文/熊曉紅，馮儀，蔣希賢·華中科技大學，武漢新威奇科技有限公司

電動螺旋壓力機的典型應用

文/熊曉紅，馮儀，蔣希賢·華中科技大學，武漢新威奇科技有限公司

行業(yè)現(xiàn)狀

我國模鍛行業(yè)廠家眾多，但與先進國家相比，大多數(shù)設備落后，效率低下。國內使用的模鍛設備主要有鍛錘、液壓機、機械壓力機和螺旋壓力機等類型。螺旋壓力機是一種定能量的加工設備，是目前國內生產(chǎn)模鍛件大量采用的裝備。其兼有鍛錘和熱模鍛壓力機的雙重特性（沖擊力大、變形力大），具有結構簡單，使用維護方便，工藝應用范圍寬等優(yōu)點。螺旋壓力機分為摩擦壓力機、液壓螺旋壓力機（以液壓馬達驅動為主）、離合器式螺旋壓力機（即高能螺旋壓力機）和電動螺旋壓力機等類型。目前，國內主要的模鍛設備仍然是一次性投資較少的摩擦壓力機。

在摩擦壓力機的使用過程中，由于能量不能精確控制，也沒有配置打擊力的顯示儀器，加以很多用戶和設備制造商對螺旋壓力機的力能曲線沒有足夠的認識。所以，在很多情況下摩擦壓力機，都處于超載運行狀態(tài)，造成機身、螺桿等機械部件很容易損壞。

電動螺旋壓力機與摩擦壓力機相比，具有運行時噪聲更小，打擊效率更高，并能準確控制其打擊能量等特點，因而在汽車、摩托車、拖拉機、高速鐵路機車、航空航天、軍工和電力金具等制造行業(yè)得到了廣泛應用，是一種性價比較高，最具發(fā)展?jié)摿Φ木苣ｅ懺O備。

電動螺旋壓力機的應用

圖1 氣門自動化鍛造生產(chǎn)線簡易圖

從2005年開始，武漢新威奇科技有限公司在國內率先推出數(shù)控電動螺旋壓力機產(chǎn)品，經(jīng)多年努力已研制出具有自主知識產(chǎn)權的一系列數(shù)控電動螺旋壓力機產(chǎn)品。廣泛應用于汽車、摩托車、工程機械、電力、鐵路、五金、特種管件、航空等行業(yè)的精密鍛件。下文以幾種典型模鍛件的工藝和對應的電動螺旋壓力機的選型應用加以說明。

發(fā)動機氣門

馬勒三環(huán)氣門驅動（湖北）有限公司是由湖北三環(huán)股份有限公司和德國馬勒集團公司于2007年 1月1日，聯(lián)合組建的中德合資企業(yè)，是一家在國內領先、國際先進技術的現(xiàn)代化發(fā)動機氣門制造企業(yè)。2005年以來該公司先后引進了11臺J58K系列數(shù)控電動螺旋壓力機，其中包括8條從氣門鍛件電鐓制坯到壓力機終鍛成形的全自動化生產(chǎn)線。經(jīng)用戶統(tǒng)計，工藝的改進及采用數(shù)控電動螺旋壓力機生產(chǎn)使得模具壽命超過了5萬件，相對于原摩擦壓力機上的模具壽命提高了近10倍。

圖1所示的為J58K數(shù)控電動螺旋壓力機氣門自動化鍛造線，其以J58K-160型數(shù)控電動螺旋壓力機為核心設備，輔以4臺數(shù)控電鐓機共同組成的。該自動化機組使用機器人實現(xiàn)取料和上料操作，采用自制下料裝置實現(xiàn)下料操作。該生產(chǎn)線實現(xiàn)了從上料、電鐓、測溫控溫、終鍛至下料的全自動化，原來需要3～4名操作工負責的鍛造生產(chǎn)線，現(xiàn)在只需要1名操作工負責監(jiān)控和質檢即可。在減少勞動力和減輕勞動強度的同時，提高了產(chǎn)品質量以及產(chǎn)品一致性。據(jù)用戶統(tǒng)計，該生產(chǎn)線氣門鍛件尺寸精度和幾何形狀的一致性大大提高，鍛件合格率接近100％，氣門總長的偏差由原來的0～4.0mm減小到了±0.25mm，減少了3～4道粗加工和半精加工工序。

鑒于馬勒三環(huán)氣門驅動（湖北）有限公司良好的應用現(xiàn)狀，國內主要的氣門生產(chǎn)廠家紛紛跟進，J58K系列數(shù)控電動螺旋壓力機在氣門毛坯鍛造中得到了廣泛的應用。

全自動傘齒輪和行星齒輪鍛造生產(chǎn)線

2009年底，國內第一條采用電動螺旋壓力機的全自動傘齒輪鍛造生產(chǎn)線，在青島三星精鍛齒輪有限公司投入生產(chǎn)。該生產(chǎn)線由中頻加熱爐、1000t電動螺旋壓力機、630t電動螺旋壓力機、自動噴墨裝置、上下料機器人和其他輔助設備組成。實現(xiàn)從原材料加熱、上料、粗鍛、噴墨、鍛件移動、精鍛、下料等過程的無人化操作，如圖2所示。其中上下料采用ABB公司6自由度工業(yè)機器人。

