专利名称：用于下拉式锻造压机的液压式上砧夹紧、旋转及快换系统的制作方法
技术领域：
本发明属于锻造装备技术领域，是一种用于下拉式锻造压机的液压式上砧夹紧、旋转及快换系统。
背景技术：
现有的下拉式锻造压机多为三梁两柱式结构。由上梁、下梁及立柱组成的压机框架沿着固定梁之导向装置上下往复运动，实现锻造功能。上梁下表面中心安装有上砧垫板及上砧。由于锻造工艺的需要，特别在进行镦粗、拔长、摔圆、弯曲、校直等锻造工艺时，常常需要实现上砧的旋转以及需要频繁更换不同种类的上砧。现有的下拉式锻造压机，需要在上梁的四个角上设置四组上砧夹紧、快换机构，才能实现单一的上砧夹紧、快换功能，但无
法实现上砧旋转之功能。这些装置结构复杂，占用的空间尺寸庞大，涉及的零部件很多，制造、安装和维修不方便，设备故障率高，严重影响生产效率；同时由于这些装置的设置，大大提高了压机设计的复杂性，严重的削弱了锻造压机上梁的强度，缩短了压机的使用寿命。上砧夹紧、旋转及快换功能的实现已成为锻造压机现代化水平的重要标志之一。同时，下拉式锻造压机在工作时，工作速度快，动作频次高，锻造精度高，转换时间短，锻造偏心力对压机零部件寿命有很大的影响，要求上砧与上砧垫板紧密贴合，减少碰撞。目前，绝大多数锻压机上砧夹紧机构采用碟簧式结构，各零件机械磨损严重；碟簧组的受力与变形呈非线性关系，夹紧力不好调整；碟簧组容易产生疲劳，造成上砧夹紧力的损失，传动效率低。而采用液压式上砧夹紧机构，基本上只是密封圈的磨损，更换容易，价格便宜；通过调节溢流阀，可以简便精确调整上砧夹紧力；使用更加安全可靠。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于下拉式锻造压机的液压式上砧夹紧、旋转及快换系统，它采用一体结构设计实现了锻压机上砧夹紧、上砧旋转和上砧快换这三种功能的有机结合，它结构简单使用方便。本发明的技术方案是用于下拉式锻造压机的液压式上砧夹紧、旋转及快换系统，其特征是它至少由液压式上砧夹紧机构和上砧旋转机构组成，并固定安装在锻压机的上梁中心线上，本系统与锻造压机上梁固定连接；上砧夹紧机构至少包括上砧压下缸、T型拉杆、矩形花键式活塞杆和带键齿轮，T型拉杆的T型头端部安装在上砧连接座的凹槽中，并沿着上砧压下缸中心线作上下往复运动，T型拉杆上还设置有带键齿轮；上砧旋转机构是在本系统的上砧旋转油腔中设置有齿条式活塞杆，齿条式活塞杆与带键齿轮啮合，驱动矩形花键式活塞杆及T型拉杆作90°往复旋转运动。所述的液压式上砧夹紧机构，它包括上砧压下缸、T型拉杆、矩形花键式活塞杆、中间块、带键齿轮、压环、压盖、凸台螺母和连接键；上砧压下缸和T型拉杆之间设置有可上下移动的矩形花键式活塞杆，中间块通过螺钉与上砧压下缸固定连接，中间块中设置有带键齿轮，带键齿轮的两个端面上分别设置有压环，压盖通过螺钉与中间块固定连接，T型拉杆的末端通过螺钉、凸台螺母和连接键与矩形花键式活塞杆固定连接；上砧压下缸与矩形花键式活塞杆的上端面之间形成的环形密闭油腔为上砧压下油腔；上砧压下缸与矩形花键式活塞杆的下端面之间形成的环形密闭油腔为上砧提升油腔，上砧提升油腔通过上砧压下缸中的油孔与蓄能器相连通。所述的凸台螺母、T型拉杆与矩形花键式活塞杆通过连接键和螺钉连接在一起，保证它们同步旋转。所述的上砧提升油腔与蓄能器导通，向上推动上砧压下缸中的矩形花键式活塞杆和T型拉杆。所述的中间块的两侧的上砧旋转缸内设置有齿条式活塞杆， 导向套为齿条式活塞杆的运动提供导向。所述的齿条式活塞杆沿着上砧旋转油腔的中心线运动。本发明的特点是
