專利名稱:新型摩擦壓力機——螺桿錘及無砧座螺桿錘的制作方法
本發明是一種新型的摩擦壓力機。圖1為我國膠縣鍛壓機械廠生產的1600噸雙摩擦盤式摩擦壓力機外形圖。圖2為雙盤式摩擦壓力機工作原理及其機械操縱部分簡圖，圖中標號1-左、右摩擦盤，2-傳動軸，3-飛輪，4-螺桿，5-三角皮帶，6-電動機，7-操縱手柄，8-平衡重，9-下擋塊，10-彈簧，11-限程板，12-上擋板，13-杠桿，14-臂桿，15、16角杠桿，17-撥叉座，18-軸承。圖3為三盤式摩擦壓力機。圖4為單盤式摩擦壓力機。圖5為無盤式摩擦壓力機。圖6為油缸傳動螺旋壓力機，圖中1-滑塊，2-油缸，3-機身，4-螺桿，5-飛輪。圖7為油馬達傳動螺旋壓力機。圖中1-飛輪，2-塑料齒輪，3-油馬達，4-螺母，5-螺桿，6-滑塊。圖8為電動螺旋壓力機。圖中1-風扇，2-轉子(飛輪)，3-弧形定子，4-制動器，5-螺桿，6-螺母，7-滑塊，8-頂出器，9-立柱。圖9為螺桿錘工作原理簡圖。圖中1-導軌，2-滑塊，3-螺母，4-螺桿，5-支承墊，6-機身，7-止推軸承，8-下降盤，9-摩擦盤，10-離合器，11-皮帶輪，12-提升盤，13-傳動軸。
圖10為無砧座螺桿錘處于開啟狀態。1-底座，2-導軌，3-下模塊，4-下砧塊，5-上模塊，6-上砧塊，7-螺桿，8-機身，9-摩擦盤，10-皮帶輪，11-下降盤，12-離合器，13-提升盤，14-緩沖裝置。圖11為無砧座螺桿錘處于打擊狀態。圖12為側摩擦盤式螺桿錘。1-導軌，2-上模塊，3-上砧塊，4-螺母，5-螺桿，6-下降盤，7-下降盤離合器，8-支承墊，9-機身，10-止推軸承，11-提升盤離合器，12-提升盤，13-摩擦盤，圖13為齒輪盤式螺桿錘。
摩擦壓力機是利用摩擦驅動裝置使飛輪轉動貯存能量，通過螺旋付變為滑塊的直線往復運動，是屬于一種依靠動能進行工作的錘類設備。摩擦壓力機由于它行程長，萬能性好，適于各種鍛造工藝，設備結構又簡單，因此，在鍛壓行業中得到了廣泛的應用。在國外，尤其是在歐州一些國家中，廣泛采用它來進行模鍛，如西德，該設備占模鍛設備總數的50%左右，在國內，據沈陽、天津、北京、上海等幾個重點工業城市的調查，它約占模鍛設備總數的15%左右。特別是在一些中小廠，常以它做為主要模鍛設備，有的還用于精鍛和精壓。
現有摩擦壓力機以雙盤式的結構應用的最為普遍。圖1所示為1600噸雙盤式摩擦壓力機的外形圖。圖2為雙盤式摩擦壓力機工作原理及其機械操縱部分簡圖。飛輪3是靠兩個摩擦盤1(左和右)來傳動的。
左右兩個摩擦盤1，設置在傳動軸2上，兩摩擦盤的間距一般較飛輪直徑大4～5毫米，而傳動軸2支承在機身支臂的軸承18上(允許傳動軸作一定距離的水平軸向移動)。軸的左端設有三角皮帶輪，并由電動機6通過三角皮帶5直接帶動傳動軸和摩擦盤作順時針方向轉動(從壓力機左側看);軸在右端設有撥叉座17，以便操縱機構操縱傳動軸和摩擦盤作一定距離的水平軸向移動，或者左摩擦盤壓緊飛輪;或者右摩擦盤壓緊飛輪，或者兩個摩擦盤均與飛輪脫離接觸。