其它成形设备

1、1第七章 其他成形设备27.1 螺旋压力机的工作原理及工作特性3一、工作原理：螺旋副（以惯性螺旋压力机为例进行说明） 1） 惯性螺旋压力机的共同特征是采用一个惯性飞轮； 2） 打击前传动系统输送的能量以动能形式暂时存放在打击部分（包括飞轮和直线运动质量），飞轮处于惯性运动状态； 3） 打击过程中，飞轮的惯性力矩经螺旋副转化成打击力使毛坯产生变形，对毛坯作变形功；4） 打击部件受到毛坯的变形抗力阻抗，速度下降，释放动能，直到动能全部释放停止运动，打击过程结束； 5） 惯性螺旋压力机每次打击，都需要重新积累动能，打击后所积累的动能完全释放； 6） 每次打击的能量是固定的，这是惯性螺旋压力机的基本工

2、作特征。45二、螺旋压力机的工作特性 1） 工艺适应性好，锻造同样的零件可选用公称压力比热模锻压力机小25-50%的螺旋压力机。多数螺旋压力机的允许压力为公称压力的 1.6倍，配上摩擦过载保险装置，允许在这个压力下长期工作； 2） 滑块位移不受运动学上的限制，终锻可以一直进行到上下模打靠为止。与热模锻曲柄压力机相比，锻件在垂直方向上的尺寸精度高； 3） 模具安装调试方便，不需调整封闭高度或导轨间隙； 4） 滑块速度较低（0.6-1.5m/s）；适合各种钢和合金的锻造，模具所受应力较小（设备刚性较小）。67.2 螺旋压力机的典型结构一、摩擦压力机（摩擦螺旋压力机、螺旋锤） 兼有锤和压力机的某些特

3、性1、 特点 1）工艺万能性强； 2）结构简单操作方便、制造使用成本低； 3）模具结构简单、安装调整方便； 4）传动效率低（打滑）； 5）行程速度低，生产率不高。78注意：1） 飞轮的驱动、离合、换向2） 打滑（影响传动效率） 环向 打击行程：飞轮从静止开始加速，滑动较 小 返回行程：打滑剧烈，回程困难 大型设备配备平衡缸 径向：也存在相对滑动9二、电动螺旋压力机 利用可逆式电动机不断做正反方向的换向转动，带动飞轮和螺杆旋转，使滑块上、下运动。1、 分类 1）电动机直接传动式 2）电动机机械传动式102、 结构简介1） 电动机直接传动式 采用特殊电动机，电动机的转子就是压力机的飞轮或飞轮的一部

4、分。传动环节少，结构简单，打击能量恒定，操作维修方便。1112注意前图：o 哪个件上下运动？滑块和谁相连？o 空程上下时，飞轮、螺旋副、滑块重量的支 承；o 打击时踵块的作用；o 电机散热问题。2） 电动机机械传动式 由于特殊电机成本高，公称压力超过4000吨后，通常采用电机齿轮传动。13三、液压螺旋压力机 相对于摩擦和电动螺旋压力机，液压螺旋压力机具有高效节能的优点。易于实现工作能力大型化，公称压力4000 -14000吨。14分类1） 液压马达式 对比电机直接传动 液压马达转子可以直接和螺杆连接， 也可通过齿轮传动机构和螺杆连接。2） 缸推式15 胶木副螺母能 储存微量润滑油， 自润滑性能

5、好，传 动效率95%以上。副螺母固定在液压缸支座上副螺母固定在液压缸支座上旋转向下旋转向下上下腔停止供油，滑块静止上下腔停止供油，滑块静止16四、离合器式高能螺旋压力机 高能螺旋压力机采用复合传动形式，利用液压缸回程。高能螺旋压力机和惯性螺旋压力机的区别：飞轮的工作方式完全不同。1、 工作过程 飞轮由电动机通过皮带驱动，总朝一向个方向旋转；17液压液压22螺杆螺杆/ /飞轮通过从动盘结合飞轮通过从动盘结合螺杆旋转运动螺杆旋转运动固定在滑块上的螺母旋转固定在滑块上的螺母旋转滑块向下运动滑块向下运动/锻击锻击18 离合器接合后，飞轮转速逐渐下降，当飞轮转速降到一定数值时离合器脱开，飞轮继续沿原方向

