1、油压机下料变形过程各阶段应力分析
落料是利用模具分离钣金冲压工艺，它是冲裁、冲裁和修边工艺的总称。 变形过程从材料在受力作用下的弹性变形开始，以断裂分离结束。
1）弹性变形阶段（阶段1）。此时，冲头与板材接触，载荷急剧上升，板材表面承受拉力和压缩力，形成一定角度塌陷，板材开始呈现上翘趋势，上翘程度与模具间隙有关，间隙越大，上翘越严重， 通常，板材受到压边环的约束。
2）塑性变形阶段（阶段2）。在这个阶段，钣金的内应力达到屈服极限，随着冲压量的增加，钣金周围开始出现微裂纹。
3）泪液扩散阶段（（第3阶段）。 在此阶段，钣金内部的微裂纹迅速扩大，同时剪应力超过极限值，使冲孔力达到最大值，剪切面积被撕裂。
4）裂缝分离阶段（第4阶段）。由于拉应力，发生应力集中，在模具和冲头边缘附近首先出现材料裂纹，工件和钣金分离。
5）振动和噪声阶段（第5阶段）。机器和模具的整个系统在三个方向上振动，因此对周围环境的影响很大，同时也影响模具的使用寿命。
2.冲孔缓冲液的方法
液压机的降噪主要采用背压法。 其原理是，当板材破碎时，反向液压缸提供作用在滑块上的反作用力，代替落料时作用在液压机滑块上的板材载荷，可以控制和释放积聚在主液压缸中的液压和机身的弹性变形， 使压力机在工作过程中不会突然出现负载损失，并消除了产生的冲击和振动。液压机在落料过程中产生冲击的主要原因是在板材破碎的瞬间，压力机执行机构主油缸的高压突然消失，导致油缸内液体压缩能的快速释放和机身的弹性变形能， 导致压力机剧烈晃动和管道振动，使整个设备噪音很大。
3、液压机冲孔缓冲装置结构设计
3.1、普通冲孔缓冲装置的结构设计
在液压机底座左右两侧放置两个或四个缓冲缸，将调节螺钉安装在滑块的相应位置，根据模具的不同高度手动调整调节螺钉。 这种调整方法的优点是结构简单。 但缺点是调整缓冲作用点位置不方便，需要反复测量和校准。
3.2、底部安装式机械同步调节冲孔缓冲装置的结构设计
蜗轮蜗杆减速机的两个输出之一直接带动蜗轮蜗杆箱内的蜗杆旋转，带动蜗轮旋转。 由于空心螺纹套与螺纹配套，螺杆上端设有导向平键，防止旋转，蜗轮带动空心螺纹套旋转，螺杆只沿垂直方向移动; 由于传动装置的中间传动过程复杂，链条与链轮之间的传动间隙较大，正反转较大时两个丝杠的传动误差相差较大。 由于传统的液压机在卸料时会引起机体的振动和伴随的强烈噪音，不仅会影响设备的性能，而且由于强烈的噪音污染，会给工人的健康带来严重的危害。
这些因素不仅影响传动精度，而且难以保证调节装置两侧的调节螺钉处于同一水平。 因此，在缓冲的瞬间，螺杆中存在局部过载现象，引起滑块的强烈冲击振动。 此外，由于结构原因，该装置不适用于需要换模或侧向进给的冲压机，适用范围有限。 通过增加落料缓冲装置，使液压机从落料过程的载荷平稳过渡到缓冲缸的载荷，利用快速泄压装置，可以快速释放和控制主缸积聚的液压能和机身的弹性变形，消除了落料或修边过程中板滑块突然断裂引起的超调现象的液压机，并减少由此产生的冲击和振动。
3.3、架空精密机械同步冲孔缓冲装置结构设计
架空式精密机械同步下料缓冲装置，涉及：整套传动装置、缓冲行程同步调节机构、缓冲气缸均安装在压力机上横梁顶部，在上横梁左右方向加工两个通孔安装导套和导柱， 而固定在上横梁上的导向支架和嵌入调节螺钉上端的导向平键只能垂直移动。导柱下端通过锁紧螺母与滑块两侧的支架连接，由平键防止转动，导柱中间的导向段穿过缓冲行程调节螺钉和缓冲油缸，缓冲螺母拧入端螺纹。 因此，当蜗轮蜗杆带动空心螺纹套旋转时，两侧的调节螺钉带动缓冲气缸沿垂直方向同步运动，旋转次数由与蜗杆连接的旋转编码器检测。 这样，通过PLC编程控制器可以精确计算出调节螺钉的移动距离，并且可以在调节行程范围内精确同步地调整缓冲作用点的位置。 当缓冲螺母直接与缓冲气缸上的淬火板碰撞时，实现了冲压和缓冲。
