专利名称：一种高效管坯快锻装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于金属热加工管坯类产品锻造生产的高效专用成套设备，特 别是涉及一种包括液压直接传动的锻造主机和液压传动的辅助系统的高效管坯快锻装置。
背景技术：
目前，金属热加工管坯类锻造产品的生产过程通常是靠人工夹持相应锻造工具配 合使用自由锻锤、空气锤、电液锤、自由锻造水压机、快速自由锻造液压机等锻压设备对锻 件进行加工。由于在工艺过程中有人工的参与以及锻压设备工作时的震动等问题，所以不 仅生产效率低，产品尺寸精度得不到保障，而且设备的生产能力得不到发挥，相对加大了生 产成本。由此可见，上述现有的锻造设备在结构、方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷， 而待加以进一步改进。因此，研制开发一种高效管坯快锻装置一直是金属热加工管坯类锻 造产品生产领域亟待解决的新课题。
发明内容
本发明的目地是提供一种新的管坯快锻装置，以克服现有锻造设备所存在的缺 陷，新装置所要解决的技术问题包括提高精度，使设备技术参数和性能更加适用生产需 求，更加实用；形成相对造价低的专用锻造生产设备，提高其产业上的利用价值，同时加强 市场竞争力；技术设计上兼顾安全性和环保性，充分践行国家协调发展的总策略。本发明的目的是这样实现的一种高效管坯快锻装置，整个装置由锻造主机、辅助 系统机械设备、锻造操作机、装取料机、主机和辅助系统的液压驱动系统以及全部机械和液 压系统的电气自动控制装置组成，辅助系统机械设备包括，冲孔机械总成、翻转机械总成、 镦粗机械总成、坯料对中机械总成以及落料机械总成；其中的坯料对中机械总成布置在锻 造主机立柱下端；翻转机械总成和镦粗机械总成布置在锻造主机进料的一侧；冲孔机械总 成和落料机械总成布置在锻造主机上端；装取料机和锻造操作机安装在机组轨道上；冲孔 机械总成由冲头和冲孔旋转装置组成，冲孔机械总成随锻造主机活动横梁沿锻造主机立柱 上下移动，冲头在冲孔旋转装置内旋转马达的驱动下可绕锻造主机立柱旋转；翻转机械总 成由翻转装置、翻转油缸和支座组成，通过翻转油缸将翻转装置进行旋转；镦粗机械总成由 镦粗板、镦粗旋转装置、导向立柱和升降缸组成，导向立柱焊接在锻造主机上下横梁上，镦 粗板在镦粗旋转装置内的驱动马达的驱动下可围绕导向立柱旋转，升降缸可带动镦粗机械 总成沿立柱上下运动；坯料对中机械总成由旋转装置、驱动装置、升降装置和对中装置组 成，驱动装置的液压马达可驱动旋转装置围绕主机立柱在一定角度内旋转；对中装置的对 中缸可驱动对中冲头沿锻造主机中心方向移动；升降装置的升降缸可驱动坯料对中机械沿 立柱轴向移动；落料机械总成由落料冲头和落料旋转装置组成，落料机械总成随锻造主机 活动横梁沿锻造主机立柱上下移动，落料冲头在落料旋转装置内旋转马达的驱动下可绕锻 造主机立柱旋转；主机和辅助系统的液压系统包括，主机液压系统、辅助系统的液压系统、 配置全部的液压元件、管路和电动机，达到驱动主机和辅助系统正常工作的目的；主机液压
4系统和辅助系统的液压系统共用一套油源系统，其包括主油箱、循环冷却系统、供油系统、 主泵系统、溢流系统；主机液压系统还设置有主控阀系统、充液系统、回程控制系统，其中 的主控阀系统与主工作缸连接，控制主工作缸的加压和泄压，回程控制系统与两个回程缸 连接，控制回程缸的起升，辅助系统的液压驱动系统还配备另一组油泵，以驱动辅助系统的 液压马达、油缸等完成其辅助功能；全部机械、液压系统的电气自动控制装置设置有控制 点和相关传感器、主控制系统计算机、触摸屏和操作台，电气自动控制装置根据主机和辅助 系统的液压驱动系统驱动和控制要求，还相应地设置有锻造主机与辅助机械控制系统、锻 造操作机控制系统、装取料机控制系统、人机界面的输入输出系统、模拟诊断系统、全部传 感器和各种电气元件及其连接，以及自动控制与手动控制切换装置；锻造主机与辅助机械 