材料加工设备基础-锻压设备

1、锻压设备锻压设备 School of Materials Science and Engineering, CUMT 2 第一章第一章 加热设备加热设备 第二章第二章 连续铸造设备连续铸造设备 第三章第三章 锻压设备锻压设备 包括锻锤、曲柄压力机、液压机包括锻锤、曲柄压力机、液压机 第四章第四章 挤压与拉拔设备挤压与拉拔设备 第五章第五章 轧制设备轧制设备 第六章第六章 剪切机剪切机 第七章第七章 矫直机矫直机 School of Materials Science and Engineering, CUMT 3 3.1 锻锤锻锤 3.2 曲柄压力机曲柄压力机 3.3 液压机液压机 Schoo

2、l of Materials Science and Engineering, CUMT 4 v概述概述 v锻锤种类锻锤种类 v锻锤工作特性锻锤工作特性 School of Materials Science and Engineering, CUMT 5 School of Materials Science and Engineering, CUMT 6 l利用工作部分利用工作部分(落下部分或是活动部分落下部分或是活动部分)在工作行在工作行 程中所积蓄的动能对锻件进行打击，使锻件获得程中所积蓄的动能对锻件进行打击，使锻件获得 塑性变形的锻压设备。塑性变形的锻压设备。 l结构简单、操作方便、

3、适应性强、投资少，但伴结构简单、操作方便、适应性强、投资少，但伴 有很大的振动和噪音有很大的振动和噪音 l锻制带有薄筋板、形状复杂的而且有锻制带有薄筋板、形状复杂的而且有重量公差重量公差要要 求的锻件。特别适合多品种、小批量生产求的锻件。特别适合多品种、小批量生产 School of Materials Science and Engineering, CUMT 7 l按驱动动力：单作用锤和双作用锤按驱动动力：单作用锤和双作用锤 l按工艺用途：自由锻锤和模锻锤按工艺用途：自由锻锤和模锻锤 l按打击特性：按打击特性：有砧座锤和对击锤有砧座锤和对击锤 l按驱动原理、结构特点和工艺用途：按驱动原理、

4、结构特点和工艺用途： 机械锤、空气锤、蒸汽机械锤、空气锤、蒸汽-空气锤、液压锤、高速空气锤、液压锤、高速 锤锤、螺旋压力机、螺旋压力机 School of Materials Science and Engineering, CUMT 8 l使用空气作为工作介质使用空气作为工作介质 ，通过，通过减速机构和曲轴减速机构和曲轴带带 动动压缩活塞压缩活塞做上下往复运动，在压缩缸内产生压做上下往复运动，在压缩缸内产生压 缩空气，压缩空气通过缩空气，压缩空气通过配气旋阀配气旋阀进入工作缸的上进入工作缸的上 腔或下腔，驱动工作腔或下腔，驱动工作活塞和锤头活塞和锤头进行进行打击或回程打击或回程 做上下往复运

5、动。做上下往复运动。 l主要应用于自由锻件的锻造和胎膜锻。主要应用于自由锻件的锻造和胎膜锻。 空气锤空气锤 School of Materials Science and Engineering, CUMT 9 1一踏杆；一踏杆；2一砧座；一砧座；3一砧垫；一砧垫；4一下砧；一下砧；5一上砧；一上砧；6一锤杆；一锤杆；7一工作缸；一工作缸； 8一下旋阀；一下旋阀；9一上旋阀；一上旋阀；10一压缩缸；一压缩缸； 11一手柄；一手柄；12一锤身；一锤身；13一减速一减速 器；器；14一电动机；一电动机；15一工作活塞；一工作活塞；16一压缩活塞；一压缩活塞；17一连杆；一连杆；18一曲柄一曲柄 空

6、气锤工作原理空气锤工作原理 电动机减速机构电动机减速机构 曲柄轴连杆曲柄轴连杆 压缩活塞压缩活塞 压缩空压缩空 气气 工作缸工作工作缸工作 活塞锤头运动活塞锤头运动 锤头动作是由压缩活塞往复运动导致气缸气压变化引起锤头动作是由压缩活塞往复运动导致气缸气压变化引起 School of Materials Science and Engineering, CUMT 10 空气锤的结构空气锤的结构 落下部分落下部分 砧座砧座 工作部分工作部分 配气操纵部分配气操纵部分 传动部分传动部分 电动机电动机 减速机构减速机构 曲柄机构曲柄机构 压缩活塞压缩活塞 空气分配阀空气分配阀 操纵机构操纵机构 机身部

7、分机身部分 工作气缸工作气缸 压缩气缸压缩气缸 立柱立柱 底座底座 School of Materials Science and Engineering, CUMT 11 l工作部分工作部分：包括落下部分（工作活塞、锤杆、上砧块）和：包括落下部分（工作活塞、锤杆、上砧块）和 砧座部分（下砧块、砧垫、砧座）。砧座部分（下砧块、砧垫、砧座）。 l动力传动部分动力传动部分：由电动机、皮带轮、减速机构、曲柄连杆：由电动机、皮带轮、减速机构、曲柄连杆 机构和压缩活塞等组成机构和压缩活塞等组成 l配气操纵部分配气操纵部分：由：由空气分配阀（上、下旋阀和中间旋阀）、空气分配阀（上、下旋阀和中间旋阀）、 操

