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工业化大生产模式下热锻成形设备的发展

来源:  中机锻压     时间:  2017-03-27 10:39
伴随着经济全球化、工业化发展,社会化大生产特征逐?#21280;?#29616;,社会分工越来越?#28014;?#20026;了便于实现规模经营,工业生产模式也逐步从多?#20998;中?#25209;?#21487;?#20135;模式,逐渐向单一特性零件专业化大批?#21487;?#20135;转变。热锻工业也不例外,为了更易于实现自动化、智能化生产,以零件特定的锻造成形工艺为特征,如汽车连杆、曲轴、摇臂、转向节、五金工具及镁铝合金、钛合金?#22270;?#31561;均已逐渐呈现集约化、规模化、专业化生产。热锻工业企业也从单纯的锻造成形生产逐渐拉长产业链,实现从单一零件毛坯到成品甚至到部件总成的专业化大批?#21487;?#20135;。
设备是为了满足工艺需要,与此相?#35270;?#30340;各类热锻成形设备,也将伴随着工业化大生产模式的转变而各?#22253;?#28436;不同的角色。
一、热锻成形设备的种类和特点
1.模锻锤
 模锻锤是一种利用工作部分(落下部分或活动部分)所积蓄的动能在下行程时对?#22270;?#36827;行打击使?#22270;?#33719;得塑?#21592;?#24418;的设备,在锻压生产中一直发挥着重要作用。
 程控锻锤的出现,使锻锤在现代锻造工业发展中又一次得到了复兴。程控锻锤充?#22336;?#25381;了传统锻锤灵活自如、成型速度快的优势,综合运用了液压、电器等现代传动、控制技术,不仅具有简单可靠的结构,而且具有极为周到的运行监测系统、?#25910;?#35786;断系统、能量自控系统及程序打击控制系统,是当今锻造工业中符合高效、节能、环保要求的具有高精度、高可靠、高性价比特点并具有广泛?#35270;?#24615;的现代化精密锻造设?#28014;?/span>
 
2.热模锻压力机
 热模锻压力机是采用机械传动的塑性成形设备,其工作原理同通用压力机一样,传动机构设有飞轮离合器和制动离合器。压力机采用了加?#26234;?#36724;直径、缩短曲轴支撑间距、降低机身高度、加大机身截面以及采用短粗整体连杆、高刚度装模高度调整机构,整体刚度精度?#32454;摺?#28369;块行程次数高,一般是35~110次/分。
 具有上下自动顶料装置,使模?#22270;?#30340;出模斜度要低于2°,缩短了?#22270;?#19982;模具型腔接触时间。
 
3.平锻机
平锻机属于压力机设备,具有两个滑块(主滑块?#22270;?#32039;滑块),因而有两个垂直的分模面。平锻机可锻出长杆类?#22270;部?#29992;长棒料逐件连续锻造。其有两个分模面,因而可以锻出在两个方向上有凹槽、凹孔的?#22270;图?#24418;状更接近零件形状。
 
4.螺旋压力机
螺旋压力机按其驱动方式可分为摩擦螺旋压力机、液压螺旋压力机、电动螺旋压力机和离合器式高能螺旋压力机,它们的共同特点是飞轮在外力驱动下储备足够的能量,再通过螺杆传递给滑块来打击毛坯做功。具有锻锤和曲柄压力机的双重工作特性。?#25381;?#22266;定的下死点,无论是工作载荷还是热膨胀使机架弹?#21592;?#24418;,均能锻出合乎要求的?#22270;?/span>
中机锻压的离合器式高能螺旋压力机由于惯性飞轮无需反转,滑块加速过程短,因而公称压力作用行程相对其他形式螺旋压力机要长,打击频次?#32454;擼?#29305;别适合高度变化较大的需要大能量锻造的场合。
 
5.液压机
液压机是靠液体静压力使工件变形,这是与其他锻压设备的基本不同点。液压机容易获得大的工作压力和较大的工作行程,便于压制大型工件或较长、?#32454;?#30340;工件。液压机本体结构较简单,最大载荷可受到限制,易于保护模具,?#19994;?#36895;方便,特别适合于等温模锻、超塑性模锻。液压机还具有便于实现程序控制及计算机自动控制,工作平稳,撞击和震动很小、噪音小的优点。
 
二、几种热锻成形设备工艺参数及性能比较



 
三、工业化大生产模式下几种模锻设备的?#35270;?#24615;及发展趋势
热锻成形设备的基本选用原则:设备使用特性(或参数)必须满足模?#22270;?#25104;形的工艺要求及环保要求,还要尽可能满足自动化、智能化要求,并尽量降低生产成本。
锻锤的突出优点在于打击速度块、频次高,工艺?#35270;?#24615;强,因而模具接触时间短,特别适合要求高速变形来充填模具的场合。例如带有薄筋板、形?#38180;?#26434;的而且有重量公差要求的?#22270;?#20294;是由于打击速度快,变形速率敏感的低塑性材料不宜在?#24178;?#27169;锻。模锻锤可进行多模镗锻造,无需配备预锻设备,操作简单灵活,?#35270;?#24615;非常强,适合一模多件锻造成形的场合。一般情况下需要人工操作,可以小设备干大活。小型锻锤为了提高效率往往采用夹钳操作,以?#35270;?#24037;序间的快速变换,由于上模难以设置顶料装置,加之打击震动,一般机械手很难?#35270;Α?/span>
锻锤是性能价格比最优的成形设备,特别是大型模?#22270;?#30340;成型,锻锤优势十?#32622;?#26174;。一台800KJ对击锤相当于4万吨的模锻压力机,其投资成本相当于压力机的三分之一。小吨位锻锤由于使用频率高,往往采用液?#39592;?#21160;,以提高能源利用率,超过400KJ大吨位锻锤则更多从经济型、可靠性出发,往往采用压缩空气驱动更为理想。
小型锻锤为了提高效率往往采用夹钳操作,以?#35270;?#24037;序间的快速变换,由于上模难以设置顶料装置,加之打击震动,一般机械手很难?#35270;Α?#22823;吨位锻锤则采用装取料机或者重载机器人实现工件的抓取动作,而不会考虑夹钳操作。
        锻锤在工业化大生产模式下,?#35272;?#20854;工艺特性,更多的适用于多?#20998;幀?#23567;批量薄类及复杂零件的生产,很难实现自动化生产。
 
