第10章 液压机上模锻

1、第10章液压机上模锻10.1液压机工作原理及特点10.2水压机上模锻的特点10.3多向模锻液压机的发展10.4锻件图设计及工艺特点10.5液压机吨位计算10.6液压机上模锻锻模设计及材料的选择10.7典型锻件工艺举例10.1液压机工作原理及特点10.1.1液压机的工作原理10.1.2液压机的分类10.1.3液压机的工作特点 液压机是一种以液体为介质来传递能量以实现多种锻压工艺的机器。其工作原理如图10-1所示。两个充满工作液体的液压缸由管道相连通，当柱塞1上作用有力F1时，液体的压力为p=F1A1，A1为柱塞1的横截面积。根据帕斯卡原理：在密闭的容器中液体压力在各个方向上完全相等，压力p将传递

2、到容腔内的每一点，这样大柱塞2上将产生向上的作用力,其大小为工件3产生的反作用力F2，使工件3变形，且F2=F1A2A1，式中A2为柱塞2的横截面积。10.1.1液压机的工作原理图10-1液压机工作原理图1柱塞2大柱塞3工件图10-2液压机本体结构简图1上横梁2立柱3下横梁4回程缸5毛坯6回程柱塞7活动横梁8工作柱塞9工作缸 按传递压力的液体种类来分，液压机可分为油压机和水压机两大类。 按结构形式液压机现主要有四柱式、单柱式(C型)、卧式、立式框架等几种结构。 按工艺用途，锻压液压机可分为自由锻造液压机和模锻液压机两种。10.1.2液压机的分类图10-3我国第一重型机械集团自主研制的15000

3、t自由锻造水压机10.1.3液压机的工作特点(1)容易获得大压力液压机是静压工作，框架系统受力平衡，不需要大的地基和砧座。(2)容易获得大的工作行程液压机在行程的任意位置能发挥全压、保压以及反向行程。(3)压力调节方便并能可靠地防止过载一般大型液压机的工作缸是两个、三个甚至六个，这样就可以得到二级或三级压力，且压力可以在整个工作行程中保持恒定。(4)液压机调速方便活动横梁的速度是根据液体的流量大小来变化，而流量大小可以很好地控制，因而液压机速度调节是很方便的。锻造液压机上锻件尺寸自动测量，液压机行程的自动控制及其操作机联动，是提高锻件尺寸精度，提高生产率和实现生产过程自动化的重要环节，它具有以

4、下特点：1)锻件尺寸实现自动测量与数字显示，并根据锻件实际尺寸控制液压机行程、操作机送进量及钳杆转角大小，从而显著提高锻件尺寸精度及劳动生产率，减轻劳动强度，节约原材料，提高经济效益。2)可以在操作机上集中控制液压机和操作机的动作。3)可逐渐发展为锻造过程的程序控制，以实现锻件锻造过程的自动化。10.2水压机上模锻的特点水压机的主要工作特点是：1)工作时静压力、变形力由机架本身承受。2)单位时间内的行程次数少，最大工作速度为0.010.15m/s。3)活动横梁的行程不固定。4)导向性能和承受能力均较差。水压机上模锻具有如下工艺特点和模具设计特点：1)能够有效地锻造出大型复杂的整体结构锻件，尤其

5、是较难成形的薄壁并带有加强筋的整体壁板锻件。2)在模锻过程中，模具能够准确对合，并容易安装模具保温装置，使模具维持较高温度，能锻造出精度高、质量稳定的锻件。3)水压机上的工作速度低，而且可以控制，如模锻水压机通常为3050mm/s，金属在慢速压力机作用下流动均匀，特别是铝、镁合金最适合在慢速水压机上锻造。4)由于水压机行程不固定，通过正确控制设备吨位，可以在其上进行闭式模锻，水压机也可以用于挤压成形。5)在水压机上通常采用单模膛模锻。6)由于是在静载下变形，锻模结构可采用整体式或组合式(大型模锻件通常采用整体式)，模具材料可以采用铸钢，不像锻锤那样必须采用锻钢。10.3多向模锻液压机的发展图1

