锻锤

每一个工作循环中都要由外界补气和向外排气，
噪声较大；空气在气缸内反复压缩，缸壁和机身 发热，因此使工作环境恶化，且吨位越大越严重
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一、空气锤基本参数
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二、空气锤的工作原理
电动机－减速机 构 －曲柄轴－连 杆 －压缩活塞 －
压缩空气 －工作
缸－工作活塞－
锤头运动
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三、空气锤的构成
工作部分：包括落下部分（工作活塞、锤杆、上砧块）和
蒸汽－空气对击锤
蒸 汽 － 空 气 对 击 锤 工 作 原 理 图
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液压锤

以液压油为工作介质，利用液压传动来带动锤头 作上下运动，完成锻压工艺。
气液驱动原理：借助于下腔压力的改变，对定量 的封闭气体进行反复的压缩和膨胀作功，使锤头 得到提升和快速下降进行锻击。 纯液压式模锻锤的特点是：液压缸下腔通常压； 上腔进油，锤头快速下降并进行锻击，上腔排油， 锤头提升。
锻锤受力分析和主要零部件强度校核的依据。 同一能量锻锤的打击力，与锻件大小、形 状和变形温度有关，即使是每一次打击过程中 打击力也是变化的。 每次打击力是不同的; 同一次中,打击力也是 变化的。
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2.3 蒸汽－空气锤结构和工作原理
蒸汽或压缩空气通过滑阀配汽机构在工作气缸
内进行各种热力过程，将热力能转换成锻锤落 下部分的动能，从而完成锻件变形。
头的质量比m2/m1有关。
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Hale Waihona Puke Baidu
砧座与锤头质量比对打击效率和打击刚性的影响
从锻件质量而言，要求打击刚性越大越好， 即砧座受力退让量越小越好。
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2）对击式锻锤打击效率
Ed 1 K 2 Eh
思考：对击式锻锤与有砧座锻锤哪种 打击效率高？
对击式
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三、锻锤的打击力
打击力以及由此引起的运动部件的惯性力是
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液压锤工作原理图
a－纯液压式；b－气液式
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液压锤的特点
（1）与蒸汽-空气锤的操作方法一样，操作方便、动作灵活， 性能可靠； （2）能满足各种锻造工艺要求，进行镦粗、拔长、滚挤、预 锻和终锻； （3）能实现轻、重、缓、急等锻造成形操作； （4）手动打击和自动打击相互转换； （5）通过调整液压锤的气、液压力，可以实现打击能量的适 量调整； （6）锤头在全行程打击时，不出现爬行或动作缓慢、压锤等 现象； （7）节能效果达到85%； （8）能满足连续生产需要； （9）具有很大的打击能量。 48
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高速锤
工作原理：气缸中一次性充入高压氮气，回程时
靠来自于液压系统的高压液体驱动锤头回程，使 气缸中的气体得到进一步压缩；打击时，液体快
速排出，气体膨胀，驱动锤头快速下落，与此同
时，气缸中气体反作用力驱动锤身向上运动，与
锤头实现对击。
特点：打击速度高，能力大
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二、 锻锤的主要特点
打击速度高，成形工艺性好 行程次数高，空气锤打击次数在100～250次/min
螺旋压力机
指将传动机构的能量通过螺旋工作机构转换为成形能的锻
压设备。
根据传动方式，分为：摩擦压螺旋力机、电动螺旋压力机、
气液动螺旋压力机、离合器式高能螺旋压力机。
与模锻锤相比，设备造价低，对厂房及基础要求低，工作
时震动和噪声较小，能耗和模具费用较低，劳动条件较好。 螺旋压力机有顶出锻件装臵，可进行一些模锻锤上难以完


气缸由缓冲缸、气体缸、阀体和蒸汽通道等 组成。 机架部分要求有一定刚度和强度
砧座部分包括下砧块、砧垫和砧座
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2、工作原理和工作循环
1—进气管 2—节气阀 3—滑阀 4—上气道 5—下气道 6—气缸 7—活塞 8—锤杆 9—锤头 10—上 砧 11—坯料 12—下砧 13—砧垫 14—砧座 15—排气管 图 蒸汽—空气锤的工作原理
按驱动动力：单作用锤，双作用锤
按工艺用途：自由锻锤，模锻锤
按打击特性：有砧座锤和对击锤
按驱动原理、结构特点和工艺用途：
机械锤、空气锤、蒸汽－空气锤、蒸汽－空 气对击锤、液压锤、高速锤、螺旋压力机
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机械锤
电动机驱动，靠机械传动提升锤头的锻 锤，统称为机械锤 。 主要依靠重力位能实现锻件变形的单作 用落锤。 分为夹板锤（或夹杆 锤）、弹簧锤和钢丝绳 锤（或链条锤）
之间，蒸汽－空气锤全行程打击次数也在70次 /min，打击效率高
操作方便，灵活性强，无需配备预锻设备，万能
性强
结构简单，制造容易，安装方便，维护费用低；
设备投资少
缺点是有砧座锤振动、噪声大，能量利用率低
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三、锻锤发展概况

