液压锤和对击锤【精品-ppt】

第四节 液压锤和对击锤,液压有砧座锤 液压锤是20 世纪30年代出现，50年代发展起来的一种新型设备。最初目的仅是利用液压提锤头来代替夹板锤、带锤一类的落锤液压锤具有单独驱动装置效率较高，动力费用用低，随着液压元件不断完善、电控技术水平随步提高和机器结构的逐步改进，从60年代以来发展迅速一、气动液压模锻锤德国拉斯科,液压动力头大流量三螺杆泵，各液压元件之间直接连接，没向管道， 系统比较紧凑，液压损失较小，效率较高。当油泵卸荷阀关闭时，主油泵输出的油经单向阀进入液压缸下腔，锤头在液体作用下提升，活塞顶部气体压缩储能。进行打击时，推动锤头加速运动当卸荷阀打开泵输出的油回油箱。打击由排油阀控制，液压缸直径很小，排液通道较大，阻力较小。使锤头实现快速下行全行程的打击次数为6080次min。工作液压力为24.5x Pa油泵卸荷阀和排汕阀分别由控制泵供油。气室充气压力为7x Pa 。 液压动力头内设两个冷却器.为了在寒冷季节开锤之前对油进行预热，支承管内设有电热器。 油的温度由自动控制系统保证得到理想的油温，延油使用寿命,只在加速回程时油泵有高压油输出，在刚提升的瞬间，要克服惯性负载，需要较大的提升力出现油压峰值7MPa。提升速度达到油泵元件数值后，油压就较低了。其他阶段，油泵处于卸荷状态是典型的间歇性负载，驱动电动机和油泵之间带有一个惯量甚大的飞轮以工作循环的平均负载确定电机功率，主要节能措施不同的打击能量依靠不同的落下高度来得到。固定在缸盖上的细长仔（图未画出）和中空的锤杆组成电容式位移传感器随时向控制系统输送锤头的位置信号按预先调定的转换点，使锤头能及时地改变运动方向 ，程序控制系统能以无级调整的四种高度连续进行六次轻重不同的锻击，一般锻件六次锻击就已足够。 锤杆通过橡胶缓冲装置与锤头连接的结构型式，由于采用较低的打击速度和因直径小向降低了锤杆的质量，大大降低锤杆的冲击动能，大部分为缓冲装置所吸收；锤杆能作少量的径向移动，显著地减少因偏心而产生于锤杆内的附加弯曲应力，锤杆的受力条件改善，导致使用寿命的提高。,二、纯液压快速模锻锤,基本原理是：采用油泵蓄能器传动，液压缸下腔通常压，液压系统对液压缸上腔单腔控制。上腔进油阀打开，来自油泵、蓄能器及通过差动引来下腔的共三部分高压油进入上腔，实现落下部分的加速向下和打击行程，上腔卸压，锤头立即快速回程，打击能量以进油量的多少来实现预选和调节。特点： 1） 由于工作油压达 110x 10Pa，远高气液锤的充气压力、可在短距离达规定的速度和打击能量。短行程可得到高行程次数，又使机器高度降低、重量减轻，生产率和低的制造成本的优势。 2）因采用油泵蓄能器传动和差动回路，能满足液压缸上腔最大瞬间流量的需要；单腔控制简化了液压系统，液压动力头整体高度集成，又无气液式液压锤的油气互串。高效、节能和性能稳定。 3）油缸下腔通常压，锤头在打击后能迅速回程，减少了上下模的接触时间。热应力的减少，使模具寿命显著提高； 4）由电子程控系统来控制。常规和程序二种控制规范，自检和故障显示功能。三个脚踏开关，可实现各种操作规范。打击能量5100预选。能经济地利用锤的能量，对每个件的锻造过程进行优化使锻件的质量、精度和生产率得到显著的提高。,三、蒸汽一空气锤改造为液压锤,蒸汽锤的一次能源效率仅为12；而用压缩空气传动的效率也只有 35，加上站房的投资和环境污染方面。