鍛壓設(shè)備及控制

1、第二章 鍛錘l 鍛錘：利用氣壓或液壓等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使落下部分（活塞、錘桿、錘頭、上砧（或上模塊），產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)并積累動(dòng)能，在極短的時(shí)間施加給鍛件，使之獲得塑性變形能，完成各種鍛壓工藝的鍛壓機(jī)械稱為鍛錘。l 鍛錘的分類1、機(jī)械錘（夾板錘、鋼絲錘、彈簧錘） 2、空氣錘 3、蒸汽空氣錘（自由鍛、模鍛錘 ）4、蒸汽空氣對(duì)擊錘 5、高速錘 6、液壓模鍛錘 7、螺旋壓力機(jī) l 鍛錘的主要特點(diǎn)1、打擊速度高：鍛錘是一種沖擊成形設(shè)備，打擊速度高，一為79m/s，因此金屬流動(dòng)性好，成形工藝性好。2、行程次數(shù)高：空氣錘打擊次數(shù)在100250 min-1之間，蒸汽空氣錘全行程打擊次數(shù)一般也大于70min-1，因而有較高的生

2、產(chǎn)率。3、操作靈活：工藝萬能性強(qiáng)，作為模鍛設(shè)備時(shí)，在一臺(tái)錘上以完成拔長(zhǎng)、滾擠、預(yù)鍛、終鍛等各種工序的操作。4、定能量設(shè)備：沒有固定的下死點(diǎn)。其鍛造能力不受噸位限制，當(dāng)鍛錘的有效打擊能量小于鍛件變形所需能量時(shí)，可以多打幾錘。另外當(dāng)鍛件變形量較小時(shí)，可以產(chǎn)生很大的打擊力。5、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：制造容易，安裝方便，價(jià)格便宜。l 鍛錘的打擊特性鍛錘以很大的砧座或可動(dòng)的下錘頭作為打擊的支承面，在工作行程時(shí)，錘頭的打擊速度瞬間降至零，工作是沖擊性的，能產(chǎn)生很大的打擊力，通常會(huì)引起很大的振動(dòng)和噪音。l 鍛錘的打擊能量表現(xiàn)為錘頭下落行程終了（工件變形前）所具有的動(dòng)能，對(duì)于有砧座式： Eh=（227）式中：Eh鍛錘打擊

3、能量，單位為J或KJ，它表示鍛錘的有效工作能力，是鍛錘主參數(shù)； m落下部分質(zhì)量；v下落行程終了（工件變形前）錘頭速度。l 鍛錘的打擊過程在千分之幾秒內(nèi)完成，對(duì)有磚座式錘，錘頭將打擊能量傳遞給鍛件和固定磚座，對(duì)于對(duì)擊式錘，上下兩錘頭完成等行程撞擊或等能量撞擊。打擊過程中鍛件在錘頭與磚座上下兩錘頭間完成塑性變形。過程分為兩個(gè)階段，第一階段為加載階段，在此階段，隨著錘頭與磚座彼此接近而致使鍛件成形。第二階段為卸載階段。第一階段末錘擊系統(tǒng)所具有的彈性變形能在第二階段釋放，導(dǎo)致打擊終了后錘頭和砧座或上下錘頭的反向分離。l 力能關(guān)系：螺旋壓力機(jī)通過摩擦傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)或電機(jī)直接傳動(dòng)來驅(qū)動(dòng)飛輪,使飛輪儲(chǔ)蓄一定

4、的能量,在鍛打時(shí),此能量轉(zhuǎn)化為鍛件的變形功、摩擦損失功和機(jī)器的彈性變形功,這三部份功都是力和位移的函數(shù)。而鍛造力又與工件的尺寸大小、幾何形狀、材料的機(jī)械性能以及鍛造溫度和鍛造工藝有關(guān)。第三章 液壓機(jī)l 液壓機(jī)的工作原理液壓機(jī)是根據(jù)靜態(tài)下液體壓力等值傳遞的帕斯卡原理制成的。液體壓力傳遞原理為：在充滿液體的密閉容器中，施于任一點(diǎn)的單位外力，能傳播至液體全部，其數(shù)值不變，其方向垂直于容器的表面。液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)：液壓機(jī)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由動(dòng)力機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)、執(zhí) 行機(jī)構(gòu)、輔助機(jī)構(gòu)和工作介質(zhì)組成。工作原理:油壓泵是油壓系統(tǒng)的動(dòng)力源，是靠泵的作用力使液壓油通過液壓管路進(jìn)入油缸/活塞油缸/活塞里有幾組互相配合的密封

