专利名称：一种电直接驱动式冲击锻造锤的制作方法
技术领域：
本发明一种电直接驱动式冲击锻造锤，属于锻造设备技术领域，是一种由直线电机驱动的冲击锻造锤。它与现有空气锤相比，具有结构简单、驱动机理先进及故障率低等优点，可广泛应用于设备制造、机械加工等行业。
背景技术：
锻造是对金属坯料施加一外力，使之产生塑性变形，从而获得具有一定尺寸、形状及内部组织要求的机械零件毛坯的一种压力加工方法，是机械制造中常用的成型工艺。大型锻件主要由水压机和油压机等大型锻压设备来完成，中小型锻件主要由蒸汽锤、夹板锤和空气锤来完成。蒸汽锤由于能耗大，能源利用率低，相比较而言在机械制造行业大量使用空气锤，加工成本较低。现有空气锤的结构由电动机、减速机构、空气压缩机、空气锤工作气缸、操纵机构、 锤头组成部分、砧座及锤身等组成。砧座、锤头组成部分与空气锤工作气缸保持垂直，中心线保持一致，锤头组成部分与空气锤工作气缸在上方，砧座在下方；空气压缩机由曲轴、连杆、气缸、活塞、活塞环及轴承组成；空气锤工作气缸由气缸、活塞及活塞环组成，其中活塞与锤头连接为一体，活塞上下移动时带动锤头一起上下移动。现有空气锤的工作原理电动机通过皮带和齿轮两级减速机构使曲轴旋转，曲轴带动连杆，连杆推动活塞在气缸内上下运动，产生压缩空气。当操纵机构处于空挡时，空气压缩机压缩缸上下气道与大气相通，压缩空气不进入空气锤工作气缸，电动机空转，锤头不动作；当操纵机构操纵上下旋阀时，压缩空气进入空气锤工作气缸的上部或下部，推动空气锤工作活塞上下运动，从而带动锤头上升或下降，完成对锻件各种锻造动作。现有空气锤存在的缺陷1.转换过程太多，效率低。需要将电动机的旋转运动，经过两级活塞与气缸机构转换成锤头的直线运动。2.结构相对复杂，故障率高，检修困难。转动和动作部件太多，活塞环、铜瓦、轴承都是易损件，经过一段时间使用就会出现活塞环漏气，锤头击打无力的情况。3.不节能。由于电动机功率较大，启动困难，锤头不需要动作时，电动机也必须空转。4.锤头击打次数不可调。5.造价高。
发明内容
本发明一种电直接驱动式冲击锻造锤，目的是为了解决传统空气锤的不足，从而公开一种以直线电机驱动的冲击锻造锤的技术方案。其具有结构简单、运行可靠、冲击力大、击打次数可调及维修工作量小等优点。本发明一种电直接驱动式冲击锻造锤，其特征在于是一种锤头的驱动方式采用应用在磁悬浮列车和航空母舰飞机起飞的，能够将电能直接转换成直线运动的机械能的，而不需要中间转换机构的三相交流直线电机直接驱动的冲击式锻造锤，也是一种没有减速机构、空气压缩机、空气锤工作气缸、曲轴、连杆、活塞、活塞环、轴承、齿轮、轴、皮带轮等易损机械部件的冲击式锻造设备，整套设备由锤头1、锤体2、导轨3、托架4、三相交流直线电机 5、锤身6和砧座7组成，其所述锤头1和锤体2连接为-体，由金属材料制造成方形体，锤体2两侧加工有导轨槽，导轨槽与导轨3尺寸吻合，导轨3用铸铁加工成三角形，固定在托架4上，托架4用20-50mm厚钢板焊接成槽型，用螺栓紧固在锤身6上，锤身6由铸铁铸造而成，三相交流直线电机5安装在托架4上，见附图(1. 2. 3)，三相交流直线电机5与锤体2 之间的距离保持在2-3mm，组装完成后要求锤头1与锤体2在导轨3导向作用下能够上下滑动。上述一种电直接驱动式冲击锻造锤，其特征在于所述的三相交流直线电机5是采用单边型长定子扁平式三相交流直线电机直接驱动。下面结合附图(1. 2. 3)阐述本发明一种新式锻造锤工作过程接通电源启动三相交流直线电机5，在其电枢内部及表面会产生一个交变移动磁场。由于三相交流直线电机5 与锤体2之间的距离比较近Q-3mm)，交变移动磁场移动过程中在锤体2靠近三相交流直线电机5 —侧切割磁力线，并在锤体2靠近三相交流直线电机5 —侧内部及表面产生感应电流(涡流)，该感应电流产生磁场与交变移动磁场相互作用产生电磁推力，推动锤体2带动锤头1沿着导轨3向上运动(过程类似于磁悬浮列车)，运动到一定高度后，三相交流直线电机5断电，锤体2与锤头1在重力作用下垂直落下，锤头1打击放在砧座7上的锻件一次，通过控制三相交流直线电机5的通电时间，控制锤体2与锤头1的上升高度，从而控制锤头1打击锻件的力度。