改造是紧迫任务，采用液压动力头换头得到很大的发展，最大的优点是节能据测算：液压传动与蒸汽传动相比，能耗仅为后者的 412，与压缩空气比，能耗也只有16%50%。,在我国蒸空锤换头改造的方案中，较成熟的是如下二种 l） 以北京理工大学为主研制的单杆式泵蓄能器传动气液锤,工作过程：向下打击时，通过主操纵阀18使快速放油阀10打开，主液缸6中的液体泄入液箱 4，活塞 11下部失去液体支持，上部气体的压力（一般为3.54.5MPa）和落下部分的自重使锤头8加速向下进行锻击。回程时，阀18使阀10关闭，来自泵3和蓄能器16的高压油经阀18和10进入主液压缸6，活塞11使锤杆9带动锤头提升，并将主气缸14内的气体压缩蓄能。蓄能器16上的发讯装置17在蓄能器16充满液体后发出控制信号，通过先导卸荷阀15使油泵卸荷运行。手动或脚踏操纵机构带动的主操纵随动阀1操纵省力，还可同时实现回程、打击、急停收锤和寸动调模等多种功能。非常接近原锤的操作习惯。,2）西安重型机械研究所的油气分缸式（也称三杆式）电液锤。锤头处于待打击状态。将滑阀10的手柄放于打击位置，E腔进油，控制活塞13上升。循环阀9带动主锥阀12提起，液压缸5的B腔与上腔C连通而形成差动回路，锤头在自重和气压通过两侧的气杆4产生的推力作用下，加速下降进行锻击。 将滑阀10的手柄置于回程位置，上腔F进油，控制活塞13下行，关闭阀9和12，使液压油进入油缸下腔B，将锤头提升，并对气缸6中的气体进行压缩蓄能。松开手柄，滑阀10自动回到中间位置，自动停止，循环阀9开起，油泵作卸荷运行。在打击位置轻扳滑阀10的手柄，可实现锤头的慢降和轻击， 这种动力头高度集成化，节省空间，很少管道连接；油气分缸，避免油气互串，使系统工作稳定，并可采用压缩空气；锤头锤杆采用球面连接，锤杆寿命高。,对击模锻锤 一、对击模锻锤的工作特点以活动的下锤头代替固定的砧座。连接机构，下锤头向上对击，使锻件产生塑性变形。规格用打击能量表示。这个打击能量等于上、下锤头在对击时动能之和。上、下锤头的动量相等是对击锤设计基本原则。,按r值分成二大类： 1上、下锤头行程相等的对击锤 其r112。为了改善连接机构的工作条件，下锤头稍重。如钢带和液压联动式。它有E010G（E0的单位为kJ，G为t）的比例关系。 例如：打击能量为800kJ。相当于落下部分为40t的有砧座模锻锤。上下锤头的重量为 90t和 100t，这在制造上是可能的；有砧座锤锤头和砧座的质量比。做大吨位的有砧座模锻锤，在制造和基础施工困难。这类对击锤对解决巨型模锻件是有利的。目前世界最大的气动对击锤的打击能量为1500kJ，用于生产宇航和军工上的重量达25t的模锻件。 2 下锤头小行程的对击锤 这是为避免下锤头行程长带来模锻操作不便出的新型对击锤。有r5的拉斯科公司CH系列液压对击锤。亦有r=1118、机身微动的多种对击锤，如高速锤和捷克什米拉（Smeral)kHz系列液压对击锤。,二、对击模锻锤的优缺点优点： 1）不需要很大的砧座，故机器的总重量仅为相同能力的有砧座摸锻锤的1/21/3。另外其基础体积仅为有砧座模锻锤的1/31/8。,2）工作时地面振动小，对邻近车间的精密仪器的使用及附近建筑无影响，对厂房无特殊求，厂房造价低。 目前广泛应用的对击模锻锤下锤头行程很大，工艺操作不便，进行多模膛模锻很困难，故适用于单模膛模锻，并需在其他设备上预锻，生产率也较低。 