曲柄壓力機模鍛與錘上模鍛的優缺點分析

《模具工業》新的投稿系統正式上線啦！點擊（模具工業 (cnki.net)）在線辦公系統中的作者投稿系統，注冊后按提示操作就可投稿，歡迎投稿！

從曲柄壓力機的結構和工作原理可知，電動機通過飛輪釋放能量，曲柄連桿機構帶動滑塊作往復運動，進行鍛壓工作。這種鍛壓設備具有下列特點：

（1）由于變形力使設備本身封閉系統的彈性變形所平衡，滑塊的壓力基本上屬靜力性質，因而工作時無振動，噪聲小。

（2）象鼻形導向機構增加了滑塊的導向長度，提高了設備的工作精度

（3）楔形工作臺可以調節壓力機閉合高度，避免因滑塊“卡死”（或稱悶車）而損壞曲柄連桿。

（4）具有自動頂料裝置，便于實現機械化和自動化。

曲柄壓力機的結構和工作特點也帶來了以下模鍛工藝特點：

1）鍛件精度較錘上模鍛精度高。這是由于機架結構封閉、剛性大、變形小，所以上下模閉合高度穩定，鍛件高度方向尺寸較精確；同時由于滑塊導向精度高，鍛模又可以采用導柱、導套，所以鍛件水平方向尺寸也精確；另外由于上下頂出機構從上下模中自動頂出鍛件，故模鍛件的模鍛斜度比錘上模鍛的小，在個別情況下，甚至可以鍛出不帶模鍛斜度的鍛件。

曲柄壓力機上模鍛的鍛件尺寸穩定，余量變化范圍為0.4~2 mm,公差為0.2~0.5 mm,較錘上模鍛件小30%~50%，因此，常用來進行熱精壓、精鍛。

2）曲柄壓力機上模鍛件內部變形深透而均勻，流線分布也均勻、合理，保證了力學性能均勻一致。圖1表示坯料在錘上及曲柄壓力機上變形開始至變形終了時金屬充填型槽的情況。

圖片

a）變形開始前               b）變形過程中             c）變形結束時

圖1 金屬在錘上及曲柄壓力機上充填型槽的情況

變形開始時，與上模直接接觸的D0~d區域的金屬表層在瞬間獲得與上模一樣向下運動的速度，而直徑為d的這部分金屬仍處于靜止狀態，因此產生一個與上模運動方向相反的慣性力，迫使這部分金屬壓人型槽，而向外流動的金屬遇到模壁受阻。當上模繼續向下運動時，慣性的作用則顯著減弱，金屬主要靠吸收能量來變形。錘上模鍛時，由于錘頭速度大，又是多次打擊，金屬運動慣性大，而且重復若干次，故金屬壓入型槽的作用較為強烈。曲柄壓力機上模鍛時，滑塊速度低，慣性作用小，金屬充填型槽能力不及錘上模鍛。因此對主要以壓入方式成形的鍛件，多采用多個型槽過渡，使坯料逐步成形。但在曲柄壓力機上模鍛，金屬變形是在滑塊一次行程中完成的，坯料內外層在一次行程中均得到變形，因而比多次錘擊變形方式要深透而均勻得多。

3）曲柄壓力機上模鍛容易產生大飛邊，金屬充填上下模差異不大。這是由于滑塊運動速度低，金屬在水平方向流動比錘上模鍛劇烈。

4）曲柄壓力機模鍛具有靜壓力的特性，金屬在型槽內流動較緩慢。這對變形速度敏感的低塑性合金的成形十分有利。

另外，在模具方面，曲柄壓力機模鍛時，由于采用多型槽逐步過渡，模具較錘用模具受力情況緩和，因此壽命較長。又由于實現組合式模具，便于制造、修理和更換，其材料和加工費也隨之下降。

曲柄壓力機上模鍛雖有不少優點，但也有以下缺點：

1）與同樣能力的模鍛錘相比，曲柄壓力機的造價比較昂貴，一次性投資大。

2）曲柄壓力機行程和壓力不能隨意調節，不適宜進行拔長、滾擠等制坯操作。但由于其滑塊行程壓力固有特性以及具有上下頂件機構，因此可進行擠壓和局部鐓粗操作。在一定的場合下（如模鍛螺釘或閥門之類的桿形件時）往往可用擠壓或局部鐓粗來代替拔長、滾擠進行制坯。當不能代替時，則采用其他設備(如輥鍛機、平鍛機等)制坯。

3）對坯料表面的加熱質量要求高，不允許有過多的氧化皮。因為坯料在型槽中一次鍛壓成形，氧化皮掉落在型槽中不易去除，會刺傷鍛件表面。因此，應考慮采用無氧化或少氧化方法加熱毛坯，或模鍛前清除表面氧化皮和模腔中的氧化皮殘渣。

4）當設備操作或模具調整不當時，有可能使滑塊在接近下死點時發生悶車，中斷生產，甚至可能使曲柄、連桿或模具損壞。

5）對于一些主要靠壓入方式成形的鍛件，不得不采用多型槽模鍛，增加了工序和模具。

綜上所述，曲柄壓力機在一定條件下可以生產各類形狀的鍛件。對于主要靠鐓粗方式成形的鍛件以及帶有桿部或不帶桿部的擠壓、沖孔件，尤其適宜在曲柄壓力機上模鍛。此外，還可在其上進行熱精壓、校正等工序。在合理的制坯配合下，其生產效率也較錘上模鍛效率高。

鑒于曲柄壓力機的許多獨特優點和容易實現自動化，曲柄壓力機越加得以廣泛地應用。國內外許多先進的模鍛廠普遍采用曲柄壓力機代替模鍛錘，并已達到很高的機械化或自動化程度。