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安陽鍛壓領導及全體員工奉行“為鍛造行業發展服務、為鍛造行業用戶服務、追求用戶滿意度”為宗旨,為社會提供優質鍛造設備和服務。

螺旋壓力機的發展與創新

2020-09-05
 螺旋壓力機是一種能將飛輪旋轉能量轉化為模具上下運動做功的機器,它的結構起源是古老的印刷機。由于旋轉能量能夠帶來極大的能量,但飛輪旋轉能量又必須通過螺旋裝置(螺桿螺母)才能把力傳到模具上,受作用力與反作用力的影響,使得機身、螺桿、螺母等一些對力敏感部件也受到封閉力影響,因此螺旋壓力機特別適合大能量成形,但作用力受限的機器。
螺旋壓力機模鍛有如下優點:
1、打擊時噪音比較小。電動螺旋壓力機一般打擊速度都是0.7米/秒,且一般用于大變形一次成形場合,鍛造時不會產生瞬間的沖擊力,因此噪音很小,是一種環保類產品。
2、打擊速度適中,便于塑性較差的金屬成形,因此特別適合鋁合金等材料的鍛造。
3、鍛造范圍廣,適用于模鍛、鐓鍛、精壓、校正、切邊、彎曲等成形工序。由于滑塊行程不固定,并設有頂料裝置,適用于無飛邊模鍛及長桿類鍛件的鐓鍛,也可用于擠壓和切邊工序。
4、安全性高。由于速度適中,操作方便,因此工人操作安全性較高。
5、極易實現自動化生產線。由于電動螺旋壓力機鍛造過程中,不易出現跳模等異常情況,工藝過程比較穩定,因此易于實現自動化。
螺旋壓力機的缺點如下:
1、相比鍛錘,能量大,鍛造力小,不適合形狀復雜及薄壁類鍛件,打擊時,機身受封閉力,一旦超負荷極易出現機身開裂問題。選擇螺旋壓力機的噸位須適應特性。
 
設備型號 打擊能量 公稱打擊力 打擊頻次
630噸電動螺旋壓力機 80KJ 6300KN 20/分鐘
25KJ數控模鍛錘 25KJ 10000KN 60/分鐘
80KJ數控模鍛錘 80KJ 31500KN 60/分鐘

