基本介紹
- 中文名：鍛壓機械
- 外文名：無
- 屬性：鍛壓加工機械設備
- 用途：成形和分離
簡介,機械分類,鍛錘,機械壓力機,液壓機,旋轉鍛壓機,發展現狀,工作原理,鍛錘的工作原理,液壓機工作原理,機械壓力機工作原理,旋轉鍛壓機工作原理,機械部件,制動器,光電安全保護裝置,凸輪控制器,自動送料裝置,
簡介
人們為了製造工具，最初是用人力、畜力轉動輪子來舉起重錘鍛打工件的，這是最古老的鍛壓機械。14 世紀出現了水力落錘。15～16 世紀航海業蓬勃發展，為了鍛造鐵錨等，出現了水力驅動的槓桿錘。18世紀出現了蒸汽機和火車（見機車），因而需要更大的鍛件。1842年英國的J.內史密斯創製第一台蒸汽錘，開始了蒸汽動力鍛壓機械的時代。
鍛錘
鍛錘1795年英國的J.布拉默發明水壓機，但直到19世紀中葉由於大鍛件的需要才套用於鍛造。隨著電動機的發明，19世紀末出現了以電為動力的機械壓力機和空氣錘，並獲得迅速發展。第二次世界大戰以來，750000千牛的模鍛水壓機、1500千焦的對擊錘、60000 千牛的板料衝壓壓力機、160000千牛的熱模鍛壓力機等重型鍛壓機械和一些自動冷鐓機相繼問世，形成了門類齊全的鍛壓機械體系。
20世紀 60年代以後，鍛壓機械改變了從 19世紀開始的向重型和大型方向發展的趨勢，轉而向高速、高效、自動、精密、專用、多品種生產等方向發展。於是出現了每分種行程 2000次的高速壓力機、60000千牛的三坐標多工位壓力機，25000 千牛的精密沖裁壓力機，能冷鐓直徑為48毫米鋼材的多工位自動冷鐓機和多種自動機、自動生產線等。各種機械控制的、數字控制的和計算機控制的自動鍛壓機械以及與之配套的操作機、機械手和工業機器人也相繼研製成功。現代化的鍛壓機械可生產精確製品，有良好的勞動條件，環境污染很小。
機械分類
鍛壓機械主要包括各種鍛錘、各種壓力機和其他輔助機械
鍛錘
由重錘落下或強迫高速運動產生的動能對坯料做功，使之塑性變形的機械。鍛錘是最常見、歷史最悠久的鍛壓機械。它結構簡單,工作靈活,萬能性強、使用面廣、易於維修，適用於自由鍛和模鍛。但震動較大，較難實現自動化生產。
旋轉鍛壓機
旋轉鍛壓機機械壓力機
機械壓力機用曲柄連桿或肘桿機構、凸輪機構、螺桿機構傳動，工作平穩，工作精度高，操作條件好，生產率高，易於實現機械化、自動化，適於在自動線上工作。機械壓力機在數量上居各類鍛壓機械之首。冷鐓機等各種線材成形自動機、平鍛機、螺旋壓力機、徑向鍛造機、大多數彎曲機、矯正機和剪下機也具有與機械壓力機相似的傳動機構，可以說是機械壓力機的派生系列。
液壓機
以高壓液體（油、乳化液等）傳送工作壓力的鍛壓機械。液壓機的行程是可變的，能夠在任意位置發出最大的工作力。液壓機工作平穩，沒有震動，容易達到較大的鍛造深度，最適合於大鍛件的鍛造和大規格板料的拉深、打包和壓塊等工作。液壓機主要包括水壓機和油壓機。某些彎曲、矯正、剪下機械也屬於液壓機一類。
旋轉鍛壓機
發展現狀
2010年中國金屬成形工具機產量為261488台，其中數控工具機產量達到12207台，同比增長分別為18.0%和8.1%;數控化率僅為4.67%，可見我國鍛壓機械製造行業與國外已開發國家差距較大。
