异形管精密脉冲锻造设备开发.doc

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1、1异形管精密脉冲锻造设备开发异形管精密脉冲锻造设备由主机结构和辅机结构两大部分组成。主机结构由主机体、主轴、保持架、前轴、锻模、锤头、调整垫片、轴承挡板、镶圈、主盖板、活动盖板等组成，是精密脉冲锻造设备的关键组成部分。辅助结构由芯棒、送料装置、隔音减噪装置等组成，是精密脉冲锻造设备的辅助组成部分。1.1总体方案设计①活动盖板；②主盖板；③镶圈；④保持架；⑤锤头；⑥异形锻模；⑦前轴；⑧轴承；⑨主轴；⑩轴承；⑪轴承收紧套；⑫平键；⑬皮带轮；⑭螺纹锁紧套；⑮保护套筒；⑯主机体;⑰滚柱；⑱垫片。图1-1异形管精密脉冲锻造设备结构原理图异形管精密脉

2、冲锻造设备结构原理图如图3-1所示。异形管精密脉冲锻造设备的加工原理是：在锻造过程中，锤头、异形锻模以及坯料三者都不转动，依靠异形锻模在前轴十字槽中的往复相对运动，对加工坯料的径向施加冲击性压应力，使得锻件径向压缩、轴向延伸。在成形过程中，施加打击力的滚柱随主轴和保持架一起转动，主轴和保持架每转动一周，保持架内的12个滚柱就依次锻打每一个锤头，然后将打击力从锤头传递到锻模上，最终作用在坯料上，完成对锻件的数次锻打。当主轴不断旋转时，上述工作便重复进行。如图3-1所示，精密脉冲锻造设备加工异形管的过程是：电动机带动皮带轮，皮带轮带动主轴旋转

3、，主轴与保持架之间互相拔叉并且用螺栓紧密连接。锤头、调整垫片和锻模放置在前轴中，由于前轴不随主轴旋转，因此锤头、调整垫片、锻模和加工坯料也不转动。锤头、调整垫片和锻模在前轴的卡槽中做径向相对往复运动，锻击锻件的打击力由滚柱依次由锤头施加于锻模然后再将打击力传到坯料上。瞬间完成锻打一次后，锻模的开启利用向前送进的坯料和弹簧的作用完成。在需要更换锻模时，不需要拆下主盖板，仅需拆下活动盖板就可以快速完成锻模的更换，结构设计简单巧妙。为了确保前轴和主轴之间的同轴度，在前轴和主轴的相接处需要使用轴承作为支撑，而前轴的另一端由活动盖板、主盖板、主机体

4、外壳承担支撑。同轴度由轴承和下面3对配合关系保证：前轴和活动盖板之间、活动盖板和主盖板之间、主盖板和主机体外壳之间。活动盖板不仅可以支撑前轴，还可以定位前轴的轴向。由于主机体和镶圈之间存在比较大的过盈配合，所以这两者在配合时需要热压配合。精密脉冲锻造设备的辅机装置由芯棒、送料装置、接料装置和隔音减噪装置等组成。进料装置和送料装置有利于加工坯料的进料和出料。精密脉冲锻造设备运行时产生较大的噪声，为了减小噪声，需要在精密脉冲锻造机的外面加装一套隔音减噪装置。1.1主机结构设计主机结构由主机体、主轴、保持架、前轴、锻模、锤头、调整垫片、轴承挡板

5、、镶圈、主盖板、活动盖板等组成，是精密脉冲锻造设备的关键组成部分。1.1.1主机体主机体是精密脉冲锻造机的主要承载部分，不仅固定和支撑主传动系统上的各个零部件，而且还确保主轴的运转精度。主机体的设计要考虑如下四个方面的问题[48]：(1)主机体的结构必须要有一定大的刚度和强度；(2)主机体应便于加工，具有良好的工艺性；(3)主机体应具有良好的密封性，有利于主传动系统的润滑；(4)主机体应具有匀称和美观的外观设计。主机体的材料选用应该考虑吸震效果和机械性能，因此选用45钢锻件，设计图如图3-2所示。图1-2主机体1.1.1主轴主轴是异形管精

6、密脉冲锻造设备主机的关键零部件，它的作用是支撑零件、承受载荷和传递动力。主轴与保持架之间互相拔叉并且用螺栓紧密连接，主轴转动带动着保持架一起转动，保持架内的12个滚柱依次打击每一个锤头并使锤头在前轴的卡槽中做径向相对往复运动，从而将打击力从锤头传至调整垫片和锻模，最终作用在坯料上，完成对锻件的高频率、短冲程的锻击。（1）主轴的材料轴的常用材料如表3-1所示，选择主轴的材料时应主要考虑如下因素：主轴的强度、刚度等力学性能；主轴的耐磨性要求；主轴的热处理方法；主轴的机加工工艺性的要求；主轴的材料的经济性。由于精密脉冲锻造设备要承受周期性的冲击

7、力，以及主轴需要考虑耐冲击性和耐磨性，因此本设计选用40Cr做为主轴的材料，精加工前需调质处理到32～38HRC。表1-1轴的常用材料及用途材料牌号热处理用途Q235-A热轧或锻后空冷用于不重要及受载荷不大的轴45调质、正火、回火应用最广泛40Cr调质用于载荷较大，而无很大冲击的重要轴40CrNi调质用于很重要的轴38SiMnMo调质用于重要的轴，性能近于40CrNi38CrMoAlA调质要求高耐磨性、高强度且热处理变性很小的轴20Cr渗碳、淬火、回火用于要求强度及韧性较高的轴3Cr13调质用于腐蚀条件下的轴1Cr18Ni9Ti淬火用于高

8、、低温及腐蚀条件下的轴QT600-3用于制造复杂外形的轴QT800-2（2）主轴的主要结构参数1）主轴的最小直径主轴的设计必须首先确定主轴的最小直径。电动机的转速为760r/min，输出功率为