DRC2000熱模鍛壓力機優(yōu)化設(shè)計

常 亮，王 瑩，劉興剛，呂呈斌

（北方重工集團沈陽工程設(shè)計研究院有限公司,遼寧 沈陽 110141）

DRC2000熱模鍛壓力機優(yōu)化設(shè)計

常 亮，王 瑩，劉興剛，呂呈斌

（北方重工集團沈陽工程設(shè)計研究院有限公司,遼寧 沈陽 110141）

DRC2000熱模鍛壓力機是在引進世界先進生產(chǎn)技術(shù)基礎(chǔ)上，經(jīng)過不斷改進、完善，充分吸收MP、SP熱模鍛壓力機的優(yōu)點而設(shè)計的，具有重量輕、剛性好、傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)可靠、導(dǎo)向精度高、維修操作方便等特點，用于進行成批大量的黑色和有色金屬的模鍛和精整鍛件，鍛件精度高，材料利用率高，生產(chǎn)率高，易實現(xiàn)自動化，同時對工人的操作技術(shù)要求低，噪聲和振動小，是現(xiàn)代鍛造生產(chǎn)不可缺少的高精鍛設(shè)備。

熱模鍛壓力機；特點；優(yōu)化設(shè)計；高精度

隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，熱模鍛壓力機在模鍛件的大批量生產(chǎn)中具有的高精度、高生產(chǎn)率及生產(chǎn)條件好等優(yōu)點使其受到普遍重視，在鍛造生產(chǎn)中的占比也越來越大。20世紀70年代以來，國外熱模鍛壓力機在大批量模鍛生產(chǎn)中得到迅速推廣，各先進工業(yè)國家都大力應(yīng)用以熱模鍛壓力機為主機的模鍛生產(chǎn)線。據(jù)有關(guān)資料介紹，熱模鍛壓力機在工業(yè)發(fā)達國家是模鍛的主力，約占成形設(shè)備的40%～64%，而我國僅占14.5%，主要用于重型汽車曲軸、前梁等鍛件的生產(chǎn)。當前國內(nèi)現(xiàn)有設(shè)備急需更新?lián)Q代，熱模鍛壓力機在生產(chǎn)率、自動化水平、、材料消耗、鍛造質(zhì)量等方面更具優(yōu)勢，因此，國內(nèi)市場潛力很大。

目前國外熱模鍛壓力機廠商生產(chǎn)能力都可達到萬噸以上。國內(nèi)生產(chǎn)熱模鍛壓力機的公司主要有北方重工集團、中國一重和中國二重等。2013年由中國二重集團公司設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試的蒂森克虜伯發(fā)動機零部件（中國）有限公司125MN熱模鍛生產(chǎn)線一次試鍛生產(chǎn)成功。北方重工集團公司是我國最早生產(chǎn)熱模鍛壓力機的廠家之一，目前為止已研制出DRF4000、DRF3150等全套系列產(chǎn)品。通過多年不斷發(fā)展，我國已經(jīng)具有了研制大型熱模鍛壓力機的能力。

1 熱模鍛壓力機工作原理

熱模鍛壓力機是曲柄壓力機的一種，其工作原理和普通曲柄壓力機一樣，是通過不同形式的曲柄滑塊機構(gòu)把主傳動的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的直線往復(fù)運動，并借助于固定在機身工作臺和滑塊上的上下模具實現(xiàn)加熱金屬的變形。

DRC2000熱模鍛壓力機中，傳動機構(gòu)為一級傳動，主要由主電機帶動小皮帶輪，通過窄V帶傳動大皮帶輪（即飛輪）再經(jīng)離合器的結(jié)合驅(qū)動曲柄連桿機構(gòu)，使滑塊作上下往復(fù)運動，完成鍛造工作。在壓力機的上部設(shè)有兩個平衡缸，可完成平衡連桿、滑塊的重量及其慣性力。離合器和制動器采用氣動鑲塊式結(jié)構(gòu)，通過電氣聯(lián)鎖協(xié)調(diào)工作。壓機閉合高度依靠偏心蝸輪調(diào)整機構(gòu)自動調(diào)整，在滑塊兩側(cè)裝有擺桿凸輪上頂料機構(gòu)，機身下部裝有具有高位保持缸的下頂料裝置。上下頂料機構(gòu)可實現(xiàn)開模多頂桿頂料。同時該壓機還裝有軸向飛輪制動器，壓縮空氣操作系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)及微機程序控制系統(tǒng)。工作原理如圖1所示。