控制系统通过高压电控柜控制高压电机和通过低压控制柜控制低压电机以控制液压和电 动驱动系统，进而控制整个管坯快锻机组；管坯锻造工艺流程主要包括以下步骤，(1)采用的锻件原料为棒料，先用装取料机装入预热炉保温或预热，然后用装取料 机取出，装入加热炉内加热至锻造温度；(2)再用装取料机将加热后的棒料取出，送至锻造主机镦粗台上；(3)将对中机械总成的对中装置摆入锻造主机中心位置，并用对中缸驱动对中头 对棒料进行对中，使之位于锻造主机中心位置，收回对中头；(4)将镦粗机械总成的镦粗板摆入活动横梁砧子下，通过砧子作用在镦粗板的力 对棒料进行镦粗；在活动横梁抬起后，升起镦粗板，将镦粗板摆到初始位置；(5)用中机械总成的对中缸驱动对中头对镦粗后棒料进行对中，对中后收回对中 头；(6)将冲孔机械总成中机械总成的冲头摆入活动横梁砧子下，通过砧子作用在冲 头的力对镦粗后的棒料进行冲孔；在活动横梁抬起后，将冲头摆到初始位置；(7)用装取料机将冲孔后的棒料放到落料台上，并用对中缸驱动对中头对冲孔后 棒料进行再次对中，并在对中后用对中侧板压住棒料；(8)将落料机械总成的落料冲头摆入活动横梁砧子下，通过砧子作用在落料冲头 的力对冲孔后的棒料进行落料，在活动横梁抬起后，将落料冲头摆到初始位置，(9)收起对中侧板和对中缸，将对中机械总成摆到初始位置；(10)用装取料机将落料后的棒料夹持到翻转机械总成的翻转板上，装取料机(1) 后退设定距离；(11)通过翻转油缸的运动将落料后的棒料进行90度翻转，再用装取料机将翻转 后的棒料送至锻造主机V型砧板上，装取料机退回初始位置；(12)用锻造操作机夹持芯棒带动棒料进行冲孔拔长的锻造操作，最终形成管坯成
品运走。本发明的要点在于它的结构及工作原理。其工作原理是根据管坯的锻造工艺过 程，首先在锻造主机的配合下，通过镦粗机械总成对加热后坯料进行镦粗，然后用冲孔机械 总成对镦粗后的坯料进行预冲孔，再用落料机械总成对预冲孔后的坯料进行落料，为保证 冲孔精度以上过程均用对中机械总成进行对中操作；落料后的坯料通过翻转机械总成进行 90°翻转，用装取料机将翻转后的坯料送到锻造主机V型砧板上，在夹持芯棒的操作机配 合下用锻造主机对坯料进行拔长操作，最终形成管坯成品。
一种高效管坯快锻装置与现有技术相比，具有根据合理的参数设计锻造主机设 备，减少高度和宽度，减少设备重量，降低设备投资成本，满足生产产品的要求，有效提高生 产效率，有产业的价值，采用手动和全自动方式相结合的混合操作方式，方便使用者操作， 满足生产需求，工艺过程机械化操作，降低劳动强度，提高产品锻造精度等优点，将广泛的 应用于金属热加工管坯行业中。
图1是本发明管坯快锻装置的平面布局示意图。图2是本发明管坯快锻装置的总体结构示意图。图3是本发明管坯快锻装置的主机和辅助系统液压系统图。图4是本发明管坯快锻装置的电气自动控制装置系统图。为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合 附图及较佳实施例，对依据本发明提出的管坯快锻装置具体实施方式
、结构、步骤、特征及 其功效，详细说明如下图1是本发明管坯快锻装置的平面布局示意图。图2是本发明较佳实施例的管 坯快锻装置的总体结构示意图。整个装置由锻造主机(2)、辅助系统机械设备、锻造操作机 (3)、装取料机(1)、主机和辅助系统的液压驱动系统以及全部机械和液压系统的电气自动 控制装置组成。辅助系统机械设备包括，冲孔机械总成(4)、翻转机械总成(5)、镦粗机械总 成(6)、坯料对中机械总成(7)以及落料机械总成(8)；其中的坯料对中机械总成(7)布置 在锻造主机(2)立柱下端；翻转机械总成(5)和镦粗机械总成(6)布置在锻造主机(2)进 料的一侧；冲孔机械总成(6)和落料机械总成(10)布置在锻造主机(2)上端。