电动螺旋压力机的典型应用

2012-10-22熊晓红冯仪蒋希贤华中科技大学武汉新威奇科技有限公司

锻造与冲压 2012年17期

文/熊晓红，冯仪，蒋希贤·华中科技大学，武汉新威奇科技有限公司

电动螺旋压力机的典型应用

文/熊晓红，冯仪，蒋希贤·华中科技大学，武汉新威奇科技有限公司

行业现状

我国模锻行业厂家众多，但与先进国家相比，大多数设备落后，效率低下。国内使用的模锻设备主要有锻锤、液压机、机械压力机和螺旋压力机等类型。螺旋压力机是一种定能量的加工设备，是目前国内生产模锻件大量采用的装备。其兼有锻锤和热模锻压力机的双重特性（冲击力大、变形力大），具有结构简单，使用维护方便，工艺应用范围宽等优点。螺旋压力机分为摩擦压力机、液压螺旋压力机（以液压马达驱动为主）、离合器式螺旋压力机（即高能螺旋压力机）和电动螺旋压力机等类型。目前，国内主要的模锻设备仍然是一次性投资较少的摩擦压力机。

在摩擦压力机的使用过程中，由于能量不能精确控制，也没有配置打击力的显示仪器，加以很多用户和设备制造商对螺旋压力机的力能曲线没有足够的认识。所以，在很多情况下摩擦压力机，都处于超载运行状态，造成机身、螺杆等机械部件很容易损坏。

电动螺旋压力机与摩擦压力机相比，具有运行时噪声更小，打击效率更高，并能准确控制其打击能量等特点，因而在汽车、摩托车、拖拉机、高速铁路机车、航空航天、军工和电力金具等制造行业得到了广泛应用，是一种性价比较高，最具发展潜力的精密模锻设备。

电动螺旋压力机的应用

图1 气门自动化锻造生产线简易图

从2005年开始，武汉新威奇科技有限公司在国内率先推出数控电动螺旋压力机产品，经多年努力已研制出具有自主知识产权的一系列数控电动螺旋压力机产品。广泛应用于汽车、摩托车、工程机械、电力、铁路、五金、特种管件、航空等行业的精密锻件。下文以几种典型模锻件的工艺和对应的电动螺旋压力机的选型应用加以说明。

发动机气门

马勒三环气门驱动（湖北）有限公司是由湖北三环股份有限公司和德国马勒集团公司于2007年 1月1日，联合组建的中德合资企业，是一家在国内领先、国际先进技术的现代化发动机气门制造企业。2005年以来该公司先后引进了11台J58K系列数控电动螺旋压力机，其中包括8条从气门锻件电镦制坯到压力机终锻成形的全自动化生产线。经用户统计，工艺的改进及采用数控电动螺旋压力机生产使得模具寿命超过了5万件，相对于原摩擦压力机上的模具寿命提高了近10倍。

图1所示的为J58K数控电动螺旋压力机气门自动化锻造线，其以J58K-160型数控电动螺旋压力机为核心设备，辅以4台数控电镦机共同组成的。该自动化机组使用机器人实现取料和上料操作，采用自制下料装置实现下料操作。该生产线实现了从上料、电镦、测温控温、终锻至下料的全自动化，原来需要3～4名操作工负责的锻造生产线，现在只需要1名操作工负责监控和质检即可。在减少劳动力和减轻劳动强度的同时，提高了产品质量以及产品一致性。据用户统计，该生产线气门锻件尺寸精度和几何形状的一致性大大提高，锻件合格率接近100％，气门总长的偏差由原来的0～4.0mm减小到了±0.25mm，减少了3～4道粗加工和半精加工工序。

鉴于马勒三环气门驱动（湖北）有限公司良好的应用现状，国内主要的气门生产厂家纷纷跟进，J58K系列数控电动螺旋压力机在气门毛坯锻造中得到了广泛的应用。

全自动伞齿轮和行星齿轮锻造生产线

2009年底，国内第一条采用电动螺旋压力机的全自动伞齿轮锻造生产线，在青岛三星精锻齿轮有限公司投入生产。该生产线由中频加热炉、1000t电动螺旋压力机、630t电动螺旋压力机、自动喷墨装置、上下料机器人和其他辅助设备组成。实现从原材料加热、上料、粗锻、喷墨、锻件移动、精锻、下料等过程的无人化操作，如图2所示。其中上下料采用ABB公司6自由度工业机器人。