電動機6啟動后，通過三角皮帶5直接帶動傳動軸2和摩擦盤1作順時針方向轉動。當滑塊和飛輪在行程最上點時，壓下操縱手柄7，則杠桿13提升，角杠桿15和16均繞支點順時針方向轉動，通過撥叉座17將傳動軸2拉向右移，這時左摩擦盤1壓緊飛輪3，借兩者間的摩擦力帶動飛輪同樣作順時針方向旋轉(從飛輪上方向下看)，并通過螺旋付使滑塊向下運動，隨著飛輪向下運動，摩擦盤與飛輪接觸點的半徑也逐漸增大，使飛輪不斷加速，從而積聚了相當大的旋轉動能，在滑塊將接觸鍛件時，固定在滑塊上的限程板11便與操縱杠桿13上的下檔塊9相碰，并壓下杠桿13，從而撥叉17又迫使傳動軸左移返回，使左摩擦盤與飛輪脫開(此時又不允許右摩擦盤接觸和壓緊飛輪)。當滑塊接觸鍛件后，飛輪在所積蓄的動能下，繼續旋轉，并通過螺旋付對鍛件產生巨大的壓力，使鍛件產生變形，直至飛輪的旋轉動能全部消耗完為止。
在打擊過程終了后，受力零件卸載，由于螺旋付是不自鎖的，滑塊在鍛件和機身彈性恢復力的作用下產生向上回跳運動，并促使飛輪反轉。此時，欲使滑塊回程，應即提起操縱手柄7，則杠桿13繼續下降，角杠桿15和16均繞支點逆時針方向轉動，通過撥叉座17將傳動軸2壓向左移，于是右摩擦盤壓緊飛輪，借其摩擦力驅使飛輪作逆時針方向轉動，并帶動滑塊向上回程。當滑塊回程接近行程最上點時，固定在滑塊上的限程板11便與杠桿13上的上檔塊12相碰，并提升杠桿13，通過操縱機構迫使傳動軸右移，因而使右摩擦盤脫離飛輪，這時飛輪在慣性力的作用下繼續帶動滑塊上升，為此靠螺桿端處的帶式制動器(圖中未標出)吸收其飛輪的剩余旋轉動能，并將其制動，迫使滑塊停止在行程最上點。
壓力機可作單次打擊，亦可作操縱性的連續打擊。為了操作方便，較大型壓力機多采用氣動或液壓接力器操縱。
摩擦壓力機的主要優點有1，摩擦壓力機工藝萬能性大。
2，摩擦壓力機具有一個很重要的特點，即沒有固定的下死點(不像曲柄壓力機行程是固定的)，因而無需調整模具的閉合高度，故模具安裝調整十分簡便，而且打擊末了還具有粘附性的打擊，所以摩擦壓力機特適于各種精整，精壓，壓印，校正和校平等工序;近年來還成功地應用在無飛邊模鍛和精密模鍛。此外，由于滑塊行程是不固定的，鍛件的變形可以通過多次打擊來完成，這樣在設備缺乏的條件下，可以用小設備干大活，而且還可以一機多用。
3，摩擦壓力機的結構簡單，制造和使用成本低。
在鍛壓設備中，摩擦壓力機的結構是屬于比較簡單的，由于不需要沉重的砧座，因而重量比相應的模鍛錘要輕得多，比相當噸位的熱模鍛壓力機也輕的多，而且在價格和基本投資方面都低。摩擦壓力機的主要缺點有1，摩擦壓力機的滑塊行程速度低，滑塊每分鐘行程次數少，生產率不高。
由于傳動特點的限制(通過摩擦傳動使具有很大慣性的飛輪，從角速度為零至額定角速度，反復啟動，反復制動)，摩擦壓力機的滑塊行程速度和滑塊行程次數都比較低，行程次數一般只有6～17次/分，比相應的模鍛錘要少得多。所以它的生產率比較低，而且不能滿足制坯工序要快速連續打擊的要求，這是一個比較嚴重的缺點。此外，由于工作速度低，鍛件停留在模膛內的時間較長，鍛件容易冷卻，模具受熱增加，影響模具的使用壽命。
