第七章第一节锻锤课件.ppt

《第七章第一节锻锤课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第七章第一节锻锤课件.ppt（57页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第二节 锻 锤,锻锤的工作原理、分类 和参数表示 锻锤的典型结构 锻锤的主要技术参数和 使用,锻锤是各种锻压机械的先驱，历史优久。 优点：结构简单、制造容易、操作方便、设备投 资少（仅热模锻压力机的1/3-1/5），能实 现多腔模锻，不需配备预锻设备，万能性 强。一、锻锤的工作原理、分类和参数表示 1、锻锤的工作原理 锻锤是利用蒸汽或液压等传动机构使落下部分（活塞、锤杆、锤头、上砧（模块）产生运动并积累动能，将此动能施加到锻件上去，使锻件获得塑性变形能，以完成各种锻压工艺过程的机器。 锻锤的工作原理不同于机械压力机，它是靠落下部分动能的瞬时释放而使工件变形，其能力受最大有效能量的限制，若有效能

2、量小于工件变形所需,的能量，可通过多次打击，完成工件变形任务。锻锤以很大的砧座或可动的下锤头作为打击的支承面。在工作行程时，锤头的打击速度瞬时（千分之几秒）下降至零，工作是冲击性的，能产生很大的打击力，通常引起很大的振动和噪声。,2、锻锤的分类 按打击特性分:对击锤和有砧座锤； 按工艺用途分：自由锻锤、模锻锤和板料冲压锤； 按下行时作用的落下力分：单作用锤和双作用锤。 按驱动形式分：蒸汽一空气锤、空气锤、机械锤、 液压锤。 3、锻锤的参数表示 锻锤的规格通常以落下部分重量来表示，但它是限 能性设备，其确切的性能参数应是打击能量E。 对有砧座锤为：,对对击锤:,二、锻锤的典型结构 （一）空气锤

3、空气锤用于自由锻和胎模锻，是中小型锻工车间 使用最广泛的设备。常用的规格65、150、 250、400、560和750kg。 空气锤组成： 1 工作部分：落下部分（活塞、锤杆和上砧块）和 锤砧（下砧、砧垫和砧座）。 2 传动部分：由电动机、带和带轮、齿轮、曲柄连 杆及压缩活塞等组成。 3 操纵部分：由上下旋阀、旋阀套和操纵手柄等组 成。 4、机身：由工作缸、压缩缸、立柱和底座组成。,工作原理工作缸和压缩缸由旋阀连通，电动机通过减速机构带动曲柄旋转，驱动压缩活塞上下运动，使被压缩的空气进入工作缸上腔或下腔，驱动落下部分上下运动进行打击或回程。曲柄旋转一周，活塞往复运动一次，打击一次。,四种工作循

4、环： 1）空行程：工作缸和压缩缸分别连通，压缩缸的上 下腔通过压缩活塞和活塞杆的补气孔与大气相 通，两缸上下腔压力均为大气压力。锤头在自 重的作用下下落，并在下砧面保持不动。 2）悬空：两缸上腔通大气，压缩缸下腔的气体进入 工作缸的下腔，在压缩空气的作用下，锤头被 提起，直至工作活塞进入顶部的缓冲腔，在缓 冲腔气压作用下达到平衡为止。悬空的锤头在 行程上方往复颤动。 3）压紧：压缩缸上腔及工作缸下腔与大气相通，压 缩缸下腔的气体进入工作缸的上腔，则上砧在 落下部分重量及工作缸上腔气体压力的作用下 压紧工件。此时可进行弯曲或扭转操作。,4）打击：两缸上、下腔分别连通，则连续打击。当 打击一次后立

5、即将手柄转至“悬空”位置， 则可实现单次打击。打击的轻重靠操纵手柄 控制两缸上下通道的开口大小来实现。 模锻空气锤 动作原理和工作循环与空气自由锻锤相同。 主要结构特点： 1、模锻空气锤机身放在砧座上，用带弹簧的拉紧螺栓联结在一起，砧座与机身之间有两个T形键，保证工作时上下模对中，两模面平行。 2、设有锤头导向装置。导向框架用八个螺栓与机身前部紧固联接。调节导向框架内的斜楔便可调节锤头导向平面与导轨间的间隙，提高了导向精度； 3、为提高打击刚性和打击效率，使模锻件轮廓更清晰，采用较大的砧座，其重量为落下部分重量的20倍。,（二）蒸汽一空气锤 蒸汽一空气锤分蒸汽一空气自由锻锤和蒸汽一空气模锻锤。

