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1、1,第七章 螺旋压力机,2,3,螺旋压力机,4,加工1000吨压力机螺杆,5,7.1 螺旋压力机的工作原理及工作特性一、工作原理：螺旋副（以惯性螺旋压力机为例进行说明）1）惯性螺旋压力机的共同特征是采用一个惯性飞轮；,6,7,2）打击前传动系统输送的能量以动能形式暂时存放在打击部分（包括飞轮和直线运动质量），飞轮处于惯性运动状态；3）打击过程中，飞轮的惯性力矩经螺旋副转化成打击力使毛坯产生变形，对毛坯作变形功；,8,4）打击部件受到毛坯的变形抗力阻抗，速度下降，释放动能，直到动能全部释放停止运动，打击过程结束；5）惯性螺旋压力机每次打击，都需要重新积累动能，打击后所积累的动能完全释放；6）每次
2、打击的能量是固定的，这是惯性螺旋压力机的基本工作特征。,9,二、螺旋压力机的工作特性 1）工艺适应性好，锻造同样的零件可选用公称压力比热模锻压力机小25-50%的螺旋压力机。多数螺旋压力机的允许压力为公称压力的 1.6倍，配上摩擦过载保险装置，允许在这个压力下长期工作；,10,2）滑块位移不受运动学上的限制，终锻可以一直进行到上下模打靠为止。与热模锻曲柄压力机相比，锻件在垂直方向上的尺寸精度高；3）模具安装调试方便，不需调整封闭高度或导轨间隙；4）滑块速度较低（）；适合各种钢和合金的锻造，模具所受应力较小（设备刚性较小）。,11,7.2 螺旋压力机的典型结构一、摩擦压力机（摩擦螺旋压力机、螺旋
3、锤）兼有锤和压力机的某些特性1、特点 1）工艺万能性强；2）结构简单操作方便、制造使用成本低；3）模具结构简单、安装调整方便；4）传动效率低（打滑）；5）行程速度低，生产率不高。,12,2、摩擦螺旋压力机的类型和主要技术参数1）按摩擦传动机构分 双盘、三盘、双锥盘2）主要技术参数 公称压力、运动部分能量、滑块行程、滑块行程次数,13,3、J53-400 型双盘摩擦压力机结构简介1）传动部分2）运动部分3）机身部分4）附属装置5）操纵系统,14,15,注意：1）飞轮的驱动、离合、换向2）打滑（影响传动效率）环向 打击行程：飞轮从静止开始加速，滑动较 小 返回行程：打滑剧烈，回程困难 大型设备配备
4、平衡缸 径向：也存在相对滑动,16,二、电动螺旋压力机 利用可逆式电动机不断做正反方向的换向转动，带动飞轮和螺杆旋转，使滑块上、下运动。1、分类 1）电动机直接传动式 2）电动机机械传动式,17,2、结构简介1）电动机直接传动式 采用特殊电动机，电动机的转子就是压力机的飞轮或飞轮的一部分。传动环节少，结构简单，打击能量恒定，操作维修方便。,18,螺杆固定，螺 母和滑块一起上下 运动。为什么不让 螺杆动呢？,19,注意前图：o 哪个件上下运动？滑块和谁相连？o 空程上下时，飞轮、螺旋副、滑块重量的支 承；o 打击时踵块的作用；o 电机散热问题。,20,21,2）电动机机械传动式 由于特殊电机成本
5、高，公称压力超过4000吨后，通常采用电机齿轮传动。,22,三、液压螺旋压力机(油马达是什么东西？工作原理？)相对于摩擦和电动螺旋压力机，液压螺旋压力机具有高效节能的优点。易于实现工作能力大型化，公称压力4000-14000吨。,23,1、分类1）液压马达式 对比电机直接传动 液压马达的转动（受力分析）液压马达转子可以直接和螺杆连接，也可通过齿轮传动机构和螺杆连接。2）缸推式,24,2、结构简介1）液压马达式 o 转子直接和螺杆连接 o 转子通过齿轮传动机构和螺杆连接,25,26,2）缸推式注意：o 和液压机的区别；o 和液压机相比，谁更能实现大吨位？o 螺杆转速及打击速度问题；o 打击能量的
6、控制；o 主副螺杆同步旋转，受力是否相同？主 副螺杆为何不做成一个整体？o 联轴器为何用尼龙？,27,胶木副螺母能 储存微量润滑油，自润滑性能好，传 动效率95%以上。,28,四、离合器式高能螺旋压力机 高能螺旋压力机采用复合传动形式，利用液压缸回程。高能螺旋压力机和惯性螺旋压力机的区别：飞轮的工作方式完全不同。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；,29,30,2）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
