摘 要：介绍了模锻常用设备的种类及发展趋势，分析了模锻设备自身的结构性能特点，在此基础上论述了模锻设备的选用原则，阐述了模锻设备具有不同的适应性。
关键词：模锻锤，热模锻曲柄压力机，平锻机，螺旋压力机，液压机，选用原则 1.模锻设备的发展概况
锻造是一种借助工具或模具在冲击或压力作用下加工金属机械零件或毛坯的方法。锻造在机器制造业中有着不可代替的作用，由锻造方法生产出来的锻件形状、尺寸稳定性好，并有最佳的综合力学性能。与其他加工方法相比，锻造（主要是模锻）加工的生产率是相当高的，一个国家的锻造水平，反映了这个国家机器制造业的水平。 金属材料锻造成形的历史可追溯到2000多年以前，然而直到第一次工业革命，手工锻造才被机器锻造所取代。伴随着蒸汽机的发明和蒸汽机作为动力的应用，19世纪出现了工业汽锤。1650年帕斯卡提出了封闭静止流体中压力传递的帕斯卡原理，1795年英国人约瑟根据帕斯卡原理发明了世界上第一台水压机。电气技术的发展和电动机驱动的应用，促进了机械压力机
的发展。以矿物油作为工作介质的液压元件的出现和液压技术的发展，促进了液压机和液气驱动锻锤的发展。特别是20世纪50年代以后，随着计算机技术、控制技术、液压技术、加工制造技术和材料科学的发展，模锻设备得到了快速发展，设备能力进一步提高，产品种类和应用范围进一步扩大，设备能力进一步完善控制手段更趋先进。
2.模锻设备的种类和性能特点
2.1模锻锤
模锻锤是在中批量或大批量生产条件下进行各种模锻件生产的锻造设备，它是一种利用工作部分（落下部分或活动部分）所积蓄的动能在下行程时对锻件进行打击使锻件获得塑性变形的设备，在锻压生产中一直发挥着重要作用。模锻锤在结构和工艺方面具有以下特点：
（1）模锻锤是一种冲击成形设备，打击速度高，一般为7m/s左右，因此金属流动性和成形工艺性好。
（2）模锻锤是一种定能量设备，它不同于定行程设备的机械压力机和定力设备的液压机，
锤头没有固定下死点。其锻造能力不严格受吨位限制，当锻锤的有效打击能量小于锻件变形所需能量时，可以多打几锤。另外当锻件变形量小时，可以产生很大的打击力。
（3）单位时间内的打击次数多，对1～10t模锻锤约为40 ～100次/分，故生产效率高。
（4）锤头的行程、打击速度或打击能量均可调节，能实现轻重缓急不同的打击，因而工艺灵活，适应性广，可以生产各类形状复杂的锻件，如盘形件、轴类件等。
（5）模锻锤操作灵活，功能性强，在一台锤上可以完成拔长、滚挤、预锻、终锻等各种工序的操作，一般不需要配备制坯设备。
（6）可单型槽模锻，也可以多型槽模锻。可单件模锻，还可以多件或一料多件连续模锻。
（7）结构简单，制造容易，安装方便，维修方便。
特别是百协程控锻锤的出现，使锻锤在现代锻造工业发展中又一次得到了复兴。百协程控锻锤是充分发挥传统锻锤灵活自如、成型速度快的优势，综合运用了液压、电器等现代传
动、控制技术，不仅具有简单可靠的结构，而且具有极为周到的运行监测系统、故障诊断系统、能量自控系统及程序打击控制系统，是当今锻造工业中符合高效、节能、环保要求的具有高精度、高可靠、高性价比特点并具有广泛适应性的现代化精密锻造设备。
然而，模锻锤在使用中也存在一些问题，例如：
（1）有砧座锤工作时震动、噪声大，对厂房、设备、工人的劳动条件都有不利影响。而且锻锤底座质量大，搬运安装不便。
（2）模锻锤的导向较差，工作时的冲击和行程不固定，无顶出装置等因素使锻件精度不高。
