第二篇金属塑性成形设备与自动化课件

第二篇金属塑性成形设备及自动化第七章概论塑性成形：利用固态材料的塑性，使坯料在专用设备的外力、能量的作用下，以及相应模具的约束下，产生永久变形以获得所需的工件形状和性能的一种压力加工方法。设备工艺7.2塑性成形设备的分类及特点

□

―□□⑴⑵⑶⑷⑸⑹（1）：类代号（J：机械压力机；Y：液压机；Z：自动锻压机；C：锤；D：锻机；Q：剪切机）（2）：系列或产品重大结构变化代号（3）：组、型（系列）代号（4）：通用特性代号（数控K；自动Z，液压Y，气动Q）（5）：主参数：公称参数的实际值或实际值的1/10（6）：产品重要基本参数变化代号塑性成形设备设计思想：采用在空载（或低载）阶段积累能量，而在锻冲工件阶段释放所储存能量的思想。7.2.2压力机的全周期载荷谱设计的基本思想例子：假设一台机械压力机的主要技术参数如下：公称压力Fg=1000kN，连续工作时飞轮在规定的速度波动范围内的做功能力WN=5600N

m当F=1000kN，h=5.6mm时当h=3mm时

当h=100mm时F=1876kN压力过载F=156kN电机过载数控化高效精密化集成化大型化7.3塑性成形设备的发展趋势8.1.1通用机械压力机的工作原理机械压力机俗称曲柄压力机第八章通用机械压力机工作原理：通过曲柄连杆机构将电动机的旋转运动转化为滑块的往复直线运动。电动机中间传动

曲轴滑块（上模）压力加工带传动齿轮传动（旋转运动）工作过程：二、结构组成工作机构传动系统操纵系统能源系统机身辅助及附属装置1、工作机构（设备的工作执行机构）由曲柄、连杆、滑块组成，将旋转运动转化为往复直线运动。2、传动系统由带传动和齿轮传动组成，将能量传到工作机构。传动过程中，转速逐渐降低，转矩逐渐增加。3、操纵系统由离合器、制动器及相应的电气器件组成。控制工作机构的运行状态，实现间歇或连续工作。4、能源系统由电动机和飞轮组成，开机后电动机对飞轮进行加速。压力机短时工作能量由飞轮提供（飞轮起作储存和释放能量的作用）。5、机身由机身、工作台和紧固件组成，把压力机所有零部件连成一个整体。6、辅助及附属装置气路系统、润滑系统、过载保护系统、气垫、快换模、打料装置、监控装置等，起到提高压力机的安全性和操作方便性的作用。8.1.2机械压力机的特点刚性传动，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.不允许超负荷使用一个工作循环中负荷作用时间短，主要靠飞轮释放能量

a.工作时尖峰负荷不会对电网造成冲击

b.不能够超能量使用曲柄压力机的分类1、按机身结构来分开式压力机机身不封闭，呈C形，操作方便，刚性差。适用于小型压力机。闭式压力机机身为封闭框架，左右封闭，前后敞开，刚性好。适用于中大型压力机。开式与闭式2、按滑块数量来分单动压力机：仅一个滑块双动压力机：有内外两个滑块，适合于大型制件的拉深成形。能够实现：

o

恒定压边间隙（曲柄压力机）；

o恒定压边力（液压机）。单动压力机（左）、双动压力机（右）单动与双动3、按连杆数量来分单点压力机（1个连杆）双点压力机（2个连杆）四点压力机（4个连杆）单点压力机（左）、双点压力机（右上）、四点压力机（右下）单点、双点与四点8.1.3机械压力机的主要性能参数1）公称压力Fg单位——kN定义——滑块运行到距下止点前某一特定距离Sp或曲柄旋转到距下止点前某一特定角度αP时，滑块所允许承受的最大作用力直接反映曲柄压力机的工作能力，是主要参数已经系列化，我国为R5()和R10()系列小设备采用R5(1.585)系列，中大型采用R10(1.259)系列2）滑块行程S0单位——mm定义——滑块从上止点运行到下止点所走过的距离(s=2r)反映了压力机的工作范围行程大，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行程小，单位时间行程次数多，生产率高3）滑块每分钟行程次数n单位——次/分定义——空载时，滑块每分钟从上止点到下止点再回到上止点所往复的次数反映了生产效率的高低近年有增高趋势，但高于一定值后要配备机械化或自动化接送料装置实际有工作时的行程次数要小于空载次数4）最大装模高度hmax及装模高度调节量

