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1、第10章 螺旋压力机,一、螺旋压力机的原理及特性1.螺旋压力机的工作原理,原理：采用螺旋机构传递飞轮能量。通过摩擦、液压或电机直接驱动等传动装置使飞轮加速转动以积蓄能量，同时，由螺旋副将飞轮的旋转运动转化为滑块的上、下直线运动。,螺旋压力机是用螺杆螺母作为传动机构并靠螺旋传动将飞轮的正反向回转运动转变为滑块的上下往复运动的锻压机械。,2.用途：用于金属零件的模锻、校正、挤压、压印、切边和冲压等工序。是进行叶片、齿轮等零件精密模锻的最佳锻压设备。3.特性：a.工作行程前存储能量 E=I+mvI飞轮转动惯量 飞轮角速度m滑块质量 v滑块直线速度工作瞬间能量全部释放(与锤的工作特性相同),b.工作时
2、机身行程封闭离心，对基础震动冲击小，不需要庞大的基础。（兼有压力机的工作特性）优点：1、工艺适应性广：可根据变形量的要求提供能量a）没有固定的下止点，当第一击锻模未打靠时可进行第二击。b）滑块速度较低，适于锻造一些对变形敏感的铝、铜等合金材料,c）有顶出装置便于复杂零、精密模锻的成形2、锻件竖向精度高由于没有固定的下死点，机身等零件的弹性变形和热变形均可由滑块位移来补偿。3、机器结构简单、成本低、维修方便。4、模具结构简单、寿命高。5、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。6、锻造时成形速度极快，最适用于热锻，温锻加工。缺点：行程次数较低，生产率低；承受偏载能力差只适用于单
3、模膛模锻；摩擦损耗大，传动效率低。,10.1螺旋压力机的分类及参数,一、分类1.机械摩擦传动摩擦压力机2.液压传动液压螺旋压力机3.电动传动电动螺旋压力机4.离合器式螺旋压力机5.气液螺旋压力机二、主要技术参数1、公称压力Fg：在此压力下螺旋压力机工作时能提供较多的有效能量。不是压力机的最大压力。最大打击能量：ET=Imax,2、许用力Fa：螺旋压力机连续打击时所允许的最大载荷，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ET：螺旋压力机所能提供的最大打击能量，是螺旋压力机的最主要的技术参数。反映了设备的最大工作能力。4、滑块最大行程S：滑块从设计规定的上止点到下极限位
4、置之间的距离。行程较大，能加工变形程度较大、高度较高的工件，通用性强。5、滑块行程次数n0：螺旋压力机每分钟能完成的全行程的次数。n0=60/t。t为螺旋压力机空行程时滑块往复运动一次的时间。6、最小装模高度。7、工作台尺寸。,螺旋压力机的型号表示方法其型号用汉语拼音字母、英文字母和数字表示。螺旋压力机分为以下5种型号：53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。例如：JB53-200A型号的意义J-机械压力机代号。B-同一种型号的第二次变型。53-双盘摩擦螺旋压力机。200-主参数，公称压力为2000KN。A
5、-第一次改进。,结构组成：五大组成部分 传动部分 工作部分 机身部分 操纵系统 附属装置,图10-3 3000kN双盘摩擦压力机结构图1、机身2、滑块 3、螺杆 4、斜压板 5、缓冲圈 6、拉紧螺栓 7、飞轮 8、传动带 9.11、摩擦盘 10、传动轴 12、锁紧螺母 13、轴承 14、支臂 15、上横梁 16、制动装置 17、卡板 18、操纵装置 19、拉杆 20、顶料器座,大型的采用液压或气动助力,设备工作特征：无固定下死点，对较大的模锻件可多次打击成形，可进行单打、连打和寸动。打击力与工件的变形量有关，变形大时打击力小，变形小(如冷击)时打击力大，与锻锤相似。它的滑块速度低(约0.5米/
