机械压力机滚滑复合导轨结构设计研究

现有的闭式机械压力机机身、滑块体间导轨均为滑动导轨副，导轨接触面结构主要分为四面和八面导轨两种形式。随着机床锻压精度、机械性能要求，工艺改进，已经由过去的四面导轨逐步改进为八面直角可调导轨。采用八面直角导轨解决了滑块的抗偏载能力，在一定程度内提升了滑块行程的垂直运动精度。但如今，制造业快速发展和市场激烈竞争需要，提高锻造零件精度、质量和生产效率成为制造企业采购设备的优先选择。而机械压力机实现高速、高效、精密、智能自动化线是关键技术发展趋势，这样对机械压力机机身、滑块之间相对运动提出更高要求：高速、精密。机身、滑块间导轨副为滑动摩擦，滑动摩擦系数较滚动摩擦系数大，长时间使用滑动导轨的磨损程度大，并且滑动导轨快速运动还会发热，导轨间隙减小，进一步加快磨损或拉伤导轨副，被迫在设计制造时提前预留出滑动导轨运动热膨胀的间隙，势必降低了滑块运动精度及机械压力机精度。所以，机械压力机的高速、精密相互制约发展，限制了企业对高速、高精度、智能自动化机械压力机发展性能的技术需求。

如果机械压力机直接采用低摩擦导轨副的滚动导轨或一般滚滑复合导轨技术结构，来实现提高滑块运动速度、精度，由于机械压力机锻压工件常受到巨大的冲击载荷，径向力会造成滚动导轨块损坏，无法长时间使用。

本文所阐述的滚滑复合导轨结构弥补现有技术的不足，提供了一种机械压力机滚滑复合导轨装置，它具有导轨副间隙小、导轨损伤小、运动精度高、加工产品质量高、运行速度高、实现高效率等优点，解决了现有技术中存在的问题。

1 机械压力机常用导轨结构

如图1所示，现有的闭式机械压力机机身立柱、滑块导轨件均为滑动导轨副，导轨接触面结构主要分为四面和八面导轨两种形式。随着机床锻压精度、机械性能要求，八面直角导轨成为主流，采用八面直角导轨解决了滑块的抗偏载问题，在一定程度上提升了滑动行程的垂直运动精度。

图1 机械压力机常用导轨结构

1.滑块长导轨 2.压板 3.铜导轨 4.铜导轨 5.立柱长导轨6.螺栓 7.螺栓 8.压板 9.螺栓 10.螺栓 11.螺栓

但如今，随着制造业快速发展和市场激烈竞争需要，提高锻造零件精度、质量和生产效率成为制造企业采购设备的优先选择。而机械压力机实现高速、高效、精密、智能自动化线是关键技术发展趋势，这样对机械压力机机身立柱、滑块之间相对运动提出更高要求——高速、精密。

2 滚滑复合导轨

2.1 导轨结构

如图3所示，滑块长导轨、立柱长导轨、第一滚动导轨块和第二滚动导轨块，实现滑块体沿立柱内侧做上下空行程往复运动时，滚动导轨副进行工作，而滑动导轨副不参与工作，滑动导轨副不会摩擦产生热量。

第一滚动导轨块4外平面与滑块长导轨3外导轨平面平行，且第一滚动导轨块4外平面高于滑块长导轨3外导轨平面，确保运动精度，确保滑块体1上下空行程运动时滚动导轨副工作。而锻压工件时，在侧向冲击载荷的作用下，达到滚动导轨块设定承受卸荷力，碟形弹簧受压收缩，滚动导轨块回到滑动导轨同一平面内，使滑动导轨受力，从而避免滚动导轨损坏，有效保护滚动导轨，带碟形弹簧组的滚柱导轨块如图2所示。

图2 带碟形弹簧组的滚柱导轨块装置

图3 滚滑复合导轨结构

1.压板 2.滑块长导轨 3.铜导轨 4.铜导轨 5.铜带 6.滚柱导轨块7.特殊边缘结构导向杆 8.碟形弹簧组织实施 9.立柱长导轨 10.压板 11.螺栓 12.钢带 13.滚柱导轨块 14.特殊边缘结构导向杆15.碟形弹簧组 16.螺栓

第二滚动导轨块13外平面与立柱长导轨9外导轨平面平行，且第二滚动导轨块13外平面高于立柱长导轨9外导轨平面，确保运动精度，确保滑块体1上下空行程运动时滚动导轨副工作，而锻压工件时，在侧向冲击载荷的作用下，达到滚动导轨块设定承受卸荷力，碟形弹簧受压收缩，滚动导轨块回到滑动导轨同一平面内，使滑动导轨受力，从而避免滚动导轨损坏，有效保护滚动导轨。

2.2 导轨工作原理

如图4所示，首先通过第一压板上的第一调节螺栓和第一调节螺母对滑块长导轨进行调节，通过第二压板上的第二调节螺栓和第二调节螺母对立柱长导轨进行调节，从而实现调节滑动导轨副的间隙。

图4 滚柱导轨块滑块安装示意图

通过第一连接螺栓和第一连接螺母调节第一碟形弹簧的预紧力，通过双头螺栓和第二连接螺母调节第二碟形弹簧的预紧力，进而实现调节滚动导轨副的间隙。

当滑块体相对立柱做上下空行程运动时，由于第一导向板和第二导向板分别在第一连接螺栓和双头螺栓的作用下，不仅起到连接第一导向板和第二导向板的作用，同时对第一碟形弹簧和第二碟形弹簧进行预紧力的设置，从而使得第一滚动导轨块外平面和第二滚动导轨块外平面分别高于滑动长导轨外导轨平面和立柱长导轨外导轨平面，有效保证滚动导轨副进行正常工作，而滑动导轨副不参与工作，滚动导轨副摩擦产热少，可以实现减小导轨副的间隙，提高运行的速度和精度。

当滑块体下端与模具结合时，机械压力机锻压工件瞬间产生垂直和侧向冲击载荷，当侧向冲击载荷超出碟形弹簧预紧力达到滚动导轨块设定承受的载荷时，碟形弹簧开始压缩，滚动导轨块回到滑动导轨同一垂直平面内，从而使滑动导轨承受超出的载荷，有效保护滚动导轨块。

3 总结

针对现有机械压力机存在的技术问题，通过设计滑块长导轨、立柱长导轨、第一滚动导轨块和第二滚动导轨块，实现滑块体沿立柱内侧做上下空行程往复运动时，滚动导轨副进行工作，而滑动导轨副不参与工作，滑动导轨副不会摩擦产生热量。

因此，可以减小导轨副间隙，进而实现滑块体沿立柱上下做高速、精密往复运动；滑块体下端与模具结合时，机械压力机锻压工件瞬间产生垂直和侧向冲击载荷，且侧向冲击载荷超过碟形弹簧预紧力达到滚动导轨块设定承受卸荷力，碟形弹簧开始压缩，滚动导轨块回到与滑动导轨同一垂直平面内，不再承受超出的预载冲击负载，而超出的部分侧向冲击载荷由滑动导轨承受。

因此所设计的机械压力机滚滑复合导轨装置可以有效避免滚动导轨块损坏，提高机械压力机及智能自动化线的运行速度和精度，延长滚滑导轨的使用寿命，提高生产效率和产品质量。