CN102806293A - 多向模锻压力机 - Google Patents

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刘世雄
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B7/00Presses characterised by a particular arrangement of the pressing members
    • B30B7/04Presses characterised by a particular arrangement of the pressing members wherein pressing is effected in different directions simultaneously or in turn

Abstract

一种多向模锻压力机,其特征在于:床身[1]上部采用机械传动,其工作执行机构一曲柄[3]连杆[4]带动的滑块[5]沿垂直方向往复运动;下部采用液压传动,其工作执行机构一油缸[14]、[7]中的活塞[13]、[8]可以设置在水平方向往复运动,也可以设置在垂直方向往复运动。该压力机既有机械传动快速、生产率高的优点;又有液压传动容易实现垂直分模、水平分模和复合分模,以适应于精锻形状复杂、品种繁多的锻件的优点;而且锻件没有飞边、没有模锻斜度,减少材料消耗,不需要切边的设备、模具、人工和电费,降低生产成本。

Description

多向模锻压力机
—.技术领域
[0001] 本发明涉及锻压金属零件用的模锻压力机。
二.背景技术
[0002] 随着科学技术的不断进步,锻压工艺也从自由锻到模锻再向精密模锻(简称精锻)的方向发展。对于诸如下列形状的锻件:
[0003] I.两头大、中间小的锻件,如:喷管,套筒,手柄等;
[0004] 2.两头小、中间大的锻件,如:球形接头,六角接头,缸体等;
[0005] 3.带侧向枝芽的锻件,如:十字轴,阀体,管接头等;
[0006] 有一个共同的特点,就是如果采用常规的锻压工艺,将无法从冲头运动的方向取出锻件,所以,精锻这类形状复杂、品种繁多的锻件,都必需采用多向模锻工艺(也叫分模模锻或闭式模锻工艺)。
[0007] 与普通模锻工艺相比较,多向模锻工艺有许多优点:1,没有飞边,没有模锻斜度,因此节约材料,减少加工,降低生产成本;2,毛坯在封闭模腔内成形时,处于三向应力状态,金属的塑性大为提高,毛坯只需要一次加热、一次成形即可,因此提高生产效率;3,锻件的金属流线沿轮廓合理分布,可以提高锻件的机械性能。但是,目前缺乏一种理想的多向模锻设备。
[0008] 现在生产中所使用的多向模锻设备分为两类:机械传动的机械压力机和液压传动的液压机。
[0009] 用作多向模锻用的机械压力机又分为三种情况:
[0010] 一,将现有的机械压力机进行改装。如图I所示,是床身[I]上部有齿轮[2]驱动的曲柄[3]连杆[4]机构带动滑块[5]沿垂直方向作往复运动的通用机械压力机(也叫冲床)。将该压力机的工作台[10]改装加工出一个锥孔[11],具有相同锥度的左右可分凹模
[12]和[7]置于锥孔[11]中,依靠可分凹模的自重合模在一起。当滑块[5]上的冲头[6]向下运动、锻出锻件[8]的同时,在左右可分凹模[12]和[7]上要产生张模力P,迫使可分凹模[12]和[7]向左右张开,出现缝隙S,从而产生飞边[9]。即使凹模加工再精确,但是,由于存在间隙、弹性变形和模具磨损,飞边总是不可避免。这就带来了以下两个缺陷,致使锻件的成本增加:
[0011] 1,需要消耗的材料增多,飞边重量要占到整个锻件重量的3〜10% ;
[0012] 2,需要切边的设备、模具、人工和电费;
[0013] 这种改装的机械压力机的优点是:机械传动的速度快,生产率很高,所以,在加工小型锻件,特别是在阀门、铜制品行业中使用非常普遍。但是,这种压力机的缺点是:在锻压时,无法产生大于张模力的合模力,以致出现飞边,使成本增加;此外,它只能垂直分模,不能水平分模和复合分模,限制了它的使用范围。
