第四章 螺旋压力机

学习摩擦式、电动式、液压式和离合器式螺旋压力机的结构和工作原理。学习螺旋压力机的工艺特性。第四章螺旋压力机4.螺旋压力机的工作原理和分类螺旋压力机是用螺杆﹑螺母作为传动机构﹐并靠螺旋传动将飞轮的正反向回转运动转变为滑块的上下往复运动的锻压机械。图4-1螺旋压力机工作原理：工作时，电动机使飞轮加速旋转以储蓄能量，同时通过螺杆、螺母推动滑块向下运动。滑块接触工件时，飞轮被迫减速至完全停止，储存的旋转动能转变为冲击能，通过滑块打击工件，使之变形。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。结构组成：五大组成部分传动部分工作部分机身部分操纵系统附属装置图4-23000kN双盘摩擦压力机结构图1、机身2、滑块3、螺杆4、斜压板5、缓冲圈6、拉紧螺栓7、飞轮8、传动带9.11、摩擦盘10、传动轴12、锁紧螺母13、轴承14、支臂15、上横梁16、制动装置17、卡板18、操纵装置19、拉杆20、顶料器座大型的采用液压或气动助力设备工作特征：无固定下死点，对较大的模锻件可多次打击成形，可进行单打、连打和寸动。打击力与工件的变形量有关，变形大时打击力小，变形小(如冷击)时打击力大，与锻锤相似。它的滑块速度低(约0.5米/秒，仅为锻锤的1/10)，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。装有打滑保险机构，将最大打击力限制在公称压力的2倍以内，以保护设备安全。分类：按传动机构的类型可以分为：摩擦式、电动式、液压式、离合器式。按螺旋副的工作方式分为螺杆直线运动式、螺杆旋转运动式和螺杆螺旋运动式三大类。按螺杆数量分为单螺杆、双螺杆和多螺杆式。按工艺用途分为粉末制品压力机、万能压力机、冲压用压力机、锻压用压力机等。按结构形式分为有砧座式和无砧座式等。1、机架2、滑块3、电动机4、螺杆5、螺母6、带7、摩擦盘8、飞轮9、操纵气缸10、大齿轮(飞轮)11、小齿轮12、液压马达13、液压缸14、电动机定子15、电动机转子(飞轮)16、回程缸17、离合器图4-3螺旋压力机的传动类型图4-4螺旋副的工作方式4.1摩擦压力机工作原理：电动机通过摩擦盘带动飞轮轮缘而使飞轮旋转。双盘式摩擦压力机应用最广。特点：动作较快，可使滑块停在行程内的任意位置，一旦超负荷时，只引起飞轮与摩擦盘之间的滑动，而不致损坏机件。图4-5摩擦压力机操纵系统原理图1、分配阀液压缸2、分配阀3、液压缸4、活塞5、操纵手柄6、拨叉7、曲杆8、操纵杆9、控制杆10、上碰块11、上行程限位板12、下行程限位板13、下碰块14、弹簧15、压力计16、溢流阀17、液压泵18、电动机19、油箱图4-6J53-2500T双盘螺旋摩擦压力机图4-7FPRN系列摩擦螺旋压力机工作过程：1、冲压：压下操纵手柄5，分配阀2被上提，压力油进入液压缸的上腔，在油压作用下活塞4拉下操纵杆8，通过曲杆7和拨叉6使传动轴右移，左摩擦盘压紧飞轮驱动飞轮旋转，使滑块向下运动。在将接触工件时，滑块上的下行程限位板12和控制杆9的下碰块13相碰，使手柄和分配阀回到中间位置，这时液压缸上、下腔均与油箱19相通，操纵杆在弹簧力作用下也处于中间位置，于是两个摩擦盘均与飞轮脱开而保持一定的间隙，此时运动部分便以所积蓄的能量来进行冲压。2、冲压结束，滑块回程冲压完后，将操纵手柄提起，分配阀被压到下面位置，压力油通人液压缸下腔，推动活塞向上运动将操纵杆顶起，拨叉便将传动轴向左推动，右摩擦盘压紧飞轮，驱动飞轮反转，使滑块回程向上。当滑块回程接近行程上止点时，固定在滑块上的上行程限位板11与控制杆9上的上碰块10相碰，迫使操纵手柄和分配阀回到中间位置，于是两个摩擦盘便与飞轮脱开，运动部分靠惯性继续上升，随即由制动装置进行制动，使滑块停止在预设的上止点。