新型DRF3150熱模鍛壓力機的設計

車永順，周 偉，孫奉道，常 亮

（北方重工集團（沈陽）工程設計研究院有限公司，遼寧 沈陽 110141）

新型DRF3150熱模鍛壓力機的設計

車永順，周 偉，孫奉道，常 亮

（北方重工集團（沈陽）工程設計研究院有限公司，遼寧 沈陽 110141）

新型DRF3150熱模鍛壓力機，在引進德國奧姆克技術基礎上，充分消化吸收奧姆克熱模鍛壓力機技術的優點并進行優化設計。具有結構可靠、傳動平穩、精度高、操作維修方便等特點，廣泛應用于汽車、農機、工程機械以及閥門、軸承等領域，是一種成批或大量生產黑色和有色金屬模鍛件的專用設備。

熱模鍛壓力機；工作原理；設計；主參數；結構；優點

上世紀30年代，熱模鍛壓力機開始發展，經過近百年的優化和創新，熱模鍛壓力機已具備自動化和大型化的特點。目前國外生產熱模鍛壓力機的公司主要有Erie、美國國民公司、Hasenclever公司等。從上世紀60年代開始，我國開始設計和制造熱模鍛壓力機，主要公司有北方重工和第一重型機器廠；1978年，二重通過引進Eumuco公司技術，開始制造和生產熱模鍛壓力機。通過多年的發展，我國已具有自行研制大型熱模鍛壓力機的能力。

北方重工是我國最早研制熱模鍛壓力機的主要廠家之一，已開發出DRF4000以下（除DRF3150熱模鍛壓力機）全套系列產品。本次DRF3150熱模鍛壓力機的研制成功，填補了公司在這一領域的空白。

1 壓力機優點和前景

如圖1所示，新型DRF3150熱模鍛壓力機是在其他型號熱模鍛壓力機基礎上，充分吸收優點并對問題進行改進設計而成，具有其他壓機所不具備的優點，如傳動軸軸承分布的變化使傳動軸受力狀況明顯變好，小齒輪跳動變小；偏心軸支撐頸軸套采用分體結構，改變了原結構磨損后整體更換的缺點；工作臺調整裝置采用齒輪傳動，克服了傳統壓機工作一段時間后無法調整的弊端；離合器和制動器摩擦塊采用環保型高耐磨無石棉材料，使摩擦塊的使用壽命大幅增加；潤滑系統采用單線潤滑和多點潤滑泵聯合使用，使壓機工作更可靠，減少了潤滑故障帶來的停機時間；另外，噸位顯示儀的使用，可以實時監測壓機的工作狀態，避免壓機長期超負荷工作，減少了壓機的使用壽命。

圖1 DRF3150熱模鍛壓力機設備圖

新型DRF3150熱模鍛壓力機是應濰柴動力股份有限公司的要求而設計制造的，一經投產就獲得用戶好評。新型DRF3150熱模鍛壓力機介于大型熱模鍛壓力機和小型熱模鍛壓力機之間，既可鍛打3150t壓機的鍛件，也可鍛打2500t和4000t的鍛件，適應范圍更加廣泛，可更好地適應市場需要，為公司和社會帶來可觀的經濟效益。

2 壓力機基本技術參數

熱模鍛壓力機的主要參數如表1所示。

表1 熱模鍛壓力機的主要參數

3 壓力機工作原理

主電機通過直連的小皮帶輪由三角皮帶帶動傳動軸上的大皮帶輪轉動，然后由安裝在傳動軸另一側的小齒輪帶動偏心軸上的大齒輪轉動，偏心軸轉動帶動象鼻子滑塊在導軌里上下運動，實現壓機的工作過程；壓機還安裝有氣動鑲塊式摩擦離合器和制動器、內楔式升降工作臺、上下頂料機構，上頂料為機械式擺桿凸輪機構，下頂料為機械頂出，氣缸壓緊、氣動高位保持、兩個平衡缸、徑向飛輪制動器、壓縮空氣操縱系統、潤滑系統、噸位顯示及電控部分等組成，工作原理如圖2所示。

