锻造自动线切边复合模缓冲支撑机构优化设计_于帅.pdf

59 2023.3 Forging&MetalformingDie&Tooling工模具 工装锻造自动线切边复合模缓冲支撑机构优化设计 文/于帅，孙文东，王建军，莫赞新，王志亮一汽锻造(吉林)有限公司支撑机构是一种常见用于承受载荷的结构，被广泛地应用于建筑行业、工程机械以及日常生活中。对应不同的工况需选用合适的支撑结构，考虑因素较为繁杂。本文主要针对我司12500t 锻压机自动线切边复合模支撑机构进行改进设计，计算切边复合模整体重力载荷，采用“导柱导套”结构，根据GB/T 1972-2005标准选用碟形弹簧规格，以防止支撑机构产生刚性接触而发生弯曲、损伤。支撑机构载荷分析所述支撑机构主要应用于我司切边装模拉模过程，应用均布 4 处支撑机构，分别对应安装在下模座定位孔位置。主要承受载荷为上模座、二级座、凹模、上冲头以及导套等，根据质量运算，上模座整体重量为 6000 7000kg，为保证支撑强度按照 8000kg 进行计算，根据紧固件手册 GB/T 1972-2005 标准，单个支撑柱应承受载荷不小于 2040kgf(1kgf=9.8N)。结构设计图 1 所示为设计支撑机构与模座之间的简单装配及其外形轮廓图，支撑机构主要由三个部分构成：导套(a)、碟形弹簧组(b)、导柱(c)。导柱底部凸起直接与下模座凹槽间隙配合，起到对支撑机构的整体定位以及对导套间接的导向作用，在上模座重力载荷下，通过导套将力作用于碟形弹簧，在其缓冲作用下平稳放置。由于支撑机构是采取人工安装的方式，因此要考虑其整体重量，本文采用空心导柱结构，将该支撑结构单组重量控制在 15kg 以下，确保安装拆卸顺利，提高生产效率。考虑结构整体性以及工作过程的运动因素，通过M24 螺栓孔将导套导柱穿连在一起，螺栓孔如图 2 所示，并通过导柱中所示圆角矩形孔配合，使导套导柱构成整体结构，导套 M24 螺纹孔的位置需参考导柱以及碟形弹簧自由高度设置，碟形弹簧自由状态下导套螺纹孔应不高于圆角矩形孔，为确保紧固螺栓顺利通过并紧到 M24 螺纹处，采用大一个规格圆孔，即26mm 通孔。导套厚度为 15mm 以保证上模座有较大承载面积，降低压强，提升支撑机构安全性。碟形弹簧选用支撑机构中碟形弹簧选用主要考虑有碟形弹簧所受载荷 Pf，自由高度 H 以及碟形弹簧的叠合方式等。我司最终选用的碟形弹簧为“碟簧 1 125mm65.8mm3.5mm8.0mm”，依据标准为GB/T 1972-2005 标准，碟形弹簧叠加方式选用对合方式，全部为单片叠合，共 3 组，能承受最大载荷图 1 支撑机构与模座装配及外形轮廓图 2 支撑机构剖面图锻造与冲压 2023.360Die&Tooling工模具 工装约为 4800kgf，空间极限行程最大为 20.25mm(按照0.75h0计算)，具体参数见表 1。该支撑机构主要用于缓冲上模座重力载荷，防止刚性碰撞，为了达到较好缓冲效果，碟形弹簧选用对合叠加方式，且全部使用单片叠合，以保证较大的缓冲变形量，对合方式两片为一组受力等同单片受力，总变形等于单片变形的二倍，碟形弹簧对合示意如图3 所示。曲的情况，降低了发生风险的可能性，提高工作效率，希望借此文抛砖引玉，和锻造同行们开发交流，共同进步。外径 D/mm内径 d/mm厚度/mm极限行程 h0/mm自由高度 H/mm单片载荷 P/kgf12565.83.54.581600表 1 碟形弹簧具体参数图 3 碟形弹簧组示意图通过碟形弹簧内径尺寸 d 确定导柱外径尺寸为 61.8mm，支撑机构剖面尺寸如图 4 所示，我司切边复合模工序闭合高度采用 480mm，因此，碟形弹簧在压缩状态下，应保证导套顶部与碟形弹簧底部距离不小于 480mm，三组碟形弹簧被压缩至极限行程 0.75h0时，整体压缩量为 20.25mm，此时支撑机构承受载荷为 4800kgf，远远高于 2040kgf 的载荷。为使支撑高度尽量接近 480mm，导套长度选用400mm，导套顶端距离下模座高度在碟形弹簧自由高度下设置为 498mm，从而保证上模座平稳装卸。结论通过支撑机构载荷分析，支撑机构结构设计、碟形弹簧叠合方式以及选型计算，依据紧固件 GB/T 1972-2005确定了“碟簧1 125mm65.8mm3.5mm 8.0mm”规格，对合叠合方式，构建了该缓冲支撑机构。本文介绍支撑机构顺利应用于一汽锻造 12500t曲轴前轴锻造自动线，杜绝了刚性接触导致支撑柱弯图 4 支撑机构剖面尺寸玄端是古代中国的玄色 礼 服，是 先秦朝服的上衣。玄端为上衣下裳制，每幅布都是正方形，端直方正，故称端。又因玄端服无章彩纹饰，也暗合了正 直 端 方 的 内涵，因此称之为“玄端”。