文/王衛(wèi)東·安陽鍛壓機械工業(yè)有限公司

精密模鍛設備的選擇

文/王衛(wèi)東·安陽鍛壓機械工業(yè)有限公司

隨著汽車、航天航空等現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，對大批量精密模鍛件需求越來越多，要求也越來越高，正確選擇應用精密模鍛成形設備越來越重要。

精密模鍛件精度要求主要有兩個方面，即尺寸精度和重量精度。在模鍛生產(chǎn)線上，影響鍛件精度的因素很多，如下料精度、加熱溫度等因素，但鍛造主機以外的環(huán)節(jié)都比較好控制，用于終鍛成形的主機制造精度和功能精度對鍛件精度影響最大。因此，選擇合適的鍛造成形主機是保證精密成形效果的關鍵。

用于模鍛成形的設備主要有模鍛錘、螺旋壓力機、曲柄壓力機和液壓機。模鍛錘相比其他設備，其主要有如下優(yōu)點：

⑴打擊速度高。模鍛錘打擊速度一般為5～6m/s，是其他設備成形速度的10倍左右。鍛造變形速度越快，鍛造變形阻力越小。因此，模鍛錘特別適合鍛造薄壁類及形狀復雜類鍛件的成形。

⑵抗偏載能力強，能實現(xiàn)多模腔鍛造。由于有此功能，一臺模鍛錘主機可以完成制坯、預鍛成形和終鍛成形等復雜零件的工序。

⑶打擊頻次極高。小噸位鍛錘打擊頻次為60次/min以上，大噸位鍛錘為50次/min以上。高頻次鍛造實現(xiàn)了高效率生產(chǎn)。

⑷力能比大，鍛造范圍廣。由于模鍛錘主要靠沖擊動能來做功，錘頭系統(tǒng)通過工作缸介質(zhì)對錘桿活塞不斷加速獲得最終能量。由于加速過程中沒有機械傳動裝置對傳遞力的限制，因此，可獲得極大的打擊力。對于模鍛錘來說，小錘可以干大活，因此，模鍛錘“萬能設備”的稱號名副其實。

模鍛錘要能夠達到精鍛設備的要求，必須達到三點要求：

⑴有高的導向精度。

⑵在打擊過程中，機身系統(tǒng)有極高的剛性。

⑶打擊能量重復精度高。

上述兩條因素影響鍛件外形精度，最后一條影響到鍛件厚度精度及鍛件重量精度。

近幾年，安陽鍛壓機械工業(yè)有限公司加大研發(fā)，潛心研究，不斷創(chuàng)新，不僅對數(shù)控全液壓模鍛錘的主要結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，而且對相關配套進行創(chuàng)新，滿足了精密鍛件生產(chǎn)的需求。

機身改進為整體封閉式框架，提高整體強度和剛度

數(shù)控全液壓模鍛錘普遍使用的是“U”形機身，這種機身結(jié)構(gòu)為開式結(jié)構(gòu)。機身在加工、使用過程中都存在著微小變形現(xiàn)象，兩立柱的中間距離即導軌間距上下不一致。打入模座楔鐵前后，由于受力變化，導軌間距也會發(fā)生變化。鍛件在打擊過程中，由于兩立柱會受到錘頭傾斜力矩的影響，也會導致兩立柱向內(nèi)側(cè)變形。新的結(jié)構(gòu)如圖1所示，在“U”形機身的上面，U形的上開口處前后各增加一橫梁，在鑄造機身時直接鑄造出聯(lián)結(jié)左右兩立柱的兩根橫梁，在機身上面形成封閉框架。新結(jié)構(gòu)機身在燕尾底面受力時，兩立柱不會發(fā)生前后左右的變形，整體強度和剛度顯著提高。

圖1 鍛錘機身結(jié)構(gòu)改進前后對比

超高精度加工制造，保證錘頭精確導向

高精密的鍛件，需要精密的錘頭導向系統(tǒng)。錘頭與機身采用“X”形導軌結(jié)構(gòu)，避免了熱膨脹對導軌間隙的影響，“X”形導軌結(jié)構(gòu)可以使得間隙調(diào)到很小值。對于精密模鍛件，導向間隙可以設定到0.1mm以下。四個導軌面都要求這么小的間隙值，相關的零件加工精度就需要達到較高的要求：

首先，機身上四個導軌面的形位公差和尺寸公差達到要求。

其次，錘頭四個導軌面的形位公差和尺寸公差達到要求。

最后，導軌板的形位公差和尺寸公差達到要求。安陽鍛壓機械工業(yè)有限公司數(shù)控錘機身、錘頭都是在高精度的數(shù)控鏜銑床上加工出的，導軌板通過精密磨床保證了厚度公差及平行度，零件精度完全滿足預定的要求。

特殊的打擊閥系統(tǒng)設計，保證了數(shù)控錘的打擊能量精度極高

⑴打擊控制系統(tǒng)采用精確控制系統(tǒng)，使得打擊能量控制精度極高。由于打擊閥控制系統(tǒng)與主系統(tǒng)進行了分離，獨特的控制系統(tǒng)使得打擊能量更加精確。