1、设置专用的上砧夹紧机构，保证了在锻压机频繁的上下运动中上砧和上砧垫板的紧密结合，同时克服了上砧运动时的惯性，减少运动中的碰撞；
2、设置了上砧旋转装置，可以在锻造工件时边锻边校，减少锻件再次加热时的氧化损耗，节约了能源；
3、具有上砧快换功能，当锻压机上、下砧接触时，通过向上砧压下油腔通高压油的方法，使T型拉杆脱离上砧连接座，并通过下砧移动装置带动待换上砧，实现上砧的快速更换。4、与碟簧式上砧夹紧机构相比，采用液压式上砧夹紧机构，使用更加安全可靠，安装维护更加简便，而且价格低廉。
下面将结合实施例对本发明作进一步的说明。图I是实施例I用于下拉式锻造压机的液压式上砧夹紧、旋转及快换系统与锻压机连接结构示意 图2是实施例2液压形式的夹紧、旋转机构示意 图3是图2中的A-A剖面 图4是实现上站'快换功能不意 图5是液压系统示意图。图中101、用于下拉式锻造压机的液压式上砧夹紧、旋转及快换系统；102、螺柱；103、第一螺母；104、上梁；105、键；106、上砧垫板；107、第一连接螺钉；108、四个均匀分布的键；109、上砧连接座；110、第二连接螺钉；111、上砧；112、下砧；201、上砧压下缸；205、带键齿轮；206、齿条式活塞杆；212、T型拉杆；216、矩形花键式活塞杆；217、中间块；218、压环；219、压盖；220、凸台螺母；221、连接键；302、导向套；401、需更换的上砧连接座；402、需更换的上砧；403、需更换的下砧；404、下砧移动装置；501、蓄能器；1、上砧压下油腔；II、上砧提升油腔；A、第一上砧旋转油腔；B、第二上砧旋转油腔。
具体实施例方式实施例I :
如图I所示，用于下拉式锻造压机的液压式上砧夹紧、旋转及快换系统101通过螺柱102、第一螺母103安装在锻造压机上梁104的中心。上砧垫板106与上梁104通过键105、第一连接螺钉107连接在一起。上砧111与上砧连接座109通过第二连接螺钉110连接在一起。上砧111与上砧垫板106之间设置四个均匀分布的键108。用于下拉式锻造压机的液压式上砧夹紧、旋转及快换系统101中的T型拉杆212的T型头端部安装于上砧连接座109的凹槽中，使得上砧111底面与上砧垫板106紧密贴合在一起。实施例2
如图2和图3所示，在上砧压下缸201和T型拉杆212之间设置有可上下移动的矩形花键式活塞杆216。中间块217通过螺钉与上砧压下缸201连接在一起。在中间块217中设置一个与齿条式活塞杆206相啮合的带键齿轮205。带键齿轮205的两个端面设置压环218，为齿轮205的旋转提供导向。压盖219通过螺钉与中间块217连接在一起，对齿轮205起到轴向定位的作用。T型拉杆212通过凸台螺母220、连接键221和螺钉与矩形花键式活塞杆216连接在一起，保证了 T型拉杆212与其它零部件上、下运动的一致性。连接键221的设置保证了T型拉杆212、矩形花键式活塞杆216与凸台螺母220旋转的一致性。矩形花键式活塞杆216与带键齿轮205为矩形花键连接，既可以保证两者同步转动，又可以保证矩形花键式活塞杆216上下移动。在中间块217的两侧的上砧旋转缸内设置一个与齿轮205相啮合的齿条式活塞杆206以驱动齿轮205、矩形花键式活塞杆216及T型拉杆212旋转。导向套302为齿条式活塞杆206的运动提供导向。上砧压下缸201与矩形花键式活塞杆216的上端面之间形成的环形密闭油腔为上砧压下油腔I ;上砧压下缸201与矩形花键式活塞杆216的下端面之间形成的环形密闭油腔为上砧提升油腔II，上砧提升油腔II通过上砧压下缸201中的油孔与蓄能器501相连通，向上推动上砧压下缸201中的矩形花键式活塞杆216和T型拉杆212。I、上砧夹紧功能的实现
