CN103447434A - 重型等温锻造液压机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种重型等温锻造液压机，包括上横梁、下横梁和立柱，主缸、侧缸和滑块，滑块下平面固定上垫板，下横梁上安装有移动工作台，特征是：上横梁和下横梁组合式梁体结构；上横梁上端、下横梁上端四角处分别固定有调平缸，每个调平缸均设有独立的调平控制系统；滑块上安装有上打料装置，移动工作台本体下部和下横梁内设有移动工作台定位机构，移动工作台本体上还装有移动工作台夹紧装置。优点是：组合式横梁重量轻、便于运输、生产且可降低制造成本；通过调平缸达到调平效果，缩短调平响应时间、大幅度节约能源；通过上打料装置可实现工件顺利脱模、保证工件锻压质量；可实现压机工作台精确定位、运行稳定，满足了重型航空锻件的锻造设备生产需求。

Description

重型等温锻造液压机

技术领域

本发明属于锻压机械技术领域，特别是涉及一种重型等温锻造液压机。

背景技术

随着现代工业的发展，钛合金被广泛运用于各个领域中。目前，生产大型钛合金部件一般采用等温锻造压机和等温锻造工艺，等温锻造压机和锻造工艺不仅生产效率高，而且通过等温锻造成型的钛合金锻件具有较高的精度和组织密度。在等温锻造工艺中，毛坯料经一定温度加热后，放入预热的模具中进行高精度锻造，等温锻造压机在低速挤压过程中，补偿工件损失的热量，令工件在极为稳定的温度区间内完成锻压工艺，工件从锻压开始到结束以至整个保压过程中，内部的拉伸、延展和变形均相同，进而可获得良好的锻压效果。

目前，重型等温锻造压机的上横梁和下横梁结构均采用铸件结构，铸件结构横梁整体重量重且制造成本相对比较高。为了降低横梁的制造成本，一些厂家将横梁全部采用钢板焊接结构，其单件重量高达500吨。单纯的从焊接角度来看，单件重量并不是生产制造的屏障，但由于受到加工厂家自身起重能力和运输能力的限制，导致了钢板焊接结构的横梁制作困难，故需一种方便于生产制造，降低制造成本，且不受运输能力限制的单件重量控制在200吨以内、采用拼接形式的横梁结构。

用于加工钛合金的液压机主油缸和滑块布局为四个主油缸安装在上横梁中间位置，滑块与主油缸的柱塞连接，上横梁、工作台与下横梁之间安装立柱，滑块在主油缸驱动下随着四立柱作上下运动，在滑块下平面安装锻造模具，当需要调平时，四个主缸根据偏载的位置，产生不同的压力以达到纠偏的效果。此种结构液压机的滑块采用单向调平，即滑块上仅装有一个方向的四个调平缸，当操作过程中对滑块的某一角调平缸进行调平时，即向该角调平缸施加一定的调平压力，其对应角调平缸不能再施加压力，以保证调平效果。此外，由于四个调平缸之间的距离较小，即调平力矩小，不仅调平响应时间长、调平精度和生产效率低，而且容易造成压机主吨位的损失，浪费能源。

在大型钛合金锻件等温锻造过程中，当压机锻压程序完成后，需要将锻件与模具分离，因此上打料装置是压机中不可缺少的一部分，它能使工件顺利脱模，保证工件质量，节约生产时间。由于大型钛合金锻件需要大的打料吨位，且脱模力和拔模力也很大，而传统压机的滑块与上垫板是通过螺栓紧固连接的，此种连接方式无法满足前述大型钛合金锻件的打料吨位、脱模力和拔模力的要求。

随着锻造设备公称力的增加，锻件的规格尺寸越来越大，其压机工作台面尺寸及厚度也相应增加，进而导致工作台整体质量大，给工作台精确定位带来诸多问题。传统压机工作台的定位机构一般采用锥销浇灌乌金进行定位，其定位方式不可调整，且上述定位装置一般只适用于万吨以下的压机定位，而对于公称力较大的重型航空锻件锻造设备，前述定位装置已无法满足上述重型设备使用要求。

