过载保护装置

1、冲压与塑压成形设备- 普通高等教育“十一五”国家级规划教材闫亚林主编 过载及其原因和影响：过载及其原因和影响： 过载： 过载指的是曲柄压力机的工作负荷超过许用负荷。过载及其原因和影响：过载及其原因和影响： 引起过载的原因： 压力机选用不当 模具调整不正确 坯料厚度不均匀 两个坯料重叠或杂物落入模腔内 其它原因过载及其原因和影响：过载及其原因和影响： 过载的影响： 过载会导致压力机的薄弱部分损伤，如： 连杆螺纹破坏 螺杆弯曲 曲轴弯曲、扭曲或断裂 机身变形或开裂 过载保护装置是曲柄压力机不可缺少的一个组成部分。合理的设计过载保护装置标志着曲柄压力机的先进性, 可靠性与安全性的程度。 压力机在工作

2、过程中因多种原因可能发生过载现象, 所以在压力机上大多安装着过载保护装置。过载保护装置：过载保护装置： 意义及重要性 机械式（胀紧装置、压塌块式） 液压式过载保护装置：过载保护装置： 分类一、一、 压塌块式保护装置压塌块式保护装置分类：分类： 双剪切面形式的压塌块。 单剪切面形式的压塌块（一般适用于小型曲柄压力机）。双剪切面形式的压塌块双剪切面形式的压塌块单剪切面形式的压塌块单剪切面形式的压塌块工作原理：工作原理： 压塌块式保护装置通常装在滑块部件中。 压力机工作时，作用在滑块上的工作压力全部通过压塌块传给连杆。 压力机过载时，压塌块发生剪切破坏，使连杆相对滑块移动一个距离，保证压力机的重要零

3、件不过载。 同时，控制线路切断电源，压力机停止运转，从而确保设备的安全。 更换新的压塌块后，压力机便可继续正常工作。特点：特点： 结构简单紧凑，制造方便，价格低廉。 不能准确地限制过载力。 更换压塌块需要一定时间，较为不便。 在加工前需做试验, 以确定其剪切强度, 才能计算加工尺寸。应用：应用： 不适用于双点或四点压力机上, 因为过载时不能保证两根或四根连杠下的压塌块零件同时剪断。 由于其工艺性要求低、成本低，在中低档压力机产品中还在使用。 由于机械式过载保护装置在使用中的局限性，在不少压力机中已经采用液压过载保护装置。二、二、 液压式保护装置液压式保护装置特点：特点： 当过载消除后, 能自动

4、恢复工作状态。 双点、四点压力机可选用两个和四个液压垫，调整卸荷阀作用同步后，各个液压垫便可同时起过载保护作用。 维护比较方便。 压力机在正常工作状态下, 高压油泵始终处于运转状态，大大缩短液压件正常使用寿命, 影响过载保护装置的可靠性。直接式液压保护装置：直接式液压保护装置： 工作原理 利用滑块作为液压缸，连杆的下支承座作为活塞，组成液压垫。 压力机工作时，工作压力通过a腔的油传递给连杆。 当压力机过载时，a腔中的油压超过预调压力值，安全阀打开，a腔的油流入b腔，连杆相对滑块运动，保护压力机。 在滑块通过下止点后，滑块相对于连杆向下运动，使a腔形成负压，止回阀打开，b腔中的油被抽入a腔，重新

5、形成液压垫，压力机便可继续工作。直接式液压保护装置：直接式液压保护装置： 特点及应用 工作压力可调，发生作用后能自动恢复。 液压垫刚度较差，因为其初始压力为零，工作中随着工作压力的增大，液压垫会被压缩。图图2-49 直接式液压保护装置直接式液压保护装置1、液压缸（滑块） 2、安全阀 3、调节螺钉 4、球头压液 5.15、调节螺杆 6.14、活塞（连杆下支承座） 7、止回阀 8、弹簧 9、油塞 10、油箱 11、电气控制换向阀 12、泵 13、液压垫平衡式液压保护装置：平衡式液压保护装置： 工作原理 利用卸荷阀阀芯两端的平衡作用，以气压（或油压、弹簧力）平衡球座下面的液压垫的油压。 当过载时平衡