下拉式锻造压机在工作工程中，工作速度快，动作频次高，锻造精度高，转换时间短，而且锻造偏心力对压机零部件寿命产生很大影响，这就需要上砧111与上砧垫板106紧密连接，减少上砧111与上砧垫板106的碰撞或开缝。本发明装置专门设置上砧夹紧机构。上砧压下缸201通过螺柱102、第一螺母103与锻造压机上梁104连接在一起，则上梁104、上砧垫板106、上砧压下缸201三者之间相对静止。如图5所示，上砧提升油腔II与蓄能器501相连接，始终保持高压，从而一直向上推动矩形花键式活塞杆216，又由于T型拉杆212与矩形花键式活塞杆216连接在一起，使得T型拉杆212之T型头端面紧紧压在上砧连接座109上。上砧111与上砧连接座109通过第二连接螺钉110连接在一起。从而保证了在压机上梁104频繁的上、下往复运动过程中，上砧111与上砧垫板106紧密贴合在一起，有效的克服了上砧111本身的运动惯性力，减少上砧111与上砧垫板106之间的碰撞或开缝，提高了上砧111的运动精度，保证了锻件的尺寸精度；同时也保证了上砧111与上砧垫板106的接触面积，改善了锻造压机各零部件的受力情况，提高了压机的使用寿命。蓄能器501的设置还可以有效补偿高压油液的泄漏，使本装置更加安全可靠。通过调整溢流阀的压力，可以方便、精确的获得不同的夹紧力。2、上砧旋转功能的实现
由于锻造工艺的需要，特别是棒料或长型锻件的校直，本发明设置了上砧旋转机构。在锻造过程中，高温棒料或长型锻件容易发生弯曲变形，设置了上砧旋转装置，可以在热态下边锻边校，从而减少锻件加热次数，降低锻件的氧化耗损，节约能源。本发明之旋转机构的特征是当锻造压机上梁104位于工作位置时，上砧111与上砧垫板106紧密贴合在一起；上砧压下缸201之上砧压下油腔I通入高压油液，上砧提升油腔II排油，推动矩形花键式活塞杆216向下运动，则T型拉杆212、凸台螺母220等一起向下移动，由于T型·拉杆212的T型头端面与上砧连接座109连接在一起，所以上砧111底面此时与安装于上砧垫板106表面的键108脱开；然后，上砧旋转油腔B进液，上砧旋转油腔A排液，从而驱动齿条式活塞杆206沿着上砧旋转缸之中心线运动，齿条式活塞杆206则驱动齿轮205顺时针旋转，由于矩形花键式活塞杆216与齿轮205为花键连接，T型拉杆212通过凸台螺母220与矩形花键式活塞杆216连接在一起，T型拉杆212与上砧连接座109紧密连接，上砧111与上砧连接座109又连接在一起，则T型拉杆212与上砧111 一同转动90° ;之后上砧压下缸201之上砧压下油腔I排油，上砧提升油腔II通入高压油液，推动矩形花键式活塞杆216、τ型拉杆212等向上移动，T型拉杆212同时带动上砧连接座109与上砧111向上移动，最后上砧111底面又重新与上砧垫板106紧密接触；从而完成上砧旋转之功能。在锻造过程中上砧111能够旋转90°，能有效提高压机的生产率，降低工人的劳动强度，节约能源。3、上砧快换功能的实现