[0014] 二,在现有的机械压力机上加装一付具有水平分模或垂直分模的专用模架。在该压力机冲头向下的行程中,使可分凹模能够产生大于张模力的合模力,以致不会产生飞边,取得精锻的效果。但是,这种专用模架结构复杂,合模机构的刚性差、弹性变形大、不可靠,常常发生开模、产生飞边的情况,而且这种专用模架有局限性,往往只适宜锻某一类锻件,而不能锻其他锻件。
[0015] 三,设计、制造双动机械压力机。如前所述,精锻件形状复杂、品种繁多,对压力机的结构和合模方式的要求也各有不同,而这种双动压力机缺乏适应不同锻件的万能性,而且价格昂贵。
[0016] 总之,机械压力机的优点是:运动速度快,生产效率高。其缺点是:要实现垂直分模、水平方面和复合分模的多个方向的分模,产生并保持一段时间所需的合模力,比较困难,甚至不可能。
[0017] 另一类是使用液压传动的多向模锻液压机。恰恰相反,这类设备的优点是:很容易实现垂直分模、水平分模和复合分模的多个方向的分模,并能产生和保持足够大于张模力的合模力,锻件不会出现飞边,并具有适应不同锻件的万能性。但是,这类设备的明显缺点是:运动速度慢,生产率低。
[0018] 图2所示是一种多向模锻液压机。其床身[3]的上部是由主缸[I]、活塞[2]和滑块[4]所组成的工作执行机构,下部的工作执行机构是由左右油缸[12]、[6]及其活塞
[11] >[7]以及顶料缸[9]组成。左右活塞[11]、[7]推动左右凹模[10]、[8]闭合后,产生并保持着合模力F,并调整好合模力F大于张模力P。当冲头[5]向下运动锻出锻件[13]时,左右凹模[10]、[8]不会张开,也就不会产生飞边。
[0019] 从图2中可以看出,主缸[I]内的活塞[2]的一次行程是由向下空行程Hl和工作行程H2以及回程H3组成。相对机械压力机来说,液压机的运动速度慢、生产效率低是众所周知的。其原因在于:
[0020] 1,在空行程Hl和回程H3时,液压传动的活塞的运动速度要比机械传动的滑块慢得多;
[0021] 2,向下行程结束、向上回程开始,液压油路上的控制阀要换向,这也需要时间;
[0022] 3,最主要的原因还在于工作行程H2。对于机械传动的滑块来说,依靠飞轮储存的动能和惯性力,使滑块上的冲头能很快克服毛坯的变形抗力而锻出锻件。但对于液压传动的冲头[5]来说,作用在毛坯上的力是静压力。冲头[5]刚开始和毛坯接触时,主缸[I]中的油压是低压,随着油泵不断输入高压油,冲头[5]才不断向下运动,直至油压升高到最后锻件成形为止。主缸[I]中的油从低压升到高压,是由于缸中油的体积被压缩而形成的。而被压缩缩小的体积是由油泵来补充的,这就要需要补充的时间,这就是液压机的升压时间,这个时间最多的要占到一个工作循环时间的30%。锻压结束时,主缸[I]中的油从高压卸到低压还需要时间。
[0023] 多向模锻液压机运动速度慢,除了降低生产率以外,还带来另一个问题是:降低模具寿命。这是因为加热的毛坯和模具接触的时间长,模具发热、退火,容易磨损而失效。所以,这就限制了多向模锻液压机在实际生产中的使用范围。
[0024] 由于缺乏理想的多向模锻设备,多向模锻工艺的广泛应用也受到了限制。
三,发明内容
[0025] 本发明的构思是“移花接木”,把机械压力机的上部“嫁接”到多向模锻液压机的下部,构成一种新的多向模锻压力机,其特征在于:上部米用机械传动,其工作执行机构一连杆带动的滑块沿垂直方向往复运动;下部采用液压传动,其工作执行机构一油缸中的活塞可以沿水平方向往复运动,也可以沿垂直方向往复运动。
[0026] 这样一来,就可以把前述的多向模锻机械压力机和多向模锻液压机各自的优点结合在一起,而把各自的缺点克服掉,形成了一种较为理想的多向模锻压力机,其优点是:
[0027] 1,上部机械传动的滑块运动速度快,生产效率高;
[0028] 2,下部液压传动的油缸-活塞,很容易实现垂直分模、水平分模和复合分模,能适用于精锻形状复杂、品种繁多的锻件,而且锻件没有飞边,没有模锻斜度,降低生产成本。
[0029] 当然,新的多向模锻压力机比现有的多向模锻液压机或机械压力机多了一套传动装置,压力机的制造成本有所增加,但是,锻件没有飞边,没有模锻斜度,节约了材料,省去了切边的设备、模具、人工和电费,总的经济效益是合算的。