2 DRC2000熱模鍛壓力機主要技術(shù)參數(shù)（表1）

圖1 20000kN熱模鍛壓力機工作原理簡圖

表1 DRC2000熱模鍛壓力機主要技術(shù)參數(shù)

3 DRC2000熱模鍛壓力機的主要優(yōu)化結(jié)構(gòu)

在DRC2000熱模鍛壓力機設(shè)計過程中，對設(shè)備整體進行了優(yōu)化，根據(jù)用戶需要進行了重新設(shè)計，并在設(shè)計中作了深入調(diào)研，特別體現(xiàn)在機身、下頂料裝置、離合器、夾持器、封閉高度調(diào)整裝置、潤滑系統(tǒng)等方面。

3.1 機身部分

同螺栓預(yù)緊方式機身相比，該壓機的機身采用了整體實心鑄鋼件，為設(shè)備提供了足夠的垂直剛度和傾斜剛度，抗振性能加強，抗偏心能力高，該壓機柱距和模具空間較其他形式壓機大，更具實用性、萬能性。

機身里設(shè)有可調(diào)間隙的X形長導(dǎo)軌，由于采用了X型導(dǎo)軌可減少由于滑塊熱脹而使導(dǎo)軌間隙變小的缺點，因此可以把導(dǎo)軌間隙調(diào)得很小，達0.2mm～0.3mm，最小導(dǎo)軌間隙達0.1mm～0.15mm，并且在下死點受力最大時滑塊幾乎全含在導(dǎo)軌里，使導(dǎo)向精度高，鍛件的精度因此得到保證。機身結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.2 下頂料裝置

DRC2000熱模鍛壓力機下頂料裝置中拉桿由原來一整根改為一長一短兩根，中間用調(diào)節(jié)螺母相連接，降低了加工難度，同時方便安裝、拆卸和調(diào)整；下頂料頂桿也由原來3根變?yōu)?根，相當于增加了一個工位，有效利用了使用空間，提高工作效率近15%。壓緊缸使上擺桿上的滾輪緊緊壓在凸輪上，起張緊和緩沖作用。保持缸起鍛件高位保持作用。機械頂料由裝在偏心軸上的凸輪施予頂料桿頂料力和頂料行程，頂料桿是靠自重復(fù)位的。氣動高位保持機構(gòu)是靠保持缸的力量將頂料桿頂?shù)礁呶唬⒈３忠欢〞r間，其目的是便于取出制品。下頂料裝置，頂料穩(wěn)定可靠，裝拆方便，安裝、維護簡單，利于操作工人對工件的操作。下頂料裝置如圖3所示。

3.3 離合器裝置

與大型和重型熱模鍛壓力機盤式氣動摩擦離合器相比，該壓機離合器采用了鑲塊式氣動摩擦離合器，相比片式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)更簡單，維修更方便，使用壽命也更長。

圖2 機身結(jié)構(gòu)

圖3 下頂料裝置

離合器裝于壓機右面，偏心軸的支承套上。當設(shè)備超載時離合器打滑起安全保護作用。

飛輪支承在滾動軸承上，軸承的內(nèi)環(huán)緊固在偏心軸上，摩擦盤用楔鍵固定在偏心軸上。飛輪、氣缸、活塞在不鍛時在偏心軸上空轉(zhuǎn)，只有當氣缸通入壓縮空氣后，活塞、摩擦塊、飛輪緊緊壓緊，依靠摩擦塊與飛輪間的摩擦力迫使摩擦盤帶動偏心軸回轉(zhuǎn)，滑塊隨之上、下運動；當氣缸排氣，彈簧將活塞推開，飛輪、摩擦塊、活塞之間有間隙，從而偏心軸、摩擦盤不轉(zhuǎn)動，飛輪、氣缸、活塞空轉(zhuǎn)，如此周而復(fù)始地工作。離合器如圖4所示。

圖4 離合器裝置

3.4 夾持器裝置

DRC2000熱模鍛壓力機夾持器根據(jù)用戶需要，可不更換夾持器而直接更換模具，提高了模具利用率。由于夾持器很重，也減少了更換產(chǎn)品時需更換夾持器帶來的麻煩。夾持器裝置如圖5所示。

圖5 夾持器裝置

3.5 封閉高度調(diào)整裝置

DRC2000熱模鍛壓力機的封閉高度調(diào)整由下調(diào)整裝置改為上調(diào)整裝置，下調(diào)整裝置為通過楔形工作臺的楔塊移動來實現(xiàn)壓力機封閉高度的調(diào)整，而上調(diào)整裝置則是依靠偏心蝸輪調(diào)整機構(gòu)自動調(diào)整壓機閉合高度，上調(diào)整裝置相比下調(diào)整裝置，鍛件氧化皮和鐵屑無法進入，模具調(diào)整方便，而下調(diào)整裝置模具容易被氧化皮和鐵屑卡死，以致難以調(diào)整。