h单位——mm定义：装模高度——滑块在下止点时，其下表面到工作台垫板上表面的距离反映了压力机在高度方向安装空间的大小通过装模高度调节机构将滑块调至最高点——最大装模高度最低点——最小装模高度二者差值——装模高度调节量必须保证：最大装模高度>模具闭合高度>最小装模高度对小模具，必要时可加装垫板图2-18曲柄滑块机构的运动简图8.2曲柄滑块机构平锻机热模锻压力机8.2.1曲柄滑块机构的运动和受力分析1.曲柄滑块机构的运动分析1）滑块位移与曲柄转角的关系设曲柄半径为R，连杆长度为L，滑块速度v向下为正，s为B点距下止点的距离，有：令：则有：采用幂级数展开，并取近似得：2）滑块速度与曲柄转角的关系滑块速度：3、滑块加速度与曲柄转角的关系加速度（向下为正）：曲柄转动的角速度（t）为一确定的可变函数当需要改变速度时，可采用交流伺服压力机2.曲柄滑块机构的静力学分析（1）不考虑所有的摩擦时设工件变形力为F，并近似认为滑块处于静力平衡状态，则：曲轴上受到的扭矩为：由于：则：上述分析表明：变形力F一定时，α角越大，则曲轴所受的扭矩越大，压力机易闷车。当一定时，机构能够承受的变形力随

α角的减小而增加。即在α=0时机构能够承受的变形力最大。曲轴上可承受的最大扭矩由于设备能够承受的扭矩是恒定的，以为计算依据，则设备允许的最大受力：压力机许用负荷图由许用负荷图可知：任何情况下，工艺负荷曲线都必须位于许用负荷曲线的下方每次工作所消耗的能量必须小于压力机允许释放的功（常可按照E允=Pg×Sg估算）一般情况下，设备生产厂会给出压力机的许用负荷图作为用户使用、选择的依据

某曲柄压力机的许用负荷曲线如图，现有两个工件拟使用该设备生产，经计算二工件的工艺负荷如下表，请验证能否用此设备生产。设备选择例题

步骤一：在许用负荷图中做出工件的工艺曲线，显然，工件2的曲线超出了许用负荷曲线

步骤二：对工件1消耗功进行核算

E工件≈20×4200=84000(kN•mm)E允许≈13×5000=65000(kN•mm)

因为：E工件>E允许所以：做功校核不合格结论：两个工件均不能用该压机生产1.曲轴（主轴）曲柄轴偏心轴曲拐轴偏心齿轮和心轴8.2.2曲柄滑块机构的设计计算曲轴、连杆曲柄轴特点：曲轴双端支承，受力好；滑块行程较大，行程不可调。大型曲轴锻造困难，受弯、扭作用，制造要求高。适用范围：主要用于较大行程的中小型压力机上。图2-13JC23-63压力机的曲柄滑块机构结构图1、打料横梁2、滑块3、压塌块4、支承座5、盖板6、调节螺杆7、连杆体8、轴瓦9、曲轴10、锁紧螺钉11、锁紧块12、模具夹持块图2-12JC23-63压力机偏心轴特点：曲轴颈短而粗，支座间距小，结构紧凑，刚性好。但偏心部分直径大，摩擦损耗多，制造比较困难。适用范围：主要用于行程小压力机上。曲拐轴特点：曲拐轴单端支承，受力条件差；滑块行程可调（偏心套或曲拐轴颈端面有刻度）。便于调节行程且结构简单，但曲柄悬伸刚度差。适用范围：主要用于中、小型压力机上。图2-15JB21-100压力机的曲柄滑块机构结构图1、滑块2、调节螺杆3、连杆体4、压板5、曲拐轴6、偏心套图2-14JB21-100压力机偏心齿轮和心轴特点：偏心齿轮芯轴双端支承，受力好；偏心齿轮只传递扭矩，弯矩由芯轴承受；受力情况比曲轴好，芯轴刚度大。结构相对复杂，但铸造比曲轴锻造容易解决。适用范围：常用于大中型压力机上。J31-315压力机曲柄滑块机构结构示意图1.连杆体;2.调节螺杆;3.滑块;4.拨块;5.蜗轮;6.保护装置;7.偏心齿轮;8.心轴;9.电动机;10.蜗杆曲轴的材料：45钢，大型机械压力机的曲轴用合金钢（如40Cr，40CrMnMo）锻造而成曲轴的锻造比：碳钢为2.5～3.0；合金钢应大于3.0曲轴锻件在粗加工后调质处理并进行超声波检验。（2）曲轴的强度计算C-C截面B-B截面2.连杆连杆的大端与曲轴铰接，而其小端则和滑块铰接。（1）长度可调节的连杆对于大型压力机，往往采用蜗轮进行装模感度的机动调节（2）长度不可调节的连杆连杆的强度和刚度提高调节滑块高度连杆的材料：ZG35铸钢或HT21-40灰铸铁铸成；调节螺钉用45钢锻成圆柱销用40Cr锻成3.滑块与导轨（1）滑块