传统锻造压机移动工作台定位后，通常是采用夹紧缸进行夹紧，一般情况下单个夹紧缸的夹紧力在50吨左右，根据锻造压机设备的空间限制，最多只能布置8个夹紧缸，且夹紧力总和为400吨。但是重型锻造压机一般情况下拔模力较大，万吨压机设备在锻造航空锻件的生产过程中，回程力高达1600吨，显而易见上述夹紧装置已经很难适用于重型航空锻件的锻造设备。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种重型等温锻造液压机。

本重型等温锻造液压机的横梁采用组合式焊接结构，自身重量、便于运输、生产制造且可降低压机的制造成本；在上、下横梁四角处设置有调平缸达到调平效果，不仅可缩短调平响应时间、提高滑块调平精度和生产效率，而且可避免液压机主吨位的损失，大幅度节约了能源；在滑块上安装有便于锻件脱模的上打料装置，可实现工件顺利脱模、保证工件锻压质量、提高生产效率且安全可靠；通过移动工作台定位机构和移动工作台夹紧装置不仅可实现重型锻造压机工作台在换模移入移出时精确定位、运行稳定，且可节省压机内部空间、满足了重型航空锻件的锻造设备生产需求，简化加工工艺。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

重型等温锻造液压机，包括上横梁、下横梁和立柱通过拉杆和锁母连接为整体受力框架机身，所述上横梁与主缸、侧缸底部固定，主缸、侧缸活塞端与滑块固装，滑块下平面固定上垫板，在下横梁上安装有移动工作台，所述上横梁和下横梁均为中间梁和两侧梁三部分固接构成的组合式梁体结构；在所述上横梁上端四角处分别通过支架固定有用于保证滑块下行锻造过程中平行度的上调平缸，所述下横梁上端对应于上横梁上调平缸位置处处分别通过支架固定有用于保证滑块下行锻造过程中平行度的下调平缸，所述上调平缸和下调平缸的活塞端与滑块固定，所述每个上调平缸和每个下调平缸均设有独立的调平控制系统；

在所述滑块上安装有便于锻件脱模的上打料装置；

在所述移动工作台本体下部和下横梁内设有移动工作台定位机构；

所述移动工作台本体上还装有移动工作台夹紧装置。

本发明还可以采用如下技术方案：

所述组合式梁体的中间梁与两侧梁通过拉杆、锁母紧固为一体，在中间梁与两侧梁相接的贴合面处固装有用于保证中间梁与两侧梁在加载下的刚度协调及可承受变形引起剪切内力的定位键，所述中间梁与两侧梁均采用钢板焊接结构。

所述定位键为避免中间梁与两侧梁贴合面水平方向位移的横向定位键和竖直方向位移的纵向定位键。

所述上打料装置包括固定在滑块本体上的上顶出缸、与上顶出缸活塞杆端部固接的上液压垫、固定在滑块下平面的上垫板，所述上液压垫底部固装有用于顶出工件的顶出机构，所述上垫板内部设有用于冷却上垫板本体的水冷通道，所述上顶出缸底部设有用于检测上液压垫移动位置的位置检测器。

所述顶出机构包括：通过固定法兰和紧固螺栓固装在上液压垫上的中心顶杆和位于中心顶杆两侧的侧顶杆，所述中心顶杆和侧顶杆穿过位于上液压垫下方的上垫板，所述水冷通道通过位于上垫板前侧面、后侧面的连接法兰和水管构成水循环通道。

所述移动工作台定位机构包括固定在移动工作台本体下部的定位套、嵌套在下横梁内的导套及位于导套下方的定位推动缸以及与定位推动缸固接、并与导套滑动配合的定位键，所述定位键上端部制有便于进入定位套的锥口。

所述移动工作台夹紧装置包括与工作台本体固定的夹紧块A和夹紧块B、固装在立柱上的一组夹紧推动缸，其中一个夹紧推动缸杠杆固接有对应于夹紧块A上方的夹紧块C，另一个夹紧推动缸杠杆固接有对应夹紧块B上方的夹紧块D，所述在立柱上还固定有用于夹紧块C和夹紧块D滑动导向的导向机构。

