螺旋压力机
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工作原理：锤+压力机
4.2.4 打击能量的控制：
1）重要性： 锻件精度 模具、设备寿命
2）控制方法 • 控制ω •控制 v
4
3）超负荷保险---组合飞轮
大中型压力机
5
§4.3 摩擦螺旋压力机
4.3.1 历史：19世纪初开始使用；1877年德国首个专利 。
4.3.2 能耗分析： •换向瞬间，飞轮转速为0，
运动，进行压制工作。 动能：类似于“锤” 静压力：类似液压机 特性：具有机械压力机和锤的综合特性
工作能力 机架受力 滑块运动
顶料机构
结构特性
锤类
压力机类
限定能量
封闭力系
下死点不固 定，
有
使用特性
力能调节方便 振动小、基础小 精度高（机架变形影响小）、模具灵活性大， 粘滞性 适于顶镦、挤压、闭式模锻…
蓄能器储存减速制动时的能量； 取消摩擦传动和空转能耗。 1920’ 开始研制 1948 美国Bliss公司研制成功630T样机， 1972 德国Hasenclever公司制造了当时世界最大 的6,300T压力机，设计吨位达到25,000T。
4.4.2 液压马达式
工作原理：液压马达（小齿轮）—飞轮（大齿 轮）----螺旋 类似于电动螺旋压力机
8
1
§ 4.5 离合器式螺旋压力机
4.5.1 结构与工作原理： 思路：改变飞轮换向的工作模式（参考曲柄
压力机模式） 结构：
主动部件：飞轮3（电机皮带驱动） 离合器：油缸1，活塞2 从动部件：摩擦片，螺杆7，滑块8（螺母） 回程动力部件：回程缸5
工作原理 下行：离合器结合，飞轮—螺杆旋转，滑块快速
下行—接触工件（速度略降，飞轮释能---阻力 升高，离合器打滑—离合器松开---快速回程。 上行（回程）：离合器脱开，油缸-滑快回程（螺
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4.6.3电动螺旋压力机打击能量的控制
1）控制电机转速ω
2）控制滑块下移速度v
E
E1
E2
1 2
mv2
1 2
I2
1 2
( h2
4 2
m
I )2
E
1 2
(mv2
I 2 )
1 2
(m
4 2I
h2
)v2
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第四章 螺旋压力机
§4.1 概论 4.1.1 工作原理 4.1.2 特点
§ 4.2 螺旋压力机力能分析 4.2.1 运动储能E 4.2.2 能量转换 4.2.3 力能分析 4.2.4 打击能量的控制
§4.3 摩擦螺旋压力机 4.3.1 历史 4.3.2 能耗分析 4.3.3 特点
§4.4 液压螺旋压力机 4.4.1 总体思路 4.4.2 液压马达式液压螺旋压力机
E=Wd+Wt+Wm 1）工件变形能（有用功）
2）弹性变形能（机身、模具）
wt
1 2
F
F2 2C
l
Wd Fd dl
0
3）摩擦损失 Wm=(0.2-0.15)E
3
4.2.3、力能分析
1）工艺适应性：能量限定 大变形---小负荷（挤压，镦粗等） 小变形---大负荷（叶片精锻、压印等）
2）Wt=E-(Wd+Wm), Wd=0, Wt→max 避免冷击！
4.4.3 缸推式（副螺杆式）液压螺旋压力机 §4.5离合器式螺旋压力机
4.5.1 结构与工作原理 4.5.2 特点 §4.6 电动螺旋压力机 4.6.1 综述 4.6.2 电动螺旋压力机的传动形式 4.6.3 电动螺旋压力机打击能量的控制
1
第四章 螺旋压力机
§4.1 螺旋压力机概论： 原理：利用螺旋传动将回转运动变为直线
适用：叶片、齿轮精密模锻
2
§4.2 螺旋压力机力能分析：
4.2.1 运动储能E
E
E1
E2
1 2
mv2
1 2
I2
1 2
h2
( 4Βιβλιοθήκη Baidu2
m
I
) 2
E：运动部件储能； m: 运动部件质量；v: 滑块下行速度； I: 转动部件转动惯量；
ω ：飞轮角速度
h：螺杆导程
E1=（0.01—0.03）E2
4.2.2 能量转换
11
10
4.6.2 电动螺旋压力机的传动形式
1）传动方式：
•
电机直接传动：电机要求高，低速大扭矩
•
电机—减速机构（齿轮、皮带）传动：电机要求降低
2）电机选用：
• 变频电机： 1980’
1）电机始终处于最佳状态工作（转差率5—7%），电流大大减少，发
热大幅降低；
2）配有滤波器使起动电流对电网的冲击减小；
杆反转）
9
4.5.2 性能特点：
1）打击能量大—高能。飞轮无须反向，基本匀速， 转动惯量可以更大；
2）工作行程长：螺杆惯性小（10%飞轮）加速快， 全程的5% 可达额定速度
3）闷模时间短，模具寿命长。只有飞轮的10% 4）节能：能耗减少30—40 % 5）生产率高：提高30% 6）电流冲击小：减少2/3 打击力（能量）控制：离合器打滑（压力）
转差率最大(≈1)，发热严重
PCu2 sPM
•摩擦传动效率低（40%） •空转耗能