形式特征：一个箱形结构，上部与连杆连接，下面开有“T”形槽或模柄孔，用以安装模具的上模。

运动特征：滑块在曲柄连杆的驱动下，沿机身导轨上下往复运动，并直接承受上模传来的工作负荷。（2）滑块许用负荷图8.3.1传动系统关键零部件的放置方式（1）曲轴纵放和横放小型开式压力机采用曲轴横放形式大中型压力机采用曲轴纵放形式（2）开式和闭式传动齿轮安装在机身外面暴露在空气中的传动为开式传动齿轮处于机身主墙板之间的润滑油箱内为闭式传动8.3传动系统（3）双边传动与单边传动曲轴或传动轴仅由一端的齿轮驱动的传动方式称为单边传动曲轴或传动轴由两端的齿轮同时驱动时，则为双边传动（4）上传动和下传动传动系统置于工作台之上的称为上传动传动系统置于工作台之下的称为下传动8.3.2传动级数和各级速比分配各级速比分配遵循“最大速比原则”和“速比递增原则”8.3.3离合器和制动器的安放位置离合器和制动器安放在同一轴上对采用带偏心齿轮的闭式传动的板料冲压机，离合器、制动器和飞轮安放在高速轴上行程次数较高的压力机，离合器安装在曲轴上。

离合器——控制传动系统和工作机构的接合或脱开。当滑块需要运动时，离合器接合，飞轮通过离合器将运动传递给其后的从动部分（传动系统和工作机构），使滑块运动。当滑块需要停止在某一位置（行程上止点或行程中的任意位置）时，离合器脱开，飞轮空运转。制动器——对从动部分进行制动。由于惯性作用，离合器脱开后，与飞轮脱离联系的从动部分还会继续运动，引起滑块不能准确停止，而制动器可使滑块立即停止在所需位置上。8.4离合器与制动器工作要求：离合器、制动器必须密切配合和协调工作，否则很容易出现故障，影响生产的正常进行。压力机的离合器和制动器不允许有同时接合的时刻存在，一般压力机在不工作时，离合器总是脱开状态，而制动器则总是处于制动状态。分类：