所述导向机构包括：固装在立柱上的悬挂板和固接在悬挂板上的导板构成。

所述位于导板一侧的立柱上还设有用于防止夹紧块C和夹紧块D超行程滑动的限位块。

所述夹紧块A和夹紧块B通过定位键与工作台本体固接，所述夹紧块A大于夹紧块B，所述夹紧块D大于夹紧块C。

本发明具有的优点和积极效果是：由于本发明采用上述技术方案，即中间梁与两侧梁采用钢板焊接结构，并通过拉杆、锁母紧固为一体。在中间梁与两侧梁相接的贴合面处固装有用于保证中间梁与两侧梁在加载下的刚度协调及可承受变形引起剪切内力的横向定位键和纵向定位键，可保证各梁之间的紧密贴合，进而保证了横梁整体精度和刚度；与传统铸件横梁相比，不仅重量轻、制造成本低，而且便于运输和安装。

通过本上打料装置的顶出机构将压制完成后的钛合金工件顺利顶出模具，使其与模具快速分离，并通过设置在上顶出缸底部的位置检测器随时检测顶出机构上顶出缸和上液压垫的移动位置，进而保证了顶出机构的准确运动行程。本上打料装置可保证工件锻造质量，提高生产效率，操作安全可靠，尤其适用于打料吨位大、脱模力及拔模力大的大型航空钛合金锻件的锻造重型压机。

上横梁的四角上端分别设有上调平缸，在下横梁的四角上端分别设有下调平缸，通过分别控制每一个调平缸的压力，来调整滑块每一角的运动行程。在滑块下行锻造过程中，如果滑块某一个角的位置发生变化与其它三个角的位置不一致，此时，控制系统会通过控制回路控制增大或减小位于该角的调平缸压力，同时控制与之对应角上的调平缸，减小或增大其对滑块的压力，进而保证了滑块下行锻造过程中的平行度。这样不仅缩短调平响应时间、提高滑块调平精度和生产效率，而且可避免液压机主吨位的损失，大幅度节约了能源，降低生产成本。

通过本移动工作台定位机构可实现重型压机移动工作台在换模移入移出时精确定位，当移动工作台移入到位时，检测发讯机构发讯，定位键被推动缸顶入移动工作台本体下部的定位套中，实现移动工作台定位功能，当移动工作台移出时，检测发讯机构发讯，定位键通过推动缸下行并复位，移动工作台可移出。移动工作台在移入压机后相对于压机中心线出现偏差时，则会通过定位机构的定位键将该偏差予以纠正。其中，推动缸推动定位键的推动力可足以达到纠正偏差的功能，进而保证了移动工作台精确定位的目地。本机构结构简单易维护，定位精度准确，安全性能高，运行稳定；可实现大型航空锻件一次锻造成型，大幅度提高生产效率，降低制造成本。本机构尤其适用于压机工作台质量较大且定位困难的大型航空锻件的锻造重型压机。

本压机移动工作台夹紧装置采用推动缸及夹紧块结构，通过推动缸及两组相互配合的夹紧块可实现对移动工作台的夹紧功能。不仅可适用于拔模力较大的重型锻造压机，在锻造航空锻件的生产过程中，回程力可高达1600吨、安全可靠；而且还可节省锻造压机设备的空间、提高了生产效率、降低运营成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的上横梁结构示意图；

图3是图2的A-A剖视图；

图4是本发明的上打料装置结构示意图；

图5是本发明的移动工作台定位机构结构示意图；

图6是本发明的移动工作台夹紧装置结构示意图；

图7是图6的左视图；

图8是图6的I部放大图。

图中：1、上横梁；101、侧梁；102、中间梁；103、预紧锁母；104、锁紧拉杆；105、横向定位键；106、纵向定位键；107、贴合面；

2、立柱；3、下横梁；4、第一拉杆；5、第一锁母；6、上调平缸；7、下调平缸；8、回程缸；9、主缸；10、侧缸；11、滑块；12、上垫板；13、移动工作台；

14、工作台夹紧装置；141、定位键；142、夹紧块A；143、夹紧块B；144、夹紧块C；145、夹紧块D；146、限位块；147、夹紧推动缸；148、悬挂板；149、导板。

