隨著國民經濟的飛速發展和科學技術的日益提高，汽車、火車、航空等交通行業的機械鍛造工藝，對設備的噸位、精度、可靠性及自動化程度提出了更高的要求，尤其是隨著我國鐵路事業的快速發展，火車速度不斷是高，原來用鑄造工藝成形的如火車拖鉤等大型關鍵零件的質量已不能滿足火車性能要求，必須改為鍛造工藝成形，以提高零件質量性能，從而確保火車高速、安全、可靠的運行。但由於目前國內最大的25000kN雙盤摩擦壓力機因噸位限制難以完成重任，而進口設備或熱模鍛曲柄壓力機又價格昂貴，用戶壹時難以接受，因此，研發大噸位雙盤摩擦壓力機迫在眉睫。為此，青島青鍛鍛壓機械有限公司工程技術人員通過大量理論推導計算和多次模擬試驗，創造性地開發研制出了國內第1臺J53-3150型31500kN大型雙盤摩擦壓力機，以滿足市場需求。J53-3150型雙盤摩擦壓力機是目前國際上生產過的該系列最大的噸位的壓力機，在國內青島青鍛鍛壓機械有限公司屬惟壹開發研制成功的廠家，該機僅用了3個多月的加工、裝配和調試，壹次性試車成功，並交付南京用戶使用。該機的研制成功將為眾多的鍛造廠家提供成本低、性能好、質量可靠、控制水平較高的大型鍛造設備，從而為用戶節約投資，提高效益。應用和發展優勢（1）J53-3150型雙盤摩擦壓力機兼有模鍛錘和熱模鍛曲柄壓力機的雙重特性和優點。首先，它在工作過程中帶有壹定的沖擊作用，滑塊行程不固定，這是錘類設備的特性，使得它在壹個型槽裏可進行多次打擊變形，從而能為大變形工序（如鐓粗、擠壓等）提供大的變形能和壹定的鍛擊力；同時，它又是通過螺旋副傳遞能量，在金屬產生塑性變形的瞬間，滑塊和工作臺之間所受的力由壓力機封閉的框架所承受，並形成壹個封閉力系，這壹點是熱模鍛曲柄壓力機的特性，因而也能為小變形工序（如鍛模合階段、精壓、壓印等）提供較大的變形力和壹定的變形能，所以能滿足各種主要鍛壓工序的力能要求。（2）與模鍛錘相比，該機設有液壓頂出機構，可進行無拔模斜度或小拔模斜度的精密鍛造，而錘無頂出裝置，鍛件完全靠人工從模具中取出，鍛件必須有很大的拔模斜度。錘上模鍛，不僅精度差、合格率低、而且噪音高、環境汙染嚴重、浪費能源，再加上沖擊振動，在現有模鍛錘上難以進行精密模鍛。若選用熱模鍛曲柄壓力機，則可解決精度問題，對大批量鍛件成形比較合適，但設備投資太大，對生產規模批量不大的情況選用熱模鍛曲柄壓力機顯然是不經濟的。（3）與熱模鍛曲柄壓力機相比，該機是定能設備，設備行程可變，沒有固定的下死點。因此，調整模具十分方便，特別適合於模具更換頻繁的中小批量鍛件的生產。而熱模鍛曲柄壓力機的下死點是固定的，行程和壓力不能隨意調節，不適宜進行延伸、滾擠等制作工藝，對坯料表面的加熱質量要求也較高，不允許有過多的氧化皮，尤其當設備操作或模具調整不當以及下料不準或超負荷使用時，有可能使滑塊在接近下死點時發生悶車而中斷生產。（4）該機打擊力大，壹般允許為公稱力的1.6倍，而熱模鍛曲柄壓力機因容易“悶車”壹般只允許用到其公稱力的70%~80%。因此，同規格的壓力機，雙盤磨擦壓力機的最大打擊力是熱模鍛曲柄壓力機的2倍，也就是說J53-3150型摩擦壓力機就相當於60000kN的熱模曲柄壓力機的工作能力。