6、蒸汽一空气自由锻锤又分单柱式、双柱式和桥式自由锻锤。 1、蒸汽一空气自由锻锤 蒸汽空气自由锻锤是生产中小型自由锻件的主要设备。它的落下部分重量一般为0.55t。蒸汽或压缩空气的压力通常为(7一9）x 105Pa。 蒸汽一空气自由锻锤工作原理 蒸汽一空气自由锻锤的结构 结构简单，操作方便（可从三面接近下砧），但刚性较差。其吨位一般在0.51t之间。最大吨位3t。,双柱拱式蒸汽一空气锤 两立柱组成拱形形状，刚性好，在锻造中应用极为普遍，其吨位在l5t之间。,双柱桥式蒸汽空气锤两个立柱和横梁（钢板焊接件或铆接件）连接成一桥架形状，操作空间大。但占地面积大，锤身的锤头导向部分刚性差。连接螺钉易折断。目

7、前这种锤已很少使吨位在35t之间。,蒸汽空气自由锻锤结构 l） 锤身锤身是气缸的支承物，锤头运动的导向，并承受锤头偏心打击时的工作负载。保证气缸与锤头中心线重合，锤身的导轨是可调的。 2）落下部分：是锤的工作部分 3）气缸缸体内一般镶有缸套，磨损后修理或更换。气缸顶部装有保险缸，缓冲作用，避免锤杆折断或操纵机构损坏或操纵不当时，活塞猛烈向上撞击缸盖而造成严重的设备事故和人身事故。,保险缸工作原理是：当工作活塞撞击保险活塞时，保险活塞把保险缸的进气口封闭（进气口紧靠保险活塞上方），形成气垫，吸收落下部分向上运动的动能，使缸盖不致损坏。气缸下端锤杆的密封装置，防止漏气漏水。,4 ）砧座及基础,5）

8、配气一操纵 机构,2、蒸汽一空气模锻锤 与蒸汽一空气自由锻锤类似。模锻工艺的要求，具有以下主要特点。 l）立柱直接安放在砧座上，用8根带弹簧的强力拉紧螺栓联结在一起，与气缸底板构成一个封闭框架，保证万一砧座发生位移、倾斜时，上下模仍能对中，并提高了锻锤的刚性； 2）为了提高打击刚性，模锻锤砧座重量为落下部分重量的 2030倍； 3）模锻锤立柱采用较长的导轨，以提高锤头运动的导向精度； 4）用脚踏板进行操纵，由模锻工一人操作； 5）模锻锤的打击轻重和快慢可由锤头提升高度和踏板压下量来控制。,（三）液压锤 液压锤是20 世纪30年代出现，50年代发展起来的一种新型设备。最初目的仅是利用液压提锤头来

9、代替夹板锤、带锤一类的落锤液压锤具有单独驱动装置效率较高，动力费用较低，随着液压元件不断完善、电控技术水平逐步提高和机器结构的逐步改进，从60年代以来发展迅速。 1、气动液压模锻锤 德国拉斯科公司,液压动力头 大流量三螺杆泵，各液压元件之间直接连接，没有管道， 系统比较紧凑，液压损失较小，效率较高。 当油泵卸荷阀关闭时，主油泵输出的油经单向阀进入液压缸下腔，锤头在液体作用下提升，活塞顶部气体压缩储能。进行打击时，推动锤头加速运动 当卸荷阀打开泵输出的油回油箱。打击由排油阀控制，液压缸直径很小，,排液通道较大，阻力较小。使锤头实现快速下行全行程的打击次数为6080次min。工作液压力为24.5x