6、秒，仅为锻锤的1/10)，打击力通过机架封闭，故工作平稳，振动比锻锤小得多，不需要很大的基础。装有打滑保险机构，将最大打击力限制在公称压力的2倍以内，以保护设备安全。,分类：按传动机构的类型可以分为：摩擦式、电动式、液压式、离合器式。按螺旋副的工作方式分为螺杆直线运动式、螺杆旋转运动式和螺杆螺旋运动式三大类。按螺杆数量分为单螺杆、双螺杆和多螺杆式。按工艺用途分为粉末制品压力机、万能压力机、冲压用压力机、锻压用压力机等。按结构形式分为有砧座式和无砧座式等。,1、机架 2、滑块 3、电动机 4、螺杆5、螺母 6、带 7、摩擦盘 8、飞轮 9、操纵气缸 10、大齿轮(飞轮)11、小齿轮 12、液压马
7、达 13、液压缸 14、电动机定子 15、电动机转子(飞轮)16、回程缸 17、离合器,图10-4螺旋压力机的传动类型,图10-5 螺旋副的工作方式,10.2.1 摩擦压力机,工作原理：电动机通过摩擦盘带动飞轮轮缘而使飞轮旋转。双盘式摩擦压力机应用最广。特点：动作较快，可使滑块停在行程内的任意位置，一旦超负荷时，只引起飞轮与摩擦盘之间的滑动，而不致损坏机件。,1、分配阀液压缸 2、分配阀 3、液压缸 4、活塞 5、操纵手柄 6、拨叉 7、曲杆 8、操纵杆 9、控制杆 10、上碰块 11、上行程限位板 12、下行程限位板13、下碰块 14、弹簧 15、压力计 16、溢流阀 17、液压泵 18、电
8、动机 19、油箱,图10-6 摩擦压力机操纵系统原理图,图4-6 J53-2500T双盘螺旋摩擦压力机,图4-7 FPRN系列摩擦螺旋压力机,1、7、手轮2、6、气缸 3、5、摩擦盘 4、横轴 8、飞轮 9、主螺杆 10、主螺母11、滑块 12、机身,图4-8采用气动操纵系统的摩擦压力机,10.2.2 气动摩擦压力机,10.2.3 电动螺旋压力机,工作原理：压力机的工作是靠转子和定子之间的磁场产生的力矩，驱动转子(飞轮)正、反转，通过主螺旋副的螺旋运动，使滑块完成工作循环。,图4-14 电动螺旋压力机1、主螺杆 2、导套 3、制动器 4、转子 5、电动机定子 6、风机,图4-15 J58系列电
9、动螺旋压力机,J58系列电动螺旋压力机是一种工艺适用性极强的锻压设备。它既能用于热锻，又能用于精锻、精整；既能适用于不锈钢复底锅压力焊接工艺，又能适用于钛合金叶片及其他叶片的精密锻造。具有结构简单、体积小、传动链短、操作便捷、运行安全、维修工作量小的特点，该机打击能量可准确设置，打击力有显示，可根据成型精度调节能量、打击力，以减少模具的机械应力和热接触时间，延长模具寿命。,结构组成：电动机定子5，安装在机身上，而电动机的转子4(即为飞轮)与主螺杆上端相连，二者均为圆筒形。转子高度为滑块行程加定子高度，由低碳铸钢制成，结构简单、加工容易，可靠性好。压力机的工作是靠转子和定子之间的磁场产生的力矩，
10、驱动转子(飞轮)正、反转，通过主螺旋副的螺旋运动，使滑块完成工作循环。特点：传动环节少、容易制造、操作方便、冲压能量稳定。与同吨位摩擦压力机相比，每分钟行程次数提高了23倍，不必经常更换磨损件，近年来增长很快，并向大型化发展。,数控电动螺旋机：打击能量可精确设置，成形精度高，制件公差小，适合于精密锻造。模具载荷减轻，比摩擦压力机模具寿命明显提高。电耗降低，结构简单，故障率低，易于维护，无液压驱动单元，使用维护费用明显减少。可进行程序锻造，主机能自动按预先设置的每工步打击能量运行。打击后，滑块还可在下死点停顿，停顿时间能预先设置，以适应某些工艺的要求。由于采用了变频驱动，不会对工厂电网产生冲击和
