CN109630851A - 一种锻压过程的自动喷雾润滑系统及其润滑方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锻压过程的自动喷雾润滑系统，包括控制单元以及与控制单元连接的配液系统、供液系统、供气系统、清洗过滤系统、测温组件和雾化喷嘴系统，所述雾化喷嘴系统包括上喷雾组件和下喷雾组件，所述上喷雾组件和下喷雾组件均包括T形支撑架，T形支撑架通过锥齿轮传动机构连接有伺服电机，且在锥齿轮传动机构与T形支撑架的连接处设有旋转密封组件，所述旋转密封组件外接有供液管道，T形支撑架的双臂上均通过横向间距调整臂安装雾化喷嘴；通过可调的T形支撑架来调整雾化喷嘴的喷射角度，以及适应调整同一T形支撑架上两个雾化喷嘴之间的间距来适应锻压模具的大小，适配性强、结构简单，而且减少了雾化喷嘴的使用量，降低了生产成本。

Description

一种锻压过程的自动喷雾润滑系统及其润滑方法

技术领域

本发明涉及润滑技术领域，具体为一种锻压过程的自动喷雾润滑系统及其润滑方法。

背景技术

在锻压为代表的金属塑性成形过程中，金属与模具之间的剧烈摩擦、以及热传导和变形热导致的模具温升是不可避免的。良好的润滑条件对于提高工件成品率、质量和模具寿命都起着很重要的作用，是精密成形工艺过程中最重要的工艺因素之一。

目前，锻压过程的模具润滑和冷却主要是以自动或人工喷涂雾化的水基或油基石墨润滑剂的方式来实现的。通常是将润滑剂供液管路、压缩空气与单个或多个雾化喷嘴等组成的喷雾润滑系统，将喷嘴系统安装在多关节机械人或自动喷雾臂上，或由工人手持喷枪，在锻压的过程中以间歇方式分别向打开的模具型腔喷出雾状润滑剂，一般可实现清扫、润滑剂喷涂、模具冷却三个主要功能。

虽然上述方法能够实现喷液，但是不可避免的存在下述问题：人工操作方式的缺点是难以做到均匀和定量喷涂，一致性差，如果出现润滑剂喷涂不充分的现象，那么在锻压过程中局部润滑不充分的地方就影响金属流动，形成充填不满，而且还会加速模具磨损，严重影响模具的使用寿命；如果出现润滑剂喷涂过多的现象，不但会造成浪费和成本增加，而且可能会阻碍金属流动，或使金属流向紊乱从而导致锻件出现折叠、涡流、穿流或晶粒不均匀等缺陷。采用机械人或自动喷雾臂等自动润滑操作过程，无需人工操作，容易完成均匀和定量喷涂，但采用机械人喷雾润滑时一般必须按模具型腔的形状设定好喷雾的轨迹，机器人需要按轨迹完成喷涂过程，对于复杂模具型腔来说，喷雾轨迹过长，工作效率低下，而且会造成模具温降。而由多组喷嘴按模具型腔的形状组合成大型的仿形喷嘴系统，虽然工作效率高、喷涂一致性好，但对于产品尺寸大或形状复杂的模具型腔来说，需要布置数量较多的雾化喷嘴，由于雾化喷嘴价格较贵，其供液、供气系统复杂，故喷雾系统造价昂贵，而且在更换不同产品规格时，需要更换不同规格的环型喷雾系统，会进一步增大制造成本。

为了解决上述问题，在现有技术中，如CN203817256U公开了温热锻造模具的自动冷却润滑系统，其将雾化喷嘴直接安装于已有温热锻造模具上，有利于提高自动冷却润滑系统的通用性以及其与温热锻造模具的适配性，但也存在模具局部润滑不完全的可能，以及如果产品尺寸大则喷雾系统造价高的现象。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种锻压过程的自动喷雾润滑系统，在锻压过程尤其是大型回转体锻件的锻压过程中，有利于提高与不同规格模具的适配性，且能大幅降低制造成本，能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种锻压过程的自动喷雾润滑系统，包括PLC控制单元以及与PLC控制单元连接的配液系统、供液系统、供气系统、清洗过滤系统、测温组件和雾化喷嘴系统；

