摩擦压力机工作原理

双盘摩擦压力机的结构特征和工作原理

双盘摩擦压力机器属于螺旋压力机的一种传统的结构形式，其主要特征是飞轮由摩擦机构传动。机器的传动链由一级皮带传动、正交圆盘摩擦传动和螺旋滑块机构组成。其工作原理为：电机通过三角带带动传动轴朝一个方向旋转（从机器左侧看为顺时针旋转），安装在传动轴上的左右两个摩擦盘随传动轴一起旋转。当按动滑块下行按钮，换向阀换向，操纵缸活塞向下移动，经杠杆系统使主轴沿轴向右移，左摩擦盘压紧飞轮，依靠摩擦，驱动飞轮旋转（从机器上方俯视为顺时针方向旋转）通过螺旋机构将飞轮的圆周运动转变为滑块的直线运动。滑块通过模具接触工件后，飞轮及滑块在运动中积蓄的能量全部释放，飞轮的惯性力矩通过螺旋机构转变为滑块对工件的锻击力，一次锻击结束后，按滑块上升按钮，换向阀换向，操纵缸活塞向上移动，经杠杆系统，右摩擦盘压紧飞轮，飞轮反向旋转，滑块回程，滑块上升到预定位置时，换向阀换向，复位弹簧使摩擦盘恢复中位，同时制动动作使滑块停止在设定的位置。此时本机的一次工作循环即完成。

压力机

压力机是对材料进行压力加工的机床，通过对坯件施加强大的压力使其发生变形和断裂来加工成零件。

包括液压传动和机械传动的压力机。

人机界面是一个5.7"的触摸屏.

液压传动的压力机又称为液压机和油压机。

液压机技术要求[Pressspecification]

1压力机由四部分组成

（1）上压式四立柱油压机

（2）组合控制机柜

（3）电加热系统和保温装置

（4）模具输送台架

上述组成采用一体化设计，使之造型大方、美观，结构紧凑操作简单可靠，维护方便。

2压力机各部分要求如下

2.1上压式四立柱油压机

压机应具有可靠的结构刚度抗变形能力，液压站上位置，压排设置模具吊装连接装置，液压站和压排有可拆装的防尘机盖。工件能出方向为长度（3000）方向。

技术参数：

公称压力：190T

有效工作台面积：3000×750mm2

压排运动速度：75~100mm/s

最大开合距离：550mm（不含加热板）

保压时间：8h（工件130℃）

压机底座高度：0.5~0.55m

压排及底座的平面度：0.2mm

表面粗糙度：

压排底座压合平均间隙：≤0.25mm（不小于10个测点）》

2.2加热系统

加热系统是由：钢制加热板、加热管、保温层组成。

加热板分上下两块，分别与压力机底座和压排固定连接，并便于拆装，加热板用优质45#钢调贡处理制成。在加热板中放置电加热管和热电偶。热电偶安置紧固可靠、拆卸方便。

加热板技术参数：

平面尺寸；3050×650mm2

平面度：0.2mm

表面粗糙度：

测量点布置：上板3点

下板6点

加热管外外壳材料为不锈钢，工作电压220V。单边出线，数量为3的倍数。电加热管更换方便、可靠。接线处有保护装置。

保温层设置在加热板和底座（或压排）之间，加热板四周有设置保温侧板应选用隔热性能好的材料制作，平面尺寸与加热板相当，厚度不小于20毫米。

2.3控制机柜

机柜式压力机动作和温度的组合柜。

2.3.1机柜面板上仪表及开关；

电源开关，指示灯，电压表，电流表；

压力机动作按钮及指示灯;