8、纵手柄和杠杆系统操纵手柄和杠杆系统组成。控制压缩气体的流向，使锤头组成。控制压缩气体的流向，使锤头 产生不同的工作循环。产生不同的工作循环。 l机身部分机身部分：由立柱（工作缸、压缩缸与机身立柱铸成一体）：由立柱（工作缸、压缩缸与机身立柱铸成一体） 和底座组成，立柱和底座用套环热装连成一体和底座组成，立柱和底座用套环热装连成一体 空气锤的构成空气锤的构成 School of Materials Science and Engineering, CUMT 12 空气锤的工作循环过程空气锤的工作循环过程 空行程空行程 悬空悬空 打击打击 压紧压紧 School of Materials Scien

9、ce and Engineering, CUMT 13 l锤头打击频率和曲轴每分钟转数一致锤头打击频率和曲轴每分钟转数一致 l安装费用低，使用维护方便，操作灵活可靠，特别适用于安装费用低，使用维护方便，操作灵活可靠，特别适用于 中、小型锻造车间。中、小型锻造车间。 l每一个工作循环中都要由外界补气和向外排气，噪声较大；每一个工作循环中都要由外界补气和向外排气，噪声较大； 空气在气缸内反复压缩，缸壁和机身发热，因此使工作环空气在气缸内反复压缩，缸壁和机身发热，因此使工作环 境恶化，且吨位越大越严重境恶化，且吨位越大越严重 空气锤特点空气锤特点 School of Materials Scienc

10、e and Engineering, CUMT 14 l蒸汽或压缩空气通过滑阀配汽机构在工作汽缸内蒸汽或压缩空气通过滑阀配汽机构在工作汽缸内 进行各种热力过程，将热力能转换成锻锤落下部进行各种热力过程，将热力能转换成锻锤落下部 分的动能，从而完成锻件变形。分的动能，从而完成锻件变形。 l根据用途和打击原理分为：根据用途和打击原理分为：蒸汽蒸汽-空气自由锻锤、空气自由锻锤、 蒸汽蒸汽-空气模锻锤和蒸汽空气模锻锤和蒸汽-空气对击锤空气对击锤。 蒸汽蒸汽- -空气锤空气锤 School of Materials Science and Engineering, CUMT 15 蒸汽蒸汽-空气锤工作原

11、理图空气锤工作原理图 1进气管 2节气阀 3滑阀 4上气道 5下气道 6气缸 7活塞 8锤杆 9锤头 10上砧 11坯料 12下砧 13砧垫 14砧座 15排气管 School of Materials Science and Engineering, CUMT 16 单柱式单柱式 捶身只有一个立柱，可捶身只有一个立柱，可 以从三个方面操作，操以从三个方面操作，操 作空间大。作空间大。 锤身刚性较差，不适宜锤身刚性较差，不适宜 于大吨位于大吨位 ，落下部分质，落下部分质 量一般在量一般在1t 以下以下 蒸汽空气锤分类蒸汽空气锤分类 蒸汽蒸汽-空气锤的结构形式可分为三种：空气锤的结构形式可分为三

12、种：单柱式、单柱式、 双柱式和桥式双柱式和桥式。 School of Materials Science and Engineering, CUMT 17 双柱拱式双柱拱式 两个立柱组成拱门形状，上端两个立柱组成拱门形状，上端 通过螺柱、气缸垫板与气缸连通过螺柱、气缸垫板与气缸连 在一起，下端固定在基础底板在一起，下端固定在基础底板 上形成框架上形成框架 锤身刚性好，落下部分质量在锤身刚性好，落下部分质量在 15t 之间，是应用最为广泛之间，是应用最为广泛 的一种锻锤。的一种锻锤。 School of Materials Science and Engineering, CUMT 18 双柱桥

13、式双柱桥式 两个立柱和横梁连接成桥两个立柱和横梁连接成桥 形框架，锤身下面操作空形框架，锤身下面操作空 间较大，适合于锻造轮廓间较大，适合于锻造轮廓 尺寸较大的大型锻件。尺寸较大的大型锻件。 锤身结构尺寸大，刚性较锤身结构尺寸大，刚性较 差，落下部分质量在差，落下部分质量在3 5t之间之间 School of Materials Science and Engineering, CUMT 19 l由由落下部分、气缸部分、锤身（机架）部分、砧座基础落下部分、气缸部分、锤身（机架）部分、砧座基础 部分和滑阀配气机构部分和滑阀配气机构等组成。等组成。 l落下部分包括落下部分包括锤头、锤杆、活塞和上砧

14、块锤头、锤杆、活塞和上砧块。 l气缸由气缸由缓冲缸、气体缸、阀体和蒸汽通道缓冲缸、气体缸、阀体和蒸汽通道等组成。为了等组成。为了 便于修复，缸内壁镶有铸铁缸套。便于修复，缸内壁镶有铸铁缸套。 l砧座部分包括下砧块、砧垫和砧座砧座部分包括下砧块、砧垫和砧座 ，包括下砧块、砧，包括下砧块、砧 垫和砧座垫和砧座 ，隔振基础。，隔振基础。 蒸汽蒸汽- -空气自由锻锤的主要构成空气自由锻锤的主要构成 School of Materials Science and Engineering, CUMT 20 l打击：压下手柄，滑阀拉杆上升，锤头下降打击：压下手柄，滑阀拉杆上升，锤头下降 l压紧：手柄在最低位

