第四节 液压锤和对击锤

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1、第四节 液压锤和对击锤液压有砧座锤液压锤是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 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，动力费用用低，随着液压 元件不断完善、电控技术水平随步提高和机器结 构的逐步改进，从60年代以来发展迅速一、气动液压模锻锤德国拉斯科液压动力头大流量三螺杆泵，各液压元件之间直接 连接，没向管道， 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

2、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 Pa油泵卸 荷阀和排汕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

3、循环的平均负载确定电机功率，主要节能措施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向降低了锤杆的质量，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。二、纯液压快速模锻锤

4、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 110x 10Pa，远高气液锤的充 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

5、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。三、蒸汽一空气锤改造为液压锤蒸汽锤的一次能 源效率仅为1 2；而用压 缩空气传动的效 率也只有 3 5，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

6、汽传动相比，能 耗仅为后者的 4 12，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

7、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

8、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，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。对击模锻锤一、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

9、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

10、锤和捷克什米拉（Smeral)kHz系列液压对击锤。二、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）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。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一三、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。（

11、一）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 20 30片（厚 0.31mm，宽120200mm）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。（二）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

12、、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

13、对击锤模锻重390kg的机 翼接头四、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“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 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

14、 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

15、液压锤。分为悬挂式和快放 油式两类。（一）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

16、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 140x 10Pa），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。l 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