第10章 液壓機(jī)上模鍛

1、第10章液壓機(jī)上模鍛10.1液壓機(jī)工作原理及特點(diǎn)10.2水壓機(jī)上模鍛的特點(diǎn)10.3多向模鍛液壓機(jī)的發(fā)展10.4鍛件圖設(shè)計(jì)及工藝特點(diǎn)10.5液壓機(jī)噸位計(jì)算10.6液壓機(jī)上模鍛鍛模設(shè)計(jì)及材料的選擇10.7典型鍛件工藝舉例10.1液壓機(jī)工作原理及特點(diǎn)10.1.1液壓機(jī)的工作原理10.1.2液壓機(jī)的分類10.1.3液壓機(jī)的工作特點(diǎn) 液壓機(jī)是一種以液體為介質(zhì)來傳遞能量以實(shí)現(xiàn)多種鍛壓工藝的機(jī)器。其工作原理如圖10-1所示。兩個充滿工作液體的液壓缸由管道相連通，當(dāng)柱塞1上作用有力F1時(shí)，液體的壓力為p=F1A1，A1為柱塞1的橫截面積。根據(jù)帕斯卡原理：在密閉的容器中液體壓力在各個方向上完全相等，壓力p將傳遞

2、到容腔內(nèi)的每一點(diǎn)，這樣大柱塞2上將產(chǎn)生向上的作用力,其大小為工件3產(chǎn)生的反作用力F2，使工件3變形，且F2=F1A2A1，式中A2為柱塞2的橫截面積。10.1.1液壓機(jī)的工作原理圖10-1液壓機(jī)工作原理圖1柱塞2大柱塞3工件圖10-2液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)簡圖1上橫梁2立柱3下橫梁4回程缸5毛坯6回程柱塞7活動橫梁8工作柱塞9工作缸 按傳遞壓力的液體種類來分，液壓機(jī)可分為油壓機(jī)和水壓機(jī)兩大類。 按結(jié)構(gòu)形式液壓機(jī)現(xiàn)主要有四柱式、單柱式(C型)、臥式、立式框架等幾種結(jié)構(gòu)。 按工藝用途，鍛壓液壓機(jī)可分為自由鍛造液壓機(jī)和模鍛液壓機(jī)兩種。10.1.2液壓機(jī)的分類圖10-3我國第一重型機(jī)械集團(tuán)自主研制的15000

3、t自由鍛造水壓機(jī)10.1.3液壓機(jī)的工作特點(diǎn)(1)容易獲得大壓力液壓機(jī)是靜壓工作，框架系統(tǒng)受力平衡，不需要大的地基和砧座。(2)容易獲得大的工作行程液壓機(jī)在行程的任意位置能發(fā)揮全壓、保壓以及反向行程。(3)壓力調(diào)節(jié)方便并能可靠地防止過載一般大型液壓機(jī)的工作缸是兩個、三個甚至六個，這樣就可以得到二級或三級壓力，且壓力可以在整個工作行程中保持恒定。(4)液壓機(jī)調(diào)速方便活動橫梁的速度是根據(jù)液體的流量大小來變化，而流量大小可以很好地控制，因而液壓機(jī)速度調(diào)節(jié)是很方便的。鍛造液壓機(jī)上鍛件尺寸自動測量，液壓機(jī)行程的自動控制及其操作機(jī)聯(lián)動，是提高鍛件尺寸精度，提高生產(chǎn)率和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的重要環(huán)節(jié)，它具有以