15、置，锤头最低，滑阀最高，气缸上腔压紧：手柄在最低位置，锤头最低，滑阀最高，气缸上腔 进气，下腔排气进气，下腔排气 l提锤：手柄抬至最高，滑阀下降，下腔进气，上腔排气，提锤：手柄抬至最高，滑阀下降，下腔进气，上腔排气， 活塞带动锤头上升活塞带动锤头上升 l悬锤：通过滑阀的通气槽悬锤：通过滑阀的通气槽K使进气与气缸下腔相通，上腔使进气与气缸下腔相通，上腔 与排气相通，所以锤头在最高位置可保持悬空状态与排气相通，所以锤头在最高位置可保持悬空状态 工作循环工作循环 School of Materials Science and Engineering, CUMT 21 单打循环：单打循环： l上行程中

16、下腔气体是上行程中下腔气体是进气进气-膨胀膨胀过程，上腔气体是过程，上腔气体是排气排气- 压缩压缩过程；过程； l下行程中上腔气体是下行程中上腔气体是进气进气-节流节流过程，下腔气体是过程，下腔气体是排气排气 过程过程。 自动连打：自动连打： l上行程时下腔气体为上行程时下腔气体为进气进气-膨胀膨胀-排气排气，上腔气体为，上腔气体为排气排气 -压缩压缩-提前进气提前进气； l下行程时上腔气体为下行程时上腔气体为进气进气-膨胀膨胀-排气排气，下腔气体为，下腔气体为排气排气 -压缩压缩-提前进气提前进气。 School of Materials Science and Engineering, C

17、UMT 22 蒸汽蒸汽- -空气模锻锤空气模锻锤 School of Materials Science and Engineering, CUMT 23 摆动循环摆动循环 工作循环工作循环 模锻锤有模锻锤有摆动循环、重打和轻打摆动循环、重打和轻打三种工作循环方式，通过操三种工作循环方式，通过操 纵系统控制纵系统控制配气阀的进排气方向和气量大小配气阀的进排气方向和气量大小来体现。来体现。 l进气管滑阀打开，蒸汽进入气缸的下腔，使锤头上升。进气管滑阀打开，蒸汽进入气缸的下腔，使锤头上升。 l当锤头提升一个全行程当锤头提升一个全行程H时，在刀形杆的作用下，滑阀相时，在刀形杆的作用下，滑阀相 应上升

18、。这时气缸的上腔进气，下腔排气，锤头立即下落。应上升。这时气缸的上腔进气，下腔排气，锤头立即下落。 l由于刀形杆的作用，滑阀下移一定距离，改变了配气关系由于刀形杆的作用，滑阀下移一定距离，改变了配气关系 而变成下腔进气和上用排气，因此锤头又立即向上死点运动，而变成下腔进气和上用排气，因此锤头又立即向上死点运动， 随着锤头上升，滑阀上升。这样往复运动，使锤头在上方随着锤头上升，滑阀上升。这样往复运动，使锤头在上方 0.7H范围内实现摆动循环。范围内实现摆动循环。 School of Materials Science and Engineering, CUMT 24 工作循环工作循环 单次打击单

19、次打击 踩下锤头打击，松开，向上行程踩下锤头打击，松开，向上行程 连续打击连续打击 锤头接近行程高点时，再次踩下脚踏板锤头接近行程高点时，再次踩下脚踏板 摆动循环锤头的位置变化摆动循环锤头的位置变化 较打，锤头摆到低位时踩下踏板较打，锤头摆到低位时踩下踏板 重打，锤头摆到高位时踩下踏板重打，锤头摆到高位时踩下踏板 School of Materials Science and Engineering, CUMT 25 单次打击单次打击：当锤头向下运动一个行程后，滑阀也下降一个行：当锤头向下运动一个行程后，滑阀也下降一个行 程程 ，松开脚踏板，则滑阀下降，气缸下腔进气，上腔排，松开脚踏板，则滑阀

20、下降，气缸下腔进气，上腔排 气，锤头提升，完成一个循环气，锤头提升，完成一个循环 连续打击连续打击：则连续踩下脚踏板即可实现。模锻锤的打击能量：则连续踩下脚踏板即可实现。模锻锤的打击能量 和打击适度可通过控制锤头提升高度和脚踏板的压下量来和打击适度可通过控制锤头提升高度和脚踏板的压下量来 实现。实现。 School of Materials Science and Engineering, CUMT 26 结构上的特点：结构上的特点： 1）模锻锤的立柱直接安装在砧座上。）模锻锤的立柱直接安装在砧座上。 2）立柱与砧座之间采用凸台与楔铁定位。）立柱与砧座之间采用凸台与楔铁定位。 3）模锻锤砧座质

21、量比自由锻锤大，为锻锤落下部分质量的）模锻锤砧座质量比自由锻锤大，为锻锤落下部分质量的 20倍到倍到30倍。倍。 4）模锻锤采用较长而坚固的导轨，且导轨与锤头之间的间）模锻锤采用较长而坚固的导轨，且导轨与锤头之间的间 隙可通过调节楔来调节。导轨与锤头之间的间隙比自由锻隙可通过调节楔来调节。导轨与锤头之间的间隙比自由锻 锤小。锤小。 蒸汽蒸汽- -空气模锻锤特点空气模锻锤特点 School of Materials Science and Engineering, CUMT 27 操作上的特点：操作上的特点： 1）模锻锤的司锤与工艺操作应由一个人同时进行。除）模锻锤的司锤与工艺操作应由一个人同时

