0引言
常規(guī)鋁合金爬梯沖孔采用沖床配合模具進(jìn)行,效率低,作業(yè)人員2人,易發(fā)生安全問題。現(xiàn)采用液壓沖孔機沖孔,效率高,噪音低,送料平滑,作業(yè)人員1人,勞動強度降低,且杜絕了人身安全問題。此設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,維修便捷,自動化升級空間大。
1沖裁力計算
鋁梯豎桿型材厚度為1.5 mm,成型孔周長為99.768 mm,取整為100 mm。硬度HV=14±1,陽極氧化厚度≥0.01 mm,GB/T6892—2006中要求6063鋁合金T5狀態(tài)型材的σb=175 MPa。
沖裁力計算公式:

式中,F為平刃口沖裁力(N);K為安全系數(shù),一般取K=1.3;L為沖裁周長(mm);t為材料厚度(mm);τ為材料抗剪強度(MPa)。
許用剪切強度一般是0.6~0.8的屈服強度。

可換算為2.625 t。
2系統(tǒng)參數(shù)初選
2.1缸徑選擇
如果選用輕型油缸(工作壓力3~7 MPa),需要最小油缸內(nèi)徑69.11 mm,標(biāo)準(zhǔn)缸內(nèi)徑80 mm,這樣油缸的尺寸就較大。
選用重型油缸(工作壓力10~14 MPa),需要最小油缸內(nèi)徑48.87 mm,標(biāo)準(zhǔn)缸內(nèi)徑50 mm,油缸的尺寸大幅度減小。
綜合壓力和缸徑,選定內(nèi)徑63 mm和80 mm兩個標(biāo)準(zhǔn)缸,系統(tǒng)壓力在8.5 MPa即可正常工作。
內(nèi)徑63 mm缸在8.5 MPa壓力下產(chǎn)生的沖裁力:

內(nèi)徑80 mm缸在8.5 MPa壓力下產(chǎn)生的沖裁力:

內(nèi)徑80 mm缸在8.5 MPa壓力下,可以沖裁周長100 mm、抗拉強度175 MPa鋁材的厚度為2.44 mm。
2.2行程選擇
根據(jù)沖頭完全沖透型材并脫料完成的行程27.5 mm,選取行程為50 mm的油缸。
2.3流量選擇
沖裁次數(shù)選定為15次/min,1 min需要液壓系統(tǒng)流量:

式中,r為油缸半徑(mm);l為沖頭單行程(mm);n為行程次數(shù);f為行程頻率(次/min)。

考慮到雙液壓缸同時工作,系統(tǒng)流量≥6.714 8 L/min。
系統(tǒng)參數(shù)初選如表1所示。
表1 系統(tǒng)參數(shù)初選 下載原表
 表1 系統(tǒng)參數(shù)初選
3液壓站選擇
3.1液壓泵選擇

液壓泵流量:


3.2電機選擇
3.2.1驅(qū)動功率

式中,PP為液壓泵最大工作壓力(Pa);QP為液壓泵流量(m3/s);ηP為液壓泵總效率。

3.2.2選擇電動機
綜合以上計算,選擇異步電動機,其具體參數(shù)如表2所示。
表2 三相異步電動機具體參數(shù) 下載原表
 表2 三相異步電動機具體參數(shù)
3.3管道尺寸

式中,Q為管道流量(m3/s);v為管道容許流速(m/s),一般取3~6。
內(nèi)徑63 mm缸需管道直徑:

內(nèi)徑80 mm缸需管道直徑:

主管路選用內(nèi)徑10 mm、壓力26 MPa的高壓油管。
3.4油箱容量

式中,a為經(jīng)驗系數(shù),選取2~4;QV為每分鐘排出壓力油的容積(m3)。

綜合以上計算,液壓站具體參數(shù)如表3所示。
4電氣選型
控制液壓沖孔機需要單片機控制器、變壓器、交流接觸器、接近傳感器四大部件。單片機控制器通過接近傳感器發(fā)出的信號控制液壓站電磁閥動作,從而使液壓缸進(jìn)行上升、下降、周期動作。
5主要設(shè)備配置
主要設(shè)備配置如表4所示。
6結(jié)語
此次鋁梯豎桿液壓沖孔機設(shè)計根據(jù)沖孔基本原理,先初略算得各項參數(shù),然后再逐步優(yōu)化。本次設(shè)計滿足使用的安全、實用、穩(wěn)定要求,成功應(yīng)用于鋁梯生產(chǎn)工藝中。
表3 液壓站具體參數(shù) 下載原表
 表3 液壓站具體參數(shù)
表4 主要設(shè)備配置表 下載原表
 表4 主要設(shè)備配置表