大噸位水平鐓鍛液壓機(jī)

文/尋寶明，黃鋒·徐州開元世紀(jì)重型鍛壓有限公司

大噸位水平鐓鍛液壓機(jī)

文/尋寶明，黃鋒·徐州開元世紀(jì)重型鍛壓有限公司

高鐵動車車輛上的扭桿軸和大跨距斜拉橋梁鋼索張緊力調(diào)節(jié)用的拉桿軸等鍛件尺寸大、形狀比較特殊，用普通設(shè)備無法生產(chǎn)。為了解決此類零件的預(yù)鐓成形，徐州開元世紀(jì)重型鍛壓有限公司設(shè)計了針對性很強(qiáng)的鐓鍛設(shè)備。本文對該設(shè)備的構(gòu)造、性能參數(shù)及棒料類零件毛坯聚料制坯工藝過程進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

水平鐓鍛液壓機(jī)結(jié)構(gòu)

水平鐓鍛液壓機(jī)機(jī)身采用垂直夾緊機(jī)架和水平組合框架機(jī)身相結(jié)合的形式，采用預(yù)應(yīng)力組合框架結(jié)構(gòu)，主機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

垂直夾緊機(jī)架由鋼板焊接而成，在垂直夾緊機(jī)架內(nèi)裝有夾緊滑塊、導(dǎo)軌、夾緊缸、凹模座；垂直整體機(jī)身與方立柱之間用圓柱鍵定位，使其具有良好的強(qiáng)度和剛度。

立柱由鋼板焊接而成，方立柱兩端面通過定位鍵和鐓鍛后梁、垂直整體機(jī)身精確定位，保證機(jī)器裝配精度，方立柱內(nèi)側(cè)裝有可調(diào)導(dǎo)軌。

圖1 主機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

鐓鍛后梁由鋼板焊接而成，左端梁內(nèi)加工有鐓鍛滑塊油缸和鐓鍛滑塊快速缸安裝孔，用于安裝鐓鍛滑塊油缸和鐓鍛滑塊快速缸。

垂直夾緊上模座本體為鑄鋼件，上模座置于垂直機(jī)身中間，其上平面與垂直夾緊油缸連接，上模座下平面加工有模具安裝槽；上模座四角裝有導(dǎo)軌，保證滑塊導(dǎo)向精度，導(dǎo)軌導(dǎo)板采用錫青銅材料，導(dǎo)軌間隙可調(diào)，導(dǎo)向精度高，抗偏載能力強(qiáng)，剛性好，精度保持性好。

鐓鍛滑塊本體由鋼板焊接而成，鐓鍛滑塊置于水平機(jī)身中間，其左端面與鍛造缸和水平鍛造快速缸連接，滑塊右端面可以固定模具；滑塊四角裝有可調(diào)導(dǎo)軌，保證滑塊導(dǎo)向精度，導(dǎo)軌導(dǎo)板采用錫青銅材料，導(dǎo)軌間隙可調(diào)，導(dǎo)向精度高，抗偏載能力強(qiáng)，剛性好，精度保持性好。

機(jī)架預(yù)緊拉桿材料為45#鍛鋼，經(jīng)正火處理后加工而成。可調(diào)后擋料機(jī)構(gòu)可以保證棒料定位準(zhǔn)確，由拉桿、螺母、端梁、調(diào)節(jié)螺桿組成，固定在垂直機(jī)身上。

液壓傳動及電氣控制

液壓傳動和控制系統(tǒng)主要由泵、閥塊、充液閥、冷卻過濾系統(tǒng)、壓力顯示和控制系統(tǒng)，以及一些管路等組成，由電氣系統(tǒng)控制液壓機(jī)完成各種動作。夾緊油缸和鍛造油缸采用油泵組直接供油，保證鐓鍛力和夾緊力。

其中閥塊采用二通插裝閥塊，高度集成，減少管路。液壓系統(tǒng)設(shè)有壓力傳感器和比例閥，可實現(xiàn)鐓鍛力和夾緊力的實時調(diào)整。

主系統(tǒng)壓力顯示采用壓力表顯示和數(shù)字顯示，由壓力傳感器采集信號在觸摸屏上顯示，輔助系統(tǒng)壓力顯示采用耐震壓力表顯示。

電氣控制部分包括控制箱、主操作臺和移動操作臺，控制箱安裝有PLC可編程控制系統(tǒng)，可控制該機(jī)的全部動作；主操作臺上設(shè)有液壓機(jī)動作的操作按鈕，功能轉(zhuǎn)換開關(guān)、觸摸屏，各個電機(jī)的啟停按鈕及各部分的報警、監(jiān)視指示燈等；移動操作臺主要用于半自動工作，上有雙手壓制按鈕、回程和急停按鈕，以及有電指示燈。