15、支架；16、底座；17、锁母；18、连接拉杆；

19、上打料装置；191、位置检测器；192、上顶出缸；193、上液压垫；194、第二拉杆；195、第二锁母；196、中心顶杆；197、侧顶杆；198、水冷通道；199、固定法兰；1910、连接法兰；1911、紧固螺栓；1912、定位螺栓。

20、移动工作台定位机构；201、定位推动缸；202、导套；203、定位键；204、锥口；205、第一紧固螺栓；206、第二紧固螺栓；207、定位套；208、第三紧固螺栓。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”等不代表顺序安装，也不代表所形容的零件的重要性；所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1-图8，重型等温锻造液压机，包括上横梁1、下横梁3和立柱2通过第一拉杆4和第一锁母5连接为整体受力框架机身，所述上横梁与主缸9、侧缸10底部固定，主缸、侧缸活塞端与滑块11固装，滑块下平面固定上垫板12，在下横梁上安装有移动工作台13，所述机身通过连接拉杆18、锁母17固定在底座16上。

所述上横梁和下横梁均为中间梁102和两侧梁101三部分固接构成的组合式梁体结构；本实施例中，所述组合式梁体的中间梁与两侧梁均采用钢板焊接结构并通过预紧拉杆104、预紧锁母103紧固为一体，在中间梁与两侧梁相接的贴合面107处固装有用于保证中间梁与两侧梁在加载下的刚度协调及可承受变形引起剪切内力的定位键，所述中间梁与两侧梁均采用钢板焊接结构。所述定位键为避免中间梁与两侧梁贴合面水平方向位移的横向定位键105和竖直方向位移的纵向定位键106。

本上横梁或下横梁的中间梁与两侧梁采用横向定位键5和纵向定位键6进行连接定位，可保证了中间梁与两侧梁在加载下的刚度协调，承受由于变形不一致引起的剪切内力；中间梁与两侧梁通过预紧工具将拉杆进行预紧，保证各梁之间的紧密贴合，进而保证横梁整体刚度。

在加工过程中，中间梁及侧梁各单件和整体加工精度是组合横梁整体质量的保证，对于中间梁及侧梁的贴合面平面度、相对与基准面的垂直度以及横、纵向定位键的定位精度均要求十分严格，特别需要控制的是横、纵向定位键相对于侧梁与中间梁配合部分的等高一致性的精度。横梁整体组合好后，要对中间梁及侧梁的贴合面、定位键的配合面、横梁与设备其余部件之间的配合尺寸进行间隙和尺寸检测，保证设备整体的精度不受影响。

在所述上横梁1上端四角处分别通过支架15固定有用于保证滑块下行锻造过程中平行度的上调平缸6，所述下横梁3上端对应于上横梁上调平缸6位置处分别通过支架15固定有用于保证滑块下行锻造过程中平行度的下调平缸7，所述上调平缸和下调平缸的活塞端与滑块固定，所述每个上调平缸和每个下调平缸均设有独立的调平控制系统。

在所述滑块11上安装有便于锻件脱模的上打料装置19，本实施例中，所述上打料装置包括固定在滑块本体上的上顶出缸192、与上顶出缸活塞杆端部固接的上液压垫193、固定在滑块下平面的上垫板12，所述上液压垫193通过定位螺栓1912与上顶出缸活塞杆端部固接。所述上垫板通过第二拉杆194、第二锁母195与滑块固定，所述上液压垫底部固装有用于顶出工件的顶出机构，所述上垫板内部设有用于冷却上垫板本体的水冷通道198，所述上顶出缸底部设有用于检测上液压垫移动位置的位置检测器191。所述顶出机构包括：通过固定法兰199和紧固螺栓1911固装在上液压垫上的中心顶杆196和位于中心顶杆两侧的侧顶杆197，所述中心顶杆和侧顶杆穿过位于上液压垫下方的上垫板，所述水冷通道通过位于上垫板前侧面、后侧面的连接法兰1910和水管构成水循环通道。