上述的装取料机(1)和锻造操作机(3)安装在机组轨道上；冲孔机械总成(4)由 冲头和冲孔旋转装置组成，冲孔机械总成随着锻造主机(2)活动横梁沿锻造主机(2)立柱 上下移动，冲头在冲孔旋转装置内旋转马达的驱动下可绕锻造主机(2)立柱旋转，用于对 镦粗后的棒料进行冲孔；翻转机械总成(5)由翻转装置、翻转油缸和支座组成，通过翻转油 缸将翻转装置进行旋转，用于完成棒料的90°角度的翻转；镦粗机械总成(6)由镦粗板、 镦粗旋转装置、导向立柱和升降缸组成，导向立柱焊接在锻造主机(2)上下横梁上，镦粗板 在镦粗旋转装置内的驱动马达的驱动下可围绕导向立柱旋转，升降缸可带动镦粗机械总成 沿立柱上下运动，用于完成棒料的镦粗；坯料对中机械总成(7)由旋转装置、驱动装置、升 降装置和对中装置组成，驱动装置的液压马达可驱动旋转装置围绕主机立柱在一定角度内 旋转；对中装置的对中缸可驱动对中冲头沿锻造主机(2)中心方向移动，以适应不同直径 的棒料；升降装置的升降缸可驱动坯料对中机械沿立柱轴向移动，以适应不同高度的棒料； 落料机械总成(8)由落料冲头和落料旋转装置组成，落料机械总成随锻造主机(2)活动横 梁沿锻造主机(2)立柱上下移动，落料冲头在落料旋转装置内旋转马达的驱动下可绕锻造 主机(2)立柱旋转，可用于对冲孔后的棒料进行落料。图3是本发明的管坯快锻装置的主机和辅助系统的液压系统图。所说的主机和辅 助系统的液压系统包括，主机液压系统、辅助系统的液压系统、配置全部的液压元件、管路 和电动机，达到驱动主机和辅助系统正常工作的目的；液压系统由以下部分组成主泵、主 泵的供油泵，用于辅助设备的压力控制泵、用于主液压缸缩回的蓄能系统、用于所有液压系
6统的阀、带有过滤装置及油水冷却系统的油箱和充液系统；除锻造操作机和装取料机拥有 自己独立的液压控制系统外，主机液压系统和辅助系统的液压系统共用一套油源系统，其 包括主油箱(12)、循环冷却系统(13)、供油系统(14)、主泵系统(15)、溢流系统(16)；主 机液压驱动系统还设置有主控阀系统(17)、充液系统(18)、回程控制系统(19)，其中的主 控阀系统与主工作缸(10)连接，控制主工作缸(10)的加压和泄压，回程控制系统与两个 回程缸(9)连接，控制回程缸(9)的起升，当在锻造开始时，主控阀系统(17)控制主工作 缸下降，在活动横梁(11)的砧座接触工件前，由充液系统(18)向主工作缸(10)中和回程 缸(9)上部充液，在接触工件后，充液系统(18)关闭，高压油通过主控阀系统(17)进入主 工作缸(10)，对工件进行压下锻造；达到压下行程后主控阀系统(17)泄压，回程控制系统 (19)打开，回程缸(9)下部进入高压油，回程缸(9)上部油排入主油箱(12)，同时带动活动 横梁(11)起升；辅助系统(20)的液压驱动系统还配备另一组油泵，以驱动辅助系统的液压 马达、油缸等完成其辅助功能。图4是本发明管坯快锻机组电气自动控制系统图。所说的电气自动控制装置包 括控制点和相关传感器(21)、主控制系统计算机(22)、触摸屏(23)和操作台(24)，电气 自动控制装置根据主机和辅助系统的液压驱动系统驱动和控制要求，还相应地设置有锻 造主机与辅助机械控制系统(25)、锻造操作机控制系统(26)、装取料机控制系统(27)、人 机界面的输入输出系统、模拟诊断系统、全部传感器和各种电气元件及其连接，以及自动控 制与手动控制切换装置；锻造主机与辅助机械控制系统(25)通过高压电控柜(28)控制高 压电机(29)和通过低压控制柜(30)控制低压电机(31)以控制液压和电动驱动系统(32)， 进而控制整个管坯快锻机组(33)。