鍛造壓力機(jī)如何選型？

【專家解說(shuō)】：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的日益提高，汽車、火車、航空等交通行業(yè)的機(jī)械鍛造工藝，對(duì)設(shè)備的噸位、精度、可靠性及自動(dòng)化程度提出了更高的要求，尤其是隨著我國(guó)鐵路事業(yè)的快速發(fā)展，火車速度不斷是高，原來(lái)用鑄造工藝成形的如火車拖鉤等大型關(guān)鍵零件的質(zhì)量已不能滿足火車性能要求，必須改為鍛造工藝成形，以提高零件質(zhì)量性能，從而確保火車高速、安全、可靠的運(yùn)行。但由于目前國(guó)內(nèi)最大的25000kN雙盤摩擦壓力機(jī)因噸位限制難以完成重任，而進(jìn)口設(shè)備或熱模鍛曲柄壓力機(jī)又價(jià)格昂貴，用戶一時(shí)難以接受，因此，研發(fā)大噸位雙盤摩擦壓力機(jī)迫在眉睫。為此，青島青鍛鍛壓機(jī)械有限公司工程技術(shù)人員通過(guò)大量理論推導(dǎo)計(jì)算和多次模擬試驗(yàn)，創(chuàng)造性地開發(fā)研制出了國(guó)內(nèi)第1臺(tái)J53-3150型31500kN大型雙盤摩擦壓力機(jī)，以滿足市場(chǎng)需求。J53-3150型雙盤摩擦壓力機(jī)是目前國(guó)際上生產(chǎn)過(guò)的該系列最大的噸位的壓力機(jī)，在國(guó)內(nèi)青島青鍛鍛壓機(jī)械有限公司屬惟一開發(fā)研制成功的廠家，該機(jī)僅用了3個(gè)多月的加工、裝配和調(diào)試，一次性試車成功，并交付南京用戶使用。該機(jī)的研制成功將為眾多的鍛造廠家提供成本低、性能好、質(zhì)量可靠、控制水平較高的大型鍛造設(shè)備，從而為用戶節(jié)約投資，提高效益。應(yīng)用和發(fā)展優(yōu)勢(shì)（1）J53-3150型雙盤摩擦壓力機(jī)兼有模鍛錘和熱模鍛曲柄壓力機(jī)的雙重特性和優(yōu)點(diǎn)。首先，它在工作過(guò)程中帶有一定的沖擊作用，滑塊行程不固定，這是錘類設(shè)備的特性，使得它在一個(gè)型槽里可進(jìn)行多次打擊變形，從而能為大變形工序（如鐓粗、擠壓等）提供大的變形能和一定的鍛擊力；同時(shí)，它又是通過(guò)螺旋副傳遞能量，在金屬產(chǎn)生塑性變形的瞬間，滑塊和工作臺(tái)之間所受的力由壓力機(jī)封閉的框架所承受，并形成一個(gè)封閉力系，這一點(diǎn)是熱模鍛曲柄壓力機(jī)的特性，因而也能為小變形工序（如鍛模合階段、精壓、壓印等）提供較大的變形力和一定的變形能，所以能滿足各種主要鍛壓工序的力能要求。（2）與模鍛錘相比，該機(jī)設(shè)有液壓頂出機(jī)構(gòu)，可進(jìn)行無(wú)拔模斜度或小拔模斜度的精密鍛造，而錘無(wú)頂出裝置，鍛件完全靠人工從模具中取出，鍛件必須有很大的拔模斜度。錘上模鍛，不僅精度差、合格率低、而且噪音高、環(huán)境污染嚴(yán)重、浪費(fèi)能源，再加上沖擊振動(dòng)，在現(xiàn)有模鍛錘上難以進(jìn)行精密模鍛。若選用熱模鍛曲柄壓力機(jī)，則可解決精度問(wèn)題，對(duì)大批量鍛件成形比較合適，但設(shè)備投資太大，對(duì)生產(chǎn)規(guī)模批量不大的情況選用熱模鍛曲柄壓力機(jī)顯然是不經(jīng)濟(jì)的。（3）與熱模鍛曲柄壓力機(jī)相比，該機(jī)是定能設(shè)備，設(shè)備行程可變，沒有固定的下死點(diǎn)。因此，調(diào)整模具十分方便，特別適合于模具更換頻繁的中小批量鍛件的生產(chǎn)。而熱模鍛曲柄壓力機(jī)的下死點(diǎn)是固定的，行程和壓力不能隨意調(diào)節(jié)，不適宜進(jìn)行延伸、滾擠等制作工藝，對(duì)坯料表面的加熱質(zhì)量要求也較高，不允許有過(guò)多的氧化皮，尤其當(dāng)設(shè)備操作或模具調(diào)整不當(dāng)以及下料不準(zhǔn)或超負(fù)荷使用時(shí)，有可能使滑塊在接近下死點(diǎn)時(shí)發(fā)生悶車而中斷生產(chǎn)。