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    1  鍛錘在現(xiàn)代鍛造工業(yè)中的地位及其適應(yīng)性

    鍛錘是多種鍛壓機(jī)器的先驅(qū)，從19世紀(jì)第一臺(tái)蒸汽錘在英國問世以來，已有一百多年的歷史，本世紀(jì)以來相繼出現(xiàn)電動(dòng)空氣錘、液壓回程單動(dòng)落錘、液壓回程雙動(dòng)液氣錘、以及目前最先進(jìn)的全液壓雙動(dòng)液壓錘是錘類設(shè)備驅(qū)動(dòng)型式方面的重要發(fā)展。盡管各種鍛造新工藝和新設(shè)備不斷涌現(xiàn)，但錘類設(shè)備由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、適應(yīng)性強(qiáng)、投資少等特點(diǎn)，至今仍然起著非常重要的作用。據(jù)中國鍛造協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，全國現(xiàn)擁有1噸以上自由鍛錘1600臺(tái)，模鍛錘650臺(tái)，1噸以下空氣錘達(dá)2.5萬臺(tái)。鍛錘在鍛造設(shè)備中占有量近80%，1噸以上鍛錘占相當(dāng)能量鍛造設(shè)備總量的50%，在60年～70年期間各工業(yè)國家在鍛造設(shè)備中，鍛錘的占有比例達(dá)到60%以上，日本等到國甚至達(dá)到75%。

    鍛錘在現(xiàn)代鍛造工業(yè)中的地位取決于如下幾個(gè)方面：

    a　結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)費(fèi)用低；

    b  操作方便，靈活性強(qiáng)；

    c  模鍛錘可進(jìn)行多模鏜鍛造，無需配備預(yù)鍛設(shè)備，萬能性強(qiáng)；

    d  成形速度快，對(duì)不同類別的鍛件適應(yīng)性強(qiáng)；

    e  設(shè)備投資少（僅為熱模鍛壓力機(jī)投資的1/4）．

    蒸汽模鍛錘與其它成形設(shè)備的比較如下：

    鍛錘的特出優(yōu)點(diǎn)在于打擊速度快，特別適合要求高速變形來充填模具的場(chǎng)合。由于鍛錘速度快，模具接觸時(shí)間短，有利于重量相對(duì)小、形狀輕薄、冷卻特別快的零件的成形，有利于模具壽命的提高。

    2  國內(nèi)鍛錘技術(shù)的發(fā)展

    2．1傳統(tǒng)蒸空錘的缺點(diǎn)

    近年來，由于各種新工藝及新設(shè)備的出現(xiàn)，加之能源和環(huán)保方面的要求愈來愈高，傳統(tǒng)蒸空錘的缺點(diǎn)日益突出，主要表現(xiàn)在：

    ａ　能源消耗大．據(jù)統(tǒng)計(jì)，其能源利用率不到２％;

    ｂ　蒸汽鍋爐排出的煙塵嚴(yán)重污染環(huán)境;

    ｃ　振動(dòng)與噪音．工作環(huán)境惡劣;

    2．2國內(nèi)鍛錘技術(shù)現(xiàn)狀

    針對(duì)蒸空錘的缺點(diǎn)，我國從70年代開始研制電液錘，經(jīng)過近30年的發(fā)展，節(jié)能問題基本得到解決。主要表現(xiàn)在傳統(tǒng)蒸空鍛錘的換頭改造。目前國內(nèi)從事?lián)Q頭主要以北理工、西重所兩家為代表，其中北理工技術(shù)應(yīng)用占多數(shù)。所謂換頭即采用電液傳動(dòng)裝置取代原有鍛錘的氣缸及動(dòng)力站，保留原有機(jī)架、砧座。

