(优质课件)锻压设备概述(PPT-103页).ppt
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1、锻压设备锻压设备21.1 锻锤锻锤1.2 曲柄压力机曲柄压力机1.3 液压机液压机3v概述概述v锻锤种类锻锤种类v锻锤工作特性锻锤工作特性45l利用工作部分利用工作部分(落下部分或是活动部分落下部分或是活动部分)在工作行在工作行程中所积蓄的动能对锻件进行打击,使锻件获得程中所积蓄的动能对锻件进行打击,使锻件获得塑性变形的锻压设备。塑性变形的锻压设备。 l结构简单、操作方便、适应性强、投资少,但伴结构简单、操作方便、适应性强、投资少,但伴有很大的振动和噪音有很大的振动和噪音 l锻制带有薄筋板、形状复杂的而且有锻制带有薄筋板、形状复杂的而且有重量公差重量公差要要求的锻件。特别适合多品种、小批量生产
2、求的锻件。特别适合多品种、小批量生产 6l按驱动动力:单作用锤和双作用锤按驱动动力:单作用锤和双作用锤l按工艺用途:自由锻锤和模锻锤按工艺用途:自由锻锤和模锻锤l按打击特性:按打击特性:有砧座锤和对击锤有砧座锤和对击锤 l按驱动原理、结构特点和工艺用途:按驱动原理、结构特点和工艺用途: 机械锤、空气锤、蒸汽机械锤、空气锤、蒸汽-空气锤、液压锤、高速空气锤、液压锤、高速锤锤、螺旋压力机、螺旋压力机 7l使用空气作为工作介质使用空气作为工作介质 ,通过,通过减速机构和曲轴减速机构和曲轴带带动动压缩活塞压缩活塞做上下往复运动,在压缩缸内产生压做上下往复运动,在压缩缸内产生压缩空气,压缩空气通过缩空气
3、,压缩空气通过配气旋阀配气旋阀进入工作缸的上进入工作缸的上腔或下腔,驱动工作腔或下腔,驱动工作活塞和锤头活塞和锤头进行进行打击或回程打击或回程做上下往复运动。做上下往复运动。l主要应用于自由锻件的锻造和胎膜锻。主要应用于自由锻件的锻造和胎膜锻。 空气锤空气锤81一踏杆;一踏杆;2一砧座;一砧座;3一砧垫;一砧垫;4一下砧;一下砧;5一上砧;一上砧;6一锤杆;一锤杆;7一工作缸;一工作缸;8一下旋阀;一下旋阀;9一上旋阀;一上旋阀;10一压缩缸;一压缩缸; 11一手柄;一手柄;12一锤身;一锤身;13一减速一减速器;器;14一电动机;一电动机;15一工作活塞;一工作活塞;16一压缩活塞;一压缩活
4、塞;17一连杆;一连杆;18一曲柄一曲柄空气锤工作原理空气锤工作原理电动机减速机构电动机减速机构 曲柄轴连杆曲柄轴连杆 压缩活塞压缩活塞 压缩空压缩空气气 工作缸工作工作缸工作活塞锤头运动活塞锤头运动 锤头动作是由压缩活塞往复运动导致气缸气压变化引起锤头动作是由压缩活塞往复运动导致气缸气压变化引起9空气锤的结构空气锤的结构 落下部分落下部分砧座砧座工作部分工作部分 配气操纵部分配气操纵部分传动部分传动部分电动机电动机减速机构减速机构曲柄机构曲柄机构压缩活塞压缩活塞空气分配阀空气分配阀操纵机构操纵机构机身部分机身部分工作气缸工作气缸压缩气缸压缩气缸立柱立柱底座底座10l工作部分工作部分:包括落下
5、部分(工作活塞、锤杆、上砧块)和:包括落下部分(工作活塞、锤杆、上砧块)和砧座部分(下砧块、砧垫、砧座)。砧座部分(下砧块、砧垫、砧座)。l动力传动部分动力传动部分:由电动机、皮带轮、减速机构、曲柄连杆:由电动机、皮带轮、减速机构、曲柄连杆机构和压缩活塞等组成机构和压缩活塞等组成 l配气操纵部分配气操纵部分:由:由空气分配阀(上、下旋阀和中间旋阀)、空气分配阀(上、下旋阀和中间旋阀)、操纵手柄和杠杆系统操纵手柄和杠杆系统组成。控制压缩气体的流向,使锤头组成。控制压缩气体的流向,使锤头产生不同的工作循环。产生不同的工作循环。 l机身部分机身部分:由立柱(工作缸、压缩缸与机身立柱铸成一体):由立柱
6、(工作缸、压缩缸与机身立柱铸成一体)和底座组成,立柱和底座用套环热装连成一体和底座组成,立柱和底座用套环热装连成一体 空气锤的构成空气锤的构成11空气锤的工作循环过程空气锤的工作循环过程 空行程空行程悬空悬空打击打击压紧压紧12l锤头打击频率和曲轴每分钟转数一致锤头打击频率和曲轴每分钟转数一致l安装费用低,使用维护方便,操作灵活可靠,特别适用于安装费用低,使用维护方便,操作灵活可靠,特别适用于中、小型锻造车间。中、小型锻造车间。 l每一个工作循环中都要由外界补气和向外排气,噪声较大;每一个工作循环中都要由外界补气和向外排气,噪声较大;空气在气缸内反复压缩,缸壁和机身发热,因此使工作环空气在气缸
7、内反复压缩,缸壁和机身发热,因此使工作环境恶化,且吨位越大越严重境恶化,且吨位越大越严重 空气锤特点空气锤特点13l蒸汽或压缩空气通过滑阀配汽机构在工作汽缸内蒸汽或压缩空气通过滑阀配汽机构在工作汽缸内进行各种热力过程,将热力能转换成锻锤落下部进行各种热力过程,将热力能转换成锻锤落下部分的动能,从而完成锻件变形。分的动能,从而完成锻件变形。 l根据用途和打击原理分为:根据用途和打击原理分为:蒸汽蒸汽-空气自由锻锤、空气自由锻锤、蒸汽蒸汽-空气模锻锤和蒸汽空气模锻锤和蒸汽-空气对击锤空气对击锤。蒸汽蒸汽- -空气锤空气锤14蒸汽蒸汽-空气锤工作原理图空气锤工作原理图1进气管 2节气阀 3滑阀 4上
8、气道 5下气道 6气缸 7活塞 8锤杆 9锤头 10上砧 11坯料 12下砧 13砧垫 14砧座 15排气管15单柱式单柱式捶身只有一个立柱,可捶身只有一个立柱,可以从三个方面操作,操以从三个方面操作,操作空间大。作空间大。锤身刚性较差,不适宜锤身刚性较差,不适宜于大吨位于大吨位 ,落下部分质,落下部分质量一般在量一般在1t 以下以下 蒸汽空气锤分类蒸汽空气锤分类蒸汽蒸汽-空气锤的结构形式可分为三种:空气锤的结构形式可分为三种:单柱式、单柱式、双柱式和桥式双柱式和桥式。16双柱拱式双柱拱式 两个立柱组成拱门形状,上端两个立柱组成拱门形状,上端通过螺柱、气缸垫板与气缸连通过螺柱、气缸垫板与气缸连
9、在一起,下端固定在基础底板在一起,下端固定在基础底板上形成框架上形成框架 锤身刚性好,落下部分质量在锤身刚性好,落下部分质量在15t 之间,是应用最为广泛之间,是应用最为广泛的一种锻锤。的一种锻锤。 17双柱桥式双柱桥式 两个立柱和横梁连接成桥两个立柱和横梁连接成桥形框架,锤身下面操作空形框架,锤身下面操作空间较大,适合于锻造轮廓间较大,适合于锻造轮廓尺寸较大的大型锻件。尺寸较大的大型锻件。锤身结构尺寸大,刚性较锤身结构尺寸大,刚性较差,落下部分质量在差,落下部分质量在35t之间之间 18l由由落下部分、气缸部分、锤身(机架)部分、砧座基础落下部分、气缸部分、锤身(机架)部分、砧座基础部分和滑
10、阀配气机构部分和滑阀配气机构等组成。等组成。l落下部分包括落下部分包括锤头、锤杆、活塞和上砧块锤头、锤杆、活塞和上砧块。l气缸由气缸由缓冲缸、气体缸、阀体和蒸汽通道缓冲缸、气体缸、阀体和蒸汽通道等组成。为了等组成。为了便于修复,缸内壁镶有铸铁缸套。便于修复,缸内壁镶有铸铁缸套。l砧座部分包括下砧块、砧垫和砧座砧座部分包括下砧块、砧垫和砧座 ,包括下砧块、砧,包括下砧块、砧垫和砧座垫和砧座 ,隔振基础。,隔振基础。 蒸汽蒸汽- -空气自由锻锤的主要构成空气自由锻锤的主要构成19l打击:压下手柄,滑阀拉杆上升,锤头下降打击:压下手柄,滑阀拉杆上升,锤头下降l压紧:手柄在最低位置,锤头最低,滑阀最高
11、,气缸上腔压紧:手柄在最低位置,锤头最低,滑阀最高,气缸上腔进气,下腔排气进气,下腔排气l提锤:手柄抬至最高,滑阀下降,下腔进气,上腔排气,提锤:手柄抬至最高,滑阀下降,下腔进气,上腔排气,活塞带动锤头上升活塞带动锤头上升l悬锤:通过滑阀的通气槽悬锤:通过滑阀的通气槽K使进气与气缸下腔相通,上腔使进气与气缸下腔相通,上腔与排气相通,所以锤头在最高位置可保持悬空状态与排气相通,所以锤头在最高位置可保持悬空状态工作循环工作循环20单打循环:单打循环:l上行程中下腔气体是上行程中下腔气体是进气进气-膨胀膨胀过程,上腔气体是过程,上腔气体是排气排气-压缩压缩过程;过程;l下行程中上腔气体是下行程中上腔
12、气体是进气进气-节流节流过程,下腔气体是过程,下腔气体是排气排气过程过程。自动连打:自动连打:l上行程时下腔气体为上行程时下腔气体为进气进气-膨胀膨胀-排气排气,上腔气体为,上腔气体为排气排气-压缩压缩-提前进气提前进气;l下行程时上腔气体为下行程时上腔气体为进气进气-膨胀膨胀-排气排气,下腔气体为,下腔气体为排气排气-压缩压缩-提前进气提前进气。 21蒸汽蒸汽- -空气模锻锤空气模锻锤22摆动循环摆动循环工作循环工作循环模锻锤有模锻锤有摆动循环、重打和轻打摆动循环、重打和轻打三种工作循环方式,通过操三种工作循环方式,通过操纵系统控制纵系统控制配气阀的进排气方向和气量大小配气阀的进排气方向和气
13、量大小来体现。来体现。l进气管滑阀打开,蒸汽进入气缸的下腔,使锤头上升。进气管滑阀打开,蒸汽进入气缸的下腔,使锤头上升。l当锤头提升一个全行程当锤头提升一个全行程H时,在刀形杆的作用下,滑阀相时,在刀形杆的作用下,滑阀相应上升。这时气缸的上腔进气,下腔排气,锤头立即下落。应上升。这时气缸的上腔进气,下腔排气,锤头立即下落。l由于刀形杆的作用,滑阀下移一定距离,改变了配气关系由于刀形杆的作用,滑阀下移一定距离,改变了配气关系而变成下腔进气和上用排气,因此锤头又立即向上死点运动,而变成下腔进气和上用排气,因此锤头又立即向上死点运动,随着锤头上升,滑阀上升。这样往复运动,使锤头在上方随着锤头上升,滑
14、阀上升。这样往复运动,使锤头在上方0.7H范围内实现摆动循环。范围内实现摆动循环。23工作循环工作循环 单次打击单次打击 踩下锤头打击,松开,向上行程踩下锤头打击,松开,向上行程 连续打击连续打击 锤头接近行程高点时,再次踩下脚踏板锤头接近行程高点时,再次踩下脚踏板 摆动循环锤头的位置变化摆动循环锤头的位置变化轻打,锤头摆到低位时踩下踏板轻打,锤头摆到低位时踩下踏板重打,锤头摆到高位时踩下踏板重打,锤头摆到高位时踩下踏板24单次打击单次打击:当锤头向下运动一个行程后,滑阀也下降一个行:当锤头向下运动一个行程后,滑阀也下降一个行程程 ,松开脚踏板,则滑阀下降,气缸下腔进气,上腔排,松开脚踏板,则
15、滑阀下降,气缸下腔进气,上腔排气,锤头提升,完成一个循环气,锤头提升,完成一个循环 连续打击连续打击:则连续踩下脚踏板即可实现。模锻锤的打击能量:则连续踩下脚踏板即可实现。模锻锤的打击能量和打击适度可通过控制锤头提升高度和脚踏板的压下量来和打击适度可通过控制锤头提升高度和脚踏板的压下量来实现。实现。 25结构上的特点:结构上的特点:1)模锻锤的立柱直接安装在砧座上。)模锻锤的立柱直接安装在砧座上。2)立柱与砧座之间采用凸台与楔铁定位。)立柱与砧座之间采用凸台与楔铁定位。3)模锻锤砧座质量比自由锻锤大,为锻锤落下部分质量的)模锻锤砧座质量比自由锻锤大,为锻锤落下部分质量的20倍到倍到30倍。倍。
16、4)模锻锤采用较长而坚固的导轨,且导轨与锤头之间的间)模锻锤采用较长而坚固的导轨,且导轨与锤头之间的间隙可通过调节楔来调节。导轨与锤头之间的间隙比自由锻隙可通过调节楔来调节。导轨与锤头之间的间隙比自由锻锤小。锤小。蒸汽蒸汽- -空气模锻锤特点空气模锻锤特点26操作上的特点:操作上的特点:1)模锻锤的司锤与工艺操作应由一个人同时进行。除)模锻锤的司锤与工艺操作应由一个人同时进行。除10t以以上的模锻锤外均采用脚踏板操纵。上的模锻锤外均采用脚踏板操纵。2)脚踏板同时带动滑阀和节气阀,即可同时实现进气压力)脚踏板同时带动滑阀和节气阀,即可同时实现进气压力和进气量的调节。和进气量的调节。3)在工作循环
17、中以摆动循环代替悬锤。当锤头摆动到不同)在工作循环中以摆动循环代替悬锤。当锤头摆动到不同高度时踩下脚踏板,可获得不同的打击能量,并可保证打高度时踩下脚踏板,可获得不同的打击能量,并可保证打击的快速性。击的快速性。 27用活动的下锤头代替固定的砧座。用活动的下锤头代替固定的砧座。工作时,气缸中的蒸汽(或压缩工作时,气缸中的蒸汽(或压缩空气)驱动上锤头向下打击的同空气)驱动上锤头向下打击的同时,联动机构(或下气缸单独驱时,联动机构(或下气缸单独驱动)驱动下锤头向上做加速运动,动)驱动下锤头向上做加速运动,以大致相等的速度和行程与上锤以大致相等的速度和行程与上锤头实现对击。头实现对击。 蒸汽蒸汽-
18、-空气对击锤空气对击锤 28l下锤头的动量略大于上锤头的动量;下锤头的动量略大于上锤头的动量;l活动的下锤头代替了砧座,一般是相同吨位有砧活动的下锤头代替了砧座,一般是相同吨位有砧座锤质量的座锤质量的1/21/3;l减轻了对地基的冲击和振动,并减少了基础的造减轻了对地基的冲击和振动,并减少了基础的造价;价;l对击锤的下锤头不会出现打击时产生退让的现象,对击锤的下锤头不会出现打击时产生退让的现象,打击效率比有砧座锤高打击效率比有砧座锤高510%对击锤结构设计和使用特点对击锤结构设计和使用特点 29蒸汽蒸汽-空气模锻锤与自由锻锤不同之处?空气模锻锤与自由锻锤不同之处?30l电动机驱动,靠机械传动提
19、升锤头的锻锤,统称电动机驱动,靠机械传动提升锤头的锻锤,统称为机械锤,机械传动部分由弹性、刚性和挠性连为机械锤,机械传动部分由弹性、刚性和挠性连接所组成接所组成l主要依靠重力位能实现锻件变形的单作用落锤主要依靠重力位能实现锻件变形的单作用落锤l分为分为夹板锤(或夹杆锤)、弹簧锤和钢丝绳锤夹板锤(或夹杆锤)、弹簧锤和钢丝绳锤(或链条锤)(或链条锤)机械锤机械锤31机械锤简图机械锤简图夹板锤夹板锤 弹簧锤弹簧锤 钢丝锤钢丝锤32液压锤液压锤 l以液压油为工作介质,利用液压传动来带动锤头以液压油为工作介质,利用液压传动来带动锤头作上下运动,完成锻压工艺。作上下运动,完成锻压工艺。分纯液压式和气液分纯
20、液压式和气液式两种。式两种。l气液驱动原理:借助于下腔压力的改变,对定量气液驱动原理:借助于下腔压力的改变,对定量的封闭气体进行反复的压缩和膨胀作功,使锤头的封闭气体进行反复的压缩和膨胀作功,使锤头得到提升和快速下降进行锻击。得到提升和快速下降进行锻击。l纯液压式模锻锤的特点是:纯液压式模锻锤的特点是:液压缸下腔通常压;液压缸下腔通常压;上腔进油,锤头快速下降并进行锻击,上腔排油,上腔进油,锤头快速下降并进行锻击,上腔排油,锤头提升。锤头提升。 33液压锤工作原理图液压锤工作原理图 a纯液压式;纯液压式;b气液式气液式缺点缺点l操作灵活性和工艺万能性不如操作灵活性和工艺万能性不如传统锻锤传统锻
21、锤l制造精度、密封程度要求较严,制造精度、密封程度要求较严,易出现漏油现象易出现漏油现象l使用维护比传统锻锤复杂使用维护比传统锻锤复杂 34 l工作原理:工作原理:气缸中一次性充入高压氮气,回程时靠来自于液压系统的高气缸中一次性充入高压氮气,回程时靠来自于液压系统的高压液体驱动锤头回程,使气缸中的气体得到进一步压缩;压液体驱动锤头回程,使气缸中的气体得到进一步压缩;打击时,液体快速排出,气体膨胀,驱动锤头快速下落,与打击时,液体快速排出,气体膨胀,驱动锤头快速下落,与此同时,气缸中气体反作用力驱动锤身向上运动,与锤头实此同时,气缸中气体反作用力驱动锤身向上运动,与锤头实现对击。现对击。l特点:
22、特点:打击速度高打击速度高(一般在一般在20m/s左右左右),能力大,能力大 高速锤高速锤35高速锤示意图高速锤示意图36l打击速度高,成形工艺性好;打击速度高,成形工艺性好;l行程次数高,空气锤打击次数在行程次数高,空气锤打击次数在100250次次/min之间,蒸汽之间,蒸汽空气锤全行程打击次数也在空气锤全行程打击次数也在70次次/min,打击效率高;,打击效率高;l操作方便,灵活性强,无需配备预锻设备,适用性强;操作方便,灵活性强,无需配备预锻设备,适用性强;l结构简单,制造容易,安装方便,维护费用低;设备投资少结构简单,制造容易,安装方便,维护费用低;设备投资少 ;l缺点是有砧座锤振动,
23、噪声大,能量利用率低。缺点是有砧座锤振动,噪声大,能量利用率低。锻锤的主要特点锻锤的主要特点 37l锻锤的打击特性锻锤的打击特性l锻锤的打击过程和打击效率锻锤的打击过程和打击效率 l锻锤的打击力锻锤的打击力 38有砧座锤,打击能量:有砧座锤,打击能量:221mEh2222112121mmEh对击锤,打击能量:对击锤,打击能量:单作用锤单作用锤 mghEEMPMh双作用锤双作用锤 )pdVmghEWEMPeMh()(锻锤的打击特性锻锤的打击特性39锻锤的打击过程锻锤的打击过程加载阶段:加载阶段:l锻件、砧座模具弹性变形恢复锻件、砧座模具弹性变形恢复l锤头和砧座彼此分离,直至锤头离开锻件锤头和砧座
24、彼此分离,直至锤头离开锻件l打击力越来越小打击力越来越小l锤头和砧座彼此接近,锤头动能释放,打击力越来越大锤头和砧座彼此接近,锤头动能释放,打击力越来越大l锻件产生弹性、塑性变形,锻件产生弹性、塑性变形, 砧座、模具弹性变形砧座、模具弹性变形l锤头能量释放完毕,锻件、砧座,模具获最大变形锤头能量释放完毕,锻件、砧座,模具获最大变形l锤头,砧座不再接近,全系统的重心速度达到一致锤头,砧座不再接近,全系统的重心速度达到一致卸载阶段:卸载阶段:40)1 (2212Kmmm1 1)砧座锻锤的打击效率)砧座锻锤的打击效率 结论:结论: 砧座锻锤的打击效率与恢复系数砧座锻锤的打击效率与恢复系数K、砧座质量
25、、砧座质量m2、锤头质量锤头质量m1有关。恢复系数有关。恢复系数K与锻件温度有关。与锻件温度有关。 恢复系数恢复系数K为定值时,打击效率和砧座与锤头的质量为定值时,打击效率和砧座与锤头的质量比比m2/m1有关。有关。41砧座与锤头质量比对打击效率的影响砧座与锤头质量比对打击效率的影响422 2)对击式锻锤打击效率)对击式锻锤打击效率21 KEEhd对击式锻锤与有砧座锻锤哪种打击效率高?对击式锻锤与有砧座锻锤哪种打击效率高?43 打击力以及由此引起的运动部件的惯性力是打击力以及由此引起的运动部件的惯性力是锻锤受力分析和主要零部件强度校核的依据。锻锤受力分析和主要零部件强度校核的依据。 同一能量锻
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