压力指示仪表；

加热开关及指示灯；

数显温度调节仪（精度±1℃）；

保温计时器，超温警报器；

2.3.2温度控制要求

最大使用温度180℃；

升温速率1.7℃~2.5℃/min；

温度不均匀性±3℃，各相电源的加热功率均衡；

2.3.3典型控温曲线

2.3.4温度调节规律

温度调节仪对相应测温区域实时控制，当全部达到设定值±3℃时，计时器计时，达到设定时间后，控温系统能按工艺设定值自动加温或断电。

2.4模具输送架

台架为一个上部装有滚输的结构，一端与压力机底座相连（可拆卸），一端放置在地面上（可调节高度）。

技术要求：

承载能力：3T；

高度：滚输上表面与下加热板齐平；

平面尺寸：（2800~2900）×750mm2（可用部分）；

2.5保温隔板

隔温板放在压力机压排与底座四周，以减少模具加温过程中的热量损失，用铝板（或不锈钢板）和保温材料制成。为便于安放可分成数块。

3其他要求

3.1：压力机、防尘盖、模具输送台架表面涂深蓝磁漆保护，控制机柜表面为烤漆。

3.2电缆，电热线，传输线应装保护套管，除运动部分外应固定在压机上，布置合理。

3.3控制机柜允许安装在压力机上，但应方便压力机的操作与维护。

机柜内元器件的摆放，及线路应整齐明了和有标示，便于维护和排放。

3.4：选用电器、液压元件有较高可靠性通用性和实用性。

4压力机设计制造的质量控制

4.1承制方首先进行方案设计，并由委托方进行方案评定。方案评定内容有：

4.1.1总体设计方案及布局；

4.1.2制造工艺方案；

4.1.3液压、电气、温控方案及主要元器件的选择；

4.1.4控制柜面板布置；

4.1.5重要结构件设计制造方案及计算报告；

4.2承制方按评定后的意见进行详细设计，经委托方认可后生产制造；

4.3委托方视情现场查看压力机重要部件的加工过程及组装，在承制方处现场组装、调试，验收。

4.5承制方提供压力机的使用为副书名书，故障的诊断排除说明及易损件备件清单。

5未尽事项协商和后形成文件依据。

[编辑本段]冲压作业的危险因素和事故原因

根据发生事故的原因分析，冲压作业中的危险主要有以下几个方面：

(1)设备结构具有的危险。相当一部分冲压设备采用的是刚性离合器。这是利用凸轮机构使离合器接合或脱开，一旦接合运行，就一定要完成一个循环后才会停止。假如在此循环中手不能及时从模具中抽出，就必然会发生伤手事故。

(2)动作失控。设备在运行中还会受到经常性的强烈冲击和振动，使一些零部件变形、磨损以至碎裂，引起设备动作失控而发生危险的连冲或事故。

(3)开关失灵。设备的开关控制系统由于人为或外界因素引起的误动作。

(4)模具的危险。模具担负着使工件加工成型的主要功能，是整个系统能量的集中释放部位。由于模具设计不合理或有缺陷，没有考虑到作业人员在使用时的安全，在操作时手就要直接或经常性地伸进模具才能完成作业，因此增加了受伤的可能。有缺陷的模具则可能因磨损、变形或损坏等原因在正常运行条件下发生意外而导致事故。

在冲压作业中，冲压机械设备、模具、作业方式对安全影响很大。冲压事故有可能发生在冲压设备的各个危险部位，但以发生在模具行程间为绝大多数，且伤害部位主要是作业者的手部，当操作者的手处于模具行程之间时模块下落，就会造成冲手事故。这是设备缺陷和人的行为错误所造成的事故。相关人员必须识别冲压作业的危险性。

2．冲压作业安全技术

冲压作业的安全技术措施范围很广，包括改进冲压作业方式，改革冲模结构，实现机械自动化，设置模具和设备的防护装置等。

1)使用安全工具。使用安全工具操作时，用专用工具将单件毛坯放入凹模内或将冲制后的零件、废料取出，实现模外作业，避免用手直接伸入上、下模口之间装拆制件，保证人体安全。

目前，使用的安全工具一般根据本企业的作业特点自行设计制造。按其不同特点大致归纳为以下5类：弹性夹钳、专用夹钳(卡钳)、磁性吸盘、真空吸盘、气动夹盘。

2)模具作业区防护措施。模具防护措施包括：在模具周围设置防护板(罩)；通过改进模具减少危险面积，扩大安全空间；设置机械进出料装置，以此代替手工进出料方式，将操作者的双手隔离在冲模危险区之外，实行作业保护。模具安全防护装置不应增大劳动强度。

实践证明，采用复合模、多工位连续模代替单工序的危险模，或者在模具上设置机械进出料机构，实现机械化、自动化等，都能达到提高产品质量和生产效率，减轻劳动强度，方便操作，保证安全的目的。这是冲压技术的发展方向，也是实现冲压安全保护的根本途径。