7、；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。,31,2、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：,32,1）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。,33,3、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）打滑时间短，换向速度快，闷模时间短（为10-
8、20ms）；,34,4）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。,35,4、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；,36,3）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。可见这两种设备的工作特性截然不同
9、。,37,7.3 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、设备及模具弹性变形功、摩擦功。,38,39,从图中可以看出：1)螺旋压力机具有较好的工艺力能性（变形 力大、变形力小都能适应）；2）绝对禁止在全能量下进行冷击（滑块压力 越大，用于锻件变形的能量越小）；,40,3）螺旋压力机能量的调节（希望锻造时给出 的能量刚好满足工艺要求）：中小型设备：工作台加垫板；减小滑块行程（减小 飞轮转速）。对大型设备（有能量调节装置）：控制滑块位移；控制滑块速度；时间控制。,
10、41,42,7.4 螺旋压力机的技术参数及使用一、技术参数 o 公称压力 o 运动部分能量 o 滑块行程 o 滑块行程次数,43,二、使用 螺旋压力机大多数结构允许以倍公称压力长期工作，允许以 2倍公称压力短期工作。在公称压力使用时有效能量不低于60%。注意：该设备行程次数低，不适合拔长、滚压；不适合预锻；模具打靠，锻件尺寸精度较高。,44,45,上一章当前：第7章下一章,46,47,48,49,三、工作能力和工艺适应性 现代螺旋压力机公积压力从0.4MN 到140MN。125MN的液压螺旋压力机和80MN电动螺旋压力机已在工业中应用多年。在现代螺旋压力机上生产的锻件重量从几十充到250kg、
11、国内应用的最大的螺旋压力机液压传动的为40MN（引进），摩擦传动的为25 MN（国产）。惯性螺旋压力机长期可使用的压力为公积压力的1.6倍，因此最大使用压力可达224MN。对一次锻造的总能量而言，最高达到75MJ。在公称压力使用时有效能量不低于60。所以，在工作能力方面现代螺旋压力机已超过厂热模锻压力机。,50,图a 为曲轴，在63MN HSPRZ-800型液压螺旋压力机上锻造。重量130kg，从预制坯经2次打击锻成。图b 为叶片,长1300mm，宽度310mm，材料为钛合金，在140MN HSPRZ-1180型液压螺旋压力锻造，一次成形。图c 为半球座，重80kg，毛坯为180 x 240m
12、m，材料为优质奥氏体钢，在63MN HSPRZ-800M液压螺旋压锻造打击2次成形。,51,图d 为轴座，同样应用上述设备锻造，在无砧锤须锻打1015次、而用螺旋压力机一次完成。图e为饼形件，重115kg。毛坯为方坯275x 275x 200mm。在56MN HSPRZ-750 M液压螺旋压力j机锻造。使用能量 1900kJ，一次打击成形，完成时间仅用 0.125min。同一个锻件在 320kJ 无砧锤上需要打击8-10次，花费时间2.5min。大型现代螺旋压力机的工作性能。,52,53,由于螺旋压力机行程次数低，不适于做拔长和滚挤、在模具增加单独动力的分模机构，可在螺旋压力机进行分模模锻。利
