，重型机床横向导轨副应用恒流闭式静压导轨技术是可行的，在已经量产的 GMC系列加工中心中得到了良好的使用效果，加工质量和运行平稳度与传统直线滚动导轨相比有着明显的优势，也可用在其它高精度重型设备上，具有良好的应用前景