本发明一种电直接驱动式冲击锻造锤的优点在于1、与传统空气锤比较，属于电直接驱动方式，没有中间转换过程，效率高，是一种没有减速机构、空气压缩机、空气锤工作气缸、曲轴、连杆、活塞、活塞环、轴承、齿轮、轴、皮带轮等易损机械部件的冲击式锻造设备。其具有整体结构简单、机械磨损小、故障率低、维修工作量小、经久耐用等优点。2、采用单边型长定子扁平式三相交流直线电机直接驱动锤头，这种直线电机结构简单、推力大、启动和动态特性好，控制方法简单。3、锤头不动作时三相交流直线电机不通电，节能效果明显，噪声低，驱动机理更为科学合理，是传统空气锤理想的更新换代产品。
图1.电直接驱动式冲击锻造锤结构示意图1.锤头2.锤体3.导轨4.托架5.三相交流直线电机6.锤身7.砧座图2.电直接驱动式冲击锻造锤正视3.图2的A-A剖面图
具体实施方案实施方式1
三相交流直线电机5是采用单边型长定子扁平式三相交流直线电机直接驱动。下面结合附图(1. 2. 3)详细描述采用本发明一种电直接驱动式冲击锻造锤整套设备由锤头1、锤体2、导轨3、托架4、三相交流直线电机5、锤身6和砧座7组成。其所述锤头1和锤体2连接为一体，由金属材料制造成方形体，锤体2两侧加工有导轨槽，导轨槽与导轨3尺寸吻合，导轨3用铸铁加工成三角形，固定在托架4上，托架4用20mm 厚钢板焊接成槽型，用螺栓紧固在锤身6上，锤身6由铸铁铸造而成，三相交流直线电机5 安装在托架4上见附图(1. 2. 3)，三相交流直线电机5与锤体2之间的距离保持在2mm，组装完成后要求锤头1与锤体2在导轨3导向作用下能够上下滑动。齿轮坯料的具体实施方案齿轮坯料的具体尺寸为直径180mm，厚度80mm。按照上述齿轮坯料的长度和直径，取直径为IOOmm圆钢切割成长度为^Omm的棒料，棒料加热到 980°C，接通电源，启动三相交流直线电机5，锤体2带动锤头1沿着导轨3向上运动，将加热后的棒料垂直置于砧座7上，三相交流直线电机5断电，锤体2与锤头1在重力的作用下垂直落下，锤头1打击放在砧座7上的加热后棒料一次，反复多次将棒料墩粗，墩粗的坯料接近直径180mm，厚度80mm时锻造结束。选锤体2和锤头1的质量为150kg，选三相交流直线电机5型号为LSMFl 10501A， 长度1448. 9mm,峰值推力1920N。根据重力势能公式& = mgh，其中&重力势能，g重力加速度，h物体高度。当三相交流直线电机5通电，带动锤体2和锤头1上升Im时断电，锤体 2和锤头1打击齿轮坯料的能量为1470牛顿米。实施方式2 三相交流直线电机5是采用单边型长定子扁平式三相交流直线电机直接驱动。下面结合附图(1. 2. 3)详细描述采用本发明一种电直接驱动式冲击锻造锤整套设备由锤头1、锤体2、导轨3、托架4、三相交流直线电机5、锤身6和砧座7组成。其所述锤头1和锤体2连接为一体，由金属材料制造成方形体，锤体2两侧加工有导轨槽，导轨槽与导轨3尺寸吻合，导轨3用铸铁加工成三角形，固定在托架4上，托架4用30mm 厚钢板焊接成槽型，用螺栓紧固在锤身6上，锤身6由铸铁铸造而成，三相交流直线电机5 安装在托架4上见附图(1. 2. 3)，三相交流直线电机5与锤体2之间的距离保持在2. 5mm, 组装完成后要求锤头1与锤体2在导轨3导向作用下能够上下滑动。链轮坯料的具体实施方案链轮坯料的具体尺寸为直径250mm，厚度50mm。按照上述链轮坯料的长度和直径，取直径为120mm圆钢切割成长度为220mm的棒料，棒料加热到 950°C，接通电源，启动三相交流直线电机5，锤体2带动锤头1沿着导轨3向上运动，将加热后的棒料垂直置于砧座7上，三相交流直线电机5断电，锤体2与锤头1在重力的作用下垂直落下，锤头1打击放在砧座7上的加热后棒料一次，反复多次将棒料墩粗，墩粗的坯料接近直径250mm，厚度50mm时锻造结束。选锤体2和锤头1的质量为150kg，选三相交流直线电机5型号LSMF110601A，长度1688. 9mm,峰值推力2160N。根据重力势能公式& = mgh，其中&重力势能，g重力加速度，h物体高度。