DRC2000熱模鍛壓力機優化設計

常 亮，王 瑩，劉興剛，呂呈斌

（北方重工集團沈陽工程設計研究院有限公司,遼寧 沈陽 110141）

DRC2000熱模鍛壓力機優化設計

常 亮，王 瑩，劉興剛，呂呈斌

（北方重工集團沈陽工程設計研究院有限公司,遼寧 沈陽 110141）

DRC2000熱模鍛壓力機是在引進世界先進生產技術基礎上，經過不斷改進、完善，充分吸收MP、SP熱模鍛壓力機的優點而設計的，具有重量輕、剛性好、傳動平穩、結構可靠、導向精度高、維修操作方便等特點，用于進行成批大量的黑色和有色金屬的模鍛和精整鍛件，鍛件精度高，材料利用率高，生產率高，易實現自動化，同時對工人的操作技術要求低，噪聲和振動小，是現代鍛造生產不可缺少的高精鍛設備。

熱模鍛壓力機；特點；優化設計；高精度

隨著現代化工業的發展，熱模鍛壓力機在模鍛件的大批量生產中具有的高精度、高生產率及生產條件好等優點使其受到普遍重視，在鍛造生產中的占比也越來越大。20世紀70年代以來，國外熱模鍛壓力機在大批量模鍛生產中得到迅速推廣，各先進工業國家都大力應用以熱模鍛壓力機為主機的模鍛生產線。據有關資料介紹，熱模鍛壓力機在工業發達國家是模鍛的主力，約占成形設備的40%～64%，而我國僅占14.5%，主要用于重型汽車曲軸、前梁等鍛件的生產。當前國內現有設備急需更新換代，熱模鍛壓力機在生產率、自動化水平、、材料消耗、鍛造質量等方面更具優勢，因此，國內市場潛力很大。

目前國外熱模鍛壓力機廠商生產能力都可達到萬噸以上。國內生產熱模鍛壓力機的公司主要有北方重工集團、中國一重和中國二重等。2013年由中國二重集團公司設計、制造、安裝、調試的蒂森克虜伯發動機零部件（中國）有限公司125MN熱模鍛生產線一次試鍛生產成功。北方重工集團公司是我國最早生產熱模鍛壓力機的廠家之一，目前為止已研制出DRF4000、DRF3150等全套系列產品。通過多年不斷發展，我國已經具有了研制大型熱模鍛壓力機的能力。

1 熱模鍛壓力機工作原理

熱模鍛壓力機是曲柄壓力機的一種，其工作原理和普通曲柄壓力機一樣，是通過不同形式的曲柄滑塊機構把主傳動的旋轉運動轉變為滑塊的直線往復運動，并借助于固定在機身工作臺和滑塊上的上下模具實現加熱金屬的變形。

DRC2000熱模鍛壓力機中，傳動機構為一級傳動，主要由主電機帶動小皮帶輪，通過窄V帶傳動大皮帶輪（即飛輪）再經離合器的結合驅動曲柄連桿機構，使滑塊作上下往復運動，完成鍛造工作。在壓力機的上部設有兩個平衡缸，可完成平衡連桿、滑塊的重量及其慣性力。離合器和制動器采用氣動鑲塊式結構，通過電氣聯鎖協調工作。壓機閉合高度依靠偏心蝸輪調整機構自動調整，在滑塊兩側裝有擺桿凸輪上頂料機構，機身下部裝有具有高位保持缸的下頂料裝置。上下頂料機構可實現開模多頂桿頂料。同時該壓機還裝有軸向飛輪制動器，壓縮空氣操作系統、潤滑系統及微機程序控制系統。工作原理如圖1所示。

2 DRC2000熱模鍛壓力機主要技術參數（表1）

圖1 20000kN熱模鍛壓力機工作原理簡圖

表1 DRC2000熱模鍛壓力機主要技術參數

3 DRC2000熱模鍛壓力機的主要優化結構

在DRC2000熱模鍛壓力機設計過程中，對設備整體進行了優化，根據用戶需要進行了重新設計，并在設計中作了深入調研，特別體現在機身、下頂料裝置、離合器、夾持器、封閉高度調整裝置、潤滑系統等方面。

3.1 機身部分

同螺栓預緊方式機身相比，該壓機的機身采用了整體實心鑄鋼件，為設備提供了足夠的垂直剛度和傾斜剛度，抗振性能加強，抗偏心能力高，該壓機柱距和模具空間較其他形式壓機大，更具實用性、萬能性。

機身里設有可調間隙的X形長導軌，由于采用了X型導軌可減少由于滑塊熱脹而使導軌間隙變小的缺點，因此可以把導軌間隙調得很小，達0.2mm～0.3mm，最小導軌間隙達0.1mm～0.15mm，并且在下死點受力最大時滑塊幾乎全含在導軌里，使導向精度高，鍛件的精度因此得到保證。機身結構如圖2所示。

3.2 下頂料裝置

DRC2000熱模鍛壓力機下頂料裝置中拉桿由原來一整根改為一長一短兩根，中間用調節螺母相連接，降低了加工難度，同時方便安裝、拆卸和調整；下頂料頂桿也由原來3根變為4根，相當于增加了一個工位，有效利用了使用空間，提高工作效率近15%。壓緊缸使上擺桿上的滾輪緊緊壓在凸輪上，起張緊和緩沖作用。保持缸起鍛件高位保持作用。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，頂料桿是靠自重復位的。氣動高位保持機構是靠保持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。下頂料裝置，頂料穩定可靠，裝拆方便，安裝、維護簡單，利于操作工人對工件的操作。下頂料裝置如圖3所示。

