大噸位鍛錘分體砧座的連接方式

文/常超，儲天峰·安陽鍛壓機械工業(yè)有限公司

大噸位鍛錘分體砧座的連接方式

文/常超，儲天峰·安陽鍛壓機械工業(yè)有限公司

常超，技術(shù)員，主要從事電液錘的設計及研發(fā)工作。

近幾年來，我國汽車工業(yè)、重大裝備制造業(yè)、航空航天業(yè)、煤礦產(chǎn)業(yè)、高鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，市場對大型鑄件產(chǎn)品的性能要求越來越高，因此很多大型鑄件產(chǎn)品被性能更加優(yōu)越的鍛件所替代。市場對大鍛件產(chǎn)品的需求變得越來越多，給大噸位鍛造設備也帶來了很大的發(fā)展機會。

鍛錘是各種鍛造設備的先驅(qū)，至今已經(jīng)有一百多年的歷史。隨著制造業(yè)的發(fā)展，各種鍛造成形新工藝、新設備不斷涌現(xiàn)，但由于鍛錘結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，成形速度快，適應性強，投資少等，因此至今仍然有比較廣泛的應用。

砧座是鍛錘重要的零部件，砧座的可靠性關系到鍛錘的使用狀況和鍛件的質(zhì)量。砧座一旦放入到基坑中，如無特殊需求，便不會對砧座的位置進行移動。不過，大噸位鍛錘（5t錘以上）的砧座質(zhì)量均超過了75t。因此會對砧座的整體加工、運輸增加一些額外的經(jīng)濟負擔。如此大的零件在鑄造、機加工、熱處理方面都需要較大的設備，增加了鍛錘設備的制造成本。如果將砧座分為兩體或者兩體以上，變?yōu)檩^小的零部件來鑄造、機加工，則可以大幅度降低生產(chǎn)成本。但是，分體砧座連接的可靠性和穩(wěn)定性就顯得尤為重要，下文將對兩種不同的砧座連接方式進行比對。

傳統(tǒng)分體砧座連接方式

圖1是國內(nèi)大噸位鍛錘分體砧座傳統(tǒng)連接方式的示意圖，圖2是該砧座傳統(tǒng)連接方式安裝好的情況。這樣的安裝方式依靠熱脹冷縮原理，將砧座的上下體緊緊束縛在一起，具體的過程是將砧座上體和砧座下體上下放置好，加熱烘裝圈。烘裝圈內(nèi)孔和砧座凸臺采用過盈配合。烘裝圈加熱到一定溫度時，人工將烘裝圈安裝到砧座的凸臺部位。

圖1 傳統(tǒng)分體砧座連接方式示意圖

圖2 傳統(tǒng)分體砧座連接方式

傳統(tǒng)連接方式要求砧座上下體在鑄造時澆鑄出凸臺，該部位遠離澆鑄口且尺寸較小，很容易出現(xiàn)鑄造缺陷。在機加工方面則還需要將砧座上下體合在一起對凸臺進行合加工，以保證合圓的尺寸，便于烘裝圈的安裝，對機床要求較高。在安裝烘裝圈過程中，溫度不容易控制，如安裝時間過長，安裝到一半時溫度下降過多，過盈量變大，烘裝圈則不能達到凸臺底部，還需將未能安裝到位的烘裝圈用氣割割掉，進行二次安裝。在凸臺部位的根部圓角較小，容易造成尖角應力，鑄件有開裂的隱患。砧座下放到砧座坑內(nèi)時，還需使用大噸位的起吊設備將砧座上下部分一同放入坑內(nèi)，成本較高。傳統(tǒng)分體砧座連接方式有安裝麻煩、花費高、隱患大等缺點。

新型分體砧座連接方式

圖3為新型分體砧座連接方式的示意圖，圖4是新型分體砧座連接方式安裝好的現(xiàn)場。安裝過程是將砧座上體和砧座下體上下放置好，將定位銷放入砧座的定位孔中，裝上拉板，最后將斜木打緊，結(jié)束安裝。

新型連接方式對砧座上下體的機加工要求不高，定位銷孔可以預先在砧座上加工出來，不需要對砧座上下兩體進行合加工，小型號的機床就可以滿足加工要求，減少了機加工成本。將砧座上下體連接后，可根據(jù)定位銷孔的相對位置來加工拉板上的定位孔。拉板零件較小，可以用較精密的加工機床加工，兩孔的相對位置可以加工得比較精確，從而砧座的定位也就比較精確。

圖3 新型分體砧座連接方式示意圖

圖4 新型分體砧座連接方式

整個拉板嵌入到砧座中，外圍用斜木將砧座和砧座坑緊緊塞緊。斜木提供的摩擦力是固定砧座的主要力量，拉板承受的拉力較小且沒有內(nèi)應力。砧座安裝時可將砧座上下體分別放入砧座坑內(nèi)，再根據(jù)對應的編號分別安裝定位銷和拉板。這樣可以減小起吊砧座設備的噸位，節(jié)約安裝成本。如為某用戶提供的大噸位鍛錘砧座重約150t，這樣大噸位的砧座一般分為三體。

如果分體砧座采用傳統(tǒng)的連接方式，需要在地面以上將砧座安裝好，在砧座安裝過程中，起吊設備需要從運輸車輛上分三次將分體砧座吊裝下來，按對應編號堆疊好，然后人工將烘裝圈加熱后并裝入凸臺部位，三體砧座一般有8個部位需要安裝烘裝圈。安裝好后，起吊設備將整體砧座放入坑中，150t整體砧座安裝需要的起吊設備最小應在200t以上，一般鍛造車間內(nèi)不配備這樣大的吊裝設備，需要用汽吊來完成。汽吊需要根據(jù)現(xiàn)場情況不斷調(diào)整安裝位置，另外烘裝圈的安裝也需要較長的時間，這樣的安裝方式有可能一天時間內(nèi)完成不了。

如果采用新型的連接方式，可將三體砧座從運輸車輛上按先后順序直接放入砧座坑中，省去了在地面放置安裝的時間，在砧座坑中完成分體之間的固定。這樣的安裝方式，最重需要100t的起吊設備，甚至更小的起吊設備也能勝任。從時間上來說，一共需要起吊三次就可以完成，并省去了在地面上等待的時間，在砧座坑中的后續(xù)工作可以第二天來完成，節(jié)省了工作時間。從費用上來說，100t起吊設備所需的費用也低于200t起吊設備所需的費用。實際證明，這樣的設計合理，花費少，加工方便，提高了連接方式的可靠性，并節(jié)省了安裝成本。

結(jié)束語

鍛錘由于其特別惡劣的工作條件，其最大的受力零件——砧座會受到頻繁的沖擊力和過載力的作用，特別是在終鍛時，過載情況更為嚴重，砧座容易發(fā)生早期損壞。本文對新舊大噸位分體砧座的連接方式進行了比較，證明了新型連接方式的實用性和合理性，對分體砧座的設計和拓展起到了參考作用。