第一章現(xiàn)代鍛壓裝備設(shè)計(jì)及制造

1、現(xiàn)代鍛壓裝備設(shè)計(jì)與制造現(xiàn)代鍛壓裝備設(shè)計(jì)與制造張春霞張春霞2011.09.04 曠課三次，警告；曠課五次，取消考試資格曠課三次，警告；曠課五次，取消考試資格 每章都有作業(yè)，請(qǐng)獨(dú)立、認(rèn)真完成每章都有作業(yè)，請(qǐng)獨(dú)立、認(rèn)真完成 考核方式：待定考核方式：待定 平時(shí)成績：點(diǎn)名、提問、作業(yè)平時(shí)成績：點(diǎn)名、提問、作業(yè)該課程的紀(jì)律要求該課程的紀(jì)律要求 鍛壓鍛壓：是鍛造：是鍛造Forging與沖壓與沖壓Stamping的總稱。的總稱。對(duì)坯料施加外力，使其產(chǎn)生塑性變形，改變尺寸、對(duì)坯料施加外力，使其產(chǎn)生塑性變形，改變尺寸、形狀，改善性能，用以制造機(jī)械零件、工件或毛形狀，改善性能，用以制造機(jī)械零件、工件或毛坯的成形加工

2、方法。坯的成形加工方法。鍛造鍛造Forging：在加壓設(shè)備及工（模）具的作用下，：在加壓設(shè)備及工（模）具的作用下，使坯料或鑄錠產(chǎn)生局部或全部的塑性變形，以獲使坯料或鑄錠產(chǎn)生局部或全部的塑性變形，以獲得一定的幾何形狀、尺寸和質(zhì)量的鍛件的加工方得一定的幾何形狀、尺寸和質(zhì)量的鍛件的加工方法。工（模）具一般作直線運(yùn)動(dòng)。法。工（模）具一般作直線運(yùn)動(dòng)。沖壓沖壓Stamping：通過：通過裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)板料裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)板料施壓，使之產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形狀、施壓，使之產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件或毛坯。尺寸和性能的零件或毛坯。第一章第一章 緒論緒論1.1 鍛壓設(shè)備

3、的地位和作用鍛壓設(shè)備的地位和作用 國家的裝備制造業(yè)國家的裝備制造業(yè)的整體能力和發(fā)展水平?jīng)Q的整體能力和發(fā)展水平?jīng)Q定著國家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、國防實(shí)力、綜合國力和定著國家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、國防實(shí)力、綜合國力和在全球經(jīng)濟(jì)形式中的競(jìng)爭和合作的能力。裝備在全球經(jīng)濟(jì)形式中的競(jìng)爭和合作的能力。裝備制造業(yè)的技術(shù)發(fā)展帶動(dòng)了其他行業(yè)的發(fā)展，并制造業(yè)的技術(shù)發(fā)展帶動(dòng)了其他行業(yè)的發(fā)展，并且涉及行業(yè)廣泛，如航空航天、國防、汽車、且涉及行業(yè)廣泛，如航空航天、國防、汽車、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等。工業(yè)、農(nóng)業(yè)等。 美國、德國、日本始終把裝備制造業(yè)做為支持產(chǎn)業(yè)和立美國、德國、日本始終把裝備制造業(yè)做為支持產(chǎn)業(yè)和立國強(qiáng)國之本，在國際市場(chǎng)上具有很強(qiáng)的競(jìng)爭力國強(qiáng)

4、國之本，在國際市場(chǎng)上具有很強(qiáng)的競(jìng)爭力 2007年，我國裝備制造業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到年，我國裝備制造業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到11.94萬億元，占制造萬億元，占制造業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值的業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值的33.77%，并超過日本、德國，位居世界第二，并超過日本、德國，位居世界第二位。位。 2009年我國年我國裝備制造業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃裝備制造業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃政策出臺(tái)政策出臺(tái) ，重要發(fā)展方向之一是重要發(fā)展方向之一是智能制造智能制造裝備裝備 。高端裝備制造業(yè)高端裝備制造業(yè)目前，缺乏自主設(shè)計(jì)能力、缺乏關(guān)鍵核心技術(shù)已經(jīng)成為行業(yè)目前，缺乏自主設(shè)計(jì)能力、缺乏關(guān)鍵核心技術(shù)已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展的瓶頸。中國的制造業(yè)在全球產(chǎn)業(yè)鏈中總體上處于下游發(fā)展的瓶頸

