鍛造自動線切邊復合模緩沖支撐機構優化設計

文/于帥，孫文東，王建軍，莫贊新，王志亮·一汽鍛造(吉林)有限公司

支撐被機廣構泛是地一應種用常于見建用筑于行承業、受工載程荷機的械結以構，及日常生活中。對應不同的工況需選用合適的支撐結構，考慮因素較為繁雜。本文主要針對我司12500t鍛壓機自動線切邊復合模支撐機構進行改進設計，計算切邊復合模整體重力載荷，采用“導柱導套”結構，根據GB/T 1972-2005 標準選用碟形彈簧規格，以防止支撐機構產生剛性接觸而發生彎曲、損傷。

支撐機構載荷分析

所述支撐機構主要應用于我司切邊裝模拉模過程，應用均布4 處支撐機構，分別對應安裝在下模座定位孔位置。主要承受載荷為上模座、二級座、凹模、上沖頭以及導套等，根據質量運算，上模座整體重量為6000 ～7000kg，為保證支撐強度按照8000kg 進行計算，根據緊固件手冊GB/T 1972-2005 標準，單個支撐柱應承受載荷不小于2040kgf(1kgf=9.8N)。

結構設計

圖1 所示為設計支撐機構與模座之間的簡單裝配及其外形輪廓圖，支撐機構主要由三個部分構成：導套(a)、碟形彈簧組(b)、導柱(c)。導柱底部凸起直接與下模座凹槽間隙配合，起到對支撐機構的整體定位以及對導套間接的導向作用，在上模座重力載荷下，通過導套將力作用于碟形彈簧，在其緩沖作用下平穩放置。由于支撐機構是采取人工安裝的方式，因此要考慮其整體重量，本文采用空心導柱結構，將該支撐結構單組重量控制在15kg 以下，確保安裝拆卸順利，提高生產效率。

圖1 支撐機構與模座裝配及外形輪廓

考慮結構整體性以及工作過程的運動因素，通過M24 螺栓孔將導套導柱穿連在一起，螺栓孔如圖2 所示，并通過導柱中所示圓角矩形孔配合，使導套導柱構成整體結構，導套M24 螺紋孔的位置需參考導柱以及碟形彈簧自由高度設置，碟形彈簧自由狀態下導套螺紋孔應不高于圓角矩形孔，為確保緊固螺栓順利通過并緊到M24 螺紋處，采用大一個規格圓孔，即φ26mm 通孔。導套厚度為15mm 以保證上模座有較大承載面積，降低壓強，提升支撐機構安全性。

圖2 支撐機構剖面圖

碟形彈簧選用

支撐機構中碟形彈簧選用主要考慮有碟形彈簧所受載荷Pf，自由高度H 以及碟形彈簧的疊合方式等。我司最終選用的碟形彈簧為“碟簧1 125mm×65.8mm×3.5mm×8.0mm”，依據標準為GB/T 1972-2005 標準，碟形彈簧疊加方式選用對合方式，全部為單片疊合，共3 組，能承受最大載荷約為4800kgf，空間極限行程最大為20.25mm(按照0.75h0計算)，具體參數見表1。

表1 碟形彈簧具體參數

該支撐機構主要用于緩沖上模座重力載荷，防止剛性碰撞，為了達到較好緩沖效果，碟形彈簧選用對合疊加方式，且全部使用單片疊合，以保證較大的緩沖變形量，對合方式兩片為一組受力等同單片受力，總變形等于單片變形的二倍，碟形彈簧對合示意如圖3 所示。

圖3 碟形彈簧組示意圖

通過碟形彈簧內徑尺寸d 確定導柱外徑尺寸為61.8mm，支撐機構剖面尺寸如圖4 所示，我司切邊復合模工序閉合高度采用480mm，因此，碟形彈簧在壓縮狀態下，應保證導套頂部與碟形彈簧底部距離不小于480mm，三組碟形彈簧被壓縮至極限行程0.75h0時，整體壓縮量為20.25mm，此時支撐機構承受載荷為4800kgf，遠遠高于2040kgf 的載荷。為使支撐高度盡量接近480mm，導套長度選用400mm，導套頂端距離下模座高度在碟形彈簧自由高度下設置為498mm，從而保證上模座平穩裝卸。

圖4 支撐機構剖面尺寸

結論

通過支撐機構載荷分析，支撐機構結構設計、碟形彈簧疊合方式以及選型計算，依據緊固件GB/T 1972-2005確定了“碟簧1 125mm×65.8mm×3.5mm×8.0mm”規格，對合疊合方式，構建了該緩沖支撐機構。本文介紹支撐機構順利應用于一汽鍛造12500t曲軸前軸鍛造自動線，杜絕了剛性接觸導致支撐柱彎曲的情況，降低了發生風險的可能性，提高工作效率，希望借此文拋磚引玉，和鍛造同行們開發交流，共同進步。