如图4所示，由于锻件尺寸及形状的多样性，可能需要同时对锻件进行镦粗、拔长、摔圆、弯曲、切断等；现代的工厂管理也要求锻造压机本身能够实现自动化，减轻工人的劳动强度，这就需要锻造压机设置上砧快换功能。当锻造压机上砧111、下砧112之砧面接触时，上砧压下缸201之上砧压下油腔I通入高压油液，上砧提升油腔II排油，推动矩形花键式活塞杆216向下运动，则T型拉杆212、凸台螺母220等一起向下移动，由于上砧111放置于下砧112上，所以，随着T型拉杆212继续向下移动，其T型头端面与上砧连接座109分离。然后，上砧旋转油腔B进液，上砧旋转油腔A排液，从而驱动齿条式活塞杆206沿着上砧旋转缸之中心线运动，齿条式活塞杆206则驱动齿轮205顺时针旋转，由于矩形花键式活塞杆216与齿轮205为花键连接，T型拉杆212与矩形花键式活塞杆216连接在一起，则T型拉杆212转动90°。上砧压下缸201之上砧压下油腔I排油，上砧提升油腔II通入高压油液，推动矩形花键式活塞杆216、Τ型拉杆212等向上移动。然后，锻造压机上梁104向上运动，直至T型拉杆212完全脱离上砧连接座109。然后，通过下砧移动装置404，推动下砧(112和403)向左移动，使得预先放置于下砧403之上的需要更换的上砧402能够移动到上梁104中心即T型拉杆212之中心，而上砧111和下砧112移出动梁104之中心。压机上梁104向下运动，直至上砧垫板106与需要更换的上砧402底面贴合。随后，上砧压下缸201之上砧压下油腔I通入高压油液，上砧提升油腔II排油，推动矩形花键式活塞杆216和T型拉杆212等向下移动，直至T型拉杆212完全伸入上砧连接座401之中。然后，上砧旋转油腔A进液，上砧旋转油腔B排液，齿条式活塞杆206驱动齿轮205、矩形花键式活塞杆216及T型拉杆212逆时针转动90°。上砧压下缸201之上砧压下油腔I排油，上砧提升油腔II通入高压油液，推动矩形花键式活塞杆216、T型拉杆212等向上移动，T型拉杆212之T型头端面再次与上砧连接座401紧密接触，进而需要更换的上砧402与上砧垫板106也能够紧密贴合。此时，压机上梁104可以带动上砧402上、下往复运动，进行正常的锻造工作。实现上砧快换功能，大大减少了自由锻造压机锻造工作的辅助时间，提高了自动化程度和劳动生产率，降低了工人的劳动强度。所述的下砧移动装置404由液压缸驱动，液压缸活塞杆之左侧端面安装有一钩形零件；下砧112与需更换的下砧403的两侧也为钩形结构。下砧112右侧的钩形结构与需更换的下砧403左侧的钩形结构相互搭合，需更换的下砧403右侧的钩形结构与下砧移动装置404左侧的钩形零件相互搭合。当下砧移动装置404之液压缸活塞杆伸出时，其左侧的钩形零件推动需更换的下砧403的右侧端面，需更换的下砧403之左侧的钩形结构推动
下砧112的右侧端面，从而实现下砧112与需更换的下砧403向左侧移动；当下砧移动装置404之液压缸活塞杆缩回时，其左侧的钩形零件向右拉动需更换的下砧403右侧的钩形结构，需更换的下砧403左侧的钩形结构向右拉动下砧112右侧的钩形结构，进而实现下砧112与需更换的下砧403向右移动。下砧移动装置404为锻压机的一个独立的重要组成部分，它与上砧夹紧、旋转及快换系统相互配合，以实现下砧快换功能。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。
权利要求
1.用于下拉式锻造压机的液压式上砧夹紧、旋转及快换系统，其特征是它至少由液压式上砧夹紧机构和上砧旋转机构组成，并固定安装在锻压机的上梁中心线上，本系统与锻造压机上梁(104)固定连接；上砧夹紧机构至少包括上砧压下缸(201)、T型拉杆(212)、矩形花键式活塞杆(216)和带键齿轮(205)，T型拉杆(212)的T型头端部安装在上砧连接座(109)的凹槽中，并沿着上砧压下缸(201)中心线作上下往复运动，T型拉杆(212)上还设置有带键齿轮(205);上砧旋转机构是在本系统的上砧旋转油腔中设置有齿条式活塞杆(206),齿条式活塞杆(206)与带键齿轮(205)啮合，驱动矩形花键式活塞杆(216)及T型拉杆(212)作90°往复旋转运动。