所述移动工作台本体下部和下横梁内设有移动工作台定位机构20；本实施例中，所述移动工作台定位机构包括通过第三紧固螺栓208固定在移动工作台本体下部的定位套207、嵌套在下横梁3内的导套202及位于导套下方的定位推动缸201以及与定位推动缸固接、并与导套滑动配合的定位键203，所述定位推动缸201通过第一紧固螺栓205与下横梁3固装，所述定位键上端部制有便于进入定位套的锥口204。所述定位推动缸通过缸口导套与下横梁固定，所述定位键203通过第二紧固螺栓206与推动缸上端部固接。

所述移动工作台本体上还装有移动工作台夹紧装置14，本实施例中，所述移动工作台夹紧装置包括与移动工作台本体固定的夹紧块A142和夹紧块B143、固装在立柱上的一组夹紧推动缸147，其中一个夹紧推动缸杠杆固接有对应于夹紧块A上方的夹紧块C144，另一个夹紧推动缸杠杆固接有对应夹紧块B上方的夹紧块D145。所述在立柱2上还固定有用于夹紧块C144和夹紧块D145滑动导向的导向机构。

所述导向机构包括：固装在立柱上的悬挂板148和固接在悬挂板上的导板149构成。

所述位于导板一侧的立柱上还设有用于防止夹紧块C144和夹紧块D145超行程滑动的限位块146。

所述夹紧块A和夹紧块B通过定位键141与工作台本体固接，所述夹紧块A大于夹紧块B，所述夹紧块D大于夹紧块C。

本发明的工作原理为：

本压机采用共8个上下调平缸的设计结构，且上下调平缸布置在压机四角部位，通过分别控制每一个角调平缸的压力，来调整滑块每一个角的运动行程。在滑块下行锻造过程中，如果滑块某一个角的位置发生变化与其它三个角的位置不一致，此时，控制系统会通过控制回路控制增大或减小位于该角的调平缸压力，同时控制与之对应的对角上的调平缸，减小或增大其对滑块的压力，进而保证了滑块下行锻造过程中的平行度。

上打料装置：在大型航空锻件的模锻过程中，当钛合金工件压制完成后，滑块回程一段距离，工件嵌在上模具里面，此时难以取出，需将滑块再次合模，启动本上打料装置的上顶出缸192下行，同时带动上液压垫193、中心顶杆196和侧顶杆197下行，顶住模具中的顶杆，并保持此状态。此时滑块回程一小段距离，然后利用上打料装置的作用力将钛合金工件从上模具中顶出，落在下模具上，从而使钛合金工件脱离上模具。然后上顶出缸上行，并带动上液压垫、中心顶杆和侧顶杆同步上行回程复位，并随滑块一起回程达到初始状态。

在上顶出缸和上液压垫上行或下行过程中，可通过设置在上顶出缸底部的位置检测器191随时对上顶出缸和上液压垫的移动位置进行检测。

移动工作台定位机构：当移动工作台移入压机到达工作位置后，移动工作台落下与下横梁上平面接触，此时压机的发讯装置发讯，启动本定位机构的定位推动缸201上行，并同步推动定位键203向上移动，然后，通过导套202导向进入到设置在移动工作台本体13下部的定位套207中，此时即可完成移动工作台的定位。

如果移动工作台在移入压机后相对于压机中心线出现偏差时，则会通过本定位机构的定位键203将该偏差予以纠正。其中，推动缸推动定位键的推力足可达到纠正偏差的功能，进而保证了移动工作台精确定位的目地。

当移动工作台移入液压机到位后，通过移动工作台夹紧装置将移动工作台与液压机固定。本夹紧装置的夹紧块C144和夹紧块D145通过夹紧推动缸147的推力可在导板149上自由滑动，在移动工作台移入压机前，夹紧推动缸带动夹紧块C144和夹紧块D145处于放松状态，如图6所示。当移动工作台移入到位需要将其夹紧时，启动夹紧推动缸并带动夹紧块C144和夹紧块D145回程，即带动夹紧块C144和夹紧块D145向左移动，使夹紧块C144与夹紧块A142夹紧、夹紧块D145和夹紧块B143夹紧，进而实现对移动工作台的夹紧功能。