    現(xiàn)有換頭技術(shù)的局限性：

    a 采用手動(dòng)閥控制打擊能量，鍛錘重復(fù)輸出打擊能量的精度低，對(duì)操作工人的技術(shù)要求高，鍛件的厚薄尺寸精度低；

    b 換頭可解決節(jié)能問題，但工作精度不可能得到解決；

    c 鍛錘的操作靈活性相對(duì)蒸汽錘較差，特別是連打制坯動(dòng)作反應(yīng)慢，動(dòng)作不靈活；

    d 故障率高，維修成本大；

    f 難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)；

    g 由于打擊能量不能得到精確控制，富余能量打擊帶來的噪聲污染無法得到解決；

    h 基礎(chǔ)振動(dòng)問題無法解決。

    除換頭外，電液錘整機(jī)的研制仍處于發(fā)展階段。目前國內(nèi)真正能打入市場(chǎng)并站穩(wěn)市場(chǎng)尚無一家。從70年代始，吉林鍛壓、安陽鍛壓與我公司前身海安鍛壓均作了很大的努力，特別是我公司，經(jīng)歷了從對(duì)擊錘到消振錘再到現(xiàn)在的全液壓短行程模鍛錘三個(gè)過程，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)逐步優(yōu)化，趨向簡(jiǎn)單化；控制性能逐步提高，趨向自動(dòng)化。

    目前，吉林鍛壓已放棄了電液錘研制，而安陽鍛壓在經(jīng)歷了整機(jī)研制的挫折后，開始轉(zhuǎn)向技術(shù)相對(duì)成熟的北理工“換頭技術(shù)”。

    3  國外鍛錘技術(shù)的發(fā)展

    國外電液錘的發(fā)展起步于本世紀(jì)30年代，早于我國近40年，以世界著名的鍛錘制造商德國Lasco公司液壓錘發(fā)展歷史來看，液壓錘經(jīng)歷了從放油打擊單動(dòng)落錘到放油打擊雙動(dòng)落錘（即類似于我國目前放油打擊方式液氣錘）再到現(xiàn)在的全液壓雙動(dòng)落錘發(fā)展過程。在錘擊特性上，形成了10-160KJ有砧錘、63-400KJ無砧座對(duì)擊錘兩大系列。目前該公司提供的全液壓錘不僅具有簡(jiǎn)單可靠的結(jié)構(gòu)，而且具有極為周到的運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、故障診斷系統(tǒng)、能量自控系統(tǒng)及程序打擊控制系統(tǒng)，已成為世界上最為著名的智能型電液錘的杰出代表，目前提供全液壓錘還有德國的Beche公司。

    我國液壓錘的發(fā)展相對(duì)國外，從驅(qū)動(dòng)原理上看還僅僅處于Lasco公司第二代產(chǎn)品的發(fā)展的水平上，屬于液氣錘，全液壓錘的生產(chǎn)研究仍處于起步階段。

    4  百協(xié)全液壓模鍛錘技術(shù)性能分析

    4.  1節(jié)能

    該錘的傳動(dòng)效率為65%，為蒸空鍛錘的30倍以上。

    4．2降噪

    由于該錘的打擊能量是可以按需要在最大能量范圍內(nèi)通過程序任意設(shè)定，給足鍛件成形需要的能量，但不多給，打擊噪聲情況就大不一樣。該錘可以按設(shè)定的程序控制打擊能量及打擊順序，決不多給。多余的打擊次數(shù)、打擊能量沒有了，噪音就大為減少。當(dāng)然連接結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單化也降低了打擊噪音。

    4. 3減振

    減振措施主要包含兩個(gè)方面：

    4. 3. 1鍛錘本身的緊固連接。該錘采用整體Ｕ形砧座床身，模座連接緊固采用楔鐵，動(dòng)力頭采用柔性聯(lián)接等均考慮了振動(dòng)的減少及吸除。