6、旋转，并逐渐恢复速度； 打击完成后，液压回程缸推动滑块上行，完成一个工作循环。192、 打击力的控制 高能螺旋压力机一次打击能量不是飞轮的全部动能，通常设计为飞轮转速降12.5时所释放的能量。该种螺旋压力机属于压力限定型设备，当出现下列情况时打击过程将结束： 1） 打击力增大到给定数值时，摩擦离合器打滑，螺杆很快停止运动。打击力可通过控制离合器缸的油压来设定； 2） 滑块行程达到给定数值时，位移传感器发出信号控制杠杆系统使离合器脱开。203 3、 特点特点 1） 从动件惯性小，冷击时不会产生惯性螺旋压力机那样的冷击力； 2） 向下空程速度快，打击过程以飞轮同步速度快速完成； 3） 打滑时间短，

7、换向速度快，闷模时间短（为10-20ms）； 4） 打击能量高，能保证在任意位置的能量发挥； 5） 根据螺旋副力矩与力的关系，螺杆上的作用力与打滑力矩相对应。离合器出现打滑时，打击过程即告结束。217.3 螺旋压力机的力能关系一、螺旋压力机工作时的能量转化 设备运动部分的动能：飞轮、螺杆、滑块的平动动能+飞轮、螺杆的转动动能。 打击结束时，滑块速度为零，打击能量转化为：工件变形功、设备及模具弹性变形功、摩擦功。2223从图中可以看出：1) 螺旋压力机具有较好的工艺力能性（变形 力大、变形力小都能适应）；2） 绝对禁止在全能量下进行冷击（滑块压力 越大，用于锻件变形的能量越小）；243） 螺旋压

8、力机能量的调节（希望锻造时给出 的能量刚好满足工艺要求）： 中小型设备： 工作台加垫板；减小滑块行程（减小 飞轮转速）。 对大型设备（有能量调节装置）： 控制滑块位移；控制滑块速度； 时间控制。257.4 螺旋压力机的技术参数及使用一、技术参数 o 公称压力 o 运动部分能量 o 滑块行程 o 滑块行程次数26二、使用 螺旋压力机大多数结构允许以1.25-1.6倍公称压力长期工作，允许以2倍公称压力短期工作。在公称压力使用时有效能量不低于60%。注意： 该设备行程次数低，不适合拔长、滚压； 不适合预锻； 锻件尺寸精度较高。27（一）工作原理工作原理在极短时间内将落下部分在极短时间内将落下部分

9、在行程中积蓄的能量施加在行程中积蓄的能量施加 到锻件上使其变形到锻件上使其变形工作特点：工作特点： 定能量设备定能量设备 不会超载，可多次打击不会超载，可多次打击 变形速度快，振动噪声大变形速度快，振动噪声大7.5 7.5 锻锤锻锤锻锤工作原理锻锤工作原理a) 砧座固定的有砧座锤砧座固定的有砧座锤 b）对击锤）对击锤工作介质：压缩空气工作介质：压缩空气28锻锤的分类锻锤的分类按打击特性按打击特性对击锤和有砧座锤对击锤和有砧座锤按工艺用途按工艺用途自由锻锤、模锻锤、板料冲自由锻锤、模锻锤、板料冲压锤压锤按驱动形式按驱动形式蒸汽蒸汽- -空气锤、空气锤、蒸汽空气锤、空气锤、蒸汽- -空气对击锤、液

10、压锤等空气对击锤、液压锤等2930空气锤空气锤空行程空行程:两缸上下腔两缸上下腔-大气大气悬空：悬空：下腔下腔-下腔下腔压紧：压紧：压缩缸上腔压缩缸上腔-工作工作缸下腔缸下腔-大气大气压缩缸下腔压缩缸下腔-工作缸上腔工作缸上腔打击：打击：上腔上腔-上腔，活塞上腔，活塞上行，上腔压缩气体进入上行，上腔压缩气体进入工作缸上腔。工作缸上腔。特点特点立柱直接安放在砧座上，用8根带弹簧的强力拉紧螺栓连接在一起，与气缸底板构成一个封闭框架，保证上下模对中，提高了锻锤的刚性。为了提高打击刚性，模锻锤砧座重量为落下部分重量的20-30倍。模锻锤立柱采用较长的导轨，以提高锤头运动的导向精度。脚踏板操纵，可一个工