（5）該機鍛件精度高，鍛件的尺寸精度靠模具“打靠”和導柱導向（用於精密模鍛）來保證，不受設備自身彈性變形的影響，因而近年來許多工廠都利用摩擦壓力機進行精密模鍛。（6）該機悶模時間短，僅為熱模鍛曲柄壓力機1/2，傳給模具上的熱量生產尤為重要，能夠保證各個鍛件的精度基本壹致。而熱模鍛曲柄壓力機由於滑塊在下死點附近運動速度最慢，不僅工件在模具內停留時間長，模具使用壽命短，而且對壹些主要靠壓入方式充填型槽的鍛件，有可能雖然產生了較大的毛邊，而仍未充滿型槽深處。（7）該機結構簡單性能可靠，操作靈敏方便，其設備投資、模具成本和鍛件成本均比模鍛錘和熱模鍛曲柄壓力機便宜壹半多，與進口產品相比，性能基本壹致，但價格僅為進口產品的1/4。因此，理論和實踐都證實，J53-3150型雙盤摩擦壓力機工藝適應範圍廣，鍛件精度高，生產率適中，勞動條件好，是壹種符合我國國情，具有國際先進水平的大型精鍛設備。產品結構設計特點國內制造摩擦壓力機比較有實力的專業廠家不多，但新成立的個體小廠不少，因其研制能力有限，僅靠表面仿制，又無質量體系保證，因此不同廠家制造的摩擦壓力機，其關鍵部位的結構性能和質量差別很大，青島青鍛鍛壓機械有限公司生產的摩擦壓力機規格品種和結構也不盡相同，結構性能質量也在不斷改進，與同類產品相比，J53-3150型雙盤摩擦壓力機在結構設計方面具有以下優點。工作原理螺桿上端與飛輪剛性聯接，下端與滑塊相連，由銅螺母將飛輪和螺桿的旋轉運動轉變為滑塊的上、下直線運動，電機經皮帶輪帶動摩擦盤轉動，當向下行程開始時，右邊的氣缸進氣，推動摩擦盤壓緊飛輪，搓動飛輪旋轉，滑塊下行，此時飛輪加速並獲得動能，在沖擊工件前的瞬間，摩擦盤與飛輪脫離接觸，滑塊以此時所具有速度鍛壓工件，釋放能量直至停止；鍛壓完成後，開始回程，此時，左邊的氣缸進氣，推動左邊的摩擦盤壓緊飛輪，搓動飛輪反向旋轉，滑塊迅速提升，至某壹位置後，摩擦盤與飛輪脫離接觸，滑塊繼續自由向上滑動，到達制動行程處，制動器動作，滑塊減速，直至停止，這樣，上下運動1次，即完成了1個工作循環。主要零部件特點及其作用（1）機身采用組合預應力框架，分為橫梁、立柱和底座，由4根優質合金鋼鍛造拉桿預緊成為壹體，機架強度高剛性好，機身設計為組合式，壹是為了起吊運輸方便，二是提高產品質量，防止鑄件缺陷帶來的隱患；橫梁中的銅螺母是用特殊配方的優質耐磨銅合金，采用離心澆鑄工藝制成，銅螺母和上面的導向套是易損件，磨損後需及時更換；良好的潤滑對螺旋副的壽命至關重要，壹定要根據實際情況及時調整潤滑，確保螺旋副潤滑充足；螺母下面設有緩沖圈，當制動失靈時，緩沖圈用以吸收運動系統的能量，避免運動系統與機架剛性相撞而損壞機器，當發現上撞緩沖圈時應立刻停機，並查明原因，排除故障，嚴禁經常上撞緩沖圈；工作臺上的墊板是用來保護工作臺面的，不能隨意拆卸。（2）傳動部分采用比較容易高速的十字叉聯軸節式調整結構，摩擦盤與飛輪間的間隙壹般為2~3mm，當超過5mm時要及時調整間隙，以防損傷有關零部件。十字叉聯軸節式調整結構從防銹和防變形兩方面有效解決了摩擦盤調不動問題，摩擦盤與傳動軸間裝有防銹銅套，銅套內設有潤滑裝置，需定期註油並定期活動壹下銅套，以防油汙幹枯而使銅套難於移動，調整摩擦盤後，需將鎖緊螺母緊靠在摩擦盤端面上，不得留有產隙，以防竄動損傷有關零部件。