13、用工作台的中间孔和可倾式工作台，可锻长杆的法兰。这方向已经有利用摩擦螺旋压机镦锻汽车半轴的工业实例。先用电热镦机聚料。螺旋压力机没有固定下死点，用作无飞边模锻和精整的工序也比较适合。,54,第三节 电动螺旋压力机,55,电动螺旋压力机的工作原理和种类 电动螺旋压力机是利用可逆式电动机不断作正反方向的换向转动，带动飞轮和螺杆旋转，使滑块作上下运动。按其传动特征分两类。一、电动机直接传动式 这种电动螺旋压力机无单独的电动机，定子固定在压力机机架的顶部，电动机的转子就是压力机的飞轮或飞轮的一部分，利用定子的旋转磁场，在转子（飞轮）外缘表面产生感应电动势和电流，由此产生电磁力矩。驱动飞轮、螺杆转动。定
14、子与飞轮间有空气间隙，主要传动部件之间是无接触传递能量，所以称为无接触式传动。,二、电动机机械传动式 特殊电动机的功率大于 500kw时，结构庞大，造价高，当电动螺旋压力机公称压力大于40MN后，采用电机齿轮传动，由一台或几台异步电动机通过小齿轮7带动有大齿圈的飞轮旋转，飞轮只起传动和蓄能作用，飞轮和螺杆只作旋转运动，通过装在滑块上的螺母，使滑块作上下直线运动。,56,57,电动机直接传动式电动螺旋压力机的结构和参数 一、环形定子式电动螺旋压力机传动环节少、结构简单、打击能量恒定、操作维修方便，甚受用户欢迎。以德国穆勒惠加顿公司水平最高，产品的品种和产量在世界上名列前矛。我国西安红旗机械厂已进
15、了公称压力为4000、7000和1100kN型号分别为PSS22、PSS265和PSS325共三个规格五台该公司的产品用于航空发动机叶片精锻，此外，还有德国贝歇（Beche）公司、哈森公司和美国国民公司都有电动螺旋压力机产品进入国际市场。华中理工大学与辽阳锻压机械厂等厂合作研制成功公称压力由6302500kN多种型式的电动螺旋压力机.,58,JD58100 公称压力为1000kN电动螺旋压力机结构图。特点为：,（l）为使特殊设计的多极低速电机具有高起动性能，转子采用双鼠笼型结构，起动时转子电阻较大，起动电流小，仅为额定电流的2.5倍。并增大了最初起动转矩，因而，起动速度快，转子只旋转l52转即
16、达到额定速度，能满足电机在非稳定状态下工作的性能要求，（2）当滑块空程上下时，飞轮、螺旋副、滑块以其自重悬挂支承在机身顶部的推力滚动轴承上；当滑块接触锻件时，锻击力推动螺杆向上，使螺杆中段的环形轴肩上支承面与踵块接触 在其间产生高比压的相对摩擦滑动，并将锻击力传至机身的上横梁。为了在空程时能使润滑油进人轴肩支承面和踵块之问以减少锻击时的摩擦损失，并在滑块换向时减少上、下止推轴承间冲击，螺杆轴肩和踵块间必须保持有合适的间隙值。螺杆上端的连接螺母必须要有良好的防松措施。先将螺母旋紧，使轴肩和睦片间的间隙为零，然后按已知的螺距将连接螺母旋松一定的角度，使间隙达到规定值将防松螺钉和止动销装紧。,59,
17、（3）制动器采用外闸瓦式，由气动装置操纵，由弹簧和压缩空气作用在气缸活塞上产生的压力，使闸瓦制动飞轮外缘。其优点是制动力臂大，动作灵敏可靠，能使滑块停在任意位置，摩擦材料更换方便。（4）为了使电动机能良好地通风和散热，在转子一飞轮上加工出多种形式的通风孔，组成合理的风道，并设置抽风式冷却风扇，使电机温升保持在允许的范围内。,60,穆勒惠加顿公司按工艺要求生产多种系列的电动螺旋压力机。各种系列的用途如下：,PAPS系列 用于餐具、刀、剪、钳锻造压印。PS系列 螺杆直径100480mm。公称压力为1.623MN，用于冷锻、精压。校正、弯曲和冲压等工艺，其冷击力为1.6Pg；PSS系列 螺杆直径20
18、0630mm，公称压力为440MN，主要用于热模锻，其冷击力为2Pg。以上三种系列产品都是采用多极特殊电动机，由于受到电机热负荷和机器超载能力的限制，运动部分能量较小，PSR系列 其主要的特征是：转子一飞轮带超载保险装置，内外圈打滑面呈锥面结构，制动器制动外圈轮缘。调节弹簧的变形，能得到不同的打滑点，得到不同的冷击力获得不同的力能特性.,61,PSH系列 是该公司运动部分能量最大的新型电动螺旋压力机，主要特征是采用调频电动机和带液压过载保护装置。环形定子电动机的输人电频率是一个调速因素，电动机采用变频调速，电动机的调速特性最大限度地与螺杆滑块系统的加速过程一致，可以进一步提高压力机的经济性。这
