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锻造常用设备——热模锻压力机

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  文/ 上海交通大学塑性成形技术与装备研究院 洪慎章 教授

  利用机械传动作为工作机构的压力机,称为机械压力机。在锻造生产中,常用的机械压力机有热模锻曲柄压力机、切边和冲孔用曲柄压力机。前者由于与锤上模锻相比,锻件锻造精度高,加工余量小,拔模斜度小,大大解决了金属材料,操作简单,便于实现机械化和自动化,被广泛应用于成批及大批量的中、小型的生产中;后者可被选用专用切边压力机或通用曲柄压力机,与模锻配合用于模锻件的亲热切边、冲孔。

  1.热模锻曲柄压力机的工作原理及结构特点

视讯平台   在模锻生产中,热模锻曲柄压力机简称锻压机,是一种比较先进的模锻设备。它依靠曲柄的转动,通过曲柄连杆使滑块作上、下往复运动,利用滑块发出的压力使毛坯产生塑性变形,以制成一定外形的锻造。电动机通过飞轮释放能量,因而滑块的压力基本上属于静压性质,工作时无振动和噪声,具有下列特点。

  (1) 机架和曲柄连杆机构的刚性大,工作时弹性变形小。

视讯平台   (2) 滑块具有附加导向的象鼻形结构,从而增加滑块的导向长度,提高了导向精度。

视讯平台   (3) 具有调节锻压机闭合高度的楔形工作台,可避免因滑块“卡死”(或称闷车)而损坏曲柄、连杆。

  (4) 具有自动顶料装置

  图5-2所示为热模锻曲柄压力机的结构简图,电动机通过皮带轮、小齿轮、大齿轮(飞轮)和离合器带动曲轴旋转,再通过连杆使滑块在机身的导轨中往复运动,上模固定在滑块上,下模固定在机身工作台上。导轨保证滑块运动方向正确,工作时上下模具之间不会产生水平错移。离合器在电动车转动时,可使曲柄滑块机构运动或停止。制动器的动作与离合器的动作密切配合。在离合器脱开后,制动器工作,将曲柄滑块机构停止在一定位置。

  工作时,踩下脚踏板,离合器结合,便可进行生产。

  常用的热模锻曲柄压力机按工作机构类型可分为连杆式和楔式两大类。

  连杆式采用曲柄滑块机构,而楔式则采用楔块传动机构,即滑块的上下运动不是连杆直接驱动的,而是连杆带动的楔块滑动,从而实现滑块上下运动。

视讯平台   如图5-3所示,曲柄-连杆式热模锻曲柄压力机的机构由床身、曲柄连杆机构、平衡器、传动部分、离合部分、操纵部分、润滑部分和上下顶料部分组成。

  (1)床身 大型锻压机采用组合式结构形式,即机身分成三段制造后,用四根拉紧螺栓采用加热预紧成一整体。而中小型锻压机则采用整体式的铸造或焊接的机身,位于机身两侧开有侧窗口以适应坯料与工件的传送的需要。

视讯平台   (2)曲柄连杆机构 由曲柄连杆和滑块组成运动机构。曲柄采用偏心式,为保证足够强度和刚度。连杆采用整体式,短而粗刚度好。滑块采用象鼻式,由下部主导轨和上部的附加导轨组成,加长了导向长度,增加了连杆与滑块的支承宽度,提高了滑块抗斜能力。同时,在相同的倾覆力矩作用下,减少了侧向错移。平衡器的工作随着连杆滑块同时运动,由平衡汽缸的活塞杆与锤头连接,两侧平衡缸内由于气压的作用,使滑块运动时能保持平衡。

  (3)离合制动部分 离合器和制动器大多采用摩擦片形式。小型的锻压机也采用带式制动器。离合器和制动器设置在主轴两端,除曲柄连杆系统外,整个运动系统处于连续运转状态,从而可以得到高的行程次数。

视讯平台   (4)传动部分 由电机、小带轮、大带轮(飞轮)、传动轴和啮和的大小齿轮组成。

  (5)操作部分 主要由电气控制和气动控制的联锁动作或机械联锁,来实现锻压机不同的工作要求。

  (6)润滑部分 通过油路系统的油泵、配油器、管道等零部件,由电气式机械控制往设备的导轨、连杆、曲柄等需求润滑部位进行供油润滑。

  (7)机械传动上下预料装置 为提高锻件精度,锻压机设有上顶料和下顶料机构。上顶料随着滑块上升从上面顶下,下顶料通过凸轮和杠杆系统,随着滑块上升,从下网上顶出。因为是由机械传动顶料装置实现的动作,因为该传动方式完成可以保证顶料行程与滑块行程严格同步,可以在上、下模开起时,方便地从模膛中取出锻件。

视讯平台   (8)工作台 与其他模锻设备工作完成不同。锻压机采用的是可调式(上下位置)的楔形工作台。如图5-4所示,当需要调整工作台时,只需移动侧面斜楔位置,楔形工作台便可沿斜面移动,从而对压力机的闭合高度进行微调。它有通用压力机采用连杆动连杆长度对比,可以改善工作部分的刚度。另外,这种形式的工作台还可以用来解脱锻压机产生的超载“闷车”及使滑块“卡死”的故障。

  2.热模锻曲柄压力机的操作规则

视讯平台   由于热模锻曲柄压力机易出现离合器不动作、刹车不灵、滑块卡死或不能停到上死点,以及电器失灵和闷车等故障,一般操作基本要求与模锻锤相同,但由于设备形式不同,还需做到以下几点。

  (1)不答应超载荷生产,即锻件的最大变形力必须小于锻压机的公称压力,保证锻压机安全地工作。

  (2)凡是压缩空气压力低于设备规定值时,不答应开动设备。

视讯平台   (3)按规定定期检查离合器、制动器摩擦材料的磨损情况。

  (4)定期检测模块与导轨最小答应间隙是否满足要求。

  (5)检测设备的安全装置是否安全可靠;安装调试模具注重工作台不能降到下死点;此外,滑块必须是处在向上运动的位置。

  (6)设备停车时,必须将滑块停在下死点位置,以保证导轨不受灰尘、污物的侵蚀,并关闭所有电气开关及压缩空气。

  3.热模锻曲柄压力机的常见故障及修理措施(见表5-2)