（4）該機(jī)打擊力大，一般允許為公稱力的1.6倍，而熱模鍛曲柄壓力機(jī)因容易“悶車”一般只允許用到其公稱力的70%~80%。因此，同規(guī)格的壓力機(jī)，雙盤磨擦壓力機(jī)的最大打擊力是熱模鍛曲柄壓力機(jī)的2倍，也就是說(shuō)J53-3150型摩擦壓力機(jī)就相當(dāng)于60000kN的熱模曲柄壓力機(jī)的工作能力。（5）該機(jī)鍛件精度高，鍛件的尺寸精度靠模具“打靠”和導(dǎo)柱導(dǎo)向（用于精密模鍛）來(lái)保證，不受設(shè)備自身彈性變形的影響，因而近年來(lái)許多工廠都利用摩擦壓力機(jī)進(jìn)行精密模鍛。（6）該機(jī)悶?zāi)r(shí)間短，僅為熱模鍛曲柄壓力機(jī)1/2，傳給模具上的熱量生產(chǎn)尤為重要，能夠保證各個(gè)鍛件的精度基本一致。而熱模鍛曲柄壓力機(jī)由于滑塊在下死點(diǎn)附近運(yùn)動(dòng)速度最慢，不僅工件在模具內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)，模具使用壽命短，而且對(duì)一些主要靠壓入方式充填型槽的鍛件，有可能雖然產(chǎn)生了較大的毛邊，而仍未充滿型槽深處。（7）該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單性能可靠，操作靈敏方便，其設(shè)備投資、模具成本和鍛件成本均比模鍛錘和熱模鍛曲柄壓力機(jī)便宜一半多，與進(jìn)口產(chǎn)品相比，性能基本一致，但價(jià)格僅為進(jìn)口產(chǎn)品的1/4。因此，理論和實(shí)踐都證實(shí)，J53-3150型雙盤摩擦壓力機(jī)工藝適應(yīng)范圍廣，鍛件精度高，生產(chǎn)率適中，勞動(dòng)條件好，是一種符合我國(guó)國(guó)情，具有國(guó)際先進(jìn)水平的大型精鍛設(shè)備。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)國(guó)內(nèi)制造摩擦壓力機(jī)比較有實(shí)力的專業(yè)廠家不多，但新成立的個(gè)體小廠不少，因其研制能力有限，僅靠表面仿制，又無(wú)質(zhì)量體系保證，因此不同廠家制造的摩擦壓力機(jī)，其關(guān)鍵部位的結(jié)構(gòu)性能和質(zhì)量差別很大，青島青鍛鍛壓機(jī)械有限公司生產(chǎn)的摩擦壓力機(jī)規(guī)格品種和結(jié)構(gòu)也不盡相同，結(jié)構(gòu)性能質(zhì)量也在不斷改進(jìn)，與同類產(chǎn)品相比，J53-3150型雙盤摩擦壓力機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面具有以下優(yōu)點(diǎn)。工作原理螺桿上端與飛輪剛性聯(lián)接，下端與滑塊相連，由銅螺母將飛輪和螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的上、下直線運(yùn)動(dòng)，電機(jī)經(jīng)皮帶輪帶動(dòng)摩擦盤轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)向下行程開始時(shí)，右邊的氣缸進(jìn)氣，推動(dòng)摩擦盤壓緊飛輪，搓動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)，滑塊下行，此時(shí)飛輪加速并獲得動(dòng)能，在沖擊工件前的瞬間，摩擦盤與飛輪脫離接觸，滑塊以此時(shí)所具有速度鍛壓工件，釋放能量直至停止；鍛壓完成后，開始回程，此時(shí)，左邊的氣缸進(jìn)氣，推動(dòng)左邊的摩擦盤壓緊飛輪，搓動(dòng)飛輪反向旋轉(zhuǎn)，滑塊迅速提升，至某一位置后，摩擦盤與飛輪脫離接觸，滑塊繼續(xù)自由向上滑動(dòng)，到達(dá)制動(dòng)行程處，制動(dòng)器動(dòng)作，滑塊減速，直至停止，這樣，上下運(yùn)動(dòng)1次，即完成了1個(gè)工作循環(huán)。