4、下特點(diǎn)：1)鍛件尺寸實(shí)現(xiàn)自動測量與數(shù)字顯示，并根據(jù)鍛件實(shí)際尺寸控制液壓機(jī)行程、操作機(jī)送進(jìn)量及鉗桿轉(zhuǎn)角大小，從而顯著提高鍛件尺寸精度及勞動生產(chǎn)率，減輕勞動強(qiáng)度，節(jié)約原材料，提高經(jīng)濟(jì)效益。2)可以在操作機(jī)上集中控制液壓機(jī)和操作機(jī)的動作。3)可逐漸發(fā)展為鍛造過程的程序控制，以實(shí)現(xiàn)鍛件鍛造過程的自動化。10.2水壓機(jī)上模鍛的特點(diǎn)水壓機(jī)的主要工作特點(diǎn)是：1)工作時(shí)靜壓力、變形力由機(jī)架本身承受。2)單位時(shí)間內(nèi)的行程次數(shù)少，最大工作速度為0.010.15m/s。3)活動橫梁的行程不固定。4)導(dǎo)向性能和承受能力均較差。水壓機(jī)上模鍛具有如下工藝特點(diǎn)和模具設(shè)計(jì)特點(diǎn)：1)能夠有效地鍛造出大型復(fù)雜的整體結(jié)構(gòu)鍛件，尤其

5、是較難成形的薄壁并帶有加強(qiáng)筋的整體壁板鍛件。2)在模鍛過程中，模具能夠準(zhǔn)確對合，并容易安裝模具保溫裝置，使模具維持較高溫度，能鍛造出精度高、質(zhì)量穩(wěn)定的鍛件。3)水壓機(jī)上的工作速度低，而且可以控制，如模鍛水壓機(jī)通常為3050mm/s，金屬在慢速壓力機(jī)作用下流動均勻，特別是鋁、鎂合金最適合在慢速水壓機(jī)上鍛造。4)由于水壓機(jī)行程不固定，通過正確控制設(shè)備噸位，可以在其上進(jìn)行閉式模鍛，水壓機(jī)也可以用于擠壓成形。5)在水壓機(jī)上通常采用單模膛模鍛。6)由于是在靜載下變形，鍛模結(jié)構(gòu)可采用整體式或組合式(大型模鍛件通常采用整體式)，模具材料可以采用鑄鋼，不像鍛錘那樣必須采用鍛鋼。10.3多向模鍛液壓機(jī)的發(fā)展圖1

6、0-4多向模鍛液壓機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖1水平工作缸2穿孔缸3主工作缸4上橫梁5活動橫梁6下橫梁7頂出缸8回程缸表10-1國內(nèi)外多向模鍛液壓機(jī)主要技術(shù)參數(shù)10.4鍛件圖設(shè)計(jì)及工藝特點(diǎn)10.4.1鍛件圖設(shè)計(jì)特點(diǎn)10.4.2分模面的選擇10.4.3制坯工步方案的設(shè)計(jì)10.4.1鍛件圖設(shè)計(jì)特點(diǎn)(1)余量和公差液壓機(jī)上模鍛，高度方向的余量和公差應(yīng)取大些。(2)圓角半徑基于上述原因，即液壓機(jī)上模鍛時(shí)金屬流動幾乎無慣性，因此圓角半徑宜取大些，有利于金屬流動，充填滿型槽深處。(3)模鍛斜度由于液壓機(jī)上設(shè)有頂出器，模鍛斜度可以減小，一般取37，有的甚至不設(shè)斜度。10.4.2分模面的選擇1.工字形截面鍛件2.槽形或類似槽形

7、界面鍛件3.彎曲軸線的長軸類鍛件1.工字形截面鍛件圖10-5工字形截面鍛件的分模面選擇2.槽形或類似槽形界面鍛件圖10-6槽形截面鍛件的分模面選擇10.4.3制坯工步方案的設(shè)計(jì)1.軸類鍛件制坯工步選擇2.復(fù)雜類鍛件制坯工步的選擇3.模具設(shè)計(jì)特點(diǎn) 液壓機(jī)用鍛模的最大特點(diǎn)是：可設(shè)計(jì)成閉式組合模具，從而鍛出帶內(nèi)腔的復(fù)雜形狀鍛件以及無模鍛斜度的精鍛件。10.5液壓機(jī)噸位計(jì)算10.5.1根據(jù)模鍛材料及投影面積確定10.5.2根據(jù)公式計(jì)算表10-2模鍛水壓機(jī)上生產(chǎn)的模鍛件的投影面積10.6液壓機(jī)上模鍛鍛模設(shè)計(jì)及材料的選擇1)鍛模材料在鍛件鍛造溫度范圍內(nèi)應(yīng)具有一定的安全系數(shù)，要有較高的高溫持久強(qiáng)度。2)在高