圖2 工作原理圖

4 壓力機結構

本文所述新型DRF3150熱模鍛壓力機繼承了傳統熱模鍛壓力機的優點，改進了缺點，更能適應現代工業生產需要。

4.1 機身

機身由n型床身和底座組成，用四根優質碳素鍛鋼材質螺栓把合在一起，成為一個組合預緊閉式機身，床身采用空心鑄造結構，具有較高的剛度和強度；機身上部是供滑塊尾部象鼻導向用的副導軌，中部是供滑塊導向用的主導軌，主、副導軌都是四角八面結構，主、副導軌的右側和后面導軌是固定的，都鑲有銅滑板，前面和左側導軌是能夠調節滑塊和導軌間隙的活動導軌；機身上部左右有軸承孔，能使偏心軸方便裝入；底座上裝有工作臺，工作臺升降可改變閉合高度，壓機機身結構圖如圖3所示。

4.2 傳動機構

主電機采用高滑差電動機，安裝在可調支架上，高速級是窄形三角帶傳動副，低速級采用人字齒輪傳動副，傳動軸的兩端支承在滾動軸承上，新型DRF3150熱模鍛壓力機在小齒輪側，采用雙軸承支撐，飛輪固定在傳動軸的中部，傳動軸一端懸臂固定小人字齒輪，傳動機構圖如圖4所示。

4.3 壓機偏心軸部分

壓機的偏心軸是雙點型，其支承頸裝在青銅制作的左右軸瓦中，左右軸瓦分別裝在左右軸承座中，新型DRF3150熱模鍛壓力機軸瓦采用分體結構；偏心軸與軸瓦的間隙是不可調的，所以當偏心軸與軸瓦的間隙過大時，必須重新更換軸瓦，左右軸瓦處裝有銅熱電阻，用來檢測軸瓦溫度，軸瓦的工作溫度不應超過60℃，偏心軸結構圖如圖5所示。

圖4 傳動機構圖

圖5 偏心軸結構圖

4.4 離合器部分

鑲塊式摩擦離合器是壓機的最重要組成部分之一，離合器部分由人字齒輪、摩擦盤、活塞、氣缸、摩擦塊等零件組成，離合器結構圖如圖6所示。摩擦盤用楔鍵固定在偏心軸上，人字齒輪、活塞、氣缸等在壓機不鍛打零件時在偏心軸上空轉，只有當氣缸通入壓縮空氣之后活塞、摩擦塊、人字齒輪緊緊壓緊，迫使摩擦盤帶動偏心軸回轉，使滑塊進行上下運動，當氣缸排氣，彈簧將活塞推開，人字齒輪、摩擦塊、活塞之間有間隙，從而偏心軸、摩擦盤停止轉動，人字齒輪、活塞、氣缸等空轉。如此周而復始，足夠的氣壓使離合器提供足夠的能量，使滑塊產生最大的打擊能量。

4.5 制動器部分

壓機制動器部分是摩擦塊式摩擦制動器，由制動座、活塞、摩擦塊、制動盤、脹套、壓緊盤等零件組成，制動器結構圖如圖6所示。制動器部分裝在機身左側，制動座固定在機身上，制動盤裝入偏心軸端，用脹套連接緊固，壓機的離合器脫開之后，制動器制動，使偏心軸停在上死點，其性能直接影響壓機的可靠性和操作者的安全；新型DRF3150熱模鍛壓力機離合器和制動器摩擦塊均采用環保型高耐磨無石棉材質制成。

圖6 離合器、制動器、滑塊結構圖

4.6 滑塊部分

滑塊部分由連桿和滑塊等組成，連桿與偏心軸連接為雙點式，滑塊為帶有象鼻子副導軌的箱形結構，上部是副導軌，下部是主導軌，副導軌里做成平衡缸，滑塊后面用拉桿連接平衡缸，滑塊中間安裝有上頂料機構，上模固定于滑塊的下表面上，滑塊結構圖如圖6所示；連桿與偏心軸、滑塊連接的青銅軸瓦處均裝有銅熱電阻，用來檢測軸瓦的溫度，當軸承處的溫度達到60℃應發出危險信號，當達到70℃時應報警，切斷主電機，停機不能開車。

4.7 上頂料部分

上頂料機構為機械式擺桿凸輪機構，頂料時的頂料力頂料行程由擺桿（即壓力機的連桿）的擺動撥動凸輪決定；上頂料為三個頂料桿，三個頂料桿行程相同，只要在模座上設計允許的條件下，可實現多頂桿頂料。

4.8 下頂料部分

下頂料機構由兩部分組成，一部分為機械頂料機構，另一部分為氣動高位保持機構；機械頂料由裝在偏心軸上的凸輪施予頂料桿頂料力和頂料行程。氣動高位保持機構是靠氣缸的力量將頂料桿頂到高位，并保持一定時間，其目的是便于取出制品，壓緊氣缸將裝在杠桿上的滾輪緊緊壓在凸輪上，保證無沖擊，頂料桿是靠自重復位的。

