[學(xué)習(xí)]鍛造工藝學(xué)第二章：鍛錘

1、1,第二章 鍛錘,2,2.1 鍛錘概述,利用工作部分(落下部分或是活動部分)在工作行程中所積蓄的動能對鍛件進(jìn)行打擊，使鍛件獲得塑性變形的鍛壓設(shè)備。 結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、適應(yīng)性強(qiáng)、投資少，但伴有很大的振動和噪音 鍛制帶有薄筋板、形狀復(fù)雜的而且有重量公差要求的鍛件。特別適合多品種、小批量生產(chǎn),3,一、鍛錘的分類,按驅(qū)動動力：單作用錘，雙作用錘按工藝用途：自由鍛錘，模鍛錘按打擊特性：有砧座錘和對擊錘 按驅(qū)動原理、結(jié)構(gòu)特點和工藝用途：

2、 機(jī)械錘、空氣錘、蒸汽－空氣錘、蒸汽－空氣對擊錘、液壓錘、高速錘、螺旋壓力機(jī),4,機(jī)械錘,電動機(jī)驅(qū)動，靠機(jī)械傳動提升錘頭的鍛錘，統(tǒng)稱為機(jī)械錘 。主要依靠重力位能實現(xiàn)鍛件變形的單作用落錘。 分為夾板錘（或夾桿錘）、彈簧錘和鋼絲繩錘（或鏈條錘）,5,空氣錘,主要應(yīng)用于自由鍛件的鍛造和胎膜鍛,1一踏桿；2一砧座；3一砧墊；4一下砧；5一上砧；6一錘桿；7一工作缸；8一下旋閥；9一上旋閥；10一壓縮缸； 11一手柄；12一錘身；13

3、一減速器；14一電動機(jī)；15一工作活塞；16一壓縮活塞；17一連桿；18一曲柄,6,蒸汽－空氣錘,蒸汽或壓縮空氣通過滑閥配汽機(jī)構(gòu)在工作汽缸內(nèi)進(jìn)行各種熱力過程，將熱力能轉(zhuǎn)換成鍛錘落下部分的動能，從而完成鍛件變形。 根據(jù)工藝用途分為：蒸汽－空氣錘自由鍛錘和蒸汽－空氣錘模鍛錘。,7,,1－氣缸；2－活塞；3－錘桿；4－錘頭；5－上砧塊；6－鍛坯；7－下砧塊；8－砧枕；9－砧座,蒸汽－空氣錘工作原理圖,8,蒸汽－空氣對擊錘工作原理

4、圖,蒸汽－空氣對擊錘,9,液壓錘,以液壓油為工作介質(zhì)，利用液壓傳動來帶動錘頭作上下運動，完成鍛壓工藝。氣液驅(qū)動原理：借助于下腔壓力的改變，對定量的封閉氣體進(jìn)行反復(fù)的壓縮和膨脹作功，使錘頭得到提升和快速下降進(jìn)行鍛擊。純液壓式模鍛錘的特點是：液壓缸下腔通常壓；上腔進(jìn)油，錘頭快速下降并進(jìn)行鍛擊，上腔排油，錘頭提升。,10,高速錘,工作原理：氣缸中一次性充入高壓氮氣，回程時靠來自于液壓系統(tǒng)的高壓液體驅(qū)動錘頭回程，使氣缸中的氣體得到進(jìn)一步壓縮

5、；打擊時，液體快速排出，氣體膨脹，驅(qū)動錘頭快速下落，與此同時，氣缸中氣體反作用力驅(qū)動錘身向上運動，與錘頭實現(xiàn)對擊。特點：打擊速度高，能力大,11,二、 鍛錘的主要特點,打擊速度高，成形工藝性好行程次數(shù)高，空氣錘打擊次數(shù)在100～250次/min之間，蒸汽－空氣錘全行程打擊次數(shù)也在70次/min，打擊效率高操作方便，靈活性強(qiáng)，無需配備預(yù)鍛設(shè)備，萬能性強(qiáng) 結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，安裝方便，維護(hù)費用低；設(shè)備投資少 缺點是有砧座錘振動、噪