离合器——刚性离合器、摩擦离合器。制动器——圆盘式、带式。汽车离合器的位置：靠近动力源汽车离合器的位置：摩擦离合器--制动器分类：

按其工作情况——干式和湿式；按其结构——分离式和组合式；按其摩擦面的形状——圆盘式、浮动镶块式、圆锥式、鼓形式等。离合器和制动器（摩擦式）离合器与制动器的连锁方式：当离合器接合前，制动器摩擦面应先脱开而不制动；当制动器制动前，离合器摩擦面应分离先脱开。两种典型结构气阀联锁刚性联锁（1）气阀联锁（2）刚性联锁选择摩擦材料要求：摩擦系数大，耐磨、耐热、使用寿命长；有足够的强度，良好的跑和性能，胶合能力强。8.4.2摩擦离合器的设计计算8.5.1电动机功率的选择与校核P=kPmP：电动机实际功率k:1.2~1.6为修正系数，行程次数较高的压力机选用较大的k值Pm为电动机的平均功率8.5电动机与飞轮A1：工件变形功A2：拉延垫工作功n：滑块每分钟的行程次数Cn：行程利用系数，手工送料时为0.4~0.8，自动送料时为1.0：机械压力机的总效率，20%~45%8.5.2飞轮校核飞轮的转动惯量：为飞轮转速的不均匀系数。Ne为电动机的额定转速i为电动机轴至飞轮轴的传动比8.6.1塑性成形设备计算机控制系统的特点抗干扰能力强可靠性高控制系统驱动功率大，响应速度快性价比高8.6机械压力机的计算机控制8.6.2塑性成形设备计算机控制系统的组成主系统自动工作状况监控润滑系统自动工作状况监控装模高度调节系统工作状况的监控气动系统工作状况的监控安全保护的监控压力机峰值工作载荷的监控轴承温度的监控主微机控制单片机控制8.6.3机械压力机的计算机控制德国奥姆科（EUMUCO）公司的MP系列热模锻压力机峰值工作载荷监视单元当曲轴处于上止点时，控制线S42的状态为“1”，控制线S31的状态为“0”，计算机将此时的差动放大器输出电压信号记录在RAM的某单元内。当曲轴离开上止点运行一次到达制动点时，S42的状态为“0”，S31的状态为“1”，峰值保持器检测到的峰值工作载荷下的输出电压，经A/D及I/O接口送入RAM的另一个单元。将上述单元中的值相减，就可得到峰值工作载荷。若此值大于预定值，则报警，并切断压力机的控制电路。轴承温度监测单元第九章液压机德国Lasco公司VPA型热挤压机(液压机)应用范围板材压制成形，管、棒、线、型材挤压成形，金属锻造成形、粉末冶金，塑料及橡胶制片，胶合板压制、耐火砖压制，轮轴压装、校直等。大型液压机源于航空、航天工业发展的需要！模锻水压机：目前，世界上拥有4万吨级以上模锻水压机的国家只有美、俄、法3国：

俄罗斯：7.5万吨级（目前最大吨位）2台（A380起落架就是在该设备上完成的）

法国：6.5万吨级1台美国：5万吨级4台模锻水压机（中国）：●2007年12月，中国二重在四川德阳宣布，大飞机制造的关键设备——世界最大的模锻水压机（8万吨）项目已获中国国家发改委批准并正式启动。总投资15亿元，建设期限两年半。9.1概述工作原理由于A2》A1，使得F2》F1；液压机能利用小柱塞（泵的柱塞）上较小的动作力F1在大柱塞（液压机的柱塞）上产生很大的力F29.1.1液压机基本组成及其类型基本结构（常用：三梁四柱式结构））本体上横梁、下横梁、活动横梁、立柱操纵控制系统泵站工作缸固定在上横梁的缸孔内，工作缸的活塞与活动横梁相连接；活动横梁通过导向套导向，沿立柱上下活动；工作循环停止快速空程向下慢速工作压制快速回程按工作介质分类：液压机的工作介质为液体，主要有两种，采用乳化液（2％的乳化脂和98％的软水）的一般称为水压机，采用油的称为油压机。水压机——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压机多为水压机。油压机——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，也易污染工作场地。按用途分类手动液压机：一般为小型液压机，用于压制、压装等工艺。(2)锻造液压机：用于自由锻造、钢锭开坯以及有色与黑色金属模锻。(3)冲压液压机：用于各种板材冲压。(4)校正压装液压机：用于零件校形及装配。(5)层压液压机：用于胶合板、刨花板、纤维板及绝缘材料板等的压制。行程大，层数多，层间距离大，可压制的板数较多。(6)挤压液压机：用于挤压各种有色金属和黑色金属的线材、管材、棒材及型材。(7)压制液压机：用于粉末冶金及塑料制品压制成型等。(8)打包、压块液压机：用于将金属切屑等压成块及打包等。图4-4YS系列手动液压机图4-5YDZ1000柱式自由锻造液压机图4-6YQ27系列单动冲压液压机图4-8YJ61系列金属挤压液压机图4-7YHL41系列单柱校正压装液压机9.1.2液压机的主要技术参数公称压力液体最大工作压力活动横梁最大行程活动横梁快速下行速度活动横梁工进速度活动横梁回程速度9.2.1泵直接传动9.2液压机动力装置特点活动横梁的行程速度取决于泵的供液量，而与工艺过程中的锻件变形阻力无关泵的供液压力和所消耗的功率与被加工工件的变形阻力有关泵站系统构成简单液压机可控性能好9.2.2泵-蓄能器传动方式特点液压泵和蓄能器的供液压力保持在蓄能器压力波动值范围内能量的消耗与液压机行程大小成正比，而与工件的变形阻力无关液压机工作行程的速度取决于工件的变形阻力基本投资大，占地面积大。9.3液压机的典型液压系统液压缸动作名称1YA2YA3YA4YA5YA主缸