觸摸屏能進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的顯示及設(shè)定，PLC處理與存儲各種數(shù)據(jù)。操作人員可在觸摸屏幕上對垂直夾緊上模座和鐓鍛滑塊的壓力、位移、時間等參數(shù)進(jìn)行數(shù)字設(shè)定，顯示壓力、位移、時間等參數(shù)及閥的工作狀態(tài)；可存儲三十套鐓粗工藝參數(shù)，工藝參數(shù)可直接調(diào)用；并能顯示液壓系統(tǒng)閥故障部位。

垂直夾緊上模座和鐓鍛滑塊位移檢測采用光電編碼器檢測，無觸點行程開關(guān)上下限保護(hù)，由光電編碼器采集信號，PLC進(jìn)行處理，在觸摸屏上顯示垂直夾緊上模座和鐓鍛滑塊的位移和速度，并且能夠控制位移大小。

鐓鍛工藝流程

鐓鍛工藝流程為：棒料加熱→棒料上?！袅隙ㄎ弧袅蠆A緊→垂向鎖?！界叴帧叫箟骸瓜蛐箟骸袅闲赌！＞咔謇?。

棒料加熱：把要成形的棒料放在加熱爐里加熱到設(shè)計溫度。

棒料上模：把加熱好的棒料放置在模腔內(nèi)。

棒料定位：根據(jù)聚料，調(diào)整擋料機(jī)構(gòu)位置（每批次只需調(diào)整一次）。

棒料夾緊：上下模具合模，夾緊棒料。

垂向鎖模：垂直油缸加壓鎖緊模具。

水平鐓粗：水平油缸快進(jìn)，水平油缸工進(jìn)，棒料成形。

水平泄壓：水平油缸泄壓，退回。

垂向泄壓：垂向油缸泄壓，退回，開模。

棒料卸模：工件從下模具中取出。

模具清理：清理模具，再次把加熱好的棒料放置在下模具模腔中。

采用水平鐓鍛技術(shù)，可以放寬工件長度的限制；能夠?qū)崿F(xiàn)近凈成形加工，減少了很多的加工工序，降低能耗，節(jié)約原材料，大大提高了生產(chǎn)效率；生產(chǎn)工件的性能參數(shù)有了很大的提高，大大提高了零件的使用壽命。

應(yīng)用實例

此類設(shè)備在2008年由我公司研制成功，在不斷完善、不斷優(yōu)化的基礎(chǔ)上，已經(jīng)成功交付用戶使用。用戶反饋設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性都達(dá)到了設(shè)計要求。以在公司實際應(yīng)用的8MN設(shè)備及其生產(chǎn)的鍛件為例，對該設(shè)備的性能進(jìn)行說明。該設(shè)備及其生產(chǎn)的鍛件如圖2、3所示。

圖2 8MN平鍛機(jī)

圖3 8MN平鍛機(jī)生產(chǎn)的拉桿軸

■ 表1 8MN平鍛機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)

該設(shè)備是為了高速列車超長扭桿軸精密成形而研制的，扭桿軸是細(xì)長零件，長4m左右，直徑30～80mm，兩端花鍵部分直徑在50～110mm之間。目前，國內(nèi)外大部分生產(chǎn)單位仍采用傳統(tǒng)的切削加工方法制造，即用粗的棒料將中段大部分材料進(jìn)行車削，滿足尺寸要求。

隨著對列車安全標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，對扭桿軸疲勞強(qiáng)度和安全可靠性有了更高的要求。迫切需要一種新的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)裝備，提高扭桿軸的生產(chǎn)效率，提高扭桿軸疲勞強(qiáng)度和安全可靠性。采用精密成形鍛造技術(shù)，實現(xiàn)近凈成形加工工藝，不僅可以提高扭桿軸和車輪軸的生產(chǎn)效率，而且可以提高疲勞強(qiáng)度、疲勞壽命和安全可靠性。實現(xiàn)鍛壓加工過程的自動化，較之傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)效率提高6倍，材料利用率達(dá)99%，該設(shè)備的主要技術(shù)指標(biāo)見表1。

結(jié)束語

本文詳細(xì)介紹了我公司研發(fā)的大噸位水平鐓鍛液壓機(jī)，主要闡述了主機(jī)本體結(jié)構(gòu)的特點，設(shè)備主要參數(shù)及棒管料類零件聚料成形過程。鐓粗基本過程為將圓鋼管件通過中頻透熱爐將端部加熱到鍛造溫度，利用夾具、模具控制，由液壓機(jī)提供垂向夾緊力和水平鐓鍛力，將圓鋼管件端部鐓粗到所需形狀，材料在凹模內(nèi)為自由鐓粗和成形鐓粗。

尋寶明，工程師，主要從事異形軸類零件鐓鍛成形設(shè)備和軸管類零件矯直設(shè)備的研發(fā)工作。