6、聲大，能量利用率低,12,三、鍛錘發(fā)展概況,對現(xiàn)有的蒸汽－空氣錘進(jìn)行革新和技術(shù)改造，提高能量利用率 。在有砧座的鍛錘的下砧座與基礎(chǔ)之間安裝隔振裝置，以消除振動，改善鍛壓車間及周圍工作環(huán)境和生活環(huán)境。 20世紀(jì)30年代德國推出了蒸汽－空氣對擊錘 。液壓模鍛錘的迅速發(fā)展和應(yīng)用 。,13,2.2 鍛錘的打擊特性,鍛錘的打擊特性鍛錘的打擊過程和打擊效率 鍛錘的打擊力,14,一、鍛錘的打擊特性,有砧座錘，打擊能量：,,,,,對擊錘，打擊

7、能量：,單作用錘：,,雙作用錘,,,,15,二、鍛錘的打擊過程和打擊效率,鍛錘的打擊過程 ：1、加載階段 錘頭與砧座（或上下錘頭）接近，鍛件產(chǎn)生塑性變形，鍛件、模具、錘頭或機(jī)架伴有彈性變形。 2、卸載階段 鍛件獲得最大變形，模具、錘頭或機(jī)架彈性變形的恢復(fù)。錘頭產(chǎn)生反向運動速度。,16,1）有砧座鍛錘的打擊效率,結(jié)論： 砧座鍛錘的打擊效率與恢復(fù)系數(shù)K、砧座質(zhì)量m2、錘頭質(zhì)量m1有關(guān)?；謴?fù)系數(shù)K與鍛件溫度有關(guān)。 恢

8、復(fù)系數(shù)K為定值時，打擊效率和砧座與錘頭的質(zhì)量比m2/m1有關(guān)。,鍛錘的打擊效率,17,砧座與錘頭質(zhì)量比對打擊效率和打擊剛性的影響,從鍛件質(zhì)量而言，要求打擊剛性越大越好，即砧座受力退讓量越小越好。,18,2）對擊式鍛錘打擊效率,,,,思考：對擊式鍛錘與有砧座鍛錘哪種打擊效率高？,對擊式,19,三、鍛錘的打擊力,打擊力以及由此引起的運動部件的慣性力是鍛錘受力分析和主要零部件強(qiáng)度校核的依據(jù)。 同一能量鍛錘的打擊力，與鍛件

9、大小、形狀和變形溫度有關(guān)，即使是每一次打擊過程中打擊力也是變化的。 每次打擊力是不同的; 同一次中,打擊力也是變化的。,20,2.3 蒸汽－空氣錘結(jié)構(gòu)和工作原理,蒸汽或壓縮空氣通過滑閥配汽機(jī)構(gòu)在工作氣缸內(nèi)進(jìn)行各種熱力過程，將熱力能轉(zhuǎn)換成鍛錘落下部分的動能，從而完成鍛件變形。 根據(jù)用途和打擊原理-分為：蒸汽-空氣自由鍛錘、蒸汽-空氣模鍛錘和蒸汽-空氣對擊錘。蒸汽驅(qū)動時：蒸汽壓力為0.7～0.9Mpa；壓縮空氣驅(qū)動時，

10、壓力為0.6～0.8Mpa，由單獨設(shè)置的蒸汽鍋爐或空氣壓縮站提供。,21,3T蒸汽錘,22,100噸級大蒸汽錘,23,一、蒸汽—空氣自由鍛錘,所加工的鍛件尺寸和質(zhì)量較大，最大可加工1500kg的光軸類鍛件。主要操作方式為手柄操作。砧座系統(tǒng)獨立于本體，通過枕木安裝在基礎(chǔ)上，長期鍛打后會出現(xiàn)下沉現(xiàn)象1t 以上的自由鍛錘的操作配汽機(jī)構(gòu)一般設(shè)置單打的工作方式。,主要結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)特點：,主要用于自由鍛造工藝，也可用于胎膜鍛。,規(guī)格：落下部分

11、質(zhì)量,24,1、蒸汽－空氣自由鍛錘的主要結(jié)構(gòu),單柱式,工人可以從錘身正面、左面和右面等三面進(jìn)行操作，操作和測量都很方便 錘身剛性較差，不適宜于大噸位 ，落下部分質(zhì)量一般在1t 以下,25,26,27,雙柱拱式,兩個立柱組成拱門形狀，上端通過螺柱、氣缸墊板與氣缸連在一起，下端固定在基礎(chǔ)底板上形成框架 錘身剛性好，工人可從前后兩個方向進(jìn)行鍛造操作，落下部分質(zhì)量在1～5t 之間，是應(yīng)用最為廣泛的一種鍛錘,28,29,30,雙