5、。中國的制造業(yè)在全球產(chǎn)業(yè)鏈中總體上處于下游和低端位置。和低端位置。 裝備制造業(yè)的重要性及發(fā)展現(xiàn)狀裝備制造業(yè)的重要性及發(fā)展現(xiàn)狀 鍛壓生產(chǎn)具有生產(chǎn)率高、材料利用率大、可以鍛壓生產(chǎn)具有生產(chǎn)率高、材料利用率大、可以改變制件的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)及機(jī)械性能等作用改變制件的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)及機(jī)械性能等作用 鍛壓生產(chǎn)零件的制造方法在各行各業(yè)中所占的鍛壓生產(chǎn)零件的制造方法在各行各業(yè)中所占的比例很大比例很大 鍛壓設(shè)備的技術(shù)水平、生產(chǎn)能力和自動(dòng)化程度鍛壓設(shè)備的技術(shù)水平、生產(chǎn)能力和自動(dòng)化程度直接影響工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、航空航天等行業(yè)的發(fā)直接影響工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、航空航天等行業(yè)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步。展和技術(shù)進(jìn)步。 鍛壓的特點(diǎn)及鍛壓設(shè)備

6、的重要性鍛壓的特點(diǎn)及鍛壓設(shè)備的重要性1.2 鍛壓設(shè)備的分類和特點(diǎn)鍛壓設(shè)備的分類和特點(diǎn)按照工藝用途分類按照工藝用途分類，我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將鍛壓機(jī)械分為，我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將鍛壓機(jī)械分為鍛錘、機(jī)械壓力機(jī)、液壓機(jī)、螺旋壓力機(jī)和平鍛機(jī)，鍛錘、機(jī)械壓力機(jī)、液壓機(jī)、螺旋壓力機(jī)和平鍛機(jī)，以及開卷機(jī)、矯正機(jī)、剪切機(jī)、鍛造操作機(jī)等以及開卷機(jī)、矯正機(jī)、剪切機(jī)、鍛造操作機(jī)等按照按照驅(qū)動(dòng)原理和工藝特點(diǎn)驅(qū)動(dòng)原理和工藝特點(diǎn)：u機(jī)械壓力機(jī)機(jī)械壓力機(jī) u液壓機(jī)液壓機(jī) u鍛錘鍛錘 u旋轉(zhuǎn)鍛壓機(jī)旋轉(zhuǎn)鍛壓機(jī) 機(jī)械壓力機(jī)機(jī)械壓力機(jī) 機(jī)械壓力機(jī)可以電機(jī)驅(qū)動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)，是用曲柄滑機(jī)械壓力機(jī)可以電機(jī)驅(qū)動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)，是用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)或其它機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)

7、動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。塊機(jī)構(gòu)或其它機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。其工作行程主要取決于機(jī)械傳動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)和尺寸。其工作行程主要取決于機(jī)械傳動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)和尺寸。 工藝特點(diǎn)：滑塊運(yùn)動(dòng)有固定下死點(diǎn)；滑塊速度和滑塊工藝特點(diǎn)：滑塊運(yùn)動(dòng)有固定下死點(diǎn)；滑塊速度和滑塊的有效載荷隨滑塊位置的變化而變化；壓力機(jī)的加工精度的有效載荷隨滑塊位置的變化而變化；壓力機(jī)的加工精度與機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和機(jī)架的剛度有關(guān)。工作平穩(wěn)、工作精度與機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和機(jī)架的剛度有關(guān)。工作平穩(wěn)、工作精度高、操作條件好、生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，高、操作條件好、生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，適于在自動(dòng)線上工作。機(jī)械壓力機(jī)

8、在數(shù)量上居各類鍛壓機(jī)適于在自動(dòng)線上工作。機(jī)械壓力機(jī)在數(shù)量上居各類鍛壓機(jī)械之首。包括手動(dòng)壓力機(jī)、單柱壓力機(jī)、開式壓力機(jī)、閉械之首。包括手動(dòng)壓力機(jī)、單柱壓力機(jī)、開式壓力機(jī)、閉式壓力機(jī)、拉深壓力機(jī)、螺旋壓力機(jī)、壓制壓力機(jī)等式壓力機(jī)、拉深壓力機(jī)、螺旋壓力機(jī)、壓制壓力機(jī)等液壓機(jī)類液壓機(jī)類 l以高壓液體（油、乳化液、水等）傳送工作壓力以高壓液體（油、乳化液、水等）傳送工作壓力的鍛壓機(jī)械。的鍛壓機(jī)械。l工藝特點(diǎn)：適用于需要長行程范圍內(nèi)載荷幾乎不工藝特點(diǎn)：適用于需要長行程范圍內(nèi)載荷幾乎不變的擠壓類工藝；滑塊沒有固定的下死點(diǎn)，液壓變的擠壓類工藝；滑塊沒有固定的下死點(diǎn)，液壓機(jī)機(jī)身剛度對(duì)鍛壓尺寸精度的影響可以在一定

