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1、第8章 螺旋压力机上模锻8.1 螺旋压力机工作原理和工作特性8.2 螺旋压力机上模锻工艺特点8.3 锻件图设计特点8.4 螺旋压力机公称压力的选择8.5 螺旋压力机上模锻的锻模设计8.6 螺旋压力机用模架8.7 螺旋压力机上模锻工艺实例8.1 螺旋压力机工作原理和工作特性8.1.1 分类8.1.2 工作原理8.1.3 螺旋压力机力能关系8.1.1 分类按螺旋压力机的工作原理，可分为惯性(传统) 螺旋压力机和高能(离合器-液压)螺旋压力机。按螺旋压力机驱动方式，可分为摩擦螺旋压力 机、液压螺旋压力机、电动螺旋压力机、复合 传动螺旋压力机等。 惯性(传统)螺旋压力机采用惯性飞轮，打击 前飞轮处于惯
2、性运动状态，打击过程中， 飞轮的惯性力矩经螺旋副转化为打击力使 坯料变形，直到动能全部释放，打击过程 结束。由于打击过程的时间很短，可产生 很大的打击力，打击力具有冲击特性。8.1.2 工作原理图8-1 离合器式螺旋压力机结构示意图 a) 结构简图 b)实物图片 1离合器从动盘 2离合器 3飞轮 4轴承 5机身 6电动机 7螺杆 8滑块8.1.3 螺旋压力机力能关系图8-2 螺旋压力机力能关系图图8-3 高能螺旋压力机和传统螺旋 压力机的力能关系对比8.2 螺旋压力机上模锻工艺特点8.2.1 惯性螺旋压力机上模锻的工艺特点8.2.2 离合器式螺旋压力机上模锻的工艺特点8.2.1 惯性螺旋压力机
3、上模锻的工艺特点1. 摩擦螺旋压力机上模锻的工艺特点2. 新型惯性螺旋压力机上模锻的工艺特点1. 摩擦螺旋压力机上模锻的工艺特点1) 靠冲击力使金属变形，但滑块的打击速度低(0.71m/s)，每分钟的打击次数少，适合于锻造低塑性合金钢和有色金属。 2) 可以采用组合式模具结构，简化了模具设计与制造，可锻造更复杂的锻件，如两个方向有内凹的法兰、三通阀体等。 3) 螺杆和滑块间是非刚性连接，承受偏心载荷能力较差，一般只能进行单模膛模锻。 4) 有顶出装置，可以锻造出小模锻斜度(或无模锻斜度)的锻件，锻件精度较高。 5) 行程不固定，可实现轻击和重击，能进行多次锻击，还可进行弯曲、精压、校正等工序。
4、图8-4 双盘摩擦压力机 a)传动系统简图 b)实物图片 1电动机 2传送带 3、5摩擦盘 4传动轴 6飞轮 7、10连杆 8大螺母 9螺杆 11滑块 12手柄2. 新型惯性螺旋压力机上模锻的工艺特点1)锻件精度高，可进行精密锻造，如叶片等。2)导轨间隙小，导向长度长，导向精度高，抗偏载能力较强。3)可以进行能量预选，方便地调节能量和打击力，使模具承受最佳的应力和合适的闷模时间，模具的使用寿命高。 4)传动效率、行程次数较高，成形速度较快。2. 新型惯性螺旋压力机上模锻的工艺特点图8-5 单螺杆推力液压缸式液压螺旋压力机 1飞轮 2螺杆 3螺母 4活塞 5液压缸 6管道 7活塞杆 8机身 9滑
