1、底缸結(jié)構(gòu)及工作原理

該底缸總成主要由邊缸11/14和中心缸10構(gòu)成，中心缸柱塞12頂部與傳力板相連，傳力板的力來自下模具，中心缸導(dǎo)向套17內(nèi)組裝有多道密封件，實現(xiàn)對中心缸柱塞的密封，壓力油從中心缸油孔16進入中心缸。其中中心缸Φ200外圓表面拋光處理后作為邊缸的柱塞，與邊缸導(dǎo)向套15配合，邊缸導(dǎo)向套裝有多道密封件，實現(xiàn)對邊缸柱塞的密封，邊缸壓力油從邊缸通油孔13進入邊缸內(nèi)工作。

當裝模具生產(chǎn)壓裝產(chǎn)品時，模具的力通過Φ40 mm傳力桿傳遞至底缸，中心缸先受力往下壓運行，運行到位后邊缸往下壓運行。中心缸柱塞直徑130mm，邊缸柱塞直徑為200mm，為滿足生產(chǎn)對下模具的力學(xué)控制要求，邊缸及中心缸通過溢流閥設(shè)定缸內(nèi)背壓，要求邊缸壓力設(shè)定為<8 MPa，中心缸壓力設(shè)定為<10 MPa，根據(jù)液壓力換算原理公式可知，中心缸最大液壓力F中=132665 N；邊缸最大液壓力：F邊=251200N。

2、問題描述及原因分析

根據(jù)圖1所示，該型液壓設(shè)備此前經(jīng)常發(fā)生漏油的部位是中心缸導(dǎo)向套17，邊缸導(dǎo)向套15這兩個部位，且中心缸、邊缸柱塞表面出現(xiàn)刮花磨損，經(jīng)常維修需要耗費將近一周時間，嚴重影響到正常生產(chǎn)。

拆卸導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)后發(fā)現(xiàn)導(dǎo)向套與柱塞間產(chǎn)生相對摩擦，這在液壓設(shè)計中是不允許的。且發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)部位有些模具在裝模時因為模具結(jié)構(gòu)不對稱導(dǎo)致邊缸及中心缸受力不均勻，容易產(chǎn)生偏載荷。因此，綜合了解生產(chǎn)實際后，測繪了結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，分析底缸容易產(chǎn)生，磨損及漏油的原因。中心缸導(dǎo)向套內(nèi)徑為Φ131mm，與柱塞直徑Φ130mm相比，有1mm的間隙，同樣，邊缸柱塞直徑Φ200，邊缸導(dǎo)向套內(nèi)徑為Φ201mm，因此正常生產(chǎn)的話柱塞不會直接與導(dǎo)向套內(nèi)壁產(chǎn)生金屬摩擦，且導(dǎo)向套內(nèi)壁設(shè)計了25mm寬度的導(dǎo)向帶，該導(dǎo)向帶主要作用就是防止柱塞與導(dǎo)向套產(chǎn)生金屬摩擦。

但是為什么還會發(fā)生刮花現(xiàn)象?這就與剛才說的在生產(chǎn)時候經(jīng)常會發(fā)生偏載荷現(xiàn)象，導(dǎo)向帶不能承受足夠的水平分力F1、F1'。這里可以通過計算來證實這種疑問推斷是正確的。利用靜力學(xué)知識的應(yīng)用可以分別計算出中心缸及邊缸的力F1、F1'，F(xiàn)2、F2'。

計算分析后可以看出導(dǎo)向帶的寬度及間距設(shè)計不足，當生產(chǎn)時模具的偏載荷達到最大150000 N(15 T)時，導(dǎo)向帶不能承受水平分力F1、F1'，F(xiàn)2、F2'從而使得導(dǎo)向帶功能失效，最終導(dǎo)致柱塞桿及導(dǎo)向套金屬摩擦產(chǎn)生拉傷刮花，也使得其他密封失效，最終也容易導(dǎo)致漏油。

3、改進設(shè)計

針對以上的分析的原因，在此擬加強導(dǎo)向帶的設(shè)計間距，以增大力臂，如圖3所示，序號5、9部位采用兩道導(dǎo)向帶，導(dǎo)向帶寬度從上至下分別是10mm、15mm寬度，因此中心缸的偏載荷導(dǎo)致的力臂增大至64.5mm，邊缸的力臂增大至67mm，計算后得出：

F1'=302325N<F中max=325000N，

F2'=405000N<F邊max=500000N。

故經(jīng)過改進后，該導(dǎo)向帶能夠承受最大偏載15t的水平載荷。

另外，因為其他主要密封U形圈、斯特封尺寸等滿足設(shè)計要求，且有雙重封油作用，能夠滿足液壓機的最大設(shè)計壓力。在這里不做其他改動，只是為了增加導(dǎo)向帶部位調(diào)整其位置尺寸即可，同時導(dǎo)向套整體結(jié)構(gòu)外形尺寸維持不變，不會對液壓機底缸行程等產(chǎn)生影響，可謂兼顧了生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)能力。

經(jīng)過改良設(shè)計后，同時要求生產(chǎn)模具部門設(shè)計安裝模具時盡量避免底缸不偏載運行，所有密封件安裝使用了1年以上，均未發(fā)現(xiàn)有任何泄漏現(xiàn)象，中心缸及邊缸的柱塞桿也光滑良好，沒有拉傷現(xiàn)象。