采用以太网连接控制点和相关传感器(21)、人机对话PC 系统用于锻造原始数据的输入和修改；在操作台上可对全套管坯快锻装置的控制方式进行 设定，对锻造过程中间数据进行设定和修正；在液压系统故障诊断和维护PC机系统上能 随时检查系统运行情况，对出现的故障点进行定位和故障分析；程序锻造系统用于对固定 形状、钢种、规格的锻件产品，使用特定程序直接输入控制系统，在锻造过程中无须进行人 工干预；通过各类传感器的合理配置和控制系统的计算，使锻件的控制尺寸精度可以达到 士 Imm ；主控制系统采用PLC控制系统，人机对话采用PC系统，配备液压系统故障诊断和维 护PC机系统，对于大批量和标准规格的锻件，还配备程序锻造系统，采用上述技术方案后， 全机组可实现管类锻件从装取料机取出原料直至锻造成品锻造完成的全自动操作。所说的管坯锻造工艺流程主要包括以下步骤(1)采用的锻件原料为棒料，先用装取料机(1)装入预热炉保温或预热，然后用装 取料机(1)取出，装入加热炉内加热至锻造温度；(2)再用装取料机(1)将加热后的棒料取出，送至锻造主机(2)镦粗台上；(3)将对中机械总成(7)的对中装置摆入锻造主机(2)中心位置，并用对中缸驱动 对中头对棒料进行对中，使之位于锻造主机(2)中心位置，收回对中头；(4)将镦粗机械总成(6)的镦粗板摆入活动横梁(11)砧子下，通过砧子作用在镦 粗板的力对棒料进行镦粗；在活动横梁(11)抬起后，升起镦粗板，将镦粗板摆到初始位置；(5)用中机械总成(7)的对中缸驱动对中头对镦粗后棒料进行对中，对中后收回 对中头；(6)将冲孔机械总成中机械总成(4)的冲头摆入活动横梁(11)砧子下，通过砧
7子作用在冲头的力对镦粗后的棒料进行冲孔；在活动横梁(11)抬起后，将冲头摆到初始位 置；(7)用装取料机(1)将冲孔后的棒料放到落料台上，并用对中缸驱动对中头对冲 孔后棒料进行再次对中，并在对中后用对中侧板压住棒料；(8)将落料机械总成(8)的落料冲头摆入活动横梁(11)砧子下，通过砧子作用在 落料冲头的力对冲孔后的棒料进行落料，在活动横梁(11)抬起后，将落料冲头摆到初始位 置，(9)收起对中侧板和对中缸，将对中机械总成(7)摆到初始位置；(10)用装取料机(1)将落料后的棒料夹持到翻转机械总成(5)的翻转板上，装取 料机(1)后退设定距离；(11)通过翻转油缸的运动将落料后的棒料进行90度翻转，再用装取料机(1)将翻 转后的棒料送至锻造主机(2)V型砧板上，装取料机(1)退回初始位置；(12)用锻造操作机(3)夹持芯棒带动棒料进行冲孔拔长的锻造操作，最终形成管 坯成品运走。
权利要求
一种高效管坯快锻装置，整个装置由锻造主机、辅助系统机械设备、锻造操作机、装取料机、主机和辅助系统的液压驱动系统以及全部机械和液压系统的电气自动控制装置组成，其特征在于辅助系统机械设备包括，冲孔机械总成、翻转机械总成、镦粗机械总成、坯料对中机械总成以及落料机械总成；其中的坯料对中机械总成布置在锻造主机立柱下端；翻转机械总成和镦粗机械总成布置在锻造主机进料的一侧；冲孔机械总成和落料机械总成布置在锻造主机上端。
2.根据权利要求1所述的一种高效管坯快锻装置，其特征在于所说的装取料机和锻 造操作机安装在机组轨道上；冲孔机械总成由冲头和冲孔旋转装置组成，冲孔机械总成随 锻造主机活动横梁沿锻造主机立柱上下移动，冲头在冲孔旋转装置内旋转马达的驱动下可 绕锻造主机立柱旋转；翻转机械总成由翻转装置、翻转油缸和支座组成，通过翻转油缸将翻 转装置进行旋转；镦粗机械总成由镦粗板、镦粗旋转装置、导向立柱和升降缸组成，导向立 柱焊接在锻造主机上下横梁上，镦粗板在镦粗旋转装置内的驱动马达的驱动下可围绕导向 立柱旋转，升降缸可带动镦粗机械总成沿立柱上下运动；坯料对中机械总成由旋转装置、驱 动装置、升降装置和对中装置组成，驱动装置的液压马达可驱动旋转装置围绕主机立柱在 一定角度内旋转；对中装置的对中缸可驱动对中冲头沿锻造主机中心方向移动；升降装置 的升降缸可驱动坯料对中机械沿立柱轴向移动；落料机械总成由落料冲头和落料旋转装置 组成，落料机械总成随锻造主机活动横梁沿锻造主机立柱上下移动，落料冲头在落料旋转 装置内旋转马达的驱动下可绕锻造主机立柱旋转。
