壓力設(shè)備噸位計(jì)算

1、1 總述模鍛錘、螺旋壓力機(jī)、熱模鍛壓力機(jī)是鍛造行業(yè)的三大主力模鍛設(shè)備，盡管多年來(lái)各自技術(shù)均得到相應(yīng)的發(fā)展，但由于其各自的性能特點(diǎn)，因而具有不同的適應(yīng)性！2 模鍛設(shè)備的性能特點(diǎn)及選型21 模鍛錘211性能特點(diǎn)模鍛錘是在中批量或大批量生產(chǎn)條件下進(jìn)行各種模鍛件生產(chǎn)的鍛造設(shè)備，可進(jìn)行多型模鍛，由于它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)率高、造價(jià)低廉和適應(yīng)模鍛工藝要求等特點(diǎn)，因此它是常用的鍛造設(shè)備。鍛錘在現(xiàn)代鍛造工業(yè)中的地位取決于如下幾個(gè)方面：a結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)費(fèi)用低；b 操作方便，靈活性強(qiáng)；c 模鍛錘可進(jìn)行多模鏜鍛造，無(wú)需配備預(yù)鍛設(shè)備，萬(wàn)能性強(qiáng)；d 成形速度快，對(duì)不同類別的鍛件適應(yīng)性強(qiáng)；e 設(shè)備投資少（僅為熱模鍛壓力機(jī)投

2、資的1/4）。鍛錘的特出優(yōu)點(diǎn)在于打擊速度快，因而模具接觸時(shí)間短，特別適合要求高速變形來(lái)充填模具的場(chǎng)合。例如帶有薄筋板、形狀復(fù)雜的而且有重量公差要求的鍛件。由于其快速、靈活的操作特性，其適應(yīng)性非常強(qiáng)，有人稱之為“萬(wàn)能”設(shè)備。因而特別適合多品種、小批量的生產(chǎn)。鍛錘是性能價(jià)格比最優(yōu)的成形設(shè)備。特別是百協(xié)程控鍛錘的出現(xiàn)，使鍛錘在現(xiàn)代鍛造工業(yè)發(fā)展中又一次得到了復(fù)興。百協(xié)程控鍛錘是充分發(fā)揮傳統(tǒng)鍛錘靈活自如、成型速度快的優(yōu)勢(shì)，綜合運(yùn)用了液壓、電器等現(xiàn)代傳動(dòng)、控制技術(shù)，不僅具有簡(jiǎn)單可靠的結(jié)構(gòu)，而且具有極為周到的運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、故障診斷系統(tǒng)、能量自控系統(tǒng)及程序打擊控制系統(tǒng)，是當(dāng)今鍛造工業(yè)中符合高效、節(jié)能、環(huán)保要求

3、的具有高精度、高可靠、高性價(jià)比特點(diǎn)并具有廣泛適應(yīng)性的現(xiàn)代化精密鍛造設(shè)備。百協(xié)程控鍛錘具有如下特點(diǎn)：A. 高效由于其獨(dú)特的液壓傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，使錘頭在較短行程內(nèi)獲得巨大能量成為可能，即短行程高速鍛造和高頻率的連續(xù)鍛造成為現(xiàn)實(shí)，這就為鍛件的高效率快速成形創(chuàng)造了先決條件，程控鍛錘的這一優(yōu)勢(shì)是其它鍛造設(shè)備所無(wú)可比擬的。B. 節(jié)能節(jié)能是液壓錘得到快速發(fā)展的最主要原因，程控鍛錘傳動(dòng)效率可達(dá)65%，而傳統(tǒng)蒸汽錘能量利用率為2%，能量利用率提高了幾十倍，節(jié)能效果十分顯著。程控鍛錘的節(jié)能效益還體現(xiàn)再打擊能量的有效控制，多余能量的打擊也是一種能源的浪費(fèi)。C. 環(huán)保該項(xiàng)目生產(chǎn)過程中無(wú)“三廢”排放，打擊能量的自動(dòng)控制，避免