所述雾化喷嘴系统包括相对设置并具有相同结构的上喷雾组件和下喷雾组件，所述上喷雾组件和下喷雾组件均包括T形支撑架，两根所述T形支撑架之间通过锥齿轮传动机构连接，且在锥齿轮传动机构与T形支撑架的连接处设有旋转密封组件，所述旋转密封组件外接有供液管道，每根T形支撑架的双臂上均设有横向间距调整臂，所述横向间距调整臂外端均固定安装有喷吹方向对着模具腔的雾化喷嘴，所述锥齿轮传动机构通过驱动轴连接有伺服电机。

进一步地，所述锥齿轮传动机构包括固定安装在驱动轴上的主动锥齿轮，所述主动锥齿轮的上方和下方均设有被动锥齿轮，所述T形支撑架分别固定在两侧的被动锥齿轮内。

进一步地，所述T形支撑架内部呈中空状，所述旋转密封组件设在T形支撑架与锥齿轮传动机构之间，所述旋转密封组件包括与T形支撑架直接连接的旋转轴承，所述供液管道通过旋转轴承与T形支撑架内部连通。

进一步地，所述T形支撑架底部均安装有纵向间距调整臂，所述纵向间距调整臂和横向间距调整臂在T形支撑架上滑动，在纵向间距调整臂和横向间距调整臂与T形支撑架之间均通过调节旋钮进行固定，且在T形支撑架内均设有用于安置供液管道的内置凹槽。

进一步地，所述雾化喷嘴和横向间距调整臂之间设有定向旋转球，所述定向旋转球包括固定安装在横向间距调整臂上的摩擦球，所述摩擦球表面套设有旋球球罩，所述旋转球罩上设有压紧旋钮。

另外，本发明还提供了一种锻压过程的自动喷雾润滑方法，包括如下步骤：

步骤100、对润滑剂进行预处理，并且配置润滑油的压力和气液混合比；

步骤200、根据模具大小调整雾化喷嘴系统的间距；

步骤300、设定伺服电机的转速，当配置后的润滑油进入雾化喷嘴系统后高速旋转使得润滑油均匀喷涂在模具腔内。

进一步地，步骤100中，润滑油预处理的具体步骤为：

润滑剂通过配液系统的搅拌作用分散，然后经过过滤器进行初步的过滤，通过隔膜泵进行二次过滤处理，过滤之后在蓄能器的作用下通过清洗过滤器，在排污后通过配液阀供应气液混合阀管道；

空气通过空压站管路进入，在减压过滤阀进行降压和过滤处理之后通过电磁阀进入气液混合阀管道。

进一步地，在步骤100中，配置润滑油的具体步骤为：

润滑剂和压缩空气在进入气液混合阀管道之前分别通过蓄能器和减压过滤阀调整至设定的压力，且压缩空气的压力大于润滑剂的压力；

在气液混合阀管道内调整压缩空气和润滑剂的进入方向，使得两者的进入方向呈锐角相交；

配液阀和电磁阀均通过PLC控制系统的指令控制压缩空气的进气量和润滑剂的进液量。

进一步地，在步骤200中，雾化喷嘴系统间距的调整包括喷雾组件间距和雾化喷嘴间距的调整，并且两个间距调整的具体步骤为：

喷雾组件间距，上喷雾组件和下喷雾组件之间均通过T形支撑架上的纵向调节臂拉伸和收缩来调整之间的距离；

雾化喷嘴间距，设在同一喷雾组件上的雾化喷头之间通过T形支撑架上的横向间距调整臂的拉伸和收缩来调整之间的距离，并且对于每一个雾化喷头均通过定向旋转球来调整其相对于模具腔的喷吹角度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在锻压过程中的喷雾润滑设备只需在上、下两个可调支撑架上各安装两个雾化喷嘴即可，通过可调支撑架来调整雾化喷嘴的喷射角度及同一支撑架上两个雾化喷嘴之间的间距来适应锻压模具的大小，设备不仅适配性强、结构简单，而且大大减少了雾化喷嘴的使用量，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明的雾化喷嘴系统结构示意图；

