防盜門壓花成形主要特點是：成形壓力大，臺面小。目前，該零件成形的主要設(shè)備為常規(guī)結(jié)構(gòu)的四柱液壓機或分體框架液壓機。這些設(shè)備在應(yīng)用過程中主要存在以下問題：⑴四柱液壓機精度較差，長期使用后設(shè)備精度會變差，且無法進行調(diào)整恢復，對于精度要求較高的復雜花紋無法滿足其成形要求；⑵分體框架液壓機具有較高的精度及精度保持性，但對于公稱壓力大、臺面較小的工況，常規(guī)結(jié)構(gòu)的油缸無法在有效臺面內(nèi)布置，需增加液壓機臺面，從而造成滑塊受力較差且結(jié)構(gòu)復雜，設(shè)備制造成本較高。

本文介紹的防盜門壓花成形液壓機，是專門針對大噸位、小臺面工況而設(shè)計的一種新型的液壓機結(jié)構(gòu)，可有效解決常規(guī)四柱結(jié)構(gòu)和分體框架結(jié)構(gòu)在防盜門壓花成形應(yīng)用中存在的缺點，同時具備精度高以及精度保持性好的優(yōu)點。

防盜門壓花成形工藝簡介

防盜門壓花成形用于防盜門的前后板，主要作用是增加門的防盜強度及美觀度（圖1）。零件外形尺寸(長度×寬度）為2200mm×520mm，材料為普通碳鋼，板材厚度為0.4～0.8mm。成形模具的外形尺寸(長度×寬度）約為2400mm×1450mm，零件厚度為5～25mm。成形力根據(jù)花紋的復雜程度不同而不同，一般為20000～30000kN。

圖1 防盜門花形示意圖

模具結(jié)構(gòu)如圖2所示，生產(chǎn)時壓邊圈先壓住零件的周邊，通過上下模芯擠壓成形所需要的花紋。該成形工藝對設(shè)備的精度要求較高，精度差時零件容易出現(xiàn)破裂、偏花、破浪紋、板面不平整等缺陷。

圖2 壓花成形模具示意圖

1-上模座 2-壓邊圈 3-上模芯 4-下模芯 5-導向機構(gòu)6-下模墊板 7-橡膠墊 8-下模板

防盜門壓花成形液壓機的結(jié)構(gòu)特點

機身結(jié)構(gòu)采用疊板式整體框架結(jié)構(gòu)，疊板結(jié)構(gòu)是將獨立的鋼板疊加起來，這樣可以有效釋放液壓機工作時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力（圖3）；同時為了加強機身整體的強度和剛度，將疊板之間采用焊接的方式連接成箱形結(jié)構(gòu)（圖4），這種結(jié)構(gòu)具有疊板結(jié)構(gòu)及箱形結(jié)構(gòu)的雙重優(yōu)勢。

圖3 結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 機身結(jié)構(gòu)示意圖

根據(jù)大噸位、小臺面液壓機的結(jié)構(gòu)特點，針對性的采用缸動結(jié)構(gòu)。常規(guī)液壓機為缸體固定于上橫梁，通過活塞或柱塞的運動來驅(qū)動滑塊運動，實現(xiàn)公稱壓力。缸動結(jié)構(gòu)則是將活塞固定于液壓機上橫梁的下平面，缸體與滑塊合二為一，通過缸體驅(qū)動滑塊實現(xiàn)液壓機的公稱壓力，如圖5所示。改善方案的優(yōu)勢在于結(jié)構(gòu)緊湊，使大噸位的壓力在較小臺面內(nèi)得以實現(xiàn)。

圖5 缸動結(jié)構(gòu)示意圖

由于液壓機的臺面較小，設(shè)計時兩側(cè)缸采用活塞缸，并在壓制時與中間缸一起實現(xiàn)主噸位，同時在滑塊回程時作為回程缸使用。液壓機的主噸位由三個油缸實現(xiàn)，中間的大噸位柱塞缸采用缸動結(jié)構(gòu)，缸體與滑塊通過焊接組成封閉的箱形結(jié)構(gòu)（圖6），柱塞桿固定于上橫梁下平面，柱塞中間設(shè)置油孔實現(xiàn)缸體內(nèi)進油。兩側(cè)為兩個等噸位的小活塞缸，可實現(xiàn)滑塊的壓制和回程功能。兩個小活塞缸的安裝方式為常規(guī)安裝形式，即缸體固定于機身上橫梁部分，活塞桿驅(qū)動滑塊做壓制和回程運動。該種油缸的布置結(jié)構(gòu)緊湊，公稱壓力為30000kN的液壓機最小臺面尺寸（長度×寬度）可為2600mm×1500mm。

圖6 缸動式滑塊結(jié)構(gòu)

近年來隨著防盜門形式多樣性的提升，其花紋也越來越復雜，對設(shè)備及模具的精度要求也越來越高，防盜門壓花液壓機的滑塊導向采用X形斜楔式可調(diào)整導軌（圖7），導向精度較高，可調(diào)整性及精度保持性強。滑塊上的導軌板采用銅基合金材料制成，精度的保持性較好。機身上的導軌板采用42CrMo，經(jīng)特殊熱處理后耐磨性好。同時，為了增強滑塊運行的精度，主柱塞缸的導向長度加長，使得主油缸本身的運行精度得以提高。

圖7 滑塊導向結(jié)構(gòu)

為了提高設(shè)計質(zhì)量，該結(jié)構(gòu)液壓機在設(shè)計階段采用三維建模有限元分析，對機身、滑塊關(guān)鍵零部件的強度、剛度、應(yīng)力等方面進行了詳細的分析論證（圖8、圖9）。根據(jù)分析結(jié)果對設(shè)計方案進行相應(yīng)的優(yōu)化。

圖8 機身有限元分析

圖9 滑塊有限元分析

實踐結(jié)果

該類型設(shè)備已經(jīng)在用戶處穩(wěn)定運行（圖10、圖11），性能可靠，精度高，能夠滿足各種復雜花紋的防盜門壓花成形。此結(jié)構(gòu)設(shè)備的成本比常規(guī)框架式液壓機下降30%，精度可以達到常規(guī)框架式液壓機精度，精度調(diào)整方便，穩(wěn)定可靠。

圖10 設(shè)備實際應(yīng)用

圖11 成形后的零件

該結(jié)構(gòu)設(shè)備的研發(fā)，為防盜門壓花成形工藝的推廣應(yīng)用提供了便利，同時為大噸位、小臺面設(shè)備的設(shè)計提供了一種可靠的解決方案。