現有的(de)(de)自動鍛(duan)壓機進(jin)給凸輪的(de)(de)回(hui)程(cheng)機構選用(yong)彈(dan)簧的(de)(de)彈(dan)性回(hui)程(cheng)時，工作中會產生(sheng)很大的(de)(de)噪聲(sheng)和(he)容(rong)易損(sun)壞，有時無法完全(quan)跟上工作速度，用(yong)戶(hu)的(de)(de)響應也不太容(rong)易使用(yong)。根據經驗，通過精(jing)確(que)的(de)(de)計算(suan)，精(jing)化和(he)改(gai)進(jin)后的(de)(de)設計改(gai)為特殊的(de)(de)汽缸回(hui)程(cheng)，俗稱“氣(qi)體彈(dan)簧”。在(zai)產品的(de)(de)應用(yong)中，性能優越，完全(quan)取(qu)代彈(dan)簧。

關鍵詞：鍛壓機(ji)；返回機(ji)構(gou)；改進

1. 機構原理及現狀分析

（1）工作(zuo)原理 原機(ji)構(gou)為自(zi)動(dong)鍛壓機(ji)的送(song)料(liao)傳(chuan)動(dong)機(ji)構(gou)（見圖1），由曲柄滑塊機(ji)構(gou)帶動(dong)送(song)料(liao)箱實現(xian)線材料(liao)的進給運(yun)動(dong)。主傳(chuan)動(dong)曲軸通(tong)(tong)過(guo)脹套帶動(dong)凸輪3逆時(shi)針旋轉，通(tong)(tong)過(guo)滾子4，推動(dong)擺(bai)叉(cha)7繞著支點轉動(dong)，擺(bai)叉(cha)7通(tong)(tong)過(guo)連桿2的傳(chuan)遞，實現(xian)擺(bai)叉(cha)1的往復(fu)運(yun)動(dong)，從而實現(xian)線料(liao)能(neng)夠按照(zhao)生產要求送(song)進。

圖1　機構運動
1. 擺叉(cha) 2. 連桿 3. 凸輪 4. 滾(gun)子5. 調(diao)整器 6. 彈簧 7. 擺叉(cha)

（2）現狀分析 在(zai)上述結構(gou)中(zhong)(zhong)，彈簧6起(qi)到彈性(xing)返回(hui)的作(zuo)(zuo)用(yong)，在(zai)工(gong)作(zuo)(zuo)過(guo)程中(zhong)(zhong)使滾子4能(neng)緊貼(tie)凸輪3，但在(zai)現實中(zhong)(zhong)彈簧屬于易損(sun)件(jian)，需(xu)要(yao)定期更換。工(gong)作(zuo)(zuo)行程較大時(shi)，需(xu)要(yao)彈簧長度會很(hen)長，此時(shi)不(bu)但容易變彎(wan)，也直接影響自動(dong)鍛壓(ya)機(ji)外形尺(chi)寸，所以考慮用(yong)軸向尺(chi)寸短、噪聲(sheng)小、動(dong)作(zuo)(zuo)反(fan)應靈敏、使用(yong)可(ke)靠和(he)壽命長久耐用(yong)的氣缸來代替彈簧。

2. 改進結構分析與計算

（1）原結構彈簧參數分析以3000kN多工位筒形(xing)件冷成(cheng)形(xing)機為(wei)(wei)例，參數為(wei)(wei)：切斷最大直徑為(wei)(wei)24mm，送料長(chang)度(du)40～200mm，彈簧長(chang)度(du)564mm，生產率70件/min。

根據(ju)已知(zhi)條件首(shou)先計(ji)算(suan)彈簧的(de)彈簧剛度

式中 kf——彈簧剛(gang)度（N/mm）；

G——彈(dan)(dan)簧材(cai)料(liao)的切(qie)變模量(liang)（MPa），彈(dan)(dan)簧材(cai)料(liao)選用60Si2MnA，彈(dan)(dan)簧尺寸如圖2所示(shi)，查設計手冊，其切(qie)變模量(liang)G=80000MPa；

d ——鋼絲直(zhi)徑(jing)，16mm；

 C——旋繞比，C=D/d= 90mm/16mm=5.625（此處D為彈(dan)簧平均(jun)直徑(jing)，取D=90mm）；

n ——工作圈數，n=18。

將各個參數帶入公式得到彈簧的彈簧剛度

圖2　彈簧尺寸(cun)

L1——工作行(xing)程。

式(shi)中 F——彈簧(huang)力（N）；

不(bu)能(neng)以貌取人的道(dao)理你知道(dao)、我(wo)知道(dao)、拿石頭打小鳥(niao)的死(si)小孩也知道(dao)，所以我(wo)喜(xi)歡的女生(sheng)(sheng)不(bu)一定要(yao)長(chang)得(de)漂亮，只(zhi)要(yao)讓我(wo)有感(gan)覺(jue)就好(hao)。只(zhi)不(bu)過讓我(wo)有感(gan)覺(jue)的女生(sheng)(sheng)總是長(chang)得(de)很漂亮。

