大吨位水平镦锻液压机

文/寻宝明，黄锋·徐州开元世纪重型锻压有限公司

大吨位水平镦锻液压机

文/寻宝明，黄锋·徐州开元世纪重型锻压有限公司

高铁动车车辆上的扭杆轴和大跨距斜拉桥梁钢索张紧力调节用的拉杆轴等锻件尺寸大、形状比较特殊，用普通设备无法生产。为了解决此类零件的预镦成形，徐州开元世纪重型锻压有限公司设计了针对性很强的镦锻设备。本文对该设备的构造、性能参数及棒料类零件毛坯聚料制坯工艺过程进行了详细介绍。

水平镦锻液压机结构

水平镦锻液压机机身采用垂直夹紧机架和水平组合框架机身相结合的形式，采用预应力组合框架结构，主机结构示意图如图1所示。

垂直夹紧机架由钢板焊接而成，在垂直夹紧机架内装有夹紧滑块、导轨、夹紧缸、凹模座；垂直整体机身与方立柱之间用圆柱键定位，使其具有良好的强度和刚度。

立柱由钢板焊接而成，方立柱两端面通过定位键和镦锻后梁、垂直整体机身精确定位，保证机器装配精度，方立柱内侧装有可调导轨。

图1 主机结构示意图

镦锻后梁由钢板焊接而成，左端梁内加工有镦锻滑块油缸和镦锻滑块快速缸安装孔，用于安装镦锻滑块油缸和镦锻滑块快速缸。

垂直夹紧上模座本体为铸钢件，上模座置于垂直机身中间，其上平面与垂直夹紧油缸连接，上模座下平面加工有模具安装槽；上模座四角装有导轨，保证滑块导向精度，导轨导板采用锡青铜材料，导轨间隙可调，导向精度高，抗偏载能力强，刚性好，精度保持性好。

镦锻滑块本体由钢板焊接而成，镦锻滑块置于水平机身中间，其左端面与锻造缸和水平锻造快速缸连接，滑块右端面可以固定模具；滑块四角装有可调导轨，保证滑块导向精度，导轨导板采用锡青铜材料，导轨间隙可调，导向精度高，抗偏载能力强，刚性好，精度保持性好。

机架预紧拉杆材料为45#锻钢，经正火处理后加工而成。可调后挡料机构可以保证棒料定位准确，由拉杆、螺母、端梁、调节螺杆组成，固定在垂直机身上。

液压传动及电气控制

液压传动和控制系统主要由泵、阀块、充液阀、冷却过滤系统、压力显示和控制系统，以及一些管路等组成，由电气系统控制液压机完成各种动作。夹紧油缸和锻造油缸采用油泵组直接供油，保证镦锻力和夹紧力。

其中阀块采用二通插装阀块，高度集成，减少管路。液压系统设有压力传感器和比例阀，可实现镦锻力和夹紧力的实时调整。

主系统压力显示采用压力表显示和数字显示，由压力传感器采集信号在触摸屏上显示，辅助系统压力显示采用耐震压力表显示。

电气控制部分包括控制箱、主操作台和移动操作台，控制箱安装有PLC可编程控制系统，可控制该机的全部动作；主操作台上设有液压机动作的操作按钮，功能转换开关、触摸屏，各个电机的启停按钮及各部分的报警、监视指示灯等；移动操作台主要用于半自动工作，上有双手压制按钮、回程和急停按钮，以及有电指示灯。

触摸屏能进行各种数据的显示及设定，PLC处理与存储各种数据。操作人员可在触摸屏幕上对垂直夹紧上模座和镦锻滑块的压力、位移、时间等参数进行数字设定，显示压力、位移、时间等参数及阀的工作状态；可存储三十套镦粗工艺参数，工艺参数可直接调用；并能显示液压系统阀故障部位。

垂直夹紧上模座和镦锻滑块位移检测采用光电编码器检测，无触点行程开关上下限保护，由光电编码器采集信号，PLC进行处理，在触摸屏上显示垂直夹紧上模座和镦锻滑块的位移和速度，并且能够控制位移大小。

镦锻工艺流程

镦锻工艺流程为：棒料加热→棒料上模→棒料定位→棒料夹紧→垂向锁模→水平镦粗→水平泄压→垂向泄压→棒料卸模→模具清理。

棒料加热：把要成形的棒料放在加热炉里加热到设计温度。

棒料上模：把加热好的棒料放置在模腔内。

棒料定位：根据聚料，调整挡料机构位置（每批次只需调整一次）。

棒料夹紧：上下模具合模，夹紧棒料。

垂向锁模：垂直油缸加压锁紧模具。

水平镦粗：水平油缸快进，水平油缸工进，棒料成形。

水平泄压：水平油缸泄压，退回。

垂向泄压：垂向油缸泄压，退回，开模。

棒料卸模：工件从下模具中取出。

模具清理：清理模具，再次把加热好的棒料放置在下模具模腔中。

采用水平镦锻技术，可以放宽工件长度的限制；能够实现近净成形加工，减少了很多的加工工序，降低能耗，节约原材料，大大提高了生产效率；生产工件的性能参数有了很大的提高，大大提高了零件的使用寿命。

应用实例

此类设备在2008年由我公司研制成功，在不断完善、不断优化的基础上，已经成功交付用户使用。用户反馈设备的经济性、稳定性都达到了设计要求。以在公司实际应用的8MN设备及其生产的锻件为例，对该设备的性能进行说明。该设备及其生产的锻件如图2、3所示。

图2 8MN平锻机

图3 8MN平锻机生产的拉杆轴

■ 表1 8MN平锻机的主要技术指标

该设备是为了高速列车超长扭杆轴精密成形而研制的，扭杆轴是细长零件，长4m左右，直径30～80mm，两端花键部分直径在50～110mm之间。目前，国内外大部分生产单位仍采用传统的切削加工方法制造，即用粗的棒料将中段大部分材料进行车削，满足尺寸要求。

随着对列车安全标准的不断提高，对扭杆轴疲劳强度和安全可靠性有了更高的要求。迫切需要一种新的生产工艺和生产装备，提高扭杆轴的生产效率，提高扭杆轴疲劳强度和安全可靠性。采用精密成形锻造技术，实现近净成形加工工艺，不仅可以提高扭杆轴和车轮轴的生产效率，而且可以提高疲劳强度、疲劳寿命和安全可靠性。实现锻压加工过程的自动化，较之传统工艺生产效率提高6倍，材料利用率达99%，该设备的主要技术指标见表1。

结束语

本文详细介绍了我公司研发的大吨位水平镦锻液压机，主要阐述了主机本体结构的特点，设备主要参数及棒管料类零件聚料成形过程。镦粗基本过程为将圆钢管件通过中频透热炉将端部加热到锻造温度，利用夹具、模具控制，由液压机提供垂向夹紧力和水平镦锻力，将圆钢管件端部镦粗到所需形状，材料在凹模内为自由镦粗和成形镦粗。

寻宝明，工程师，主要从事异形轴类零件镦锻成形设备和轴管类零件矫直设备的研发工作。