（3）采用打滑保險飛輪，從而保證了設備既能輸出較大的打擊能量，又能在輸出較大的打擊力時通過飛輪打滑保護設備。飛輪外緣的牛皮帶為易損件，嚴重磨損後應及時更換，飛輪輪體與上下輪緣之間裝有打滑摩擦片，用螺栓將碟簧壓縮，依靠碟簧的彈力將它們磨擦聯接起來，起安全保險作用，當打擊力超過額定力時，上下輪緣將會相對於輪體打滑，消除多余能量，避免因超載而損壞機器，打滑保險裝置不得隨意鎖死，以防超載。螺桿是該機的核心零件，其幾何精度、表面粗糙度及材質性能如何，對其使用壽命乃至銅螺母的使用壽命至關重要。本螺桿材質選用優質合金鋼鍛材，經充分鍛造探傷後，再經熱處理至適當硬度，使之獲得最佳的綜合機械性能。螺紋摩擦表面需經拋光處理，以減輕機械磨損，提高使用壽命。（4）滑塊采用X型導軌，導軌面上鑲有耐磨銅導板，銅板磨損後，可通過調整斜鐵調整導軌間隙，以保證滑塊的導向精度，滑塊內部裝有球面推力軸承，該軸承既可傳遞打擊力又能自動調心，以保證螺桿能承受壹定的偏載，本機最大偏心距應不大於300mm。（5）采用平移式全行程制動，制動力大，制動靈敏，安全可靠，在全行程任意位置均可實現制動，通過滑塊的點動使用戶安裝調整模具非常方便。同時平移式制動對飛輪牛皮帶損傷輕，牛皮帶使用壽命長。制動力的大小可通過調整氣缸壓縮彈簧來實現，但過大的制動力不利於飛輪牛皮帶的使用壽命。因此，在滿足使用要求的情況下，不要將制動力調得太大。（6）采用液壓頂料，頂出力大，頂出平穩，且頂出力和頂出行程均可調整，頂料缸采用復合結構，結構緊湊。當需要較大頂料力時，大小活塞同時頂料，效率高；當頂料力較小時，只需小活塞即可頂出工件，頂料桿設有3桿，根據鍛件需要，可同時使用，也可1桿或2桿單獨使用。（7）操縱采用組合式氣缸直推結構，結構簡單可靠，從根本上解決了撥叉操縱易斷裂且維修困難的問題。（8）主要潤滑點采用全自動集中潤滑，從而避免了因人為因素造成潤滑不及時、不充分而操作螺旋副問題。出油量的多少應根據實地工作情況予以調整。（9）平臺剛性好，振動小，噪聲低，前後貫通使用方便，外形美觀並沒有安全裝置，以確保維修人員的安全。（10）控制系統的主控元器件采用日本OMROW公司生產的CQMIH型可編程控制器（PLC），采用模塊式設計，結構緊湊，控制線路先進，調整靈敏，運行可靠，使用維護方便，機器的打擊能量可通過調節操縱櫃上的時間繼電器來調整。機器沒有調整與自動2種工作狀態，調整工作狀態用於機器的調整或者模具的調整，自動工作狀態用於機器的正常使用，在模具調整完成後，可使用自動工作狀態進行工件的打擊。另外，機器操縱櫃上裝有可選的噸位監測儀，用以自動監測實際打擊力的大小，如果打擊力超過允許的最大值，監測儀將自動報警，並自動停止工作，以保護設備安全，在主機操作區域用戶還可選裝光電保護裝置，以進壹步確保操作者的人身安全。典型鍛件應用實例該產品主要用於大型鍛件的模鍛、鐓鍛、矯正、精壓等成形工藝，可廣泛應用火車、汽車、拖拉機、船舶、航空、五金工具、醫療器械、餐具、機械制造等行業。（1）火車拖鉤、紫銅風口前帽、工程機械鏟齒等大型鍛件的成形。