明白：曲柄式热模锻压力机和螺旋式压力机的比较

haitao.jing · 发表于 2023-4-3 18:25:23

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　　1.    曲柄式热模锻压力机用于汽车前梁和曲轴的锻造，材料消耗少、效率高，适合大批量的生产模式；是国际汽车零件市场的主导设备。

　　螺旋式压力机具有锤类的工作特性，适用于小批量生产模式和薄型零件如刀片、涡轮叶片类，需要多次打击成形的零件。

　　2.    螺旋式压力机为了消除因扭矩而产生的滑块的水平扭转趋势，采用×型四面导轨；经过使用证明：在偏心载荷下滑块的稳定性差，滑块在下死点时与工作台的平行精度低，这也是造成模具寿命短、模锻精度低的原因。

　　曲柄式热模锻压力机采用八面直角长导轨，曲柄连杆的运动模式，滑块的下死点精度高；可以获得较小的锻件厚度公差，锻件精度高、一致性很好，重量偏差小；模具的使用寿命长。

　　3.    螺旋式压力机每次打击均须全部能量的转换，要求精确地设定打击能量，否则不是打击能量过大，残余冷击力消耗在机身的弹性变形上，对模具和压力机造成伤害；或是打击能量过小，出现模锻不完全的现象，增加打击次数，延长闷模时间，致使模具回火软化，造成型槽塌陷，降低模具使用寿命；多次打击也降低了生产效率。为了克服上述缺点，螺旋式压力机现在采用了限位块，但是在能量设定过高时仍然不能避免无用的能量消耗！

　　曲柄式热模锻压力机每次打击仅消耗必须的能量，在打击间隔时间内飞轮存储能量，确保每次打击的能量，不需重复打击，生产效率高，模具寿命长。

　　4.    螺旋式压力机机身刚性低，螺旋副等传动部件的刚性低，机身和传动部件的变形消耗了较多的能量，只有不到50% 的能量用于锻件成性，造成在打击较硬的工件时会出现很危险的负荷峰值；而打击较软的工件时，能量不能完全转换，转化为弹性变性能的增量，即产生冷击力；损伤模具、滑块和螺杆螺母。

　　曲柄式热模锻压力机机身采用预应力结构，曲柄连杆等传动部件的刚性好！每次打击仅消耗必须的能量，富裕的能量仍存储在飞轮上，避免能量的浪费；由于采用稀油润滑曲轴和连杆，并直接在润滑出安装止回阀，可以在负荷增加的那一刻得到流体动力学的效果；大大减少摩擦损失，排除了因压力机能量不足造成闷车的可能性。

　　5.    曲柄式热模锻压力机的模锻空间大，可以安排多个工位，工艺适应性强，有利于优化工序，改善锻件质量；侧面开窗大，适应多种自动化方案，针对不同吨位和速度的压力机，可以提高生产效率27~100%。滑块速度快，模具与锻件接触时间短（与机身弹性变形值相关），减少模具温升，提高模具寿命。

　　螺旋式压力机由于螺旋副结构限制，多工位模具中心间距不应超出螺杆节圆的半径；适用于单模腔，需要多次打击成形的零件。

　　6.    螺旋式压力机采用螺旋副传动，负荷增加的那一刻摩擦阻力急剧增大，而且需要频繁正反转换向，有很多无用的能量消耗在摩擦和换向中；高速频繁正反转换向、重量和惯性也造成机身摇摆晃动，噪音大而且会损伤地基或机身；电机高速频繁正反转换向也造成电流对电网的冲击。螺旋式压力机滑块速度慢，机身变形大，模具与锻件接触时间长，加剧模具温升，降低模具硬度，有损模具寿命。

　　曲柄式热模锻压力机采用双连杆传动，强制稀油润滑，能量损耗小；滑块锻击速度快，模具温升小，寿命长。

　　7.    曲柄式热模锻压力机采用双曲柄双连杆传动，抗偏心载荷能力强，在偏离工作台中心左右各260~275毫米的范围内，可以承受等于额定压力的负荷。

　　螺旋式压力机采用螺旋副传动，受螺杆直径的限制，只能在螺杆直径的40% 处承受90% 的额定负荷。有观点认为螺旋压力机的最大打击力允许为公称压力的1.6 倍，同样因为受螺杆直径的限制，其范围仅局限在有限的螺杆直径范围内；而且会产生极大的冷击力，使模具和滑块、螺杆螺母等受力零件承受过大的载荷，降低使用寿命。

