第一章现代锻压装备设计及制造

1、现代锻压装备设计与制造现代锻压装备设计与制造张春霞张春霞2011.09.04 旷课三次，警告；旷课五次，取消考试资格旷课三次，警告；旷课五次，取消考试资格 每章都有作业，请独立、认真完成每章都有作业，请独立、认真完成 考核方式：待定考核方式：待定 平时成绩：点名、提问、作业平时成绩：点名、提问、作业该课程的纪律要求该课程的纪律要求 锻压锻压：是锻造：是锻造Forging与冲压与冲压Stamping的总称。的总称。对坯料施加外力，使其产生塑性变形，改变尺寸、对坯料施加外力，使其产生塑性变形，改变尺寸、形状，改善性能，用以制造机械零件、工件或毛形状，改善性能，用以制造机械零件、工件或毛坯的成形加工

2、方法。坯的成形加工方法。锻造锻造Forging：在加压设备及工（模）具的作用下，：在加压设备及工（模）具的作用下，使坯料或铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获使坯料或铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得一定的几何形状、尺寸和质量的锻件的加工方得一定的几何形状、尺寸和质量的锻件的加工方法。工（模）具一般作直线运动。法。工（模）具一般作直线运动。冲压冲压Stamping：通过：通过装在压力机上的模具对板料装在压力机上的模具对板料施压，使之产生分离或变形，从而获得一定形状、施压，使之产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件或毛坯。尺寸和性能的零件或毛坯。第一章第一章 绪论绪论1.1 锻压设备

3、的地位和作用锻压设备的地位和作用 国家的装备制造业国家的装备制造业的整体能力和发展水平决的整体能力和发展水平决定着国家的经济实力、国防实力、综合国力和定着国家的经济实力、国防实力、综合国力和在全球经济形式中的竞争和合作的能力。装备在全球经济形式中的竞争和合作的能力。装备制造业的技术发展带动了其他行业的发展，并制造业的技术发展带动了其他行业的发展，并且涉及行业广泛，如航空航天、国防、汽车、且涉及行业广泛，如航空航天、国防、汽车、工业、农业等。工业、农业等。 美国、德国、日本始终把装备制造业做为支持产业和立美国、德国、日本始终把装备制造业做为支持产业和立国强国之本，在国际市场上具有很强的竞争力国强

4、国之本，在国际市场上具有很强的竞争力 2007年，我国装备制造业总产值达到年，我国装备制造业总产值达到11.94万亿元，占制造万亿元，占制造业工业总产值的业工业总产值的33.77%，并超过日本、德国，位居世界第二，并超过日本、德国，位居世界第二位。位。 2009年我国年我国装备制造业调整和振兴规划装备制造业调整和振兴规划政策出台政策出台 ，重要发展方向之一是重要发展方向之一是智能制造智能制造装备装备 。高端装备制造业高端装备制造业目前，缺乏自主设计能力、缺乏关键核心技术已经成为行业目前，缺乏自主设计能力、缺乏关键核心技术已经成为行业发展的瓶颈。中国的制造业在全球产业链中总体上处于下游发展的瓶颈

5、。中国的制造业在全球产业链中总体上处于下游和低端位置。和低端位置。 装备制造业的重要性及发展现状装备制造业的重要性及发展现状 锻压生产具有生产率高、材料利用率大、可以锻压生产具有生产率高、材料利用率大、可以改变制件的内部组织结构及机械性能等作用改变制件的内部组织结构及机械性能等作用 锻压生产零件的制造方法在各行各业中所占的锻压生产零件的制造方法在各行各业中所占的比例很大比例很大 锻压设备的技术水平、生产能力和自动化程度锻压设备的技术水平、生产能力和自动化程度直接影响工业、农业、国防、航空航天等行业的发直接影响工业、农业、国防、航空航天等行业的发展和技术进步。展和技术进步。 锻压的特点及锻压设备