Claims (10)

1.一种重型等温锻造液压机，包括上横梁、下横梁和立柱通过拉杆和锁母连接为整体受力框架机身，所述上横梁与主缸、侧缸底部固定，主缸、侧缸活塞端与滑块固装，滑块下平面固定上垫板，在下横梁上安装有移动工作台，其特征在于：所述上横梁和下横梁均为中间梁和两侧梁三部分固接构成的组合式梁体结构；在所述上横梁上端四角处分别通过支架固定有用于保证滑块下行锻造过程中平行度的上调平缸，所述下横梁上端对应于上横梁上调平缸位置处处分别通过支架固定有用于保证滑块下行锻造过程中平行度的下调平缸，所述上调平缸和下调平缸的活塞端与滑块固定，所述每个上调平缸和每个下调平缸均设有独立的调平控制系统；

所述滑块上安装有便于锻件脱模的上打料装置；

所述移动工作台本体下部和下横梁内设有移动工作台定位机构；

所述移动工作台本体上还装有移动工作台夹紧装置。

2.根据权利要求1所述的重型等温锻造液压机，其特征在于：所述组合式梁体的中间梁与两侧梁通过拉杆、锁母紧固为一体，在中间梁与两侧梁相接的贴合面处固装有用于保证中间梁与两侧梁在加载下的刚度协调及可承受变形引起剪切内力的定位键，所述中间梁与两侧梁均采用钢板焊接结构。

3.根据权利要求2所述的重型等温锻造液压机，其特征在于：所述定位键为避免中间梁与两侧梁贴合面水平方向位移的横向定位键和竖直方向位移的纵向定位键。

4.根据权利要求1所述的重型等温锻造液压机，其特征在于：所述上打料装置包括固定在滑块本体上的上顶出缸、与上顶出缸活塞杆端部固接的上液压垫、固定在滑块下平面的上垫板，所述上液压垫底部固装有用于顶出工件的顶出机构，所述上垫板内部设有用于冷却上垫板本体的水冷通道，所述上顶出缸底部设有用于检测上液压垫移动位置的位置检测器。

5.根据权利要求4所述的重型等温锻造液压机，其特征在于：所述顶出机构包括：通过固定法兰和紧固螺栓固装在上液压垫上的中心顶杆和位于中心顶杆两侧的侧顶杆，所述中心顶杆和侧顶杆穿过位于上液压垫下方的上垫板，所述水冷通道通过位于上垫板前侧面、后侧面的连接法兰和水管构成水循环通道。

6.根据权利要求1所述的重型等温锻造液压机，其特征在于：所述移动工作台定位机构包括固定在移动工作台本体下部的定位套、嵌套在下横梁内的导套及位于导套下方的定位推动缸以及与定位推动缸固接、并与导套滑动配合的定位键，所述定位键上端部制有便于进入定位套的锥口。

7.根据权利要求1所述的重型等温锻造液压机，其特征在于：所述移动工作台夹紧装置包括与工作台本体固定的夹紧块A和夹紧块B、固装在立柱上的一组夹紧推动缸，其中一个夹紧推动缸杠杆固接有对应于夹紧块A上方的夹紧块C，另一个夹紧推动缸杠杆固接有对应夹紧块B上方的夹紧块D，所述在立柱上还固定有用于夹紧块C和夹紧块D滑动导向的导向机构。

8.根据权利要求7所述的重型等温锻造液压机，其特征在于：所述导向机构包括：固装在立柱上的悬挂板和固接在悬挂板上的导板构成。

9.根据权利要求8所述的重型等温锻造液压机，其特征在于：所述位于导板一侧的立柱上还设有用于防止夹紧块C和夹紧块D超行程滑动的限位块。

10.根据权利要求7所述的重型等温锻造液压机，其特征在于：所述夹紧块A和夹紧块B通过定位键与工作台本体固接，所述夹紧块A大于夹紧块B，所述夹紧块D大于夹紧块C。

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