2.2热模锻曲柄压力机
曲柄压力机是采用机械传动的塑性成形设备，通过曲柄连杆机构将旋转运动变成滑块的直线往复运动，并使其获得材料成形所需的力和直线位移，从而使坯料获得确定的变形，制成所需的工件。热模锻压力机的工作原理同通用压力机一样，传动机构设有飞轮离合器和制动离合器。热模锻压力机的特点如下：
（1）热模锻压力机采用了加粗曲轴直径、缩短曲轴支撑间距、降低机身高度、加大机身截面以及采用短粗整体连杆、高刚度装模高度调整机构，整体刚度高。
（2）采用“象鼻”形的滑块，增加了滑块导向长度及连杆与滑块的支承宽度，滑块抗偏载能力强，而且提高了设备的工作精度。
（3） 滑块行程次数高，一般是35～110次/led点阵书写显示屏分，以减少锻件与锻模的接触时间，延长模具寿命，减少毛坯温度的损失，利于锻件成形。
（4）装有力量较强的上下自动顶料装置，使模锻件的出模斜度要低于2°以下，缩短了锻件与模具型腔接触时间，而且便于实现机械化和自动化。
（5）离合器与制动器设于低速轴上。
（6）由于变形力由设备本身封闭系统的弹性变形所平衡，滑块的压力基本上属静力性质，因而工作时无震动，噪音小。
（7）楔形工作台，可以调节锻压机闭合高度，避免因闷车而损坏曲柄连杆。
陶瓷咖啡壶热模锻压力机虽有不少优点，但也有以下缺点：
kumool（1）设备结构复杂，造价比较昂贵，一次性投资大。
（2）当设备操作或模具调整不当时，有可能使滑块在接近下死点时发生闷车，中断生产，甚至可能使曲柄、连杆或模具损坏。
（3）滑块压力和行程不能随意调节，不适宜进行拔长、滚挤等制坯操作。
（4）热模锻压力机上模锻对坯料表面的加热质量要求高，不允许有过多的氧化皮。
2.3平锻机
平锻机属于曲柄压力机设备，所以它具有热模锻压力机模锻的一切特点。平锻机的工作部分作水平往复运动，具有两个滑块（主滑块和夹紧滑块），因而有两个垂直的分模面。平锻机在工艺上具有以下特点：
（1）锻造过程中坯料水平放置，其长度不受设备工作空间的限制，而且坯料都是棒料或管材，并且只进行一端局部加热和局部变形加工，因而可锻出立式锻压设备不能锻造的长杆
类锻件，也可用长棒料逐件连续锻造。
（2）有两个分模面，因而可以锻出一般锻压设备难以锻成的，在两个方向上有凹槽、凹孔的锻件，锻件形状更接近零件形状。
（3）平锻机导向性好，行程固定，锻件长度方向尺寸稳定性比锤上模锻高。但是平锻机传动机构受力产生的弹性变形随压力的增大而增加。所以，要合理地预调闭合尺寸，否则将影响锻件长度方向的精度。
（4）需配备对棒料局部加热的专用加热炉。
但是，平锻机上模锻也有以下缺点：
（1）平锻机是模锻设备中结构最复杂的一种，价格贵，投资大。
（2）靠凹模夹紧棒料进行锻造成形，一般要用高精度热轧钢材或冷拔整径钢材，否则会夹不紧或在凹模间产生大的纵向毛刺。
（3）平锻机工艺适应性差，不适宜模锻非对称锻件。
（4）锻前须用特殊装置清除坯料上的氧化皮，否则锻件粗糙度比锤上锻件高。
2.4螺旋压力机
螺旋压力机按其驱动方式可分为摩擦螺旋压力机、液压螺旋压力机、电动螺旋压力机和离合器式高能螺旋压力机，它们的共同特点是飞轮在外力驱动下储备足够的能量，再通过螺杆传递给滑块来打击毛坯做功。螺旋压力机具有以下特点：
（1）具有锻锤和曲柄压力机的双重工作特性。
（2）没有固定的下死点，无论是工作载荷还是热膨胀使机架弹性变形，均能锻出合乎要求的锻件。另外，它还可以通过多次锤击来完成锻件的变形，也就是小设备干大活。
