机械压力机上螺纹锁紧的应用
在机械压力机http://www.servo-pressing.com/的工作环境中，螺纹锁紧作为一种重要的锁紧方式，被广泛应用于各种不同的应用场景。这种锁紧方法不仅具有高精度、高可靠性，而且在使用过程中表现出良好的性能和稳定性。本文将详细介绍螺纹锁紧在机械压力机中的应用及其优缺点。
一、螺纹锁紧的原理
螺纹锁紧是通过利用螺纹的螺旋升角和摩擦力来实现对物体的锁紧。当螺栓与螺母旋合时，螺纹之间的摩擦力会产生预紧力，从而实现锁紧效果。这种锁紧方式具有结构简单、使用方便、可靠性高等优点。
二、机械压力机上螺纹锁紧的应用
用于连接和固定部件
在机械压力机中，螺纹锁紧可以用于连接和固定各种部件。例如，可以将螺栓与螺母配合使用，将压力机的上下工作台连接在一起，或者将传动机构中的轴和轴承座固定在一起。通过调整螺栓的预紧力，可以保证各部件之间的连接牢固可靠。
用于调整和保持精度
螺纹锁紧还可以用于调整和保持机械压力机的精度。例如，可以通过调整螺栓的预紧力来调整工作台的平行度、垂直度等精度指标。同时，在长期使用过程中，由于各部件的磨损和变形，可能会导致压力机的精度下降。此时，可以通过重新调整螺栓的预紧力来恢复压力机的精度。
用于实现过载保护
螺纹锁紧还可以用于实现过载保护。当机械压力机在工作过程中遇到超过其承受能力的异常载荷时，螺栓和螺母之间的摩擦力可以起到缓冲作用，从而保护压力机和操作人员的安全。
三、螺纹锁紧的优缺点
优点
（1）结构简单、使用方便：螺纹锁紧的结构简单，操作方便，可以快速实现物体的锁紧。
（2）高精度、高可靠性：螺纹锁紧具有高精度和高可靠性，能够满足各种不同应用场景的需求。
（3）良好的性能和稳定性：螺纹锁紧在使用过程中表现出良好的性能和稳定性，能够长时间保持锁紧状态。
（4）可重复使用：螺纹锁紧可以重复使用，适用于需要经常拆卸和重新安装的场合。
缺点
（1）对螺纹的加工精度要求较高：螺纹锁紧对螺纹的加工精度要求较高，如果加工不良会导致锁紧效果下降。
（2）可能会产生预应力：螺纹锁紧可能会产生预应力，从而影响物体的精度和稳定性。
（3）不适用于高温、高湿度等恶劣环境：在高温、高湿度等恶劣环境下，螺纹锁紧容易生锈、腐蚀，影响其使用寿命和可靠性。
四、总结
螺纹锁紧在机械压力机中具有广泛的应用价值，其优点包括结构简单、使用方便、高精度、高可靠性等。然而，也存在一些缺点如对螺纹加工精度要求较高、可能产生预应力等。在实际使用过程中，需要根据具体的应用场景选择合适的锁紧方式，并注意在恶劣环境下采取有效的防腐措施，以确保机械压力机的正常运转和延长其使用寿命。
机械压力机在使用过程中，调节装模高度的螺纹副需要螺纹锁紧。由于螺纹间隙的存在，依靠螺纹副本身的自锁作用，不能完全满足锁紧要求。因此在螺纹副处会增加机械式或者液压式螺纹锁紧结构。
机械压力机是常见的机械加工通用设备之一。其主要运动原理是通过曲柄滑块机构将电动机的旋转运动转换为滑块的直线往复运动，对坯料进行冲裁或者成形加工。为了适应不同高度的模具，设计机械压力机时会增加装模高度调整结构。为了实现装模高度的无级调整，多采用螺纹副形式，依靠螺纹副旋入旋出带动滑块在机架中升降，改变机械压力机的装模高度。如果螺纹副之间发生相对转动，或者螺纹副间有轴向间隙，机械压力机的装模高度就会发生变化。在实际的冲压生产过程中，如果装模高度发生变化，模具闭合时就会产生过紧或者过松的情况，冲压的零件质量就难以得到保证。为保证冲压件的成品率，工作中的机械压力机是不允许装模高度产生变化的，所以就必须保证螺纹副是锁紧状态。
机械压力机的螺纹副自锁作用
机械压力机装模高度调整结构的螺纹副多采用更适合机械运动的梯形螺纹形式，梯形螺纹的螺纹升角为：
梯形螺纹的当量摩擦角为：
其中λ——螺纹升角；S——导程；d2——中径；ρ'——当量摩擦角；f——摩擦副的摩擦因数；α——牙型角。
当λ≤ρ'，即梯形螺纹的螺纹升角≤当量摩擦角时，该螺纹副即具有自锁功能。
根据国家梯形螺纹标准，牙型角采用标准的30°；标准的螺纹升角一般取λ≤4°30'；而机械压力机装模高度调整结构的螺纹副摩擦因数一般在0.1左右。所以通常情况下，机械压力机的装模高度调整结构的螺纹副本身具有自锁特性，可以防止冲压过程中螺纹副发生相对旋转而造成装模高度产生变化。
螺纹锁紧结构在机械压力机中的应用