对击模锻锤适用于中、小批量生产，它是大型模锻的主要设备之一,三、对击模锻锤的结构型式目前广泛使用的是上、下锤头行程相等的钢带联动及液压联动的无砧座摸锻锤。 （一）钢带联动式对击模锻锤 锤身有四根立柱，用螺栓6、9联成一体，并与气缸3、底板12用螺栓连接。一般活塞1、上锤头4和大直径的空心锤杆铸成一体，以提高强度和刚度。钢带是 2030片（厚 0.31mm，宽120200mm）的钢片组成 。上、下锤头在锤身立柱的导轨间移动。,下锤头比上锤头重10%20。当锤头回程时，下锤头落在下缓冲器13上，剩余动能被吸收。 钢带式对击锤的钢带使用寿命较低，一般为36个月，故钢带式无砧座锤只限于中小型其最大打击能量为500kJ。,（二）液压联动式对击模锻锤 液压联动缸体13装在锤的下部。缸体内设有三个彼此连通的液压缸。中间缸中有柱塞12，通过短连杆8、缓冲垫7与下锤头相连；两个侧缸中有柱塞10，通过长连杆、缓冲垫4与上锤头相连。连杆是用球面支承在柱塞上，并留有侧向间隙，借以消除二锤头偏斜时对柱塞的侧向作用力，减少密封的磨损。 锤头向下运动时，侧柱塞下移，推动中间柱塞及下锤头向上运动，直至两锤头对击。 若两侧柱塞面积之和等于中间柱塞的面积，则上、下锤头的行程和打击速度相等。 为了减轻液压系统的冲击，在两侧缸底部装有弹簧补偿器14。比钢带联动可靠，但结构复杂，主要用于大。中型对击模锻锤目前最大规格达 1000kJ。 在欧洲和日本，对击模锻锤使用较多日本住友制钢所有两条以350kJ对击模锻锤为主要模锻设备的生产线，法国用 800kJ对击锤模锻重390kg的机翼接头,四、对击液压锤 德国拉斯科公司GH系列对击液压锤为例进行介绍。该公司 20世纪 60年代中期发展起来的在提高锻件精度、系统简单可靠及操纵自动化等方面做了改进提高而形成的对击锤新品种。主要特点是下锤头“U” 形，上锤头在下锤头内导向实现对击导向精度高，有利于锻件精度的提高。在下锤头下面两个气垫2，其气压力足以支撑锤头并使之产生加速运动。液压系统采用油泵蓄势器传动，锤顶部的液压动力头中有三个液压缸，中间主缸下腔通常压，左右两个压 缸上腔液压力的作用下，迫使下锤头保持在下限位置。打击行程开始时，主阀使主缸上腔进油，主缸下腔液体进入两侧缸下腔，主阀使侧缸上腔卸压，上下锤头加速相对运动而实现打击。后，主阀使中间缸上腔排油，上锤头回程；两侧缸上腔进油，使两侧压杆压下锤头回程，气垫中的气体压缩蓄能并起缓冲减振作用。气垫内无气体消耗。,操纵控制系统是采用控制面板和脚踏板联合操作，可实现单打。连打及六次轻重不同的程序控制打击。 此锻锤性能优良，控制系统先进，可作为大批量锻造生产线卜的主要设备。丹东518厂引进一台GH3200型对击液压锤，使用情况良好,五、高速锤 高速锤是以打击速度命名，常用的最大相对打击速度为 18-20ms，它适用于强度高、塑性低、锻造温度范围窄。形状复杂的金属零件的精锻。其工作原理仍是气液驱动、机身微动的对击液压锤。分为悬挂式和快放油式两类。,（一）悬挂式高速锤北京重型电机厂300kJ高速锤。三梁二柱式。连成一框架。高压气缸与上梁相连，根据额定的打击能量充人高压空气或高压氮气，作为驱动力。动梁（上锤头）上部与锤杆联接，下部固定着上摸。动梁以两根立柱为导向，上下移动。下梁上部固定着下模，两旁有支承缸。