[0030] 有了新的多向模锻压力机将有助于在实际生产中推广采用多向模锻工艺。
四,附图说明
[0031] 图I是现有机械压力机改装后的模锻示意图。
[0032] 图2是现有多向模锻液压机的模锻示意图。
[0033] 图3是本发明的第一个实施例。
[0034] 图4是本发明的第一个实施例中的下部油缸配置图。
[0035] 图5是本发明的第二个实施例。
[0036] 图6是本发明的第三个实施例。
[0037] 图7是本发明的第四个实施例。
[0038] 图8是本发明的第五个实施例。
五,具体实施方式
[0039] 图3所示是本发明的第一个实施例。在床身[I]的上部有齿轮[2]驱动的曲柄
[3]连杆[4]机构带动滑块[5]沿垂直方向作上下运动。在床身[I]下部左右两侧沿水平方向安装有油缸[14]和[7],油缸内的活塞[13]和[8]带动垂直分模的左右凹模[12]和
[9]可以在工作台[10]上作相向或相反运动。压力机工作循环开始前,装有冲头[6]的滑块[5]处在上死点位置,左右活塞[13]和[8]推动左右凹模[12]和[9]处在闭合位置,并作用着合模力F。工作开始时,将毛坯放入凹模[12]和[9]所组成的模腔内,开动机械传动的齿轮[2],使滑块[5]带着冲头[6]向下作功,因而毛坯精锻成锻件[15]。然后,在冲头
[6]回程至上死点的同时,左右活塞[13]和[8]推动左右凹模[12[和[9]张开,取出锻件
[15]。最后,左右活塞[13]和[8]推动左右凹模[12[和[9]再度闭合,并重新作用着合模力F,工作循环结束。精锻时,虽然锻件[15]要对左右凹模[12]和[9]产生张模力P,但因为已经调整好合模力F大于张模力P,左右凹模不会张开、出现缝隙,所以,锻件[15]不会产生飞边,也就避免了前述飞边所带来的种种缺陷。沿水平方向配置的油缸,如图4a和图4b所示,也可以是左、右、前、后三个或四个,后面的油缸也可以与中心线偏离一个角度a。
[0040]图5所示是本发明的第二个实施例。在床身[I]的上部有机械传动的冲头[6]作上下运动。在床身[I]中部左右两侧沿垂直方向安装有油缸[15]和[7],油缸内的活塞[14]和[8]带动上模板[9]沿垂直方向作上下运动。水平分模的上模[10]固定在上模板
[9]上,下模[11]固定在工作台[12]上。工作循环开始前,冲头[6]处在上死点位置,左右活塞[14]和[8]带着上模板[9]以及上模[10]处在最下位置,与下模[11]闭合在一起,并在左右活塞[14]和[8]上作用着合模力F。工作开始时,将毛坯从上模[10]的孔中放入模腔,开动机械传动,使冲头[6]向下作功,毛坯锻成锻件[13]。然后,在冲头[6]回程至上死点的同时,左右活塞[14]和[8]带着上模板[9]也向上回到最上位置,上模[10]向上张开,取出锻件[13]。最后,左右活塞[14]和[8]带着上模板[9]向下运动,使上模[10]和下模[11]再度闭合,并重新作用着合模力F,工作循环结束。同样,由于合模力F大于张模力P,所以,锻件[13]不会产生飞边。
[0041]图6所示是本发明的第三个实施例。与第二个实施例相似,在床身[I]的上部有机械传动的冲头[6]作上下运动。在床身[I]中部左右两侧沿垂直方向安装有油缸[20]和
[7],油缸内的活塞[19]和[8]带动上模板[18]沿垂直方向作上下运动。水平分模的上模
[17]固定在上模板[18]上,下模[12]固定在工作台上。并且,在工作台面上的左右两侧水平方向还安装有左右油缸[16]和[9],油缸的活塞[15]和[10]上装有冲头[14]和[11]。工作循环开始前,冲头[6]处在上死点位置,垂直方向的左右活塞[19]和[8]带着上模板
[18]以及上模[17]处在最下位置,与下模[12]闭合在一起,并在左右活塞[19]和[8]上作用着合模力F2。水平方向的左右活塞[15]和[10]带着左右冲头[14]和[11]伸入在上模[17]和下模[12]之间,并作用着合模力F1。工作开始时,将毛坯从上模[17]的孔中放入模腔,开动机械传动,使冲头[6]向下作功,毛坯锻成锻件[13]。然后,在冲头[6]回程至上死点的同时,水平方向的左右活塞[15]和[10]带着左右冲头[14]和[11]退回,垂直方向的左右活塞[19]和[8]带着上模板[18]也向上回程,上模[17]向上张开,取出锻件
