曲柄壓力機(jī)模鍛與錘上模鍛的優(yōu)缺點(diǎn)分析

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從曲柄壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理可知，電動(dòng)機(jī)通過(guò)飛輪釋放能量，曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滑塊作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行鍛壓工作。這種鍛壓設(shè)備具有下列特點(diǎn)：

（1）由于變形力使設(shè)備本身封閉系統(tǒng)的彈性變形所平衡，滑塊的壓力基本上屬靜力性質(zhì)，因而工作時(shí)無(wú)振動(dòng)，噪聲小。

（2）象鼻形導(dǎo)向機(jī)構(gòu)增加了滑塊的導(dǎo)向長(zhǎng)度，提高了設(shè)備的工作精度

（3）楔形工作臺(tái)可以調(diào)節(jié)壓力機(jī)閉合高度，避免因滑塊“卡死”（或稱悶車）而損壞曲柄連桿。

（4）具有自動(dòng)頂料裝置，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。

曲柄壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作特點(diǎn)也帶來(lái)了以下模鍛工藝特點(diǎn)：

1）鍛件精度較錘上模鍛精度高。這是由于機(jī)架結(jié)構(gòu)封閉、剛性大、變形小，所以上下模閉合高度穩(wěn)定，鍛件高度方向尺寸較精確；同時(shí)由于滑塊導(dǎo)向精度高，鍛模又可以采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套，所以鍛件水平方向尺寸也精確；另外由于上下頂出機(jī)構(gòu)從上下模中自動(dòng)頂出鍛件，故模鍛件的模鍛斜度比錘上模鍛的小，在個(gè)別情況下，甚至可以鍛出不帶模鍛斜度的鍛件。

曲柄壓力機(jī)上模鍛的鍛件尺寸穩(wěn)定，余量變化范圍為0.4~2 mm,公差為0.2~0.5 mm,較錘上模鍛件小30%~50%，因此，常用來(lái)進(jìn)行熱精壓、精鍛。

2）曲柄壓力機(jī)上模鍛件內(nèi)部變形深透而均勻，流線分布也均勻、合理，保證了力學(xué)性能均勻一致。圖1表示坯料在錘上及曲柄壓力機(jī)上變形開(kāi)始至變形終了時(shí)金屬充填型槽的情況。

圖片

a）變形開(kāi)始前               b）變形過(guò)程中             c）變形結(jié)束時(shí)

圖1 金屬在錘上及曲柄壓力機(jī)上充填型槽的情況

變形開(kāi)始時(shí)，與上模直接接觸的D0~d區(qū)域的金屬表層在瞬間獲得與上模一樣向下運(yùn)動(dòng)的速度，而直徑為d的這部分金屬仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，因此產(chǎn)生一個(gè)與上模運(yùn)動(dòng)方向相反的慣性力，迫使這部分金屬壓人型槽，而向外流動(dòng)的金屬遇到模壁受阻。當(dāng)上模繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，慣性的作用則顯著減弱，金屬主要靠吸收能量來(lái)變形。錘上模鍛時(shí)，由于錘頭速度大，又是多次打擊，金屬運(yùn)動(dòng)慣性大，而且重復(fù)若干次，故金屬壓入型槽的作用較為強(qiáng)烈。曲柄壓力機(jī)上模鍛時(shí)，滑塊速度低，慣性作用小，金屬充填型槽能力不及錘上模鍛。因此對(duì)主要以壓入方式成形的鍛件，多采用多個(gè)型槽過(guò)渡，使坯料逐步成形。但在曲柄壓力機(jī)上模鍛，金屬變形是在滑塊一次行程中完成的，坯料內(nèi)外層在一次行程中均得到變形，因而比多次錘擊變形方式要深透而均勻得多。

3）曲柄壓力機(jī)上模鍛容易產(chǎn)生大飛邊，金屬充填上下模差異不大。這是由于滑塊運(yùn)動(dòng)速度低，金屬在水平方向流動(dòng)比錘上模鍛劇烈。

4）曲柄壓力機(jī)模鍛具有靜壓力的特性，金屬在型槽內(nèi)流動(dòng)較緩慢。這對(duì)變形速度敏感的低塑性合金的成形十分有利。

另外，在模具方面，曲柄壓力機(jī)模鍛時(shí)，由于采用多型槽逐步過(guò)渡，模具較錘用模具受力情況緩和，因此壽命較長(zhǎng)。又由于實(shí)現(xiàn)組合式模具，便于制造、修理和更換，其材料和加工費(fèi)也隨之下降。

曲柄壓力機(jī)上模鍛雖有不少優(yōu)點(diǎn)，但也有以下缺點(diǎn)：

1）與同樣能力的模鍛錘相比，曲柄壓力機(jī)的造價(jià)比較昂貴，一次性投資大。

2）曲柄壓力機(jī)行程和壓力不能隨意調(diào)節(jié)，不適宜進(jìn)行拔長(zhǎng)、滾擠等制坯操作。但由于其滑塊行程壓力固有特性以及具有上下頂件機(jī)構(gòu)，因此可進(jìn)行擠壓和局部鐓粗操作。在一定的場(chǎng)合下（如模鍛螺釘或閥門(mén)之類的桿形件時(shí)）往往可用擠壓或局部鐓粗來(lái)代替拔長(zhǎng)、滾擠進(jìn)行制坯。當(dāng)不能代替時(shí)，則采用其他設(shè)備(如輥鍛機(jī)、平鍛機(jī)等)制坯。

3）對(duì)坯料表面的加熱質(zhì)量要求高，不允許有過(guò)多的氧化皮。因?yàn)榕髁显谛筒壑幸淮五憠撼尚?，氧化皮掉落在型槽中不易去除，?huì)刺傷鍛件表面。因此，應(yīng)考慮采用無(wú)氧化或少氧化方法加熱毛坯，或模鍛前清除表面氧化皮和模腔中的氧化皮殘?jiān)?/p>

4）當(dāng)設(shè)備操作或模具調(diào)整不當(dāng)時(shí)，有可能使滑塊在接近下死點(diǎn)時(shí)發(fā)生悶車，中斷生產(chǎn)，甚至可能使曲柄、連桿或模具損壞。

5）對(duì)于一些主要靠壓入方式成形的鍛件，不得不采用多型槽模鍛，增加了工序和模具。

綜上所述，曲柄壓力機(jī)在一定條件下可以生產(chǎn)各類形狀的鍛件。對(duì)于主要靠鐓粗方式成形的鍛件以及帶有桿部或不帶桿部的擠壓、沖孔件，尤其適宜在曲柄壓力機(jī)上模鍛。此外，還可在其上進(jìn)行熱精壓、校正等工序。在合理的制坯配合下，其生產(chǎn)效率也較錘上模鍛效率高。

鑒于曲柄壓力機(jī)的許多獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)和容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，曲柄壓力機(jī)越加得以廣泛地應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外許多先進(jìn)的模鍛廠普遍采用曲柄壓力機(jī)代替模鍛錘，并已達(dá)到很高的機(jī)械化或自動(dòng)化程度。