支承缸中事先充人高压气体，与锤体全重相平衡，使锤体呈悬浮状态。回程缸固定在下梁，通过管路、控制滑阀与高压源相通。回程缸的作用是每次打击后将动梁顶至原来的位置。 按机器的运动情况可分为三部分： l）向下运动系统：包括上模、锤头、锤杆和锤杆端盖等； 2） 向上运动系统：包括上梁、下梁、立柱、高压缸、回程缸、顶出缸、支承缸柱塞和下模等； 3） 固定不动的部分：通过地脚螺钉固定到地基上的有底板和支承缸等。,高速锤用事先充入高压缸的高压氮气或压缩空气（高达 140x 10Pa），在极短的时间内膨胀作功来驱动，然后用油泵输出的高压油通过回程缸把膨胀了的气体压回到原来的压力，完成储能。当高压气体驱动上锤头（动梁）向下运动同时，也作用在高王缸的缸底B面），使整个锤身框架（下锤头）向卜运动，所以高速锤也是对击锤，其上、下锤头行程与各自质量成正比，下锤头行程小。 l 悬挂当回程缸杆推动动梁和锤杆向上时，高压缸的高压气体受压缩。当锤杆端盖面A越过孔1后，A面的气体经过孔道2、锥阀门，再经过孔道3、孔4回至高压缸与此同时，动梁带孔的保险钩13，由于斜面的作用，在向上运动的同时使保险阀的活塞向右移。活塞在气体的作用插入保险钩的孔内，使锤头处于保险状态。动梁继续向上，到A面与高压缸B接触时回程动作完毕。这时回程杆回程，由于锥阀的密封的作用，动梁和锤杆降下很小，在锤杆端盖下部高压气体作用下达平衡后，就自行悬挂在行程的上极限置，此时保险钩上的孔与活塞杆应有间隙。意外悬挂不住，则保险钩压在保险阀的活塞杆上，动梁仍悬挂下不来。,2 打击 1）回程杆下降 使回程缸下腔通油箱，因回程杆内气体膨胀（回程杆内部充低压气体，杆的下端开有径向孔通回程缸上腔），使回程杆下降到底； 2）解脱保险 使高压油通保险阀孔E，推活塞向右移，把活塞杆抽出，解脱保险。活塞到底时使两电结点（C、D）接通。 3）启动 启动时使电磁操纵阀通电（联锁，C、D接通后才能通电），高压油就进人启动阀，推动小活塞打开锥阀，高压缸内高压气体就通过孔4、孔3、锥孔及孔2进入A、B面之间，推动锤杆向下。锤杆端盖下降一小段距离后，36个12的孔与AB室相通，锤杆急速向下贴。打击完后，电磁操纵阀断电，启动阀通油箱，锥阀复位。与此同时，保险阀上孔E通油箱，保险阀活塞在气体作用下向左移，保险阀上C、D通路断开。 3 回程 使回程缸下腔通高压油，回程缸上腔低压气体被压缩并排至回程杆内，回程杆向上，推动动梁至行程上极限位置。 4顶出 使高压油进入项出缸下腔（上腔与低压气室相通），推动活塞忏向L，顶出工件。 当下腔通油箱时，在上腔气体作用下，活塞杆回程。,（二）快放油式高速锤 除具有一般悬挂高速锤的特点外，还具有快速连续打击的优点。既可进行一锤成形的精锻工艺，也可进行连打以适应普通模锻工艺，扩大高速锤范围 北京齿轮厂80kJ快放油式高速锤,一次打击循环,l 回程高压油由蓄能器8和高压油泵11经打击阀9进入启动阀6时，推动单向阀A向左把阀套B的放油O1封闭、此时高压油经过单向阀A进副油室U1推动浮动阀4上升，把快放油口O 2封闭，从而油由M处的缝隙通过，推动活塞2上升实现锤头回程，与此同时，高压缸1内的气体受压缩,2 悬空 锤头回至某一位置时，如果打击阀A口停止供油（即把A、P、O口彼此隔开，A口既不进油也不排油），则锤头就悬挂。可在任意位置。实现能量调节。