    4. 3. 2鍛錘基礎(chǔ)。彈性阻尼減振基礎(chǔ)，可吸收８5%的振動(dòng)，因而解決鍛錘對(duì)周圍環(huán)境影響的問題。

    4. 4錘的工作精度

    該錘采用放射形寬導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)及高剛性的Ｕ形床身結(jié)構(gòu)，所以該錘的工作精度達(dá)到并超過壓力機(jī)的要求，精度保持性好．

     4. 5錘鍛件的一致性

    鍛錘的打擊如果是采用人工操作，不管多么熟悉的工人，也難保持100%的一致，特別是換班操作，對(duì)同一鍛件更難以得到一致的打擊能量和打擊次數(shù)。該錘采用可編程控制，不論誰踩踏板，鍛打操作是完全一致的。

    對(duì)于某一特殊的零件的工藝如已經(jīng)編入程序，即以數(shù)碼儲(chǔ)存起來，以后再鍛打同一零件時(shí)，只須調(diào)出該零件的編碼，鍛錘即可以進(jìn)行生產(chǎn)。

    4. 6錘的運(yùn)行費(fèi)用

    節(jié)能不僅是指錘的傳動(dòng)效率高，還包括能量的準(zhǔn)確控制帶來的節(jié)能效益，多余的打擊不僅多消耗能量，而且影響設(shè)備及模具由于吸收多余能量帶來壽命問題。

    4. 7錘的工作效率

    全液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)技術(shù)使得液壓錘在極短的行程中獲得巨大動(dòng)能成為可能，因而使鍛錘的高頻率連續(xù)鍛造成為現(xiàn)實(shí)，大大提高了鍛錘的工作效率．

    5  百協(xié)全液壓模鍛錘的結(jié)構(gòu)及控制性能分析

    5．1動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

    液壓錘的快速發(fā)展，得益于其具有巨大的節(jié)能效應(yīng)，全液壓錘也不例外，除了傳動(dòng)原理上全液壓錘具有液氣錘所不能及的優(yōu)點(diǎn)外，在結(jié)構(gòu)上控制性能上也占有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。

    全液壓錘的高可靠性取決于其獨(dú)特的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，主要表現(xiàn)在：

    采用錐閥式控制。錐閥式控制具有響應(yīng)速度快、通流量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，油路最短，流量、壓力損失最小，全液壓錘正是依靠這一先進(jìn)的技術(shù)，才具有高效、節(jié)能、快速的特點(diǎn)。

    采用復(fù)合缸結(jié)構(gòu)。全液壓錘的打擊速度基本上與蒸空錘一致。因而打擊時(shí)對(duì)有桿腔的排油速度要求極高，傳統(tǒng)放油打擊方式的液氣錘盡管采用了快放油閥專利技術(shù)，但排油阻力仍然相對(duì)較大，這也是打擊速度不快、回程速度較慢的因素之一。全液壓錘采用復(fù)合缸結(jié)構(gòu)，打擊時(shí)有桿腔、無桿腔瞬時(shí)接通，有桿腔壓力油通過復(fù)合缸內(nèi)部通道迅速進(jìn)入無桿腔，實(shí)現(xiàn)無管、無閥、少無沿程阻力排油；回程時(shí)，壓力油直通復(fù)合缸通道進(jìn)入有桿腔，實(shí)現(xiàn)少無沿程損失進(jìn)油。采用復(fù)合缸結(jié)構(gòu)給液壓錘的快速打擊，快速回程創(chuàng)造了無與倫比的先決條件。

    采用較少的標(biāo)準(zhǔn)通用的液壓先導(dǎo)閥。全液壓錘與液氣錘相比，吸收了進(jìn)油打擊方式的長處，采用三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)通用的液壓閥即可實(shí)現(xiàn)充油、排油、調(diào)整、打擊等基本動(dòng)作，維修、保養(yǎng)、更換極其方便、快捷、低廉。