19、种传动以恒扭矩工作，在电动机接通的瞬时，不会出现峰值电流。加速时，电动机的工作电压和频率成比例地变化。也就是说，用较低的电压和频率启动电机，加速到额定值时，这两值达到很高的数值。电动机的转差率始终保持在57之内，电机的能耗降到最小。锻击后飞轮反向旋转，滑块回程加速到一定的速度后由电气制动。这时，电机处于发电动机状态，并将存储在飞轮内的剩余能量送回电网。滑块达到上死点前短暂的一段距离内机械制动器动作，使之停在上死点位置。这样的制动方式，降低了机械制动的负荷，在不损害压力机可靠性的同时，大大地减小了制动损耗。采用调频传动可以精确地调节压力机的打击能量，能控制整个行程的重复精度和飞轮的角速度。对需要
20、大行程、小打击能量的金属成形过程，例如校正、压印等工序，这种调节技术可以产生一个与产生最大打击能量相同的启动过程。,62,液压超载保护系统，两根拉杆的下端设计成一油缸和活塞的结构，油缸内的油压按压力机的规格调整到规定的压力范围。若载荷超过了规定的数值，少量的液压油从溢流阀中溢出，达到预防压力过分增长的目的。若油在较长时期内未超过预调值，小容量的油泵只需补充少量泄漏油。当压力机超载后，只需经过几秒钟之后，压力机就可重新进行锻造操作。两根拉杆的液压缸必须互相连通以防止单方面的油缸压力增加。在承受偏心打击时，可使两根拉杆的预紧程度一起改变，机身立柱有少量的弹性恢复，使上横梁有少量均衡地升高。由德国多
21、年的使用实践表明：这种液压超载保护系统性能优良，又不会引起机械损失，目前已用于螺杆直径为480560mm的PSH系列电动螺旋压力机上。,63,64,长铁磁体实心转子（飞轮）、螺杆作螺旋运动的新型电动螺旋压力机。特点是起动转矩大、起动电流小，短路功率因数高，起动时间短、发热量小、温升低、特别适合于正、反起动、制动频繁的非稳态过程。实心转子电机的结构简单、加工方便，转子的机械强度还便于对现有老式摩擦压力机进行改造。具有我国特色电动螺旋压力机，在辽阳和郑州市锻压机床厂生产。电动机转子直接与压力机的主螺杆相连，做旋转运动或螺旋运动，其定子部分与普通鼠笼电机完全相似。为减少实心转子表面附合损耗，定子尽可
22、能采用半闭口槽或用磁性槽楔。选用MS曲线较“软”的光滑型转子。转子材料以导磁率较低比电阻较小的铜铁合金最好，熔时容易产生偏折，可选用普通碳素钢材，如 ZG270500铸钢,65,二、弧形走子式电动螺旋压力机,采用弧形定子电机，改变定子包角p能方便地降低定子磁场的角速度。图为前苏联奇姆肯特工厂生产的电动螺旋压力机结构图。两个弧形定子3对称地安放在机架横梁的支架上。,f交流电频率（HZ）；P定子的极对数；弧形定子包角（rad）,66,弧形定子结构每块弧形定子1均由外壳2、定子铁芯3、嵌在定子槽中的绕组4、扇形压铁5及其固定零件组成。通过使弧形定子绕组的电流改换相序，来使滑块获得不同的运动方向。,6
23、7,电动机机械传动式电动螺旋压力机的结构和参数,电机大于 500kw时，结构庞大，造价高，压力机的设计用电机直接传动的固定定子式有很大困难。所以，当电动螺旋压力机的公称压力等于或大于40MN后，采用电机一齿轮传动。由一台或几台异步电机，通过小齿轮带动有大齿圈的飞轮。此时飞轮不再作为电动机的转子，象通常的飞轮一样，只起传动和储能作用。,68,图是德国惠加顿公司生产的PZS系列重型电动螺旋压力机结构图。带摩擦超载打滑装置的飞轮作旋转运动，由固定在滑块中的螺母带动滑块作上下直线运动。为了做到大能量、大刚度又不致有过大的冷击力，在飞轮中设置摩擦过载安全装置。气动式制动器制动组合飞轮外圈的端面。该公司公
24、称压力由44144MN共8种规格的巨型电动螺旋压力机，特殊的异步电动机只有250和 350kw二种规格、按压力不同，配备 26台电动机，如 PZS1000型公称压力100MN的压力机是用六台350kw电动机并联驱动飞轮旋转。,69,电动螺旋压力机的优缺点（一）优点 1）传动方式简单，除PZS系列以外，直接传动的电动螺旋压力机定子和转子（带飞轮）之间不负接接触，无机械磨损，因此，检修工作量（包括备件的更换量）很小，节约劳动力和维修费用 2）便于电控，力能参数调节方便可靠，动作平稳，传动噪声很小。3）传动链短，部件少，结构简单，设备体积小，外形美观，一般无传动部件暴露于机器外 因此，在电力充分、工