3.根据权利要求1所述的一种高效管坯快锻装置，其特征在于所说的主机和辅助系 统的液压系统包括，主机液压系统、辅助系统的液压系统、配置全部的液压元件、管路和电 动机，达到驱动主机和辅助系统正常工作的目的；主机液压系统和辅助系统的液压系统共 用一套油源系统，其包括主油箱、循环冷却系统、供油系统、主泵系统、溢流系统；主机液 压系统还设置有主控阀系统、充液系统、回程控制系统，其中的主控阀系统与主工作缸连 接，控制主工作缸的加压和泄压，回程控制系统与两个回程缸连接，控制回程缸的起升，辅 助系统的液压驱动系统还配备另一组油泵，以驱动辅助系统的液压马达、油缸等完成其辅 助功能。
4.根据权利要求1所述的一种高效管坯快锻装置，其特征在于所说的全部机械、液压 系统的电气自动控制装置设置有控制点和相关传感器、主控制系统计算机、触摸屏和操作 台，电气自动控制装置根据主机和辅助系统的液压驱动系统驱动和控制要求，还相应地设 置有锻造主机与辅助机械控制系统、锻造操作机控制系统、装取料机控制系统、人机界面 的输入输出系统、模拟诊断系统、全部传感器和各种电气元件及其连接，以及自动控制与手 动控制切换装置；锻造主机与辅助机械控制系统通过高压电控柜控制高压电机和通过低压 控制柜控制低压电机以控制液压和电动驱动系统，进而控制整个管坯快锻机组。
5.根据权利要求1所述的一种高效管坯快锻装置，其特征在于所说的管坯锻造工艺 流程主要包括以下步骤，(1)采用的锻件原料为棒料，先用装取料机装入预热炉保温或预热，然后用装取料机取 出，装入加热炉内加热至锻造温度；(2)再用装取料机将加热后的棒料取出，送至锻造主机镦粗台上；(3)将对中机械总成的对中装置摆入锻造主机中心位置，并用对中缸驱动对中头对棒料进行对中，使之位于锻造主机中心位置，收回对中头；(4)将镦粗机械总成的镦粗板摆入活动横梁砧子下，通过砧子作用在镦粗板的力对棒 料进行镦粗；在活动横梁抬起后，升起镦粗板，将镦粗板摆到初始位置；(5)用中机械总成的对中缸驱动对中头对镦粗后棒料进行对中，对中后收回对中头；(6)将冲孔机械总成中机械总成的冲头摆入活动横梁砧子下，通过砧子作用在冲头的 力对镦粗后的棒料进行冲孔；在活动横梁抬起后，将冲头摆到初始位置；(7)用装取料机将冲孔后的棒料放到落料台上，并用对中缸驱动对中头对冲孔后棒料 进行再次对中，并在对中后用对中侧板压住棒料；(8)将落料机械总成的落料冲头摆入活动横梁砧子下，通过砧子作用在落料冲头的力 对冲孔后的棒料进行落料，在活动横梁抬起后，将落料冲头摆到初始位置，(9)收起对中侧板和对中缸，将对中机械总成摆到初始位置；(10)用装取料机将落料后的棒料夹持到翻转机械总成的翻转板上，装取料机(1)后退 设定距离；(11)通过翻转油缸的运动将落料后的棒料进行90度翻转，再用装取料机将翻转后的 棒料送至锻造主机V型砧板上，装取料机退回初始位置；(12)用锻造操作机夹持芯棒带动棒料进行冲孔拔长的锻造操作，最终形成管坯成品运走。
全文摘要
一种应用于金属热加工管坯行业中的高效管坯快锻装置，整个装置由锻造主机、辅助系统机械设备、锻造操作机、装取料机、主机和辅助系统的液压驱动系统以及全部机械和液压系统的电气自动控制装置组成，辅助系统机械设备包括，冲孔机械总成、翻转机械总成、镦粗机械总成、坯料对中机械总成以及落料机械总成；其中的坯料对中机械总成布置在锻造主机立柱下端；翻转机械总成和镦粗机械总成布置在锻造主机进料的一侧。该装置根据合理的参数设计锻造主机设备，减少高度和宽度，减少设备重量，降低设备投资成本，满足生产产品的要求，有效提高了生产效率，有产业的价值，采用手动和全自动方式相结合的混合操作方式，方便使用者操作，满足生产需求，工艺过程机械化操作，降低劳动强度，提高产品锻造精度。
文档编号B21J9/20GK101972834SQ201010280519
公开日2011年2月16日 申请日期2010年9月14日 优先权日2010年9月14日
发明者单东升, 李志波, 李龙, 王刚, 赵绪平, 韩俊明 申请人:沈阳重型机械集团有限责任公司