10、 Pa油泵卸荷阀和排油阀分别由控制泵供油。气室充气压力为7x Pa 。 液压动力头内设两个冷却器.为了在寒冷季节开锤之前对油进行预热，支承管内设有电热器。 油的温度由自动控制系统保证得到理想的油温，延长油使用寿命。只在加速回程时油泵有高压油输出，在刚提升的瞬间，要克服惯性负载，需要较大的提升力出现油压峰值7MPa。提升速度达到油泵元件数值后，油压就较低了。其他阶段，油泵处于卸荷状态是典型的间歇性负载，驱动电动机和油泵之间带有一个惯量甚大的飞轮以工作循环的平均负载确定电机功率。不同的打击能量依靠不同的落下高度来得到。固定在缸盖上的细长仔（图未画出）和中空的锤杆组成电,容式位移传感器随时向控制系统

11、输送锤头的位置信号按预先调定的转换点，使锤头能及时地改变运动方向 ，程序控制系统能以无级调整的四种高度连续进行六次轻重不同的锻击，一般锻件六次锻击就已足够。 锤杆通过橡胶缓冲装置与锤头连接的结构型式，由于采用较低的打击速度和因直径小而降低了锤杆的质量，大大降低锤杆的冲击动能，大部分为缓冲装置所吸收；锤杆能作少量的径向移动，显著地减少因偏心而产生于锤杆内的附加弯曲应力，锤杆的受力条件改善，导致使用寿命的提高。,2、纯液压快速模锻锤,基本原理是：采用油泵蓄能器传动，液压缸下腔通常压，液压系统对液压缸上腔单腔控制。上腔进油阀打开，来自油泵、蓄能器及通过差动引来下腔的共三部分高压油进入上腔，实现落下部

12、分的加速向下和打击行程，上腔卸压，锤头立即快速回程，打击能量以进油量的多少来实现预选和调节。,特点： 1） 由于工作油压达 110 x 10Pa，远高于气液锤的充气压力、可在短距离达规定的速度和打击能量。短行程可得到高行程次数，又使机器高度降低、重量减轻，生产率和低的制造成本的优势。 2）因采用油泵蓄能器传动和差动回路，能满足液压缸上腔最大瞬间流量的需要；单腔控制简化了液压系统，液压动力头整体高度集成，又无气液式液压锤的油气互串。高效、节能和性能稳定。 3）油缸下腔通常压，锤头在打击后能迅速回程，减少了上下模的接触时间。热应力的减少，使模具寿命显著提高； 4）由电子程控系统来控制。常规和程序二

13、种控制规范，自检和故障显示功能。三个脚踏开关，可实现各种操作规范。打击能量5100预选。能经济地利用锤的能量，对每个件的锻造过程进行优化使锻件的质量、精度和生产率得到显著的提高。,3、 蒸 汽 空 气 锤 改 造 为 液 压 锤,蒸汽锤的一次能源效率仅为12；而用压缩空气传动的效率也只有 35，加上站房的投资和环境污染方面。改造是紧迫任务。 采用液压动力头换头得到很大的发展，最大的优点是节能。据测算：液压传动与蒸汽传动相比，能耗仅为后者的 412，与压缩空气比，能耗也只有16%50%。 在我国蒸空锤换头改造的方案中，较成熟的是如下二种：,l） 以北京理工大学为主研制的单杆式泵蓄能器传动气液锤工

14、作过程：向下打击时，通过主操纵阀18使快速放油阀10打开，主液缸6中的液体泄入液箱 4，活塞 11下部失去液体支持，上部气体的压力（一般为3.54.5MPa）和落下部分的自重使锤头8加速向下进行锻击。,回程时，阀18使阀10关闭，来自泵3和蓄能器16的高压油经阀18和10进入主液压缸6，活塞11使锤杆9带动锤头提升，并将主气缸14内的气体压缩蓄能。蓄能器16上的发讯装置17在蓄能器16充满液体后发出控制信号，通过先导卸荷阀15使油泵卸荷运行。 手动或脚踏操纵机构带动的主操纵随动阀1操纵省力，还可同时实现回程、打击、急停收锤和寸动调模等多种功能。非常接近原锤的操作习惯。,2）西安重型机械研究所的