12、柱橋式,兩個立柱和橫梁連接成橋形框架，錘身下面操作空間較大，適合于鍛造輪廓尺寸較大的大型鍛件 錘身結(jié)構(gòu)尺寸大，剛性較差，落下部分質(zhì)量在3～5t之間,31,由落下部分、氣缸部分、錘身（機(jī)架）部分、砧座基礎(chǔ)部分和滑閥配氣機(jī)構(gòu)等組成。落下部分包括錘頭、錘桿、活塞和上砧塊。氣缸由緩沖缸、氣體缸、閥體和蒸汽通道等組成。機(jī)架部分要求有一定剛度和強(qiáng)度砧座部分包括下砧塊、砧墊和砧座,蒸汽－空氣自由鍛錘的主要構(gòu)成,32,2、工作原理和工作

13、循環(huán),1—進(jìn)氣管 2—節(jié)氣閥 3—滑閥 4—上氣道 5—下氣道 6—氣缸 7—活塞 8—錘桿 9—錘頭 10—上砧 11—坯料 12—下砧 13—砧墊 14—砧座 15—排氣管圖 蒸汽—空氣錘的工作原理,1—節(jié)氣閥操縱桿 2—滑閥操縱桿 3—節(jié)氣閥 4—滑閥 5—月牙板活動支點 6—月牙板橫臂7—月牙板 8—錘頭圖 操縱機(jī)構(gòu)簡圖,33,工作循環(huán),打擊：壓下手柄，滑閥拉桿上升，錘頭下降壓緊：手

14、柄在最低位置，錘頭最低，滑閥最高，氣缸上腔進(jìn)氣，下腔排氣提錘：手柄抬至最高，滑閥下降，下腔進(jìn)氣，上腔排氣，活塞帶動錘頭上升懸錘：通過滑閥的通氣槽使進(jìn)氣與氣缸下腔相通，上腔與排氣相通，所以錘頭在最高位置可保持懸空狀態(tài),34,二、蒸汽－空氣模鍛錘,1、模鍛錘特點（1）結(jié)構(gòu)上的特點1）模鍛錘的立柱直接安裝在砧座上。2）立柱與砧座之間采用凸臺與楔鐵定位。3）模鍛錘砧座質(zhì)量比自由鍛錘大，為鍛錘落下部分質(zhì)量的20倍到30倍。4）模鍛錘

15、采用較長而堅固的導(dǎo)軌，且導(dǎo)軌與錘頭之間的間隙可通過調(diào)節(jié)楔來調(diào)節(jié)。導(dǎo)軌與錘頭之間的間隙比自由鍛錘小。,蒸汽－空氣模鍛錘：——用于模鍛生產(chǎn)規(guī)格：1、2、3、5、10、16,35,（2）操作上的特點1）模鍛錘的司錘與工藝操作應(yīng)由一個人同時進(jìn)行。除10t以上的模鍛錘外均采用腳踏板操縱。2）腳踏板同時帶動滑閥和節(jié)氣閥，即可同時實現(xiàn)進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣量的調(diào)節(jié)。3）在工作循環(huán)中以擺動循環(huán)代替懸錘。當(dāng)錘頭擺動到不同高度時踩下腳踏板，可獲得不同的打擊

16、能量，并可保證打擊的快速性。,36,三、蒸汽－空氣對擊錘,用活動的下錘頭代替固定的砧座。工作時，氣缸中的蒸汽（或壓縮空氣）驅(qū)動上錘頭向下打擊的同時，聯(lián)動機(jī)構(gòu)（或下氣缸單獨驅(qū)動）驅(qū)動下錘頭向上做加速運動，以大致相等的速度和行程與上錘頭實現(xiàn)對擊。,37,對擊錘結(jié)構(gòu)設(shè)計和使用特點,下錘頭的動量略大于上錘頭的動量活動的下錘頭代替了砧座，一般是相同噸位有砧座錘質(zhì)量的1/2~1/3減輕了對地基的沖擊和振動，并減少了基礎(chǔ)的造價，同時對擊錘的下錘頭