（3）冲压设备的安全装置。冲压设备防护装置的形式较多，按结构分为机械式、按钮式、光电式、感应式等。

1)机械式防护装置。主要有以下3种类型：

推手式保护装置，是一种通过与滑块联动的，通过挡板的摆动将手推离开模口的机械式保护装置。

摆杆护手装置又称拨手保护装置，是运用杠杆原理将手拨开的装置。

拉手安全装置，是一种用滑轮、杠杆、绳索将[1]操作者的手动作与滑块运动联动的装置。

机械式防护装置结构简单、制造方便，但对作业干扰较大，操作工人不大喜欢使用，应用比较局限。

(2)双手按钮式保护装置。是一种用电气开关控制的保护装置。起动滑块时，强制将人手限制在模外，实现隔离保护。只有操作者的双手同时按下2个按钮时，中间继电器才有电，电磁铁动作，滑块起动。凸轮中开关在下死点前处于开路状态，若中途放开任何1个开关时，电磁铁都会失电，使滑块停止运动；直到滑块到达下死点后，凸轮开关才闭合，这时放开按钮，滑块仍能自动回程。

(3)光电式保护装置。是由一套光电开关与机械装置组合而成的。它是在冲模前设置各种发光源，形成光束并封闭操作者前侧、上下模具处的危险区。当操作者手停留或误人该区域时，使光束受阻，发出电讯号，经放大后由控制线路作用使继电器动作，最后使滑块自动停止或不能下行，从而保证操作者人体安全。

光电式保护装置按光源不同可分为红外光电保护装置和白灼光电保护装置。

\o"jia6726"jia67262009-09-1315:30:27随着国民经济的飞速发展和科学技术的日益提高，汽车、火车、航空等交通行业的机械锻造工艺，对设备的吨位、精度、可靠性及自动化程度提出了更高的要求，尤其是随着我国铁路事业的快速发展，火车速度不断是高，原来用铸造工艺成形的如火车拖钩等大型关键零件的质量已不能满足火车性能要求，必须改为锻造工艺成形，以提高零件质量性能，从而确保火车高速、安全、可靠的运行。但由于目前国内最大的25000kN双盘摩擦压力机因吨位限制难以完成重任，而进口设备或热模锻曲柄压力机又价格昂贵，用户一时难以接受，因此，研发大吨位双盘摩擦压力机迫在眉睫。为此，青岛青锻锻压机械有限公司工程技术人员通过大量理论推导计算和多次模拟试验，创造性地开发研制出了国内第1台J53-3150型31500kN大型双盘摩擦压力机，以满足市场需求。

J53-3150型双盘摩擦压力机是目前国际上生产过的该系列最大的吨位的压力机，在国内青岛青锻锻压机械有限公司属惟一开发研制成功的厂家，该机仅用了3个多月的加工、装配和调试，一次性试车成功，并交付南京用户使用。该机的研制成功将为众多的锻造厂家提供成本低、性能好、质量可靠、控制水平较高的大型锻造设备，从而为用户节约投资，提高效益。

应用和发展优势

（1）J53-3150型双盘摩擦压力机兼有模锻锤和热模锻曲柄压力机的双重特性和优点。首先，它在工作过程中带有一定的冲击作用，滑块行程不固定，这是锤类设备的特性，使得它在一个型槽里可进行多次打击变形，从而能为大变形工序（如镦粗、挤压等）提供大的变形能和一定的锻击力；同时，它又是通过螺旋副传递能量，在金属产生塑性变形的瞬间，滑块和工作台之间所受的力由压力机封闭的框架所承受，并形成一个封闭力系，这一点是热模锻曲柄压力机的特性，因而也能为小变形工序（如锻模合阶段、精压、压印等）提供较大的变形力和一定的变形能，所以能满足各种主要锻压工序的力能要求。

（2）与模锻锤相比，该机设有液压顶出机构，可进行无拔模斜度或小拔模斜度的精密锻造，而锤无顶出装置，锻件完全靠人工从模具中取出，锻件必须有很大的拔模斜度。锤上模锻，不仅精度差、合格率低、而且噪音高、环境污染严重、浪费能源，再加上冲击振动，在现有模锻锤上难以进行精密模锻。若选用热模锻曲柄压力机，则可解决精度问题，对大批量锻件成形比较合适，但设备投资太大，对生产规模批量不大的情况选用热模锻曲柄压力机显然是不经济的。

（3）与热模锻曲柄压力机相比，该机是定能设备，设备行程可变，没有固定的下死点。因此，调整模具十分方便，特别适合于模具更换频繁的中小批量锻件的生产。而热模锻曲柄压力机的下死点是固定的，行程和压力不能随意调节，不适宜进行延伸、滚挤等制作工艺，对坯料表面的加热质量要求也较高，不允许有过多的氧化皮，尤其当设备操作或模具调整不当以及下料不准或超负荷使用时，有可能使滑块在接近下死点时发生闷车而中断生产。