9、程機(jī)機(jī)身剛度對(duì)鍛壓尺寸精度的影響可以在一定程度上得到補(bǔ)償；液壓機(jī)工作平穩(wěn)，沒有震動(dòng)，容度上得到補(bǔ)償；液壓機(jī)工作平穩(wěn)，沒有震動(dòng)，容易達(dá)到較大的鍛造深度，最適合于大鍛件的鍛造易達(dá)到較大的鍛造深度，最適合于大鍛件的鍛造和大規(guī)格板材的拉伸、打包和壓塊等工作。和大規(guī)格板材的拉伸、打包和壓塊等工作。 按傳遞壓強(qiáng)的液體種類來分，有油壓機(jī)和水壓機(jī)兩大按傳遞壓強(qiáng)的液體種類來分，有油壓機(jī)和水壓機(jī)兩大類類鍛造水壓機(jī)又分為模鍛水壓機(jī)和自由鍛水壓機(jī)兩種鍛造水壓機(jī)又分為模鍛水壓機(jī)和自由鍛水壓機(jī)兩種 按結(jié)構(gòu)形式現(xiàn)主要分為：四柱式、單柱式（按結(jié)構(gòu)形式現(xiàn)主要分為：四柱式、單柱式（C型）、臥型）、臥式、立式框架等。式、立式框架等

10、。按用途主要分為金屬成型、折彎、拉伸、沖裁、粉未按用途主要分為金屬成型、折彎、拉伸、沖裁、粉未（金屬，非金屬）成型、壓裝、擠壓等（金屬，非金屬）成型、壓裝、擠壓等 鍛錘鍛錘 l由重錘落下或強(qiáng)迫高速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)能，對(duì)坯料由重錘落下或強(qiáng)迫高速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)能，對(duì)坯料做功，使之塑性變形的機(jī)械做功，使之塑性變形的機(jī)械 l載荷行程特性曲線呈非線性變化，越接近終點(diǎn)載荷行程特性曲線呈非線性變化，越接近終點(diǎn)打擊能量越大；錘頭沒有下死點(diǎn)，鍛件精度靠模打擊能量越大；錘頭沒有下死點(diǎn)，鍛件精度靠模具保證。具保證。 l按照工作介質(zhì)來分為空氣錘、蒸汽空氣錘、氣按照工作介質(zhì)來分為空氣錘、蒸汽空氣錘、氣動(dòng)液壓錘等，按照工作方式

11、有自由鍛也有模鍛錘、動(dòng)液壓錘等，按照工作方式有自由鍛也有模鍛錘、對(duì)擊錘等。對(duì)擊錘等。 旋轉(zhuǎn)鍛壓機(jī)旋轉(zhuǎn)鍛壓機(jī) l鍛造與軋制相結(jié)合的鍛壓機(jī)械。工作過程中，設(shè)鍛造與軋制相結(jié)合的鍛壓機(jī)械。工作過程中，設(shè)備的工作部分和所加工零件，二者同時(shí)或者其中備的工作部分和所加工零件，二者同時(shí)或者其中之一做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。之一做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 l在旋轉(zhuǎn)鍛壓機(jī)上，變形過程是由局部變形逐漸擴(kuò)在旋轉(zhuǎn)鍛壓機(jī)上，變形過程是由局部變形逐漸擴(kuò)展而完成的，所以變形抗力小、機(jī)械質(zhì)量小、工展而完成的，所以變形抗力小、機(jī)械質(zhì)量小、工作平穩(wěn)、無震動(dòng)，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。更適合加作平穩(wěn)、無震動(dòng)，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。更適合加工軸類、盤類、環(huán)類等軸對(duì)稱零件。工

12、軸類、盤類、環(huán)類等軸對(duì)稱零件。l輥鍛機(jī)、成型軋制機(jī)、卷板機(jī)、多輥矯正機(jī)、輾輥鍛機(jī)、成型軋制機(jī)、卷板機(jī)、多輥矯正機(jī)、輾擴(kuò)機(jī)、旋壓機(jī)等都屬于旋轉(zhuǎn)鍛壓機(jī)。擴(kuò)機(jī)、旋壓機(jī)等都屬于旋轉(zhuǎn)鍛壓機(jī)。 輥鍛機(jī)輥鍛機(jī)適用于查模鍛件的預(yù)鍛，也可用于終鍛成形?？膳c適用于查模鍛件的預(yù)鍛，也可用于終鍛成形?？膳c鍛壓機(jī)或螺旋壓力機(jī)組成鍛造生產(chǎn)線，配上機(jī)械手后可實(shí)鍛壓機(jī)或螺旋壓力機(jī)組成鍛造生產(chǎn)線，配上機(jī)械手后可實(shí)現(xiàn)輥鍛過程自動(dòng)化?，F(xiàn)輥鍛過程自動(dòng)化。1.3 鍛壓設(shè)備的發(fā)展概況鍛壓設(shè)備的發(fā)展概況 l最初是用人力、畜力轉(zhuǎn)動(dòng)輪子來舉起重錘鍛打工件最初是用人力、畜力轉(zhuǎn)動(dòng)輪子來舉起重錘鍛打工件 l14世紀(jì)出現(xiàn)了水力落錘世紀(jì)出現(xiàn)了水力落錘