6、的重要性锻压的特点及锻压设备的重要性1.2 锻压设备的分类和特点锻压设备的分类和特点按照工艺用途分类按照工艺用途分类，我国行业标准将锻压机械分为，我国行业标准将锻压机械分为锻锤、机械压力机、液压机、螺旋压力机和平锻机，锻锤、机械压力机、液压机、螺旋压力机和平锻机，以及开卷机、矫正机、剪切机、锻造操作机等以及开卷机、矫正机、剪切机、锻造操作机等按照按照驱动原理和工艺特点驱动原理和工艺特点：u机械压力机机械压力机 u液压机液压机 u锻锤锻锤 u旋转锻压机旋转锻压机 机械压力机机械压力机 机械压力机可以电机驱动和机械传动，是用曲柄滑机械压力机可以电机驱动和机械传动，是用曲柄滑块机构或其它机构将旋转运

7、动转变为滑块的往复直线运动。块机构或其它机构将旋转运动转变为滑块的往复直线运动。其工作行程主要取决于机械传动部分的结构和尺寸。其工作行程主要取决于机械传动部分的结构和尺寸。 工艺特点：滑块运动有固定下死点；滑块速度和滑块工艺特点：滑块运动有固定下死点；滑块速度和滑块的有效载荷随滑块位置的变化而变化；压力机的加工精度的有效载荷随滑块位置的变化而变化；压力机的加工精度与机械传动机构和机架的刚度有关。工作平稳、工作精度与机械传动机构和机架的刚度有关。工作平稳、工作精度高、操作条件好、生产效率高，易于实现机械化、自动化，高、操作条件好、生产效率高，易于实现机械化、自动化，适于在自动线上工作。机械压力机

8、在数量上居各类锻压机适于在自动线上工作。机械压力机在数量上居各类锻压机械之首。包括手动压力机、单柱压力机、开式压力机、闭械之首。包括手动压力机、单柱压力机、开式压力机、闭式压力机、拉深压力机、螺旋压力机、压制压力机等式压力机、拉深压力机、螺旋压力机、压制压力机等液压机类液压机类 l以高压液体（油、乳化液、水等）传送工作压力以高压液体（油、乳化液、水等）传送工作压力的锻压机械。的锻压机械。l工艺特点：适用于需要长行程范围内载荷几乎不工艺特点：适用于需要长行程范围内载荷几乎不变的挤压类工艺；滑块没有固定的下死点，液压变的挤压类工艺；滑块没有固定的下死点，液压机机身刚度对锻压尺寸精度的影响可以在一定

9、程机机身刚度对锻压尺寸精度的影响可以在一定程度上得到补偿；液压机工作平稳，没有震动，容度上得到补偿；液压机工作平稳，没有震动，容易达到较大的锻造深度，最适合于大锻件的锻造易达到较大的锻造深度，最适合于大锻件的锻造和大规格板材的拉伸、打包和压块等工作。和大规格板材的拉伸、打包和压块等工作。 按传递压强的液体种类来分，有油压机和水压机两大按传递压强的液体种类来分，有油压机和水压机两大类类锻造水压机又分为模锻水压机和自由锻水压机两种锻造水压机又分为模锻水压机和自由锻水压机两种 按结构形式现主要分为：四柱式、单柱式（按结构形式现主要分为：四柱式、单柱式（C型）、卧型）、卧式、立式框架等。式、立式框架等

10、。按用途主要分为金属成型、折弯、拉伸、冲裁、粉未按用途主要分为金属成型、折弯、拉伸、冲裁、粉未（金属，非金属）成型、压装、挤压等（金属，非金属）成型、压装、挤压等 锻锤锻锤 l由重锤落下或强迫高速运动产生的动能，对坯料由重锤落下或强迫高速运动产生的动能，对坯料做功，使之塑性变形的机械做功，使之塑性变形的机械 l载荷行程特性曲线呈非线性变化，越接近终点载荷行程特性曲线呈非线性变化，越接近终点打击能量越大；锤头没有下死点，锻件精度靠模打击能量越大；锤头没有下死点，锻件精度靠模具保证。具保证。 l按照工作介质来分为空气锤、蒸汽空气锤、气按照工作介质来分为空气锤、蒸汽空气锤、气动液压锤等，按照工作方式

