螺旋压力机上模锻

锻造变形力学基础常见锻造工序的受力：一、锻造工序的受力分析1、作用力设备施加的力，借助工具火模具传给金属坯料的力，有冲击力和静压力。

冲击力—锻锤、螺旋压力机（螺旋锤）静压力—热模锻压力机、机械压力机2、摩擦力热塑形变形时，摩擦力与正压力之间不存在比例关系，这时由于材料的屈服强度（实质是抗剪强度）决定了材料所能承受的最大摩擦力。

在冷态时，近似的认为成正比例关系。

摩擦力的影响：1）使变形力增大正挤压时变形力增大，反挤压时变形力减少，2）影响充满模膛在凹模中顶镦时，摩擦力的作用—上端部圆角比下端部圆角更易充满在凸模中顶镦时，摩擦力的作用—下端部圆角比上端部圆角更易充满3、惯性力当惯性力的方向与所要充满的方向一致时，将有助于充填模膛。

因此，锤锻模多把难充满的部分放在上模膛，就是这个道理。

在挤压时，根据体积不变原理，当F0/F1很大时，则V1很大，当冲头停止时，由于惯性的作用，会使出口部分拉断，或拉成细颈。

二、锻造工序的应力分析1、镦粗时，毛坯中部和靠近接触面的部分受三向压应力，外表面？？低塑性的金属材料在镦粗时，侧表面受沿着切向为拉应力，常易产生裂纹，如果外面增加一层低碳钢套，坯料表面处于受压状态，镦粗时则不易产生裂纹。

2、冲孔时，冲头下面受三向压应力，环壁受一拉一压。

3、变薄拉伸变形区受一拉一压，出口以外的区受两拉应力。

在压力加工中，变形区受拉应力越小，压应力越大则金属的塑性越好，反之塑性越差。

塑性的衡量是以产生裂纹前的许可变形程度，而裂纹的发展则与应力的大小有关。

（裂纹产生与塑性高低有关，而裂纹扩展与应力大小有关）为了追求高塑性，要使变形区受三向压应力，在实践中，某些有色金属及耐热合金，铸态塑性很低，通常采用挤压工艺生产，有时为防止挤出部分拉断，还需施加反向推力。

三、镦粗时的最后变形区在模锻时，金属完全充满模膛后，只有金属中间部位产生变形，见图h0，约为飞边桥部高度的（2-5）倍。

四、做功。

电液模锻锤、摩擦螺旋压力机、高能螺旋压力机、热模锻压力机、数控全液压模锻锤的比较一、电液模锻锤：优点：1、 结构简单，维护费用低；2、 操作方便，灵活性强；3、 可进行多模膛锻造，无需配备预锻设备；4、 打击速度高，金属变形力小，金属表面质量高；5、 设备通用性好，小锤可以干大活；6、 设备投资少(为热模锻压力机投资的3141～)。

缺点：1、 打击能量不能精确控制；2、 终锻时易发生冷击现象，模具寿命低；3、 噪音大，地面振动大；4、 不能实现自动化生产。

二、螺旋压力机优点：1、 结构简单；2、 运动速度低，操作方便；3、 成形工艺范围广，可用于模锻、切边、弯曲等工序。

缺点：1、由于有螺杆的存在，承受偏心载荷能力差，一般只能用于单模膛锻造；不适合一次加热，完成几道工序(如去除氧化皮，预锻和切边)；2、当采用螺旋压力机终锻时，就需要用另外的设备完成辅助工序，生产线上设备配置多，整条线投资大。

3、打击次数低，一般为10～15次/分，生产效率极低；4、普通螺旋压力机(摩擦螺旋压力机)能源利用率低，仅为10%左右，而高能螺旋压力机价格极高。

5、打击时，机身受封闭力，一旦出现超负荷极易损坏机器大的零部件(如机身、螺杆等)。

三、高能螺旋压力机优点：1、飞轮与螺杆脱离，飞轮连续旋转，能量利用率较高；2、滑块导向好，抗偏载能力强，可实现多模膛锻造；缺点：1、打击次数偏低，一般为20次/分；2、价格昂贵。