采用气动操纵系统的摩擦压力机的工作循环：两个气缸2、6分别固定在左右两个支撑座上，当向下行程开始时，右边气缸6进气，活塞经4根小推杆使摩擦盘压紧飞轮，搓动飞轮旋转，滑块加速下行；在冲压工件前的瞬间，气缸排气，靠横轴两端的弹簧复位，使摩擦盘与飞轮脱离接触，滑块靠积蓄的动能打击工件。冲压完成后，开始回程，此时左边的气缸2进气，推动左边的摩擦盘压紧飞轮，搓动飞轮反向旋转，滑块迅速提升；至某一位置后，气缸排气，摩擦盘靠弹簧与飞轮脱离接触，滑块继续自由向上滑动，至制动行程处，制动器动作，滑块减速，直至停止，即完成了一次工作循环。图4-8采用气动操纵系统的摩擦压力机1.7、手轮2.6、气缸3.5、摩擦盘4、横轴8、飞轮9、主螺杆10、主螺母11、滑块12、机身制动器工作原理：制动器安装于滑块的上部，当气缸1下腔进气时，活塞2的推力和弹簧3的预压力一起推动制动块4，制动飞轮下端面；若上腔进气，下腔排气，活塞克服压缩弹簧的力，将制动块拉下，与飞轮下端面脱离。该制动装置的优点是在停机停气时，弹簧能保持制动块压紧飞轮，而使滑块不能自由下落。滑块为U形结构，其导向比箱形结构长，承受偏心载荷的能力强。图4-9制动器结构图1、气缸2、活塞3、弹簧4、制动块飞轮工作原理：飞轮为打滑飞轮，外圈6由拉紧螺栓4和碟簧7夹紧在内圈2上。当冲压载荷超过某一预定值时，外圈打滑，消耗能量，降低最大冲压力，达到保护压力机的目的。图4-10打滑飞轮结构图1、主螺杆2、内圈3、摩擦片4、拉紧螺栓5、摩擦材料6、外圈7、碟簧8、压圈①工作前认真检查操纵系统是否正常，刹车机构、上下限位挡铁等安全装置是否完整可靠，润滑系统是否正常。②装卸模具要停车进行，调整模具时，开车需使滑块缓慢升降，模具要固定牢靠。③严格控制行程，禁止水平摩擦盘顶与主轴相撞。④采用带有顶杆装置的模具时，必须调整好上下限位挡铁，缓慢试压，以防顶坏模具。在进行压印和校正等刚性冲击时，其行程不宜超过最大行程的65％。⑤工作完毕后，切断电源，整理现场，做好交接班。摩擦压力机的安全操作4.2液压螺旋压力机特点：工作速度较高，生产率较高。便于采用能量预选和工作过程的数控，操作方便，容易实现压力机以最佳的能耗工作。成本较高，一般液压螺旋压力机都为较大型设备。液压螺旋压力机液压缸传动式压力机液压马达传动式压力机螺旋运动液压缸式压力机直线运动液压缸式压力机分类：1、液压马达-齿轮式液压螺旋压力机：它的飞轮是一个大齿轮5，由若干个带小齿轮6的液压马达7驱动，使之正转或反转，从而带动主螺杆3滑块2上、下运动，完成工作循环。大齿轮的厚度等于小齿轮的厚度加上滑块行程，因此，飞轮的结构尺寸很大。若干个液压马达均匀分布在飞轮的圆周上，并固定在压力机的机身上。高压油由液压泵蓄能器供给。工作原理：2、螺旋液压缸式液压螺旋压力机：飞轮7的上方与主螺杆8同轴串联着副螺旋副，其导程和旋向与主螺旋副相同，副螺母4在支座上固定不动。副螺杆2(即为活塞杆)下端与飞轮7连接，上端为活塞1。高压油进入液压缸3上腔作用在活塞上时，活塞与副螺杆便相对副螺母下行并作螺旋运动，带动飞轮与主螺杆同步运动，同时飞轮加速积蓄能量。当液压缸上腔排油、下腔进油时，推动主、副螺杆反向做螺旋运动，于是滑块被提升回程。图4-12副螺杆式液压螺旋压力机传动部件结构图1、活塞2、副螺杆3、液压缸4、副螺母5、支座6、尼龙十字形联轴节7、飞轮8、主螺杆图4-11液压马达-齿轮式液压螺旋压力机示意图1、拉杆2、滑块3、主螺杆4、主螺母5、大齿轮6、小齿轮7、液压马达3、直动式液压缸式液压螺旋压力机：机身两侧装有两个液压缸3，其活塞杆与滑块铰接。当高压油进入液压缸上腔，作用在活塞上时，便推动滑块向下运动，带动主螺旋副运动，使飞轮旋转并积蓄能量。当高压油进入液压缸下腔，而上腔排油时，滑块便被提升回程。直动液压缸式螺旋压力机结构简单，制造容易，动作可靠，但主螺旋副在工作中磨损较严重，设备的传动效率也较低。