锻造压力机如何选型？

【专家解说】：随着国民经济的飞速发展和科学技术的日益提高，汽车、火车、航空等交通行业的机械锻造工艺，对设备的吨位、精度、可靠性及自动化程度提出了更高的要求，尤其是随着我国铁路事业的快速发展，火车速度不断是高，原来用铸造工艺成形的如火车拖钩等大型关键零件的质量已不能满足火车性能要求，必须改为锻造工艺成形，以提高零件质量性能，从而确保火车高速、安全、可靠的运行。但由于目前国内最大的25000kN双盘摩擦压力机因吨位限制难以完成重任，而进口设备或热模锻曲柄压力机又价格昂贵，用户一时难以接受，因此，研发大吨位双盘摩擦压力机迫在眉睫。为此，青岛青锻锻压机械有限公司工程技术人员通过大量理论推导计算和多次模拟试验，创造性地开发研制出了国内第1台J53-3150型31500kN大型双盘摩擦压力机，以满足市场需求。J53-3150型双盘摩擦压力机是目前国际上生产过的该系列最大的吨位的压力机，在国内青岛青锻锻压机械有限公司属惟一开发研制成功的厂家，该机仅用了3个多月的加工、装配和调试，一次性试车成功，并交付南京用户使用。该机的研制成功将为众多的锻造厂家提供成本低、性能好、质量可靠、控制水平较高的大型锻造设备，从而为用户节约投资，提高效益。应用和发展优势（1）J53-3150型双盘摩擦压力机兼有模锻锤和热模锻曲柄压力机的双重特性和优点。首先，它在工作过程中带有一定的冲击作用，滑块行程不固定，这是锤类设备的特性，使得它在一个型槽里可进行多次打击变形，从而能为大变形工序（如镦粗、挤压等）提供大的变形能和一定的锻击力；同时，它又是通过螺旋副传递能量，在金属产生塑性变形的瞬间，滑块和工作台之间所受的力由压力机封闭的框架所承受，并形成一个封闭力系，这一点是热模锻曲柄压力机的特性，因而也能为小变形工序（如锻模合阶段、精压、压印等）提供较大的变形力和一定的变形能，所以能满足各种主要锻压工序的力能要求。（2）与模锻锤相比，该机设有液压顶出机构，可进行无拔模斜度或小拔模斜度的精密锻造，而锤无顶出装置，锻件完全靠人工从模具中取出，锻件必须有很大的拔模斜度。锤上模锻，不仅精度差、合格率低、而且噪音高、环境污染严重、浪费能源，再加上冲击振动，在现有模锻锤上难以进行精密模锻。若选用热模锻曲柄压力机，则可解决精度问题，对大批量锻件成形比较合适，但设备投资太大，对生产规模批量不大的情况选用热模锻曲柄压力机显然是不经济的。（3）与热模锻曲柄压力机相比，该机是定能设备，设备行程可变，没有固定的下死点。因此，调整模具十分方便，特别适合于模具更换频繁的中小批量锻件的生产。而热模锻曲柄压力机的下死点是固定的，行程和压力不能随意调节，不适宜进行延伸、滚挤等制作工艺，对坯料表面的加热质量要求也较高，不允许有过多的氧化皮，尤其当设备操作或模具调整不当以及下料不准或超负荷使用时，有可能使滑块在接近下死点时发生闷车而中断生产。（4）该机打击力大，一般允许为公称力的1.6倍，而热模锻曲柄压力机因容易“闷车”一般只允许用到其公称力的70%~80%。因此，同规格的压力机，双盘磨擦压力机的最大打击力是热模锻曲柄压力机的2倍，也就是说J53-3150型摩擦压力机就相当于60000kN的热模曲柄压力机的工作能力。（5）该机锻件精度高，锻件的尺寸精度靠模具“打靠”和导柱导向（用于精密模锻）来保证，不受设备自身弹性变形的影响，因而近年来许多工厂都利用摩擦压力机进行精密模锻。（6）该机闷模时间短，仅为热模锻曲柄压力机1/2，传给模具上的热量生产尤为重要，能够保证各个锻件的精度基本一致。而热模锻曲柄压力机由于滑块在下死点附近运动速度最慢，不仅工件在模具内停留时间长，模具使用寿命短，而且对一些主要靠压入方式充填型槽的锻件，有可能虽然产生了较大的毛边，而仍未充满型槽深处。（7）该机结构简单性能可靠，操作灵敏方便，其设备投资、模具成本和锻件成本均比模锻锤和热模锻曲柄压力机便宜一半多，与进口产品相比，性能基本一致，但价格仅为进口产品的1/4。因此，理论和实践都证实，J53-3150型双盘摩擦压力机工艺适应范围广，锻件精度高，生产率适中，劳动条件好，是一种符合我国国情，具有国际先进水平的大型精锻设备。