25、资高的国家颇受欢迎。（二）缺点最大缺点是每次行程要换向旋转而起动两次，下行程时电机转速由零增加到储能结束时电机转速，回程逆转，又要从零增，每启动一次，均产生启动能量耗损。开始起动时电机的定子和转子滑差率为100、加速结束时为1215%，电流从44.5I（I为稳定状态电流）降低到 22.5I，即使具有沉重飞轮的弧形定子电动机的电流冲击倍率成功地降低到三倍以下（普通鼠笼式电动机为46倍），但起动电流仍然很大，电流峰值提高要求变压器容量增大，以避免车间其它设备的压降过大和工作的不稳定性。对大多数企业来说，也只能安装40MN以下的压力机。中型以上压力机要有专门的变压器，例如安装一台PZS710型电动螺
26、旋压力机（公称压力50MN装有两台250kw的电动机），即使调至每分钟滑块行程次数为4次时，仍需要1250kVA变压器。理论讲电动螺旋压力机可达到较高的行程次数，但行程次数受电机热负荷的限制。为了排除定子和转子产生的热量，在螺旋压力机的整个工作过程中，风扇要不断的运转，因而又要考虑附加能耗，根据俄国的研究数据，电力传动的总工作时间为机器工作周期的 0.50.75时，风扇电机消耗电能为传动能耗的10。电动螺旋压力机的总效率与锻件的变形能量变形力有关，其值在1320范围内，此效率不算高，甚至低于某些摩擦螺旋压力机。惠加顿公司研制的 PSH和 PZS系列电动螺旋压力机，采用变频装置直接传动是降低损失
27、的有效途径。,70,第四节 液压螺旋压力机,71,液压螺旋压力机的工作原理和种类 一、工作原理 由液压泵中产生的高压液体通过液压操纵系统，借助于作直线运动（液压缸）、螺旋运动或旋转运动（液压马达）的液压动力装置驱动压力机的工作部分（飞轮、螺杆、滑块）产生上下运动，在空程加速下降过程中积蓄的动能，其中大部分用于锻件成形所需的变形能。由于采用液压传动，相对于摩擦和电动螺旋压力机，液压螺旋压力机具有高效节能的特点，又因液压部件是由很多标准的液压元件构成，易于设备工作能力的大型化。随着航空和电力工业的发展，大型叶片等零件的精锻要求发展大规格的螺旋压力机，因而使液压螺旋压力机成为公称压力在40140MN
28、的范围内得到了广泛的发展 二、种类二大类一、液压马达式液压螺旋压力机,72,液压马达的转子直接和螺杆连接（图ac），也可通过齿轮传动机构和螺杆连接（图 dg),73,（二）缸推式液压螺旋压力机,a、k特殊液压马达。液压轴向推力直接作用螺旋副接触面，结构简单，传动效率低，能耗指标高。,74,液压螺旋压力机的结构和参数生产液压螺旋压力机的国家甚多，有德国、捷克、前苏联、波兰、法国等国，其中以德国SMS哈森公司的产品水平最高，我国投人市场华中理工大学和鄂州市锻压机床厂合作研制生产的JB57630型6300kN和JB571600型16000kN液压螺旋压力机。,一、缸推式液压螺旋压力机（一）捷克ZDA
29、S公司LVH型液压螺旋压力机公称压力为2540MN，运动部分能量为 20700kJ，公称压力为16MN的液压螺旋压力机的总体结构和滑块如图。它是采用活塞式液压缸推动带主螺母的框形滑块上下运动，使主螺杆带动飞轮作旋转运动，使运动部分在规定的空程向下行程中获得额定的动能以使锻件成形。公称压力小于10MN的压力机采用一个工作缸，装在机身的上部，液压动力装置装在机身的平台上，大压力的压力机，采用两个工作缸，装在机身下部的两侧立柱内，液压动力装置则装在单独的基础上。,75,飞轮1和螺杆2布置在地面以下。16MN压力机的螺杆为外径400mm、螺距为 70mm的四头螺纹，螺杆下端和工作台5、机身7用滚柱轴承
30、支承，而端面通过铜垫和位于工作台下面的液压超载保险缸的活塞6接触，有可更换轮缘的飞轮用切向键固定在螺杆下端。滑块4是用铸钢制成的整体式框架，外侧面为导向面。在滑块的上横梁中安装螺母3，在上横梁上安装上模，下模装在工作台上，工作台的形状为可通过滑块开挡的平行六面体，两端在机座的前后壁上固定。机身7为组合式铸钢件，剖分面沿平行于机身正面的中面。两个工作缸8安装在机身下端部，其活塞杆与框架式滑块下梁连接。16MN压力机的工作缸每个活塞的面积为254cm，活塞杆的横截面积为100cm，所以当油压为157MPa时，向下推力为 0.03 Pg。，向上提升力为0.02 Pg。,76,为了使模锻时的最大压力不