22、进行。除10t以以 上的模锻锤外均采用脚踏板操纵。上的模锻锤外均采用脚踏板操纵。 2）脚踏板同时带动滑阀和节气阀，即可同时实现进气压力）脚踏板同时带动滑阀和节气阀，即可同时实现进气压力 和进气量的调节。和进气量的调节。 3）在工作循环中以摆动循环代替悬锤。当锤头摆动到不同）在工作循环中以摆动循环代替悬锤。当锤头摆动到不同 高度时踩下脚踏板，可获得不同的打击能量，并可保证打高度时踩下脚踏板，可获得不同的打击能量，并可保证打 击的快速性。击的快速性。 School of Materials Science and Engineering, CUMT 28 用活动的下锤头代替固定的砧座。用活动的下锤

23、头代替固定的砧座。 工作时，气缸中的蒸汽（或压缩工作时，气缸中的蒸汽（或压缩 空气）驱动上锤头向下打击的同空气）驱动上锤头向下打击的同 时，联动机构（或下气缸单独驱时，联动机构（或下气缸单独驱 动）驱动下锤头向上做加速运动，动）驱动下锤头向上做加速运动， 以大致相等的速度和行程与上锤以大致相等的速度和行程与上锤 头实现对击。头实现对击。 蒸汽蒸汽- -空气对击锤空气对击锤 School of Materials Science and Engineering, CUMT 29 l下锤头的动量略大于上锤头的动量；下锤头的动量略大于上锤头的动量； l活动的下锤头代替了砧座，一般是相同吨位有砧活动的

24、下锤头代替了砧座，一般是相同吨位有砧 座锤质量的座锤质量的1/21/3； l减轻了对地基的冲击和振动，并减少了基础的造减轻了对地基的冲击和振动，并减少了基础的造 价；价； l对击锤的下锤头不会出现打击时产生退让的现象，对击锤的下锤头不会出现打击时产生退让的现象， 打击效率比有砧座锤高打击效率比有砧座锤高510% 对击锤结构设计和使用特点对击锤结构设计和使用特点 School of Materials Science and Engineering, CUMT 30 蒸汽蒸汽-空气模锻锤与自由锻锤不同之处？空气模锻锤与自由锻锤不同之处？ School of Materials Science a

25、nd Engineering, CUMT 31 l电动机驱动，靠机械传动提升锤头的锻锤，统称电动机驱动，靠机械传动提升锤头的锻锤，统称 为机械锤，机械传动部分由弹性、刚性和挠性连为机械锤，机械传动部分由弹性、刚性和挠性连 接所组成接所组成 l主要依靠重力位能实现锻件变形的单作用落锤主要依靠重力位能实现锻件变形的单作用落锤 l分为分为夹板锤（或夹杆锤）、弹簧锤和钢丝绳锤夹板锤（或夹杆锤）、弹簧锤和钢丝绳锤 （或链条锤）（或链条锤） 机械锤机械锤 School of Materials Science and Engineering, CUMT 32 机械锤简图机械锤简图 夹板锤夹板锤 弹簧锤弹簧

26、锤 钢丝锤钢丝锤 School of Materials Science and Engineering, CUMT 33 液压锤液压锤 l以液压油为工作介质，利用液压传动来带动锤头以液压油为工作介质，利用液压传动来带动锤头 作上下运动，完成锻压工艺。作上下运动，完成锻压工艺。分纯液压式和气液分纯液压式和气液 式两种。式两种。 l气液驱动原理：借助于下腔压力的改变，对定量气液驱动原理：借助于下腔压力的改变，对定量 的封闭气体进行反复的压缩和膨胀作功，使锤头的封闭气体进行反复的压缩和膨胀作功，使锤头 得到提升和快速下降进行锻击。得到提升和快速下降进行锻击。 l纯液压式模锻锤的特点是：纯液压式模锻

27、锤的特点是：液压缸下腔通常压；液压缸下腔通常压； 上腔进油，锤头快速下降并进行锻击，上腔排油，上腔进油，锤头快速下降并进行锻击，上腔排油， 锤头提升。锤头提升。 School of Materials Science and Engineering, CUMT 34 液压锤工作原理图液压锤工作原理图 a纯液压式；纯液压式；b气液式气液式 缺点缺点 l操作灵活性和工艺万能性不如操作灵活性和工艺万能性不如 传统锻锤传统锻锤 l制造精度、密封程度要求较严，制造精度、密封程度要求较严， 易出现漏油现象易出现漏油现象 l使用维护比传统锻锤复杂使用维护比传统锻锤复杂 School of Materials

28、 Science and Engineering, CUMT 35 l工作原理：工作原理： 气缸中一次性充入高压氮气，回程时靠来自于液压系统的高气缸中一次性充入高压氮气，回程时靠来自于液压系统的高 压液体驱动锤头回程，使气缸中的气体得到进一步压缩；压液体驱动锤头回程，使气缸中的气体得到进一步压缩； 打击时，液体快速排出，气体膨胀，驱动锤头快速下落，与打击时，液体快速排出，气体膨胀，驱动锤头快速下落，与 此同时，气缸中气体反作用力驱动锤身向上运动，与锤头实此同时，气缸中气体反作用力驱动锤身向上运动，与锤头实 现对击。现对击。 l特点：特点：打击速度高打击速度高(一般在一般在20m/s左右左右)，