11、影响其它设备运行。行程高度方便调整，回程位置准确安装了自主研发的吨位指示器，精确控制打击力，保护主机不致超载。,图4-16 数控电动螺旋机,10.2.4 液压螺旋压力机,特点：工作速度较高，生产率较高。便于采用能量预选和工作过程的数控，操作方便，容易实现压力机以最佳的能耗工作。成本较高，一般液压螺旋压力机都为较大型设备。,液压螺旋压力机,液压缸传动式压力机,液压马达传动式压力机,螺旋运动液压缸式压力机,直线运动液压缸式压力机,分类：,1、液压马达-齿轮式液压螺旋压力机：它的飞轮是一个大齿轮5，由若干个带小齿轮6的液压马达7驱动，使之正转或反转，从而带动主螺杆3滑块2上、下运动，完成工作循环。大
12、齿轮的厚度等于小齿轮的厚度加上滑块行程，因此，飞轮的结构尺寸很大。若干个液压马达均匀分布在飞轮的圆周上，并固定在压力机的机身上。高压油由液压泵蓄能器供给。,工作原理：,图4-11 液压马达-齿轮式液压螺旋压力机示意图1、拉杆 2、滑块 3、主螺杆 4、主螺母 5、大齿轮 6、小齿轮 7、液压马达,2、螺旋液压缸式液压螺旋压力机：飞轮7的上方与主螺杆8同轴串联着副螺旋副，其导程和旋向与主螺旋副相同，副螺母4在支座上固定不动。副螺杆2(即为活塞杆)下端与飞轮7连接，上端为活塞1。高压油进入液压缸3上腔作用在活塞上时，活塞与副螺杆便相对副螺母下行并作螺旋运动，带动飞轮与主螺杆同步运动，同时飞轮加速积
13、蓄能量。当液压缸上腔排油、下腔进油时，推动主、副螺杆反向做螺旋运动，于是滑块被提升回程。,图4-12 副螺杆式液压螺旋压力机传动部件结构图1、活塞 2、副螺杆 3、液压缸 4、副螺母 5、支座 6、尼龙十字形联轴节 7、飞轮 8、主螺杆,3、直动式液压缸式液压螺旋压力机：机身两侧装有两个液压缸3，其活塞杆与滑块铰接。当高压油进入液压缸上腔，作用在活塞上时，便推动滑块向下运动，带动主螺旋副运动，使飞轮旋转并积蓄能量。当高压油进入液压缸下腔，而上腔排油时，滑块便被提升回程。直动液压缸式螺旋压力机结构简单，制造容易，动作可靠，但主螺旋副在工作中磨损较严重，设备的传动效率也较低。,图4-13 直动液压
14、缸式液压螺旋压力机1、飞轮 2、主螺杆 3、液压缸 4、活塞 5、滑块,10.2.5 离合器式螺旋压力机,优点：打击能量高 闷模时间短，模具使用寿命长 抗偏载能力强 生产效率高、节省能源。缺点：机器结构十分复杂，既有机械离合器传动，又有用于滑块回程的液压传动。在锻击和回程时，主螺杆和螺母的螺牙为同一受力面，润滑液不易补充，导致螺母螺牙容易磨损。,图4-18 J55系列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，飞轮转速逐渐下降，当飞轮转速
15、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。,2、打击力的控制 高能螺旋压力机一次打击能量不是飞轮的全部动能，通常设计为飞轮转速降12.5时所释放的能量。该种螺旋压力机属于压力限定型设备，当出现下列情况时打击过程将结束：1）打击力增大到给定数值时，摩擦离合器打滑，螺杆很快停止运动。打击力可通过控制离合器缸的油压来设定；2）滑块行程达到给定数值时，位移传感器发出信号控制杠杆系统使离合器脱开。,3、特点 1）从动件惯性小，冷击时不会产生惯性螺旋压力机那样的冷击力；2）向下空程速度快，打击过程以飞轮同步速度快速完成；3）打