空程快速下降+

+

慢速下降及加压+

保压

卸压及回程

+

停止

顶出缸

顶出

+

退回

+

停止

9.4.1液压缸部件的种类及液压缸的支撑形式9.4液压缸部件1、液压缸结构

柱塞式、活塞式、差动柱塞式三种结构。（1）柱塞式液压缸高压油作用使得柱塞在导套内运动；导套导向，4为密封装置；结构简单，反向运动需回程缸来实现；此结构在大中型液压机中应用最多。柱塞只单向受力而运动，反向运动依靠柱塞自重或其它外力单作用柱塞式液压缸活塞双向运动，两方向都有密封要求，因此缸内表面全长上都需加工，制造成本较高；在中小型液压机上应用普遍，大型液压机上应用不多。单活塞杆双作用液压缸活塞双向受液压力而运动，在行程终了时不减速，双向受力及速度不同（2）活塞式液压缸（3）差动柱塞式液压缸比柱塞式结构多了一处导套、一处密封，提高了承受偏心载荷的能力及导向效果；多用于卧式液压机或立式液压机回程缸。双头柱塞式液压缸液压缸的支承形式1）法兰支承2）缸底支承缸底以螺母固定↓对分卡环固定螺栓+压环固定缸底以螺母固定↓对分卡环固定螺栓+压环固定9.4.3柱塞材料：45、50碳钢或冷硬铸铁，表面粗糙度应为Ra1.6以下，表面硬度40~50HRC。刚性连接刚性连接球面连接刚性连接刚性连接球面连接9.5机身机身形式：机身组成：工作缸的数量：立式与卧式梁柱组合式、单臂式、框架式和缠绕式梁柱组合式又分为四柱、双柱、三柱及多柱式单缸、双缸、多缸四柱式卧式压机、工作油缸与固定板紧固一起，在油压的作用下活塞杆可横向运动。四柱卧式液压机，特别适用于钢瓶凹底压制卧式液压机1、梁柱组合式（三梁四柱式）由上横梁、下横梁、四个立柱和12个内外螺母组成封闭框架，框架承受全部工作载荷。2、单臂式机身为整体铸钢结构或钢板焊接结构。多用于冲压液压机和小型液压机单臂式液压机结构简单，操作方便，但机架刚性较差。3、框架式刚性好框架式液压机整体框架式将上、下横梁与立柱直接铸或焊接为一个整体，取消了螺纹连接，刚度好。组合框架采用预应力结构，承受工作负载时，框架变形量小。受到偏心载荷时，由于立柱横向尺寸较大，且为箱形结构，抗弯性好。4、缠绕式机身用多层弹簧钢带，将上下半圆梁与立柱以一定的预应力缠绕而成一个椭圆形并具有一定强度和刚度的机身1）立柱与横梁的连接形式双螺母式：加工、安装、维修方便，但螺母较易松动。在中小压力机中应用较普遍。

锥台式：双锥台式、单锥台式。（自动对中，和横梁无间隙）

o双锥台式：刚性较好，但对加工尺寸精度要求高，尺寸不准易造成很大的装配应力（上下横梁之间的距离取决于两个锥台之间的距离）；

o单锥台式：消除了双锥台配合加工难度大的困难。

锥套式用与立柱分离的锥套代替锥台，可减轻应力集中，便于调整对中。但锥套易松动，多用于大型液压机。双螺母式锥套式锥台式3）立柱的预紧方式注意：为什么要预紧？何处被预紧？加热预紧