对现有的蒸汽－空气锤进行革新和技术改造，提
高能量利用率 。 在有砧座的锻锤的下砧座与基础之间安装隔振装 臵，以消除振动，改善锻压车间及周围工作环境 和生活环境。
所加工的锻件尺寸和质量较大，最大可加工1500kg的
光轴类锻件。主要操作方式为手柄操作。
砧座系统独立于本体，通过枕木安装在基础上，长期
锻打后会出现下沉现象
1t 以上的自由锻锤的操作配汽机构一般设臵单打的工
作方式。
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1、蒸汽－空气自由锻锤的主要结构
工人可以从锤身正面、 左面和右面等三面进行 操作，操作和测量都很 方便
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三、蒸汽－空气对击锤
用活动的下锤头代替固定 的砧座。工作时，气缸中的 蒸汽（或压缩空气）驱动上 锤头向下打击的同时，联动 机构（或下气缸单独驱动） 驱动下锤头向上做加速运动， 以大致相等的速度和行程与 上锤头实现对击。
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对击锤结构设计和使用特点
下锤头的动量略大于上锤头的动量
活动的下锤头代替了砧座，一般是相同吨位有砧

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空气锤
1一踏杆；2一砧座；3一砧垫；4一下砧；5一上砧；6一锤杆；7一工作缸；8 一下旋阀；9一上旋阀；10一压缩缸； 11一手柄；12一锤身；13一减速器； 14一电动机；15一工作活塞；16一压缩活塞；17一连杆；18一曲柄
主要应用于自由锻件的锻造和胎膜锻
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蒸汽－空气锤
蒸汽或压缩空气通过滑阀配汽机构在工作
根据用途和打击原理-分为：蒸汽-空气自由锻锤、
蒸汽-空气模锻锤和蒸汽-空气对击锤。
蒸汽驱动时：蒸汽压力为0.7～0.9Mpa；压缩空
气驱动时，压力为0.6～0.8Mpa，由单独设臵的 蒸汽锅炉或空气压缩站提供。
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3T蒸汽锤
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100吨级大蒸汽锤
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一、蒸汽—空气自由锻锤
主要用于自由锻造工艺，也可用于胎膜锻。 规格：落下部分质量 主要结构和操作系统特点：
吨位比较大的也有的采用上、 下气缸分别驱动的结构。 应用比较广泛的是钢带联动 和液压联动。
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2.4空气锤的结构和工作原理
使用空气作为工作介质 ，电机直接驱动空气锤本
身的压缩活塞做上、下运动，在压缩缸内制造压 缩空气。没有辅助设备，安装费用低，使用维护 方便，操作灵活可靠，特别适用于中、小型锻造 车间
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四、空气锤的配气操纵过程
有空行程、悬锤、压紧和打击等4 种工
作循环，其中打击又包括单次打击和连续 打击，单次打击又分轻打和重打 。这些工 作循环是通过气阀和操纵系统来实现的
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不同工作循环的配气关系
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液压锤

以液压油为工作介质，利用液压传动来带动锤头 作上下运动，完成锻压工艺
气液驱动原理：借助于下腔压力的改变，对定量 的封闭气体进行反复的压缩和膨胀作功，使锤头 得到提升和快速下降进行锻击。 纯液压式模锻锤的特点是：液压缸下腔通常压； 上腔进油，锤头快速下降并进行锻击，上腔排油， 锤头提升。
第二章 锻锤
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2.1 锻锤概述
利用工作部分(落下部分或是活动部分)在工作行
程中所积蓄的动能对锻件进行打击，使锻件获得 塑性变形的锻压设备。
结构简单、操作方便、适应性强、投资少，但伴
有很大的振动和噪音
锻制带有薄筋板、形状复杂的而且有重量公差要
求的锻件。特别适合多品种、小批量生产
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一、锻锤的分类
座锤质量的1/2~1/3
减轻了对地基的冲击和振动，并减少了基础的造
价，同时对击锤的下锤头不会出现打击时产生退 让的现象，打击效率比有砧座锤高5~10%
蒸汽一空气对击锤更适于发展大吨位
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蒸汽－空气对击锤的分类
按上、下锤头联动的方式， 蒸汽一空气对击锤可分为钢 带联动式、液压联动式和杠 杆联动式等形式；