主要零部件特點(diǎn)及其作用（1）機(jī)身采用組合預(yù)應(yīng)力框架，分為橫梁、立柱和底座，由4根優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛造拉桿預(yù)緊成為一體，機(jī)架強(qiáng)度高剛性好，機(jī)身設(shè)計(jì)為組合式，一是為了起吊運(yùn)輸方便，二是提高產(chǎn)品質(zhì)量，防止鑄件缺陷帶來(lái)的隱患；橫梁中的銅螺母是用特殊配方的優(yōu)質(zhì)耐磨銅合金，采用離心澆鑄工藝制成，銅螺母和上面的導(dǎo)向套是易損件，磨損后需及時(shí)更換；良好的潤(rùn)滑對(duì)螺旋副的壽命至關(guān)重要，一定要根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整潤(rùn)滑，確保螺旋副潤(rùn)滑充足；螺母下面設(shè)有緩沖圈，當(dāng)制動(dòng)失靈時(shí)，緩沖圈用以吸收運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的能量，避免運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)與機(jī)架剛性相撞而損壞機(jī)器，當(dāng)發(fā)現(xiàn)上撞緩沖圈時(shí)應(yīng)立刻停機(jī)，并查明原因，排除故障，嚴(yán)禁經(jīng)常上撞緩沖圈；工作臺(tái)上的墊板是用來(lái)保護(hù)工作臺(tái)面的，不能隨意拆卸。（2）傳動(dòng)部分采用比較容易高速的十字叉聯(lián)軸節(jié)式調(diào)整結(jié)構(gòu)，摩擦盤與飛輪間的間隙一般為2~3mm，當(dāng)超過(guò)5mm時(shí)要及時(shí)調(diào)整間隙，以防損傷有關(guān)零部件。十字叉聯(lián)軸節(jié)式調(diào)整結(jié)構(gòu)從防銹和防變形兩方面有效解決了摩擦盤調(diào)不動(dòng)問(wèn)題，摩擦盤與傳動(dòng)軸間裝有防銹銅套，銅套內(nèi)設(shè)有潤(rùn)滑裝置，需定期注油并定期活動(dòng)一下銅套，以防油污干枯而使銅套難于移動(dòng)，調(diào)整摩擦盤后，需將鎖緊螺母緊靠在摩擦盤端面上，不得留有產(chǎn)隙，以防竄動(dòng)損傷有關(guān)零部件。（3）采用打滑保險(xiǎn)飛輪，從而保證了設(shè)備既能輸出較大的打擊能量，又能在輸出較大的打擊力時(shí)通過(guò)飛輪打滑保護(hù)設(shè)備。飛輪外緣的牛皮帶為易損件，嚴(yán)重磨損后應(yīng)及時(shí)更換，飛輪輪體與上下輪緣之間裝有打滑摩擦片，用螺栓將碟簧壓縮，依靠碟簧的彈力將它們磨擦聯(lián)接起來(lái)，起安全保險(xiǎn)作用，當(dāng)打擊力超過(guò)額定力時(shí)，上下輪緣將會(huì)相對(duì)于輪體打滑，消除多余能量，避免因超載而損壞機(jī)器，打滑保險(xiǎn)裝置不得隨意鎖死，以防超載。螺桿是該機(jī)的核心零件，其幾何精度、表面粗糙度及材質(zhì)性能如何，對(duì)其使用壽命乃至銅螺母的使用壽命至關(guān)重要。本螺桿材質(zhì)選用優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛材，經(jīng)充分鍛造探傷后，再經(jīng)熱處理至適當(dāng)硬度，使之獲得最佳的綜合機(jī)械性能。螺紋摩擦表面需經(jīng)拋光處理，以減輕機(jī)械磨損，提高使用壽命。（4）滑塊采用X型導(dǎo)軌，導(dǎo)軌面上鑲有耐磨銅導(dǎo)板，銅板磨損后，可通過(guò)調(diào)整斜鐵調(diào)整導(dǎo)軌間隙，以保證滑塊的導(dǎo)向精度，滑塊內(nèi)部裝有球面推力軸承，該軸承既可傳遞打擊力又能自動(dòng)調(diào)心，以保證螺桿能承受一定的偏載，本機(jī)最大偏心距應(yīng)不大于300mm。（5）采用平移式全行程制動(dòng)，制動(dòng)力大，制動(dòng)靈敏，安全可靠，在全行程任意位置均可實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，通過(guò)滑塊的點(diǎn)動(dòng)使用戶安裝調(diào)整模具非常方便。