29、能力大，能力大 高速锤高速锤 School of Materials Science and Engineering, CUMT 36 高速锤示意图高速锤示意图 School of Materials Science and Engineering, CUMT 37 l打击速度高，成形工艺性好；打击速度高，成形工艺性好； l行程次数高，空气锤打击次数在行程次数高，空气锤打击次数在100250次次/min之间，蒸汽之间，蒸汽 空气锤全行程打击次数也在空气锤全行程打击次数也在70次次/min，打击效率高；，打击效率高； l操作方便，灵活性强，无需配备预锻设备，适用性强；操作方便，灵活性强，无需配备

30、预锻设备，适用性强； l结构简单，制造容易，安装方便，维护费用低；设备投资少结构简单，制造容易，安装方便，维护费用低；设备投资少 ； l缺点是有砧座锤振动，噪声大，能量利用率低。缺点是有砧座锤振动，噪声大，能量利用率低。 锻锤的主要特点锻锤的主要特点 School of Materials Science and Engineering, CUMT 38 l锻锤的打击特性锻锤的打击特性 l锻锤的打击过程和打击效率锻锤的打击过程和打击效率 l锻锤的打击力锻锤的打击力 School of Materials Science and Engineering, CUMT 39 有砧座锤，打击能量：有砧

31、座锤，打击能量： 2 2 1 mE h 2 22 2 11 2 1 2 1 mmEh 对击锤，打击能量：对击锤，打击能量： 单作用锤单作用锤 mghEE MPMh 双作用锤双作用锤 ） pdVmghEWE MPeMh ()( 锻锤的打击特性锻锤的打击特性 School of Materials Science and Engineering, CUMT 40 锻锤的打击过程锻锤的打击过程 加载阶段：加载阶段： l锻件、砧座模具弹性变形恢复锻件、砧座模具弹性变形恢复 l锤头和砧座彼此分离，直至锤头离开锻件锤头和砧座彼此分离，直至锤头离开锻件 l打击力越来越小打击力越来越小 l锤头和砧座彼此接近，

32、锤头动能释放，打击力越来越大锤头和砧座彼此接近，锤头动能释放，打击力越来越大 l锻件产生弹性、塑性变形，锻件产生弹性、塑性变形， 砧座、模具弹性变形砧座、模具弹性变形 l锤头能量释放完毕，锻件、砧座，模具获最大变形锤头能量释放完毕，锻件、砧座，模具获最大变形 l锤头，砧座不再接近，全系统的重心速度达到一致锤头，砧座不再接近，全系统的重心速度达到一致 卸载阶段：卸载阶段： School of Materials Science and Engineering, CUMT 41 )1 ( 2 21 2 K mm m 1 1）砧座锻锤的打击效率）砧座锻锤的打击效率 结论：结论： 砧座锻锤的打击效率与

33、恢复系数砧座锻锤的打击效率与恢复系数K、砧座质量、砧座质量m2、 锤头质量锤头质量m1有关。恢复系数有关。恢复系数K与锻件温度有关。与锻件温度有关。 恢复系数恢复系数K为定值时，打击效率和砧座与锤头的质量为定值时，打击效率和砧座与锤头的质量 比比m2/m1有关。有关。 School of Materials Science and Engineering, CUMT 42 砧座与锤头质量比对打击效率的影响砧座与锤头质量比对打击效率的影响 School of Materials Science and Engineering, CUMT 43 2 2）对击式锻锤打击效率）对击式锻锤打击效率 2

34、1 K E E h d 对击式锻锤与有砧座锻锤哪种打击效率高？对击式锻锤与有砧座锻锤哪种打击效率高？ School of Materials Science and Engineering, CUMT 44 打击力以及由此引起的运动部件的惯性力是打击力以及由此引起的运动部件的惯性力是 锻锤受力分析和主要零部件强度校核的依据。锻锤受力分析和主要零部件强度校核的依据。 同一能量锻锤的打击力，与锻件大小、形状同一能量锻锤的打击力，与锻件大小、形状 和变形温度有关，即使是每一次打击过程中打和变形温度有关，即使是每一次打击过程中打 击力也是变化的击力也是变化的。 三、锻锤的打击力三、锻锤的打击力 Sch

35、ool of Materials Science and Engineering, CUMT 45 v曲柄压力机工作原理及结构组成曲柄压力机工作原理及结构组成 v曲柄压力机曲柄压力机类型及技术参数类型及技术参数 v曲柄滑块机构的工作特性曲柄滑块机构的工作特性 v专用曲柄压力机专用曲柄压力机 School of Materials Science and Engineering, CUMT 46 v实质实质利用曲柄连杆利用曲柄连杆 机构将电动机的旋转运机构将电动机的旋转运 动转变为滑块的往复运动转变为滑块的往复运 动动 v可用于多种成形工艺，可用于多种成形工艺， 如冲压、挤压、模锻、如冲压、挤压

36、、模锻、 精压、粉末冶金、剪切精压、粉末冶金、剪切 等等 School of Materials Science and Engineering, CUMT 47 School of Materials Science and Engineering, CUMT 48 v能源系统能源系统为设备运行提供能量（电动机、飞轮） v传动系统传动系统传递能量至工作机构（传动轴、皮带轮、 齿轮等） v工作机构工作机构将曲轴的旋转变为滑块的往复运动（曲柄、 连杆、滑块等） v操纵与控制系统操纵与控制系统控制设备的运行（离合器-制动器、 电子监测装置等） v支承部件支承部件将机器各部分连为一个整体并承受工作负