（4）该机打击力大，一般允许为公称力的1.6倍，而热模锻曲柄压力机因容易“闷车”一般只允许用到其公称力的70%~80%。因此，同规格的压力机，双盘磨擦压力机的最大打击力是热模锻曲柄压力机的2倍，也就是说J53-3150型摩擦压力机就相当于60000kN的热模曲柄压力机的工作能力。

（5）该机锻件精度高，锻件的尺寸精度靠模具“打靠”和导柱导向（用于精密模锻）来保证，不受设备自身弹性变形的影响，因而近年来许多工厂都利用摩擦压力机进行精密模锻。

（6）该机闷模时间短，仅为热模锻曲柄压力机1/2，传给模具上的热量生产尤为重要，能够保证各个锻件的精度基本一致。而热模锻曲柄压力机由于滑块在下死点附近运动速度最慢，不仅工件在模具内停留时间长，模具使用寿命短，而且对一些主要靠压入方式充填型槽的锻件，有可能虽然产生了较大的毛边，而仍未充满型槽深处。

（7）该机结构简单性能可靠，操作灵敏方便，其设备投资、模具成本和锻件成本均比模锻锤和热模锻曲柄压力机便宜一半多，与进口产品相比，性能基本一致，但价格仅为进口产品的1/4。因此，理论和实践都证实，J53-3150型双盘摩擦压力机工艺适应范围广，锻件精度高，生产率适中，劳动条件好，是一种符合我国国情，具有国际先进水平的大型精锻设备。

产品结构设计特点

国内制造摩擦压力机比较有实力的专业厂家不多，但新成立的个体小厂不少，因其研制能力有限，仅靠表面仿制，又无质量体系保证，因此不同厂家制造的摩擦压力机，其关键部位的结构性能和质量差别很大，青岛青锻锻压机械有限公司生产的摩擦压力机规格品种和结构也不尽相同，结构性能质量也在不断改进，与同类产品相比，J53-3150型双盘摩擦压力机在结构设计方面具有以下优点。

工作原理

螺杆上端与飞轮刚性联接，下端与滑块相连，由铜螺母将飞轮和螺杆的旋转运动转变为滑块的上、下直线运动，电机经皮带轮带动摩擦盘转动，当向下行程开始时，右边的气缸进气，推动摩擦盘压紧飞轮，搓动飞轮旋转，滑块下行，此时飞轮加速并获得动能，在冲击工件前的瞬间，摩擦盘与飞轮脱离接触，滑块以此时所具有速度锻压工件，释放能量直至停止；锻压完成后，开始回程，此时，左边的气缸进气，推动左边的摩擦盘压紧飞轮，搓动飞轮反向旋转，滑块迅速提升，至某一位置后，摩擦盘与飞轮脱离接触，滑块继续自由向上滑动，到达制动行程处，制动器动作，滑块减速，直至停止，这样，上下运动1次，即完成了1个工作循环。

主要零部件特点及其作用

（1）机身采用组合预应力框架，分为横梁、立柱和底座，由4根优质合金钢锻造拉杆预紧成为一体，机架强度高刚性好，机身设计为组合式，一是为了起吊运输方便，二是提高产品质量，防止铸件缺陷带来的隐患；横梁中的铜螺母是用特殊配方的优质耐磨铜合金，采用离心浇铸工艺制成，铜螺母和上面的导向套是易损件，磨损后需及时更换；良好的润滑对螺旋副的寿命至关重要，一定要根据实际情况及时调整润滑，确保螺旋副润滑充足；螺母下面设有缓冲圈，当制动失灵时，缓冲圈用以吸收运动系统的能量，避免运动系统与机架刚性相撞而损坏机器，当发现上撞缓冲圈时应立刻停机，并查明原因，排除故障，严禁经常上撞缓冲圈；工作台上的垫板是用来保护工作台面的，不能随意拆卸。

（2）传动部分采用比较容易高速的十字叉联轴节式调整结构，摩擦盘与飞轮间的间隙一般为2~3mm，当超过5mm时要及时调整间隙，以防损伤有关零部件。十字叉联轴节式调整结构从防锈和防变形两方面有效解决了摩擦盘调不动问题，摩擦盘与传动轴间装有防锈铜套，铜套内设有润滑装置，需定期注油并定期活动一下铜套，以防油污干枯而使铜套难于移动，调整摩擦盘后，需将锁紧螺母紧靠在摩擦盘端面上，不得留有产隙，以防窜动损伤有关零部件。

