30MN雙柱下拉式快鍛機組簡介及摔圓模模架設計與應用

侯彬 劉剛

（北方重工集團有限公司，遼寧 沈陽 110141）

1.1 30MN鍛造液壓機為雙柱下拉式預應力框架結構，油泵直接傳動。液壓機組由活動機架部分、固定橫梁部分、移動工作臺、工作缸、回程缸、上砧快換及旋轉裝置、移砧臺等組成，壓機機架與移動工作臺中心線呈35°布置，壓力分級16MN 、25MN、30MN共三級。16MN、25MN用于快鍛，30MN用于鐓粗。

多拉桿組合預應力框架結構：拉桿穿過上橫梁立柱、下橫梁，通過預應力將這三部分緊密的連接在一起。這種結構使拉桿在承載和未承載時均承受較高的拉應力，應力波動小；使立柱主要承受壓力及彎曲應力，抗彎剛度大，提高了機架的抗疲勞性能，延長了壓機的使用壽命高。固定橫梁與兩根立柱采用平面導向，有效防止偏載鍛造時機架的傾動、卡死現象。所有的導向滑板均可調，可以將導向間隙調整到最佳狀態，使壓機工作平穩，提高鍛件精度。組成框架的每個零件重量小，使制造質量更易于控制。液壓機的傳動采用德國PAHNKE的MSM油直接傳動系統，主要特點是無主閥等閥組，主泵即可完成壓機的空降、加壓、卸壓、回程過程，電耗較低、維護方便。

1.2 橫向移砧裝置

橫向移砧裝置安裝在與工作臺中心線垂直的方向，并橫跨工作臺，移砧裝置為三工位橫向移砧機構，通過液壓缸實現三種砧形砧子的快速交換。

1.3 砧庫

砧庫中心線與工作臺中心線平行，相距兩個砧位。砧庫平移滑板上設有三個砧位，通過液壓缸及定位檢索裝置實現三工位的快速定位。

1.4 旋轉升降臺

用于快速掉頭鍛件，安裝于全液壓操作機兩軌道中間的地下，使用時快速升起，全液壓操作機將鍛件放置在旋轉升降臺上后松開鍛件，回轉臺旋轉180°后全液壓操作機再將鍛件抓住，回轉臺快速下降到地下，鍛造工序繼續進行，提高了鍛造效率。

在煤礦井下施工中，工作面頂板、底板的不穩定性或冒落危險將影響機械化采煤技術的使用。并與煤礦井下的煤層頂、底板穩定性與頂底板巖石的結構、裂隙發育程度、厚度強度等相關。若是所遇到的頂底板巖石為泥巖或炭質泥巖，當K值<1，綜合采煤機能安全過斷層，但若是頂底板巖石為堅硬的砂巖或礫巖，當K值>1時，綜合采煤機經過斷層會十分困難。杜絕煤層頂底板的不穩定現象是煤礦機械化采煤的重要工作，同時也是制定管理措施并保證生產安全性的關鍵。

1.5 運錠小車

用來接受來料的鋼錠，然后運到操作機中心線，完成對操作機的給料和運出鍛件，同時能夠完成鍛件的調頭。

1.6 全液壓操作機

此機組含兩臺操作機即大操作機FM20/25、小操作機FM12/15，以滿足不同鍛件的抓取要求，該系列鍛造操作機為軌道式，采用全液壓驅動，其結構形式設計為整體框板式結構，可完成七種動作：車體行走、鉗口夾持、鉗頭旋轉、鉗架水平升降、鉗頭俯仰、鉗架側移、夾鉗側擺，通過這七個基本動作的互相配合完成復雜的鍛造操作。

1.7 工作制度

（1）手動：手柄操作液壓機和全液壓操作機的運行；（2）半自動：液壓機運行按照計算機設定的參數運行，液壓機的上、下運動由手柄操縱。（3）自動：液壓機按給定的工作參數循環往復自動運行，直到接收到停止指令或手柄干預為止。（4）聯動：壓機與操作機聯合控制進行自動鍛造，分全液壓操作機優先制聯動、壓機優先制聯動兩種。

2 摔圓模設計

2.1 摔圓模結構如圖

2.2 摔圓模摔圓過程描述：大型軸類鍛件修整工序中鍛造液壓機、全液壓操作機通過計算機鍛造程序完成聯動再配合摔圓模具對軸進行精整，使鍛件表面光潔。精整過程如下:全液壓操作機把軸放在下模上，鍛造液壓機上橫梁快速下移通過上平砧打在上模座上，使上模快速下移一定的行程対軸完成一次精整，同時彈簧受到壓縮；然后鍛造液壓機活動橫梁快速上移，上模在彈簧彈力的作用下上移，同時全液壓操作機把軸旋轉一定角度并給一定的送進量，等待下一次精整，精整頻率及每次送進量根據鍛造工藝要求確定。

2.3 摔圓模設計描述：

3 蓋板，主要防止雜物落入導向套和導柱之間的空隙劃傷導向面或影響導向。6、定位鍵，確定模具在模架中的前后位置。7、上模座材料。鍛件內部組致密，具有較高強度，良好切削性，一定的韌性和塑性，調質后可得到良好的綜合性能。 8、導向套ZCuSn10Pb1硬度高，耐磨性極好不易產生咬死現象，有較好的鑄造性和切削加工性。9、導柱42CrMo鍛件，具有高強度和韌性,淬透性較好，無明顯的回火脆性,調質處理后有較高的疲勞極限和抗多次沖擊的能力。10、緊固楔鍵 ①、11緊固楔鍵②，通過鍵槽固定模具。12上模 、13下模 選用5CrMnMo適合高度250-400mm中型熱鍛模。14、下模座ZG310-570中碳鑄鋼，有一定的韌性及塑性，強度硬度較高，切削性良好，下模座和下模的裝配后的高度結合實際的鍛造情況考慮，盡可能不用下砧座，簡化模具、降低制造成本。15、彈簧60Si2Mn，工作溫度低于300℃。

2.4 模架的應用：模架、燕尾槽及鍵槽設計時盡可能按壓機最大的摔圓軸徑設計，這樣可以備上幾組摔模，當鍛件軸徑變化時，方便拆換摔模，降低模具制造和使用成本，并快速響應產品的制造要求。

2.5 模架的其他應用：當車間自由鍛件效益不好時或鍛造車間有模鍛要求自身又不想投資模鍛設備，可考慮另設計上模和下模且上模座的行程滿足鍛造要求時進行模鍛，比如對行程要求較短的模鍛盤類鍛件可配合自由鍛工藝，通過模架在自由鍛壓機上進行可行的精度要求不高的模鍛。當導柱、導套的導向精度不能滿足模鍛要求時，可考慮設計自身帶導向的模具，提高模鍛精度。模架的這類應用擴大了鍛造車間的產品范圍使鍛造機組更加柔性化，能夠創造較好的經濟效益。

結語

當今鍛造行業要求的自動化、數控化、柔性化對鍛造系統提出了更高要求，模架的應用能擴大的鍛造系統的產品范圍，使鍛造系統更加柔性化，同時降低模具制造和使用成本，提高鍛造車間的效益。

[1]中國機械工程學會塑性工程學會編[Z].鍛壓手冊-鍛壓車間設備.機械工業出版社2008.

[2]中國機械工程學會塑性工程學會編[Z]，鍛壓手冊-鍛造.機械工業出版社.2008.

[3]俞新陸.液壓機的設計與應用[M].機械工業出版社.2007.