13、l1842年，英國工程師內(nèi)史密斯創(chuàng)制第一臺(tái)蒸汽錘，開始了年，英國工程師內(nèi)史密斯創(chuàng)制第一臺(tái)蒸汽錘，開始了蒸汽動(dòng)力鍛壓機(jī)械的時(shí)代。蒸汽動(dòng)力鍛壓機(jī)械的時(shí)代。 l十九世紀(jì)末出現(xiàn)了以電為動(dòng)力的機(jī)械壓力機(jī)和空氣錘十九世紀(jì)末出現(xiàn)了以電為動(dòng)力的機(jī)械壓力機(jī)和空氣錘 l第二次世界大戰(zhàn)以來第二次世界大戰(zhàn)以來 ，形成了門類齊全的鍛壓機(jī)械體系，形成了門類齊全的鍛壓機(jī)械體系 l二十世紀(jì)二十世紀(jì)60年代以后，鍛壓機(jī)械向高速、高效、自動(dòng)、精年代以后，鍛壓機(jī)械向高速、高效、自動(dòng)、精密、專用、多品種生產(chǎn)等方向發(fā)展。密、專用、多品種生產(chǎn)等方向發(fā)展。 我國鍛壓設(shè)備發(fā)展概況我國鍛壓設(shè)備發(fā)展概況l我國鍛壓設(shè)備的生產(chǎn)制造在我國鍛壓設(shè)備的生

14、產(chǎn)制造在19491949年以前幾乎是空白年以前幾乎是空白 l上世紀(jì)上世紀(jì)6060年代初，以萬噸水壓機(jī)為代表的各種鍛壓設(shè)備的年代初，以萬噸水壓機(jī)為代表的各種鍛壓設(shè)備的研制成功。研制成功。l8080年代以后，通過自主研發(fā)、引進(jìn)國際先進(jìn)技術(shù)和合作生年代以后，通過自主研發(fā)、引進(jìn)國際先進(jìn)技術(shù)和合作生產(chǎn)等途徑，鍛壓機(jī)械行業(yè)的設(shè)計(jì)開發(fā)能力和制造水平大大產(chǎn)等途徑，鍛壓機(jī)械行業(yè)的設(shè)計(jì)開發(fā)能力和制造水平大大提高提高l目前我國制造的鍛壓設(shè)備，不僅能保證良好的性能、質(zhì)量目前我國制造的鍛壓設(shè)備，不僅能保證良好的性能、質(zhì)量和可靠性，在鍛壓設(shè)備的成套、生產(chǎn)線和數(shù)控化、自動(dòng)化和可靠性，在鍛壓設(shè)備的成套、生產(chǎn)線和數(shù)控化、自動(dòng)化

15、等方面也有了長足的進(jìn)展。等方面也有了長足的進(jìn)展。 我國鍛壓業(yè)存在問題我國鍛壓業(yè)存在問題我國已成為世界鍛壓業(yè)的大國，但還不能稱為世界鍛壓我國已成為世界鍛壓業(yè)的大國，但還不能稱為世界鍛壓業(yè)的強(qiáng)國，主要表現(xiàn)為：業(yè)的強(qiáng)國，主要表現(xiàn)為：l品種和規(guī)格不全，特別是高精尖鍛壓設(shè)備還依賴進(jìn)口品種和規(guī)格不全，特別是高精尖鍛壓設(shè)備還依賴進(jìn)口 l主機(jī)可靠性和自動(dòng)化程度還有待于提高，缺乏競(jìng)爭力主機(jī)可靠性和自動(dòng)化程度還有待于提高，缺乏競(jìng)爭力 l鍛壓設(shè)備比例不合理鍛壓設(shè)備比例不合理 l先進(jìn)工藝和裝備所占比例偏小，如加熱設(shè)備、下料設(shè)先進(jìn)工藝和裝備所占比例偏小，如加熱設(shè)備、下料設(shè)備和成型設(shè)備在能耗、精度、材料利用率、生產(chǎn)率和環(huán)備和成型設(shè)備在能耗、精度、材料利用率、生產(chǎn)率和環(huán)保方面有待提高；技術(shù)創(chuàng)新能力有待于增強(qiáng)保方面有待提高；技術(shù)創(chuàng)新能力有待于增強(qiáng) l國內(nèi)部分企業(yè)粗放的管理模式有待于改進(jìn)國內(nèi)部分企業(yè)粗放的管理模式有待于改進(jìn) 鍛壓設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)鍛壓設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)l高自動(dòng)化、成套化、成線化高自動(dòng)化、成套化、成線化l高柔性