圖2 全自動齒輪鍛造生產(chǎn)線生產(chǎn)的傘齒輪

由于第一條自動線的成功運行，該公司在2010年又采購了另一條全自動傘齒輪鍛造生產(chǎn)線，第二條生產(chǎn)線由兩臺J58K-1000電動螺旋壓力機和一臺機器人組成。2011年根據(jù)該公司需求，武漢新威奇科技有限公司開發(fā)了行星齒輪自動生產(chǎn)線如圖3所示，并交付用戶使用。該自動線由兩臺J58K-630電動螺旋壓力機和三臺機器人組成，生產(chǎn)節(jié)拍7～8件／min。隨著這三條自動線的投產(chǎn)，青島三星精鍛齒輪有限公司的生產(chǎn)面貌大為改善。產(chǎn)品質量不斷提高，取得了良好的經(jīng)濟效益。

圖3 全自動行星齒輪的鍛造生產(chǎn)線

圖4 數(shù)控電動螺旋壓力機同步器齒環(huán)自動生產(chǎn)線

同步器齒環(huán)

鍛造同步器齒環(huán)時，企業(yè)對模具和產(chǎn)品精度的一致性提出了較高的要求。針對用戶的不同要求，開發(fā)出兩種數(shù)控電動螺旋壓力機轎車同步器齒環(huán)生產(chǎn)線，如圖4所示。圖4中的生產(chǎn)線由環(huán)形加熱爐、滑道及對中裝置、ABB機器人、自動噴墨裝置、J58K-400電動螺旋壓力機組成。生產(chǎn)效率為10～11件/min，平均每個月生產(chǎn)約18萬件。

浙江某企業(yè)是國內輕卡變速箱的最大供應商，2010年通過招標，一次性采購了17臺J58K數(shù)控電動螺旋壓力機（400t、630t、1000t、1600t）進行齒輪和軸類鍛造。2011年年產(chǎn)鍛件超過8000t。采用沖床制坯→電動螺旋壓力機鍛造→沖床沖孔的工藝。采用電動螺旋壓力機和水模工藝后，齒輪單邊余量僅為0.03～0.05mm，省去了后續(xù)粗車工序，直接上數(shù)控機床精車，大大提高了生產(chǎn)效率。

發(fā)動機連桿

連桿是典型的模鍛件，有很多種鍛造工藝。采用的鍛造主設備有摩擦壓力機、熱模鍛壓力機、電液錘等。從投資效益來考慮，采用電動螺旋壓力機鍛造或精整連桿，是一種高效的方法。采用電動螺旋壓力機鍛造連桿的生產(chǎn)現(xiàn)場，如圖5所示。電動螺旋壓力機選擇J58K-1000或J58K-1600型，兩模膛鍛造。采用楔橫軋制坯，開式壓力機三工位完成切飛邊、沖孔和精整。

圖5 J58K數(shù)控電動螺旋壓力機生產(chǎn)發(fā)動機連桿現(xiàn)場

電力金具

電力輸送電線上廣泛使用的鐵制或鋁制金屬附件，統(tǒng)稱為金具。金具種類繁多，用途各異，例如，安裝導線用的各種線夾，組成絕緣子串的各種掛環(huán)，連接導線的各種壓接管、補修管，分裂導線上的各種類型的間隔棒等，此外還有桿塔用的各類拉線金具。大部分金具在運行中需要承受較大的拉力，有的還要同時保證電氣方面接觸良好，它關系著導線或桿塔的安全，即使一只損壞，也可能造成線路故障。因此，金具的制造質量對線路的安全送電有較大影響。

原來金具生產(chǎn)工藝大多靠精密鑄造實現(xiàn)，無論是生產(chǎn)效率、環(huán)保要求，還是產(chǎn)品質量，都不能滿足鐵路車輛提速和電力系統(tǒng)升級改造的要求。所以，很多鑄鋼件都要改成模鍛件，鍛件精度要求也相應提高。因此，有用戶采用J58K-1000型數(shù)控電動螺旋壓力機，組成大型金具生產(chǎn)線，用于電氣化鐵路接觸網(wǎng)零部件金具和電力金具的生產(chǎn)。

特種管件

用于石油和核電等行業(yè)的管件，由于有強度要求，一般都要求由鑄件改為鍛件。管件的鍛造成形在模具上有特殊要求，一般采用哈弗模（HALF）成形。管件自動生產(chǎn)線如圖6所示，由兩臺沖床、一臺電動螺旋壓力機組成，用兩臺機器人實現(xiàn)上料、鐓粗沖床與螺旋壓力機間坯料的轉運、鍛件從哈弗模中取出、螺旋壓力機與切邊沖床之間鍛件的轉運、下料等動作。

圖6 管件全自動生產(chǎn)線

結束語

隨著產(chǎn)品結構的變化和質量要求的不斷提高，還要面臨環(huán)境保護和勞動成本上升的巨大壓力，要想提高企業(yè)競爭力，必須使用先進的設備和工藝。全自動鍛造生產(chǎn)線的開發(fā)與應用，便給鍛造企業(yè)提供了跨越式發(fā)展的機會。