5、件，不同位置的密封都是不同的，但都起到密封的作用，使液壓油不能泄露。最后通過單向閥使液壓油在油箱循環(huán)使油缸/活塞循環(huán)做功，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，調(diào)節(jié)和輸送，完成各種工藝動(dòng)作的循環(huán)。油壓缸：將油壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能油壓傳動(dòng)是利用液體壓力來傳遞動(dòng)力和進(jìn)行控制的一種傳動(dòng)方式油壓裝置是由油壓泵，油壓缸，油壓控制閥和油壓輔助元件。p=F1/A1=F2/A2 F2=p×A2l 液壓機(jī)的特點(diǎn)1. 工作壓力大，工作行程大，工作空間大。2. 工作壓力可調(diào)，可以實(shí)現(xiàn)保壓，并可防止過載。 3. 速度調(diào)節(jié)方便，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。4. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，操作方便。5. 工作平穩(wěn)，無噪音。6. 適用工藝范圍廣。適合深拉伸

6、、深擠壓、非金屬材料壓制、超硬材料合等。7. 工作效率低。l 液壓機(jī)的分類1、手動(dòng)液壓機(jī)。2、鍛造液壓機(jī)。3、沖壓液壓機(jī)。4、通用液壓機(jī)。5、校正壓裝液壓機(jī)。6、擠壓液壓機(jī)。7、層壓液壓機(jī)。8、壓制液壓機(jī)。9、打包壓塊液壓機(jī)。10、其他，輪軸壓裝、沖孔等專門用途液壓機(jī)。l 通用液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)形式1. 三梁四柱式-常用結(jié)構(gòu)形式。2.雙柱下拉式-重心低，整體高度低，適用于中、小型鍛造用。3.框架式-機(jī)身剛度大，導(dǎo)向精度高，抗疲勞能力強(qiáng)。4.鋼絲纏繞式-組合框架機(jī)身，預(yù)應(yīng)力鋼帶纏繞，用于高壓液壓機(jī)。第四章l 曲柄壓力機(jī)：曲柄壓力機(jī)是以曲柄傳動(dòng)的鍛壓機(jī)械，包括機(jī)身、橫置于機(jī)身下方的曲軸、兩端分別與曲軸

7、和滑塊鉸接的雙連桿、位于連桿上方的滑塊、位于滑塊下方的工作臺(tái)板、位于機(jī)身下方外側(cè)并通過離合器與曲軸連接的飛輪、還包括滾珠導(dǎo)向裝置。l 曲柄壓力機(jī)結(jié)構(gòu)組成工作機(jī)構(gòu)（曲柄滑塊機(jī)構(gòu)）、傳動(dòng)系統(tǒng)（齒輪傳動(dòng)、皮帶傳動(dòng)等機(jī)構(gòu)）、操縱系統(tǒng)（離合器和制動(dòng)器）、能源系統(tǒng)（電動(dòng)機(jī)、飛輪等）、支承部件（機(jī)身），還有多種輔助系統(tǒng)和裝置，如潤(rùn)滑系統(tǒng)、保護(hù)裝置及氣墊等。 通用壓力機(jī)一般由以下幾部分組成。 工作機(jī)構(gòu)：即曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（或稱曲柄連桿機(jī)構(gòu)）。它由曲軸、連桿、滑塊等零件組成，其作用是將曲柄的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由滑塊帶動(dòng)模具工作。 傳動(dòng)系統(tǒng)：包括齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)等機(jī)構(gòu)，起能量傳遞作用和速度轉(zhuǎn)換作用。

8、操縱系統(tǒng)：包括離合器、制動(dòng)器等零部件，用以控制工作機(jī)構(gòu)的工作和停止。 能源系統(tǒng)：包括電動(dòng)機(jī)、飛輪。 支撐部分：主要指機(jī)身，它把壓力機(jī)所有部分連接成一個(gè)整體。除上述基本部分外，還有多種輔助系統(tǒng)和裝置，如潤(rùn)滑系統(tǒng)、保護(hù)裝置及氣墊等 l 曲柄壓力機(jī)工作原理 l 曲柄壓力機(jī)的分類通常按機(jī)身結(jié)構(gòu)分為：開式曲柄壓力機(jī)，閉式曲軸壓力機(jī)開式曲柄壓力機(jī)的C形床身三面敞開，特別適用于大張板料邊緣的沖壓加工。但這種形式的床身結(jié)構(gòu)本身剛性較差，因而所能承受的載荷較小。閉式曲軸壓力機(jī)的框架結(jié)構(gòu)受立柱的限制，工作臺(tái)面積有限，操做空間小，因而對(duì)沖壓件的周邊尺寸有一定的限制?？蚣苄谓Y(jié)構(gòu)床身剛性好，所承受的載荷大而均勻。l 曲

