1. 前言

       在制造業中,金屬條材使用頻率較高。對于直線導軌而言,直線度是衡量其精度的重要指標。金屬條材在軋制、鍛造、擠壓、運輸、冷卻及各種加工過程中常因外力作用、溫度變化以及內力消長等發生彎曲或扭曲變形,為獲得高精度成品必須對其進行校直。目前校直設備有多種,但主要分為臥式和立式兩類。臥式校直機由于占體積比較小,而且受材料自身重量的影響比較小,故受到研究者的重視。

       校直采用三點反彎校直理論,即利用殘余變形來修正原來的撓度。三點彎曲校直法,需要固定兩端,在中間處施加彎曲反向壓力,從而達到校直修正的目的。本文根據校直原理以及液壓校直工作臺的工況要求,提出一種較為合理的液壓工作臺設計方法。

       2. 三點壓彎校直液壓工作臺要

       直線導軌的最大彎曲處都在中點附近[2],所以采取中點校直具有簡單快捷的特點。三點壓彎校直要求兩端固定,而且保證兩端處于同一平面。如下圖1 所示,要求兩端夾緊導軌之后在工作期間是不可以移動的,所以需要有鎖緊回路。

圖1(校直工作臺示意圖)

       工作原理如下:送料機構步進送料;導軌前進半個跨距之后夾緊壓頭對被校直的導軌(條材)進行夾持固定;測量探頭測量出導軌的撓度,即中間位置相對于中間線的偏移距離;采集的數據傳給上位機,計算機進行力學建模,分析計算出需要下壓的偏移量;計算機再把分析的數據結果傳給PLC,PLC 通過控制液壓元件來達到校直的目的。結合上述工作原理,得知:工作臺要求無振動偏差,這樣有利于在線測量導軌的撓度。

       三點壓彎校直的原理在許多資料內面有詳細的介紹,校直過程其實就是一個反彎的過程。通過施加校直力,對彎曲部分進行反向壓彎,使材料發生彈塑性變形。撤銷校直力之后,一部分彎曲變形彈性回復,另一部分塑性變形被保留,若殘余變形剛好等于原來導軌的撓度,那么材料剛好被校直]。在此基本原理下,需要對導軌兩端進行固定,在中點處施加反向的校直力。液壓工作臺主要需要保證夾持壓頭的同步性以及夾持之后的穩定性,由于精密導軌中間的撓度一般比較小,在震動狀態下測量出來的撓度會有較大的偏差。故需要工作臺有較強的抗震性,在材料選擇上可以考慮一些鑄鐵等材料,在安裝過程中采取相應的工藝對其穩定性進行加固。液壓缸都安裝在工作臺上,液壓缸在運行過程中比較平穩,只需保證安裝的強度就可以。

圖2 (液壓校直工作臺示意圖)

 

       3. 液壓工作臺及液壓系統設計

       3.1 液壓缸位置設計

       對于矩形截面梁(泛指的直線條形型材)而言,撓度方向是隨機的,所以需要在導軌兩邊都設計校直壓頭。傳統的設計采取雙液壓缸設計,這樣不利于控制,因為每次壓彎校直時,控制系統需要判斷那個液壓缸前進那個后退。現在采取一個液壓缸的設計形式,左右對稱,這樣只需要通過控制換向閥就可以達到控制校直的目的。如圖2 所示,將液壓缸安裝在工作臺的下面,延伸液壓桿,將液壓缸和工作臺校直壓頭連成一個整體。為了增加液壓壓頭的穩定性,在液壓導軌上加裝支座。如圖2所示,支座可以明顯增加壓頭的穩定性,同時提高液壓桿的壽命和強度。

       3.2 導軌夾緊液壓系統設計

       依照工作臺的設計要求,導軌兩端的夾緊壓頭必須精確定位,而且要求位置不可以移動。如圖3 所示(顯示的主視圖,側視圖沒有顯示),夾緊壓頭在工作臺內的引導槽內面移動,連桿中間的節點相互鏈接。由于有兩端夾緊壓頭,所以對稱的有兩對壓頭。為了保證壓頭的同步性,將前后的連桿節點連接起來。液壓缸安裝在連接節點的直桿兩側,以中間為界,雙方各安裝兩個液壓缸。液壓缸的大小型號相同,位置對稱,高低相等。依據校直步驟要求,必須先確定被校直的條材兩端已經固定,校直壓頭才可以根據所測量的撓度進行對應過壓校直。在液壓系統設計方

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