37、 荷（机身、导轨等） v辅助机构辅助机构如安全生产、润滑、气垫等 结构组成结构组成 School of Materials Science and Engineering, CUMT 49 v刚性传动，滑块运动具有强制性质刚性传动，滑块运动具有强制性质 a. 上下死点、运动速度、闭合高度等固定便于实现机 械化和自动化 b. 定行程设备自我保护能力差 v工作时形成封闭力系工作时形成封闭力系 a. 不会造成强烈冲击和振动 b. 不允许超负荷使用 v一个工作循环中负荷作用时间短，大部分为无负一个工作循环中负荷作用时间短，大部分为无负 荷的空程。荷的空程。 曲柄压力机的特点曲柄压力机的特点 Schoo

38、l of Materials Science and Engineering, CUMT 50 v板料冲压压力机 板料冲压压力机 v 通用压力机 v 拉深压力机 v 板料高速自动机 v 板冲多工位压力机 v体积模锻压力机 体积模锻压力机 v 热模锻压力机 v 挤压机 v 精压机 v 平锻机 v 冷墩自动机 v 精锻机 v剪切机 剪切机 v 板料剪切机 v 棒料剪切机 按工艺用途分类按工艺用途分类 School of Materials Science and Engineering, CUMT 51 v按结构形式分类：按结构形式分类： 开式结构三面敞开，便于操作，但刚性差 多用于小型 闭式结构

39、机身刚性好，导向精度高 多用于中大型 v按传动特点分类按传动特点分类： 按曲柄连杆机构的组数曲柄连杆机构的组数分： 单点、双点、四点 v按滑块的个数分：按滑块的个数分： 单动、双动 School of Materials Science and Engineering, CUMT 52 开式与闭式开式与闭式 School of Materials Science and Engineering, CUMT 53 v单位单位 kN； v定义定义滑块运行到距下死点前某一特定距离或滑块运行到距下死点前某一特定距离或 曲柄旋转到距下死点前某一特定角度时，滑块所曲柄旋转到距下死点前某一特定角度时，滑块所

40、 允许承受的最大作用力；允许承受的最大作用力； v直接反映曲柄压力机的工作能力，是主参数。直接反映曲柄压力机的工作能力，是主参数。 （一）标（公）称压力（一）标（公）称压力 School of Materials Science and Engineering, CUMT 54 v单位单位 mm； v定义定义滑块从上死点运行到下死点所走过的距离；滑块从上死点运行到下死点所走过的距离； v反映了压力机的工作范围；反映了压力机的工作范围； v行程大，可生产较高的零件，但曲柄尺寸大，造价高，行程大，可生产较高的零件，但曲柄尺寸大，造价高， 且单位时间行程次数少；且单位时间行程次数少； v行程小，单位

41、时间行程次数多，生产率高。行程小，单位时间行程次数多，生产率高。 （二）滑块行程（二）滑块行程 School of Materials Science and Engineering, CUMT 55 v单位单位 次次/分；分； v定义定义空载时，滑块每分钟从上死点到下死点空载时，滑块每分钟从上死点到下死点 再回到上死点所往复的次数；再回到上死点所往复的次数； v反映了生产效率的高低；反映了生产效率的高低； v近年有增高趋势，但高于一定值后要配备机械化近年有增高趋势，但高于一定值后要配备机械化 或自动化接送料装置；或自动化接送料装置； v实际有工作负荷时的行程次数要小于空载次数。实际有工作负荷

42、时的行程次数要小于空载次数。 （三）滑块行程次数（三）滑块行程次数 School of Materials Science and Engineering, CUMT 56 v单位单位 mm； v封闭高度封闭高度滑块在下死点时，其下表面到工作滑块在下死点时，其下表面到工作 台上表面的距离；台上表面的距离； v装模高度装模高度滑块在上死点时，其下表面到工作滑块在上死点时，其下表面到工作 台垫板上表面的距离；台垫板上表面的距离； v反映了压力机在高度方向安装空间的大小。反映了压力机在高度方向安装空间的大小。 （四）封闭高度与装模高度（四）封闭高度与装模高度 School of Materials

43、Science and Engineering, CUMT 57 v单位单位mmmm v定义定义工作台上表面（滑块下表面）可用于工作台上表面（滑块下表面）可用于 安装模具的有效尺寸，一般为左右安装模具的有效尺寸，一般为左右前后；前后； v反映了压力机工作空间的平面尺寸；反映了压力机工作空间的平面尺寸； v影响可安装模具的大小；影响可安装模具的大小； v决定压力机的平面轮廓。决定压力机的平面轮廓。 （五）工作台尺寸与滑块底面尺寸（五）工作台尺寸与滑块底面尺寸 School of Materials Science and Engineering, CUMT 58 （六）滑块许用负荷曲线（六）滑块

44、许用负荷曲线 v曲柄压力机在冲压时，曲轴在各种不同的角度曲柄压力机在冲压时，曲轴在各种不同的角度 上，所允许使用的冲压力是不同的上，所允许使用的冲压力是不同的； v滑块许用负荷曲线就是表明这种关系的曲线。滑块许用负荷曲线就是表明这种关系的曲线。 v滑块许用负荷曲线是根据压力机的主要零件，滑块许用负荷曲线是根据压力机的主要零件， 如曲轴、齿轮的许用负荷确定的。如曲轴、齿轮的许用负荷确定的。 School of Materials Science and Engineering, CUMT 59 v 坐标原点为下死点，方向向上 v 滑块行程S表示为： S = ( R+L ) - ( R cos+