同時(shí)平移式制動(dòng)對(duì)飛輪牛皮帶損傷輕，牛皮帶使用壽命長(zhǎng)。制動(dòng)力的大小可通過(guò)調(diào)整氣缸壓縮彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)，但過(guò)大的制動(dòng)力不利于飛輪牛皮帶的使用壽命。因此，在滿足使用要求的情況下，不要將制動(dòng)力調(diào)得太大。（6）采用液壓頂料，頂出力大，頂出平穩(wěn)，且頂出力和頂出行程均可調(diào)整，頂料缸采用復(fù)合結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊。當(dāng)需要較大頂料力時(shí)，大小活塞同時(shí)頂料，效率高；當(dāng)頂料力較小時(shí)，只需小活塞即可頂出工件，頂料桿設(shè)有3桿，根據(jù)鍛件需要，可同時(shí)使用，也可1桿或2桿單獨(dú)使用。（7）操縱采用組合式氣缸直推結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，從根本上解決了撥叉操縱易斷裂且維修困難的問(wèn)題。（8）主要潤(rùn)滑點(diǎn)采用全自動(dòng)集中潤(rùn)滑，從而避免了因人為因素造成潤(rùn)滑不及時(shí)、不充分而操作螺旋副問(wèn)題。出油量的多少應(yīng)根據(jù)實(shí)地工作情況予以調(diào)整。（9）平臺(tái)剛性好，振動(dòng)小，噪聲低，前后貫通使用方便，外形美觀并沒有安全裝置，以確保維修人員的安全。（10）控制系統(tǒng)的主控元器件采用日本OMROW公司生產(chǎn)的CQMIH型可編程控制器（PLC），采用模塊式設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，控制線路先進(jìn)，調(diào)整靈敏，運(yùn)行可靠，使用維護(hù)方便，機(jī)器的打擊能量可通過(guò)調(diào)節(jié)操縱柜上的時(shí)間繼電器來(lái)調(diào)整。機(jī)器沒有調(diào)整與自動(dòng)2種工作狀態(tài)，調(diào)整工作狀態(tài)用于機(jī)器的調(diào)整或者模具的調(diào)整，自動(dòng)工作狀態(tài)用于機(jī)器的正常使用，在模具調(diào)整完成后，可使用自動(dòng)工作狀態(tài)進(jìn)行工件的打擊。另外，機(jī)器操縱柜上裝有可選的噸位監(jiān)測(cè)儀，用以自動(dòng)監(jiān)測(cè)實(shí)際打擊力的大小，如果打擊力超過(guò)允許的最大值，監(jiān)測(cè)儀將自動(dòng)報(bào)警，并自動(dòng)停止工作，以保護(hù)設(shè)備安全，在主機(jī)操作區(qū)域用戶還可選裝光電保護(hù)裝置，以進(jìn)一步確保操作者的人身安全。典型鍛件應(yīng)用實(shí)例該產(chǎn)品主要用于大型鍛件的模鍛、鐓鍛、矯正、精壓等成形工藝，可廣泛應(yīng)用火車、汽車、拖拉機(jī)、船舶、航空、五金工具、醫(yī)療器械、餐具、機(jī)械制造等行業(yè)。（1）火車拖鉤、紫銅風(fēng)口前帽、工程機(jī)械鏟齒等大型鍛件的成形。這類零件原來(lái)采用鑄造工藝制作，但隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，用戶對(duì)產(chǎn)品的安全可靠性和使用壽命提出了更高的要求，傳統(tǒng)的鑄造生產(chǎn)方法受到了挑戰(zhàn)，鑄造件的缺陷性越來(lái)越突出，急需用鍛造成形代替鑄造成形，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量，確保零部件安全可靠的使用。（2）頂鐓類鍛件。這類鍛件一般要求頭部局部鐓粗成形，桿部不變形。（3）大型齒輪等杯盤類鍛件例如福建晉江青馬鍛造廠400mm的大型齒輪原用5t錘鍛造，為改善勞動(dòng)條件，現(xiàn)改用25000kN摩擦壓力機(jī)代替錘上模鍛，更大規(guī)格的齒輪將采用31500kN摩擦壓力機(jī)代替錘上模鍛，從而提高勞動(dòng)生產(chǎn)率節(jié)約能源。