第四章螺旋压力机

2、冲压结束，滑块回程
冲压完后，将操纵手柄提起，分配阀被压到下面位置，压力油通人液压缸下腔，推动活塞向 上运动将操纵杆顶起，拨叉便将传动轴向左推动，右摩擦盘压紧飞轮，驱动飞轮反转，使滑块回 程向上。当滑块回程接近行程上止点时，固定在滑块上的上行程限位板11与控制杆9上的上碰块 10相碰，迫使操纵手柄和分配阀回到中间位置，于是两个摩擦盘便与飞轮脱开，运动部分靠惯性 继续上升，随即由制动装置进行制动，使滑块停止在预设的上止点。
工作原理： 电动机通过V形胶带驱动飞轮朝一个方向连续旋
转。当工作循环开始时，离合器结合，螺杆在很短 的时间内达到飞轮转速，滑块匀速下行进行锻造使 工件变形。当变形完成后离合器迅速脱开，滑块在 回程缸带动下快速回到上止点。
该压力机可在操作面板上预置锻压力，当实际 锻压力达到预定值时，机械惯性机构迅速打开离合 器的卸荷阀，使离合器液压缸快速排油，弹簧便将 离合器脱开。
优点：
螺旋压力机无沉重而庞大的砧座，也不需蒸汽锅炉和大型空气压缩机等辅助设备； 设备投资少维修方便； 工作时的振动和噪声低，操作简便，劳动条件好。
➢ 装有打滑保险机构，将最大打击力限制在公称压力的2倍以内，以保护设备安全。
分类：
➢ 按传动机构的类型可以分为：摩擦式、电动式、
液压式、离合器式。
➢ 按螺旋副的工作方式分为螺杆直线运动式、螺杆旋转运动式和螺杆螺旋运动式三大类。
➢ 按螺杆数量分为单螺杆、双螺杆和多螺杆式。
➢ 按工艺用途分为粉末制品压力机、万能压力机、冲压用压力机、锻压用压力机等。
图4-8 采用气动操纵系统
的摩擦压力机
1.7、手轮 2.6、气缸 3.5、摩擦盘 4、横轴 8、飞轮 9、主螺杆 10、主螺母 11、滑块 12、机身
制动器工作原理： 制动器安装于滑块的上部，当气缸1下腔进气时，
活塞2的推力和弹簧3的预压力一起推动制动块4，制 动飞轮下端面；若上腔进气，下腔排气，活塞克服压 缩弹簧的力，将制动块拉下，与飞轮下端面脱离。
设备工作特征：
➢ 无固定下死点，对较大的模锻件可多次打击成形，可进行单打、连打和寸动。打击力与工件的变 形量有关，变形大时打击力小，变形小(如冷击)时打击力大，与锻锤相似。
➢ 它的滑块速度低(约0.5米/秒，仅为锻锤的1/10)，打击力通过机架封闭，故工作平稳，振动比锻锤 小得多，不需要很大的基础。
4.2 液压螺旋压力机
特点： ➢ 工作速度较高，生产率较高。 ➢ 便于采用能量预选和工作过程的数控，操作方便，容易实现压力机以最佳的能耗工作。 ➢ 成本较高，一般液压螺旋压力机都为较大型设备。
分类： 液 压 螺 旋 压 力 机
液压缸传动式压力机 液压马达传动式压力机
螺旋运动液压缸式 压力机
直线运动液压缸 式压力机
该制动装置的优点是在停机停气时，弹簧能保持制 动块压紧飞轮，而使滑块不能自由下落。滑块为U形 结构，其导向比箱形结构长，承受偏心载荷的能力强。
图4-9 制动器结构图 1、气缸 2、活塞 3、弹簧 4、制动块
飞轮工作原理： 飞轮为打滑飞轮，外圈6由拉紧螺栓4和碟簧7夹紧在内圈2上。当冲压载荷超过某一预定值时，
图4-17NPS系列压力机结构简图 1、顶杆 2、机身 3、滑块 4、螺杆 5、螺母 6、回 程缸 7、推力轴承 8、飞轮 9、摩擦盘 10、离合器
活塞 11、离合器液压缸
图4-18 J55系列离合器式螺旋压力机源自4.5 螺旋压力机的工艺特性
➢ 螺旋压力机的工作特性与锻锤相同，工作时依靠冲击动能使工件变形，工作行程结束时滑块速 度减小为零。 ➢ 螺旋压力机的工艺适应性好，可用于模锻及各类冲压工序。 ➢ 螺旋压力机的滑块行程不固定，下止点可改变，工作时压力机模具系统沿滑块运动方向的弹性 变形，可由螺杆的附加转角得到自动补偿，实际上影响不到制件的精度。 ➢ 适用于精锻、精整、精压、压印、校正及粉末冶金压制等工序。
外圈打滑，消耗能量，降低最大冲压力，达到保护压力机的目的。
图4-10 打滑飞轮结构图 1、主螺杆 2、内圈 3、摩擦片 4、拉紧螺栓 5、