6、被破坏，液压垫中的高压油通过卸荷阀排出，以消除过载。 同时，控制离合器脱开，使压力机停止运转。平衡式液压保护装置：平衡式液压保护装置： 特点及应用 结构较复杂。 能准确地决定过载压力。 在双点或四点压力机上，能确保各连杆同时卸荷。图图2-50 平衡式液压保护装置平衡式液压保护装置1、气动卸荷阀 2、液压垫 拉深垫是在大中型压力机上采用的一种压料装置。 有气压式和气液压式两种，均安装在压力机的底座里。作用：作用： 它在拉深加工时压住坯料的边缘防止起皱。 可使压力机的工艺范围进一步扩大。 可用于顶料（或顶件），及用来对工件的底部进行局部成形。图图2-51 拉深垫的应用拉深垫的应用1、垫板 2.6、

7、压料阀 3.14、顶板 4、上模座 5、滑块 7、凹模 8、凸模 9、下模座 10、顶杆 11、工作台 12、托板 13、拉深垫 15、外滑块 16、内滑块 气垫按同一活塞杆上套装的活塞数可分为： 单层式 双层式 三层式 层数更多，产生的压力更大。一、一、 气垫气垫图图2-52 2-52 压力机单层式气垫压力机单层式气垫1、托板 2、工作台 3、定位块 4、活塞 5、气缸 6、密封圈 7、压环 8、气缸盖工作原理：工作原理： 压缩空气进入气缸，活塞和托板向上移动到上极限位置，气垫处于工作状态。 压力机的滑块向下运动，上模接触到坯料，气垫的活塞将坯料压紧在上模面上。 活塞随着上模同步地向下移动，

8、直至滑块到达下止点，完成冲压工作为止。 当滑块回程时，压缩空气又推动活塞随滑块上升到上极限位置，完成顶件工作。 气压式拉深垫的特点：气压式拉深垫的特点： 气垫的压紧力和顶出力相等，并等于压缩空气压力乘活塞的有效面积。 空气的压力可用设于配管系统中的调压阀进行调节。 气垫一般均备有较大的储气罐。 行程不变，要根据所使用的模具的结构尺寸，准备若干不同长度的顶料杆，随模具更换，比较麻烦。单层式气垫的特点：单层式气垫的特点： 结构简单，活塞较长，导向性能较好，能承受一定的偏心力。 内部有较大的空腔，可以存储较多的压缩空气，不必另备储气罐。 价格便宜，工作可靠。 受压力机底座下的安装空间限制，工作压力有

9、限。二、二、 液压气垫液压气垫工作原理：工作原理： 拉深阶段 压力机开始工作，滑块下行直至上模接触坯料时，工作缸内的油压开始随上模的加压而升高。 此压力升高到一定值后，工作缸中的油液顶开溢流阀，流回液气罐，托板保持一定的压力并随滑块下行至下止点，完成拉深工作。工作原理：工作原理： 回程阶段 滑块离开下止点开始回程时，托板上的压力消失，工作缸中的油压也随即降低，溢流阀关闭。 工作缸中的油压低于液气罐内油压时，液气罐中的油液又顶开止回阀进入工作缸，使工作缸和托板上升，将下模内的工件顶起，直至上极限位置，至此完成一个工作周期。压料力、顶出力及其控制：压料力、顶出力及其控制： 压料力和顶出力不相同。压

10、料力通过溢流阀产生。 通过减压阀对供给控制缸的压缩空气进行调节，便可以控制工作缸溢流时的油压，得到需要的压料力。通过减压阀调节液气罐内空气的压力，以改变油液压入工作缸的油压，便可控制顶出力。特点及应用：特点及应用： 液压气垫结构紧凑，顶出力和压料力可以分别控制，能得到更高的压料力。 结构复杂，在工作过程中会使密封橡胶填料的使用寿命缩短。 油压易波动，易产生冲击振动，形成噪声及漏油。 行程不变，要根据所使用的模具的结构尺寸，准备若干不同长度的顶料杆，随模具更换，比较麻烦。 一般在气垫无法满足压料力要求时，才使用液压气垫。三、三、 拉深垫行程调节装置拉深垫行程调节装置作用：作用： 安装了行程调节装