（3）采用打滑保险飞轮，从而保证了设备既能输出较大的打击能量，又能在输出较大的打击力时通过飞轮打滑保护设备。飞轮外缘的牛皮带为易损件，严重磨损后应及时更换，飞轮轮体与上下轮缘之间装有打滑摩擦片，用螺栓将碟簧压缩，依靠碟簧的弹力将它们磨擦联接起来，起安全保险作用，当打击力超过额定力时，上下轮缘将会相对于轮体打滑，消除多余能量，避免因超载而损坏机器，打滑保险装置不得随意锁死，以防超载。螺杆是该机的核心零件，其几何精度、表面粗糙度及材质性能如何，对其使用寿命乃至铜螺母的使用寿命至关重要。本螺杆材质选用优质合金钢锻材，经充分锻造探伤后，再经热处理至适当硬度，使之获得最佳的综合机械性能。螺纹摩擦表面需经抛光处理，以减轻机械磨损，提高使用寿命。

（4）滑块采用X型导轨，导轨面上镶有耐磨铜导板，铜板磨损后，可通过调整斜铁调整导轨间隙，以保证滑块的导向精度，滑块内部装有球面推力轴承，该轴承既可传递打击力又能自动调心，以保证螺杆能承受一定的偏载，本机最大偏心距应不大于300mm。

（5）采用平移式全行程制动，制动力大，制动灵敏，安全可靠，在全行程任意位置均可实现制动，通过滑块的点动使用户安装调整模具非常方便。同时平移式制动对飞轮牛皮带损伤轻，牛皮带使用寿命长。制动力的大小可通过调整气缸压缩弹簧来实现，但过大的制动力不利于飞轮牛皮带的使用寿命。因此，在满足使用要求的情况下，不要将制动力调得太大。

（6）采用液压顶料，顶出力大，顶出平稳，且顶出力和顶出行程均可调整，顶料缸采用复合结构，结构紧凑。当需要较大顶料力时，大小活塞同时顶料，效率高；当顶料力较小时，只需小活塞即可顶出工件，顶料杆设有3杆，根据锻件需要，可同时使用，也可1杆或2杆单独使用。

（7）操纵采用组合式气缸直推结构，结构简单可靠，从根本上解决了拨叉操纵易断裂且维修困难的问题。

（8）主要润滑点采用全自动集中润滑，从而避免了因人为因素造成润滑不及时、不充分而操作螺旋副问题。出油量的多少应根据实地工作情况予以调整。

（9）平台刚性好，振动小，噪声低，前后贯通使用方便，外形美观并没有安全装置，以确保维修人员的安全。

（10）控制系统的主控元器件采用日本OMROW公司生产的CQMIH型可编程控制器（PLC），采用模块式设计，结构紧凑，控制线路先进，调整灵敏，运行可靠，使用维护方便，机器的打击能量可通过调节操纵柜上的时间继电器来调整。

机器没有调整与自动2种工作状态，调整工作状态用于机器的调整或者模具的调整，自动工作状态用于机器的正常使用，在模具调整完成后，可使用自动工作状态进行工件的打击。另外，机器操纵柜上装有可选的吨位监测仪，用以自动监测实际打击力的大小，如果打击力超过允许的最大值，监测仪将自动报警，并自动停止工作，以保护设备安全，在主机操作区域用户还可选装光电保护装置，以进一步确保操作者的人身安全。

典型锻件应用实例

该产品主要用于大型锻件的模锻、镦锻、矫正、精压等成形工艺，可广泛应用火车、汽车、拖拉机、船舶、航空、五金工具、医疗器械、餐具、机械制造等行业。

（1）火车拖钩、紫铜风口前帽、工程机械铲齿等大型锻件的成形。

这类零件原来采用铸造工艺制作，但随着市场竞争的日益加剧，用户对产品的安全可靠性和使用寿命提出了更高的要求，传统的铸造生产方法受到了挑战，铸造件的缺陷性越来越突出，急需用锻造成形代替铸造成形，从而提高产品质量，确保零部件安全可靠的使用。

（2）顶镦类锻件。这类锻件一般要求头部局部镦粗成形，杆部不变形。

（3）大型齿轮等杯盘类锻件

例如福建晋江青马锻造厂400mm的大型齿轮原用5t锤锻造，为改善劳动条件，现改用25000kN摩擦压力机代替锤上模锻，更大规格的齿轮将采用31500kN摩擦压力机代替锤上模锻，从而提高劳动生产率节约能源。

（4）车桥、曲轴、环首类螺钉、汽车发动机连杆等长轴类锻件。

合肥锻造厂和聊城锻造厂分别上了1条汽车前桥锻造线，用JA53-100B、JA53-1600A和JA53-2500A宽台面双盘摩擦压力机代替热模锻曲柄压力机