图2为本发明润滑方法流程示意图；。

图中标号：1-T形支撑架；2-锥齿轮传动机构；3-旋转密封组件；4-横向间距调整臂；5-雾化喷嘴；6-有伺服电机；7-纵向间距调整臂；8-调节旋钮；9-内置凹槽；10-定向旋转球；

201-主动锥齿轮；202-有被动锥齿轮；

1001-摩擦球；1002-旋球球罩。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种锻压过程的自动喷雾润滑系统，PLC控制单元以及与PLC控制单元连接的配液系统、供液系统、供气系统、清洗过滤系统、测温组件和雾化喷嘴系统。

在本发明中，配液系统由升降电机、升降机、搅拌电机、减速机、搅拌器、配液桶、液位剂等组成。

供液系统由隔膜泵、蓄能器、压力表、压力传感器、电磁阀、配液阀、流量计、减压过滤阀等组成。供气系统由空压站管路、减压过滤阀和电磁阀等组成。其中，流量计的一端与对应的气液混合阀管路连接，其另一端与比例阀管路连接，所述隔膜泵、蓄能器、压力表、压力传感器、电磁阀、配液阀、流量计、减压过滤阀分别与PLC控制单元信号连接。

其中，压缩空气减压过滤阀与空压站管路连接，电磁阀与出气端相连并与所述气液混合阀管路连接，并所述压缩空气减压过滤阀及电磁阀与所述控制单元信号连接。

清洗过滤系统由清洗过滤器、清洗系统、排污阀组成。测温组件由热电偶传感器组成，其与所述控制单元信号连接。

如图1所示，所述雾化喷嘴系统包括相对设置并具有相同结构的上喷雾组件和下喷雾组件，所述上喷雾组件和下喷雾组件均包括T形支撑架，两根所述T形支撑架之间通过锥齿轮传动机构连接，且在锥齿轮传动机构与T形支撑架的连接处设有旋转密封组件，所述旋转密封组件外接有供液管道，每根T形支撑架的双臂上均设有横向间距调整臂，所述横向间距调整臂外端均固定安装有喷吹方向对着模具腔的雾化喷嘴，所述锥齿轮传动机构通过驱动轴连接有伺服电机。

基于上述，在本发明中，所述锥齿轮传动机构包括固定安装在驱动轴上的主动锥齿轮，所述主动锥齿轮的上方和下方均设有被动锥齿轮，所述T形支撑架分别固定在两侧的被动锥齿轮内。当主动锥齿轮被伺服电机通过驱动轴驱动之后，将会通过齿轮的锥形结构分别带动设在上方和下方的被动锥齿轮以相反的方向转动，当被动锥齿轮转动后进而带动固定在其上的T形支撑架转动。另外，所述T形支撑架内部呈中空状，且在T形支撑架与锥齿轮传动机构之间设有旋转密封组件，所述旋转密封组件包括与T形支撑架直接连接的旋转轴承，所述供液管道通过旋转轴承与T形支撑架内部连通，在本发明中，通过旋转轴承的连接作用，使得T形支撑架在转动的过程中也能够通过该结构与外接的供液管道连通。

为了适应不同模具之间的距离，在所述T形支撑架底部均安装有纵向间距调整臂，由于该T形支撑架具有横向和纵向上的移动能力，因此，可以认为T形支撑架具有伸缩能力，以便适应不同模具之间的距离以及不同模具腔之间的距离。其具体的滑动过程为：所述纵向间距调整臂和横向间距调整臂在T形支撑架上滑动，在纵向间距调整臂和横向间距调整臂与T形支撑架之间均通过调节旋钮进行固定，且在T形支撑架内均设有用于安置供液管道的内置凹槽。