11、有自由锻也有模锻锤、动液压锤等，按照工作方式有自由锻也有模锻锤、对击锤等。对击锤等。 旋转锻压机旋转锻压机 l锻造与轧制相结合的锻压机械。工作过程中，设锻造与轧制相结合的锻压机械。工作过程中，设备的工作部分和所加工零件，二者同时或者其中备的工作部分和所加工零件，二者同时或者其中之一做旋转运动。之一做旋转运动。 l在旋转锻压机上，变形过程是由局部变形逐渐扩在旋转锻压机上，变形过程是由局部变形逐渐扩展而完成的，所以变形抗力小、机械质量小、工展而完成的，所以变形抗力小、机械质量小、工作平稳、无震动，易实现自动化生产。更适合加作平稳、无震动，易实现自动化生产。更适合加工轴类、盘类、环类等轴对称零件。工

12、轴类、盘类、环类等轴对称零件。l辊锻机、成型轧制机、卷板机、多辊矫正机、辗辊锻机、成型轧制机、卷板机、多辊矫正机、辗扩机、旋压机等都属于旋转锻压机。扩机、旋压机等都属于旋转锻压机。 辊锻机辊锻机适用于查模锻件的预锻，也可用于终锻成形。可与适用于查模锻件的预锻，也可用于终锻成形。可与锻压机或螺旋压力机组成锻造生产线，配上机械手后可实锻压机或螺旋压力机组成锻造生产线，配上机械手后可实现辊锻过程自动化。现辊锻过程自动化。1.3 锻压设备的发展概况锻压设备的发展概况 l最初是用人力、畜力转动轮子来举起重锤锻打工件最初是用人力、畜力转动轮子来举起重锤锻打工件 l14世纪出现了水力落锤世纪出现了水力落锤

13、l1842年，英国工程师内史密斯创制第一台蒸汽锤，开始了年，英国工程师内史密斯创制第一台蒸汽锤，开始了蒸汽动力锻压机械的时代。蒸汽动力锻压机械的时代。 l十九世纪末出现了以电为动力的机械压力机和空气锤十九世纪末出现了以电为动力的机械压力机和空气锤 l第二次世界大战以来第二次世界大战以来 ，形成了门类齐全的锻压机械体系，形成了门类齐全的锻压机械体系 l二十世纪二十世纪60年代以后，锻压机械向高速、高效、自动、精年代以后，锻压机械向高速、高效、自动、精密、专用、多品种生产等方向发展。密、专用、多品种生产等方向发展。 我国锻压设备发展概况我国锻压设备发展概况l我国锻压设备的生产制造在我国锻压设备的生

14、产制造在19491949年以前几乎是空白年以前几乎是空白 l上世纪上世纪6060年代初，以万吨水压机为代表的各种锻压设备的年代初，以万吨水压机为代表的各种锻压设备的研制成功。研制成功。l8080年代以后，通过自主研发、引进国际先进技术和合作生年代以后，通过自主研发、引进国际先进技术和合作生产等途径，锻压机械行业的设计开发能力和制造水平大大产等途径，锻压机械行业的设计开发能力和制造水平大大提高提高l目前我国制造的锻压设备，不仅能保证良好的性能、质量目前我国制造的锻压设备，不仅能保证良好的性能、质量和可靠性，在锻压设备的成套、生产线和数控化、自动化和可靠性，在锻压设备的成套、生产线和数控化、自动化

15、等方面也有了长足的进展。等方面也有了长足的进展。 我国锻压业存在问题我国锻压业存在问题我国已成为世界锻压业的大国，但还不能称为世界锻压我国已成为世界锻压业的大国，但还不能称为世界锻压业的强国，主要表现为：业的强国，主要表现为：l品种和规格不全，特别是高精尖锻压设备还依赖进口品种和规格不全，特别是高精尖锻压设备还依赖进口 l主机可靠性和自动化程度还有待于提高，缺乏竞争力主机可靠性和自动化程度还有待于提高，缺乏竞争力 l锻压设备比例不合理锻压设备比例不合理 l先进工艺和装备所占比例偏小，如加热设备、下料设先进工艺和装备所占比例偏小，如加热设备、下料设备和成型设备在能耗、精度、材料利用率、生产率和环备和成型设备在能耗、精度、材料利用率、生产率和环保方面有待提高；技术创新能力有待于增强保方面有待提高；技术创新能力有待于增强 l国内部分企业粗放的管理模式有待于改进国内部分企业粗放的管理模式有待于改进 锻压设备发展趋势锻压设备发展趋势l高自动化、成套化、成线化高自动化、成套化、成线化l高柔性