一种消声器筒体压缝整形设备的设计应用

司志备 祁亚峰 董宏星

（1.南阳大旗石化工程股份机械有限公司，南阳 411303；2.卧龙电气南阳防爆集团股份有限公司零件事业部，南阳 411303；3.南阳盛易德环保科技有限公司，南阳 473039）

随着社会的发展，生产高效、节能、环保成为当前工业生产必须追求的目标。汽车消音器主要用于降低发动机的排气噪声，并使高温废气能安全有效畅通的排出，是排气管道的一部分[1]。在制作某型消音器筒体的过程中，制作筒体工艺为“下料→卷筒→压缝→扣缝→翻边”，如图1所示。这种工艺制作的筒体质量不稳定，原因是扣缝过程中挤压力造成筒体对口不齐，致使筒体的椭圆度和端部尺寸超差。为了提高产线的稳定性，增加整形工序，调整工序为“下料→卷筒→压缝→整形→扣缝→翻边”，设计专用机床、工装、压接筒体两端，使筒体两端紧密咬合，靠工装保证端面平整与圆度，然后再扣缝、翻边。

图1 某型消音器筒体原有制作工序

目前，压力成型设备块主要有两种：一种是液压传动，系统包含电动机、油泵、液压阀、油站以及油缸等，系统较复杂，体积较大，且设备工作时泵噪声较大，且液压油容易发生泄漏，从而污染环境；另一种是气液增压传动，采用压缩空气驱动气缸，将低压空气转换成高压油驱动油缸[2]。由于气体可压缩，气液增压缸可快速低压到位接触工件实现“软到位”，做到工作过程的无冲击，提高了筒体整形质量，并延长模具寿命。设计的整形机采用气液增压缸作为动力执行元件，可实现筒体两端的柔性压接咬合，具有咬合可靠、操作简单、噪声低、节能以及无污染等特征。此外，压接力可调，体积紧凑，可以通过更换不同的工装模具实现系列化的筒体整形。

1 结构及工作原理

1.1 结构

机械本体主要有工作台、机架、上模以及筒体工装等，整机结构如图2所示。控制机构由气源与电控柜组成，且气动元件和电器元件集成在工作台内部，由触摸屏控制，方便调整参数[3]。按钮盒安装在工作台面上，结构紧凑，外形美观，占地面积小，特别适用于工厂自动化线的压装整形辅助工序。

图2 整机结构

1.2 工作原理

设计从预压式气液增压缸入手，原理如图3所示。增压缸是将一油缸与一增压器作为一体式结合，使用纯气压为动力，利用增压器的大小活塞截面积之比，将气压的低压提高数十倍供油压缸使用，以达到液压缸的高出力。压式增压缸分两段式行程，第一段行程为低压行程。先将第一段油缸推出与工作物接触（将循环油推入油缸），再进行第二段高压力行程[4]。

图3 预压式气液增压缸工作原理

当P4经单向减压阀通入压缩空气时，P1排气，储油箱的油快速进入油缸内，为第一段预压行程，活塞杆快速下压。当P3进气、P2排气时，增压活塞下降，高压慢行；当P1、P2进气时，活塞杆快速回程。

整形机气动原理图如图4所示。首先，开模。气动阀电磁铁全部失电位置装筒体，按下合模按钮，YV7带点，合模（只有工件压制成型后，失电开模）。其次，压制工序。电磁铁YV1带电，气液缸1压头快下，延时1 s后，YV1、YV3同时带电转入慢压，延时2 s，YV2带电，YV1、YV3失电，气缸压头快速退回，延时1 s，YV2失电。需要注意，可通过调节触摸屏设置延时时间，根据实际工作改变参数，提高效率。电磁铁YV4带电，气液缸2压头快下，延时1 s后，YV4、YV6同时带电转入慢压，延时2 s，YV5带电，YV4、YV6失电，气缸压头快速退回，延时1 s，YV4失电。此外，按下两台气液增压机上升/下降按钮可同时动作，也可分别操作单台两台气液增压机，依现场实际工序而定。再次，压制工序完成后，电磁铁YV7失电，筒体开模气缸退回。最后，电磁铁YV8带电，脱模缸动作，失电，脱去固定在模芯上的工件，工人取下工件，一个半自动循环完成。

图4 整形机气动原理

2 主要元件的设计与选择

2.1 气液增压缸的选型

由试验可知，筒体咬合变形4 000 kg，行程4～5 mm，气源压强为0～800 kPa。根据上述表述，选择广州某公司STA-80-100-10-5T的预压式增压缸，增压行程10 cm，气源压强为500 kPa，增压缸咬合变形可达到5 000 kg。

2.2 上模、筒体工装的设计

筒体工装采用下模工装定位筒体工件，中间支撑，增加稳定性，对中上模模头，上模和筒体模芯采用模具钢Cr12MoV，具有很高的强度和优良的耐磨性，热处理和硬度达到了58～62 HRC，提高了模具的耐用性[5]。

2.3 单向减压阀的作用

单向减压阀用于稳定气源压强，可避免整形过程中空压机产生的压强脉动。每台各设置一个，对于不同的筒体材料和规格方便调整压强，使增压缸输出的力连续可调，整形更好。

2.4 安全性设计

采用可编程逻辑控制器，在屏幕上任意设定动作速度、压强、时间，准确且精度高，设计安全。此外，采用双手操作，设有紧急停止按钮和上下点动功能，安装有红外线保护装置，可保证操作人员的安全。

3 结语

文章设计了一种消音器整形压力机，采用气液增压缸作为动力与执行元件，克服了原工序筒体质量不稳定的缺陷，客户反馈良好，具有良好的发展前景。