在上述的基础上，进一步优选的是，所述雾化喷嘴和横向间距调整臂之间设有定向旋转球，所述定向旋转球包括固定安装在横向间距调整臂上的摩擦球，所述摩擦球表面套设有旋球球罩，所述旋转球罩上设有压紧旋钮。在本发明中，由于不同的模具腔可能位于不同的位置，因此，初始化设定的雾化喷嘴并不一定是直接与模具腔对应的，为了使得喷雾效果更好，通过设定的旋转结构来调整雾化喷嘴的角度，当然，为了确定喷雾过程中的稳定性，通过压紧旋钮来进行调整后的固定。

基于上述，每个喷雾组件均由一根间距可调的支撑架和两个雾化喷嘴构成，在支撑架两端各安装一个雾化喷嘴，雾化喷嘴喷吹方向对着模具腔。两个支撑架中间位置与伺服电机的驱动轴以锥齿轮相连，并在驱动轴驱动下，以相反方向按设定的速度做高速旋转。与雾化喷嘴相连接的气液混合物管道置于支撑杆的凹槽内，并与供液供气系统管道连通。

基于上述，本发明中的润滑系统只需要在锻压过程中在上、下两个方向上各自安装两个雾化喷嘴即可，而两组雾化喷嘴和同一组雾化喷嘴之间的距离均是可调的，从而可以适应不同的模具宽度和模具腔的宽度。从而达到提高适配性和减少雾化喷嘴使用量的目的，降低了润滑系统的成本。

另外，基于上述润滑系统，如图2所示，本发明还提供了一种锻压过程的自动喷雾润滑方法，包括如下步骤：

步骤100、对润滑剂进行预处理，并且配置润滑油的压力和气液混合比。

根据锻压设备控制系统的要求，在控制单元的控制下，润滑剂在配液桶中被搅拌，在隔膜泵的作用下，经过滤器进入到管道中，在蓄能器的设定压力作用下经过清洗过滤系统去除润滑剂中的杂质，压缩空气经减压过滤阀去除空气中的水、油及杂质后调节到合适的压力。

润滑油预处理的具体步骤为：

润滑剂通过配液系统的搅拌作用分散，然后经过过滤器进行初步的过滤，通过隔膜泵进行二次过滤处理，过滤之后在蓄能器的作用下通过清洗过滤器，在排污后通过配液阀供应气液混合阀管道。在该步骤中，实现润滑剂的分散和多级过滤，使得润滑剂可以达到雾化喷涂的技术要求，另外，则通过蓄能器给润滑剂进行加压处理，以适应雾化喷涂的压力要求。

空气通过空压站管路进入，在减压过滤阀进行降压和过滤处理之后通过电磁阀进入气液混合阀管道。在该步骤中，空气直接通过压缩行程压缩空气，压缩空气在过滤的同时还需要进行降压，以达到适配的压力，同时为了提高雾化效果，压缩空气的压力要大于润滑剂的压力。

进一步地，在步骤100中，配置润滑油的具体步骤为：

润滑剂和压缩空气在进入气液混合阀管道之前分别通过蓄能器和减压过滤阀调整至设定的压力，且压缩空气的压力大于润滑剂的压力；

在气液混合阀管道内调整压缩空气和润滑剂的进入方向，使得两者的进入方向呈锐角相交，当两者以锐角的形式相交时，可以使得润滑剂和压缩空气充分混合，而且该混合空气可以直接以一定的流速和压力在气液混合阀管道中相互纠缠，以达到最佳混合的目的，同时还能够保持一定的压力以适应雾化喷嘴的压力需求；