四、热模锻压力机优点：1、导向精度好，机身刚度大，锻件质量高；2、工作频次高；3、有顶击装置；4、易于实现自动化生产。

缺点：1、体积庞大，设备投资极大；2、由于滑块行程固定，模具调整不方便，因此仅运用于大批量生产的锻件；3、坯料上下两端面的氧化皮易压入锻件表层。

五、数控全液压模锻锤优点：1、打击能量和打击工序实现了数控化，打击能量可精确控制；2、打击频次高；3、可多模腔锻造；4、锻造精度高；5、模具寿命高；6、有顶击装置；7、机身下部设置有德国技术的减震器，打击时，地面无振动；8、易于实现自动化生产；9、设备投资适中。

第三章模锻设备的选择模锻锤、螺旋压力机、热模锻压力机是锻造行业的三大主力模锻设备，尽管多年来各自技术均得到相应的发展，但由于其各自的性能特点，因而具有不同的适应性！热模锻压力机优点(1)锻造时滑块的行程不变，每个变形工步在滑块的运动下成形，便于实现机械化和自动化，具有很高的生产率。

(2)滑块运动精度高，并有锻件顶出装置，使锻仟的模锻斜度、加工余量和锻造公差减小，因而锻件精度比锤上模锻件高。

(3)作用于坯料上的锻造力是静压力而不是冲击力，坯料的变形速度较低，这对于低塑性材料的锻造有利。

某些不适于在模锻锤上锻造的材料(如耐热合金、镁合金等)，可在热模锻压力机上锻造。

(4)工作时的振动和噪声小，劳动条件得到改善。

这种模锻方法的主要缺点是设备结构复杂，价格高，模具结构也比一般锤上锻模复杂，同时，由于滑块行程不能在锻造过程中调节．因而不能进行拔长、滚挤等需要多次打击才能完成的工步的操作。

平锻机上模锻在工艺上特点(1)坯料都是棒料或管材．并且只进行一端局部加热和局部变形加工，因此可以完成在立式锻压设备上不能锻造的某些长杆类锻件，也可用长棒料连续镀造多个锻件。

(2)锻模有两个分模面，锻件出模方便，可以锻出在其他设备亡难以完成的在不同方向上有凸台或凹槽的锻件。

(3)需配备对棒料局部加热的专用加热炉。

摩擦压力机上模锻特点(1)滑块行程和打击能量都可自由调节，坯料在一个模腔内可以多次打击，因而摩擦压力机属于锻锤类设备。

其工艺性能广泛，既可完成微租、成形、弯曲、预锻、终锻等成形工序，也可进行校正、稍整、切边、冲孔等后续工序的操作。

(2)滑块行程速度略高于热模锻压力机，比模锻锤低得多，锻压力仍接近于静压力性质。

同时，由于飞轮的惯性大，其锻击频率低，因而生产率较低。

(3)金属在两次锻击之间可以充分进行再结晶，适合于再结晶速度较低的一些合金钢和有色金属的锻造。

(4)螺杆与滑块之间为非刚性连接，承受偏心载荷能力差，适合单模膛锻造。

1.体积成形（锻造、热锻）：利用外力，通过工具或模具使金属毛坯产生塑性变形，发生金属材料的转移和分配，从而获得具有一定形状、尺寸和内在质量的毛坯或零件的一种加工方法。

2.自由锻：只用简单的通用性工具，或在锻压设备的上、下砧间直接使坯料成形而获得所需锻件的方法。

特点：1、工具简单，通用性强，操作灵活性大，适合单件和小批锻件，特别是特大型锻件的生产。

2、工具与毛坯部分接触，所需设备功率比生产同尺寸锻件的模锻设备小得多，适应与锻造大型锻件。

3、锻件精度低，加工余量大，生产效率低，劳动强度大3.模锻：利用模具使坯料变形而获得锻件的锻造方法。

通过冲击力或压力使毛坯在一定形状和尺寸的锻模模腔内产生塑性模锻特点：(1)锻件形状较复杂，尺寸精度高; (2)切削余量小，材料利用率高，模锻件成本较低；(3)与自由锻相比，操作简单，生产率高；(4) 设备投资大，锻模成本高，生产准备周期长，且模锻件受到模锻设备吨位的限制，适于小型锻件的成批和大量生产。