15、油气分缸式（也称三杆式）电液锤。 锤头处于待打击状态。将滑阀10的手柄放于打击位置，E腔进油，控制活塞13上升。循环阀9带动主锥阀12提起，液压缸5的B腔与上腔C连通而形成差动回路，锤头在自重和气压通过两侧的气杆4产生的推力作用下，加速下降进行锻击。,将滑阀10的手柄置于回程位置，上腔F进油，控制活塞13下行，关闭阀9和12，使液压油进入油缸下腔B，将锤头提升，并对气缸6中的气体进行压缩蓄能。 松开手柄，滑阀10自动回到中间位置，自动停止，循环阀9开起，油泵作卸荷运行。在打击位置轻扳滑阀10的手柄，可实现锤头的慢降和轻击， 这种动力头高度集成化，节省空间，很少管道连接；油气分缸，避免油气互串，

16、使系统工作稳定，并可采用压缩空气；锤头锤杆采用球面连接，锤杆寿命高。,（四）对击模锻锤 1、对击模锻锤的工作特点 以活动的下锤头代替固定的 砧座。连接机构，下锤头向上对 击，使锻件产生塑性变形。 规格用打击能量表示。这个 打击能量等于上、下锤头在对击 时动能之和。上、下锤头的动量 相等是对击锤设计基本原则。,按r值分成二大类： 1）上、下锤头行程相等的对击锤 其r112。为了改善连接机构的工作条件，下锤头稍重。如钢带和液压联动式。它有E010G（E0的单位为kJ，G为t）的比例关系。 例如：打击能量为800kJ。相当于落下部分为40t的有砧座模锻锤。上下锤头的重量为 90t和 100t，这在制

17、造上是可能的；有砧座锤锤头和砧座的质量比。做大吨位的有砧座模锻锤，在制造和基础施工困难。这类对击锤对解决巨型模锻件是有利的。目前世界最大的气动对击锤的打击能量为1500kJ，用于生产宇航和军工上的重量达25t的模锻件。 2 ）下锤头小行程的对击锤 这是为避免下锤头行程长带来模锻操作不便出的新型对击锤。有r5的拉斯科公司CH系列液压对击锤。亦有r=1118、机身微动的多种对击锤，如高速锤和捷克什米拉（Smeral)kHz系列液压对击锤。,2、对击模锻锤的优缺点 优点： 1）不需要很大的砧座，故机器的总重量仅为相同能力的有砧座摸锻锤的1/21/3。另外其基础体积仅为有砧座模锻锤的1/31/8。 2

18、）工作时地面振动小，对邻近车间的精密仪器的使用及附近建筑无影响，对厂房无特殊求，厂房造价低。 缺点： 目前广泛应用的对击模锻锤下锤头行程很大，工艺操作不便，进行多模膛模锻很困难，故适用于单模膛模锻，并需在其他设备上预锻，生产率也较低。 对击模锻锤适用于中、小批量生产，它是大型模锻的主要设备之一。,3、对击模锻锤的结构型式目前广泛使用的是上、下锤头行程相等的钢带联动及液压联动的无砧座摸锻锤。 1）钢带联动式对击模锻锤 锤身有四根立柱，用螺栓6、9联成一体，并与气缸3、底板12用螺栓连接。一般活塞1、上锤头4和大直径的空心锤杆铸成一体，以提高强度和刚度。钢带是 2030片（厚 0.31mm，宽12

19、0200mm）的钢片组成 。上、下锤头在锤身立柱的导轨间移动。,下锤头比上锤头重10%20。当锤头回程时，下锤头落在下缓冲器13上，剩余动能被吸收。 钢带式对击锤的钢带使用寿命较低，一般为36个月，故钢带式无砧座锤只限于中小型其最大打击能量为500kJ。 2）液压联动式对击模锻锤 液压联动缸体13装在锤的下部。缸体内设有三个彼此连通的液压缸。中间缸中有柱塞12，通过短连杆8、缓冲垫7与下锤头相连；两个侧缸中有柱塞10，通过长连杆、缓冲垫4与上锤头相连。连杆是用球面支承在柱塞上，并留有侧向间隙，借以消除二锤头偏斜时对柱塞的侧向作用力，减少密封的磨损。,锤头向下运动时，侧柱塞下移，推动中间柱塞及下

