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自由锻造液压机

1，自由锻造液压机的工作原理

        液压机是利用帕斯卡定律制成的利用液体压强传动的机械，以液体为工作介质，用来传递能量以实现各种工艺的机器。

        自由锻造液压机又称锻造液压机，用于完成自由锻造工艺，即在被压机的工作缸压力作用下，通过上、下砧和一些简单的通用工具，使钢锭或钢坯产生塑性变形，以获得所需形状和尺寸的锻件。

        液压机的规格一般用公称工作力（MN）表示。以前锻造用液压机多是水压机，现在逐渐被油压机取代。

        液压机的工作原理:（见图11-8）大、小柱塞的面积分别为S2、S1，柱塞上的作用力分别为F2、F1。根据帕斯卡原理，液体压强各处相等，即

F2/S2=F1/S1=p;

F2=F1（S2/S1）。

2， 自由锻造液压机的结构

①结构形式

        液压机一般由本体（主机）、动力系统及液压控制系统三部分组成。

        最常见的液压机本体结构是三梁四柱上传动式。现以锻造水压机为例，其结构简图所示。它由上横梁1、下横梁3、4个立柱2和16个内外螺母组成一个封闭框架，框架承受圭部工作载荷。工作缸固定在上横梁1上，工作缸内装有工作柱塞君，它与活动横梁7相连接。活动横梁以4个立柱2为导向在上下横梁之间往复运动。在活动横梁的下表面上，一般固定有上砧（上模），而下砧（下模）则固定于下横粱上的工作台上。当高压液体进人工作缸后，在工作住塞上产生很大的压力，并推动工作栓塞、活动横梁及上砧向下运动，使工件（锻件）5在上、下砧之间产生塑性变形，此时回程缸4内通低压液体并徘出工作液体。回程缸4固定在下横梁上，回程柱塞6与活动横梁相连接。回程时，工作缸通低压液体，高压液体进人回程缸，推动回程往塞6向上运动，带动活动横梁回到原始位置，完成一个工作循环。

1-上栈梁  2－立柱中 3-下横

4-回程缸  5-工件  6-回缸柱塞

7-活动横梁 8-工作柱塞 9-工作缸

        动力系统主要提供液压机本体工作时所需要的高压液体，并接收回程排回的低压液体，此外，对工作液体进行检测、过滤、搅拌及冷却，以保证工作液体处于最佳工作状态。动力系统分为泵直接传动和泵蓄势器传动两种类型。

        自由锻造液压机的结构，按作用力的方向区分，液压机有立式和卧式两种。多数液压机为立式，挤压用液压机则多用卧式。按结构型式分，液压机有双柱、四柱、八柱、焊接框架和多层钢带缠绕框架等型式，中、小型立式液压机还有用C型架式的。C型架式液压机三面敞开，操作方便，但刚性差。焊接框架式液压机刚性好，前后敞开，但左右封闭。在上传动的立式四柱自由锻造液压机中,油缸固定在上梁中,柱塞与活动横梁刚性连接，活动横梁由立柱导向，在工作液的压强作用下上下移动。横梁上有可以前后移动的工作台。在活动横梁下和工作台面上分别安装上砧和下砧。工作力由上、下横梁和立柱组成的框架承受。采用泵-蓄能器驱动的大、中型的自由锻水压机常采用三个工作缸，以得到三级工作力。工作缸外还设有向上施加力的平衡缸和回程缸。

②技术参数

        a.公称力P（主参数）它反映了液压机的主要工作能力，代表液压机名义上能发出的最大力量。在数值上等于工作液体名义最大压力和工作柱塞总工作面积的乘积（取整）。

        b.最大净空高H  指活动横梁停在上极限位置时，从工作台上表面到活动横梁下表面的距离。最大净空高度反映液压机在高度方向上工作空间的大小。

        c.最大工作行程S  机架或活动横梁能够移动的最大位移。

        d.柱间净空距（AxB）机架在工艺位置两立柱内侧之间的最小净尺寸，见表11-6。

        e.移动工作台面尺寸（长x宽）此尺寸反映液压机平面尺寸上工作空间的大小。

        f.活动部分移动速度  分为锻造加压锻造加压速度、空程下行速度与回程速度。它的变化范围很大，如锻造液压机要求锻造加压工作行程速度较高，可达50～150mm/s；空程下行速度与回程速度一般较高，以提高生产率。

        g.回程力  回程力由活塞缸下腔活塞工作面积或单独设置的回程缸来实现。

        h.允许最大偏心距  在液压机上进行的许多工艺操作中，往往要承受偏心载荷。

        i.移动工作台尺寸及行程

        g.顶出力P1与顶出行程S1

3、最常见的锻造液压机的本体结构形式

        按结构形式现主要分为：单柱式（C型）；双柱；四柱式；卧式；立式框架等。

①单臂式锻造液压机（C形单柱式机架）结构

        这种机架的主要特点是结构比较简单，工作区域宽敞，工作时可以从三面接近压机，操作方便。小型锻造液压机中常采用C形单柱式机架，如图所示，为缸动式结构，不动的工作柱塞1固定在用四根拉杆3与单往机架9连接的梭梁2上，而工作缸6可以在单柱机架的导向装置回中作上、下往复运动，工作缸的底部固定有上砧。两个回程缸7则固定在机架上，回程时，回程缸柱塞5通过活动横梁旱带动工作缸一起向上作回程运动。这种小型幢造液压机也但空气锤一样，工人操作锻件很方便。

