「原创」一种大吨位三向模锻液压机

发布时间：2022-04-12T03:13:23更新时间：2022-04-12T03:14:05 浏览量：483

[文章摘要]: 本文介绍了大吨位三向模锻液压机研发的必要性，在分析现有生产工艺模式下管件生产设备不足的基础上，阐述了使用大吨位三向模锻液压机的优点。然后介绍了大吨位三向模锻液压机设计的关键技术条件，包括主机参数特点和设计优化、液压系统设计等。模锻成型液压机的...

本文介绍了大吨位三向模锻液压机研发的必要性，在分析现有生产工艺模式下管件生产设备不足的基础上，阐述了使用大吨位三向模锻液压机的优点。然后介绍了大吨位三向模锻液压机设计的关键技术条件，包括主机参数特点和设计优化、液压系统设计等。模锻成型液压机的成功设计大大提高了生产效率和材料利用率，降低了工艺难度，为生产工艺的广泛应用提供了可能性。

管件生产有两种传统工艺，一种是铸造成型空白，然后加工精细；另一种是锻造空白，然后加工成型。铸造工艺存在铸造缺陷风险大、材料使用强度低、铸造生产工艺效率低、污染大等问题；锻造工艺也存在成本高、加工时间长、效率低、材料利用率低等问题。

三向模锻工艺，又称三向挤压工艺，是一种金属冷塑成型工艺，主要针对金属管成型。普通模锻设备只能加工弯曲直径的薄壁和厚壁管件，三通和四通管件仍只能采用传统工艺；三向模锻液压机（图1）在普通模锻设备的基础上重新设计，可同时从三个方向施加挤压力。通过更换不同的模具和工具，所有类型的管件都可以一次性模锻，可以实现弯曲、三通、四通、直径变化等所有管件接头的集成。三向模锻工艺可以完全取代管件生产的传统工艺。

图1 三向模锻液压机示意图

三向模锻生产工艺

三向模锻工艺中使用的原材料为无缝管，其强度、尺寸精度和表面质量高于铸件，毛坯重量和单价小于锻件，几乎无需预留加工余量。特别是在薄壁管件的生产中，以无缝管为原料，采用挤压工艺可以大大节省材料，保证薄壁部件的强度和尺寸精度。模锻工艺不受材料限制，碳钢、合金钢、不锈钢、铝、铜等材料可加工，应用范围广。目前，聚氨酯橡胶主要用于三向模锻工艺（固体芯）或超高压液体（液体芯）。固体芯早期试验芯棒尺寸成本高，试验成功后使用成本低，适合大规模生产；液体芯无试验成本，但由于膨胀液回收困难，污染大，使用成本高，适合试验和小批量生产。四通管件三向模锻模具示意图见图2。

图2 四通管件三向模锻模具示意图

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三向模锻生产工艺如下:管坯按尺寸下料(固体芯材挤压下料后将橡胶芯棒装入管坯)→将管坯放入下凹模中→上压头驱动上模下行，合模压紧→左右压头驱动左右压杆同步向中心挤压(液体芯材此时需要填充超高压膨胀液)→左右压头将挤压杆挤压到设定位置→左右压头退回→上压头驱动上模退回→取出成品(此时取出固体芯材挤压橡胶芯棒)→加工切除余料。

三向模锻液压机的主要技术特点是台面小、吨位大、负荷集中

由于管件成型工艺基本为冷挤压，成型力大，尤其是大型管件，三向模锻设备吨位普遍较大，80%以上的三向模锻设备合模，左右挤压力大20000kN以上，模具尺寸相对所需的模锻成形力较小，特别是左右挤压杆的直径远小于缸活塞杆，因此压头与模具接触面的应力远大于普通设备的模具接触面应力，因此需要重新计算和验证压头的材料和结构，压头材料需要确保压头与挤压杆的接触面不会压碎，压头结构需要确保挤压力分散到整个活塞杆接触面，以免造成缸损坏。

左右压头同步精度要求高

根据三向模锻的工艺要求，左右压头压制过程中的位移需要保证同步。同步精度越高，尺寸精度越高，缺陷风险越小。如果同步精度不够，成品会出现褶皱、裂纹、壁厚不均匀等缺陷，导致工件报废，甚至严重损坏模具。因此，三向模锻液压机左右压头的同步精度直接关系到产品质量和废品率，以及模具的使用寿命。

设备几何精度要求高

三向模锻液压机上压头与工作台面的平行度会影响合模后模腔的形状。如果平行度不够，会导致合模松动，导致压制工件报废；左右压头表面的平行度、压制过程中左右压头运动轨迹的同轴度、压头运动轨迹对工作台面的平行度也会对零件的成型质量和模具产生很大的影响。如果精度不够，可能会导致左右挤压杆弯曲变形，损坏模具；对于液体模芯的成型过程，也会影响密封，导致液体泄漏，导致成型不到位，工件报废。

三向模锻液压机的主要方案

根据三向模锻工艺对设备的特殊要求、高精度要求和集中负荷，以及对生产工艺的详细研究和分析。优化设计，充分利用各种内外技术资源，实现设备的高精度和高效率。

液压机机身框架采用整体框架机身，机身结构为钢板焊接箱结构，分析优化应力和变形有限元，焊接后完全消除焊接应力，确保机身的强度和刚度。