2、螺旋壓力機承受偏心載荷的能力較差,通常用于單型槽模鍛,制坯一般在其它輔助設備上進行。當鍛件復雜工序多時,生產線上設備配置多,整條線投資大。
螺旋壓力機在發展階段中,出現了摩擦壓力機、液壓螺旋壓力機、離合器式螺旋壓力機、電動螺旋壓力機四種主要傳動形式,現比較如下:
1、摩擦壓力機
     摩擦壓力機是老式的螺旋壓力機,結構簡單、價格低廉是其主要特點。但是存在以下問題:
(1) 傳動效率低,能量利用率只有10%左右。能耗高,在能源日益緊張的情況下,摩擦壓力機的應用將受到制約。
(2) 摩擦帶易磨損,需經常更換。
(3) 打擊能量不易精準控制。
(4)摩擦帶磨損粉末中重金屬含量高,人體吸入危害極大。
2、液壓螺旋壓力機
    液壓螺旋壓力機是利用液壓傳動驅動飛輪旋轉實現滑塊上下運動的一種螺旋壓力機。液壓螺旋壓力機性能優于摩擦壓力機,但是存在以下問題:
(1) 液壓系統復雜,管道敷設工作量大,液壓泄漏對環境有污染。
(2) 維修技術水平要求高,一般鍛造工廠維修困難。
(3) 價格遠高于摩擦壓力機。
3、離合器式螺旋壓力機
    上世紀70 年代末推出,又稱高能螺旋壓力機。其特點是螺桿快速驅動滑塊,滑塊在小行程能輸出額定能量值和達到鍛擊力,鍛造頻次高,我國鍛造企業引入德國的螺旋壓力機大多為此類型產品。但是存在以下問題:
(1) 機器結構十分復雜,既有機械離合器傳動,又有用于滑塊回程的液壓傳動。
(2) 常用的滑塊回程方式是采用液壓缸推動滑塊,同時使螺桿作反向運動。在鍛擊和回程時,主螺桿和螺母的螺牙為同一受力面,潤滑液不易補充,導致螺母螺牙容易損為解決這一問題,德國一家公司采用低速大扭矩液壓馬達,通過螺桿帶動滑塊回程,這樣一來使原本十分復雜的機器變得更為復雜。
4、電動螺旋壓力機
    電動螺旋壓力機采用電機直接驅動飛輪,主機結構比摩擦壓力機還要簡單,由于近年電力電子技術取得很大進展,帶動電動螺旋壓力機得到很大發展,在國內外得到廣泛應用。
   該類產品分為兩大類:
   一類是電機的轉子與螺桿連為一體的電機直接傳動形式,這一方案的特點是傳動環節少,但須設計低速、大扭矩專用電機,螺桿導套磨損后會影響電機的氣隙,電機受震動影響易出現故障維修困難,因此國外也主要集中在中小規格上,國內這幾年也在研究推廣此技術,主要在小規格上,大部分鍛造用戶處在觀望狀態。
   二類是電機經齒輪或皮帶帶動飛輪螺桿的電機機械傳動形式。由于此類產品采用的電機一般為高速,低扭矩型,因此需要通過減速裝置降速提高扭矩。該類型由于采用的電機及相應的控制系統類型不同,造成了兩種結構:
a、采用開關磁阻電機+控制系統:
    開關磁阻電機系雙凸極可變磁阻電動機,其定、轉子的凸極均由普通硅鋼片疊壓而成。轉子既無繞組也無永磁體,定子極上繞有集中繞組。
優點是起動電流小,轉子慣量小、不發熱。
缺點是電機定轉子均開有少數的齒槽,電機轉動時齒槽效應較大,電機震動較大、噪聲大;低速轉矩脈動大;電機功率密度低,低于傳統的異步電機,更低于永磁電機。另外很難做到伺服級,影響其應用到高精度的場合。
b、采用交流異步電機+變頻器控制系統:
 交流異步變頻電機是目前在國內大量使用的鼠籠式感應異步電動機的改進型。為了適應螺旋壓力機的工況,在基座強度、防護等級、通風散熱等方面做了改進,其定子、轉子結構特性實質上與三相鼠籠感應異步電動機一樣,定子上裝有對稱三相繞組,而在圓柱體的轉子采用鑄鋁結構,依靠電磁感應作用產生電磁轉矩。
優點是感應異步電動機在國內大量使用,維修方便。
缺點是起動電流較大、轉子慣量大,并有電流通過。在頻繁正反轉的情況下易發熱。安鍛智能在深入研究各種傳動形式的具體特點后,開發設計的小齒輪由高分子材料制造,強度高且重量輕,慣量不到同樣尺寸鋼齒輪的1/5,這樣可以保證電機軸在頻繁的正反轉沖擊中受損小,壽命長。
    安鍛智能公司開發的電動螺旋壓力機集眾家所長,延續了電動螺旋壓力機的優勢,通過創新改造避開了舊結構的缺點,現敘述如下:
一、改進機身結構,提高機身抗過載能力,擴大電動螺旋壓力機使用范圍,提升壓力機的可靠性。



 電動螺旋壓力機輸出的能量一部分用于鍛件成形,一部分轉化為機身彈性能量,當飛輪提供的有效能量遠大于鍛件實際需要的變形能時,這部分能量將大部分轉化為機身彈性載荷,一旦彈性載荷超過允許值會大大縮短機身的壽命,嚴重的情況還會造成機身斷裂。安鍛智能開發的系列電動螺旋壓力機全部對機身進行了優化設計,機身內部尤其在導軌受力處,增加了通常的加長筋板,1000噸(含1000噸)以上的壓力機又增設了預應力拉杠,見上圖。通過設計,多余的能量讓拉杠來承受,大大提高了機身和整機的可靠性。
二、采用多種方式提高抗偏載能力
     安鍛智能電動螺旋壓力機吸收行業的長期積累經驗,采用長滑塊、長導軌的導向形式,導向精度高,抗偏載能力得以較大提高。除滑塊長度對偏載有影響外,螺桿直徑對偏載影響也很大,行業內的經驗是偏載不能超過螺桿的投影面積。日本榎本機工株式會社開發的雙螺桿寬臺面電動螺旋壓力機,實現多模腔鍛造。安鍛智能可根據用戶需求,特殊設計大螺桿機型,滿足多模腔用戶的需求。
三、根據客戶需求,定制各種鍛件自動化生產線
    安鍛智能根據按照客戶鍛件要求,為客戶設計交鑰匙的自動化生產線。
 
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