這類零件原來采用鑄造工藝制作，但隨著市場競爭的日益加劇，用戶對產品的安全可靠性和使用壽命提出了更高的要求，傳統的鑄造生產方法受到了挑戰，鑄造件的缺陷性越來越突出，急需用鍛造成形代替鑄造成形，從而提高產品質量，確保零部件安全可靠的使用。（2）頂鐓類鍛件。這類鍛件壹般要求頭部局部鐓粗成形，桿部不變形。（3）大型齒輪等杯盤類鍛件例如福建晉江青馬鍛造廠400mm的大型齒輪原用5t錘鍛造，為改善勞動條件，現改用25000kN摩擦壓力機代替錘上模鍛，更大規格的齒輪將采用31500kN摩擦壓力機代替錘上模鍛，從而提高勞動生產率節約能源。（4）車橋、曲軸、環首類螺釘、汽車發動機連桿等長軸類鍛件。合肥鍛造廠和聊城鍛造廠分別上了1條汽車前橋鍛造線，用JA53-100B、JA53-1600A和JA53-2500A寬臺面雙盤摩擦壓力機代替熱模鍛曲柄壓力機，汽車前橋的質量和日產量可與萬噸熱模鍛生產線相當，但投資不足熱模鍛的1/2，綜合效率十分突出，成功經驗值得借鑒。廣州鐵路配件廠利用摩擦壓力機有頂料裝置的特點，對環首類螺栓的鍛造工藝進行了改進，用摩擦壓力機模鍛代替錘上胎模鍛，簡化了工藝，提高了勞動生產率，節約了電力，燃料。原采用錘上胎模鍛，需4人配合作業，日產450件，現采用摩擦壓力機模鍛，3人配合作業，日產900件，可提高勞動生產率2倍左右，且優化了勞動條件，提高了模具使用壽命。實踐證明，摩擦壓力機模鍛環首類螺栓鍛造工藝方案經濟可靠，節約能源，提高了勞動生產率，減輕了勞動強度。發動機曲軸原在5t錘上模鍛需6~7次打擊才能成形，鍛件合格率僅在60%~65%，而在31500kN螺旋壓力機上僅需預鍛和終鍛2次成形，減輕了操作工人的勞動強度，減少了環境汙染，每件節材1.15 kg，合格率近100%，每天可生產近千件，模具壽命大大延長，質量、效率和節能指標大大提高。（5）可鍛造法蘭、三通閥體等有2個凸緣或凹坑的鍛件。（6）葉片、錐齒輪等精密鍛件，在摩擦壓力機上可實現少無切削工藝。例如陜西鼓風機（集團）有限公司原使用自由鍛錘鍛造透平壓縮機葉片，鍛造余量大，不僅浪費材料而且加工費用高，改用磨擦壓力機精鍛後，材料利用率由自由鍛的10%，提高到50%以上，由於精鍛葉片單邊余量壹般不超過1mm，型線不需仿形加工而可直接拋磨，節省了大量加工時，提高了生產效率，並基本保持了完整的鍛造流線，從而使葉片強度也提高10%以上。而且用雙盤摩擦壓力機成形可采用鑲塊模具，模座為通用件，鍛造不同規格的葉片只需更換鑲塊模，從而簡化了模具的調試，並降低了制造成本。結束語我國鍛造廠家眾多，設備數量龐大，但總體技術水平不高，大量的老式鍛錘是中小鍛造企業的主導設備，急需更新換代，特別是在生產大型精鍛件的現代企業，設備的落後制雞著工業水平，效益及鍛件質量的提高，隨著市場經濟的發展，節能、節材、高質、高效已成為現代鍛造廠發展的必由之路，同時大量的鍛造廠因設備選型與工藝特點、產量不相適應而造成設備資源嚴重浪費，鍛件成本太高。因此，根據自己的鍛造工藝特點和產量選擇適合自己的鍛造設備，應給予充分考慮，從而節約投資提高效益。
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