当三相交流直线电机5通电，带动锤体2和锤头1上升1. an时断电，锤体 2和锤头1打击齿轮坯料的能量为1764牛顿米。实施方式3 三相交流直线电机5是采用单边型长定子扁平式三相交流直线电机直接驱动。下面结合附图(1. 2.幻，详细描述采用本发明一种电直接驱动式冲击锻造锤整套设备由锤头1、锤体2、导轨3、托架4、三相交流直线电机5、锤身6和砧座7组成。其所述锤头1和锤体2连接为一体，由金属材料制造成方形体，锤体2两侧加工有导轨槽，导轨槽与导轨3尺寸吻合，导轨3用铸铁加工成三角形，固定在托架4上，托架4用40mm 厚钢板焊接成槽型，用螺栓紧固在锤身6上，锤身6由铸铁铸造而成，三相交流直线电机5 安装在托架4上见附图(1. 2. 3)，三相交流直线电机5与锤体2之间的距离保持在3mm，组装完成后要求锤头1与锤体2在导轨3导向作用下能够上下滑动。轴毛坯的具体实施方案轴毛坯的具体尺寸为全长1000mm，其中中间最粗直径为 150mm,长度300mm，两头直径为80mm，长度均为350mm。按照上述轴毛坯长度和直径，取直径为150mm圆钢切割成长度为530mm的棒料，棒料加热到930°C，接通电源，启动三相交流直线电机5，锤体2带动锤头1沿着导轨3向上运动，将加热后的棒料垂直置于砧座7上，三相交流直线电机5断电，锤体2与锤头1在重力作用下垂直落下，锤头1打击放在砧座7上的加热后棒料一次，反复多次将棒料拔长，拔长的坯料接近中间最粗直径为150mm，长度300mm， 两头直径为80mm，长度均为350mm时锻造结束。选锤体2和锤头1的质量为150kg，选三相交流直线电机5型号LSMF110401A，长度968. 9mm,峰值推力1440N。根据重力势能公式& = mgh，其中&重力势能，g重力加速度，h物体高度。当三相交流直线电机5通电，带动锤体2和锤头1上升0. 5m时断电，锤体 2和锤头1打击轴毛坯的能量为735牛顿米。
权利要求
1.一种电直接驱动式冲击锻造锤，其特征在于是一种锤头的驱动方式采用应用在磁悬浮列车和航空母舰飞机起飞的，能够将电能直接转换成直线运动的机械能的，而不需要中间转换机构的三相交流直线电机直接驱动的冲击式锻造锤，也是一种没有减速机构、空气压缩机、空气锤工作气缸、曲轴、连杆、活塞、活塞环、轴承、齿轮、轴、皮带轮等易损机械部件的冲击式锻造设备，整套设备由锤头(1)、锤体O)、导轨(3)、托架G)、三相交流直线电机 (5)、锤身(6)和砧座(7)组成，其所述锤头(1)和锤体( 连接为一体，由金属材料制造成方形体，锤体(2)两侧加工有导轨槽，导轨槽与导轨(3)尺寸吻合，导轨(3)用铸铁加工成三角形，固定在托架(4)上，托架(4)用20-50mm厚钢板焊接成槽型，用螺栓紧固在锤身(6) 上，锤身(6)由铸铁铸造而成，三相交流直线电机(5)安装在托架(4)上，三相交流直线电机( 与锤体( 之间的距离保持在2-3mm，组装完成后要求锤头(1)与锤体( 在导轨 (3)导向作用下能够上下滑动。
2.按照权利要求1所述的一种电直接驱动式冲击锻造锤，其特征在于所述的三相交流直线电机( 是采用单边型长定子扁平式三相交流直线电机直接驱动。
全文摘要
一种电直接驱动式冲击锻造锤，属于锻造设备技术领域，是一种由直线电机驱动的冲击锻造锤。其特征在于是一种锤头的驱动方式采用应用在磁悬浮列车和航空母舰飞机起飞的，能够将电能直接转换成直线运动的机械能的，而不需要中间转换机构的三相交流直线电机直接驱动的冲击式锻造锤。其具有结构简单、机械磨损小、故障率低、维修工作量小、经久耐用等优点，没有中间转换过程，三相交流直线电机直接驱动锤头，并且锤头不动作时三相交流直线电机不通电，节能效率高，噪声低。整体结构紧凑，驱动机理更为科学合理，是传统空气锤理想的更新换代产品。
文档编号B21J7/22GK102335705SQ20111030605
公开日2012年2月1日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者乔学工, 侯冠慧, 王洪滨, 程鹏, 陈燕 申请人:太原理工大学