国产热模锻压力机的创新研究及应用选型

于学宏，申 刚，仉建军，朱元胜

（青岛宏达锻压机械有限公司，山东 青岛266309）

随着科技的飞速发展和国民经济的快速提升，我国锻造业的社会化大生产也得到了快速发展。为提高效益，锻造企业必将重新洗牌，逐步向集约化方向发展，走批量发展之路，从而降低成本，提高效益。锻造设备也将向优质高效、自动化、精密化方向发展，而热模锻压力机因其适合自动化、批量化生产的特点必将成为符合这一发展趋势的优选设备之一。

1 性能特点

如图1 所示，热模锻压力机是目前我国模锻行业广泛采用的模锻设备之一。可实现多模膛锻造，锻件尺寸精度较高，加工余量小，适用于大批量流水线生产。尤其对于模锻车间设备更新改造，该设备为优选设备之一。

图1 热模锻压力机

其优点有：振动和噪声小，工作环境比较安静；设备的刚性和稳定性好，操作安全可靠；滑块行程次数较高，因而生产效率较高；有可靠的导轨和精确的行程，能够保证锻件精度；具有较大顶出力的上、下顶料装置，保证锻件贴模后容易脱出；具有脱出“闷车”的装置，当坯料尺寸偏大，温度偏低，设备调整或操作失误时，出现“闷车”而不至于损坏设备，并能及时解脱“闷车”状况。

其缺点有：锻造过程中清除氧化皮较困难；超负荷时容易损坏设备；与模锻锤相比，其工艺万能性较小，对滚挤或拔长工序较困难。

需要注意的是，由于热模锻压力机是曲柄连杆机构，所以它属于定行程设备，其允许工作力是随曲柄转角变化的。公称压力角是热模锻压力机可施加名义吨位的曲柄转角，热模锻压力机实际打击力随转角变化的曲线不能超过允许载荷曲线，否则将引起离合器打滑，造成闷车。这时如果没有有效的措施，只能把模具破坏掉，造成很大损失。而锻件下料不准，温度偏低及操作失误等，都可能引起闷车而中断生产。为了防止超载和保证锻件尺寸，需反复调整封闭高度，模具调整比较繁琐，因此热模锻压力机适合批量生产，效率高、质量稳定。

2 工艺用途及其选择

2.1 工艺用途

热模锻压力机是借助模具实现金属毛坯热成形的锻造设备。和模锻锤相比，热模锻压力机由于锻造出的锻件精度高、材料利用率高、生产率高、易于实现自动化、对工人的操作技术水平要求低、噪声和振动小等优点，在现代锻压生产中的应用日趋广泛，特别是在大批和大量生产条件下，已逐步取代模锻锤，成为模锻件批量生产的主要设备。在热模锻压力机上，可以完成开式模锻、闭式模锻和挤压等金属型材的各种热模锻工艺过程。通过手工操作或自动传送装置，可以进行多模腔的热模锻。

热模锻压力机模锻零件主要类型有：①主要通过镦粗方式成形的锻件，如齿轮、法兰盘等盘形零件；②主要通过挤压工艺成形的复杂结构形状的锻件，如叉形零件和其他非对称零件；③需要用预先引伸工序的锻件，如汽车前梁、曲轴等。引伸工序通常在辊锻机上进行。

2.2 使用选择

热模锻压力机的选择除考虑压力机工作台上平面和滑块底面尺寸、行程、封闭高度及其调整量等参数外，最重要的是确定压力机的公称压力，与此同时还必须使模锻工作时所消耗的能量小于或等于压力机所能释放的最大能量。

在热模锻压力机使用过程中，毛坯加热温度过低、加热毛坯在锻造传送过程中的冷却、毛坯体积的公差以及压力机封闭高度的不正确调整等原因，都有可能引起模锻力的急剧增加，导致压力机过载或闷车。在现有计算方法中，尚不能精确确定实际模锻力。因而，在没有可靠的防过载装置的情况下，通过正确选择热模锻压力机的公称力，仍然是保证热模锻压力机正常和可靠工作的一个重要手段。

选择热模锻压力机时，必须考虑到模锻力是锻造温度和毛坯体积的随机函数这一事实。其经验选择计算公式：

pm=（0.7～0.75）pg

式中：pm——锻造温度下的平均锻造力，MN；

pg——热模锻压力机的公称压力，MN。

pm可以根据工艺计算决定。系数0.7 适用于温度分散较大和非自动热模锻压力机；0.75 用于温度分散较小和自动热模锻压力机的情况。经验选择方法虽然比较粗略，但计算简单适用。

在已知的模锻条件下，或者在规定毛坯温度和体积分散的情况下，用上述方法确定的热模锻压力机公称压力可以使压力机过载概率大大降低。计算分析表明，毛坯加热温度降低100℃时，模锻力有可能超过计算值的0.5 倍。热模锻的自动化不仅可以降低毛坯温度分散，而且可以降低压力机所必需的压力。

3 本公司创新研究及应用优势

在对热模锻压力机的研究实践中，本公司创新发明了热模锻压力机封闭高度补偿装置。

传统的热模锻压力机封闭高度调整系统，利用丝杠与丝母传动，指针进行直线运动，根据指针在标尺上的刻度读数，实现封闭高度调整。传动结构复杂，读数靠机械标尺来标明，存在较大误差，精确度低，更实现不了数字化调整。

本公司的创新发明则提供了一种传动结构简单、精确度高、调整准确的热模锻压力机封闭高度补偿装置。如图2 所示。

图2 封闭高度补偿装置

其工作原理是：液压马达驱动花键轴旋转，带动花键轴上的主动齿轮转动，与主动齿轮啮合传动的凸形从动齿轮转动，然后，凸形从动齿轮转动带动与之相连接的蜗杆转动，偏心蜗轮与蜗杆啮合传动，蜗杆传动给模锻机滑块内部的偏心蜗轮，而实现模锻机滑块位置的变动。同时，蜗杆旋转运动经中间连接轴、联接套传递给编码器旋转轴。编码器为绝对值编码器，其特点是不需要计数器，通过光信号的位置传感器来识别绝对角度位置，能够大大提高编码器的抗干扰及数据可靠性。传出信号直接由PLC 控制，在触摸屏操作界面上进行数字补偿而实现封闭高度调整。

本发明模锻机封闭高度补偿装置，传动结构简单，利用编码器数字化技术，精确度高，进行数字补偿而实现封闭高度调整，调整准确。模锻机封闭高度直接数字显示，无需用肉眼在传统标尺上读数，误差极小，精确度高，直观性强。

4 结语

经过实践证明，本公司采用以上发明创新的热模锻压力机，结构简单，安全可靠，使用方便，故障率低，可为企业带来很好的经济效益，也将为我国锻造企业的产业重组和转型升级提供适合批量生产的装备保障。