31、超过1.1l.l5Pg。，采用了装在工作台下的阀式液压超载保险装置，因为模锻时螺杆1的上端顶住活塞2，所以变形力要由封闭在超载保险装置中的液体容积（公称压力为 16MN液压螺旋压力机约为 3000cm）传递。当单位压力超过 63.7MPa时，液体经四个阀4从超载保险装置内排入油箱，吸收机器运动部分的动能。超载保险装置腔3的液体由单独的泵5供液以恢复初始容积。,77,（二）用螺旋运动液压缸推动的液压螺旋压力机,前苏联锻压设备研究所设计制造的6.3MN2738型液压螺旋压力机的结构图。机身3是两个铸铁立柱、底座和钢制上横梁由四根钢制拉杆拉紧组合而成。机身上的四个导向面都是可调的，用螺栓固定在立柱上
32、。滑块4是带有加长导轨的钢铸件。螺杆2（螺旋缸）是用40CrNiMo钢制成，通过六头矩形螺纹和装在上横梁中的螺母1配合；螺母1由铜内套和钢外套组成。螺杆下端通过踵块和止推轴承与滑块相连安装在滑块上方螺杆下部的钢制飞轮用四只圆柱销固定、螺杆上部做成工作缸的缸体，通过青铜导套和密封与空心柱塞配合柱塞在上横梁上铰接。两个回程缸5装在机身两侧立柱内，压力机底座里装有液压顶出器7。液压动力站6，由功率55kw的电动机拖动YH10055型高压泵（工作压力为20MPa、流量100Lmin）活塞式蓄能器、阀式分配器等部分组成。工作液体采用乳化液。,78,二、液压马达式液压螺旋压力机（一）旋转液压马达驱动的液压
33、螺旋压力机用液压马达通过小齿轮带动有齿圈的飞轮旋转的液压螺旋压力机。德国哈森公司（现改为隶属于SMS Eumuco集团公司的 Eumuco Hasenclever模锻设备制造公司）生产的HSPRZ系列产品水平最高，我国共引进 HSPRZ630型 40MN 二台、20MN一台，分别装于无锡叶片厂和西安红旗机械厂。该公司将此种结构用于大、重型螺旋压力机，公称压力范围31.5140MN，与该公司生产的FPRN系列热锻型摩擦压力机的最大公称压力相接。用四台轴向柱塞大液压马达通过一级齿轮减速，带动带齿圈的飞轮作螺旋运动，从而使运动部分产生运动并蓄存能量进行模锻工作。液压马达因处于频繁换向、变速运转和有液
34、压冲击的恶劣工况下运行，故对其制造质量和技术性能有很高的要求，采用瑞士VonRoll公司的TF型轴向柱塞式液压马达，HSPRZ630型比机用5台TF63型液压马达。据VonRoll公司声称，TF型液压马达使用寿命长达30000h。,79,80,装在液压马达输出轴上的小齿轮是用木材与合成树脂在一定温度下压制的材料做成，其优点：自润滑性能好、摩擦系数小、噪声低、冲击韧性高、抗油浸蚀性好、转动惯量小、加工性能好、成本低，传力轴套3通过键与液压马达4的轴相连，传力轴套又通过键与压紧套1连接，小齿轮2则空套在压紧套卜，并依靠碟形弹簧的作用力，使压紧套和传力轴套紧紧压在小齿轮的两端面上，两端摩擦面所传递的
35、扭矩，必须大于液压马达的额定扭矩。采用这种连接形式：避免这种材料的零件因出现尖角导致裂纹而破坏。随着航空和大型电站技术的发展，叶身长度超过lm的叶片等零件精锻工艺的发展，促使大型螺旋压力机的需要量增加。HSPHZ型螺旋压力机由于能够采用多个液压马达同时驱动大齿轮飞轮旋转，使设备能力的大型化成为可能，使这设备在大零件精锻领域内占据了突出的地位。最大的公称压力达 140MN的 HSPRZ1180型液压螺旋压力机已安装于奥地利Kapfenberg的联合优质钢厂，这台地面高度约15m、总重达1700t的巨型设备，能精锻长度1.1m的汽轮机不锈钢叶片、长度1.3m的钛合金叶片及重量约200kg燃气轮机涡
36、轮盘。,81,（二）专用螺杆式液压马达驱动的液压螺旋压力机，亦称为副螺杆式液压螺旋压力机德国哈森公司发明，曾研制成功冷击力为125MN的HSPR型液压螺旋压力机。由于副螺杆与铜制副螺母间有一定的摩擦损失而影响整机传动效率，该公司就转而发展HSPRZ系列液压马达式液压螺旋压力机。由于我国液压马达性能较差，而液压缸和副螺旋副制造容易，华中理工大学结合我国国情，采用减摩工程塑料作副螺母，使这种传动方案获得了新的生命力。液压系统供给的高压油进人液压缸的上腔后，推动活塞并带动副螺杆下行，由于副螺母固定在油缸支座上不能转动和移动，使得副螺杆作向下螺旋运动。副螺杆与主螺杆的导程相同，二者用尼龙十字沟槽联轴节