产品结构设计特点国内制造摩擦压力机比较有实力的专业厂家不多，但新成立的个体小厂不少，因其研制能力有限，仅靠表面仿制，又无质量体系保证，因此不同厂家制造的摩擦压力机，其关键部位的结构性能和质量差别很大，青岛青锻锻压机械有限公司生产的摩擦压力机规格品种和结构也不尽相同，结构性能质量也在不断改进，与同类产品相比，J53-3150型双盘摩擦压力机在结构设计方面具有以下优点。工作原理螺杆上端与飞轮刚性联接，下端与滑块相连，由铜螺母将飞轮和螺杆的旋转运动转变为滑块的上、下直线运动，电机经皮带轮带动摩擦盘转动，当向下行程开始时，右边的气缸进气，推动摩擦盘压紧飞轮，搓动飞轮旋转，滑块下行，此时飞轮加速并获得动能，在冲击工件前的瞬间，摩擦盘与飞轮脱离接触，滑块以此时所具有速度锻压工件，释放能量直至停止；锻压完成后，开始回程，此时，左边的气缸进气，推动左边的摩擦盘压紧飞轮，搓动飞轮反向旋转，滑块迅速提升，至某一位置后，摩擦盘与飞轮脱离接触，滑块继续自由向上滑动，到达制动行程处，制动器动作，滑块减速，直至停止，这样，上下运动1次，即完成了1个工作循环。主要零部件特点及其作用（1）机身采用组合预应力框架，分为横梁、立柱和底座，由4根优质合金钢锻造拉杆预紧成为一体，机架强度高刚性好，机身设计为组合式，一是为了起吊运输方便，二是提高产品质量，防止铸件缺陷带来的隐患；横梁中的铜螺母是用特殊配方的优质耐磨铜合金，采用离心浇铸工艺制成，铜螺母和上面的导向套是易损件，磨损后需及时更换；良好的润滑对螺旋副的寿命至关重要，一定要根据实际情况及时调整润滑，确保螺旋副润滑充足；螺母下面设有缓冲圈，当制动失灵时，缓冲圈用以吸收运动系统的能量，避免运动系统与机架刚性相撞而损坏机器，当发现上撞缓冲圈时应立刻停机，并查明原因，排除故障，严禁经常上撞缓冲圈；工作台上的垫板是用来保护工作台面的，不能随意拆卸。（2）传动部分采用比较容易高速的十字叉联轴节式调整结构，摩擦盘与飞轮间的间隙一般为2~3mm，当超过5mm时要及时调整间隙，以防损伤有关零部件。十字叉联轴节式调整结构从防锈和防变形两方面有效解决了摩擦盘调不动问题，摩擦盘与传动轴间装有防锈铜套，铜套内设有润滑装置，需定期注油并定期活动一下铜套，以防油污干枯而使铜套难于移动，调整摩擦盘后，需将锁紧螺母紧靠在摩擦盘端面上，不得留有产隙，以防窜动损伤有关零部件。（3）采用打滑保险飞轮，从而保证了设备既能输出较大的打击能量，又能在输出较大的打击力时通过飞轮打滑保护设备。飞轮外缘的牛皮带为易损件，严重磨损后应及时更换，飞轮轮体与上下轮缘之间装有打滑摩擦片，用螺栓将碟簧压缩，依靠碟簧的弹力将它们磨擦联接起来，起安全保险作用，当打击力超过额定力时，上下轮缘将会相对于轮体打滑，消除多余能量，避免因超载而损坏机器，打滑保险装置不得随意锁死，以防超载。螺杆是该机的核心零件，其几何精度、表面粗糙度及材质性能如何，对其使用寿命乃至铜螺母的使用寿命至关重要。本螺杆材质选用优质合金钢锻材，经充分锻造探伤后，再经热处理至适当硬度，使之获得最佳的综合机械性能。螺纹摩擦表面需经抛光处理，以减轻机械磨损，提高使用寿命。（4）滑块采用X型导轨，导轨面上镶有耐磨铜导板，铜板磨损后，可通过调整斜铁调整导轨间隙，以保证滑块的导向精度，滑块内部装有球面推力轴承，该轴承既可传递打击力又能自动调心，以保证螺杆能承受一定的偏载，本机最大偏心距应不大于300mm。（5）采用平移式全行程制动，制动力大，制动灵敏，安全可靠，在全行程任意位置均可实现制动，通过滑块的点动使用户安装调整模具非常方便。同时平移式制动对飞轮牛皮带损伤轻，牛皮带使用寿命长。制动力的大小可通过调整气缸压缩弹簧来实现，但过大的制动力不利于飞轮牛皮带的使用寿命。因此，在满足使用要求的情况下，不要将制动力调得太大。（6）采用液压顶料，顶出力大，顶出平稳，且顶出力和顶出行程均可调整，顶料缸采用复合结构，结构紧凑。当需要较大顶料力时，大小活塞同时顶料，效率高；当顶料力较小时，只需小活塞即可顶出工件，顶料杆设有3杆，根据锻件需要，可同时使用，也可1杆或2杆单独使用。（7）操纵采用组合式气缸直推结构，结构简单可靠，从根本上解决了拨叉操纵易断裂且维修困难的问题。（8）主要润滑点采用全自动集中润滑，从而避免了因人为因素造成润滑不及时、不充分而操作螺旋副问题。出油量的多少应根据实地工作情况予以调整。