2，摩擦壓力機由于采用摩擦傳動，飛輪在摩擦盤上的上下滑動和旋轉滑動都很大，因而它的傳動效率很低。
目前常用的雙盤式摩擦壓力機，其總效率約為10～15%，其中摩擦滑動損失占總損失的60%左右。特別是在回程時，由于線速度很大的摩擦盤與停止不動的飛輪相接觸，產生很大的相對滑動摩擦，造成很大的能量損失。這是摩擦壓力機由于摩擦傳動所帶來的本質的缺點。
3，在傳動過程中，飛輪上的摩擦帶和摩擦盤相對滑動較大，因而摩擦帶磨損相當快，使用壽命短，拆換亦較費工。
根據上述分析可知，現有的摩擦壓力機雖具有一系列的優點，但也帶來一些致命的缺點。為此，曾出現了三盤式摩擦壓力機，如圖3所示。滑塊提升時，采用兩個摩擦盤，由一對齒輪傳動，這樣滑塊開始提升時，飛輪與摩擦盤的相對滑動和磨損可以有所改善，但由于結構復雜，而且增加了一對齒輪的噪音，在生產中未能得到很好的應用和推廣。另外，單盤式摩擦壓力機(圖4)和無盤式摩擦壓力機(圖5)也都因磨損較快，在工業生產中未見廣泛應用。
在國外，自六十年代以來，出現了螺旋壓力機。其主要運動付同樣為螺旋付，也是利用飛輪旋轉來積蓄鍛件變形所需要的能量，其不同之處是，由機械摩擦傳動改為液壓傳動或電力傳動，即所謂液壓螺旋壓力機和電動螺旋壓力機。液壓螺旋壓力機按傳動型式來講，主要有兩種即油缸傳動和油馬達傳動。分別如圖6和圖7所示。
油缸傳動型式有一個油缸和兩個油缸兩種結構。圖6所示為兩個油缸傳動型式，機身3內有兩個油缸2，借此兩個油缸上下部的高壓液體推動活塞，并使與活塞桿相聯結的滑塊1通過螺母和螺桿4上下運動。
油馬達傳動型式有二至六個油馬達。圖7所示為六個油馬達傳動型式，在六個軸向活塞式油馬達3的輸出軸上裝有塑料小齒輪2，與飛輪1圓周上的齒輪相嚙合。當飛輪1帶著螺桿5作上、下移動時，其外圓齒槽和小齒輪之間產生垂直滑動，故飛輪的結構尺寸很大，它的最小寬度等于滑塊行程長度加上小齒輪寬度。油馬達3通過小齒輪2帶動齒輪式飛輪1旋轉并積蓄能量，與此同時，飛輪通過螺桿5和螺母4使滑塊6向下運動。滑塊回程時，則油馬達反向旋轉。驅動油馬達的壓力油由兩個軸向柱塞泵供給，并儲存于蓄勢器內，液壓驅動系統由液壓電磁閥控制。
電動螺旋壓力機是一種直接靠電機驅動的螺旋壓力機。目前常見的主要有直接電動和電機通過減速齒輪傳動的兩種結構型式。圖8為直接電動螺旋壓力機結構圖。電機上部裝有通風散熱用的風扇1，弧形定子3固接在螺旋壓力機的橫梁上，飛輪通過三只切向鍵和螺桿5聯接在一起。飛輪和螺桿通過止推軸承懸掛在橫梁上，而螺母6則固定在滑塊7的上面。當電源接通后，電機轉子(飛輪)帶動螺桿旋轉。通過螺母，滑塊完成上下往復運動。
通過上述分析，液壓螺旋壓力機需要復雜的液壓傳動系統，而電動螺旋壓力機，則需要特殊的電機，電機需要頻繁啟動和換向，所需功率大，對電網的沖擊大。在我國僅少數工廠試生產了液壓螺旋壓力機和電動螺旋壓力機，由于上述缺點的限制，在工業生產中，尚未見普遍應用。