與工具機工具行業相似，設備升級換代、進口替代和出口增長是中國鍛壓機械製造行業發展的重要引擎。與普通工具機相比，數控工具機具有高效率、高精度、可加工高難度複雜零部件等特點，數控工具機替代普通工具機是大趨勢。
目前，國內工業企業保有的製造設備以普通工具機為主，設備的數控化率總體不到10%，遠遠低於世界平均水平，下游用戶的生產設備升級換代的需求可以大大增加工具機行業特別是以數控工具機為主的企業的銷售收入。
經過長期的技術積累，我國工具機行業實現進口替代的基本條件已經具備。進口替代將成為驅動行業增長的主要動力之一。到2020年，航空航天、船舶、汽車和發電設備所需高檔數控工具機80%以上要立足國內生產，國產數控工具機產品替代進口具有廣闊的市場空間。
工作原理
鍛錘的工作原理
瞬間釋放的高壓氣體(壓力一般為15000兆帕，迫使錘頭向下作9～24米/秒的高速運動，同時也向上推動高壓氣缸的缸蓋，並帶動整個機架向上運動。錘頭上的上模與機架上的下模在空中對擊工件，使之塑性變形。機架的質量遠大於錘體，所以移動速度慢，行程小，便於操作。錘擊後，安裝在機架內的回程桿將錘頭推回原處。機架放置於外支架的緩衝墊上。這類設備最初只能一次單擊，後來研製出可以連擊的﹑內燃式的高速錘。高速錘鍛造，存在明顯的變形慣性力和變形熱效應，控制得當可以提高金屬的塑性，改善金屬在模具中的流動充填性能，利用模鍛可成形薄壁﹑高肋的複雜形狀鍛件。高速錘鍛造多用於葉片﹑齒輪等零件的精鍛和擠壓。
液壓機工作原理
利用帕斯卡定律製成的利用液體壓強傳動的機械，種類很多。當然，用途也根據需要是多種多樣的。如按傳遞壓強的液體種類來分，有油壓機和水壓機兩大類。水壓機產生的總壓力較大，常用於鍛造和衝壓。鍛造水壓機又分為模鍛水壓機和自由鍛水壓機兩種。模鍛水壓機要用模具，而自由鍛水壓機不用模具。
機器具有獨立的動力機構和電氣系統，採用按鈕集中控制，可實現調整、手動及半自動三種工作方式：機器的工作壓力、壓制速度，空載快下行和減速的行程和範圍，均可根據工藝需要進行調整，並能完成頂出工藝，可帶頂出工藝、拉伸工藝三種工藝方式，每種工藝又為定壓，定程兩種工藝動作供選擇，定壓成型工藝在壓制後具有頂出延時及自動回程。
機械壓力機工作原理
旋轉鍛壓機工作原理
旋轉鍛壓機是鍛造與軋制相結合的鍛壓機械。在旋轉鍛壓機上，變形過程是由局部變形逐漸擴展而完成的，所以變形抗力小、機器質量小、工作平穩、無震動，易實現自動化生產。輥鍛機、成形軋制機、卷板機、多輥矯直機、輾擴機、旋壓機等都屬於旋轉鍛壓機。鍛壓機械的規格大多以負載工作力（千牛）計，但鍛錘則以鍛錘落下部分的質量（千克）計，對擊錘以打擊能量（千焦）計。專用鍛壓機械多根據最大成形的材料直徑、厚度或軋輥直徑計。
機械部件
制動器
在鍛壓機械功能部件中，以其開發、生產和使用的成熟性而論，當首推機械壓力機用摩擦離合器—制動器。摩擦離合器—制動器是機械壓力機主傳動的重要部件，其性能優劣直接影響整機的使用性、安全性、可靠性以及設備的開動率和維修量。按摩擦離合器—制動器的結構形式分，有組合式摩擦離合器—制動器和分離式摩擦離合器—制動器；按摩擦副的工作狀態分，有乾式摩擦離合器—制動器和濕式摩擦離合器—制動器；按摩擦離合器—制動器的操縱系統分，有氣動摩擦離合器—制動器和液壓摩擦離合器—制動器。