37、联结，于是副螺杆带动飞轮及主螺杆作同步向下螺旋运动，使飞轮获得能量，滑块下行，经模具锻打锻件。当高压油进人液压缸下腔时，推动活塞带动副螺杆及主螺杆作向上螺旋运动，于是滑块提升回程。油缸上、下腔停止供给高压油和下腔排油阀关闭时，滑块静止不动。液压缸上。下腔供油可以很方便地控制，因而滑块可停于任意位置。在此传动部件中，首次采用特制的布质酚醛树脂层压材料制造副螺母，因该材料的布质纤维微孔能蓄存微量润滑油，因而有极好的自润滑性能，使副螺旋副传动效率提高到 95以上。实验表明，这种材料有良好的耐磨性和足够的强度，使传动部件结构简单、制造容易、使用寿命长、维修方便、不受外购件供应的限制等优点。副螺母和钢制
38、油缸支座的连接，因两种材料切削性能相差悬殊，要加工出能与圆销配合很好的深孔，有一定困难。因此采用玻璃钢销，并用直接在销孔内浇铸的方法制成。玻璃钢销的受力安全系数为25以上。实践证明，这种连接方式，孔的加工要求很低，浇铸玻璃钢销的工艺也很简便。经6300kN液压螺旋压力机千余次的重负荷试验后拆开检查，连接可靠。,82,JB57630型6300kN液压螺旋压力机早已批量生产，广泛地用于军工、工具、汽轮机和航空发动机叶片、齿轮等锻件的生产。华中理工大学于1997年研制成功16000kN液压螺旋压力机,JB57-1600型液压螺旋压力机特别适合于精锻工艺采用组合机身、超高型滑块，配有液压顶出器，在液压
39、和电控系统上有所创新。在航空工业总公司新艺机械厂进行航空发动机叶片精锻时，叶片的厚度公差为0.20.4mm，达到国内最佳水平，设备结构先进、性能优良。,83,第五节 离合器式高能螺旋压力机,84,现有各类螺旋压力机的优缺点分析 一、优点 1）螺旋压力机是定能量的设备，没有固定的下死点，锻件尺寸精度靠模具“打靠”和导柱导向（用于精密模锻）来保证，机器受力零件的变形对锻件高度尺寸精度无关。因而，是模锻和精锻理想的锻压设备。2）螺旋压力机特有的力能特性，有可能满足多种工艺的要求。既能付出较多的锻压能量和有一定的锻击力，又能满足锻击力大变形能小的工艺要求，即有较好的工艺适应性。3）与其它几种模锻设备相
40、比，螺旋压力机有结构简单、制造成本低、工作条件较好的特点，是一类符合我国国情的锻压设备，因而，螺旋压力机在我国有很大的发展。二、缺点 1）现有各类螺旋压力机，螺杆和飞轮连成整体，在空程上、下时，螺杆和飞轮一起加速，惯性质量较大，因而，加速时间长，加速行程占滑块总行程的绝大部分，使滑块每分钟行程次数难以有较大的提高。2）飞轮与驱动装置分离后，运动部分能量必须一次消耗完，若能量选择不当，多余部分的能量消耗在机器受力零件的变形和摩擦上，因而降低了螺旋压力机的总效率和使用寿命。3）对摩擦和电动螺旋压力机，每一次工作循环，飞轮和螺杆的回转质量要从静止状态加速两次，因而频繁地引起电流冲击，启动电流峰值很大
41、。,85,离合器式高能螺旋压力机的工作原理和特点,离合器式螺旋压力机最早德国辛佩坎普（SiempelKamp）公司研制成功，产品型号为NPS型，德国SMS哈森公司、奥穆科（Eumuco）、贝歇（beche）和拉斯科（Lasco）公司研制出各自特色的离合器式螺旋压力机。我国1985年，大连锻造厂引进一台NPS1600型压机，接着，大连机车车辆厂也引进一台NPS2500型压机。青岛锻压机械厂已有425 MN五种规格的产品投放市场。1995年 9月无锡叶片厂引进的 SPKA11200型离合器式螺旋压力机当今规格最大（公称压力为112MN）、技术最先进，由德国奥穆科.哈森克勒弗公司（即过去SMS哈森公
42、司）制造。,86,87,一、NPS型压力机的工作原理和结构与传统的螺旋压力机的区别在于飞轮的工作方式完全变了。主电机通过三角带驱动飞轮3，使它单向自由旋转。工作时由液压推动离合器活塞2，使与螺杆连成一体的离合器从动盘与飞轮3结合，带动螺杆作旋转运动，通过固定连接在滑块上的螺母，使沿块向下运动，并进行锻击。飞轮的转速降低到一定数值时，控制离合器系统的脱开机构将起作用，通过控制顶杆顶开液压控制阀使离合器脱开，飞轮继续沿原方向旋转，恢复速度 与此同时，利用固定在机身上的液压回程缸5，使滑块上行，完成一个工作循环。,88,离合器结构构件组成：与飞轮1相连的液压离合器；带摩擦衬垫的从动盘4，它通过渐开线