9、柄壓力機(jī)的型號(hào)如JA31-160BJ 機(jī)械壓力機(jī)類代號(hào)A 第一種變型（同一型號(hào)產(chǎn)品的變型順序號(hào)）3組代號(hào)1型代號(hào)（閉式單點(diǎn)壓力機(jī))160標(biāo)準(zhǔn)壓力1600KNB第二次改進(jìn)（產(chǎn)品的重大改進(jìn)順序號(hào)） l 通用壓力機(jī)的技術(shù)參數(shù)1、標(biāo)稱壓力Fg及標(biāo)稱壓力行程sg。2、滑塊行程s 。2、滑塊行程次數(shù)n。3、最大裝模高度H1及裝模高度調(diào)節(jié)H1。4、工作臺(tái)板及滑塊底面尺寸。4、喉深滑塊行程s：是指滑塊從上死點(diǎn)到下死點(diǎn)所經(jīng)過的距離，其值為曲柄半徑的兩倍。裝模高度：是指滑塊在下死點(diǎn)時(shí)，滑塊下表面到工作臺(tái)墊板上表面的距離。當(dāng)裝模高度調(diào)節(jié)裝置將滑塊調(diào)整到最上位置時(shí)，裝模高度達(dá)最大值，稱為最大裝模高度H1。裝模高度調(diào)節(jié)

10、裝置所能調(diào)節(jié)的距離稱為裝模高度調(diào)節(jié)量H1。喉深是指開式壓力機(jī)或單柱壓力機(jī)的滑塊的中心線至機(jī)身的距離。l 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是曲柄壓力機(jī)工作機(jī)構(gòu)中的主要類型，這種機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，并直接承受工件變形力。理想狀態(tài)下曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的作用力和曲柄扭矩：我們說理想狀態(tài)是指忽略摩擦力的作用 ?；瑝K上受到的作用力有：工件成形工藝力F、連桿對(duì)滑塊的作用力FAB、導(dǎo)軌對(duì)滑塊的反作用力Q。根據(jù)力平衡條件 : 當(dāng) 時(shí) 一般情況下，特別是對(duì)通用壓力機(jī)，遠(yuǎn)小于0.3，故 遠(yuǎn)小于17.50。由于較小，因 此，可認(rèn)為 ， 那么上兩式可簡(jiǎn)化為：1.曲軸強(qiáng)度與滑塊許用負(fù)荷曲軸是傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的重要零件，它的強(qiáng)度

11、是限制滑塊負(fù)荷大小的主要因素。 在壓力機(jī)工作時(shí)，曲軸受剪切力、彎矩和扭矩的聯(lián)合作用，為了便于分析和計(jì)算，通常在強(qiáng)度計(jì)算時(shí)忽略一些對(duì)強(qiáng)度影響較小的因素，如；忽略齒輪對(duì)曲軸的作用力；忽略剪切力；連桿對(duì)曲軸的作用力近似看成等于公稱壓力，即FABF。 根據(jù)力學(xué)分析，曲軸的-、截面為危險(xiǎn)截面，見下圖。在曲柄頸危險(xiǎn)截面-處，受到彎矩和扭矩的聯(lián)合作用，但由于此處的扭矩比彎矩小得多，故可以忽略扭矩對(duì)應(yīng)力的影響，只考慮彎曲強(qiáng)度問題。 由于曲軸的彎矩是由力F引起的，則在設(shè)計(jì)壓力機(jī)時(shí)，用標(biāo)稱壓力Fg來設(shè)計(jì)或校核該截面的彎曲強(qiáng)度。自然，由曲軸截面-的強(qiáng)度所決定的使用原則為 ： F -為曲軸-截面強(qiáng)度所允許的滑塊負(fù)荷。

12、 在曲軸支承頸危險(xiǎn)截上也受到彎扭聯(lián)合作用，但此處彎矩比扭矩小得多，可以忽略彎矩的影響，只考慮扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度問題。由于曲軸支承頸處所受扭為 ，則該截面強(qiáng)度的設(shè)計(jì)和校核是按曲軸的公稱扭矩 計(jì)算的。所謂公稱扭矩是指曲柄轉(zhuǎn)角等于公稱壓力角 、滑塊負(fù)荷等于公稱壓力Fg時(shí)，曲軸上所承受的扭矩。即故由曲軸截面的強(qiáng)度所決定的使用原則為： F-為曲軸在截面強(qiáng)度所允許的滑塊作用力； 為曲軸許用扭矩； 曲柄壓力機(jī)滑塊許用負(fù)荷圖 從上述滑塊許用負(fù)荷計(jì)算公式可知：曲軸危險(xiǎn)裁面II強(qiáng)度所允許的滑塊作用力F-只與壓力機(jī)標(biāo)稱壓力有關(guān)，而且其大小等于壓力機(jī)標(biāo)稱壓力；危險(xiǎn)截面強(qiáng)度所允許的滑塊作用力F 除與壓力機(jī)公稱壓力有關(guān)外，還與當(dāng)量