11、置以后，就可以根据不同的模具要求，改变托板的上限位置，实现行程长度的调整，克服了气垫和液压气垫行程固定的缺点。F 双层气垫行程双层气垫行程长度调节机构工作长度调节机构工作原理：原理： 通过电动机带动蜗杆和蜗轮旋转，蜗轮内孔为螺母，蜗轮的旋转就驱动调节螺杆（即限位螺杆）上下移动，从而改变拉深垫的上限位置，实现行程长度的调整。该行程调节装置也可以用于液压气垫。图图2-53 2-53 双层气垫行程长度调节机构双层气垫行程长度调节机构1、止回阀 2、锁紧缸活塞 3、锁紧液压缸 4、活塞杆 5、限位螺杆 6、蜗杆 7、蜗轮 8、升程调节螺栓 9、锁紧阀F行程长度调节量的读取：行程长度调节量的读取： 通过

12、自整角发送机发出信号，由设置在立柱上的自整角接收机接收信号后，从气垫行程指示器上读出； 通过机械传动，从设在容易观察的位置上的标尺上读出； 采用数字显示的方法显示出来。四、四、 锁紧装置锁紧装置作用：作用： 使拉深垫的顶起滞后于滑块回程（如上模装有弹性压板或定位块及双动压力机），即拉深垫要等到上模升至一定高度后才能顶起，以免顶坏工件。安全性能要求：安全性能要求： 在机件断裂，以及供气失压、中断时，在行程内的任何位置上，滑块平衡装置必须具有能平衡住滑块部件和上模总重量的能力。作用：作用： 消除因间隙引起的冲击和噪声，使压力机运转平稳。 使装模高度的调整灵活轻便，若为机动调整，则可降低功率消耗。

13、改善制动器的工作条件，提高其灵敏度和可靠性。 防止因制动器失灵或连杆折断时滑块坠落发生事故。分类：分类： 弹簧式 结构压力弹簧、双头螺柱以及摆杆等。 工作原理摆杆一端与机身铰接，一端支托滑块，中间靠压力弹簧通过螺杆将它吊起，从而起到平衡滑块的作用。图图2-54 2-54 弹簧式平衡装置弹簧式平衡装置1、摆杆 2、滑块 3、压力弹簧 4、双头螺柱5、床身 6、锁紧螺母分类：分类： 弹簧式 安全性能要求 1）弹簧平衡装置应具有弹簧破损时的安全结构。 2）弹簧平衡装置必须能在连杆断裂时，在行程的任何位置都可以平衡住滑块及其所附上模的重量，而不向下产生位移。分类：分类： 气缸式 结构由气缸和活塞组成。

14、活塞杆的上部与滑块连接，气缸装在机身上。 工作原理气缸的上腔通大气，下腔通入压缩空气，因此就能把滑块托住。图图2-55 2-55 气缸式平衡装置气缸式平衡装置1、气缸 2、活塞分类：分类： 气缸式 安全性能要求 1）气动平衡装置应具有防止活塞、拉杆等零件发生破损或松脱时，影响安全的结构。 2）气动平衡装置必须能够不靠制动器的作用，在连杆断裂、供气中断或失压时，在行程的任何位置都可以平衡住滑块及其所附上模的重量。平衡力调节方式：平衡力调节方式： 弹簧式弹簧式平衡装置要随装模高度的改变调节其平衡位置。另外，变速压力机还要根据选用的行程次数来调整平衡力；滑块行程次数越大，需要的平衡力也越大。平衡力通

15、过调节锁紧螺母来调节。 气缸式根据所装上模重量的不同，调整空气压力，使平衡缸和滑块及上模保持相应平衡。滑块平衡装置的安全检验滑块平衡装置的安全检验 ： 检验结构上的安全防护情况。 检验滑块弹簧平衡装置或气动平衡装置，在发生事故状态下，在行程任何位置可以平衡住滑块（包括上模重量）。作用：作用： 使冲压结束后留在模具中的工件能在适当的时候脱离模具，起顶料作用。 一般在滑块部件上设置顶料装置，供上模顶料用。图图2-562-56 顶料装置顶料装置F 右图中，图 a）为顶料销直接顶料，图 b）为顶料销不直接接触料，图 c）为顶料销直接顶料导料，图 d）为顶料销间接顶料导料。图a、b是无导向功能的顶料装置