过程：o立柱、横梁安装到位；

o内外螺母冷态拧紧；

o加热立柱两端；

o拧紧外螺母；

o冷却后即产生很大的预紧力。

超压预紧过程：

o液压机加载到公称压力的1.25倍；

o螺杆受拉弹性伸长；

o此时拧紧内螺母即可。因立柱及横梁受力变形，超压预紧难以保证预紧后设备的水平度和垂直度。2、横梁（上横梁、下横梁、活动横梁）结构：空心箱形结构，中间加设肋板。由整体铸造或钢板焊接而成。中小型液压机横梁多为整体结构，大型液压机一般为组合式，并用键和拉紧螺栓连接。材料：生产批量较大的小型液压机，其横梁材料多为HT200、ZG270-500；单件小批生产时，多采用Q235或16Mn钢板焊接。9.6液压机的计算机控制8000kN直传式快锻液压机检测圆盘上的两个刻线区之间错开1／2刻线宽度。10.1概述10.1.1螺旋压力机的工作原理

螺旋压力机：利用其飞轮螺旋滑块组成的工作机构中的旋转运动和直线运动的动能使毛坯产生塑性变形的一种锻压设备。第10章螺旋压力机

工作原理：螺旋副将飞轮的旋转运动转化为滑块沿导轨的直线运动

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；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；

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；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；特点每一次打击可输出高额有效能量打击力封闭于机身，不传于基础存在最大极限的行程长度及上、下止点位置，但没有严格的行程限制打击力与锻件变形功相互制约10.1.3螺旋压力机的优缺点工艺万能性强锻件精度高机器结构简单、成本低廉、维修方便操作容易、环境副作用下、劳动条件好飞轮能量在一次加压时被全部消耗掉，对产品产生很大的变形能量锻造时的成形速度极快，最适用于热锻、温锻加工缺点：承受偏载能力差行程次数较低，每次行程时间不固定，不便于实现自动化。10.1.4螺旋压力机的主要技术参数（1）公称压力Fg（2）许用力Fa

为公称压力的1.6倍，是螺旋压力机最有实用意义的力参数（3）最大打击能量ET（4）滑块最大行程S滑块从设计规定的上止点至下极限位置之间的距离（5）滑块行程次数反映了螺旋压力机的生产效率（6）最小装模高度滑块处于下极限位置时，滑块下表面到工作垫板上表面之间的距离（7）工作台尺寸型号的意义JB53-630A53型——双盘摩擦螺旋压力机55型——离合器式螺旋压力机57型——液压螺旋压力机58型——电动螺旋压力机59型——气液螺旋压力机10.1.5螺旋压力机的用途（1）既能完成锻锤能完成的工艺，又能完成压力机能完成的工艺（2）由于有下顶料装置，适宜于顶镦、挤压、闭式模锻（3）滑块行程不固定，适合于精整、精压、压印、校正、粉末冶金锻造等工艺。10.2螺旋压力机的结构10.2.1摩擦压力机材料螺杆：热处理后的铬钼钢或镍钼合金钢螺母：高强度的黄铜和铝青铜铸件飞轮外缘：天然皮革产品双盘式摩擦压力机的结构（1）传动部分包括电动机、带轮、传动轴、左右摩擦盘、轴承（2）运动部分（工作部分）包括飞轮、螺杆、滑块、螺母（3）机身部分（4）附属装置包括滑块制动装置、缓冲装置、顶件装置、安全装置、摩擦式超负荷保险装置（5）操纵系统

小型的采用手操纵，大型的采用气动操纵注意：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10.2.2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分。传动环节少，结构简单，打击能量恒定，操作维修方便。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。电动螺旋压力机的特点：转子是压力机飞轮的组成部分，机械故障低电动机装有位置传感器，适用于精密锻造机身导向精度高、抗偏载能力强电动机起动电流小，对电网冲击小，节电效果显著与液压传动的螺旋压力机比，不存在液压油泄漏与摩擦式螺旋压力机比，能量利用率高、效率高