（9）平台刚性好，振动小，噪声低，前后贯通使用方便，外形美观并没有安全装置，以确保维修人员的安全。（10）控制系统的主控元器件采用日本OMROW公司生产的CQMIH型可编程控制器（PLC），采用模块式设计，结构紧凑，控制线路先进，调整灵敏，运行可靠，使用维护方便，机器的打击能量可通过调节操纵柜上的时间继电器来调整。机器没有调整与自动2种工作状态，调整工作状态用于机器的调整或者模具的调整，自动工作状态用于机器的正常使用，在模具调整完成后，可使用自动工作状态进行工件的打击。另外，机器操纵柜上装有可选的吨位监测仪，用以自动监测实际打击力的大小，如果打击力超过允许的最大值，监测仪将自动报警，并自动停止工作，以保护设备安全，在主机操作区域用户还可选装光电保护装置，以进一步确保操作者的人身安全。典型锻件应用实例该产品主要用于大型锻件的模锻、镦锻、矫正、精压等成形工艺，可广泛应用火车、汽车、拖拉机、船舶、航空、五金工具、医疗器械、餐具、机械制造等行业。（1）火车拖钩、紫铜风口前帽、工程机械铲齿等大型锻件的成形。这类零件原来采用铸造工艺制作，但随着市场竞争的日益加剧，用户对产品的安全可靠性和使用寿命提出了更高的要求，传统的铸造生产方法受到了挑战，铸造件的缺陷性越来越突出，急需用锻造成形代替铸造成形，从而提高产品质量，确保零部件安全可靠的使用。（2）顶镦类锻件。这类锻件一般要求头部局部镦粗成形，杆部不变形。（3）大型齿轮等杯盘类锻件例如福建晋江青马锻造厂400mm的大型齿轮原用5t锤锻造，为改善劳动条件，现改用25000kN摩擦压力机代替锤上模锻，更大规格的齿轮将采用31500kN摩擦压力机代替锤上模锻，从而提高劳动生产率节约能源。（4）车桥、曲轴、环首类螺钉、汽车发动机连杆等长轴类锻件。合肥锻造厂和聊城锻造厂分别上了1条汽车前桥锻造线，用JA53-100B、JA53-1600A和JA53-2500A宽台面双盘摩擦压力机代替热模锻曲柄压力机，汽车前桥的质量和日产量可与万吨热模锻生产线相当，但投资不足热模锻的1/2，综合效率十分突出，成功经验值得借鉴。广州铁路配件厂利用摩擦压力机有顶料装置的特点，对环首类螺栓的锻造工艺进行了改进，用摩擦压力机模锻代替锤上胎模锻，简化了工艺，提高了劳动生产率，节约了电力，燃料。原采用锤上胎模锻，需4人配合作业，日产450件，现采用摩擦压力机模锻，3人配合作业，日产900件，可提高劳动生产率2倍左右，且优化了劳动条件，提高了模具使用寿命。实践证明，摩擦压力机模锻环首类螺栓锻造工艺方案经济可靠，节约能源，提高了劳动生产率，减轻了劳动强度。发动机曲轴原在5t锤上模锻需6~7次打击才能成形，锻件合格率仅在60%~65%，而在31500kN螺旋压力机上仅需预锻和终锻2次成形，减轻了操作工人的劳动强度，减少了环境污染，每件节材1.15 kg，合格率近100%，每天可生产近千件，模具寿命大大延长，质量、效率和节能指标大大提高。（5）可锻造法兰、三通阀体等有2个凸缘或凹坑的锻件。（6）叶片、锥齿轮等精密锻件，在摩擦压力机上可实现少无切削工艺。例如陕西鼓风机（集团）有限公司原使用自由锻锤锻造透平压缩机叶片，锻造余量大，不仅浪费材料而且加工费用高，改用磨擦压力机精锻后，材料利用率由自由锻的10%，提高到50%以上，由于精锻叶片单边余量一般不超过1mm，型线不需仿形加工而可直接抛磨，节省了大量加工时，提高了生产效率，并基本保持了完整的锻造流线，从而使叶片强度也提高10%以上。而且用双盘摩擦压力机成形可采用镶块模具，模座为通用件，锻造不同规格的叶片只需更换镶块模，从而简化了模具的调试，并降低了制造成本。结束语我国锻造厂家众多，设备数量庞大，但总体技术水平不高，大量的老式锻锤是中小锻造企业的主导设备，急需更新换代，特别是在生产大型精锻件的现代企业，设备的落后制鸡着工业水平，效益及锻件质量的提高，随着市场经济的发展，节能、节材、高质、高效已成为现代锻造厂发展的必由之路，同时大量的锻造厂因设备选型与工艺特点、产量不相适应而造成设备资源严重浪费，锻件成本太高。因此，根据自己的锻造工艺特点和产量选择适合自己的锻造设备，应给予充分考虑，从而节约投资提高效益。 来源：[www.chinanics.com]中国机电网·机电门户类电子商务平台！