大噸位水平鐓鍛液壓機

文/尋寶明，黃鋒·徐州開元世紀重型鍛壓有限公司

大噸位水平鐓鍛液壓機

文/尋寶明，黃鋒·徐州開元世紀重型鍛壓有限公司

高鐵動車車輛上的扭桿軸和大跨距斜拉橋梁鋼索張緊力調節用的拉桿軸等鍛件尺寸大、形狀比較特殊，用普通設備無法生產。為了解決此類零件的預鐓成形，徐州開元世紀重型鍛壓有限公司設計了針對性很強的鐓鍛設備。本文對該設備的構造、性能參數及棒料類零件毛坯聚料制坯工藝過程進行了詳細介紹。

水平鐓鍛液壓機結構

水平鐓鍛液壓機機身采用垂直夾緊機架和水平組合框架機身相結合的形式，采用預應力組合框架結構，主機結構示意圖如圖1所示。

垂直夾緊機架由鋼板焊接而成，在垂直夾緊機架內裝有夾緊滑塊、導軌、夾緊缸、凹模座；垂直整體機身與方立柱之間用圓柱鍵定位，使其具有良好的強度和剛度。

立柱由鋼板焊接而成，方立柱兩端面通過定位鍵和鐓鍛后梁、垂直整體機身精確定位，保證機器裝配精度，方立柱內側裝有可調導軌。

圖1 主機結構示意圖

鐓鍛后梁由鋼板焊接而成，左端梁內加工有鐓鍛滑塊油缸和鐓鍛滑塊快速缸安裝孔，用于安裝鐓鍛滑塊油缸和鐓鍛滑塊快速缸。

垂直夾緊上模座本體為鑄鋼件，上模座置于垂直機身中間，其上平面與垂直夾緊油缸連接，上模座下平面加工有模具安裝槽；上模座四角裝有導軌，保證滑塊導向精度，導軌導板采用錫青銅材料，導軌間隙可調，導向精度高，抗偏載能力強，剛性好，精度保持性好。

鐓鍛滑塊本體由鋼板焊接而成，鐓鍛滑塊置于水平機身中間，其左端面與鍛造缸和水平鍛造快速缸連接，滑塊右端面可以固定模具；滑塊四角裝有可調導軌，保證滑塊導向精度，導軌導板采用錫青銅材料，導軌間隙可調，導向精度高，抗偏載能力強，剛性好，精度保持性好。

機架預緊拉桿材料為45#鍛鋼，經正火處理后加工而成。可調后擋料機構可以保證棒料定位準確，由拉桿、螺母、端梁、調節螺桿組成，固定在垂直機身上。

液壓傳動及電氣控制

液壓傳動和控制系統主要由泵、閥塊、充液閥、冷卻過濾系統、壓力顯示和控制系統，以及一些管路等組成，由電氣系統控制液壓機完成各種動作。夾緊油缸和鍛造油缸采用油泵組直接供油，保證鐓鍛力和夾緊力。

其中閥塊采用二通插裝閥塊，高度集成，減少管路。液壓系統設有壓力傳感器和比例閥，可實現鐓鍛力和夾緊力的實時調整。

主系統壓力顯示采用壓力表顯示和數字顯示，由壓力傳感器采集信號在觸摸屏上顯示，輔助系統壓力顯示采用耐震壓力表顯示。

電氣控制部分包括控制箱、主操作臺和移動操作臺，控制箱安裝有PLC可編程控制系統，可控制該機的全部動作；主操作臺上設有液壓機動作的操作按鈕，功能轉換開關、觸摸屏，各個電機的啟停按鈕及各部分的報警、監視指示燈等；移動操作臺主要用于半自動工作，上有雙手壓制按鈕、回程和急停按鈕，以及有電指示燈。

觸摸屏能進行各種數據的顯示及設定，PLC處理與存儲各種數據。操作人員可在觸摸屏幕上對垂直夾緊上模座和鐓鍛滑塊的壓力、位移、時間等參數進行數字設定，顯示壓力、位移、時間等參數及閥的工作狀態；可存儲三十套鐓粗工藝參數，工藝參數可直接調用；并能顯示液壓系統閥故障部位。

垂直夾緊上模座和鐓鍛滑塊位移檢測采用光電編碼器檢測，無觸點行程開關上下限保護，由光電編碼器采集信號，PLC進行處理，在觸摸屏上顯示垂直夾緊上模座和鐓鍛滑塊的位移和速度，并且能夠控制位移大小。

鐓鍛工藝流程

鐓鍛工藝流程為：棒料加熱→棒料上模→棒料定位→棒料夾緊→垂向鎖模→水平鐓粗→水平泄壓→垂向泄壓→棒料卸模→模具清理。

棒料加熱：把要成形的棒料放在加熱爐里加熱到設計溫度。

棒料上模：把加熱好的棒料放置在模腔內。

棒料定位：根據聚料，調整擋料機構位置（每批次只需調整一次）。

棒料夾緊：上下模具合模，夾緊棒料。

垂向鎖模：垂直油缸加壓鎖緊模具。

水平鐓粗：水平油缸快進，水平油缸工進，棒料成形。

水平泄壓：水平油缸泄壓，退回。

垂向泄壓：垂向油缸泄壓，退回，開模。

棒料卸模：工件從下模具中取出。

模具清理：清理模具，再次把加熱好的棒料放置在下模具模腔中。

采用水平鐓鍛技術，可以放寬工件長度的限制；能夠實現近凈成形加工，減少了很多的加工工序，降低能耗，節約原材料，大大提高了生產效率；生產工件的性能參數有了很大的提高，大大提高了零件的使用壽命。

應用實例

此類設備在2008年由我公司研制成功，在不斷完善、不斷優化的基礎上，已經成功交付用戶使用。用戶反饋設備的經濟性、穩定性都達到了設計要求。以在公司實際應用的8MN設備及其生產的鍛件為例，對該設備的性能進行說明。該設備及其生產的鍛件如圖2、3所示。

圖2 8MN平鍛機

圖3 8MN平鍛機生產的拉桿軸

■ 表1 8MN平鍛機的主要技術指標

該設備是為了高速列車超長扭桿軸精密成形而研制的，扭桿軸是細長零件，長4m左右，直徑30～80mm，兩端花鍵部分直徑在50～110mm之間。目前，國內外大部分生產單位仍采用傳統的切削加工方法制造，即用粗的棒料將中段大部分材料進行車削，滿足尺寸要求。

隨著對列車安全標準的不斷提高，對扭桿軸疲勞強度和安全可靠性有了更高的要求。迫切需要一種新的生產工藝和生產裝備，提高扭桿軸的生產效率，提高扭桿軸疲勞強度和安全可靠性。采用精密成形鍛造技術，實現近凈成形加工工藝，不僅可以提高扭桿軸和車輪軸的生產效率，而且可以提高疲勞強度、疲勞壽命和安全可靠性。實現鍛壓加工過程的自動化，較之傳統工藝生產效率提高6倍，材料利用率達99%，該設備的主要技術指標見表1。

結束語

本文詳細介紹了我公司研發的大噸位水平鐓鍛液壓機，主要闡述了主機本體結構的特點，設備主要參數及棒管料類零件聚料成形過程。鐓粗基本過程為將圓鋼管件通過中頻透熱爐將端部加熱到鍛造溫度，利用夾具、模具控制，由液壓機提供垂向夾緊力和水平鐓鍛力，將圓鋼管件端部鐓粗到所需形狀，材料在凹模內為自由鐓粗和成形鐓粗。

尋寶明，工程師，主要從事異形軸類零件鐓鍛成形設備和軸管類零件矯直設備的研發工作。