    采用高低壓雙重防外泄結(jié)構(gòu)。有桿腔通恒壓最難解決的是其密封問題。眾所周知，壓力愈高，密封要求愈高，壓力愈低，密封愈易得到保證。全液壓錘有桿腔與蓄勢(shì)器常通，雖微量的泄漏不會(huì)影響其正常回程，但由于錘的特定的工作環(huán)境，必須杜絕液壓油外漏，因而全液壓錘采用了高低壓雙重防外泄密封結(jié)構(gòu)，使高壓油在不能絕對(duì)密封的情況下產(chǎn)生的微量泄漏通過泄油通道流回油箱，低壓密封僅保證泄油通道的液壓油不致于外泄。雙重密封措施保證了密封安全可靠。

    5．2 打擊系統(tǒng)

    全液壓短行程模鍛錘打擊系統(tǒng)采用整體Ｕ形鑄鋼機(jī)架，可方便拆換的寬導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，以及便于對(duì)模的模具固定、調(diào)整結(jié)構(gòu)。為鍛件的高精度要求提供了保證。

    由于打擊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，其故障率幾乎為零，相對(duì)消振液壓模鍛錘、對(duì)擊錘而言，無疑是一個(gè)質(zhì)的飛躍。

    5．3 控制系統(tǒng)   

    5．3．1  較為周到的運(yùn)行監(jiān)控

    全液壓錘可靠性能否得到保證，除了要求具有盡可能簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)以外，還必須創(chuàng)造一個(gè)良好的內(nèi)部運(yùn)行環(huán)境。全液壓錘通過傳感器對(duì)液壓油的清潔度、溫度、壓力、液位等進(jìn)行監(jiān)察，一旦出現(xiàn)不符合系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)條件的現(xiàn)象即自動(dòng)報(bào)警，并可實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)，停錘甚至停機(jī)。與此同時(shí)，對(duì)可能涉及安全的輔助設(shè)施也同樣實(shí)施盡可能周到的監(jiān)察，在不符合要求的狀態(tài)下，不能實(shí)現(xiàn)主機(jī)的啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。

    鍛錘富余打擊能量引起的振動(dòng)、噪音是其兩大缺點(diǎn)，但打擊能量一旦得到控制，情況就大有改觀。全液壓模鍛錘采用可編程自動(dòng)控制系統(tǒng)，使每錘的打擊能量及每個(gè)工件的打擊次數(shù)均能按需要得到控制，使得打擊系統(tǒng)的振動(dòng)情況大為改善，打擊噪音大大降低，同時(shí)降低了對(duì)操作者的技術(shù)要求，鍛件的精度也相對(duì)穩(wěn)定，設(shè)備運(yùn)行的可靠性及模具的壽命均得到提高。

     5．3．3  便于維修的故障顯示

    為了便于用戶能更好、更快地做好維修、保養(yǎng)工作，全液壓錘設(shè)有常見故障顯示窗口，一旦出現(xiàn)異常，通過故障顯示窗口即很快能找到故障發(fā)生的原因，以便能迅速作出處理，縮短維修時(shí)間。

    5．4 減振系統(tǒng)

    為了克服有砧錘振動(dòng)較大缺點(diǎn)，全液壓錘采用了具有90年歷史的德國GERB公司生產(chǎn)的液壓阻尼隔振器，不僅隔離了對(duì)周圍機(jī)床、建筑和居民的振動(dòng)影響，更主要的降低了由于錘擊帶來的對(duì)設(shè)備可靠性和使用壽命的影響。

     6  結(jié)束語

     百協(xié)程控全液壓模鍛錘在現(xiàn)代鍛造工業(yè)中已成功地得到應(yīng)用，鍛錘的優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮，鍛錘的缺點(diǎn)已通過現(xiàn)代化的液壓驅(qū)動(dòng)、電子控制及結(jié)構(gòu)優(yōu)化得到克服。可以說現(xiàn)代化的程控全液壓模鍛錘將使鍛錘在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用得到復(fù)興。