[13]。最后,垂直方向的左右活塞[19]和[8]带着上模板[18]向下运动,使上模[17]和下模[12]再度闭合,水平方向的左右冲头[14]和[11]重新伸入上模[17]和下模[12]之间,工作循环结束。
[0042]图7所示是本发明的第四个实施例。在床身[I]的上部有机械传动的冲头[6]作上下运动。在床身[I]中部左右两侧沿垂直方向安装有油缸[20]和[7],油缸内的活塞
[19]和[8]带动上模板[18]沿垂直方向作上下运动。水平分模的上模[17]固定在上模板
[18]上。并且,在床身[I]下部工作台[12]上平面的左右两侧、沿水平方向还安装有油缸
[15]和[9],油缸内的左右活塞[14]和[10]带着垂直分模的左右半模[13]和[11]在工作台面[12]上作相向或相反运动。这是既有水平分模又有垂直分模的复合分模。工作循环开始前,冲头[6]处在上死点位置,工作台面[12]上的左右活塞[14]和[10]推动左右半模[13]和[11]闭合在一起、组成下模,并作用着水平合模力F1。同时,床身[I]中部垂直方向的左右活塞[19]和[8]推动上模板[18]向下运动,使上模[17]与下模[13] [11]闭合在一起,并作用着垂直合模力F2。工作开始时,将毛坯从上模[17]的孔中放入模腔,开动机械传动,使冲头[6]向下作功,毛坯锻成锻件[16]。然后,在冲头[6]回程至上死点的同时,垂直方向的左右活塞[19]和[8]带着上模板[18]和上模[17]向上回程,水平方向的左右活塞[14]和[10]推动左右半模[13]和[11]相反运动,此时,组合模腔完全张开,取出锻件[16]。最后,水平方向的左右半模[13]和[11]再度闭合,垂直方向的上模[17]再度下降,又组成复合模腔,并作用着水平合模力Fl和垂直合模力F2,工作循环结束。同样,由于合模力F大于张模力P,所以,锻件[16]不会产生飞边。
[0043]图8所示是本发明的第五个实施例。与第一个实施例相同,在床身[I]的上部有齿轮[2]驱动的曲柄[3]连杆[4]机构带动滑块[5]沿垂直方向作上下运动。在床身[I]下部左右两侧沿水平方向安装也有油缸[17]和[8],所不同的是:油缸[17]和[8]设置在工作台[7]的下面,油缸内的活塞[16]和[9]带动垂直分模的左右半模[18]和[10]在工作台[7]的底面作相向或相反运动;并且,在床身[I]的底部安装有下油缸[12],其活塞[13]上装有下模板[14],下模板[14]上装有与左右半模[18]和[10]水平分模的下模[15],沿垂直方向上下运动;下油缸[12]的活塞[13]内还装有顶料缸[11]。工作循环开始前,冲头
[6]处在上死点位置,左右半模[18]和[10]以及下模[15]处在张开状态。工作开始时,在张开的模腔中放入毛坯,先将左右半模[18]和[10]闭合,再将下模[15]向上闭合,并作用着合模力F,接着冲头[6]向下作功,毛坯锻成锻件[19]。然后,在冲头[6]回程至上死点的同时,左右半模[18]和[10]以及下模[15]重新张开,顶料缸[11]将锻件[19]顶出,取 出锻件[19],工作循环结束。

Claims (4)

1. 一种多向模锻压力机,其特征在于:上部采用机械传动,其工作执行机构-连杆带动的滑块沿垂直方向作往复运动;下部采用液压传动,其工作执行机构-油缸驱动的活塞可以设置在水平方向作作往复运动,也可以设置在垂直方向往复运动。
2.根据权利要求I所述的多向模锻压力机,其特征在于:驱动上部滑块运动,可以是曲柄连杆机构,也可以是多连杆机构或曲柄-楔式机构。
3.根据权利要求I所述的多向模锻压力机,其特征在于:驱动下部活塞沿水平方向运动的油缸,可以是左右各一个,也可以是左、右、前、后三个或四个;驱动下部活塞沿垂直方向运动的油缸,可以是中心一个,也可以是左右两个;油缸-活塞可以设置在压力机工作台的上面,也可以设置在压力机工作台的下面。
4.根据权利要求I和3所述的多向模锻压力机,其特征在于:其活塞中可以再设置冲孔用或顶料用的小油缸一活塞。
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