16、滑时间短，换向速度快，闷模时间短（为10-20ms）；4）打击能量高，能保证在任意位置的能量发挥；5）根据螺旋副力矩与力的关系，螺杆上的作用力与打滑力矩相对应。离合器出现打滑时，打击过程即告结束。,4、打击过程的三个阶段 1）离合器出现打滑之前是它的主要工作阶段，打击性质同惯性螺旋压力机一样，但允许释放的能量不同；2）离合器打滑阶段和具有打滑飞轮的惯性螺旋压力机打滑阶段的情形一样，打滑阶段很短促，仅形成一个过渡；,3）离合器脱开后，从动部分尚有部分动能，由于从动部分惯量较小，相当一台小的惯性螺旋压力机进行打击，打击强度不大即结束了打击过程，在冷击时不会产生惯性螺旋压力机那样的冷击力。可见这两种
17、设备的工作特性截然不同。,10.2.6 螺旋压力机的工艺特性,螺旋压力机的工作特性与锻锤相同，工作时依靠冲击动能使工件变形，工作行程结束时滑块速度减小为零。螺旋压力机的工艺适应性好，可用于模锻及各类冲压工序。螺旋压力机的滑块行程不固定，下止点可改变，工作时压力机模具系统沿滑块运动方向的弹性变形，可由螺杆的附加转角得到自动补偿，实际上影响不到制件的精度。适用于精锻、精整、精压、压印、校正及粉末冶金压制等工序。,10.3 螺旋压力机的力能关系一、螺旋压力机工作时的能量转化 设备运动部分的动能：飞轮、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、设
18、备及模具弹性变形功、摩擦功。,一、螺旋压力机工作时能量分配E=Wd+Wt+WmWd工件变形功；Wt受力件变形功；Wm摩擦损失功Wd=F机身受力件的弹性变形量,10.3螺旋压力机的力能关系,二、飞轮的力能关系,E=Et+Ed+Em,Ed 工件变形能,Et受力零件弹性变形能（螺杆、螺母、机身等零件因受力变形吸收的弹性变形能。）,Em摩擦损耗能（锻击时在螺旋副和滑块内踵片所消耗的摩擦能）,10.3螺旋压力机的力能关系,整体飞轮的力能关系Wd：,Wd=E-（Wt+Wm）,Fmax：冷击力（没有毛坯，模具对模具直接打击的力）,螺旋压力机是能量限定设备,机身及锻模的弹性变形功Wt：打击时，螺旋压力机的螺杆
19、、螺母、机身以及安装在其上的模具等因素受力而发生弹性变形，各自将吸收相应的弹性变形功，Wt时这些受力零件所消耗的弹性变形功之和，在弹性极限内的弹性变形功为：,F打击力，kN 机身及模具等受力件的弹性变形量。在弹性极限范围内，螺旋压力机的总刚度C为:,将上述公式联合解得：,摩擦功Wm：螺旋压力机在打击时，螺旋副、螺杆下端与止推轴承之间以及滑块与导轨直接按等处都有用于克服摩擦；而消耗的摩擦功，可用下式近似计算：,式中：为机械效率，一般为0.80.85。所以，,摩擦功一般认为是一常数，飞轮所储存的动能E转化为弹性变形Wt、摩擦功Wm及工件变形功Wd的分配情况。,由此可见，螺旋压力机时能量限定设备。而
20、能量的分配关系与不同的打击力相对应。滑块压力越大及模具吸收部分变形能就越大。一般为充分利用螺旋压力机的能力，且有能满足工艺特点的需要，压力机应在工件变形力：,（1）一般对于变形量较小的精压进而校正工序，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，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。（2）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。（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（0.91.1）Fg区段工作，公称压力可选取为F/（0.91.1）。,对于变形