配液阀和电磁阀均通过PLC控制系统的指令控制压缩空气的进气量和润滑剂的进液量。

在本发明中，所有的配置过程均受控于PLC控制系统，即通过PLC控制系统来控制润滑剂的预处理和配置过程，同时控制气液混合的压力和剂量，以适应不同的润滑需求，有利于提高与不同规格模具的适配性，且降低制造成本。

步骤200、根据模具大小调整雾化喷嘴系统的间距。

雾化喷嘴系统间距的调整包括喷雾组件间距和雾化喷嘴间距的调整，并且两个间距调整的具体步骤为：

喷雾组件间距，上喷雾组件和下喷雾组件之间均通过T形支撑架上的纵向调节臂拉伸和收缩来调整之间的距离；

雾化喷嘴间距，设在同一喷雾组件上的雾化喷头之间通过T形支撑架上的横向间距调整臂的拉伸和收缩来调整之间的距离，并且对于每一个雾化喷头均通过定向旋转球来调整其相对于模具腔的喷吹角度。

步骤300、设定伺服电机的转速，当配置后的润滑油进入雾化喷嘴系统后高速旋转使得润滑油均匀喷涂在模具腔内。

在控制单元的控制下，电磁阀与配液阀相互配合，将过滤后的润滑剂与压缩空气混合进入雾化喷嘴中。

综合上述，本发明的具体工作方式为：

根据测温组件反馈的温度信息控制供气组件和供液组件所供应的压缩空气和水基或油基润滑剂的流量，来调整上、下两组支撑架上各自两个雾化喷嘴系统所喷射的气雾量。当雾化喷嘴进入上、下模具之间后在对着模具型腔喷出雾化润滑剂的同时并在各自的水平面上做高速旋转，使下模喷气雾组件和上模喷气雾组件所喷射的气雾均匀地喷涂在下模型腔内和上模上，有利于对上模和下模进行均匀地冷却润滑，从而有利于提高对温热锻造模具的冷却润滑效果。

在控制单元控制下，喷涂完成后，雾化喷嘴系统停止喷吹，并在伺服电机驱动下从上、下模具间撤离，待下一次锻压前再次进入上、下模具之间对模具进行清扫、冷却及雾化润滑，如此反复操作。

综上所述，本发明采用上述结构，锻压过程中的喷雾润滑设备只需在上、下两个可调支撑架上各安装两个雾化喷嘴即可，通过可调支撑架来调整雾化喷嘴的喷射角度及同一支撑架上两个雾化喷嘴之间的间距来适应锻压模具的大小。设备不仅适配性强、结构简单，而且大大减少了雾化喷嘴的使用量，降低了生产成本。

相对于现有技术，本喷雾润滑方法和装置可以适用于任何多工位压力机和单工位压力机条件下的温热锻造过程，无需自动化送料设备配合，可以在实时监控温热锻造模具的温度的情况下自动地实现氧化皮清扫、冷却与润滑等功能的闭环控制，使温热锻造模具的温度控制精确，润滑剂喷涂均匀，提高了温热锻造模具的使用寿命，同时有利于节省水基或油基石墨润滑剂的用量，降低环境污染，有利于降低工人操作强度和生产过程的自动化。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种锻压过程的自动喷雾润滑系统，包括PLC控制单元以及与PLC控制单元连接的配液系统、供液系统、供气系统、清洗过滤系统、测温组件和雾化喷嘴系统，其特征在于：

所述雾化喷嘴系统包括相对设置并具有相同结构的上喷雾组件和下喷雾组件，所述上喷雾组件和下喷雾组件均包括T形支撑架(1)，两根所述T形支撑架(1)之间通过锥齿轮传动机构(2)连接，且在锥齿轮传动机构(2)与T形支撑架(1)的连接处设有旋转密封组件(3)，所述旋转密封组件(3)外接有供液管道，每根T形支撑架(1)的双臂上均设有横向间距调整臂(4)，所述横向间距调整臂(4)外端均固定安装有喷吹方向对着模具腔的雾化喷嘴(5)，所述锥齿轮传动机构(2)通过驱动轴连接有伺服电机(6)。