5、块图8-6 电动螺旋压力机结构简图 1定子 2飞轮 3螺杆 4螺母 5滑块 6电动机 7传动齿轮8.2.2 离合器式螺旋压力机上模锻的工艺特点1)能量消耗少，提供有效能量大，在很短时间内达到很大的打击力。 2)可以进行行程和能量预选。3)行程时间短，成形速度快。4)锻件精度高。5)抗偏载能力较强，适宜进行多模膛锻造。6)闷模时间短，模具使用寿命长。表8-1 各种模锻设备上模具寿命对比8.3 锻件图设计特点1. 分模面的选择2. 模锻斜度表8-2 锻件分类表8-2 锻件分类表8-3 锻件模锻斜度8.4 螺旋压力机公称压力的选择8.4.1 惯性螺旋压力机公称压力的选择8.4.2 离合器式螺旋压力机
6、公称压力的选择8.4.1 惯性螺旋压力机公称压力的选择1)普通模锻时，常用的计算选择传统螺旋压力机公称压力Fg公式主要有 2)精密模锻时，螺旋压力机公称压力的选择可按下式确定，即8.4.2 离合器式螺旋压力机公称压力的选择1)普通模锻时，在选择高能螺旋压力机公称压力的公式时，根据离合器式螺旋压力机与传统螺旋压力机不同的力能关系，在列别 利基公式中引进一个力能关系修正系数。2)精密模锻时，=1，离合器式螺旋压力机的公称压力可按式(8-6)选择。图8-7 NPS2500离合器式压力机锻 打过程状态参数仿真曲线 p油压 螺杆角速度 x顶杆位移 f机身变形 螺杆角加速度 打击力表8-4 力能关系修正系
7、数8.5 螺旋压力机上模锻的锻模设计8.5.1 锻模设计特点8.5.2 锻模的结构形式8.5.3 模膛及飞边槽设计8.5.1 锻模设计特点1. 第类锻件的工艺及模具特点2. 第类锻件的工艺及模具特点3. 第类锻件的工艺及模具特点4. 第类锻件的工艺及模具特点5. 第类锻件的工艺及模具特点6. 第类锻件的工艺及模具特点图8-8 顶镦成形模 1压力机工作台 2衬套 3顶杆 4下模座 5下垫板 6下模 7下压圈 8上模 9上压圈 10上垫板 11上模座图8-9 摔杆制坯 1原毛坯 2卡头 3摔出杆部 4顶镦成形图8-10 电热镦制坯 1原毛坯 2电热镦头部 3顶镦成形图8-11 带承击面的闭式锻模
8、1下模座 2下承击块 3上承击块 4上模座 5上垫板 6导套 7导柱 8螺栓 9下垫块 10顶杆图8-12 叉头锻模结构示意图图8-13 反挤压成形模具结构图8-14 凹模可分的模具结构图8-15 锥齿轮精锻模结构表8-5 凸模和凹模间的间隙值(单位：mm)图8-16 常用锻模结构形式 a)、d)与锻模锤通用的结构 b)压板固定的结构 c)斜楔固定的结构 e)压圈固定的结构 f)大 螺母固定的结构8.5.3 模膛及飞边槽设计1. 模膛设计2.飞边槽设计1. 模膛设计1) 终锻模膛。2) 预锻模膛。3) 当锻模上只有一个模膛时，模膛中心要和锻模模架中心及螺旋压力机主螺杆中心重合；如在螺旋压力机的
9、模块上同时布置预锻模膛，应将终锻模膛中心和预锻模膛中心分别布置在锻模中心两侧。 4) 因螺旋压力机的行程速度慢，模具的受力条件较好，所以开式模锻模块的承击面积比锤锻模小，大约为锤锻模的1/3。5) 对于模膛较深、形状较复杂、金属难充满的部位，应设置排气孔。6) 螺旋压力机的行程不固定，在锻模模块上设计顶出器时，应在保证顶出器强度的前提下，留有足够的间隙，以防顶出器将整个 模架顶出，如图8-18 所示。图8-17 模膛中心安排图8-18 顶出器的结构图8-19 模膛最小壁厚示意图表8-6 系数表8-7 系数2.飞边槽设计(1)摩擦压力机飞边槽设计 锻件的尺寸(准确地说是锻件在分模面上的投影面积)
