兴锻4000 吨扩展型热模锻压力机的创新

文／李江国，梁志群，赵兰磊，于勇涛，李秀全·江苏兴锻智能装备科技有限公司

截止目前，我国大陆生产热模锻压力机的厂家有二三十家，国内绝大部分生产厂家采用了我国于80 年代引进的、属于70 年代水平的德国EUMUCO 技术平台，只进行了消化吸收，并没有进行任何重大技术升级，基本上还停留在40年前的技术水平上，除了驱动、控制元器件和电控系统有整体升级外，主机在很多方面甚至还达不到40年前德国的技术水平，很难适应我国的自动锻造主机市场。

我国热模锻压力机的问题点

故障具体表现

当前国产设备存在着故障率高、关键时候掉链子、难挑生产重担、用户投资回报率低、对操作工人和维护工人的要求比较高等问题，设备具体故障体现在以下几点：

⑴离合器故障。

离合器故障率非常高，占据了热模锻压力机总故障的50%左右，是国产热模锻压力机头号故障源。具体有：

1)摩擦块寿命非常低：根本原因是摩擦块强度严重不足，导致摩擦块大概率以碎裂的形式失效(图1)，正常情况下应该是以磨损的形式失效，而摩擦块的寿命一般只有50 万～100 万次或3 ～6 个月，严重时会导致摩擦盘的碎裂(图2)；

2)进油打滑；

3)散热不良导致的过热不能正常脱开，是导致连击的因素之一；

4)摩擦系数降低导致的打滑；

5)控制阀故障造成连击；

6)密封圈寿命低；

7)制造精度低，尺寸误差和形位误差大，导致摩擦块偏磨，局部过热而碳化；

8)离合器活塞导向精度差，使密封圈偏磨严重，寿命大幅降低。

⑵制动器故障。

制动角太大，有的机型超过100°，导致停止角波动太大，难以适应自动化锻造的需求。

⑶封高调节故障。

1)由于锁紧机构不能完全脱开导致传动机构容易卡死，进一步导致调节齿轮轮齿和万向联轴器折断；

2)只能在上死点调整封高，制动角波动太大后导致封高无法调整。

⑷压力机振动/晃动大。

国产热模锻压力机常见的偏心轴结构见图3，偏心质量过大导致压力机在启动的瞬间晃动幅度较大。

⑸下顶出机构（图4）气缸（复位缸和高保缸）线速度高、故障率高。

气缸的线速度一般不允许超过0.5 米/秒，否则会导致气缸内压力超过1MPa，使密封圈的寿命大打折扣。高保气缸和复位气缸的线速度一般会超过这个值，容易出现故障。在需要加大顶出行程时，问题更加突出。

我公司新开发的4000 吨扩展型热模锻压力机下顶出行程超过180mm，气缸的线速度超过3.5 米/秒，如果不采用新的方案，气缸就会频繁出现故障甚至频繁报废。

⑹组合机身大螺母松脱。

国产设备厂处境堪忧

⑴本来热模锻压力机的发展与汽车工业的发展成正比，欧、美、日、俄热模锻压力机的普及率非常高，然而，我国汽车工业在过去十多年的爆发式增长过程中，热模锻压力机保有量的增长非常缓慢，电动螺旋压力机却异军突起，最近十年有上千台的电动螺旋压力机进入市场，挤占了本应属于热模锻压力机的市场份额。

⑵外国品牌的热模锻压力机（自动线）占据了50%左右的大陆市场（如果按合同额计，则超过80%），这是其他任何传统制造业细分市场都没有的现象。

⑶所有厂家的技术水平没有明显差异，只是在制造装备方面和配套件方面有一定区别。

⑷竞争加剧，每个厂家的产量都不高（平均每年2～3台，有的厂家几年才生产1 台），生产非常分散，技术难以成熟。

⑸研发投入没有积极性，不可能升级换代。

兴锻热模锻压力机的创新

为改善国内市场热模锻压力机短缺的现象，兴锻研发了4000 吨扩展型热模锻压力机（图5），具有如下创新：

总体技术特点：五新+四超

兴锻开发的热模锻压力机技术上主要概括为五新+四超。

⑴标准型（五新）：新型离合器、新型制动器、新型封高调节机构、新型下顶出机构、新型偏心轴动载平衡技术。

⑵扩展型（非标准型，四超）：滑块超长行程、超宽台面、下顶出超长行程、下顶出超大吨位，主要针对5 工位、立式热挤、铝（镁）合金成形等特种新型成形工艺定制生产。

其他改进包括：飞轮（大齿轮）轴承自动润滑、下顶出可拆模块、稀油润滑、离合器采用双联电磁阀、十轴伺服步进梁机械手。

标准型五新创新

⑴新型离合器的创新点。（已经申请专利ZL 2018 2 0569619.8）

1)双排摩擦块降低比压（图6），防止摩擦块碎裂；

2)散热筋、槽（图7），降低离合器温度，提高生产效率；

3)排油（通道），避免润滑油进入摩擦区；

4)排屑（通道），防止磨屑在摩擦对偶之间累积影响摩擦性能；

5)偏心轴动载平衡技术（平衡块见图8），降低压力机晃动的幅度；

6)增强导向，降低离合器密封圈的磨损。

⑵新型制动器。

兴锻新开发的热模锻压力机，其制动器的制动角设计值范围为25°～30°，停止角波动范围≤±5°，需要时可达1°～3°。

⑶新型封高调节机构。

兴锻热模锻压力机有两种封高调节机构可供用户选择，第一种是盘式电机/伺服电机（带制动）+双涡轮蜗杆+液压锁紧机构，属于标准配置；第二种是伺服液压调整机构，属于选配装置，该机构可以在非锻造区任意位置和时刻对封高进行调整，同时具有解除闷车功能。

⑷新型下顶出机构。

1)通过扇形齿轮机构降低高保缸的线速度；

2)采用氮气弹簧做复位缸，将需用线速度提高至1.6 米/秒。

⑸新型偏心轴及其动载平衡技术。

1)离合器摩擦盘增设平衡块；

2)偏心轴中间镂空（图9），减小偏心质量及其转动惯量。

⑹飞轮/大齿轮轴承自动润滑。

大部分国产热模锻压力机采用手工润滑的方式，但由于操作维护工人的疏忽大意或者更替导致的轴承烧坏是非常普遍的，几乎每台压力机在其生命周期内都至少会出现一次，每次停机一般会影响生产2 ～4 个月；而将其改为自动润滑后，可以把该处的故障降至最低。

⑺离合器采用双联电磁阀可以最大限度避免连击。

⑻十轴步进梁机械手（图10）。

扩展型四超创新

⑴超宽台面：超过普通机型30%。

⑵滑块超长行程：超过普通机型50%。

⑶下顶出（机械）超长行程：可达180 毫米，普通热模锻压力机在这么长行程时一般采用液压顶出。液压下顶出对于高效自动化生产来讲是一个瓶颈。

⑷下顶出（机械）超大顶出力：可达200 吨，普通热模锻压力机一般采用液压顶出。

总结

目前，由4000 吨扩展型热模锻压力机为主体组建的40000kN 新型热模锻压力机智能自动化生产线已经安装完毕并通过检验。兴锻自主研发制造新型热模锻压力机应用五大新型技术，属国内首台套新型宽台面40000kN 热模锻压力机，彻底改善目前市场中设备缺陷现象，同时也颠覆了行业内对国产热模锻压力机的固有观念，在国内热模锻压行业引起了热烈反响，体现了我公司技术不断创新并引领行业趋势发展、推动智能化锻压事业的匠人精神和企业责任。