变形获得锻件4.锻造工艺流程：备料---加热---模锻---切边、冲孔—热处理—酸洗、清理---校正5.锻造用料：碳素钢和合金钢、铝、镁、铜、钛等及其合金。

材料的原始状态：棒料、铸锭、金属粉末和液态金属。

6.一般加热方法：可分为燃料（火焰）加热和电加热两大类。

7.钢在加热时的常见缺陷：氧化、脱碳、过热、过烧、裂纹8.自由锻主要工序：镦粗、拔长、冲孔、扩孔9.使坯料高度减小，横截面增大的成形工序称为镦粗。

镦粗分类：完全镦粗、端部镦粗、中间镦粗10.镦粗的变形分析：难变形区、大变形区、小变形区11.镦粗工序主要质量问题：①锭料镦粗后上、下端常保留铸态组织②侧表面易产生纵向或呈45度方向的裂纹③高坯料镦粗时常由于失稳而弯曲。

防止措施: 1、使用润滑剂和预热工具 2、采用凹形毛坯 3、采用软金属垫 4、采用叠镦和套环内镦粗 5、采用反复镦粗拔长的锻造工艺12.使坯料横截面积减小而长度增加的成形工序叫拔长13.在坯料上锻制出透孔或不透孔的工序叫冲孔14.冲孔的质量分析：走样、裂纹、孔冲偏15.减小空心坯料壁厚而增加其内、外径的锻造工序叫扩孔16.采用一定的工模具将坯料弯成所规定的外形的锻造工序称为弯曲17.扭转是将坯料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角度的锻造工序18.按成形方法的不同，模锻工艺可分为开式模锻、闭式模锻、挤压和顶镦四类19.模具形状对金属变形流动的影响：⑴控制锻件的最终形状和尺寸⑵控制金属的流动方向⑶控制塑性变形区⑷提高金属的塑性⑸控制坯料失稳提高成形极限20.开式模锻变形过程：第Ⅰ阶段是由开始模压到金属与模具侧壁接触为止；第Ⅰ阶段结束到金属充满模膛为止是第Ⅱ阶段；金属充满模膛后，多余金属由桥口流出，此为第Ⅲ阶段。

模锻设备的种类及其选用原则班级：学号：姓名：摘要：通过对目前锻造行业四大主力模锻设备：蒸汽—空气模锻锤、液压机、曲柄压力机、螺旋压力机等不同种类的介绍，分析了四种模锻设备各自的优缺点，提出了不同模锻设备的选用原则。

引言：蒸汽—空气模锻锤、曲柄压力机、螺旋压力机、液压机、选用原则1模锻设备的地位和作用装备制造的整体能力和水平决定着国家的经济实力. 国防实力. 综合国力和在全球经济形势下的竞争和合作能力,决定着国家实现现代化和民族伟大复兴的过程.装备制造业承担着为国民经济各行各业提供装备的重任,带动性强,涉及面广.装备制造业的技术水平不仅决定了相关产业的质量,效益和竞争能力的高低,而且是传统产业借以实现产业升级的基础和根本手段。

没有强大的装备制造业,就不可能实现生产力的跨越发展;就不会有现代化和国家富强,经济繁荣;国防和军事装备现代化,国家军事和政治的安全也无从谈起。

模锻设备在塑性成形设备的主要力量。

塑性成形加工在装备制造业中占有举足轻重的地位。

由于成形生产具有生产力高，材料利用率高和改善了制作件的内部组织及力学性能等显著改善特点。

模锻加工的零件数量在各行各业中所占比例很大。

2模锻设备的发展概况锻造是一种借助工具或模具在冲击或压力作用下加工金属机械零件或毛坯的方法。

锻造在机器制造业中有着不可代替的作用，由锻造方法生产出来的锻件形状、尺寸稳定性好，并有最佳的综合力学性能。

与其他加工方法相比，锻造（主要是模锻）加工的生产率是相当高的，一个国家的锻造水平，反映了这个国家机器制造业的水平。

金属材料的锻造成型具有两千多年的发展历史，然而直到第一次工业革命，手工锻造才被机器锻造所取代。

伴随着蒸汽机的发明和蒸汽作为动力的应用，19世纪出现了工业汽锤，有关热力学理论和蒸汽锤的设计理论才逐渐的完善；电气技术的发展和电动机驱动的应用，促进了机械压力机的发展；以矿物油作为工作介质的液压元件的出现和液压技术的发展，促进了液压机和液压驱动锻锤的发展；1650年法国人帕斯卡提出了封闭静止流体中的压力传递的帕斯卡原理。

