Q—XDJ001型旋锻机及其主机部分设计

Q—XDJ001型旋锻机及其主机部分设计

[摘要]旋锻机是高效率、高质量的锻压加工设备，主机部分是整机的核心，如何保证模具的平稳的往复运动，关键在于各个组件的相对运动状态。模具的使用工况涉及到人员和设备的安全，根据其极限强度设定各异的单位锻压量值。

【关键字】旋锻机；主机；压头

旋转锻造是一种降低成本，节省材料，减轻重量的冷成形工艺，旋锻机适用于棒料、管料的锻压成型，即通过旋转压头高频径向敲击工件，使工件达到预期尺寸和形状，只要更换压头，同时匹配相应的工件送达状态，就可得到普通机加工无法成型的结构，如：不规则的多道变径结构，汽车转向轴的轻量化设计需要的管类转向轴的成型等等。

一、总体结构

机械部分由三个主要单元：主机单元、夹头单元、送料单元等

动力来源：电源：三相380V，50Hz；控制系统：24V直流

电机总功率：27KW

液压系统：中压，排油能够满足两台用量

输出最大的旋锻力：310KN

二、主机单元的工作原理

1.电机I工作，齿轮I和齿轮III旋转，传递到齿轮II和齿轮IV，分别通过套筒带动保持架和外环旋转。（见上左图）

2.压头、楔块和模具安装在4个均布的固定块之间，在另一部电机的带动下，沿着相反方向旋转。（见上右图）

3.压头每通过一个滚柱，对工件就产生一次锻压，每分钟共710次，伴随着楔块的进给，最终达到要求尺寸。

三、技术难点及解决方案

理想状态为：其一，工作时，所有滚柱在外环内侧纯滚动。其二，压头在经过滚柱时，二者相对滚动，不能产生滑动。如何保证，取决于外环和保持架的相对运动速度，它们由各自的传动齿轮副带动，所以传动齿轮的尺寸计算尤为重要。

传动齿轮的计算过程如下：

预选电机P=7.5KW，转速1450r/min，i=2，小齿轮相对轴承为对称布置，两班制，每年工作300天，使用期限5年。

假设：齿轮I、Ⅱ、Ⅲ、IV的直径分别为d1、d2、d3、d4

1.选择材料及精度等级

两齿轮均选用45号钢，高频淬火HRC35-40，因是机床用齿轮，则选7级精度，要求齿面粗糙度Ra<1.6～3.2?m

2.按齿面接触疲劳强度设计

因两轮为钢质齿轮，所以有d1≥76.43X

确定有关参数与系数如下：

⑴传动比u和齿宽系数

综上所述，现取d1=300，d2=600，满足强度要求。

同时，为了防止滚柱和压头接触后产生滑动（理想是纯滚动），设计时使外环和保持架的旋转速度不等，即V1≠V2，使滚柱产生滚动转速V3，便于压头顺利通过，所以，取d3=306，d4=594。实践证明，该方案确实解决了旋锻机的该项技术难题。

四、压头极限强度计算

压头的强度直接影响设备和人员的安全，所以其强度的计算尤为重要，以便控制每次锻压进给量值。

已知：滚柱变径R1=30，压块凸圆变径R2=40，滚柱长度L=120

（滚柱和压块材料均为GCr15，HRC60）

假设：压头的极限强度为P，

解：查表得该材料的疲劳极限为=736N/mm2，弹性模量E=2.06X105MPa，=0.418X

即压头的极限强度为1016KN

五、结束语

由于进口的旋锻机价格较高，目前在国内无法普及，但随着机械制造业的迅猛发展，以及旋锻机诸多优点，一定会引起大家的关照，相信不久的将来就会遍布各地。