在实际生产过程中，为了保证螺纹副顺利地旋入旋出，螺纹副之间是存在配合间隙的。例如我公司公称力为1600kN的机械压力机，模高调整的螺纹副加工技术要求：配合后径向间隙不得大于0.05mm，轴向综合间隙不得大于0.15mm，而影响装模高度的主要因素是螺纹副的轴向间隙。为了消除轴向间隙带来的影响，通常会在螺纹副上面增加额外的螺纹锁紧结构。螺纹锁紧结构一般采用机械式和液压式两种。
机械式螺纹锁紧结构
机械式螺纹锁紧结构类型是机械防松，其方案是增加一个螺纹副径向的机械预紧结构。此种结构可以使牙型角能并且只能沿螺纹副的径向移动，最终会使牙型角上的摩擦面接触，从而消除螺纹副间的轴向间隙。而且还可以增大螺纹副径向压力，从而增大螺纹副的摩擦力矩，达到螺纹锁紧的目的。
1为我公司JC23-63型机械压力机的机械式螺纹锁紧结构示意，螺纹套、锁紧螺套甲、锁紧螺套乙共同组成内螺纹结构，其中锁紧螺套甲和锁紧螺套乙为活块结构，运动自由度只有沿螺纹副的径向，并且由螺栓螺母组合以及顶紧螺钉预紧。调节螺杆为外螺纹结构，内、外螺纹结构共同组成调节装模高度的螺纹副。当螺栓螺母组合以及顶紧螺钉对锁紧螺套甲和锁紧螺套乙进行预紧时，内外螺纹副会发生径向的相对移动，最终使螺纹副的牙型角的摩擦面接触，这样轴向间隙就会被消除，螺纹径向移动示意如2所示。
1 JC23-63型机械压力机的机械式螺纹锁紧结构示意
1-螺纹套2-调节螺杆3-锁紧螺套甲4-锁紧螺套乙5-螺栓螺母组合6-顶紧螺钉
2螺纹径向移动示意
f0为螺栓螺母5和顶紧螺钉6预紧力合力沿螺纹副径向的分力，在预紧力f0的作用下，螺纹副发生径向的相对移动，原本轴向间隙S1就会被消除。而同样在f0的作用下，螺纹副的摩擦力矩MV也会增大，如下：
MV——螺纹副摩擦力矩；d2——螺纹中径；F——螺纹副轴向载荷，在此处取螺纹锁紧预紧结构沿螺纹副轴向的分力；λ——螺纹升角；ρ'——当量摩擦角；f0——螺纹锁紧预紧结构沿螺纹副的径向分力。
由上可知，装模高度调节螺纹副上所增加的机械锁紧结构，不但消除了轴向间隙，而且还增加了螺纹副的摩擦力矩，使其在使用的过程中更不容易产生相对滑动，保证冲压工作时的装模高度。但是这种机械结构每次更换模具调整装模高度时都需要松开和预紧，并且需要人工进行调整。而且在受到较大振动或者比较频繁的交变载荷时，机械锁紧结构可能会松弛并且失效。所以只适合规格比较小需要人工去操作的设备，以及大批量生产、不需要经常调整装模高度以及振动相对较少、受交变载荷频率较小的生产场合，有一定的使用局限性。
液压式螺纹锁紧结构
液压式的螺纹锁紧结构类型是摩擦防松，其方案是增加螺纹副轴向的液压预紧结构。这样不但可以依靠牙型角沿螺纹轴向移动从而直接消除螺纹副的轴向间隙，而且可以在螺纹副上增加一个不随外力变化的正压力，以产生一个可以阻止螺纹副相对转动的摩擦力，保证螺纹副在受到冲击、振动和交变载荷的情况下锁紧也不会失效。
3是我公司JF75G-260型机械压力机的液压式螺纹锁紧结构的示意，螺纹套和调节螺杆组成螺纹副，螺纹套和调节螺杆中间有一个活塞，活塞上面有高压密封圈。螺纹套底部有高压进油孔，当高压油进入螺纹套后会被活塞和高压密封圈封死在高压油腔里，我们称之为液压垫。液压垫里的油通过对活塞产生正压力fn并传递到调节螺杆端部。这个正压力会压紧螺纹副，从而消除轴向间隙，螺纹轴向移动示意如4所示。
3 JF75G-260型机械压力机的液压式螺纹锁紧结构示意
1-螺纹套2-调节螺杆3-活塞4-高压密封圈5-液压垫6-高压进油孔
4螺纹轴向移动示意
同时正压力fn还可以提供螺纹的摩擦力矩MV，如下：
MV——螺纹副摩擦力矩；d2——螺纹中径；fn——螺纹副轴向载荷，在此处由液压锁紧结构提供；λ——螺纹升角；ρ'——当量摩擦角；p——液压垫压强；D——活塞直径。
由上可知，装模高度调节螺纹副上所增加的液压锁紧结构，不但可以直接消除螺纹副间的轴向间隙，而且还增加了螺纹副的摩擦力矩，使其在使用的过程中更不容易产生相对滑动，保证冲压工作时的装模高度。由于液压系统采用电磁阀控制，所以不需要人工去调节，更适合人工不易操作的大型设备以及一些小批量频繁换模的工况。部分液压系统会采用一些液压锁以及补压油路，所以可以使液压垫的压强长时间保证稳定，因此也更适合较大振动或者比较频繁的交变载荷的工况。由于增加了液压系统，所以液压螺纹锁紧结构的成本较机械锁紧结构会更高一些。
结束语
在实际生产中，机械压力机装模高度调整结构中螺纹副的锁紧至关重要，由于螺纹副间存在轴向间隙，所以依靠螺纹副本身的自锁作用并不能完全满足需求。所以通常会在螺纹副处增加机械式或者液压式螺纹锁紧结构。结合两种结构的特点可知液压螺纹锁紧结构效果更稳定，使用更方便，虽然在成本上稍微高一些，但是也越来越多地应用在机械压力机上。
