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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，打击前飞轮处于惯性运动状态，打击过程中，飞轮的惯性力
2、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
3、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。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
4、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
5、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
6、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8-7NPS2500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
7、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
8、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，
9、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)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
10、.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
11、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
12、.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8-11NPS2500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