液壓機
液壓機光電安全保護裝置
光電安全保護裝置，在鍛壓機械的操作者與危險工作區之間的保護區域設定不可見紅外線光幕，一旦操作者某部位進入保護區遮斷光幕，控制系統則輸出信號至鍛壓機械安全執行機構，令鍛壓機械緊急停車，防止危險動作發生。可見，光電安全保護裝置自身並不能直接保護操作者，它僅僅是在可能發生安全事故之前，給工具機發出停止危險動作的信號。因此，嚴格而言，光電安全保護裝置應稱為光電安全保護控制裝置
光電安全保護裝置通常分為反射式與對射式兩種。反射式光電安全保護裝置由控制器、感測器和反射器3部分組成，光幕由感測器發出，經反射器再反射回感測器予以接收；對射式光電安全保護裝置由控制器、發射感測器和接收感測器3部分組成，光幕由發射感測器發出，由接收感測器予以接收。
凸輪控制器
凸輪控制器是機械壓力機電氣控制系統的重要組成部分。在機械壓力機的一個工作循環中，主機和輔機各工作機構的動作有嚴格的邏輯關係，包括動作的順序和動作所占用的時間。處理工作機構邏輯關係的方法，通常是將曲軸旋轉一周的360°進行分配，制定出機械壓力機的工作循環圖，對各工作機構的動作予以控制。凸輪控制器就是對曲軸旋轉角度進行分配的執行機構。凸輪控制器被安裝在與曲軸同步旋轉的軸上，隨?曲軸的旋轉，凸輪控制器發出相應信號，電控系統接收信號後對各工作機構發出指令，工作機構依次產生規定的動作，完成機械壓力機的一個工作循環。國內有多家生產凸輪控制器的專業廠，產品質量一般都穩定可靠，主機廠釆取定向釆購的方式進行配套。
凸輪控制器
凸輪控制器自動送料裝置
在鍛壓機械中有形形色色的自動送料裝置，此處指用於開式壓力機、閉式壓力機、多工位壓力機、高速壓力機等單機或衝壓自動線進行板料加工的自動送料裝置。自動送料裝置一般由料架及開卷校平機構、氣動鉗式送料機構、廢料收卷料架等3部分組成。料架及開卷校平機構有支撐卷料、開卷和校平3個功能，開卷機構將卷料少許鬆開並呈自由懸垂狀態，以減小送料機構在送料過程的拉力，有利於提高送料精度；校平機構以多滾輪對開卷後的卷料施力，使板材在衝壓前得到矯正，有利於提高製品精度。氣動鉗式送料機構以壓縮空氣為動力，控制夾鉗的開合與往復運動完成板料的送進，往復運動的行程無級可調以適應不同送料長度的要求。廢料收卷料架將衝壓後的廢帶料收卷，若衝壓時將廢帶料切斷回收，則不需要這一部分。衝壓模架 衝壓模架是最典型的鍛壓機械功能部件，最早實現了標準化和專業化生產。在機械壓力機上完成沖裁、落料、拉伸、切口等衝壓工序，都離不開衝壓模具。衝壓模具的工作部分凸模、凹模安裝在衝壓模架上，不同的衝壓工序需要不同的凸模、凹模，卻可使用相同的衝壓模架。衝壓模架由上模板、下模板和導柱、導套組成，已開發出供不同規格、型號壓力機選用的系列產品，中等規格以下的衝壓模架已實現了標準化。國內生產衝壓模架的專業廠已為數不少，衝壓模架已作為標準部件生產與銷售。但大型衝壓模架通常是特殊定貨，與模具一起由模具製造廠向用戶成套提供