⑵控制閥采用標準化設計，同時將打擊閥的控制環(huán)節(jié)降到最低。安陽鍛壓機械工業(yè)有限公司數(shù)控錘控制閥除打擊閥為專有技術(shù)閥以外，其余的閥全部采用標準閥，易于保證系統(tǒng)的精確性和可靠性。63kJ（含63kJ）以下的數(shù)控錘打擊閥的控制系統(tǒng)全部為一級控制，63kJ以上的數(shù)控錘為二級控制。而國內(nèi)其他系統(tǒng)，打擊閥的控制閥全部是二級控制，控制環(huán)節(jié)較多，影響整機性能的因素也多。同時打擊閥的二級先導控制閥、充液閥等都是自制件，這些閥的加工難度都比較大，造成影響整機性能的因素較多，難于確保質(zhì)量和性能。

⑶獨特的主打閥保證了系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性。數(shù)控錘的主打擊閥在鍛造工作中起著至關重要的作用，安陽鍛壓機械工業(yè)公司的數(shù)控錘主打擊閥為滑閥結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)是將控制與各油路的切換分離，由左右兩個控制閥芯控制主閥芯的運動，三者從結(jié)構(gòu)上互不相連，消除了加工誤差對閥芯精密運動帶來的影響，且該結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)控制油路進油打擊，消除了控制腔長時間保壓易出現(xiàn)閥芯卡滯，影響打擊能量重復精度的問題，使重復精度控制在±1.5％。該滑閥結(jié)構(gòu)具有外形尺寸小，反應迅速，換向平穩(wěn)可靠，沖擊小且易于加工等優(yōu)點，使得數(shù)控錘打擊能量能準確控制，鍛件成品率顯著提高，模具壽命也得以延長。

圖2 液壓站結(jié)構(gòu)改進前后對比

⑷打擊閥系統(tǒng)的安全性得到充分保證。由于打擊閥兩頭控制端都有緩沖裝置，絕不會由于控制系統(tǒng)出故障，出現(xiàn)打擊閥閥芯碰撞閥蓋造成螺栓斷裂而出現(xiàn)危險的情況。

除了以上用于高精度鍛造的創(chuàng)新以外，安陽鍛壓機械工業(yè)公司的數(shù)控錘還配套實施創(chuàng)新，特點如下：

⑴錘頭慢上慢下功能操作十分方便，更換模具更加安全、方便和快捷。由于液壓系統(tǒng)中增設了特定的排油閥，系統(tǒng)在調(diào)整狀態(tài)時，不用卸壓即可快速實現(xiàn)錘頭的慢降和慢升，更換模具的時間可減少10min以上。這樣不用像國內(nèi)其他系統(tǒng)慢降時只有將系統(tǒng)的壓力油卸完壓，才能靠錘頭重力慢降下落，一旦出現(xiàn)系統(tǒng)保壓不好，很容易出現(xiàn)掉錘頭現(xiàn)象。當錘頭提升時，系統(tǒng)需重新建壓，壓力足夠時，才能將錘頭抬起，突然性很強，根本無法實現(xiàn)慢升慢降動作。這樣的結(jié)果是，等待時間長，動作又不好控制。而我們新的系統(tǒng)使安裝和調(diào)整模具十分安全、方便和快捷。

⑵獨特的液壓站防止外泄結(jié)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)好，維修方便。液壓系統(tǒng)中最不好拆卸的零件就是大閥塊，因此，將大閥塊直接坐在油箱中，大閥塊與底板結(jié)合面一旦出現(xiàn)滲漏，液壓油直接流回油箱，而不會出現(xiàn)外泄現(xiàn)象。一方面降低液壓油的損耗，另一方面提高更換密封件的周期，同時降低了設備的高度。

⑶錘頭緩沖器采用外聯(lián)式結(jié)構(gòu)，克服了內(nèi)焊接式結(jié)構(gòu)不可靠的問題。由于緩沖器采用外聯(lián)式結(jié)構(gòu)，錘頭在緩沖過程中只是油箱底板受力，不會因焊接開裂而造成液壓油外泄的問題。

⑷蓄能器采用低位安裝方式，避免了蓄能器超高造成設備高度猛增的問題。由于液壓動力頭上部最長的零部件就是蓄能器了，因此，將蓄能器低位安裝在油箱底板上，既達到設備完美，又降低了整機的高度。

⑷特殊螺栓防松裝置使得系統(tǒng)抗振性加強，安全性更高。螺栓防松裝置采用進口的防松止退墊圈，杜絕了螺栓的松動。

結(jié)束語

總之，數(shù)控錘用于精密鍛造的情況越來越多，通過對其不斷的改進創(chuàng)新，成形的鍛件精度也越來越高。未來幾年，安陽鍛壓機械工業(yè)有限公司還要在數(shù)控錘上加裝精確的鍛錘閉合高度測量裝置和鍛件溫度測量裝置，通過數(shù)控系統(tǒng)自動對測量值的處理，數(shù)控錘可自動更正和調(diào)節(jié)由鍛件溫度、下料尺寸等非主機設備因素帶來的偏差所引起打擊能量的變化。智能化精密鍛造生產(chǎn)線的發(fā)展將會進一步促進數(shù)控錘的提升和應用。

王衛(wèi)東，高級工程師，工程碩士，現(xiàn)任安陽鍛壓機械有限公司技術(shù)處處長。主要研究數(shù)控鍛壓設備及工藝。