45、L cos) 令：= R / L，为连杆系数 将上式简化、整理，可得： S = R (1-cos) +(1-cos2) / 4 对该式微分，又可得滑块速度和加速度： v = R ( sin+ sin 2/ 2 ) a = -2 R ( cos+cos2) 运动特性运动特性 School of Materials Science and Engineering, CUMT 60 v由图可看到：由图可看到： v滑块的运动速度是滑块的运动速度是 变化的，这对要求变化的，这对要求 速度恒定的工艺不速度恒定的工艺不 完全合适完全合适 v不同的工艺常要求不同的工艺常要求 不同的速度范围，不同的速度范围，

46、为适应某些工艺需为适应某些工艺需 要，不少压力机设要，不少压力机设 计成节点偏置型计成节点偏置型 减速上行减速上行加速上行加速上行 减速下行减速下行 加速下行加速下行 School of Materials Science and Engineering, CUMT 61 节点正节点正 置与节置与节 点偏置点偏置 School of Materials Science and Engineering, CUMT 62 v以B点为研究对象，有： FAB= F /cos F为工艺力 FQ = Ftan v简化： FAB= F FQ = Fsin= Fsin v作用于曲轴上的扭矩为 M t =F O

47、D = FR sin(+) = F R ( sin+sin2/ 2 ) 受力特性受力特性 D School of Materials Science and Engineering, CUMT 63 v拉深压力机拉深压力机 v热模锻压力机热模锻压力机 School of Materials Science and Engineering, CUMT 64 JB46-315型双点双动型双点双动 拉深压力机总图拉深压力机总图 School of Materials Science and Engineering, CUMT 65 双动压力机拉深双动压力机拉深 School of Materials

48、 Science and Engineering, CUMT 66 用于筒形件、盒形件及复杂空心件等的成形，尤其是大用于筒形件、盒形件及复杂空心件等的成形，尤其是大 型薄板件（如汽车覆盖件）的成形。型薄板件（如汽车覆盖件）的成形。 用途用途 特点特点 l有内、外两个滑块，分别实现压边和拉深，压边稳定有内、外两个滑块，分别实现压边和拉深，压边稳定 可靠；可靠； l滑块工作行程大（滑块工作行程大（82），占总行程的近一半；），占总行程的近一半； l外滑块提前压边，接触冲击小；外滑块提前压边，接触冲击小； l外滑块回程滞后外滑块回程滞后18.5，可防止工件卡在凸模上；，可防止工件卡在凸模上； l外滑

49、块具有导前行程量，有利于拉深件从凸模上取下外滑块具有导前行程量，有利于拉深件从凸模上取下 School of Materials Science and Engineering, CUMT 67 1、 压边圈压紧板料压边圈压紧板料 弹性压边：压边和拉深一般同时进行，单动压力机；弹性压边：压边和拉深一般同时进行，单动压力机； 固定间隙压边：先压边再拉深，双动压力机；固定间隙压边：先压边再拉深，双动压力机； 2、 拉深拉深 弹性压边：弹簧进一步压缩，压边力逐渐上升；弹性压边：弹簧进一步压缩，压边力逐渐上升； 固定间隙压边：压边力不变，双动压力机；固定间隙压边：压边力不变，双动压力机； 3、 模具回

50、程模具回程 弹性压边：弹簧压缩量逐渐减小，压边力逐渐减小。弹性压边：弹簧压缩量逐渐减小，压边力逐渐减小。 固定间隙压边：双动压力机压边圈动作滞后于凸模。固定间隙压边：双动压力机压边圈动作滞后于凸模。 拉深过程拉深过程 School of Materials Science and Engineering, CUMT 68 外滑块外滑块 内滑块内滑块 JB46-315型双型双 动拉深压力机动拉深压力机 内外滑块连杆内外滑块连杆 机构传动图机构传动图 H School of Materials Science and Engineering, CUMT 69 School of Materials

51、 Science and Engineering, CUMT 70 用途用途 适用于批量大，精度要求高的模锻件生产。适用于批量大，精度要求高的模锻件生产。 锻件精度高，加工余量少，材料利用率高；锻件精度高，加工余量少，材料利用率高； 成形温度高；成形温度高； 冲击较大；冲击较大； 通常需要多模膛成形。通常需要多模膛成形。 热模锻工艺的特点热模锻工艺的特点 School of Materials Science and Engineering, CUMT 71 连杆式（连杆式（MP型压力机）型压力机） 楔式（楔式（KP型压力机）型压力机） 双滑块式双滑块式 双动式双动式 按工作机构分类按工作机构

52、分类 School of Materials Science and Engineering, CUMT 72 连杆式（连杆式（MPMP型压力机）型压力机） School of Materials Science and Engineering, CUMT 73 采用与通用曲柄压力机相似的曲柄滑块机构，在热模锻压采用与通用曲柄压力机相似的曲柄滑块机构，在热模锻压 力机中应用最广；力机中应用最广； 采用两级传动（一级带传动、一级齿轮传动）；采用两级传动（一级带传动、一级齿轮传动）； 气动连锁离合器制动器；气动连锁离合器制动器； 采用有附加导向的象鼻式滑块或长滑块结构，提高了抗倾采用有附加导向的象