21、量大，需要压力较小的锻件，压力机能给出较大的塑性变形能，产生较小的打击力；对于变形量小、薄壁的锻件（如叶片），压力机则给予较小的变形能，但能产生较大的打击力。螺旋压力机绝对禁止在飞轮全能量下进行冷击,螺旋压力机模锻时负荷图(a)理想状态(b)欠锻状态(c)过锻状态,对中小型螺旋压力机，通常在工作台上加垫板，减小滑块的行程来减小打击能量,大型螺旋压力机都有能量调节装置，如控制滑块位移式，控制滑块位移速度式以及控制时间式,10.3螺旋压力机的力能关系,三、能量调节,10.3螺旋压力机的力能关系,说明：1.300T以下工作台上加垫板；2.大型螺旋压力机专门装有能量调节装置 3.最大打击力与最大打击能
22、量二者不可兼得,1、最孤独的时光，会塑造最坚强的自己。2、把脸一直向着阳光，这样就不会见到阴影。3、永远不要埋怨你已经发生的事情，要么就改变它，要么就安静的接受它。4、不论你在什么时候开始，重要的是开始之后就不要停止。5、通往光明的道路是平坦的，为了成功，为了奋斗的渴望，我们不得不努力。6、付出了不一定有回报，但不付出永远没有回报。7、成功就是你被击落到失望的深渊之后反弹得有多高。8、为了照亮夜空，星星才站在天空的高处。9、我们的人生必须励志，不励志就仿佛没有灵魂。10、拼尽全力，逼自己优秀一把，青春已所剩不多。11、一个人如果不能从内心去原谅别人，那他就永远不会心安理得。12、每个人心里都有
23、一段伤痕，时间才是最好的疗剂。13、如果我不坚强，那就等着别人来嘲笑。14、早晨给自己一个微笑，种下一天旳阳光。15、没有爱不会死，不过有了爱会活过来。16、失败的定义：什么都要做，什么都在做，却从未做完过，也未做好过。17、当我微笑着说我很好的时候，你应该对我说，安好就好。18、人不仅要做好事，更要以准确的方式做好事。19、我们并不需要用太华丽的语言来包裹自己，因为我们要做最真实的自己。20、一个人除非自己有信心，否则无法带给别人信心。21、为别人鼓掌的人也是在给自己的生命加油。22、失去金钱的人损失甚少，失去健康的人损失极多，失去勇气的人损失一切。23、相信就是强大，怀疑只会抑制能力，而信
24、仰就是力量。24、那些尝试去做某事却失败的人，比那些什么也不尝试做却成功的人不知要好上多少。25、自己打败自己是最可悲的失败，自己战胜自己是最可贵的胜利。26、没有热忱，世间便无进步。27、失败并不意味你浪费了时间和生命，失败表明你有理由重新开始。28、青春如此华美，却在烟火在散场。29、生命的道路上永远没有捷径可言，只有脚踏实地走下去。30、只要还有明天，今天就永远是起跑线。31、认真可以把事情做对，而用心却可以做到完美。32、如果上帝没有帮助你那他一定相信你可以。33、只要有信心，人永远不会挫败。34、珍惜今天的美好就是为了让明天的回忆更美好。35、只要你在路上，就不要放弃前进的勇气，走走
25、停停的生活会一直继续。36、大起大落谁都有拍拍灰尘继续走。37、孤独并不可怕，每个人都是孤独的，可怕的是害怕孤独。38、宁可失败在你喜欢的事情上，也不要成功在你所憎恶的事情上。39、我很平凡，但骨子里的我却很勇敢。40、眼中闪烁的泪光，也将化作永不妥协的坚强。41、我不去想是否能够成功，既然选了远方，便只顾风雨兼程。42、宁可自己去原谅别人，莫等别人来原谅自己。43、踩着垃圾到达的高度和踩着金子到达的高度是一样的。44、每天告诉自己一次：我真的很不错。45、人生最大的挑战没过于战胜自己！46、愚痴的人，一直想要别人了解他。有智慧的人，却努力的了解自己。47、现实的压力压的我们喘不过气也压的我们