20世纪30年代德国推出了蒸汽－空气对击锤 。
液压模锻锤的迅速发展和应用 。
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2.2 锻锤的打击特性
锻锤的打击特性 锻锤的打击过程和打击效率 锻锤的打击力
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一、锻锤的打击特性
1 E m 2 有砧座锤，打击能量： h 2 1 1 2 2 E h m1 1 m 2 2 对击锤，打击能量： 2 2
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（2）操作上的特点
1）模锻锤的司锤与工艺操作应由一个人同时 进行。除10t以上的模锻锤外均采用脚踏板 操纵。 2）脚踏板同时带动滑阀和节气阀，即可同时 实现进气压力和进气量的调节。 3）在工作循环中以摆动循环代替悬锤。当锤 头摆动到不同高度时踩下脚踏板，可获得不 同的打击能量，并可保证打击的快速性。
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两个立柱和横梁连 接成桥形框架，锤身 下面操作空间较大， 适合于锻造轮廓尺寸 较大的大型锻件
锤身结构尺寸大， 刚性较差，落下部分 质量在3～5t之间
双柱桥式
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蒸汽－空气自由锻锤的主要构成

由落下部分、气缸部分、锤身（机架）部分、 砧座基础部分和滑阀配气机构等组成。 落下部分包括锤头、锤杆、活塞和上砧块。
砧座部分（下砧块、砧垫、砧座）。
动力传动部分：由电动机、皮带轮、减速机构、曲柄连杆
机构和压缩活塞等组成
配气操纵部分：由空气分配阀（上、下旋阀和中间旋阀）、
操纵手柄和杠杆系统组成。控制压缩气体的流向，使锤头
产生不同的工作循环。
机身部分：由立柱（工作缸、压缩缸与机身立柱铸成一体）
和底座组成，立柱和底座用套环热装连成一体
汽缸内进行各种热力过程，将热力能转换 成锻锤落下部分的动能，从而完成锻件变 形。
根据工艺用途分为：蒸汽－空气锤自由锻
锤和蒸汽－空气锤模锻锤。
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蒸 汽 － 空 气 锤 工 作 原 理 图
1－气缸； 2－活塞； 3－锤杆； 4－锤头； 5－上砧块； 6－锻坯； 7－下砧块； 8－砧枕； 9－砧座
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2、卸载阶段 锻件获得最大变形，模具、锤头或机 架弹性变形的恢复。锤头产生反向运动速度。
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锻锤的打击效率
m2 (1 K 2 ) 1）有砧座锻锤的打击效率 m1 m2
结论： 砧座锻锤的打击效率与恢复系数K、砧座质 量m2、锤头质量m1有关。恢复系数K与锻件温
度有关。
恢复系数K为定值时，打击效率和砧座与锤
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二、蒸汽－空气模锻锤
蒸汽－空气模锻锤：——用于模锻生产 规格：1、2、3、5、10、16
1、模锻锤特点
（1）结构上的特点 1）模锻锤的立柱直接安装在砧座上。 2）立柱与砧座之间采用凸台与楔铁定位。 3）模锻锤砧座质量比自由锻锤大，为锻锤落下部分 质量的20倍到30倍。 4）模锻锤采用较长而坚固的导轨，且导轨与锤头之 间的间隙可通过调节楔来调节。导轨与锤头之间 的间隙比自由锻锤小。
锤身刚性较差，不适 宜于大吨位 ，落下部分 质量一般在1t 以下 单柱式
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两个立柱组成拱门形 状，上端通过螺柱、气 缸垫板与气缸连在一起， 下端固定在基础底板上 形成框架 锤身刚性好，工人可 从前后两个方向进行锻 造操作，落下部分质量 在1～5t 之间，是应用 最为广泛的一种锻锤 双柱拱式
单作用锤：
双作用锤
E h M E P M mgh
E h M (We E P ) M ( mgh pdV）
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二、锻锤的打击过程和打击效率
锻锤的打击过程 ：
1、加载阶段 锤头与砧座（或上下锤头）接近，锻
件产生塑性变形，锻件、模具、锤头或机架伴有
弹性变形。
1—节气阀操纵杆 2—滑 阀操纵杆 3—节气阀 4—滑阀 5—月牙板活动 支点 6—月牙板横臂 7—月牙板 8—锤头 图 操纵机构简图 32
工作循环

打击：压下手柄，滑阀拉杆上升，锤头下降
压紧：手柄在最低位臵，锤头最低，滑阀最高， 气缸上腔进气，下腔排气

提锤：手柄抬至最高，滑阀下降，下腔进气，上 腔排气，活塞带动锤头上升 悬锤：通过滑阀的通气槽使进气与气缸下腔相通， 上腔与排气相通，所以锤头在最高位臵可保持悬 空状态
成的顶锻长杆件、挤压筒形件、闭式模锻及精锻等工序。
普通螺旋压力机的行程次数较低，承受偏击载荷的能力较
差，一般只进行单膛模锻。复杂锻件的制坯工序需配备其 他设备来完成，生产率也不如模锻锤高。 49