4.9 平衡缸部分

平衡缸是由兩個活塞式氣缸組成的，前后放置在機身上方，放在前面的一個活塞桿與滑塊的象鼻子尾部連接，放在后面的一個，活塞桿與滑塊的中間鑄出的突起“耳子”相連；平衡缸能平衡滑塊、連桿、曲軸偏心部分及上模座的質量，其作用是消除間隙、減緩沖擊，防止滑塊墜落，確保壓力機打擊平穩，有效降低振動、噪聲。

4.10 工作臺及調整機構

工作臺為楔式升降工作臺，通過楔的水平移動，使工作臺升降，導向塊保證工作臺只能垂直上下運動并且有較好的對中性；新型DRF3150熱模鍛壓力機的工作臺調整機構的結構，采用電機減速機通過齒輪傳動驅動工作臺上下移動，改變了傳統的皮帶傳動的結構。

4.11 其他

新型DRF3150熱模鍛壓力機還裝有飛輪制動器、空氣管路、轉角指示、潤滑裝置、噸位顯示儀及各種保護罩。

（1）飛輪制動器的作用為：①正常工作時，在主電機斷電時，可迅速停止傳動軸、飛輪的運轉；②出現事故時，如軸瓦的溫升超過允許值，報警切斷主電機電源的同時接通飛輪制動器進行制動，使飛輪迅速停止。

（2）轉角指示裝置的可調凸輪控制器里面裝有9個接近開關，控制壓機的離合器、制動器、下頂料等運動與聯鎖外，軸上安裝轉角指示的指針和刻度盤，指示偏心軸轉動和停止角度。

（3）空氣管路的作用是將從車間氣源來的壓縮空氣經過濾后分四路，一路去0.33m3儲氣罐，從此儲氣罐出來送往離合器氣缸、制動器氣缸和飛輪制動器氣缸；一路去往0.6m3儲氣罐，從此儲氣罐出來送往前后平衡缸；一路去往下頂料壓緊缸、保持缸；另一路送往潤滑系統的氣動油泵，作為動力源；在系統中設有可接高壓氣泵的接口，它是在壓機悶車時通空氣壓縮機，提高氣體壓力，加大離合器扭矩解除悶車之用。

（4）潤滑系統的作用是為各運動部件提供充足的潤滑油（或潤滑脂），包括干油潤滑系統和稀油潤滑系統。

（5）噸位顯示儀的作用是跟蹤壓機壓力的瞬時變化，并可對壓機實行實時保護。

5 結論

（1）設計了新型熱模鍛壓力機的主體機械結構。

（2）設計了新型熱模鍛壓力機的其他輔助結構，從而提高了設備的性能和功用，適應性更強。

[1]李忠民，盧 喜，劉雨耕，等.熱模鍛壓力機[M].北京：機械工業出版社，1990.

[2]何德譽，主編.曲柄壓力機[M].北京：機械工業出版社，1981.

[3] 程瑞全.熱模鍛壓力機的悶車與解除[J].鍛壓技術，1982，7（3）：47-55.

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[6] 程瑞全.熱模鍛壓力機的動剛度[J].鍛壓技術，1981，6（2）：41-48.

Design of new type DRF3150 hot die forging press

CHE Yongshun,ZHOU Wei,SUN Fengdao,CHANG Liang
（Northern Heavy Industries Group（Shenyang）Design and Research InstituteCo.,Ltd., Shenyang 110141,Liaoning China）

Based on the German Eummuco technology,the design of new type DRF3150 hot die forging press has been optimized by fully digesting and absorbing the Eummuco technology advantages.The hot die forging press has the characteristics of reliable structure,stable transmission,high-precision,and easy operation& maintenance.It is widely used in the fields of the automobile,agricultural machinery,vehicles, valves,engineering machinery,bearing and national defense industry,etc.It is the special equipment for batch production of ferrous and non-ferrous metal forgings.

Hot die forging press;Main parameters;Working principle;Structure of press;Advantages of press

TG315.5

A

10.16316/j.issn.1672-0121.2016.02.012

1672-0121（2016）02-0047-04

2015-09-06；

2015-10-29

車永順（1965-），男，高級工程師，從事機械設計及開發研究。E-mail：cheyongs@163.com