（4）車橋、曲軸、環(huán)首類螺釘、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿等長(zhǎng)軸類鍛件。合肥鍛造廠和聊城鍛造廠分別上了1條汽車前橋鍛造線，用JA53-100B、JA53-1600A和JA53-2500A寬臺(tái)面雙盤摩擦壓力機(jī)代替熱模鍛曲柄壓力機(jī)，汽車前橋的質(zhì)量和日產(chǎn)量可與萬(wàn)噸熱模鍛生產(chǎn)線相當(dāng)，但投資不足熱模鍛的1/2，綜合效率十分突出，成功經(jīng)驗(yàn)值得借鑒。廣州鐵路配件廠利用摩擦壓力機(jī)有頂料裝置的特點(diǎn)，對(duì)環(huán)首類螺栓的鍛造工藝進(jìn)行了改進(jìn)，用摩擦壓力機(jī)模鍛代替錘上胎模鍛，簡(jiǎn)化了工藝，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)約了電力，燃料。原采用錘上胎模鍛，需4人配合作業(yè)，日產(chǎn)450件，現(xiàn)采用摩擦壓力機(jī)模鍛，3人配合作業(yè)，日產(chǎn)900件，可提高勞動(dòng)生產(chǎn)率2倍左右，且優(yōu)化了勞動(dòng)條件，提高了模具使用壽命。實(shí)踐證明，摩擦壓力機(jī)模鍛環(huán)首類螺栓鍛造工藝方案經(jīng)濟(jì)可靠，節(jié)約能源，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸原在5t錘上模鍛需6~7次打擊才能成形，鍛件合格率僅在60%~65%，而在31500kN螺旋壓力機(jī)上僅需預(yù)鍛和終鍛2次成形，減輕了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了環(huán)境污染，每件節(jié)材1.15 kg，合格率近100%，每天可生產(chǎn)近千件，模具壽命大大延長(zhǎng)，質(zhì)量、效率和節(jié)能指標(biāo)大大提高。（5）可鍛造法蘭、三通閥體等有2個(gè)凸緣或凹坑的鍛件。（6）葉片、錐齒輪等精密鍛件，在摩擦壓力機(jī)上可實(shí)現(xiàn)少無(wú)切削工藝。例如陜西鼓風(fēng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司原使用自由鍛錘鍛造透平壓縮機(jī)葉片，鍛造余量大，不僅浪費(fèi)材料而且加工費(fèi)用高，改用磨擦壓力機(jī)精鍛后，材料利用率由自由鍛的10%，提高到50%以上，由于精鍛葉片單邊余量一般不超過(guò)1mm，型線不需仿形加工而可直接拋磨，節(jié)省了大量加工時(shí)，提高了生產(chǎn)效率，并基本保持了完整的鍛造流線，從而使葉片強(qiáng)度也提高10%以上。而且用雙盤摩擦壓力機(jī)成形可采用鑲塊模具，模座為通用件，鍛造不同規(guī)格的葉片只需更換鑲塊模，從而簡(jiǎn)化了模具的調(diào)試，并降低了制造成本。結(jié)束語(yǔ)我國(guó)鍛造廠家眾多，設(shè)備數(shù)量龐大，但總體技術(shù)水平不高，大量的老式鍛錘是中小鍛造企業(yè)的主導(dǎo)設(shè)備，急需更新?lián)Q代，特別是在生產(chǎn)大型精鍛件的現(xiàn)代企業(yè)，設(shè)備的落后制雞著工業(yè)水平，效益及鍛件質(zhì)量的提高，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，節(jié)能、節(jié)材、高質(zhì)、高效已成為現(xiàn)代鍛造廠發(fā)展的必由之路，同時(shí)大量的鍛造廠因設(shè)備選型與工藝特點(diǎn)、產(chǎn)量不相適應(yīng)而造成設(shè)備資源嚴(yán)重浪費(fèi)，鍛件成本太高。因此，根據(jù)自己的鍛造工藝特點(diǎn)和產(chǎn)量選擇適合自己的鍛造設(shè)備，應(yīng)給予充分考慮，從而節(jié)約投資提高效益。 來(lái)源：[www.chinanics.com]中國(guó)機(jī)電網(wǎng)·機(jī)電門戶類電子商務(wù)平臺(tái)！