　　8.    曲柄式热模锻压力机飞轮保证了必要的能量储备。

　　螺旋式压力机直接驱动式不能保证必要的能量储备。

　　9.    曲柄式热模锻压力机主电机功率，仅为同等吨位的螺旋式压力机的一半，飞轮曲轴均单向运转，噪音低，运转电流平稳。12500吨的曲柄式热模锻压力机的功耗，相当于8000吨或10000吨的螺旋式压力机的功耗（能耗比约1∶1.3~1.6 ）。

　　10.  技术参数的对比

　　螺旋式

　　压力机

　　10000吨

　　TMP

　　曲柄式热模锻

　　压力机12500吨

　　TMP

　　曲柄式热模锻

　　压力机14000吨

　　TMP

　　曲柄式热模锻

　　压力机14000吨

　　有效工作储备（有用功）吨*米

　　225

　　＞300

　　＞350

　　＞350

　　每分钟打击次数

　　5~6

　　35

　　35

　　35

　　主电机功率

　　KW

　　1050

　　500

　　500

　　630

　　压力机重量吨

　　1450

　　1390

　　1490

　　1490

　　综上所述，可以得出结论：

　　1.    曲柄式热模锻压力机适合大批量生产汽车曲轴、前梁、连杆等零件。

　　螺旋式压力机适合小批量生产模式和薄型零件如刀片、涡轮叶片类，需要多次打击成形的零件。

　　2.    曲柄式热模锻压力机滑块与工作台的平行精度高，可保证锻件质量，延长模具寿命。

　　3.    曲柄式热模锻压力机的曲柄运动特性，决定了滑块下死点精度高，锻件质量高，尺寸和重量一致性好！

　　螺旋式压力机没有确定的下死点，只能采用限位块，用模具打靠来保证滑块下死点精度，产生冷击力或需要重复打击，无法实现自动化按节拍生产。

　　4.    曲柄式热模锻压力机采用预应力机身，刚性好，弹性变性小。

　　螺旋式压力机机身刚性低，螺旋副等传动部件的刚性低，弹性变形消耗了较多的能量，只有不到50% 的能量用于锻件成性。

　　5.    曲柄式热模锻压力机模锻空间大，工艺适应性强，易于实现自动化。

　　6.    曲柄式热模锻压力机滑块的速度快，生产效率高。

　　7.    曲柄式热模锻压力机机身刚性好，弹性变性小，工件与模具接触时间短，模具温升小，寿命长。

　　8.    曲柄式热模锻压力机，飞轮单向旋转，能量损失小。

　　螺旋式压力机大质量的飞轮频繁换向，电机经常过载，对电网冲击大。

　　9.    曲柄式热模锻压力机能耗低，使用维修费用低。

　　螺旋式压力机能耗约为曲柄式热模锻压力机的2倍；螺杆螺母承受压力大，应力集中，极易损坏，使用维修费用高。

　　10.  曲柄式热模锻压力机的能量利用率高

　　11.  曲柄式热模锻压力机的重量更轻。

　　12.  曲柄式热模锻压力机在自动化节拍生产时，生产率高，锻件质量高，模具寿命高，能耗低。

　　13.  螺旋式压力机有冲击作用，机身摇摆晃动，可能损伤地基；螺旋副可承受力小，与滑块非刚性连接，不能承受较大的负荷；螺杆螺母承受压力大，应力集中，极易损坏，维修费用高。

　　14.    曲柄式热模锻压力机附属设备少，不需要预成形压力机。在曲轴或前梁自动线中，通常配备高效、低成本且材料来利用率高的楔横轧机，进行制坯；这种配置几乎成为大量生产的标准配置。在曲柄热模锻压力机上锻造平面曲轴，随后在扭拐机上扭拐，成为生产汽车发动机曲轴锻件最有效的方式，可将金属消耗降到最低。

　　螺旋式压力机锻造区域小，对于大锻件只能用于最后的终锻，需要配置预成形压力机。

　　15.  曲柄式热模锻压力机高效，节能环保；锻件飞边小省材料，锻件质量高一致性好；使用维护费用低，投资回报率高！

　　每种曲柄热模锻压力机都有自己最有效的生产范围。从这点出发不止一次进行了螺旋压力机和各种结构的曲柄热模锻压力机（包括楔式）的对比。结果是一致的：大部分批量生产的锻件（包括曲轴、前梁）更可取的是曲柄热模锻压力机。