摩擦材料 6、外圈 7、碟簧 8、压圈
摩擦压力机的安全操作
① 工作前认真检查操纵系统是否正常，刹车机构、上下限位挡铁等安全装置是否完整可靠，润 滑系统是否正常。
4.3 电动螺旋压力机
工作原理： 压力机的工作是靠转子和定子之间的磁场
产生的力矩，驱动转子(飞轮)正、反转，通过 主螺旋副的螺旋运动，使滑块完成工作循环。
图4-14 电动螺旋压力机 1、主螺杆 2、导套 3、制动器 4、转子 5、
电动机定子 6、风机
J58系列电动螺旋压力机是一种工艺适用性极强 的锻压设备。它既能用于热锻，又能用于精锻、精 整；既能适用于不锈钢复底锅压力焊接工艺，又能 适用于钛合金叶片及其他叶片的精密锻造。具有结 构简单、体积小、传动链短、操作便捷、运行安全 、维修工作量小的特点，该机打击能量可准确设置 ，打击力有显示，可根据成型精度调节能量、打击 力，以减少模具的机械应力和热接触时间，延长模 具寿命。
图4-15 J58系列电动螺旋压力机
结构组成：
电动机定子5，安装在机身上，而电动机的转子4(即为飞轮)与主螺杆上端相连，二者均为圆筒形。 转子高度为滑块行程加定子高度，由低碳铸钢制成，结构简单、加工容易，可靠性好。压力机的工作是 靠转子和定子之间的磁场产生的力矩，驱动转子(飞轮)正、反转，通过主螺旋副的螺旋运动，使滑块完 成工作循环。
图4-4 螺旋副的工作方式
4.1 摩擦压力机
工作原理： 电动机通过摩擦盘带动 飞轮轮缘而使飞轮旋转 。双盘式摩擦压力机应 用最广。 特点： 动作较快，可使滑块停 在行程内的任意位置， 一旦超负荷时，只引起 飞轮与摩擦盘之间的滑 动，而不致损坏机件。
图4-5 摩擦压力机操纵系 统原理图
1、分配阀液压缸 2、分配阀 3、液压缸 4、活塞 5、操纵手柄 6、拨叉 7、曲杆 8、操纵杆 9、控制杆 10、上碰块 11、上行程限位板 12、下行程限位板 13、下碰块 14、弹簧 15、压力计 16、溢流阀 17、液压泵 18、电动机 19、油箱
➢ 按结构形式分为有砧座式和无砧座式等。
图4-3 螺旋压力机的传动类型
1、机架 2、滑块 3、电动机 4、螺杆 5、螺母 6、带 7、摩擦盘 8、飞轮 9、操纵气缸 10、大齿轮(飞轮) 11、小齿轮 12、液压马达 13、液压缸 14、电动机定子 15、电动机转子(飞轮) 16、回程缸 17、离合器
采用气动操纵系统的摩擦压力机的工作循环：
两个气缸2、6分别固定在左右两个支撑座上，当向下行程开始时，右边气缸6进气，活塞经4根小 推杆使摩擦盘压紧飞轮，搓动飞轮旋转，滑块加速下行；在冲压工件前的瞬间，气缸排气，靠横轴两 端的弹簧复位，使摩擦盘与飞轮脱离接触，滑块靠积蓄的动能打击工件。
冲压完成后，开始回程，此时左边的气缸2进气，推动左边的摩擦盘压紧飞轮，搓动飞轮反向旋 转，滑块迅速提升；至某一位置后，气缸排气，摩擦盘靠弹簧与飞轮脱离接触，滑块继续自由向上滑 动，至制动行程处，制动器动作，滑块减速，直至停止，即完成了一次工作循环。
图4-6 J53-2500T双盘螺旋摩擦压力机
图4-7 FPRN系列摩擦螺旋压力机
工作过程：
1、冲压：
压下操纵手柄5，分配阀2被上提，压力油进入液压缸的上腔，在油压作用下活塞4拉下操纵杆8， 通过曲杆7和拨叉6使传动轴右移，左摩擦盘压紧飞轮驱动飞轮旋转，使滑块向下运动。在将接触 工件时，滑块上的下行程限位板12和控制杆9的下碰块13相碰，使手柄和分配阀回到中间位置，这 时液压缸上、下腔均与油箱19相通，操纵杆在弹簧力作用下也处于中间位置，于是两个摩擦盘均 与飞轮脱开而保持一定的间隙，此时运动部分便以所积蓄的能量来进行冲压。
结构组成： 五大组成部分 传动部分 工作部分 机身部分 操纵系统 附属装置
大型的采用液压或气动 助力
图4-2 3000kN双盘摩 擦压力机结构图
1、机身 2、滑块 3、螺杆 4、斜压板 5、缓冲圈 6、拉紧螺栓 7、飞轮 8、传动带 9.11、摩擦盘 10、 传动轴 12、锁紧螺母 13、 轴承 14、支臂 15、上横梁 16、制动装置 17、 卡板 18、操纵装置 19、拉杆 20、顶料器座