4、了由于富余打擊能量帶來(lái)的噪音問題；程控全液壓模鍛錘采用液壓阻尼隔振器，避免了由于打擊帶來(lái)的振動(dòng)問題，其隔振效率可達(dá)85%，工作環(huán)境大為改善。程控鍛錘是真正意義上符合環(huán)保要求的現(xiàn)代化鍛造設(shè)備。D . 高精度整體U形鑄鋼砧座床身，可方便拆換的寬導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，以及便于對(duì)模的模具固定、調(diào)整結(jié)構(gòu)，為鍛件的高精度要求提供了保證。打擊能量的精確控制、程序打擊的實(shí)現(xiàn)可避免由于操作者技術(shù)水平的差異造成產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定?？煽刂频拇驌裟芰?，可保證模具不承受多余能量的打擊。E. 高可靠 高度集成化的錐閥控制技術(shù)，液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)單。簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)是鍛錘具有較高可靠性的前提條件?，F(xiàn)代電子技術(shù)的應(yīng)用極大地提高了設(shè)備的控制性能及

5、運(yùn)行的可靠性，為其在鍛造行業(yè)中成功地得到應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 F、高質(zhì)量如果鍛錘是由人操作，不管多么熟練的工人，也難保持100%的一致，特別換班操作，對(duì)同一種鍛件更難以得到一致的打擊能量和打擊次數(shù)。百協(xié)程控鍛錘采用電子程序控制，不論誰(shuí)踩踏板，鍛打操作是一致的。對(duì)某一特殊零件的工藝如已經(jīng)編入程序，即可以數(shù)碼儲(chǔ)存起來(lái)。以后再鍛造同一零件時(shí)，只須調(diào)出該零件的編碼，鍛錘即可以進(jìn)行生產(chǎn)。212 選型鍛錘的最大打擊能量是鍛錘的工作能力最主要的參數(shù)，所需鍛錘打擊能量的選擇可參照如下公式：E=25（3.56.3）KF總式中E鍛件所需的打擊能量(J)；K鋼種系數(shù)（低碳鋼為0.9；中碳鋼和低碳合金鋼為1；中碳低

6、合金鋼為1.1；高合金結(jié)構(gòu)鋼為1.25）；F總鍛件平面圖總變形面積（包括連皮及飛邊）（2）。當(dāng)生產(chǎn)批量很大，要求較高的生產(chǎn)率時(shí)，公式取上限數(shù)值6.3，而下限3.5用于能進(jìn)行終鍛工步并且生產(chǎn)率不很高的情況。22 螺旋壓力機(jī)221 性能特點(diǎn)螺旋壓力機(jī)適用于模鍛、鐓鍛、精壓、校正、切邊、彎曲等工序。但由于螺旋壓力機(jī)的平均偏載能力遠(yuǎn)小于熱模鍛壓力機(jī)和鍛錘。因此，螺旋壓力機(jī)不適合一次加熱完成幾道工序（如去除氧化皮，預(yù)鍛和切邊）。所以，當(dāng)采用螺旋壓力機(jī)終鍛時(shí)，需要用另外的設(shè)備完成輔助工序。螺旋壓力機(jī)模鍛的工藝特點(diǎn)是由設(shè)備的性能決定的。由于螺旋壓力機(jī)具有模鍛錘和熱模鍛壓力機(jī)的雙重工作特性，即在工作過程中有一

7、定的沖擊作用；滑塊行程不固定；設(shè)備帶頂料裝置；鍛件形成中滑塊和工作臺(tái)之間所受的力由壓力機(jī)的框架結(jié)構(gòu)所承受等。所以，螺旋壓力機(jī)模鍛有如下特點(diǎn)：1、螺旋壓力機(jī)滑塊行程速度較慢，略帶沖擊性，可以在一個(gè)型槽內(nèi)進(jìn)行多次打擊變形。所以，它可以為大變形工序（如鐓粗、擠壓）提供大的變形能量，也可以為小變形的工序（如精壓、壓?。┨峁┹^大的變形力。2、由于滑塊行程不固定并設(shè)有頂料裝置，很適于無(wú)飛邊模鍛及長(zhǎng)桿類鍛件的鐓鍛，用于擠壓和切邊工序時(shí)，須在模具上增設(shè)限制行程裝置。3、螺旋壓力機(jī)承受偏心載荷的能力較差，通常用于單型槽模鍛，制坯一般在其它輔助設(shè)備上進(jìn)行。也可在偏心力不大的情況下布置兩個(gè)型槽，如壓彎終鍛或鐓粗終鍛