2.根据权利要求I中所述的用于下拉式锻造压机的液压式上砧夹紧、旋转及快换系统，其特征是所述的液压式上砧夹紧机构，它包括上砧压下缸(201)、T型拉杆(212)、矩形花键式活塞杆(216)、中间块(217)、带键齿轮(205)、压环(218)、压盖(219)、凸台螺母(220)和连接键(221);上砧压下缸(201)和T型拉杆(212)之间设置有可上下移动的矩形花键式活塞杆(216 )，中间块(217 )通过螺钉与上砧压下缸(201)固定连接，中间块(217 )中设置有带键齿轮(205)，带键齿轮(205)的两个端面上分别设置有压环(218)，压盖(219)通过螺钉与中间块(217)固定连接，T型拉杆(212)的末端通过螺钉、凸台螺母(220)和连接键(221)与矩形花键式活塞杆(216)固定连接；上砧压下缸(201)与矩形花键式活塞杆(216)的上端面之间形成的环形密闭油腔为上砧压下油腔(I );上砧压下缸(201)与矩形花键式活塞杆(216)的下端面之间形成的环形密闭油腔为上砧提升油腔(II)，上砧提升油腔(II)通过上砧压下缸(201)中的油孔与蓄能器(501)相连通。
3.根据权利要求2中所述的用于下拉式锻造压机的液压式上砧夹紧、旋转及快换系统，其特征是所述的凸台螺母(220)、T型拉杆(212)与矩形花键式活塞杆(216)通过连接键(221)和螺钉连接在一起，保证它们同步旋转。
4.根据权利要求2中所述的用于下拉式锻造压机的液压式上砧夹紧、旋转及快换系统，其特征是所述的上砧提升油腔(II)与蓄能器(501)导通，向上推动上砧压下缸(201)中的矩形花键式活塞杆(216)和T型拉杆(212)。
5.根据权利要求2中所述的用于下拉式锻造压机的液压式上砧夹紧、旋转及快换系统，其特征是所述的中间块(217)的两侧的上砧旋转缸内设置有齿条式活塞杆(206)，导向套(302)为齿条式活塞杆(206)的运动提供导向。
6.根据权利要求I或5中所述的用于下拉式锻造压机的液压式上砧夹紧、旋转及快换系统，其特征是所述的齿条式活塞杆(206)沿着上砧旋转油腔的中心线运动。
全文摘要
本发明属于锻造装备技术领域，是用于下拉式锻造压机的液压式上砧夹紧、旋转及快换系统，其特征是它至少由液压式上砧夹紧机构和上砧旋转机构组成，并固定安装在锻压机的上梁中心线上，本系统与锻造压机上梁固定连接；上砧夹紧机构至少包括上砧压下缸、T型拉杆、矩形花键式活塞杆和带键齿轮，T型拉杆的T型头端部安装在上砧连接座的凹槽中，并沿着上砧压下缸中心线作上下往复运动，T型拉杆上还设置有带键齿轮；上砧旋转机构是在本系统的上砧旋转油腔中设置有齿条式活塞杆，齿条式活塞杆与带键齿轮啮合，驱动矩形花键式活塞杆及T型拉杆作90°往复旋转运动。本发明实现了锻压机上砧夹紧、上砧旋转和上砧快换这三种功能的有机结合。
文档编号B21J13/08GK102873248SQ20121022447
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月10日 优先权日2012年10月10日
发明者房志远, 张营杰, 卫凌云, 牛勇 申请人:中国重型机械研究院有限公司