本發明的目的，在于如何能在現有摩擦壓力機的基礎上，在保證其結構簡單、緊湊和工藝萬能性強的前提下，盡量減小磨損，提高傳動效率，節省能源，提高打擊次數，以適應提高生產率的要求。同時，可以迅速地使滑塊在行程的任意位置上停車，這將有利于操作者的人身安全防護。
本發明的關鍵是在主螺桿上滑裝有兩個始終旋轉的，而且旋轉方向相反的摩擦盤(或齒輪盤)，依靠它來完成滑塊的上、下往復運動。由于摩擦盤始終僅作不減速的旋轉運動，這樣，就避免了原來摩擦壓力機所固有的缺點即由于摩擦盤和飛輪產生的上下滑動和旋轉滑動，所帶來的嚴重磨損，更由于采用這種結構型式，給采用齒輪傳動創造了可能，這樣就更有助于提高設備的傳動效率和提高設備的打擊次數。另外，由于在主螺桿上采用了導程不同的兩部分螺紋，這樣就可以形成下錘頭上升速度慢，上錘頭下降快的對擊錘，既方便于操作，又避免了機身受力嚴重和設備基礎龐大的缺點。
螺桿錘的工作原理簡圖如圖9所示，圖中8為滑塊下降盤，12為滑塊提升盤，8與12均滑裝在螺桿4上，并通過止推軸承7懸掛在機身6上，安裝時使下降盤8和提升盤12始終與摩擦盤9壓緊。皮帶輪11由電機帶動通過傳動軸13將旋轉運動傳遞給摩擦盤9，借助于摩擦，下降盤8與提升盤12始終在螺桿4上空轉，而且兩盤的旋轉方向相反。如果需要滑塊下行，進行模鍛，只需將安裝在螺桿4上的離合器10中的從動片與安裝在下降盤8上的主動片相接合，下降盤8即帶動螺桿4同時旋轉，而且螺桿4只作旋轉運動。由于安裝在滑塊2上的螺母3與螺桿4構成一對螺旋付，在螺桿4旋轉的同時，滑塊2即沿機身上的導軌1實現下行程。此外采用的離合器，可為現有的片式摩擦離合器，或電磁離合器或適當的機械剛性離合器。當滑塊即將接觸鍛件時，離合器10與下降盤8脫開，處于中間位置。鍛件的變形完全依靠螺桿，滑塊和上模塊向下運動時，所積蓄的動能來完成。由于機身是呈封閉框架式，所以鍛件變形終了時，所產生的最大變形力，將通過支承墊5由機身6來承受。變形終了時，需將滑塊2提起，此時，將離合器10與提升盤12相接合，螺桿4即與提升盤12向相反方向旋轉，而且也僅作旋轉運動，沒有上下的移動。滑塊2的提起同樣是借助于螺母3與螺桿4所構成的螺旋付來實現的。滑塊上行接近最上方時，離合器脫開，滑塊與螺桿被制動。滑塊行至上方和下方，離合器的自動脫開，完全依靠行程開關控制。
螺桿錘工作時，如果滑塊的運動速度很高，鍛件的變形量又不大時，則在變形終了時，會產生相當大的變形力，此力完全由機身來承受，會造成機身很笨重。為此，設計了無砧座螺桿錘，其工作原理簡圖如圖10所示，圖10為處于開啟狀態的無砧座螺桿錘。皮帶輪10由電機帶動，將旋轉運動傳遞給摩擦盤9，借助于摩擦使滑裝在螺桿上的下降盤11和提升盤13永遠處于旋轉狀態。當離合器12與下降盤11相接合時，螺桿7即與下降盤11同時作旋轉運動，機身8上的螺母與螺桿7的上部分螺紋構成螺旋付，迫使螺桿7連同下降盤11和提升盤13向下移動，此時，上砧塊6和上模塊5將沿下砧塊4的內側導向面向下移動。