图4-13直动液压缸式液压螺旋压力机1、飞轮2、主螺杆3、液压缸4、活塞5、滑块4.3电动螺旋压力机图4-14电动螺旋压力机1、主螺杆2、导套3、制动器4、转子5、电动机定子6、风机工作原理：压力机的工作是靠转子和定子之间的磁场产生的力矩，驱动转子(飞轮)正、反转，通过主螺旋副的螺旋运动，使滑块完成工作循环。图4-15J58系列电动螺旋压力机J58系列电动螺旋压力机是一种工艺适用性极强的锻压设备。它既能用于热锻，又能用于精锻、精整；既能适用于不锈钢复底锅压力焊接工艺，又能适用于钛合金叶片及其他叶片的精密锻造。具有结构简单、体积小、传动链短、操作便捷、运行安全、维修工作量小的特点，该机打击能量可准确设置，打击力有显示，可根据成型精度调节能量、打击力，以减少模具的机械应力和热接触时间，延长模具寿命。结构组成：电动机定子5，安装在机身上，而电动机的转子4(即为飞轮)与主螺杆上端相连，二者均为圆筒形。转子高度为滑块行程加定子高度，由低碳铸钢制成，结构简单、加工容易，可靠性好。压力机的工作是靠转子和定子之间的磁场产生的力矩，驱动转子(飞轮)正、反转，通过主螺旋副的螺旋运动，使滑块完成工作循环。特点：传动环节少、容易制造、操作方便、冲压能量稳定。与同吨位摩擦压力机相比，每分钟行程次数提高了2～3倍，不必经常更换磨损件，近年来增长很快，并向大型化发展。数控电动螺旋机：打击能量可精确设置，成形精度高，制件公差小，适合于精密锻造。模具载荷减轻，比摩擦压力机模具寿命明显提高。电耗降低，结构简单，故障率低，易于维护，无液压驱动单元，使用维护费用明显减少。可进行程序锻造，主机能自动按预先设置的每工步打击能量运行。打击后，滑块还可在下死点停顿，停顿时间能预先设置，以适应某些工艺的要求。由于采用了变频驱动，不会对工厂电网产生冲击和影响其它设备运行。行程高度方便调整，回程位置准确安装了自主研发的吨位指示器，精确控制打击力，保护主机不致超载。图4-16数控电动螺旋机4.4离合器式螺旋压力机优点：打击能量高闷模时间短，模具使用寿命长抗偏载能力强生产效率高、节省能源。缺点：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。在锻击和回程时，主螺杆和螺母的螺牙为同一受力面，润滑液不易补充，导致螺母螺牙容易磨损。图4-17NPS系列压力机结构简图1、顶杆2、机身3、滑块4、螺杆5、螺母6、回程缸7、推力轴承8、飞轮9、摩擦盘10、离合器活塞11、离合器液压缸工作原理：电动机通过V形胶带驱动飞轮朝一个方向连续旋转。当工作循环开始时，离合器结合，螺杆在很短的时间内达到飞轮转速，滑块匀速下行进行锻造使工件变形。当变形完成后离合器迅速脱开，滑块在回程缸带动下快速回到上止点。该压力机可在操作面板上预置锻压力，当实际锻压力达到预定值时，机械惯性机构迅速打开离合器的卸荷阀，使离合器液压缸快速排油，弹簧便将离合器脱开。图4-18J55系列离合器式螺旋压力机4.5螺旋压力机的工艺特性螺旋压力机的工作特性与锻锤相同，工作时依靠冲击动能使工件变形，工作行程结束时滑块速度减小为零。螺旋压力机的工艺适应性好，可用于模锻及各类冲压工序。螺旋压力机的滑块行程不固定，下止点可改变，工作时压力机模具系统沿滑块运动方向的弹性变形，可由螺杆的附加转角得到自动补偿，实际上影响不到制件的精度。适用于精锻、精整、精压、压印、校正及粉末冶金压制等工序。优点：螺旋压力机无沉重而庞大的砧座，也不需蒸汽锅炉和大型空气压缩机等辅助设备；设备投资少维修方便；工作时的振动和噪声低，操作简便，劳动条件好。缺点：滑块行程次数低，生产率不高；承受偏心负荷的能力较差，一般只适用于单槽模锻；使用滑块连续行程工作时操纵系统必须换向。螺旋压力机还存在多余能量问题，易加剧机器的磨损和缩短受力零件的寿命。