（3）打击力不固定，打击力取决于锻件的变形程度。锻件变形程度大，提供大的变形能量，其打击力就小；而锻件变形程度小，提供较大的打击力和一定的变形能，则打击力就大。因而，能满足各种主要锻压工序的力能要求。
（4）设备制造成本低，同时材料的利用率得到提高，生产成本降低。
（5）打击速度低，金属再结晶软化现象实现的充分一些，所以，模锻同样大小的锻件所需的变形力小。
（6）摩擦压力机备有顶出装置，可以实现小模锻斜度和无模锻斜度，小余量和无余量的精密模锻工艺。
（7）劳动条件好。
螺旋压力机也具有以下缺点：
（1）承受偏心载荷的能力较差，在一般情况下，只能进行单槽模锻,双生筷制坯一般在其它辅助设备上进行。
（2）每分钟行程次数少，打击速度低，而且另需配备制坯设备，因而生产效率低。
2.5液压机
液压机是根据静态下液体压力等值传递的帕斯卡原理制成的，靠液体静压力使工件变形，这是与其他锻压设备的基本不同点。因而，液压机具有以下优点：
（1）容易获得大的工作压力和较大的工作行程，便于压制大型工件或较长、较高的工件，这是其最突出的优点。
（2）可在全行程的任意位置产生液压机额定的最大工作压力，在全行程的任意位置都可以回程。
（3）液压机本体结构较简单，溢流阀可限制作用在柱塞上的液体压力，最大载荷可受到限制，保护模具，也不会造成闷车。
（4）调速方便，通过调整通入工作缸的液体流量，可以实现各种行程速度，特别适合于等温模锻、超塑性模锻。
（5）可以用不同阀的组合来实现工艺过程的不同程序，方便地适应程序的变化，便于实现程序控制及计算机自动控制。
（6动动网）液压机上除设有大型模具垫板和定位器外，还有活动横梁同步平衡系统，以保证偏心锻造时避免模具倾斜。
（7）工作平稳，撞击和震动很小，噪音小，对厂房、地基要求不高，对工人健康、周围环境无损害。
（8）有些液压机装有侧缸，从而能完成多向模锻工序。
液压机采用液体作为工作介质，也存在着以下缺点：
（1）液压机采用液体作为工作介质，因而对液压元件的精度和密封条件要求较高。另外，不可避免的泄漏会带来环境的污染。
（2）液压机的工作速度较其他锻压设备低，因而生产效率低。
（3）液压机占地面积较大。
3.模锻设备的选用原则
常用模锻设备的基本选用原则是设备使用特性（或参数）必须适应模锻件参数和技术要求。设备参数主要考虑打击力或打击能量、打击速度和工作台尺寸等。总之，在保证成功锻出合格锻件的同时，尽量降低生产成本。
蓄热式加热炉
锻锤的突出优点在于打击速度快，因而模具接触时间短，特别适合要求高速变形来充填模具的场合。例如带有薄筋板、形状复杂的而且有重量公差要求的锻件。但是由于打击速度快，变形速率敏感的低塑性材料不宜在锤上模锻。模锻锤可进行多模镗锻造，无需配备预锻设备，操作简单灵活，适应性非常强，因而特别适合多品种、小批量的生产。锻锤是性能价格比最优的成形设备。
热模锻压力机整体刚度高，滑块抗偏载能力强，因而锻出的锻件尺寸精度高，表面质量好，加工余量小，主要用于精密模锻、热挤压和锻件精整工艺等。曲柄压力机行程和压力不能随意调节，不适宜进行拔长、滚挤等制坯操作。此外，曲柄压力机模锻具有静压力的特性，可以锻造一些对变形速率敏感的低塑性材料。设备具有自动顶料装置，便于实现机械化和自动化，因而适合中批量、大批量生产。
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