由于螺桿7的下部分螺紋，其直徑大于螺桿7的上部分螺紋的直徑，這樣，在螺紋升角相同的情況下，下部分螺紋的導程將大于上部分螺紋的導程，因此，在上砧塊6下移的同時，下砧塊4連同下模塊3，將沿機身的導軌2向上微動一段較小的距離，與上模塊5實現對擊。如圖11所示，無砧座螺桿錘處于打擊狀態。鍛件變形完了，需將上模塊5抬起，這時將離合器12與提升盤13相接合，螺桿7與提升盤13同時向相反方向旋轉，上模塊5向上移至行程上方，而下砧座4連同下模塊3由于自重向下移動，并坐落在底座1上。無砧座螺桿錘又重新處于開啟狀態，如圖10所示。上模塊5下移近鍛件時，以及上模塊5上移接近行程最上方時，離合器12的自動脫開，完全依靠行程開關(圖中未表示)來控制。
利用本發明的工作原理，還可以構成側摩擦盤式和齒輪盤式螺桿錘以及螺桿式壓力機，側摩擦盤式螺桿錘的傳動方案，可按圖12來布置。提升盤與下降盤分別有相應的離合器，其工作原理和前述的螺桿錘一樣。如果螺母不是安裝在滑塊上，而是安裝在機身9上，與螺桿5構成一對螺旋付，當離合器分別與機身上的螺母相接合時，也可以實現螺桿與滑塊的上、下往復運動。
齒輪盤式螺桿錘是將螺桿錘上的摩擦盤，提升盤和下降盤，分別采用相應的齒輪盤，其工作原理與螺桿錘相似。如圖13所示。
上面所敘述的螺桿錘，無砧座螺桿錘，以及側摩擦盤式螺桿錘和齒輪盤式螺桿錘，所有這些設備都是依靠螺桿和上砧塊所積蓄的直線動能來進行工作的。如果在上砧塊接觸鍛件之后，離合器與下降盤(或下降齒輪盤)，仍暫時不脫開，待鍛件變形到一定程度后(在電機滑差率的許可條件下)，再使離合器與下降盤(或下降齒輪盤)脫開，這樣，皮帶輪(即飛輪)的旋轉動能也就參加鍛件的變形功了。這時螺桿錘就不僅是錘的性質，而且還兼有壓力機的性質了。
螺桿錘及無砧座螺桿錘所采用的結構和局部的傳動工作原理，都是目前摩擦壓力機和無砧座錘上早已實現的。工作原理中所采用的離合器，也是現有設備上使用的成熟的部件。因此，利用這些局部的，成熟的成果，所構成的設備的新的工作原理，是完全有可能實現的，而且比現有設備，在性能效果方面有很大的改善和提高，它主要表現在以下幾個方面1，由于提升盤和下降盤始終與摩擦盤靠緊，在滑塊工作時與非工作時，提升盤與下降盤始終處于旋轉狀態，而且僅作旋轉運動，沒有上下的移動，與現有摩擦壓力機相比，在摩擦盤與提升盤和下降盤之間，不會產生相對的旋轉滑動和上下滑動，因此就減少了磨損，提高了設備的總效率;
2，采用這種結構方案，可以實現摩擦盤與提升盤和下降盤的齒輪傳動，因此，可以進一步提高設備的總效率;
3，與摩擦壓力機相比，不需要每次反復啟動質量相當大的飛輪，所以需要啟動的從動部分減少了，只有螺桿，而滑塊與上模塊占的比重是不大的，因此，在接合時，減少了摩擦盤與提升盤和下降盤之間所產生的磨損與發熱，提高了安裝在提升盤與下降盤上摩擦材料的使用壽命;