s n1 n n1
4.3.3 特点： 结构简单, 价格低廉; 效率低下η=10—15%； 打击力控制不精确。 经常维护（摩擦副） 中小型压力机广泛使用
∴不适合大吨位压力机！
6
§4.4 液压螺旋压力机
4.4.1 总体思路： 油泵：总效率在70～80%左右，柱塞泵：90%以上；
优点： 1）节能可达50%； 2）可以获得更高的控制和锻造精度； 3）适应性广，一种设备可完成从小 到大的各种锻件的压制，更适应 小批量多品种的柔性化生产。
13
德国万家顿电动螺旋压力机
最小锻造力： 70,000 KN 最大锻造力： 325,000 KN 最小螺杆直径：660 mm 最大螺杆直径：1,200 mm
7
9
4.4.3 缸推式（副螺杆式）液压螺旋压力机
传动链：高压油→活塞1下移→ →副螺杆2下移并转动（副螺母3固定）→ → （飞轮6+主螺杆7）转动并下移 油缸直线运动→（螺旋（副螺母）） →飞轮旋转
效率问题：螺旋传动效率：摩擦系数、螺旋升角
W2 tg arctan
W1 tg( )
夹布胶木螺母μ≈0.02-0.05
10
4.6、电动螺旋压力机
4.6.1 综述 思路：电动机直接传动，传动链最短；改进
调速，减少能耗；取消空转。 发展历程：
1933年 苏联，电动机直接驱动200T试验机 发热严重（120度）；电流冲击
1966年，德国Weingarten公司改进，批量 生产80～2300T电动螺旋压力
目前： 大型螺旋压力机发展主流。 世界最大:32,000t (德国造,意大利)
3）采用电磁制动，电能回馈，减少了电能损失。
•交流伺服电机（日本ENOMOTOR）
•开关磁阻电机（山东科汇、天津昊鼎）
12
日本ENOMOTO公司伺服电动螺旋压力机
结构特点： 扁平型伺服电机直接安装在螺杆上（１５０ＤＳ型） 皮带带动飞轮旋转（５００ＺＬＳ型） 最大吨位为1600T，安装有两台100KW的伺服电机。 获得2001年日本第31届新机械技术奖
4.2.4 打击能量的控制：
1）重要性： 锻件精度 模具、设备寿命
2）控制方法 • 控制ω •控制 v
4
3）超负荷保险---组合飞轮
大中型压力机
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§4.3 摩擦螺旋压力机
4.3.1 历史：19世纪初开始使用；1877年德国首个专利 。
4.3.2 能耗分析： •换向瞬间，飞轮转速为0，
运动，进行压制工作。 动能：类似于“锤” 静压力：类似液压机 特性：具有机械压力机和锤的综合特性
工作能力 机架受力 滑块运动
顶料机构
结构特性
锤类
压力机类
限定能量
封闭力系
下死点不固 定，
有
使用特性
力能调节方便 振动小、基础小 精度高（机架变形影响小）、模具灵活性大， 粘滞性 适于顶镦、挤压、闭式模锻…
蓄能器储存减速制动时的能量； 取消摩擦传动和空转能耗。 1920’ 开始研制 1948 美国Bliss公司研制成功630T样机， 1972 德国Hasenclever公司制造了当时世界最大 的6,300T压力机，设计吨位达到25,000T。
4.4.2 液压马达式
工作原理：液压马达（小齿轮）—飞轮（大齿 轮）----螺旋 类似于电动螺旋压力机
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§ 4.5 离合器式螺旋压力机
4.5.1 结构与工作原理： 思路：改变飞轮换向的工作模式（参考曲柄
压力机模式） 结构：
主动部件：飞轮3（电机皮带驱动） 离合器：油缸1，活塞2 从动部件：摩擦片，螺杆7，滑块8（螺母） 回程动力部件：回程缸5
工作原理 下行：离合器结合，飞轮—螺杆旋转，滑块快速
下行—接触工件（速度略降，飞轮释能---阻力 升高，离合器打滑—离合器松开---快速回程。 上行（回程）：离合器脱开，油缸-滑快回程（螺
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4.6.3电动螺旋压力机打击能量的控制
1）控制电机转速ω
2）控制滑块下移速度v
E
E1
E2
1 2
mv2
1 2
I2
1 2
( h2
4 2
m
I )2
E
1 2
(mv2
I 2 )
1 2
(m
4 2I
h2
)v2
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第四章 螺旋压力机
§4.1 概论 4.1.1 工作原理 4.1.2 特点
§ 4.2 螺旋压力机力能分析 4.2.1 运动储能E 4.2.2 能量转换 4.2.3 力能分析 4.2.4 打击能量的控制
§4.3 摩擦螺旋压力机 4.3.1 历史 4.3.2 能耗分析 4.3.3 特点
§4.4 液压螺旋压力机 4.4.1 总体思路 4.4.2 液压马达式液压螺旋压力机
E=Wd+Wt+Wm 1）工件变形能（有用功）
2）弹性变形能（机身、模具）
wt
1 2
F