20、锤头向上运动，直至两锤头对击。 若两侧柱塞面积之和等于中间柱塞的面积，则上、下锤头的行程和打击速度相等。 为了减轻液压系统的冲击，在两侧缸底部装有弹簧补偿器14。比钢带联动可靠，但结构复杂，主要用于大。中型对击模锻锤目前最大规格达 1000kJ。 在欧洲和日本，对击模锻锤使用较多日本住友制钢所有两条以350kJ对击模锻锤为主要模锻设备的生产线，法国用 800kJ对击锤模锻重390kg的机翼接头,3） 对击液压锤 德国拉斯科公司GH系列对击液压锤为例进行介绍。该公司 20世纪 60年代中期发展起来的在提高锻件精度、系统简单可靠及操纵自动化等方面做了改进提高而形成的对击锤新品种。主要特点是下锤头“

21、U” 形，上锤头在下锤头内导向实现对击导向精度高，有利于锻件精度的提高。 在下锤头下面两个气垫2，其气压力足以支撑锤头并使之产生加速运动。液压系统采用油泵蓄势器传动，锤顶部的液压动力头中有三个液压缸，中间主缸下腔通常压，左右两个压力缸,上腔液压力的作用下，迫使下锤头保持在下限位置。打击行程开始时，主阀使主缸上腔进油，主缸下腔液体进入两侧缸下腔，主阀使侧缸上腔卸压，上下锤头加速相对运动而实现打击。后，主阀使中间缸上腔排油，上锤头回程；两侧缸上腔进油，使两侧压杆压下锤头回程，气垫中的气体压缩蓄能并起缓冲减振作用。气垫内无气体消耗。 操纵控制系统是采用控制面板和脚踏板联合操作，可实现单打。连打及六次

22、轻重不同的程序控制打击。 此锻锤性能优良，控制系统先进，可作为大批量锻造生产线卜的主要设备。 丹东518厂引进一台GH3200型对击液压锤，使用情况良好,（五）高速锤 高速锤是以打击速度命名，常用的最大相对打击速度为 18-20ms，它适用于强度高、塑性低、锻造温度范围窄。形状复杂的金属零件的精锻。其工作原理仍是气液驱动、机身微动的对击液压锤。分为悬挂式和快放油式两类。 1、悬挂式高速锤 北京重型电机厂300kJ高 速锤。,三梁二柱式。连成一框架。高压气缸与上梁相连，根据额定的打击能量充人高压空气或高压氮气，作为驱动力。动梁（上锤头）上部与锤杆联接，下部固定着上摸。动梁以两根立柱为导向，上下移

23、动。下梁上部固定着下模，两旁有支承缸。支承缸中事先充人高压气体，与锤体全重相平衡，使锤体呈悬浮状态。回程缸固定在下梁，通过管路、控制滑阀与高压源相通。回程缸的作用是每次打击后将动梁顶至原来的位置。 按机器的运动情况可分为三部分： l）向下运动系统：包括上模、锤头、锤杆和锤杆端 盖等； 2）向上运动系统：包括上梁、下梁、立柱、高压缸、回程缸、顶出缸、支承缸柱塞和下模等；,3） 固定不动的部分：通过地脚螺钉固定到地基上的有底板和支承缸等。 高速锤用事先充入高压缸的高压氮气或压缩空气（高达 140 x 10 Pa），在极短的时间内膨胀作功来驱动，然后用油泵输出的高压油通过回程缸把膨胀了的气体压回到原

24、来的压力，完成储能。当高压气体驱动上锤头（动梁）向下运动同时，也作用在高王缸的缸底B面），使整个锤身框架（下锤头）向卜运动，所以高速锤也是对击锤，其上、下锤头行程与各自质量成正比，下锤头行程小。,5,a) 悬挂当回程缸杆推动动梁和锤杆向上时，高压缸的高压气体受压缩。当锤杆端盖面A越过孔1后，A面的气体经过孔道2、锥阀门，再经过孔道3、孔4回至高压缸与此同时，动梁带孔的保险钩13，由于斜面的作用，在向上运动的同时使保险阀的活塞向右移。活塞在气体的作用插入保险钩的孔内，使锤头处于保险状态。动梁继续向上，到A面与高压缸B接触时回程动作完毕。这时回程杆回程，由于锥阀的密封的作用，动梁和锤杆降下很小，在