經過四桿機構的校驗，測得彈簧工作行程為L1=120mm，帶入公式中，得(de)到彈簧(huang)提供的彈簧(huang)力

（2）新型結構設計 根據現場(chang)反饋信(xin)息，改進(jin)設計(ji)采用(yong)氣(qi)缸(gang)(空(kong)氣(qi)彈(dan)簧)代替彈(dan)簧。氣(qi)缸(gang)是將(jiang)壓(ya)縮空(kong)氣(qi)壓(ya)力轉化為機(ji)械能(neng)的(de)傳動(dong)裝置，在(zai)自動(dong)鍛壓(ya)機(ji)中得(de)到了(le)廣(guang)泛的(de)應用(yong)。成(cheng)品(pin)的(de)雙(shuang)作用(yong)缸(gang)最初是設計(ji)和選(xuan)擇的(de)(見圖3)，但考(kao)慮到選(xuan)擇了(le)標準氣(qi)缸(gang)，需要(yao)添加方向閥，連接(jie)時(shi)需要(yao)基本部件(jian)設計(ji)，整體(ti)結構更(geng)加復雜，并(bing)綜合考(kao)慮了(le)自行設計(ji)的(de)氣(qi)缸(gang)(見圖4)。

圖3　標準(zhun)氣缸

圖4　新設(she)計氣缸

采用新型氣(qi)缸后，此氣(qi)缸只有(you)一個進氣(qi)口，按設計要求(qiu)只有(you)推力(li)(li)，沒有(you)拉力(li)(li)，符合氣(qi)彈簧(huang)的(de)要求(qiu)。采用推力(li)(li)公式(shi)

式中 F1——氣缸推力（N）；

D ——氣缸缸徑（mm）；

p ——空氣工作(zuo)壓力（MPa），按照現場(chang)氣源提供的壓力選(xuan)取p=0.6MPa。

在實際(ji)中，由于(yu)漏氣(qi)和摩擦(ca)等損失，引(yin)入負載率的概念(nian)，它是由負載性質和氣(qi)缸的運動(dong)速度選定的

式中 β——負載率(lv)，查閱(yue)參考資料(liao)得到，一般(ban)場合β=65%；

FS——氣缸所受的實際(ji)負載(zai)力(li)（N）。

計算氣缸工作速度υ=2×氣缸單向行程L1×生產率=2×120mm×70r/min =280mm/s，查(cha)標(biao)準(zhun)氣(qi)缸速度(du)為50~500mm/s，比較后滿足要求。

在上述計算中得到彈簧在工作過程中產生的最大彈簧力F=5993N，如果換成氣缸，則設FS≈F=5993N。將(jiang)參數帶入公式，計(ji)算氣缸缸徑

按照(zhao)缸徑(jing)系列尺寸圓整，取(qu)缸徑(jing)D=140mm。

根據結構尺寸設計新氣缸（見圖5，產品現場見圖6）。本氣缸由三部分構成：缸蓋4、缸筒3、活塞2。可以(yi)看出，該結構(gou)沒(mei)有(you)活塞桿(gan)，由兩個(ge)一(yi)端(duan)(duan)的(de)(de)封(feng)(feng)閉(bi)套(tao)筒連(lian)接，形成(cheng)一(yi)個(ge)封(feng)(feng)閉(bi)的(de)(de)腔(qiang)，以(yi)確保有(you)足夠的(de)(de)空間在壓縮，以(yi)防止過度的(de)(de)壓力(li)和(he)加(jia)熱。打開端(duan)(duan)蓋上(shang)的(de)(de)接口(kou)以(yi)連(lian)接進氣(qi)線(xian)。在缸體內(nei)壁采用(yong)硬鉻鍍層，提(ti)高了鋼瓶(ping)的(de)(de)耐磨性和(he)使(shi)用(yong)壽命(ming)。該密封(feng)(feng)總成(cheng)結構(gou)先進，質量好，無需供油(you)，工作正常，缸內(nei)初始壓力(li)低，使(shi)用(yong)壽命(ming)長。兩端(duan)(duan)通過軸鉸與(yu)擺架和(he)支座連(lian)接，中間采用(yong)自潤滑軸承(cheng)。

圖5　新氣缸結構
1. 自潤滑軸承 2. 活塞 3. 缸筒4. 缸蓋 5. 連接軸

圖6　產品現場

3. 結語

自(zi)動(dong)鍛壓機(ji)進(jin)給凸輪回程機(ji)構采用氣缸(gang)復位，啟動(dong)速(su)度快，動(dong)作響應(ying)靈敏。該結構已成功應(ying)用于我廠自(zi)動(dong)上料機(ji)的改進(jin)設(she)計(ji)中，使用效果良好，深受(shou)用戶(hu)歡迎(ying)，達(da)到(dao)了產品(pin)合理化設(she)計(ji)的要求，為今(jin)后的結構設(she)計(ji)提供了經驗(yan)。