26、走向成功。48、心若有阳光，你便会看见这个世界有那么多美好值得期待和向往。49、相信自己，你能作茧自缚，就能破茧成蝶。50、不能强迫别人来爱自己，只能努力让自己成为值得爱的人。51、不要拿过去的记忆，来折磨现在的自己。52、汗水是成功的润滑剂。53、人必须有自信，这是成功的秘密。54、成功的秘密在于始终如一地忠于目标。55、只有一条路不能选择那就是放弃。56、最后的措手不及是因为当初游刃有余的自己57、现实很近又很冷，梦想很远却很温暖。58、没有人能替你承受痛苦，也没有人能抢走你的坚强。59、不要拿我跟任何人比，我不是谁的影子，更不是谁的替代品，我不知道年少轻狂，我只懂得胜者为。60、如果你看
27、到面前的阴影，别怕，那是因为你的背后有阳光。61、宁可笑着流泪，绝不哭着后悔。62、觉得自己做得到和做不到，只在一念之间。63、跌倒，撞墙，一败涂地，都不用害怕，年轻叫你勇敢。64、做最好的今天，回顾最好的昨天，迎接最美好的明天。65、每件事情都必须有一个期限，否则，大多数人都会有多少时间就花掉多少时间。66、当你被压力压得透不过气来的时候，记住，碳正是因为压力而变成闪耀的钻石。67、现实会告诉你，不努力就会被生活给踩死。无需找什么借口，一无所有，就是拼的理由。68、人生道路，绝大多数人，绝大多数时候，人都只能靠自己。69、不是某人使你烦恼，而是你拿某人的言行来烦恼自己。70、当一个人真正觉悟
28、的一刻，他放弃追寻外在世界的财富，而开始追寻他內心世界的真正财富。71、失败并不意味你浪费了时间和生命，失败表明你有理由重新开始。72、人生应该树立目标，否则你的精力会白白浪费。73、山涧的泉水经过一路曲折，才唱出一支美妙的歌。74、时间告诉我，无理取闹的年龄过了，该懂事了。75、命运是不存在的，它不过是失败者拿来逃避现实的借口。76、人总是在失去了才知道珍惜！77、要铭记在心：每天都是一年中最美好的日子。78、生活远没有咖啡那么苦涩，关键是喝它的人怎么品味！每个人都喜欢和向往随心所欲的生活，殊不知随心所欲根本不是生活。79、别拿自己的无知说成是别人的愚昧！80、天空的高度是鸟儿飞出来的，水无
29、论有多深是鱼儿游出来的。81、思想如钻子，必须集中在一点钻下去才有力量。82、如果我坚持什么，就是用大炮也不能打倒我。83、我们要以今天为坐标，畅想未来几年后的自己。84、日出时，努力使每一天都开心而有意义，不为别人，为自己。85、有梦就去追，没死就别停。86、今天不为学习买单，未来就为贫穷买单。87、因为一无所有这才是拼下去的理由。88、只要我还有梦，就会看到彩虹!89、你既认准这条路，又何必在意要走多久。90、尽管社会是这样的现实和残酷，但我们还是必须往下走。91、能把在面前行走的机会抓住的人，十有八九都会成功。92、你能够先知先觉地领导产业，后知后觉地苦苦追赶，或不知不觉地被淘汰。93、强烈的信仰会赢取坚强的人，然后又使他们更坚强。94、人生，不可能一帆风顺，有得就有失，有爱就有恨，有快乐就会有苦恼，有生就有死，生活就是这样。95、好习惯的养成，在于不受坏习惯的诱惑。96、凡过于把幸运之事归功于自我的聪明和智谋的人多半是结局很不幸的。97、如果我们一直告诫自己要开心过每一天，就是说我们并不开心。98、天气影响身体，身体决定思想，思想左右心情。99、不论你在什么时候结束，重要的是结束之后就不要悔恨。100、只要还有明天，今天就永远是起跑线。,