8、。螺旋壓力機(jī)模鍛也受設(shè)備噸位、工作速度低和配備輔助設(shè)備制坯等不利因素的限制，一般用于中小型鍛件的中小批量生產(chǎn)。2、2、2 與其他模鍛設(shè)備適應(yīng)性比較螺旋壓力機(jī)靠打擊能量進(jìn)行工作，其工作特性與模鍛錘相似，壓力機(jī)滑塊行程不固定，可允許在最低位置前任意位置回程，根據(jù)鍛件所需變形功的大小，可控制打擊能量和打擊次數(shù)。但螺旋壓力機(jī)模鍛時(shí)，鍛件成形的變形抗力是由床身封閉系統(tǒng)的彈性變形來(lái)平衡的，它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又與熱模鍛壓力機(jī)相似。所以它是介于鍛錘和熱模鍛壓力機(jī)之間的一種模鍛設(shè)備，有一定的超載能力。選擇螺旋壓力機(jī)的噸位必須適應(yīng)其特性。螺旋壓力機(jī)平均偏載能力遠(yuǎn)小于熱模鍛壓力機(jī)和百協(xié)程控鍛錘。因此，螺旋壓力機(jī)不適合多模

9、膛鍛造，通常用于單型槽模鍛，所以，當(dāng)采用螺旋壓力機(jī)終鍛時(shí)，需要用另外的設(shè)備完成輔助工序。螺旋壓力機(jī)滑塊行程速度較慢，工作頻次低，只能在單型槽內(nèi)進(jìn)行單次打擊變形。單次打擊變形中坯料中部變形大，易向水平方向劇烈流動(dòng)，形成很大飛邊，造成型槽深處金屬不容易充滿，比錘上模鍛更容易產(chǎn)生折疊，這對(duì)于橫截面形狀復(fù)雜的鍛件更為突出。同時(shí)與百協(xié)程控鍛錘相比靈活性差、模具壽命短，所以它適用于形狀比較簡(jiǎn)單、精度要求不高、需大變形能量的零件鍛造成形。螺旋壓力機(jī)的打擊能量、打擊節(jié)拍通常由操作者依據(jù)鍛件所需變形功的大小隨機(jī)經(jīng)驗(yàn)確定，與百協(xié)程控鍛錘相比控制性能差，鍛件質(zhì)量不穩(wěn)定，難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。通常適用于中小型鍛件的中小批量

10、生產(chǎn)。223 選型選擇螺旋壓力機(jī)的噸位的計(jì)算公式如下：1）P= p/q=（6473）F/q式中P螺旋壓力機(jī)噸位（KN）；p模鍛所需變形力（KN）； F鍛件連同飛邊的投影面積（2）；（6473）復(fù)雜鍛件系數(shù)取73，簡(jiǎn)單件取64；q是一個(gè)變形系數(shù)，按螺旋壓力機(jī)模鍛中的行程和變形功可分為：鍛件需要大的變形行程、變形量和變形功進(jìn)行模鍛時(shí)，q=0.91.1；鍛件需要較小的變形行程和變形功進(jìn)行模鍛時(shí)q=1.3；鍛件只需要很小的變形行程，但需要很大的變形力進(jìn)行精壓時(shí)q=1.6。2） P=（17.528）KF總(KN)式中F總鍛件連同飛邊的總投影面積(2)；K鋼種系數(shù),參照第三單元設(shè)備噸位計(jì)算一節(jié)；（17.5