6、0-4多向模锻液压机结构简图1水平工作缸2穿孔缸3主工作缸4上横梁5活动横梁6下横梁7顶出缸8回程缸表10-1国内外多向模锻液压机主要技术参数10.4锻件图设计及工艺特点10.4.1锻件图设计特点10.4.2分模面的选择10.4.3制坯工步方案的设计10.4.1锻件图设计特点(1)余量和公差液压机上模锻，高度方向的余量和公差应取大些。(2)圆角半径基于上述原因，即液压机上模锻时金属流动几乎无惯性，因此圆角半径宜取大些，有利于金属流动，充填满型槽深处。(3)模锻斜度由于液压机上设有顶出器，模锻斜度可以减小，一般取37，有的甚至不设斜度。10.4.2分模面的选择1.工字形截面锻件2.槽形或类似槽形

7、界面锻件3.弯曲轴线的长轴类锻件1.工字形截面锻件图10-5工字形截面锻件的分模面选择2.槽形或类似槽形界面锻件图10-6槽形截面锻件的分模面选择10.4.3制坯工步方案的设计1.轴类锻件制坯工步选择2.复杂类锻件制坯工步的选择3.模具设计特点 液压机用锻模的最大特点是：可设计成闭式组合模具，从而锻出带内腔的复杂形状锻件以及无模锻斜度的精锻件。10.5液压机吨位计算10.5.1根据模锻材料及投影面积确定10.5.2根据公式计算表10-2模锻水压机上生产的模锻件的投影面积10.6液压机上模锻锻模设计及材料的选择1)锻模材料在锻件锻造温度范围内应具有一定的安全系数，要有较高的高温持久强度。2)在高

8、温下长期工作基本无氧化，并要具备一定的高温强度，以保证锻件尺寸稳定。3)要具备较高的热传导系数，特别是铸造高温合金模具。10.7典型锻件工艺举例1.某齿坯锻件的液压机模锻2.齿坯锻件复合模锻3.铝合金盘类件的精密模锻1.某齿坯锻件的液压机模锻(1)锻坯置放上、下模闭合前，由件24、25、26组成的上组合凹模和浮动模芯27分别在弹簧28和29作用下，分别处于各自的相对下极限位置(相对于砧环6或镶块7)。(2)上、下模闭合上模随压力机滑块下行，上凹模外圈24与下凹模外圈11的锁扣导入，上、下凹模闭合，浮动模芯27与镶块22接触，形成封闭的环形模膛。(3)锻坯在封闭模膛内变形随着上模继续下行，弹簧2

9、8和29被压缩，上组合凹模和浮动模芯27相对于砧环6或镶块7上移，环形封闭模膛高度减小，锻坯被锻压变形直至充满模膛。(4)锻件出模锻坯变形结束后，上模上行，由于上组合凹模和浮动模芯27是浮动的，镶块7对锻件的摩擦力小于下模膛的摩擦力，故镶块7先脱离锻件，当螺钉30与定位板5接触(浮动模芯27与螺母8接触)时，上组合凹模和浮动模芯27随上模上行，与锻件分离，锻件留在下模。图10-7零件图图10-8齿坯锻件图10-9齿坯锻模图1暗螺母2、20、30螺钉3垫环4限位环5定位板6砧环7镶块8螺母9下凹模内圈10下凹模中圈11下凹模外圈12出件器13定位环14小顶杆15托板16大顶杆17定位套18下模座

10、19压力板21垫块22、23镶块24上凹模外圈25上凹模中圈26上凹模内圈27浮动模芯28、29弹簧31螺栓32上压力板33上模座2.齿坯锻件复合模锻图10-10复合模锻1坯料2齿轮连皮3齿轮锻件4齿轮飞边5止推垫连皮6止推垫7止推垫飞边8螺母垫片3.铝合金盘类件的精密模锻设计锻件图时主要考虑：1)把分模面安置在锻件最大直径处，保证将齿轮精密模锻件全部锻出和顺利脱模。2)此盘类件内腔凸台可起分流作用，故在轴向上可将其设为溢流口。进行模锻时要考虑以下几点：1)该铝合金件的精密模锻始锻温度为400，终锻温度为450，模锻温度范围较小。2)坯料加热前一定要除去油垢和其他污物，炉内不得保留有钢毛坯，以免铝屑和氧化铁屑混在一起容易产生爆炸，同时要控制好加热温度以保证产品质量。3)铝合金的粘附力较大，流动性差，除