25、锤杆端盖下部高压气体作用下达平衡后，就自行悬挂在行程的上极限置，此时保险钩上的孔与活塞杆应有间隙。意外悬挂不住，则保险钩压在保险阀的活塞杆上，动梁仍悬挂下不来。,b)打击 回程杆下降 使回程缸下腔通油箱，因回程杆内气体膨胀（回程杆内部充低压气体，杆的下端开有径向孔通回程缸上腔），使回程杆下降到底； 解脱保险 使高压油通保险阀孔E，推活塞向右移，把活塞杆抽出，解脱保险。活塞到底时使两电结点（C、D）接通。 启动 启动时使电磁操纵阀通电（联锁，C、D接通后才能通电），高压油就进人启动阀，推动小活塞打开锥阀，高压缸内高压气体就通过孔4、孔3、锥孔及孔2进入A、B面之间，推动锤杆向下。锤杆端盖下降一小

26、段距离后，36个12的孔与AB室相通，锤杆急速向下贴。打击完后，电磁操纵阀断电，启动阀通油箱，锥阀复位。与此同时，保险阀上孔E通油箱，保险阀活塞在气体作用下向左移，保险阀上C、D通路断开。,c)回程 使回程缸下腔通高压油，回程缸上腔低压气体被压缩并排至回程杆内，回程杆向上，推动动梁至行程上极限位置。 d)顶出 使高压油进入项出缸下腔（上腔与低压气室相通），推动活塞忏向L，顶出工件。 当下腔通油箱时，在上腔气体作用下，活塞杆回程。 2、 快放油式高速锤 除具有一般悬挂高速锤的特点外，还具有快速连续打击的优点。既可进行一锤成形的精锻工艺，也可进行连打以适应普通模锻工艺，扩大高速锤范围,3、高速锤的

27、优缺点 高速锤的基本优点在于高速。 1）由于打击速度高，打击能量大，金属变热效应高，大大提高了金属的塑性变形性能，适用于强度高、低塑性、锻造温度范围窄（如镍合金、钛合金、耐热钢以及钼、钨、钽等金属、形状复杂的金属零件的精锻。研高速锤的主要目的，也是高速锤最主要的优点。利用这种设备国内已成功地挤压出铝合金、钛合金、不锈钢等材料的叶片，精锻出了各种回转体件，如圆柱齿轮、锥齿轮、杯形零件等。 精度0.02mm，表面粗糙度达 Ral.60.2。 2）由于打击速度高，相同打击能量高速锤的设备重量要比有砧座模锻锤轻得多，仅为有砧座模锻锤重量的 110l20。,3）高速锤工作时，锤头与框架对击，打击能量几乎

28、不传到地基上，故地面振动小，对锤的基础要求低，对厂房无特殊要求，造价低。 问题： l）在高压高温下，模具易热裂或软化，加以金属变形流动速度高，使模具表面磨损剧烈。一般模具钢（CrNiMo）不能适应高速模锻的要求。模具寿命低，是国内目前高速锤的主要问题。为延长模具寿命降低打击速度，则降低高速锤的优越性。 2）设备使用的可靠性较差（如连接螺栓易松动、断裂，高压软管断裂，漏气漏油等），操作不安全。 3）精密模锻时，须配备相应的精密下料和无氧化加热设备，并须解决模具润滑问题，维护费用也较高。,三、锻锤的主要技术参数和使用 锻锤的规格通常用落下部分重量来表示，其确切的性能参数应是打击能量。 一般认为，蒸汽-空气模锻锤最大打击力（KN)与落下部分重量（t）的比值为10000。实际上取 1-3t：13000-12000 5t：10000 10、16t：8000 自由锻锤：按落下部分重量 1t=6000KN计算强度； 工艺方面：5t自由锻锤相当于500000K水压机。,