13、力臂mq成反比。而mq是曲柄轉(zhuǎn)角的函數(shù)，當(dāng)轉(zhuǎn)角從00到900增大時(shí)，mq隨之增大，則F 相應(yīng)減小。 在選用通用壓力機(jī)時(shí)，要使成形力的最大值落在安全區(qū)，保證設(shè)備的安全使用。得出結(jié)論：a. 滑塊的許用負(fù)荷取決于曲軸強(qiáng)度， 也就是兩危險(xiǎn)截面強(qiáng)度。b. 不同型號(hào)的壓力機(jī)在負(fù)荷圖中的值不同。c. 工藝不同選用值要合適，可用量化值 g確定。結(jié)點(diǎn)偏置的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)a)結(jié)點(diǎn)正偏置平鍛機(jī)冷鐓自動(dòng)機(jī)b) 結(jié)點(diǎn)負(fù)偏置冷擠壓力機(jī)熱模鍛壓力機(jī)l 傳動(dòng)級(jí)數(shù)及速比分配原則傳動(dòng)級(jí)數(shù)與電機(jī)轉(zhuǎn)速和滑塊行程次數(shù)有關(guān)。行程次數(shù)低，總傳動(dòng)速比就大，傳動(dòng)級(jí)數(shù)就應(yīng)多些，否則每級(jí)的速比太大，結(jié)構(gòu)就不緊湊；反之，行程次數(shù)高，總傳動(dòng)速比就小，傳

14、動(dòng)級(jí)數(shù)就可少些?，F(xiàn)有壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的級(jí)數(shù)一般不超過四級(jí)。 行程次數(shù)在70次/分以上采用單級(jí)傳動(dòng)；行程次數(shù)在7030次/分的采用兩級(jí)傳動(dòng)；行程次數(shù)在1030次/分的采用三級(jí)傳動(dòng)；行程次數(shù)在10次/分以下的用四級(jí)傳動(dòng)。第一級(jí)多采用帶傳動(dòng)，使電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)和停止時(shí)有一定的緩沖作用。 l 速比分配原則：三角皮帶（第一級(jí)）的傳動(dòng)速比不超過68，齒輪傳動(dòng)不超過79。通用壓力機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速常取300400r/min左右。l 鍛壓機(jī)械設(shè)備分類1 機(jī)械壓力機(jī)(沖床)2 液壓機(jī)3 自動(dòng)鍛機(jī)4 錘類5 鍛壓機(jī)6 剪切機(jī)7 彎曲校正機(jī)8 其他鍛壓機(jī)鍛壓設(shè)備是指在鍛壓加工中用于成形和分離的機(jī)械設(shè)備。鍛壓設(shè)備包括成形用的鍛錘

15、、機(jī)械壓力機(jī)、液壓機(jī)、螺旋壓力機(jī)和平鍛機(jī)，以及開卷機(jī)、矯正機(jī)、剪切機(jī)、鍛造操作機(jī)等輔助設(shè)備。鍛錘鍛錘是由重錘落下或強(qiáng)迫高速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)能，對(duì)坯料做功，使之塑性變形的機(jī)械。鍛錘是最常見、歷史最悠久的鍛壓機(jī)械，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作靈活、使用面廣、易于維修，適用于自由鍛和模鍛。但震動(dòng)較大，較難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。 機(jī)械壓力機(jī)機(jī)械壓力機(jī)是用曲柄連桿或肘桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、螺桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，工作平穩(wěn)、工作精度高、操作條件好、生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，適于在自動(dòng)線上工作。機(jī)械壓力機(jī)在數(shù)量上居各類鍛壓機(jī)械之首。 冷鍛機(jī)冷鍛機(jī)包括各種線材成形自動(dòng)機(jī)、平鍛機(jī)、螺旋壓力機(jī)、徑向鍛造機(jī)、大多數(shù)彎曲機(jī)、矯正機(jī)和剪切機(jī)等，也具有與機(jī)械壓力機(jī)相似的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，可以說是機(jī)械壓力機(jī)的派生系列。 旋轉(zhuǎn)鍛壓機(jī)旋轉(zhuǎn)鍛壓機(jī)是鍛造與軋制相結(jié)合的鍛壓機(jī)械。在旋轉(zhuǎn)鍛壓機(jī)上