图2 全自动齿轮锻造生产线生产的伞齿轮

由于第一条自动线的成功运行，该公司在2010年又采购了另一条全自动伞齿轮锻造生产线，第二条生产线由两台J58K-1000电动螺旋压力机和一台机器人组成。2011年根据该公司需求，武汉新威奇科技有限公司开发了行星齿轮自动生产线如图3所示，并交付用户使用。该自动线由两台J58K-630电动螺旋压力机和三台机器人组成，生产节拍7～8件／min。随着这三条自动线的投产，青岛三星精锻齿轮有限公司的生产面貌大为改善。产品质量不断提高，取得了良好的经济效益。

图3 全自动行星齿轮的锻造生产线

图4 数控电动螺旋压力机同步器齿环自动生产线

同步器齿环

锻造同步器齿环时，企业对模具和产品精度的一致性提出了较高的要求。针对用户的不同要求，开发出两种数控电动螺旋压力机轿车同步器齿环生产线，如图4所示。图4中的生产线由环形加热炉、滑道及对中装置、ABB机器人、自动喷墨装置、J58K-400电动螺旋压力机组成。生产效率为10～11件/min，平均每个月生产约18万件。

浙江某企业是国内轻卡变速箱的最大供应商，2010年通过招标，一次性采购了17台J58K数控电动螺旋压力机（400t、630t、1000t、1600t）进行齿轮和轴类锻造。2011年年产锻件超过8000t。采用冲床制坯→电动螺旋压力机锻造→冲床冲孔的工艺。采用电动螺旋压力机和水模工艺后，齿轮单边余量仅为0.03～0.05mm，省去了后续粗车工序，直接上数控机床精车，大大提高了生产效率。

发动机连杆

连杆是典型的模锻件，有很多种锻造工艺。采用的锻造主设备有摩擦压力机、热模锻压力机、电液锤等。从投资效益来考虑，采用电动螺旋压力机锻造或精整连杆，是一种高效的方法。采用电动螺旋压力机锻造连杆的生产现场，如图5所示。电动螺旋压力机选择J58K-1000或J58K-1600型，两模膛锻造。采用楔横轧制坯，开式压力机三工位完成切飞边、冲孔和精整。

图5 J58K数控电动螺旋压力机生产发动机连杆现场

电力金具

电力输送电线上广泛使用的铁制或铝制金属附件，统称为金具。金具种类繁多，用途各异，例如，安装导线用的各种线夹，组成绝缘子串的各种挂环，连接导线的各种压接管、补修管，分裂导线上的各种类型的间隔棒等，此外还有杆塔用的各类拉线金具。大部分金具在运行中需要承受较大的拉力，有的还要同时保证电气方面接触良好，它关系着导线或杆塔的安全，即使一只损坏，也可能造成线路故障。因此，金具的制造质量对线路的安全送电有较大影响。

原来金具生产工艺大多靠精密铸造实现，无论是生产效率、环保要求，还是产品质量，都不能满足铁路车辆提速和电力系统升级改造的要求。所以，很多铸钢件都要改成模锻件，锻件精度要求也相应提高。因此，有用户采用J58K-1000型数控电动螺旋压力机，组成大型金具生产线，用于电气化铁路接触网零部件金具和电力金具的生产。

特种管件

用于石油和核电等行业的管件，由于有强度要求，一般都要求由铸件改为锻件。管件的锻造成形在模具上有特殊要求，一般采用哈弗模（HALF）成形。管件自动生产线如图6所示，由两台冲床、一台电动螺旋压力机组成，用两台机器人实现上料、镦粗冲床与螺旋压力机间坯料的转运、锻件从哈弗模中取出、螺旋压力机与切边冲床之间锻件的转运、下料等动作。