滑塊閉合高度調(diào)整時應(yīng)將滑塊停在上死點和下死點上。通過平衡缸活塞使夾緊件松開后，方可開動調(diào)整電機進行調(diào)整。電機通過萬向聯(lián)軸節(jié)、傘齒輪副，由蝸桿驅(qū)動偏心壓力銷轉(zhuǎn)動時，可以調(diào)節(jié)連桿長度。從而改變滑塊和連桿的相對位置，實現(xiàn)閉合高度調(diào)整?；瑝K裝置如圖6所示。

圖6 滑塊裝置

3.6 潤滑系統(tǒng)

該壓機潤滑系統(tǒng)由原先的分級式供油改為主要點直接供油，避免了因油路堵塞而可能出現(xiàn)關(guān)鍵零件潤滑不到，導(dǎo)致零件磨損損壞的情況發(fā)生，從而增加了零件的使用壽命，提高了機械效率。

在DRC2000熱模鍛壓力機中，潤滑系統(tǒng)包括兩種形式：

（1）干油潤滑。干油潤滑系統(tǒng)又分自動潤滑系統(tǒng)和手工潤滑，即用壓注油杯（或人工涂油），在規(guī)定的潤滑周期或必要時間向潤滑點供油。干油自動潤滑的部位：連桿大小端滑動軸承、滑塊導(dǎo)軌偏心軸兩端支承滑動軸承、上下頂料機構(gòu)的軸承處等；手工干油潤滑部位：封閉調(diào)整機構(gòu)的聯(lián)軸節(jié)、錐齒輪蝸桿軸、離合器進氣嘴的滾動軸承及飛輪的軸承等。

（2）稀油潤滑。稀油潤滑部位：平衡缸。

4 結(jié)論

DRC2000熱模鍛壓力機主要從壓機的剛度、精度及環(huán)保等方面進行設(shè)計。DRC2000熱模鍛壓力機在吸引國內(nèi)外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，在機身部分、封閉高度調(diào)整裝置和潤滑系統(tǒng)等設(shè)計中同DRF3150熱模鍛壓力機相比都有了較大改進；在下頂料裝置設(shè)計中同DRC1600熱模鍛壓力機相比更為先進。該壓力機為長滑塊、曲柄連桿傳動的機械式鍛造設(shè)備。壓力機機身采用整體實心鑄鋼件；偏心軸是由優(yōu)質(zhì)合金鋼制作；離合器、制動器及飛輪制動器所用摩擦材料均采用高耐磨無石棉環(huán)保材料，發(fā)熱輕、耐磨、壽命長，易更換；空氣管路的排氣口，均經(jīng)特殊處理，使排氣的噪聲達到規(guī)定要求，符合環(huán)保要求。

DRC2000熱模鍛壓力機在整體設(shè)計上滿足了用戶的使用要求，得到了用戶的好評，達到了國內(nèi)同行業(yè)先進水平，具有可觀的經(jīng)濟和社會效益。

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Optimal design of DRC2000 hot die forging press

CHANG Liang,WANG Ying,LIU Xinggang,LV Chengbin
（Northern Heavy Industries Group Shenyang Engineering Design and Research Institute Co.,Ltd.,Shenyang 110141,Liaoning China）

The DRC2000 hot forging press has been designed by aids of introduction of world advanced production technology through continuous improvement and perfection on the basis of fully absorbing the advantages of MP and SP hot die forging press.It has the advantages of light weight,good rigidity,stable transmission,reliable structure,high guiding precision,convenient operation& maintenance and other characteristics,which has been widely used in automobile and tractor and the internal combustion engine, ship,aviation,mining machinery,petroleum machinery,hardware tools manufacturing industry.It is for large batch production of ferrous and nonferrous die forging and finishing forging,and the forgings have advantages including high precision,high material utilization rate,high productivity,easy-to-realize automation,low technical requirements for labor,low noise and vibration,etc.Therefore it is used widely in the modern metal forming production,which is the essential high fine forging equipment in the modern forging production.

Hot die forging press;Features;Manufacturing industry;High precision;Modern forging

TG315.5+1

A

10.16316/j.issn.1672－0121.2017.01.010

1672－0121（2017）01－0044－04

2016－11－09；

2016－12－26

常 亮（1976－），男，工程師，從事熱模鍛壓力機研究開發(fā)。E－mail：19300087@qq.com