11、人完成。在工作循环中以摆动代替悬空，松开踏板锤头在行程上方往复摆动，踏下踏板进行模锻。31蒸汽蒸汽- -空气模锻锤空气模锻锤32液压锤液压锤33打击回程蓄能能满卸荷对击模锻锤对击模锻锤上下锤头行程相等上下锤头行程相等和下锤头和下锤头小行程的对击锤。小行程的对击锤。适用于单模膛锻造，需在其适用于单模膛锻造，需在其他设备上预锻，效率低。他设备上预锻，效率低。适用于中小批量生产，是大适用于中小批量生产，是大型模锻的主要设备之一。型模锻的主要设备之一。目前目前MAX气动对击锤打击气动对击锤打击能量为能量为1500kJS12=2S10上下锤头行程/打击速度相等34高速锤打击速度高、能量大，金属打击速度高

12、、能量大，金属变形热效应高，提高了金属变形热效应高，提高了金属的塑性变形性能，适用于高的塑性变形性能，适用于高强度、塑性低、锻造温度窄强度、塑性低、锻造温度窄的合金锻造。的合金锻造。气液驱动气液驱动35高速锤高速锤=对击锤对击锤(上下锤头行程与上下锤头行程与各自质量成正比，下锤头行程小）各自质量成正比，下锤头行程小）锻锤的主要技术参数和使用锻锤的主要技术参数和使用打击能量打击能量 度量锻锤的打击力，可以满足锻锤零件的度量锻锤的打击力，可以满足锻锤零件的强度校核、模具承压面的确定及正确选择和使用设强度校核、模具承压面的确定及正确选择和使用设备的需要。备的需要。36打击时间短，打击力大，相当于落下

13、部分重量的几打击时间短，打击力大，相当于落下部分重量的几千倍至一万多倍。千倍至一万多倍。锻件温度越低，变形越小，打击力越大。锻件温度越低，变形越小，打击力越大。锻造时，以最大打击速度锻冷锻件或空击会产生极锻造时，以最大打击速度锻冷锻件或空击会产生极大的打击力，影响模具和锻锤易损零件寿命。大的打击力，影响模具和锻锤易损零件寿命。每次开锤前，应将锤杆预热至每次开锤前，应将锤杆预热至120-150120-150，锻模预热，锻模预热至至150-350150-350。锻锤长时间不工作时，进气管阀门及节气阀应关闭锻锤长时间不工作时，进气管阀门及节气阀应关闭，锤头处于下极限点。，锤头处于下极限点。377.6

14、 7.6 多点成形压力机多点成形压力机实现板料无模、快速、柔性化成形实现板料无模、快速、柔性化成形各基本体各基本体单元的高单元的高度可调度可调38偏心布局偏心布局分区、分段成形分区、分段成形小设备实现大制件成形小设备实现大制件成形39图图7-18 基本体结构基本体结构a) 基本体方体基本体方体b) 长丝杆长丝杆c) 基本体装配件基本体装配件基本体结构基本体结构40图图7-19 串行调形的机构和工作原理串行调形的机构和工作原理a) 串行调形方式的原理图串行调形方式的原理图 b) 基体高度调整装置示意图基体高度调整装置示意图1-滚动轴承滚动轴承 2-滑动轴承滑动轴承 3-高度调整装置高度调整装置

15、4-Y轴电动机轴电动机 5-导杆导杆 6-滚珠丝杠滚珠丝杠 7-X轴电动机轴电动机 8-Z轴轴 9-调整头调整头 10-丝杆丝杆 11-方体方体基本体的调形方法基本体的调形方法41图图7-20 多轴齿轮式并行调形机构的工作原理多轴齿轮式并行调形机构的工作原理1-动力输入齿轮动力输入齿轮 2-电磁铁电磁铁 3-第二级分流齿轮第二级分流齿轮 4-推杆推杆 5-丝杆丝杆 6-方体方体7-离离合器合器 8-串联齿轮串联齿轮1输入动力8 8（4 4个）个） 二级分流齿轮二级分流齿轮2级变速，传递542图图7-21 630kN多点成形压力机液压系统工作原理多点成形压力机液压系统工作原理1-液压泵电动机液压

16、泵电动机 2、6-单向阀单向阀 3、10-溢流阀溢流阀 4、5-换向阀换向阀 7-节流阀节流阀 8-液液控单向阀控单向阀 9-二位二通电磁换向阀二位二通电磁换向阀 11-充液阀充液阀 12-压制液压缸压制液压缸 13-上基本体群上基本体群 14-下基本体群下基本体群 15、17-截止阀截止阀 16、18-压力表压力表 19、20-滤油器滤油器空载启动空载启动工作缸上群体快速下落工作缸上群体快速下落慢速下落慢速下落快速回程快速回程43图图7-21 630kN多点成形压力机液压系统工作原理多点成形压力机液压系统工作原理1-液压泵电动机液压泵电动机 2、6-单向阀单向阀 3、10-溢流阀溢流阀 4、