17、不會出現(xiàn)打擊時產(chǎn)生退讓的現(xiàn)象，打擊效率比有砧座錘高5~10%蒸汽一空氣對擊錘更適于發(fā)展大噸位,38,蒸汽－空氣對擊錘的分類,按上、下錘頭聯(lián)動的方式，蒸汽一空氣對擊錘可分為鋼帶聯(lián)動式、液壓聯(lián)動式和杠桿聯(lián)動式等形式；噸位比較大的也有的采用上、下氣缸分別驅(qū)動的結(jié)構(gòu)。應(yīng)用比較廣泛的是鋼帶聯(lián)動和液壓聯(lián)動。,39,2.4空氣錘的結(jié)構(gòu)和工作原理,使用空氣作為工作介質(zhì) ，電機(jī)直接驅(qū)動空氣錘本身的壓縮活塞做上、下運動，在壓縮缸內(nèi)制造壓縮空氣。沒有輔

18、助設(shè)備，安裝費用低，使用維護(hù)方便，操作靈活可靠，特別適用于中、小型鍛造車間 每一個工作循環(huán)中都要由外界補氣和向外排氣，噪聲較大；空氣在氣缸內(nèi)反復(fù)壓縮，缸壁和機(jī)身發(fā)熱，因此使工作環(huán)境惡化，且噸位越大越嚴(yán)重,40,一、空氣錘基本參數(shù),41,二、空氣錘的工作原理,電動機(jī)－減速機(jī)構(gòu) －曲柄軸－連桿 －壓縮活塞 －壓縮空氣 －工作缸－工作活塞－錘頭運動,42,三、空氣錘的構(gòu)成,工作部分：包括落下部分（工作活塞、錘桿、上砧塊）和砧座部分（下砧塊

19、、砧墊、砧座）。動力傳動部分：由電動機(jī)、皮帶輪、減速機(jī)構(gòu)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)和壓縮活塞等組成 配氣操縱部分：由空氣分配閥（上、下旋閥和中間旋閥）、操縱手柄和杠桿系統(tǒng)組成?？刂茐嚎s氣體的流向，使錘頭產(chǎn)生不同的工作循環(huán)。 機(jī)身部分：由立柱（工作缸、壓縮缸與機(jī)身立柱鑄成一體）和底座組成，立柱和底座用套環(huán)熱裝連成一體,43,四、空氣錘的配氣操縱過程,有空行程、懸錘、壓緊和打擊等4 種工作循環(huán)，其中打擊又包括單次打擊和連續(xù)打擊，單次打擊又分輕打和

20、重打 。這些工作循環(huán)是通過氣閥和操縱系統(tǒng)來實現(xiàn)的,44,不同工作循環(huán)的配氣關(guān)系,45,液壓錘,以液壓油為工作介質(zhì)，利用液壓傳動來帶動錘頭作上下運動，完成鍛壓工藝 氣液驅(qū)動原理：借助于下腔壓力的改變，對定量的封閉氣體進(jìn)行反復(fù)的壓縮和膨脹作功，使錘頭得到提升和快速下降進(jìn)行鍛擊。純液壓式模鍛錘的特點是：液壓缸下腔通常壓；上腔進(jìn)油，錘頭快速下降并進(jìn)行鍛擊，上腔排油，錘頭提升。,46,液壓錘工作原理圖 a－純液壓式；b－氣液式,

21、47,,48,液壓錘的特點,（1）與蒸汽-空氣錘的操作方法一樣，操作方便、動作靈活，性能可靠；（2）能滿足各種鍛造工藝要求，進(jìn)行鐓粗、拔長、滾擠、預(yù)鍛和終鍛；（3）能實現(xiàn)輕、重、緩、急等鍛造成形操作；（4）手動打擊和自動打擊相互轉(zhuǎn)換；（5）通過調(diào)整液壓錘的氣、液壓力，可以實現(xiàn)打擊能量的適量調(diào)整；（6）錘頭在全行程打擊時，不出現(xiàn)爬行或動作緩慢、壓錘等現(xiàn)象；（7）節(jié)能效果達(dá)到85%；（8）能滿足連續(xù)生產(chǎn)需要；（9）具有很大的