3 打击 在锤头回程过程中或悬空状态下，当打击阀A 口与O口接通，启动阀6排油，单向阀A向右移动，副油室 U1的油便经阀套 B的放油口O1快速排入上油箱5。与此同时，油室U的油经M处流人副油室U1。由于M处的节流作用，使浮动阀4的上下压差很大，浮动阀快速向下运动，把快放油口O2迅速打开。这时，油室U的油从O2快速排入上油箱，高压缸1内的气体膨胀，推动活塞快速向下运动，锤头高速向下打击。 改变放油速度就可改变打击速度。打击阀缓慢放油，就可使锤头缓慢下降，进行模具调整工作。高压气体推动锤头向下推动的同时，由于反作用力，框架系统7便向上运动，直至上、下模进行打击。,（三）高速锤的优缺点 高速锤的基本优点在于高速。 1）由于打击速度高，打击能量大，金属变热效应高，大大提高了金属的塑性变形性能，适用于强度高、低塑性、锻造温度范围窄（如镍合金、钛合金、耐热钢以及钼、钨、钽等金属、形状复杂的金属零件的精锻。研高速锤的主要目的，也是高速锤最主要的优点。利用这种设备国内已成功地挤压出铝合金、钛合金、不锈钢等材料的叶片，精锻出了各种回转体件，如圆柱齿轮、锥齿轮、杯形零件等。精度0.02mm，表面粗糙度达 Ral.60.2。 2）由于打击速度高，相同打击能量高速锤的设备重量要比有砧座模锻锤轻得多，仅为有砧座模锻锤重量的 110l20。 3）高速锤工作时，锤头与框架对击，打击能量几乎不传到地基上，故地面振动小，对锤的基础要求低，对厂房无特殊要求，造价低。问题：l）在高压高温下，模具易热裂或软化，加以金属变形流动速度高，使模具表面磨损剧烈。一般模具钢（CrNiMo）不能适应高速模锻的要求。模具寿命低，是国内目前高速锤的主要问题。为延长模具寿命降低打击速度，则降低高速锤的优越性。 2）设备使用的可靠性较差（如连接螺栓易松动、断裂，高压软管断裂，漏气漏油等），操作不安全。 3）精密模锻时，须配备相应的精密下料和无氧化加热设备，并须解决模具润滑问题，维护费用也较高。,六、锤身微升式液压对击模锻锤 捷克什米拉（SMERAL）工厂生产的 KJH系列锤身微升式液压对击模锻锤 其工作原理是：由车间空气总管向C腔内送 6 x 10Pa的压缩空气，并通过单向阀使之密封在C腔内。锤头提升至上限位置后，锤头重量和空气的压力完全由A腔内的油压所支承。打开滑阀1，A,腔的压力油通过滑阀流入锤身下的液压缸的B腔内，于是锤头在压缩空气的作用下向下打击，而锤身在B腔油压的作用下向上迎击（上移距离为2545mm）。打击结束后滑阀关闭，B腔的油被油泵压入A腔，锤头回升至上限位置，C腔的空气再度压缩而锤身也降至其下限位置，并准备好进行下一次打击。 重打时锤身的回弹能量由B腔的压力油吸收并储存在液压回路内，以提高下一次的打击能量。,KHZ型液压锤是在KJH型液压锤长期使用基础上，经过一些改进后发展的新型液压锤。 基本原理仍是锤身微升型对击式液压锤。贮存于整体闭式锤身顶部气缸中的压缩空气是打击能量的基本来源。打击时它迫使锤头加速下降，同时通过一套液压和机械杠杆的联动机构以及气缸压力使锤身上升，并在动量相等的条件下悬空对击，由于锤头和锤身的质量比合理，使锤身上跳量很小，对模锻操作影响不大。打击后，锤身在部分自重作用下复位，大部分重量由锤身的气动平衡器平衡。引进不少太原重型机械学院C83系列，吉林工业大学和吉林锻压设备厂的CJ83系列。,七、消振液压锤济南铸锻机械研究所设计的25kJ液压模锻锤原