F2 2C
l
Wd Fd dl
0
3）摩擦损失 Wm=(0.2-0.15)E
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4.2.3、力能分析
1）工艺适应性：能量限定 大变形---小负荷（挤压，镦粗等） 小变形---大负荷（叶片精锻、压印等）
2）Wt=E-(Wd+Wm), Wd=0, Wt→max 避免冷击！
4.4.3 缸推式（副螺杆式）液压螺旋压力机 §4.5离合器式螺旋压力机
4.5.1 结构与工作原理 4.5.2 特点 §4.6 电动螺旋压力机 4.6.1 综述 4.6.2 电动螺旋压力机的传动形式 4.6.3 电动螺旋压力机打击能量的控制
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第四章 螺旋压力机
§4.1 螺旋压力机概论： 原理：利用螺旋传动将回转运动变为直线
适用：叶片、齿轮精密模锻
2
§4.2 螺旋压力机力能分析：
4.2.1 运动储能E
E
E1
E2
1 2
mv2
1 2
I2
1 2
h2
( 4Βιβλιοθήκη Baidu2
m
I
) 2
E：运动部件储能； m: 运动部件质量；v: 滑块下行速度； I: 转动部件转动惯量；
ω ：飞轮角速度
h：螺杆导程
E1=（0.01—0.03）E2
4.2.2 能量转换
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4.6.2 电动螺旋压力机的传动形式
1）传动方式：
•
电机直接传动：电机要求高，低速大扭矩
•
电机—减速机构（齿轮、皮带）传动：电机要求降低
2）电机选用：
• 变频电机： 1980’
1）电机始终处于最佳状态工作（转差率5—7%），电流大大减少，发
热大幅降低；
2）配有滤波器使起动电流对电网的冲击减小；
杆反转）
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4.5.2 性能特点：
1）打击能量大—高能。飞轮无须反向，基本匀速， 转动惯量可以更大；
2）工作行程长：螺杆惯性小（10%飞轮）加速快， 全程的5% 可达额定速度
3）闷模时间短，模具寿命长。只有飞轮的10% 4）节能：能耗减少30—40 % 5）生产率高：提高30% 6）电流冲击小：减少2/3 打击力（能量）控制：离合器打滑（压力）
转差率最大(≈1)，发热严重
PCu2 sPM
•摩擦传动效率低（40%） •空转耗能
s n1 n n1
4.3.3 特点： 结构简单, 价格低廉; 效率低下η=10—15%； 打击力控制不精确。 经常维护（摩擦副） 中小型压力机广泛使用
∴不适合大吨位压力机！
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§4.4 液压螺旋压力机
4.4.1 总体思路： 油泵：总效率在70～80%左右，柱塞泵：90%以上；
优点： 1）节能可达50%； 2）可以获得更高的控制和锻造精度； 3）适应性广，一种设备可完成从小 到大的各种锻件的压制，更适应 小批量多品种的柔性化生产。
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德国万家顿电动螺旋压力机
最小锻造力： 70,000 KN 最大锻造力： 325,000 KN 最小螺杆直径：660 mm 最大螺杆直径：1,200 mm
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4.4.3 缸推式（副螺杆式）液压螺旋压力机
传动链：高压油→活塞1下移→ →副螺杆2下移并转动（副螺母3固定）→ → （飞轮6+主螺杆7）转动并下移 油缸直线运动→（螺旋（副螺母）） →飞轮旋转
效率问题：螺旋传动效率：摩擦系数、螺旋升角
W2 tg arctan
W1 tg( )
夹布胶木螺母μ≈0.02-0.05
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4.6、电动螺旋压力机
4.6.1 综述 思路：电动机直接传动，传动链最短；改进
调速，减少能耗；取消空转。 发展历程：
1933年 苏联，电动机直接驱动200T试验机 发热严重（120度）；电流冲击
1966年，德国Weingarten公司改进，批量 生产80～2300T电动螺旋压力
目前： 大型螺旋压力机发展主流。 世界最大:32,000t (德国造,意大利)
3）采用电磁制动，电能回馈，减少了电能损失。
•交流伺服电机（日本ENOMOTOR）
•开关磁阻电机（山东科汇、天津昊鼎）
12
日本ENOMOTO公司伺服电动螺旋压力机
结构特点： 扁平型伺服电机直接安装在螺杆上（１５０ＤＳ型） 皮带带动飞轮旋转（５００ＺＬＳ型） 最大吨位为1600T，安装有两台100KW的伺服电机。 获得2001年日本第31届新机械技术奖