4，由于沒有固定的下死點，因此，無論是工作載荷所引起的機身的彈性變形，或者是熱膨脹使機身的變形，螺桿錘均能給出合乎尺寸要求的鍛件。同時可以實現多次打擊來完成鍛件的變形，這樣，就給缺乏設備的條件下，創造了以小設備干大活的可能性。另外，更換和調整模具也很方便，這對于小批量生產是十分有利的;
5，可提高滑塊每分鐘的打擊次數，提高了生產率，也有利于實現快鍛和精鍛工藝;
6，由于提高了打擊速度，減少了熱鍛件與模具的接觸時間，提高了模具的使用壽命;
7，調整下降盤、提升盤與摩擦盤的接觸位置，可以相應地調節滑塊的打擊能量，和滑塊的提升速度，有利于實現能量的予選和調節;
8，控制離合器與下降盤的接合和脫開的時間，就可以利用飛輪所積蓄的旋轉動能，使設備具有更大的變形能力;
9、按圖12的布局，可以減少整個設備的安裝高度，并有利于維修;
10，由于上、下模塊可以實現不等速的對擊，既方便于操作，又可以改善機身的受力情況和降低對設備基礎的要求。
11，設備總效率的提高，有利于節能;
12，由于從動部分只有螺桿，易于制動，這樣就可以在滑塊行程的任意位置上實現緊急剎車，在配有電氣安全裝置的同時，可以有效的實現人身安全防護。即操作者的任何部位，一旦進入危險區，滑塊可立即制動。
權利要求
1.一種摩擦壓力機--螺桿錘，它是由皮帶輪[11]，傳動軸[13]，摩擦盤[9]，下降盤[8]，提升盤[12]，螺桿[4]，螺母[3]，離合器[10]，止推軸承[7]，機身[6]，支承墊[5]，滑塊[2]和導軌[1]所組成。其特征在于所說的下降盤[8]和提升盤[12]均滑裝在螺桿[4]上，并與摩擦盤[9]呈垂直角度靠緊。螺桿[4]通過離合器[10]分別與下降盤[8]和提升盤[12]相接合。
2.權力要求1所說的螺桿錘。其特征在于所指的提升盤〔12〕，下降盤〔8〕和摩擦盤〔9〕，可以采用齒輪盤。
3.權力要求1所說的螺桿錘。其特征在于提升盤〔12〕或下降盤〔8〕與摩擦盤〔9〕的接觸位置是任意的。
4.由權利要求
1所說的螺桿錘構成的無砧座螺桿錘。其特征在于所說的螺桿〔7〕，具有上、下兩個部分螺紋。上部分螺紋與機身〔8〕構成螺旋付;下部分螺紋與下砧塊〔4〕構成螺旋付。上、下兩部分螺紋的直徑不同，升角相同;或者直徑相同，升角不同。
專利摘要
一種新型的摩擦壓力機——螺桿錘及無砧座螺桿錘。在螺桿上裝有始終旋轉的，方向相反的兩個圓盤或齒輪盤，螺桿采用不同導程的螺紋，借助于摩擦或齒輪傳動，即可構成新的工作原理，完成滑塊的下降與提升，或上、下模塊不等速的對擊。這種新型設備比現有摩擦壓力機提高了效率和打擊次數，同時可控制飛輪參加或不參加鍛件的變形，使設備的能量可以在很大范圍內調整。設備的工藝萬能性大，很適于精整、精壓、壓印、校正，無飛邊模段和精密模鍛。
文檔編號B30B1/00GK85100589SQ85100589
公開日1986年7月23日 申請日期1985年4月1日
發明者侯松玉 申請人:哈爾濱工業大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan