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第三节　金属压力加工设备

金属压力加工分为锻造和冲压两种。

锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，以便获得具有一定机械性能、形状和尺寸的锻件的加工方法。坯料主要是铸锭和棒料。

冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件的加工方法。坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。

冲压件与锻件相比，具有薄、轻、均、强的特点。

锻造和冲压都属于塑性加工性质，统称为锻压。

锻压设备包括各种锻锤、各种压力机和其他辅助设备。主要有成型用的锻锤、机械压力机、液压机、螺旋压力机和平锻机，以及校正机、剪切机、锻造操作机等辅助设备。

锻压机械的分类方法、型号如图6-18，代号如表6-4、6-5、6-6、6-7所示。

例如：JB21-60表示公称压力为60kN的第二次改型的开式固定台压力机。

J-类代号，机械压力机;

B-系列或产品重大结构变化代号;

21-组系代号，表示开式固定台压力机;

60-主参数，表示公称压力为60kN

一、锻压设备

(一)锻锤

由重锤落下或强迫高速运动产生的动能对坯料做功，使之塑性变形的机械。

1.空气锤

(1)工作原理：

电动机通过减速器带动曲柄连杆机构，使压缩活塞在压缩缸中做上下往复运动。当压缩活塞向上运动时，压缩空气经过操纵机构的上旋阀进入工作缸内工作活塞上部，使锤头向下运动，实现对坯料的锻打;压缩活塞向下运动时，压缩空气通过下旋阀进入工作活塞下部使锤头提起。这样，通过控制机构(手柄或踏杆)对上、下旋阀位置的控制，能使锤头完成上悬、连续打击、单下打击和下压等动作。

(2)规格：

空气锤的规格以空气锤落下部分(工作活塞、上抵铁)的质量来表示。

锻锤产生的打击力，一般是落下部分质量的1 000倍左右。

2.蒸汽-空气锤

(1)使用600–900kPa 的蒸汽或压缩空气作为动力。

(2)生产大中型锻件，分为自由锻锤和模锻锤。

① 蒸汽-空气自由锻锤规格以锤落下部分的质量表示，一般为1000—5000kg。

小于1000kg的可以使用空气锤;

1000—5000kg使用蒸气-空气自由锻锤;

大于5000kg的可以使用水压机;

②蒸气-空气模锻锤的规格为1000—16000kg，必须借助于蒸汽或压缩空气驱动，动力供给系统复杂;噪音大，振动大。

(二)机械压力机

是用曲柄滑块机构或凸轮机构、螺旋机构将将电动机的旋转运动转换为滑块的直线往复运动，对坯料进行加工的锻压机械。常用的机械压力机有热模锻曲柄压力机、摩擦压力机和水压机。

1.热模锻曲柄压力机

工作时，滑块到下止点位置时速度最慢，所产生的压力最大，压力机的能力即以此时的压力表示，一般为2MN～120MN(200 ～ 1200t)。

结构特点：

(1)热模锻曲柄压力机作用于锻件上的是静压力而不是冲击力，且变形力由机架承受，不传给地基;

(2)热模锻曲柄压力机是机械传动，工作时滑块行程大小不变，行程取决于曲柄的尺寸;

(3)机身刚度大，导轨与滑块的间隙小，装配精度高，因此能保证上下模准确地合在一起，不产生错动;

(4)工作台设有顶料装置，模锻结束后，锻件被自动顶出。

工作特点：

(1)工作时振动小、噪声小、加工精度高。

(2)曲柄压力机在滑块的一次行程中即可完成工件的一个变形，生产率高。

(3)但曲柄压力机结构复杂，造价高。

2.摩擦压力机

(1)电动机经皮带轮带动可做轴向往复移动的两个同轴摩擦盘旋转，交替压向飞轮，使其正反向旋转，并通过飞轮连接的螺杆推动滑块上下移动。当滑块接触工件时，飞轮被迫减速至完全停止，储存在飞轮中的旋转动能转变为冲击能，通过滑块打击工件。打击结束后，电动机使飞轮反转，带动滑块上升，回到原始位置。

(2)摩擦压力机的规格用公称工作压力来表示。

一般摩擦压力机的工作压力小于3.5MN(350t)，最大的可达25MN。

(3)摩擦压力机无固定的下死点，对较大的模锻件，可以多次打击成形。

打击力通过机架封闭，故工作平稳，振动比锻锤小得多，不需要很大的基础。

(4)摩擦压力机的优点：

结构简单;制造、维修费用低;

对基础、厂房建筑要求低;

工艺可能性大。

(5)缺点是生产率低。

3.水压机

(1)由三梁(上横梁、下横梁、活动横梁)、四柱、工作缸、回程缸和操作系统组成。

(2)水压机的工作原理是根据帕斯卡液静压定理，当20MPa～40MPa的高压水通入工作缸6，推动工作活塞5，使活动横梁3沿立柱下压;回程时，高压水通入回程缸10，由回程柱塞9和拉杆15把活动横梁沿立柱提起，立柱起导向作用。活动横梁上、下往复运动即实现对坯料加压变形。

(3)水压机规格以静压力表示，一般为8000—120000 KN;

(4)特点：

工作行程大;

没有巨大的冲击和噪声;

劳动条件好，环境污染小。

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