模锻设备的选型与比较海安县百协锻锤有限公司张长龙摘要：模锻锤、螺旋压力机、热模锻压力机是锻造行业的三大主力模锻设备，本文通过其各自的结构性能特点的比较及设备的选型介绍，阐述其具有不同的适应性！关键词：模锻锤、螺旋压力机、热模锻压力机、适应性1 总述模锻锤、螺旋压力机、热模锻压力机是锻造行业的三大主力模锻设备，尽管多年来各自技术均得到相应的发展，但由于其各自的性能特点，因而具有不同的适应性！2 模锻设备的性能特点及选型2．1 模锻锤2．1．1性能特点模锻锤是在中批量或大批量生产条件下进行各种模锻件生产的锻造设备，可进行多型模锻，由于它具有结构简单、生产率高、造价低廉和适应模锻工艺要求等特点，因此它是常用的锻造设备。

锻锤在现代锻造工业中的地位取决于如下几个方面：a结构简单，维护费用低；b 操作方便，灵活性强；c 模锻锤可进行多模镗锻造，无需配备预锻设备，万能性强；d 成形速度快，对不同类别的锻件适应性强；e 设备投资少（仅为热模锻压力机投资的1/4）。

锻锤的特出优点在于打击速度快，因而模具接触时间短，特别适合要求高速变形来充填模具的场合。

例如带有薄筋板、形状复杂的而且有重量公差要求的锻件。

由于其快速、灵活的操作特性，其适应性非常强，有人称之为“万能”设备。

因而特别适合多品种、小批量的生产。

锻锤是性能价格比最优的成形设备。

特别是百协程控锻锤的出现，使锻锤在现代锻造工业发展中又一次得到了复兴。

百协程控锻锤是充分发挥传统锻锤灵活自如、成型速度快的优势，综合运用了液压、电器等现代传动、控制技术，不仅具有简单可靠的结构，而且具有极为周到的运行监测系统、故障诊断系统、能量自控系统及程序打击控制系统，是当今锻造工业中符合高效、节能、环保要求的具有高精度、高可靠、高性价比特点并具有广泛适应性的现代化精密锻造设备。

百协程控锻锤具有如下特点：A. 高效由于其独特的液压传动结构，使锤头在较短行程内获得巨大能量成为可能，即短行程高速锻造和高频率的连续锻造成为现实，这就为锻件的高效率快速成形创造了先决条件，程控锻锤的这一优势是其它锻造设备所无可比拟的。

数控电动螺旋压力机一、螺旋压力机发展趋势模锻件在汽车、工程机械、铁路车辆、航空、国防等工业中应用广泛，随着轿车工业、国防工业的发展，对模锻件的精度要求越来越高，例如汽车发动机连杆模锻件质量公差仅±4克，气门采用精密模锻成形后，只需磨削加工。

传统模锻设备如模锻锤、热模锻压力机，很难制作出精密模锻件。

螺旋压力机由于滑块没有固定的下死点，是生产精密模锻件的理想装备。

螺旋压力机在发展阶段中，出现了摩擦压力机、液压螺旋压力机、离合器式螺旋压力机、电动螺旋压力机四种主要传动形式，现比较如下：1、摩擦压力机摩擦压力机是最老的螺旋压力机，结构简单、价格低廉是其主要特点。

但是存在以下问题：（1）传动效率低，滑块下行时在0.65左右，滑块回程时在0.35左右。

能耗高，在能源日益紧张的情况下，摩擦压力机的应用将受到制约。

（2）摩擦带易磨损，需经常更换。

（3）打击能量不易精确控制。

2、液压螺旋压力机由于螺旋压力机能锻造出精密锻件，为了发展大吨位的螺旋压力机，60年代末以来，国外研发成功大型液压螺旋压力机，随后液压螺旋压力机成为我国锻压界的研究热门。

但是，国内只有华中科技大学研发成功6.3MN、16MN液压螺旋压力机，获我国锻压机械第一个国家发明奖（三等），并在生产中得到应用。

国外液压螺旋压力机最大吨位达140MN。

液压螺旋压力机性能优于摩擦压力机，但是存在以下问题：（1）液压系统复杂，管道敷设工作量大，液压泄漏对环境有污染。

（2）维修技术水平要求高，一般锻造工厂维修困难。

（3）价格远高于摩擦压力机。

3、离合器式螺旋压力机上世纪70年代末推出，又称高能螺旋压力机。

其特点是具有高的打击能量，滑块在小行程能输出额定能量值和达到最大锻击力；最大吨位为112MN。

但是存在以下问题：（1）机器结构十分复杂，既有机械离合器传动，又有用于滑块回程的液压传动。

（2）常用的滑块回程方式是采用液压缸推动滑块，同时使螺杆作反向运动。