8、溫下長期工作基本無氧化，并要具備一定的高溫強(qiáng)度，以保證鍛件尺寸穩(wěn)定。3)要具備較高的熱傳導(dǎo)系數(shù)，特別是鑄造高溫合金模具。10.7典型鍛件工藝舉例1.某齒坯鍛件的液壓機(jī)模鍛2.齒坯鍛件復(fù)合模鍛3.鋁合金盤類件的精密模鍛1.某齒坯鍛件的液壓機(jī)模鍛(1)鍛坯置放上、下模閉合前，由件24、25、26組成的上組合凹模和浮動模芯27分別在彈簧28和29作用下，分別處于各自的相對下極限位置(相對于砧環(huán)6或鑲塊7)。(2)上、下模閉合上模隨壓力機(jī)滑塊下行，上凹模外圈24與下凹模外圈11的鎖扣導(dǎo)入，上、下凹模閉合，浮動模芯27與鑲塊22接觸，形成封閉的環(huán)形模膛。(3)鍛坯在封閉模膛內(nèi)變形隨著上模繼續(xù)下行，彈簧2

9、8和29被壓縮，上組合凹模和浮動模芯27相對于砧環(huán)6或鑲塊7上移，環(huán)形封閉模膛高度減小，鍛坯被鍛壓變形直至充滿模膛。(4)鍛件出模鍛坯變形結(jié)束后，上模上行，由于上組合凹模和浮動模芯27是浮動的，鑲塊7對鍛件的摩擦力小于下模膛的摩擦力，故鑲塊7先脫離鍛件，當(dāng)螺釘30與定位板5接觸(浮動模芯27與螺母8接觸)時(shí)，上組合凹模和浮動模芯27隨上模上行，與鍛件分離，鍛件留在下模。圖10-7零件圖圖10-8齒坯鍛件圖10-9齒坯鍛模圖1暗螺母2、20、30螺釘3墊環(huán)4限位環(huán)5定位板6砧環(huán)7鑲塊8螺母9下凹模內(nèi)圈10下凹模中圈11下凹模外圈12出件器13定位環(huán)14小頂桿15托板16大頂桿17定位套18下模座

10、19壓力板21墊塊22、23鑲塊24上凹模外圈25上凹模中圈26上凹模內(nèi)圈27浮動模芯28、29彈簧31螺栓32上壓力板33上模座2.齒坯鍛件復(fù)合模鍛圖10-10復(fù)合模鍛1坯料2齒輪連皮3齒輪鍛件4齒輪飛邊5止推墊連皮6止推墊7止推墊飛邊8螺母墊片3.鋁合金盤類件的精密模鍛設(shè)計(jì)鍛件圖時(shí)主要考慮：1)把分模面安置在鍛件最大直徑處，保證將齒輪精密模鍛件全部鍛出和順利脫模。2)此盤類件內(nèi)腔凸臺可起分流作用，故在軸向上可將其設(shè)為溢流口。進(jìn)行模鍛時(shí)要考慮以下幾點(diǎn)：1)該鋁合金件的精密模鍛始鍛溫度為400，終鍛溫度為450，模鍛溫度范圍較小。2)坯料加熱前一定要除去油垢和其他污物，爐內(nèi)不得保留有鋼毛坯，以免鋁屑和氧化鐵屑混在一起容易產(chǎn)生爆炸，同時(shí)要控制好加熱溫度以保證產(chǎn)品質(zhì)量。3)鋁合金的粘附力較大，流動性差，除