53、鼻式滑块或长滑块结构，提高了抗倾 斜能力；斜能力； 采用双楔式工作台调节装模高度；采用双楔式工作台调节装模高度； 有上下顶件装置。有上下顶件装置。 连杆式（连杆式（MPMP型压力机）特点型压力机）特点 School of Materials Science and Engineering, CUMT 74 滑块由楔块驱动；滑块由楔块驱动； 楔块楔块30倾角；倾角； 设备尺寸小。设备尺寸小。 楔式楔式( (KP型压力机型压力机) ) School of Materials Science and Engineering, CUMT 75 1） 滑块承受偏载的能力强，倾斜度小，有利多膛模锻，导轨受

54、滑块承受偏载的能力强，倾斜度小，有利多膛模锻，导轨受 力及磨损小；力及磨损小； 滑块可承受设备公称压力的面积大（约为滑块可承受设备公称压力的面积大（约为24%），是双点的），是双点的 3 倍；倍； 滑块可承受滑块可承受60%公称压力的面积达公称压力的面积达80%，为双点的，为双点的 3.5倍。倍。 2） 机身有预紧（注意图中的拉杆），设备刚度大，设备垂直变机身有预紧（注意图中的拉杆），设备刚度大，设备垂直变 形小（约为单点的形小（约为单点的60%，双点的，双点的75%），锻件精度高；），锻件精度高； 3） 采用偏心套（偏心蜗轮）调节装模高度，方便可靠；采用偏心套（偏心蜗轮）调节装模高度，方便可

55、靠； 优点：优点： School of Materials Science and Engineering, CUMT 76 装模高度调节机构装模高度调节机构 上调节式：采用上调节式：采用偏心销、偏心蜗轮、偏心轴承偏心销、偏心蜗轮、偏心轴承等等 结构，改变滑块下死点的位置。结构，改变滑块下死点的位置。 下调节式：通过楔形工作台调节工作台的高度。下调节式：通过楔形工作台调节工作台的高度。 注意：因调节困难，热模锻压力机装模高度调节注意：因调节困难，热模锻压力机装模高度调节 范围小（范围小（10- 30mm）。）。 School of Materials Science and Engineeri

56、ng, CUMT 77 v液压机工作原理、特点及分类液压机工作原理、特点及分类 v液压机的基本参数液压机的基本参数 v液压机的结构液压机的结构 School of Materials Science and Engineering, CUMT 78 F 液压机的基本工作液压机的基本工作 原理是原理是帕斯卡原理帕斯卡原理，是，是 一种以液体为介质用来一种以液体为介质用来 传递能量以实现多种锻传递能量以实现多种锻 压工艺的机器。压工艺的机器。 工作原理工作原理 School of Materials Science and Engineering, CUMT 79 l在小柱塞在小柱塞1上施加的力上

57、施加的力P1产生一产生一 个压强个压强p l根据帕斯卡原理，封闭容器内各根据帕斯卡原理，封闭容器内各 处压强相等，方向垂直于容器表面，处压强相等，方向垂直于容器表面， 因而，在大柱塞因而，在大柱塞2表面各处均受压表面各处均受压 强力的作用，此压强产生一个向上强力的作用，此压强产生一个向上 推力推力P2： P2 P1A2/ A1 由于由于A2 A1，故，故， P2 P1。 即：大柱塞上获得了一个较大的力。即：大柱塞上获得了一个较大的力。 School of Materials Science and Engineering, CUMT 80 液压机的工作介质为液体，主要有两种，采用乳液压机的工作

58、介质为液体，主要有两种，采用乳 化液的一般称为化液的一般称为水压机水压机，采用油的称为，采用油的称为油压机油压机。 水压机水压机乳化液价格便宜，不燃烧，不易污乳化液价格便宜，不燃烧，不易污 染工作场地，故耗油量大的以及热加工用的液染工作场地，故耗油量大的以及热加工用的液 压机多为水压机。压机多为水压机。 油压机油压机在防腐蚀、防锈和润滑性能方面，在防腐蚀、防锈和润滑性能方面， 油优于乳化液。但油的成本高，也易污染工作油优于乳化液。但油的成本高，也易污染工作 场地。场地。 按工作介质分类按工作介质分类 School of Materials Science and Engineering, CU

59、MT 81 优点：优点： 容易获得最大压力。容易获得最大压力。 容易获得大的工作行程，并能在行程的任意位置发挥全容易获得大的工作行程，并能在行程的任意位置发挥全 压，适合要求工作行程大的场合。压，适合要求工作行程大的场合。 容易获得大的工作空间。容易获得大的工作空间。 压力与速度可以在大范围内方便地进行无级调节，而且压力与速度可以在大范围内方便地进行无级调节，而且 可按工艺要求在某一行程作长时间的保压。另外，还便于可按工艺要求在某一行程作长时间的保压。另外，还便于 调速和防止过载。调速和防止过载。 设计、制造、操作和维修方便，便于实现遥控与自动化。设计、制造、操作和维修方便，便于实现遥控与自动

60、化。 School of Materials Science and Engineering, CUMT 82 缺点：缺点： 对液压元件精度要求较高，结构较复杂，机器的调整和对液压元件精度要求较高，结构较复杂，机器的调整和 维修比较困难。维修比较困难。 高压液体易泄露，不但污染工作环境，浪费压力油，对高压液体易泄露，不但污染工作环境，浪费压力油，对 于热加工场所还有火灾的危险。于热加工场所还有火灾的危险。 效率较低，且运动速度慢，降低了生产率，对于快速小效率较低，且运动速度慢，降低了生产率，对于快速小 型的液压机，不如曲柄压力机简单灵活。型的液压机，不如曲柄压力机简单灵活。 School of