图4-11 液压马达-齿轮式液压螺旋压力机示意 图
1、拉杆 2、滑块 3、主螺杆 4、主螺母 5、 大齿轮 6、小齿轮 7、液压马达
图4-12 副螺杆式液压螺旋压力机传动部件结构图 1、活塞 2、副螺杆 3、液压缸 4、副螺母 5、支座 6、
尼龙十字形联轴节 7、飞轮 8、主螺杆
3、直动式液压缸式液压螺旋压力机： 机身两侧装有两个液压缸3，其活塞杆与滑块铰
工作原理：
1、液压马达-齿轮式液压螺旋压力机： 它的飞轮是一个大齿轮5，由若干个带小齿轮6的液压马达7驱动，使之正转或反转，从而
带动主螺杆3滑块2上、下运动，完成工作循环。大齿轮的厚度等于小齿轮的厚度加上滑块行 程，因此，飞轮的结构尺寸很大。若干个液压马达均匀分布在飞轮的圆周上，并固定在压力 机的机身上。高压油由液压泵蓄能器供给。
② 装卸模具要停车进行，调整模具时，开车需使滑块缓慢升降，模具要固定牢靠。 ③ 严格控制行程，禁止水平摩擦盘顶与主轴相撞。 ④ 采用带有顶杆装置的模具时，必须调整好上下限位挡铁，缓慢试压，以防顶坏模具。在进行
压印和校正等刚性冲击时，其行程不宜超过最大行程的65％。 ⑤ 工作完毕后，切断电源，整理现场，做好交接班。
图4-16 数控电动螺旋机
4.4 离合器式螺旋压力机
优点：
➢ 打击能量高 ➢ 闷模时间短，模具使用寿命长 ➢ 抗偏载能力强 ➢ 生产效率高、节省能源。
缺点：
➢ 机器结构十分复杂，既有机械离合器传动，又有用于滑块回程的液压传动。 ➢ 在锻击和回程时，主螺杆和螺母的螺牙为同一受力面，润滑液不易补充，导致螺母螺牙容易磨 损。
第四章螺旋压力机
1
4.螺旋压力机的工作原理和分类
螺旋压力机是用螺杆﹑螺母作为传动 机构﹐并靠螺旋传动将飞轮的正反向回转 运动转变为滑块的上下往复运动的锻压机 械。
图4-1 螺旋压力机
工作原理：
工作时，电动机使飞轮加速旋转以储 蓄能量，同时通过螺杆、螺母推动滑块向 下运动。滑块接触工件时，飞轮被迫减速 至完全停止，储存的旋转动能转变为冲击 能，通过滑块打击工件，使之变形。打击 结束后，电动机使飞轮反转，带动滑块上 升，回到原始位置。
2、螺旋液压缸式液压螺旋压力机：
飞轮7的上方与主螺杆8同轴串联着副螺旋副，其导程和旋向与主螺旋副相同，副螺母4在支座 上固定不动。副螺杆2(即为活塞杆)下端与飞轮7连接，上端为活塞1。高压油进入液压缸3上腔作 用在活塞上时，活塞与副螺杆便相对副螺母下行并作螺旋运动，带动飞轮与主螺杆同步运动，同 时飞轮加速积蓄能量。当液压缸上腔排油、下腔进油时，推动主、副螺杆反向做螺旋运动，于是 滑块被提升回程。
特点：
传动环节少、容易制造、操作方便、冲压能量稳定。与同吨位摩擦压力机相比，每分钟行程次数提 高了2～3倍，不必经常更换磨损件，近年来增长很快，并向大型化发展。
数控电动螺旋机： ➢ 打击能量可精确设置，成形精度高，制件公差小，适 合于精密锻造。 ➢ 模具载荷减轻，比摩擦压力机模具寿命明显提高。 ➢ 电耗降低，结构简单，故障率低，易于维护，无液压 驱动单元，使用维护费用明显减少。 ➢ 可进行程序锻造，主机能自动按预先设置的每工步打 击能量运行。 ➢ 打击后，滑块还可在下死点停顿，停顿时间能预先设 置，以适应某些工艺的要求。 ➢ 由于采用了变频驱动，不会对工厂电网产生冲击和影 响其它设备运行。 ➢ 行程高度方便调整，回程位置准确安装了自主研发的 吨位指示器，精确控制打击力，保护主机不致超载。
接。当高压油进入液压缸上腔，作用在活塞上时， 便推动滑块向下运动，带动主螺旋副运动，使飞轮 旋转并积蓄能量。当高压油进入液压缸下腔，而上 腔排油时，滑块便被提升回程。直动液压缸式螺旋 压力机结构简单，制造容易，动作可靠，但主螺旋 副在工作中磨损较严重，设备的传动效率也较低。
图4-13 直动液压缸式液压螺旋压力机 1、飞轮 2、主螺杆 3、液压缸 4、活塞 5、滑块