螺杆固定，螺母和滑块一起上下运动。为什么不让螺杆动呢？

螺杆固定，螺母和滑块一起上下运动。德国尾音加藤公司生产的环形定子电动螺旋压力机传动轴与螺杆为一体德国拉斯科公司生产的环形定子锲式电动机直驱式螺旋压力机（1）液压缸式液压螺旋压力机10.2.3液压螺旋压力机液压油推动活塞和滑块下行，带动飞轮旋转积蓄动能。在打击前，液压缸提前排液卸荷。（2）液压马达式液压螺旋压力机

o转子直接和螺杆连接

o转子通过齿轮传动机构和螺杆连接螺母固定，螺杆与滑块相连螺杆固定，螺母与滑块相连副螺杆式的液压螺旋压力机10.2.4离合器式螺旋压力机1、工作过程

1）飞轮由电动机通过皮带驱动，总朝一向个方向旋转；2）向下行程时，由液压推动离合器接合，带动螺杆转动，通过固定在滑块上的螺母使滑块向下运动，进行打击；

3）离合器接合后，锻击时，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，飞轮继续沿原方向旋转，并逐渐恢复速度；

4）打击完成后，液压回程缸推动滑块上行，完成一个工作循环。二、NPS型离合器式螺旋压力机的特点分析

1、具有高的打击能量离合器式螺旋压力机运动部分与锻件接触能量。NPS型压力机在降速12.5％时给出的有效能量约为现有锻造型螺旋压力机能量的2倍左右，高能螺旋压力机之名就是由此而来。

2保证在任意位置的能量发挥几乎在滑块的任意位置上都能充分发挥出规定的能量输出值和最大锻击力。由于从动部分惯量很小，滑块只需经过100mm的驱动行程后就达到规定的最大速度和能量，而普通螺旋压力机一般要接近下死点或行程的80％后方能达到最大能量.

3闷模时间短飞轮和螺杆是分离的，螺杆和从动盘惯性负载小，易于反向提升，故滑块在下死点停留时间极短，很快即以500mm／s的速度提升，闷模时间一般只有10－20ms，而普通螺旋压力机达60ms，因而，模具寿命可提高30％－50％。4节能由于飞轮是连续运转的，并且与螺杆是脱开的，驱动电机的功率主要按能起动和拖动具有大转动惯量的飞轮能进人正常的工作转速来确定，因此，电机功率较小，起动电流不大。一台25000kN的NPS型离合器式螺旋压力机在工作行程开始时的起动电流为350A，而大小相近普通螺旋压力机工作循环中的两次起动，即工作行程、滑块回程开始时为1000A。由统计电能消耗低于现有各类螺旋压力机。对于离合器式的螺旋压力机，离合器是关键零件离合器必须保证打击力达到预定值时，摩擦副应迅速而可靠的分开。如果脱开过早，打击能量与打击力不足如果脱开过迟，离合器摩擦副的摩擦材料磨损加剧，打击力过大，甚至带来重大的过载事故。10.3.1螺旋压力机工作时的能量转化设备运动部分的打击能量（E)：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（Wd）、设备及模具弹性变形功（Wt）、摩擦功（Wm）。10.3螺旋压力机的力能关系Fd——工件变形力F——打击力从图中可以看出：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）；10.3.2整体飞轮的力能关系对于变形量较小的精压和校正工序，通常需要以大压力、小能量来工作，所以螺旋压力机可在1.6Fg附近的区段工作，换言之，当根据所需工艺力F选择螺旋压力机时，压力机的公称压力可选取为F/1.6对于变形量稍大的模锻工序，螺旋压力机可在1.3Fg附近的区段工作，同样，螺旋压力机的公称压力可选取为F/1.3对于变形量和变形能的需要都较大的模锻，螺旋压力机可在（0.9～1.1）Fg区段工作，即螺旋压力机的公称压力可选取为F/（0.9～1.1）10.3.3螺旋压力机能量的调节（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。10.3.4组合式飞轮的力能关系

图a为曲轴，在63MNHSPRZ-800型液压螺旋压力机上锻造。重量130kg，从预制坯经2次打击锻成。图b为叶片,长1300mm，宽度310mm，材料为钛合金，在140MNHSPRZ-1180型液压螺旋压力锻造，一次成形。图c为半球座，重80kg，毛坯为φ180x240mm，材料为优质奥氏体钢，在63MNHSPRZ-800M液压螺旋压锻造．打击2次成形。