        单臂式锻造液压机属于小型锻造液压机，其公称力为3.15～8MN，如3.15MN锻造液压机相当于2t自由锻锤的锻造能力；5MN锻造液压机则相当于5t自由锻锤。

1-工作柱塞 2-横梁 3-拉杆 4-活动横梁 5-回程柱塞6-工作缸 7-回程缸 8-导向装置 9-机架

②三梁四柱式上传动锻造液压机结构

        这是最常见的结构形式，广泛应用于各种用途的液压机中，其结构简图如图所示。在这种结构中，回程缸11固定于上横梁3的两侧，回程时，高压液体进人回程缸，推动回程柱塞10向上运动，通过其顶部小横粱9及拉杆12，带动活动横梁向上回程。上、下横梁与立柱应组成一个刚性封闭框架，它要承受液压机的全部工作载荷，不应有任何松动，因此液压机的地基是不承受工作载荷的。其技术参数如图所示。

        1-工作缸  2-工作柱塞  3-上横梁  4-立柱  5一活动横梁 6-上砧

        7-下砧 8-下横梁 9-小横梁 10－回程柱塞 11一回程缸 12一拉杆

③双柱下拉式锻造液压机结构

        在上传动三梁四柱式结构中，液压机本体的重心高出地面很多，稳定性较差。近年来，中小型锻造液压机每分钟的锻造次数已可达80～100次，如仍用上述结构，快速锻造时，机架晃动很大。20世纪60年代开始，出现下拉式（下传动）结构，下拉式（下传动）又分为分体组合机架和整体机架。

        分体组合机架，如图所示，它由两根立柱3及上、下校梁l、6组成一个可运动的封闭框架，3个工作缸安装在下横梁6上，也随框架一起运动，而3工作柱塞7则固定在不动的固定梁5上。固定梁上还装有立柱3的导套和回程缸4，框架以一定的角度（如30度）斜向布置。

下拉式结构有以下优点：

        1）压机本体重心低，几乎与地面水平接近，因此稳定性好。

        2）工作缸在地面以下，地面上几乎没有什么管道，当用油为工作介质时，不易着火，比较安全。管道连接处不受机架晃动或机架变形的影响，不易损坏。

        3）上横梁宽度不取决于工作缸的外径。因此上横梁可以做的比较窄，便于操作。

        4）框架按一定角度的斜线布置，在纵、横两个方向上可方便地布置移动工作台及横向移砧装置，操作工人有交宽的工作视野，液压机的输助工具也有较大的工作室间。

        5）液压机地面上高度较小，可安装在高度交低的车间里。

下拉式结构有以下缺点：

        1）地坑深度加深很多，地下工作量交多。

        2）运动部分质量较大，惯性大。

        由干下拉式结构具有较多的优点，随着快速锻造压机的发展，在中小型锻造液压机中，得到比较广泛的采用。

        双柱式机架比四柱式机架具有锻造空间大、压机司机视野开阔，锻造天车容易接近压机中心，钢锭送进及取出均较为方便等优点。

4，其它结构形式的锻造液压机本体结构形式

        双柱下拉式快锻液压机曾得到很快发展，成为中、小型快锻液压机的主要形式。但其基本弱点是运动部分质量、惯性太大，以及主要部件位于地下，不易观察及检修，而且要求很深的地下空间，也不利于用于取代车间现有的锻锤。

        20世纪70年代中期，英国戴维（Davy）公司开发了一种新型的、适用于快速锻造的双柱上传动锻造液压机。

        这种结构的液压机机架为预应力结构，立柱由柱套8及拉杆9组成组成，上横梁6与下横梁10通过拉杆9及其两端的螺母于带有支承套的柱套8预紧成一个刚性封闭框架。立柱的柱套抗弯刚度好，主要支承受偏心锻造时的弯矩，而拉杆则仅承受轴向拉力。如图11-23所示，柱套为空心梯形截面，活动横梁以小形导轨在两边柱套的四个斜平面上导向，导向面的间隙是可以调节的。这种结构刚性好，稳定性好，而运动部惯性又比下拉式小，因此快速锻造时稳定好。