3.3 離合器裝置

與大型和重型熱模鍛壓力機盤式氣動摩擦離合器相比，該壓機離合器采用了鑲塊式氣動摩擦離合器，相比片式結構，結構更簡單，維修更方便，使用壽命也更長。

圖2 機身結構

圖3 下頂料裝置

離合器裝于壓機右面，偏心軸的支承套上。當設備超載時離合器打滑起安全保護作用。

飛輪支承在滾動軸承上，軸承的內環緊固在偏心軸上，摩擦盤用楔鍵固定在偏心軸上。飛輪、氣缸、活塞在不鍛時在偏心軸上空轉，只有當氣缸通入壓縮空氣后，活塞、摩擦塊、飛輪緊緊壓緊，依靠摩擦塊與飛輪間的摩擦力迫使摩擦盤帶動偏心軸回轉，滑塊隨之上、下運動；當氣缸排氣，彈簧將活塞推開，飛輪、摩擦塊、活塞之間有間隙，從而偏心軸、摩擦盤不轉動，飛輪、氣缸、活塞空轉，如此周而復始地工作。離合器如圖4所示。

圖4 離合器裝置

3.4 夾持器裝置

DRC2000熱模鍛壓力機夾持器根據用戶需要，可不更換夾持器而直接更換模具，提高了模具利用率。由于夾持器很重，也減少了更換產品時需更換夾持器帶來的麻煩。夾持器裝置如圖5所示。

圖5 夾持器裝置

3.5 封閉高度調整裝置

DRC2000熱模鍛壓力機的封閉高度調整由下調整裝置改為上調整裝置，下調整裝置為通過楔形工作臺的楔塊移動來實現壓力機封閉高度的調整，而上調整裝置則是依靠偏心蝸輪調整機構自動調整壓機閉合高度，上調整裝置相比下調整裝置，鍛件氧化皮和鐵屑無法進入，模具調整方便，而下調整裝置模具容易被氧化皮和鐵屑卡死，以致難以調整。

滑塊閉合高度調整時應將滑塊停在上死點和下死點上。通過平衡缸活塞使夾緊件松開后，方可開動調整電機進行調整。電機通過萬向聯軸節、傘齒輪副，由蝸桿驅動偏心壓力銷轉動時，可以調節連桿長度。從而改變滑塊和連桿的相對位置，實現閉合高度調整。滑塊裝置如圖6所示。

圖6 滑塊裝置

3.6 潤滑系統

該壓機潤滑系統由原先的分級式供油改為主要點直接供油，避免了因油路堵塞而可能出現關鍵零件潤滑不到，導致零件磨損損壞的情況發生，從而增加了零件的使用壽命，提高了機械效率。

在DRC2000熱模鍛壓力機中，潤滑系統包括兩種形式：

（1）干油潤滑。干油潤滑系統又分自動潤滑系統和手工潤滑，即用壓注油杯（或人工涂油），在規定的潤滑周期或必要時間向潤滑點供油。干油自動潤滑的部位：連桿大小端滑動軸承、滑塊導軌偏心軸兩端支承滑動軸承、上下頂料機構的軸承處等；手工干油潤滑部位：封閉調整機構的聯軸節、錐齒輪蝸桿軸、離合器進氣嘴的滾動軸承及飛輪的軸承等。

（2）稀油潤滑。稀油潤滑部位：平衡缸。

4 結論

DRC2000熱模鍛壓力機主要從壓機的剛度、精度及環保等方面進行設計。DRC2000熱模鍛壓力機在吸引國內外先進技術的基礎上，在機身部分、封閉高度調整裝置和潤滑系統等設計中同DRF3150熱模鍛壓力機相比都有了較大改進；在下頂料裝置設計中同DRC1600熱模鍛壓力機相比更為先進。該壓力機為長滑塊、曲柄連桿傳動的機械式鍛造設備。壓力機機身采用整體實心鑄鋼件；偏心軸是由優質合金鋼制作；離合器、制動器及飛輪制動器所用摩擦材料均采用高耐磨無石棉環保材料，發熱輕、耐磨、壽命長，易更換；空氣管路的排氣口，均經特殊處理，使排氣的噪聲達到規定要求，符合環保要求。

DRC2000熱模鍛壓力機在整體設計上滿足了用戶的使用要求，得到了用戶的好評，達到了國內同行業先進水平，具有可觀的經濟和社會效益。

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Optimal design of DRC2000 hot die forging press

CHANG Liang,WANG Ying,LIU Xinggang,LV Chengbin
（Northern Heavy Industries Group Shenyang Engineering Design and Research Institute Co.,Ltd.,Shenyang 110141,Liaoning China）

The DRC2000 hot forging press has been designed by aids of introduction of world advanced production technology through continuous improvement and perfection on the basis of fully absorbing the advantages of MP and SP hot die forging press.It has the advantages of light weight,good rigidity,stable transmission,reliable structure,high guiding precision,convenient operation& maintenance and other characteristics,which has been widely used in automobile and tractor and the internal combustion engine, ship,aviation,mining machinery,petroleum machinery,hardware tools manufacturing industry.It is for large batch production of ferrous and nonferrous die forging and finishing forging,and the forgings have advantages including high precision,high material utilization rate,high productivity,easy-to-realize automation,low technical requirements for labor,low noise and vibration,etc.Therefore it is used widely in the modern metal forming production,which is the essential high fine forging equipment in the modern forging production.

Hot die forging press;Features;Manufacturing industry;High precision;Modern forging

TG315.5+1

A

10.16316/j.issn.1672－0121.2017.01.010

1672－0121（2017）01－0044－04

2016－11－09；

2016－12－26

常 亮（1976－），男，工程師，從事熱模鍛壓力機研究開發。E－mail：19300087@qq.com