图d为轴座，同样应用上述设备锻造，在无砧锤须锻打10－15次、而用螺旋压力机一次完成。图e为饼形件，重115kg。毛坯为方坯275x275x200mm。在56MNHSPRZ-750M液压螺旋压力机锻造。使用能量1900kJ，一次打击成形，完成时间仅用0.125min。同一个锻件在320kJ无砧锤上需要打击8-10次，花费时间2.5min。高速压力机：带有自动送料装置，可完成板料高效率、精密加工的机械压力机。高速：滑块每分钟的行程次数n>200次/min。最高可达4000次/min第11章高速压力机徐锻集团生产的JF75G闭式高速精密压力机HMX-U系列30-60吨直身四柱双曲轴型JIS特别级超高精度日本山田YAMADADOBBY冲压力5-300吨75-2500次/分钟直身四柱连杆式可变冲程高精度直身八面导板双曲轴高精度11.1.2现代高速压力机的特点（1）采用具备良好动平衡性的偶点上传动方式下传动高速压力机的往复运动部分的质量大设置动平衡机构平衡运动部件高速运动过程中所产生的惯性力的装置。驱动滑块运转的连杆数为偶数（即双点或四点）曲轴转向相反（2）刚性好、精度高如何提高刚性？闭式、组合式机身如何提高精度？可调式动力平衡机构滑块下止点位置的检测及自动控制系统提高滑块导向精度（常用八面直角预应力导向装置.明显趋势：预应力滚动导轨取代滑动导轨。）滚柱：

3～5mm用一定压力的液体将相互摩擦的面隔离开。（3）具有良好的抗热变形能力相互运动的面上摩擦系数减少至0.0025～0.0045采用预载荷滚动轴承而不是滑动轴承运动部位采用稀油循环润滑方式（4）配备高速高精度的送料装置辊式送料装置在高速压力机中使用最广。（5）采取良好的隔声降噪减振措施机座底与基础间增设减振垫采用隔声罩良好的冷却通风系统11.2高速压力机的主要技术参数与典型产品结构扬州锻压J31G-125结构特点：钢板焊接和闭式箱体机身结构，刚性好，变形极小。台板滑块面积大，立柱间距离大，更易于操作。高刚性铸铁滑块，吸震性好。滑块八面滚针导向，导向精度高。连杆螺纹油压锁紧，提高下死点精度。使用旋转编码器控制机床各动作，采用人机界面系统，便于人与机床的沟通。德国舒勒公司制造的A2系列高速压力机，采用框架式机架，结构紧凑。压力机设有凸轮式精密自动送料装置。适用于电器小零件的冲压加工，不适宜于浅拉深。表10-21A2型高速压力机的部分规格压力机型号A2—100A2—160A2—250A2—400公称压力/kN标准滑块行程/mm最大滑块行程/mm最大行程次数/（次/min）工作台尺寸/mm最大封闭高度/mm封闭高度调节量/mm100025504501050×80035060160030503751300×100037560250030503001650×110040080400035502502600×12004758012.1直线电动机驱动的压力机的特点什么是直线电机？直线电动机将电能转换成直线运动的机械能第12章直线电动机驱动的压力机旋转电动机的定子和转子分别对应直线电动机的初级和次级单边型直线电动机短初级短次级直线电动机直接驱动的下传动压力机的优点：省略了带轮、齿轮、曲柄、连杆、滑块等中间传动机构，提高了机械效率脉冲式工作只需间歇通过，故节省电能磨损小，可以长时期地保持高精度等特点冲锤作直线运动，工作受力均匀易实现自动化生产无周期性机械振动、低振动结构紧凑、质量轻12.2.1台式串行结构12.2国内直线电动机驱动的压力机的结构12.3.1开式机身的直线电动机驱动的压力机日本AIDA公司开发的L-SF型压力机成形加工精度高;低噪声、低振动;节省能源;适应环境清洁要求;容易实现在线生产;加工方法智能化,便于操作12.3国外直线电动机驱动的压力机的结构光栅是一种基体材料上刻制有等间距条纹的光学元件。aba为刻线宽度b为缝隙宽度W为光栅栅距W=a+b光栅传感器的基本组成：（一）测量原理构成：叠合主光栅指示光栅夹角明暗相间条纹莫尔条纹移动主光栅---标尺光栅，定光栅；指示光栅---动光