16、，图c、d为具有导向功能的顶料导向装置。 分类：分类： 刚性顶料装置 组成 一根穿过滑块的打料横杆及固定于机身上的挡头螺钉等。分类：分类： 刚性顶料装置 工作原理 当滑块下行冲压时，由于工件的作用，通过上模中的顶杆使打料横杆在滑块中升起。 当滑块回程上行接近上止点时，打料横杆两端被机身上的挡头螺钉挡住，滑块继续上升，打料横杆便相对滑块向下移动，推动上模中的顶杆将工件顶出。分类：分类： 刚性顶料装置 特点及注意事项 结构简单、动作可靠，应用广泛。 顶料力及顶料位置不能任意调节。 在更换模具、调节压力机装模高度时，必须相应地调节挡头螺钉的位置。分类：分类： 气动顶料装置 组成及工作原理 由双层气缸

17、和一根打料横杆组成。 双层气缸与滑块连接在一起，它的活塞杆2和打料横杆的一端铰接。气缸进气时，即可推动打料横杆将工件顶出。 气缸的进排气由电磁空气分配阀控制，它可以使顶料动作在回程的任意位置进行。分类：分类： 气动顶料装置 特点及注意事项 气动顶料装置的顶料力和顶料行程容易调节，便于使用机械手，易实现冲压机械自动化。 结构较为复杂。 由于受到气缸尺寸与气压大小的限制，在个别冲压工艺中会出现顶料力不够的现象。作用及特点：作用及特点： 工作台预先移到压力机外，模具预先在上面装好，然后移入压力机的工作位置，缩短换模时间。 缩短停机和拆装模具的时间，提高劳动生产率。 压力机造价增加，高度增加，前后尺寸

18、加大，占地增多，厂房跨度也要相应增加。图图2-572-57 移动工作台移动工作台名称活动台形式工作原理特点左右移出式双活动台，可双侧分别移出，一个在压力机内进行冲压，另一个在压力机外预先装模。待一批工件冲压完毕后，在压力机内的工作台移出，预先装好模具的工作台移入，缩短了停机装拆模的时间。占地面积较大前向移出式单活动台，只能单侧移出。待一批工件冲压完毕后，在压力机内的工作台移出拆模，然后再装模。占地面积较小，但装模与拆模不能同时进行，只对拆模方便，对换模时间的缩短并不显著。不适于机械化生产线或自动线。一侧移出式活动台向一侧移出再前移。装拆模能同时进行，且占地面积也较小。表表2-6 2-6 不同移

19、动工作台形式的比较不同移动工作台形式的比较工作台牵引系统：工作台牵引系统： 内牵引式通过电动机及减速装置驱动转轴，使车轮转动。结构复杂，但其自备驱动装置，使用方便。 外牵引式需要绞盘或吊车等装置驱动，结构简单，但使用不便。气动控制的优点：气动控制的优点： 动作迅速、反应灵敏 维护简单、使用安全 易于集中或远距离控制工作原理：工作原理： 从气源来的压缩空气经开关进入压力机气路系统，由分水滤气器将压缩空气净化、干燥后，并经减压阀减压后分两路输出。一路经单向阀、平衡储气罐进入平衡缸；另一路经离合器储气罐、油雾器、空气分配阀进入离合器气缸。图图2-58 JA31160B2-58 JA31160B型压力

20、机气路系统简图型压力机气路系统简图1、气源 2、开关 3、压力表 4、分水滤气器 5、减压阀 6、离合器气缸 7、空气分配阀 8、油雾器 9、压力继电器 10、离合器储气罐 11.13、安全阀 12、单向阀 14、平衡储气罐 15、平衡缸一 级 保 养二 级 保 养 1、检查离合器、平衡器及气垫气压。 2、检查管路元件是否漏气。 3、检查化油器是否出油，清洗滤器。 1、清洗平衡器。 2、检修气阀、节头、压力表等，保持不漏气。 3、检查化油器。表表2-7 2-7 压力机气路系统保养内容和要求压力机气路系统保养内容和要求作用：作用： 减少机器零件的磨损 提高机器的使用寿命 保持正常的工作精度 降低能量消耗和维修费用一、润滑种类和润滑方式一、润滑种类和润滑方式分类：分类： 按油品的种类 稠油油膜强度高，流动性较差，需填充、涂刷或强制压入润滑表面，常用钙