22、打擊能量。,49,螺旋壓力機(jī),指將傳動機(jī)構(gòu)的能量通過螺旋工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為成形能的鍛壓設(shè)備。 根據(jù)傳動方式，分為：摩擦壓螺旋力機(jī)、電動螺旋壓力機(jī)、氣液動螺旋壓力機(jī)、離合器式高能螺旋壓力機(jī)。與模鍛錘相比，設(shè)備造價低，對廠房及基礎(chǔ)要求低，工作時震動和噪聲較小，能耗和模具費用較低，勞動條件較好。螺旋壓力機(jī)有頂出鍛件裝置，可進(jìn)行一些模鍛錘上難以完成的頂鍛長桿件、擠壓筒形件、閉式模鍛及精鍛等工序。普通螺旋壓力機(jī)的行程次數(shù)較低，承受偏擊載荷的能力

23、較差，一般只進(jìn)行單膛模鍛。復(fù)雜鍛件的制坯工序需配備其他設(shè)備來完成，生產(chǎn)率也不如模鍛錘高。,50,螺旋壓力機(jī)的工作原理及工作特性,慣性螺旋壓力機(jī)工作原理是：當(dāng)工作開始時，傳動機(jī)構(gòu)將螺旋工作機(jī)構(gòu)加速到一定速度，積累大量動能，然后工作開始，將這部分動能作用到鍛件上，轉(zhuǎn)變?yōu)殄懠淖冃文堋?51,螺旋壓力機(jī)的工作特性,依靠預(yù)先積蓄于飛輪的能量進(jìn)行工作，具有鍛錘的工作特性 工作過程中不會造成很大的沖擊和振動 螺旋壓力機(jī)沒有固定的下死點，鍛件精度

24、高；模具安裝、更換、調(diào)整方便，有利于小批量生產(chǎn) 螺旋壓力機(jī)的打擊力不固定,52,螺旋壓力機(jī)的特點,應(yīng)用范圍廣工藝適應(yīng)性強(qiáng)鍛件精度高材料的利用率高，降低成本設(shè)備的有效打擊能量大勞動條件好生產(chǎn)效率低,53,摩擦壓力機(jī),摩擦壓力機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)最早出現(xiàn)的螺旋壓力機(jī)，結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉 缺點是飛輪在換向時飛輪和摩擦盤產(chǎn)生嚴(yán)重打滑，降低傳動效率，加劇摩擦帶的磨損,54,摩擦壓力機(jī)的組成,傳動部分，包括電動機(jī)、皮帶輪、傳動軸、左右摩擦盤

25、及軸承等部件工作部分 包括飛輪、螺桿和滑塊等零件機(jī)架部分附屬裝置 包括滑塊制動裝置、緩沖裝置、頂料裝置、安全裝置、超負(fù)荷保險裝置操作系統(tǒng),55,作業(yè),蒸汽－空氣自由鍛錘結(jié)構(gòu)與原理？蒸汽－空氣模鍛錘與自由鍛錘不同之處？對擊錘的結(jié)構(gòu)和原理？,56,作 業(yè),空氣錘結(jié)構(gòu)?空氣錘工作原理？空氣錘工作循環(huán)？,57,自由鍛：將加熱好的金屬坯料，放在鍛造設(shè)備的上、下砧鐵之間，施加沖擊力或壓力，使之產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需鍛件的一種加

26、工方法。坯料在鍛造過程中，除與上、下砧鐵或其它輔助工具接觸的部分表面外，都是自由表面，變形不受限制，故稱自由鍛。自由鍛的優(yōu)點：所用工具簡單、通用性強(qiáng)、靈活性大，適合單件和小批鍛件，特別是特大型鍛件的生產(chǎn)自由鍛的缺點：鍛件精度低、加工余量大、生產(chǎn)效率低、勞動強(qiáng)度大等。,返回1,58,模鍛是將加熱后的坯料放在鍛模模鏜內(nèi)，在鍛壓力的作用下使坯料變形而獲得鍛件的一種加工方法。坯料變形時，金屬的流動受到模膛的限制和引導(dǎo)，從而獲得與模膛形狀一致的