11、28）系數(shù)28用于變形困難(如擠壓變形,有飛邊變形等)及生產(chǎn)率高的條件下,反之取17.5。上式適用于錘擊23次成形時(shí)所需設(shè)備的噸位計(jì)算。如果需一次錘擊成形應(yīng)按計(jì)算增大一倍。23熱模鍛壓力機(jī)231 性能特點(diǎn)熱模鍛壓力機(jī)上模鍛的特性是受壓力機(jī)本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所決定的。具有如下特點(diǎn)：1、機(jī)架和曲柄連桿機(jī)構(gòu)的剛性大，工作中彈性變形小，模鍛可以得到精度較高的鍛件。2、滑塊具有附加導(dǎo)向的象鼻形結(jié)構(gòu)，從而增加滑塊的導(dǎo)向長(zhǎng)度，提高了導(dǎo)向精度。由于熱模鍛壓力機(jī)導(dǎo)向精度高，并采用帶有導(dǎo)向裝置的組合模，所以能鍛出精度較高的鍛件。各個(gè)工步的型槽制作在更換方便的鑲塊上，并用緊固螺釘緊固在通用模架上。工作時(shí)上下模塊不產(chǎn)生對(duì)擊

12、。3、壓力機(jī)的工作行程固定，一次行程完成一個(gè)工步。4、設(shè)有自動(dòng)頂出裝置。2、3、2與其他模鍛設(shè)備適應(yīng)性比較：熱模鍛壓力機(jī)滑塊行程一定，速度慢。在一次行程中，坯料就能完成預(yù)定的變形。所以，變形中坯料中部變形大而易向水平方向劇烈流動(dòng)，形成很大飛邊，造成型槽深處金屬不容易充滿。同時(shí)比錘上模鍛更容易產(chǎn)生折疊，這對(duì)于橫截面形狀復(fù)雜的鍛件更為突出。為了在壓力機(jī)上順利地鍛出這類鍛件，必須采用制坯工步，使坯料接近鍛件形狀，因而要求正確設(shè)計(jì)模鍛工步。模鍛錘錘頭每分鐘行程次數(shù)多，并可根據(jù)坯料變形的要求控制錘擊輕重。對(duì)鍛件拔長(zhǎng)，滾壓等到工步操作方便。熱模鍛壓力機(jī)進(jìn)行拔長(zhǎng)滾擠工步則比較困難，因此對(duì)于橫截面相差很大的長(zhǎng)

13、桿類制坯件，需要采用拔長(zhǎng)，滾擠時(shí)需借助其它設(shè)備如空氣錘、輥鍛機(jī)、平鍛機(jī)等進(jìn)行制坯。在錘上模鍛時(shí)，坯料表面的氧化皮比較容易被打落吹掉，熱模鍛壓力機(jī)上模鍛則較困難 ，尤其是坯料上下兩端面的氧化皮容易壓入鍛件表層。因此必須使用電加熱及其它少無(wú)氧化的加熱方法。由于熱模鍛壓力機(jī)采用帶有導(dǎo)向裝置的組合模，各個(gè)工步的型槽制作在更換方便的鑲塊上，鑲塊模的尺寸比錘上用模小得多，從而有效地節(jié)約了模具材料。而且鑲塊模的制造、使用、修理也方便得多。232設(shè)備選型熱模鍛壓力機(jī)噸位的確定是根據(jù)鍛件終時(shí)的最大變形抗力來(lái)計(jì)算確定的。鍛造壓力P可按下列經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算：P=（6473）KF式中F包括飛邊橋部在內(nèi)的鍛件投影面積（cm2）；K鋼種系數(shù)，參照第三單元設(shè)備噸位選擇內(nèi)容。對(duì)于外形簡(jiǎn)單，圓面較大，筋厚而低，以及壁較厚的鍛件，復(fù)雜系數(shù)取小值，反之取大值。3 三種模鍛設(shè)備的性能比較表參 數(shù) 名 稱蒸汽錘螺旋壓力機(jī)曲柄壓力機(jī)百協(xié)程控鍛錘打擊速度（m/s） 470.60.80.30.746冷擊時(shí)間(ms)233060306023成形時(shí)間(ms)5153015080120515打擊頻率80100 615408080110靈活性好