43、花键装在螺杆6上；引离合器控制阀组，它与机械脱开装置连接。该机械脱开装置包括两个钢盘。钢盘上装有对称布置但方向相反装有钢球的斜槽。其中一个钢盘固定在主螺杆上，另一个钢盘能够在钢球上自由运动且产生惯性。当锻件变形结束使模具完全闭合，螺杆和滑块的行程停止。螺杆上方的自由钢盘因其自由惯量的缘故仍相对于固定在螺杆上的钢盘继续旋转，由于这种趋势而使得钢球将自由回转的钢盘向上抬起，这时控制顶杆被向上推动，顶开液压控制阀，使离合器油缸中的油液迅速卸压导致离合器脱开。如果压力机配备有滑块行程控制装置，离合器的脱开可以采用电气操纵。,这主要适用于模具不必完全闭合的操作（例如镦粗等），这时可以在控制板上预选行程长
44、度，通过滑块的行程控制来实现离合器的脱开。启动时，离合器液压缸2内通人油压为9.5MPa的高压油推动从动盘4使之与飞轮结合由于从动盘和螺杆为花键连接，使飞轮与螺杆结合成一体而加速旋转。由于加速部件（离合器从动盘、螺杆、螺母和滑块）质量很小，所以加速时间极短，整个工作行程实际上可认为是以稳定的速度进行的。连变形阶段也基本上保持这一滑块速度，只不过相对飞轮的转速稍降（最大降速125）。滑块向下行程结束后，离合器自动脱开，飞轮继续沿原方向旋转，恢复速度，滑块利用固定在机身上的回程缸而向上回程。储存在机身内的回弹能量使滑块回程获得较高的回程速度。滑块向下和向上的稳定速度为500mms，回程缸的提升力相
45、当于滑块、垫板和上模重力的6倍，在调整模具的慢动作时，也是用回程缸进行的。封闭循环的润滑系统对轴承进行冷却和润滑。螺杆。螺母和滑块上端的圆柱部分全部封密在上横梁内，从而可以防止锻造时受到污染,89,二、NPS型离合器式螺旋压力机的特点分析 1、具有高的打击能量离合器式螺旋压力机运动部分与锻件接触能量。NPS型压力机在降速12.5时给出的有效能量约为现有锻造型螺旋压力机能量的2倍左右，高能螺旋压力机之名就是由此而来。2 保证在任意位置的能量发挥几乎在滑块的任意位置上都能充分发挥出规定的能量输出值和最大锻击力。由于从动部分惯量很小，滑块只需经过100mm的驱动行程后就达到规定的最大速度和能量，而普
46、通螺旋压力机一般要接近下死点或行程的80后方能达到最大能量.3 闷模时间短飞轮和螺杆是分离的，螺杆和从动盘惯性负载小，易于反向提升，故滑块在下死点停留时间极短，很快即以500mms的速度提升，闷模时间一般只有1020ms，而普通螺旋压力机达60ms，因而，模具寿命可提高 3050。4 节能 由于飞轮是连续运转的，并且与螺杆是脱开的，驱动电机的功率主要按能起动和拖动具有大转动惯量的飞轮能进人正常的工作转速来确定，因此，电机功率较小，起动电流不大。一台25000kN的NPS型离合器式螺旋压力机在工作行程开始时的起动电流为350A，而大小相近普通螺旋压力机工作循环中的两次起动，即工作行程、滑块回程开
47、始时为1000A。由统计电能消耗低于现有各类螺旋压力机。5基础工作条件好 离合器式螺旋压力机作用在基础上的垂直动载荷仅为压力机重量的1.6倍；由于从动部分惯量小，作用在基础上的冲击扭矩亦大大低于现有各类螺旋压力机，致使基础的工作条件大为改善。青岛锻压机械厂已有这种型式的产品投放市场。,90,二、SKPA11200型112MN离台器式螺旋压力机 这是我国为解决大型航空发动机和汽轮机叶片精锻及大型曲轴等锻件的生产而引进的大型锻压设备。安装于无锡叶片厂。此设备是德国奥穆科哈森克勒弗公司设计制造的。世界规格最大、技术最先进的设备。特点：l 规格大在螺旋压力机规格上名列世界第三，是当前世界厂最大的离合器
48、式螺旋压力机。其主机总重达940t。由上横梁（163t）、下横梁（142t）和两个立柱由长11 m单重 20t的四根拉杆和八个螺母组成组合式机身，重量约占主机总重的 50以上。往复运动部件由直径为950mm的主螺杆、高度为3.7m的滑块和主螺母组成，重达130t；飞轮外圈的直径达6.2m。,91,2 采用先进合理的回程驱动机构SKPA11200型采用低速大扭矩液压马达14直接驱动主螺杆4作顺时针旋转，带动滑块回程上升。在下降行程中，在螺杆带动下液压马达起油泵作用，输出高压油以回收能量。为了减小液压马达的驱动功率，平衡缸6要平衡掉滑块和上模重量的 9095，使滑块呈悬浮状地通过主螺母8在主螺杆上，这无疑为螺纹副之间形成润滑油膜。改善润滑条件创造了极为有利的条件，使螺旋副的寿命显著提高。碟簧加载、液压脱开的制动器13可使滑块停在任意行程位置，,92,上一章当前：第三章下一章,