这种结构的优点是：（1）适用于不同厚度板材所需的冲孔力，振动小，噪音低。 （2）缓冲调节装置与缓冲气缸组装成一体结构，放置在机体顶部，结构简单，调节方便，满足侧面更换模具或送料压力机的要求，扩大了应用范围; （3）通过刚性机械传动，保证了垂直方向两侧调节螺钉的稳定性和同步性，满足缓冲作用点位置精度高的要求，操作方便。
液压机缓冲装置的设计与应用
4.1、缓冲装置参数的计算
2000吨油压机的模具高度为500 2200 mm，工作台尺寸为4000 mm和1900 mm。 在主要冲孔模具中，侧柱落料模尺寸为3200 mm 1170 mm 820 mm，大梁冲裁模尺寸为3850 mm 860 mm 705mm，所需冲孔力约为11000 kn。 为保证缓冲装置安装后不妨碍落料模的使用，在液压机底座左右两侧安装四个缓冲缸，每个缓冲缸的公称力为2500kN。 根据液压机的工作台尺寸和模具的宽度，缓冲缸的最大外径为520毫米。 结合模具安装时缓冲筒的调整量和壁厚，缓冲筒内径不得大于360mm。
以内径360mm计算，缓冲气缸的压力面积为0102m2。根据压力公式，缓冲气缸的压力可以达到245mpa。密封选用进口密封件，防止液压油向外泄漏。 根据模具高度，缓冲气缸的最小高度为700 mm，缓冲行程为50 mm，可调总高度为400 mm，微调高度为50 mm，缓冲压力的总调节范围为4000 kN至10000 kn。
4.2.缓冲气缸结构
缓冲气缸由缸体、活塞杆、蝶簧、支撑板、调节螺钉、缓冲块、上固定垫、油箱等组成。
为了不妨碍其他模具的使用，缓冲缸通过螺栓与液压机工作台连接，灵活性高，安装拆卸方便。 每个缓冲油缸都有自己独立的液压油箱，在液压管路中循环，无需动力驱动，可降低能耗和故障率。 活塞杆加工成螺纹形式，还配有排气装置，可快速排出缸体内的空气，保证压力稳定，运行平稳。 蝶簧安装在缸体内，由导杆导向，满足蝶簧在振动条件下无偏差的要求，保证活塞杆顶升动作稳定可靠。 当调节高度大于50mm时，可在调节螺钉端面放置不同数量的缓冲块，以满足不同高度模具的要求。 调节螺钉设置在活塞杆内，调节螺钉与活塞杆为螺纹螺钉结构，通过旋转调节螺钉实现高度微调功能。 高度微调装置配有锁紧螺母，当高度调整到合适的高度时，拧紧锁紧螺母，防止松动。 每个垫子之间都有定位槽，以防止垫子因振动而滑动。
4.3.缓冲缸液压系统
液压系统由单向溢流阀、配件和管道组成。 单向溢流阀配有刻度和压力转盘，便于压力设置。 缓冲缸的液压系统安装在油箱与缓冲缸之间的管道上，为缓冲缸提供压力。
4.4、缓冲装置的应用
缓冲装置已安装在一台2000吨的液压机上，并已成功用于侧柱和大梁的生产。 生产过程中只有轻微的噪音，大大减少了设备在冲孔过程中的冲击和振动。 从侧柱冲模换成大梁冲模时，只需根据高度拆下两个缓冲块，调整螺钉高度即可进行冲孔生产。
随着现代机械工业的快速发展，液压机作为锻压设备，也在向大型化、自动化、精密化、智能化方向发展。 同时，需要满足低碳经济和绿色制造技术的发展要求。 这些都是为了减少振动和噪音，落料液压机需要配备落料缓冲装置。 缓冲装置具有可靠的缓冲作用，有效降低了液压机的振动和落料噪音，改善了工人的工作环境，值得推广。
注意：本文编译自2024年4月《机械工程》，作者为李红霞。