热模锻压力机整体刚度高,滑块抗偏载能力强,因而锻出的?#22270;?#23610;寸精度高,表面质量好,加工余量小,主要用于精密模锻、热挤压和?#22270;?#31934;整工艺等。曲柄压力机行程和压力不能随意调节,不?#23460;?#36827;行拔长、滚挤等制坯操作。此外,曲柄压力机模锻具有静压力的特性,可以锻造一些对变形速率敏感的低塑性材料。设备具有自动顶料装置,便于实现机械化和自动化。热模锻压力机刚性高,?#22270;?#31934;度得?#22870;?#35777;,因而适用于单一零件大批?#21487;?#20135;。但工艺特性不适用于薄类及复杂零件的锻造成形,一般情况属于大设备干小活。
热模锻压力机在工业化大生产模式下,适合中批量、大批?#21487;?#20135;,特别适合形状简单的盘类、轴类零件的连续自动化生产。
 
平锻机的工作部分作水平往复运动,锻造过程中坯料水平放置,其长度不受设备工作空间的限制,特别适用于局部镦粗的长杆形?#22270;?#21644;带孔的?#22270;?#38203;模有两个分模面,?#22270;?#20986;模方便,可以锻出其他设备难以锻成?#27169;?#22312;两个方向上有凹槽、凹孔的?#22270;?#22914;双凸缘轴套等)。但是,平锻机是模锻设备中结构最复杂的一种,价格贵,投资大,而且需配备对棒料局部加热的专用加热炉。
平锻机由于装模空间较小,很难实现自动化。?#35272;?#20854;工艺特性,一般适用于半轴类产品的单件小批?#21487;?#20135;,工业化大生产模式下?#35270;π越?#24046;。
 
螺旋压力机具有锻锤和曲柄压力机的双重工作特性,能实现各种主要锻压工步,工艺用途广。由于每分钟行程次数少,打击速度低,因而比较适合于模锻一些再结晶速度?#31995;?#30340;低塑性合金钢和有色金属。螺旋压力机一般?#35270;?#21333;槽模锻,对于厚实的复杂?#22270;?#24448;往采用多机联动来分步完成零件的成形。
电动螺旋压力机、离合器式高能螺旋压力机可实现打击能量、打节拍的精确控制,模具可以设置上下顶料装置,很容易与机器人联动实现自动化。工业化大生产模式下?#35270;π越?#24378;。
 
液压机靠液体静压力使工件变形,变形力均匀,容易获得大的工作压力和工作行程,便于压制大型工件或较长、?#32454;?#30340;工件,由于工作速度可控,特别适合于等温模锻、超塑性模锻和对应变速率敏感的有色合金?#22270;?#27169;锻。随着轻量化?#22270;?#20135;量与?#20998;?#30340;增加,?#35270;?#20110;轻质合金热模锻造及等温锻造的高速伺服压力机将有所发展。
模锻液压机趋势:
(1)提高空行程速度,可提高工作频率,中机高速伺服模锻液压机空行程速度可达1m/s,其他普通液压机空行程速度一般不超过0.3 m/s;
(2)实现工作过程速度的伺服控制,成形速度可调范围更广。
(3)模具的软接触,方便采用电加热保持模具的温度控制。
(4)在高速伺服液压机基础上,研发?#35270;?#38109;合金成形的专用多向锻造或复动成形压机,实现铝合金复杂零件在一次合模条件下完成多次镦挤成形,保证铝合金零件在三向压应力下镦挤锻造成形,从而减少成形工序与工步,便于锻造过程自动化的实现,配备机器人极?#36164;?#29616;自动上下料及模具的自动润滑。
(5)模具的自动夹紧、定位、温控加热及顶料装置;
工业化大生产模式下,中机锻压研发的高速伺服液压机?#35272;?#20854;工艺特性,更多应用于轻质有色合金的批?#21487;?#20135;及自动化生产。
 
四、总结语
      热?#32479;?#29992;的设备主要是模锻?#28014;?#28909;模锻曲柄压力机、平锻机、螺旋压力机和液压机,每种模锻设备?#21152;?#26377;各自的结构性能特点,具有不同的?#35270;?#24615;。在工业化大生产模式下,应依据成形零件的特点遵循工艺主导的原则,综合考虑专业化、批量化、自动化、低成本化及环保因素,选择最为恰当的热锻成形设?#28014;?/span>
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由中国模具工业协会组编、武兵书会长主编、18位模具行业专家、教授参与撰稿的《中国战略性新兴产业研究与... 更多
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