17、5-换向阀换向阀 7-节流阀节流阀 8-液液控单向阀控单向阀 9-二位二通电磁换向阀二位二通电磁换向阀 11-充液阀充液阀 12-压制液压缸压制液压缸 13-上基本体群上基本体群 14-下基本体群下基本体群 15、17-截止阀截止阀 16、18-压力表压力表 19、20-滤油器滤油器44图图7-21 630kN多点成形压力机液压系统工作原理多点成形压力机液压系统工作原理1-液压泵电动机液压泵电动机 2、6-单向阀单向阀 3、10-溢流阀溢流阀 4、5-换向阀换向阀 7-节流阀节流阀 8-液液控单向阀控单向阀 9-二位二通电磁换向阀二位二通电磁换向阀 11-充液阀充液阀 12-压制液压缸压制液压

18、缸 13-上基本体群上基本体群 14-下基本体群下基本体群 15、17-截止阀截止阀 16、18-压力表压力表 19、20-滤油器滤油器多点成形技术特点多点成形技术特点实现快速成形实现快速成形（模具）节约模具设计、制造调（模具）节约模具设计、制造调试的人力、物力、财力，缩短生产周期；（手工）产试的人力、物力、财力，缩短生产周期；（手工）产品精度高、质量好，提高生产效率。品精度高、质量好，提高生产效率。改善和优化变形路径改善和优化变形路径通过多次成形与多点成形通过多次成形与多点成形，改善了板料的变形路径和受力状态，实时控制变形，改善了板料的变形路径和受力状态，实时控制变形曲面，提高了材料成形极限

19、，实现板料无缺陷大变形曲面，提高了材料成形极限，实现板料无缺陷大变形、难加工材料的塑性变形。、难加工材料的塑性变形。实现精确成形实现精确成形反复成形，消除材料内部残余应反复成形，消除材料内部残余应力，实现小或无回弹成形，提高成形精度。力，实现小或无回弹成形，提高成形精度。小设备成形大型件小设备成形大型件分段多点成形。分段多点成形。数字化快速成形数字化快速成形设备造价较高设备造价较高难以成形复杂曲面，基体调形机难以成形复杂曲面，基体调形机构复杂，导致设备造价高。构复杂，导致设备造价高。45机械折弯机机械折弯机机构庞大，制造成本高，用于中小件折弯机构庞大，制造成本高，用于中小件折弯。优点优点滑块与

20、工作台平行精度较高，能承受偏载。滑块与工作台平行精度较高，能承受偏载。缺点缺点行程速度不可调行程速度不可调压力不能控制，设备在滑块行程周期的大部分时间里达不压力不能控制，设备在滑块行程周期的大部分时间里达不到额定压力到额定压力操作难度大，运行前要对机器的封闭高度进行仔细调整操作难度大，运行前要对机器的封闭高度进行仔细调整机器的结构布局难以实现数控化和自动化操作机器的结构布局难以实现数控化和自动化操作467.7 7.7 板料折弯机板料折弯机47液压折弯机液压折弯机采用液压直接驱动。采用液压直接驱动。上模调整上模调整折弯时，液压垫内的油挤出，上模回缩运动；折弯时，液压垫内的油挤出，上模回缩运动；回程时，液压垫补油，上模复位。回程时，液压垫补油，上模复位。工件弯曲角不取决于滑工件弯曲角不取决于滑块下死点位置块下死点位置48下模调整下模调整气缸楔块调整机构气缸楔块调整机构气缸活塞右移工件弯曲角调大。通气通气49下定位机构下定位机构限定下模调整机构中的活塞杆，限定下模调整机构中的活塞杆，使下模活动垫块准确定位使下模活动垫块准确定位电动机转动电动机转动齿形带轮齿形带轮3 3 齿轮传送带齿轮传送带4 4 齿形带齿形带轮轮5 5 摩擦离合器摩擦离合器6 6 丝丝杆杆2 2 变为螺母变为螺母9 9的左右的左右直线运动直线运动9 9移动至确定移动至确定位置位置限定撞块限定撞块1010和