10、既是选择飞边槽尺寸的依据，也是选择设备吨位的主要依据，故生产中通常按设备公称压力来选定飞边槽尺寸。 (2)离合器式螺旋压力机飞边槽设计 我国目前尚无离合器式螺旋压力机飞边槽设计的标准。表8-8 按设备规格确定的飞边槽尺寸(单位：mm)表8-9 离合器式螺旋压力机终锻模膛飞边槽尺寸8.6 螺旋压力机用模架8.6.1 摩擦螺旋压力机模架结构8.6.2 新型及离合器式螺旋压力机模架结构8.6.1 摩擦螺旋压力机模架结构1. 模架结构 2. 模块、模座及紧固形式3. 导向装置1. 模架结构 表8-10 三类模架的各种形式2. 模块、模座及紧固形式(1) 斜楔紧固 斜楔紧固方法与锤锻模相同，如图8-20
11、所示。(2) 压圈紧固 采用压圈、螺栓紧固于模板或模座上。(3) 螺栓紧固 这种紧固方法一般用于较小的模块，如图8-22 所示。 (4) 焊接紧固 用焊接的方法将模块固定，结构简单，但是不能更换,只有在急件或一次性投产时才使用。图8- 20 用斜楔紧固的整体模 1上模座 2上模 3下模 4下模座图8-21 用压圈紧固模块形式 1上底板 2上垫块 3紧固螺钉 4上模块 5上压圈 6紧固螺母 7下模块 8下压圈 9下垫块 10下底板图8-22 用螺栓紧固模块的形式 1上底板 2上模块 3下模块 4螺栓3. 导向装置(1) 导柱导套 导柱导套导向适用于生产批量大、精度要求较高的锻件。 (2) 导销
12、对于形状简单、精度要求不高、生产批量不大的锻件，可采用导销导向。 (3) 凸凹模自身导向 凸凹模自身导向主要用于圆形锻件，实质上它是环形导向锁扣的变种形式。 (4) 锁扣 锁扣导向主要用于大型摩擦压力机的开式锻模上，有时也用于中、小型锻件生产。8.6.2 新型及离合器式螺旋压力机模架结构图8-23 斜面压板紧固的组合式模架结构示意图图8-24 斜面压板紧固的组合式模架实物图8-25 键式紧固的模座、镶块组合式结构示意图8.7 螺旋压力机上模锻工艺实例1.工艺分析及方案确定2.锻件图的制订3.飞边槽的作用及结构形式4.设备吨位的确定及其有关参数5.热锻件图的确定6.确定制坯工步7.模具设计1.工
13、艺分析及方案确定(1) 零件的工艺性 如图8-26所示，该锻件属于长轴类锻件，头部为叉形结构，形状较为复杂，且部分表面不需机械加工，属于黑皮锻件，成形有一定难度，生产批量为中小批量。 (2)方案的选择 通过对零件进行工艺分析，对锤上模锻和压力机上模锻的特点进行分析比较，考虑锻压厂实际的生产情况、设备条件等，选择螺旋压力机上模锻的工艺方案。图8-26 零件图2.锻件图的制订(1)确定分模面位置 不难看出，该锻件为长轴类、叉类锻件。(2)确定锻件机械加工余量和尺寸公差 加工余量的确定与锻件形状的复杂程度、成品零件的精度要求、锻件的材质、模锻设备、机械加工的工序设计等许多因素有关。 (3)确定模锻斜度和圆角半径 螺旋压力机上模锻斜度的大小，主要取决于有无顶杆装置，也受锻件尺寸和材料种类的影响；锻件的圆角可以使金属容易充满模膛，起模方便和延长模具寿命。图8-27 分模面位置图图8-28 锻件示意图3.飞边槽的作用及结构形式图8-29 飞边槽结构尺寸4.设备吨位的确定及其有关参数表8-11 NPS2500离合器式螺旋压力机技术参数7.模具设计图8-30 离合器式螺旋压力机上模锻模架结构图8-31 锻模结构图8-32 摩擦压力机模具结构