2.根据权利要求1所述的一种锻压过程的自动喷雾润滑系统，其特征在于，所述锥齿轮传动机构(2)包括固定安装在驱动轴上的主动锥齿轮(201)，所述主动锥齿轮(201)的上方和下方均设有被动锥齿轮(202)，所述T形支撑架(1)分别固定在两侧的被动锥齿轮(202)内。

3.根据权利要求1所述的一种锻压过程的自动喷雾润滑系统，其特征在于，所述T形支撑架(1)内部呈中空状，所述旋转密封组件(3)设在T形支撑架(1)与锥齿轮传动机构(2)之间，所述旋转密封组件(3)包括与T形支撑架(1)直接连接的旋转轴承，所述供液管道通过旋转轴承与T形支撑架(1)内部连通。

4.根据权利要求1所述的一种锻压过程的自动喷雾润滑系统，其特征在于，所述T形支撑架(1)底部均安装有纵向间距调整臂(7)，所述纵向间距调整臂(7)和横向间距调整臂(4)在T形支撑架(1)上滑动，在纵向间距调整臂(7)和横向间距调整臂(4)与T形支撑架(1)之间均通过调节旋钮(8)进行固定，且在T形支撑架(1)内均设有用于安置供液管道的内置凹槽(9)。

5.根据权利要求1所述的一种锻压过程的自动喷雾润滑系统，其特征在于，所述雾化喷嘴(5)和横向间距调整臂(4)之间设有定向旋转球(10)，所述定向旋转球(10)包括固定安装在横向间距调整臂(4)上的摩擦球(1001)，所述摩擦球(1001)表面套设有旋球球罩(1002)，所述旋转球罩(1002)上设有压紧旋钮。

6.一种锻压过程的自动喷雾润滑方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤100、对润滑剂进行预处理，并且配置润滑油的压力和气液混合比；

步骤200、根据模具大小调整雾化喷嘴系统的间距；

步骤300、设定伺服电机的转速，当配置后的润滑油进入雾化喷嘴系统后高速旋转使得润滑油均匀喷涂在模具腔内。

7.根据权利要求6所述的一种锻压过程的自动喷雾润滑方法，其特征在于，在步骤100中，润滑油预处理的具体步骤为：

润滑剂通过配液系统的搅拌作用分散，然后经过过滤器进行初步的过滤，通过隔膜泵进行二次过滤处理，过滤之后在蓄能器的作用下通过清洗过滤器，在排污后通过配液阀供应气液混合阀管道；

空气通过空压站管路进入，在减压过滤阀进行降压和过滤处理之后通过电磁阀进入气液混合阀管道。

8.根据权利要求6所述的一种锻压过程的自动喷雾润滑方法，其特征在于，在步骤100中，配置润滑油的具体步骤为：

润滑剂和压缩空气在进入气液混合阀管道之前分别通过蓄能器和减压过滤阀调整至设定的压力，且压缩空气的压力大于润滑剂的压力；

在气液混合阀管道内调整压缩空气和润滑剂的进入方向，使得两者的进入方向呈锐角相交；

配液阀和电磁阀均通过PLC控制系统的指令控制压缩空气的进气量和润滑剂的进液量。

9.根据权利要求6所述的一种锻压过程的自动喷雾润滑方法，其特征在于，在步骤200中，雾化喷嘴系统间距的调整包括喷雾组件间距和雾化喷嘴间距的调整，并且两个间距调整的具体步骤为：

喷雾组件间距，上喷雾组件和下喷雾组件之间均通过T形支撑架上的纵向调节臂拉伸和收缩来调整之间的距离；

雾化喷嘴间距，设在同一喷雾组件上的雾化喷头之间通过T形支撑架上的横向间距调整臂的拉伸和收缩来调整之间的距离，并且对于每一个雾化喷头均通过定向旋转球来调整其相对于模具腔的喷吹角度。