　　螺旋压力机，和锻锤一样，为冲击作用机器（就是说在锻件变形开始阶段，上模具高速接触锻件）。因此当模锻较复杂形状锻件时，例如曲轴，会大幅加大飞边金属消耗量。譬如，在卡马斯厂在楔式120MN上模锻曲轴99和118公斤，飞边金属消耗量相应为毛坯重量的24%和28.8%，在螺旋压力机PZS900上，MALLER WEINGARTEN公司，生产同类锻件，重110公斤，飞边金属消耗量上升至62.6%

　　16.  螺旋式压力机适用于小批量、单模腔、多次锻击成形的生产方式，多用于叶片类零件等，有色金属合金和难变形合金的锻造，可用小能量通过多次锻击积累能量，实现大变形比。

　　曲柄式热模锻压力机高效高质量的特性，满足了汽车行业产量不断增长的需求，在工业发达国家约占成型设备的40~64%（在中国约占15%），已经成为国际汽车零件市场的主导装备！锻压机床的技术水平和拥有量，已经成为国家工业发达水平的重要标志。

　　例如：当今最大的和最高水平的曲轴锻件制造厂是日本的SUMITOMO和德国 KRUPP；在SUMITOMO只使用曲柄热模锻压力机，有160MN和110 MN各一条，60 MN三条线。KRUPP有80 MN和120 MN，31.5、50、63 MN。FORD于1995年投产70 MN。通过生产实践已经证明上述设备选型是理智的。

　　螺旋压力机曾经和现在用于生产较薄的锻件，最典型的是叶片。以前螺旋压力机制造商（如HASENCLEVER）认为，螺旋压力机对制造“紧凑”锻件，类似拖拉机辊子更可取。但是，当组建专业自动生产线生产此类锻件时，他们的定位就不是螺旋压力机了，转而认为曲柄热模锻压力机，最有效的设备种类。

　　随着与国际市场的接轨，国内锻造行业已经意识到，重复低水平的竞争，终将被市场所淘汰！必须全面提高工艺、质量和装备水平，才能缩小与发达国家的差距；不断提高生产效率，才能应对能源和材料的价格的日益增长。依托汽车工业的飞速发展，中国锻造业开始了从锤类生产方式，向真正的高效模锻生产方式转变。很多国内的压力机制造商，开始重视研制曲柄式热模锻压力机的现象，说明这种转变是不可逆转的！

　　在国际汽车零件市场上，用户只接受曲柄式热模锻压力机所生产的锻件！促使中国很多锻造厂根据国外客户的订单要求，开始使用曲柄式热模锻压力机，随着国外锻件生产向国内的转移，高效低能耗的曲柄式热模锻压力机开始逐步为中国客户所青睐。

　　曲柄式热模锻压力机和螺旋式压力机对比一览表

　　螺旋式压力机

　　曲柄式热模锻压力机

　　１

　　生产效率

　　低

　　高（↑27~100%）

　　２

　　能源消耗

　　高

　　低（能耗比1﹕1.3~1.6）

　　３

　　锻件质量

　　低

　　高（重量、致密度一致性好）

　　４

　　工艺适应性

　　差

　　好（可多工位、自动化）

　　５

　　自动化适应性

　　差

　　好（侧窗大、模锻空间大）

　　６

　　环保

　　差

　　好（噪音、震动小）

　　７

　　使用维护费用

　　高（螺母易损）

　　低

　　８

　　投资回报率

　　低（投资少被低效率所抵消）

　　高

　　９

　　适合产品类型

　　叶片类、难变形合金类

　　曲轴、前梁、连杆等

　　10

　　机身结构、刚性

　　分体预应力 / 刚性差

　　分体预应力 / 刚性好

　　11

　　传动方式

　　螺旋副

　　双曲柄连杆

　　12

　　与滑块连接方式

　　非刚性连接

　　刚性连接

　　13

　　抗偏载能力

　　弱

　　强

　　14

　　滑块导向

　　× 形四面导轨

　　∟ 直角形八面长导轨

　　15

　　抗偏载能力

　　弱

　　强

　　16

　　滑块下死点精度

　　无确定的下死点

　　高

　　17

　　滑块行程速度

　　慢  0.6~1.5m/s

　　快

　　18

　　锻击次数（spm）

　　5~6

　　35

　　19

　　锻件与模具接触时间

　　短

　　长

　　20

　　模具寿命

　　低

　　高

　　21

　　工作台面积

　　小

　　大

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明白：曲柄式热模锻压力机和螺旋式压力机的比较

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