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    1  鍛錘在現代鍛造工業中的地位及其適應性

    鍛錘是多種鍛壓機器的先驅，從19世紀第一臺蒸汽錘在英國問世以來，已有一百多年的歷史，本世紀以來相繼出現電動空氣錘、液壓回程單動落錘、液壓回程雙動液氣錘、以及目前最先進的全液壓雙動液壓錘是錘類設備驅動型式方面的重要發展。盡管各種鍛造新工藝和新設備不斷涌現，但錘類設備由于結構簡單、操作方便、適應性強、投資少等特點，至今仍然起著非常重要的作用。據中國鍛造協會統計，全國現擁有1噸以上自由鍛錘1600臺，模鍛錘650臺，1噸以下空氣錘達2.5萬臺。鍛錘在鍛造設備中占有量近80%，1噸以上鍛錘占相當能量鍛造設備總量的50%，在60年～70年期間各工業國家在鍛造設備中，鍛錘的占有比例達到60%以上，日本等到國甚至達到75%。

    鍛錘在現代鍛造工業中的地位取決于如下幾個方面：

    a　結構簡單，維護費用低；

    b  操作方便，靈活性強；

    c  模鍛錘可進行多模鏜鍛造，無需配備預鍛設備，萬能性強；

    d  成形速度快，對不同類別的鍛件適應性強；

    e  設備投資少（僅為熱模鍛壓力機投資的1/4）．

    蒸汽模鍛錘與其它成形設備的比較如下：

    鍛錘的特出優點在于打擊速度快，特別適合要求高速變形來充填模具的場合。由于鍛錘速度快，模具接觸時間短，有利于重量相對小、形狀輕薄、冷卻特別快的零件的成形，有利于模具壽命的提高。

    2  國內鍛錘技術的發展

    2．1傳統蒸空錘的缺點

    近年來，由于各種新工藝及新設備的出現，加之能源和環保方面的要求愈來愈高，傳統蒸空錘的缺點日益突出，主要表現在：

    ａ　能源消耗大．據統計，其能源利用率不到２％;

    ｂ　蒸汽鍋爐排出的煙塵嚴重污染環境;

    ｃ　振動與噪音．工作環境惡劣;

    2．2國內鍛錘技術現狀

    針對蒸空錘的缺點，我國從70年代開始研制電液錘，經過近30年的發展，節能問題基本得到解決。主要表現在傳統蒸空鍛錘的換頭改造。目前國內從事換頭主要以北理工、西重所兩家為代表，其中北理工技術應用占多數。所謂換頭即采用電液傳動裝置取代原有鍛錘的氣缸及動力站，保留原有機架、砧座。

    現有換頭技術的局限性：

    a 采用手動閥控制打擊能量，鍛錘重復輸出打擊能量的精度低，對操作工人的技術要求高，鍛件的厚薄尺寸精度低；

    b 換頭可解決節能問題，但工作精度不可能得到解決；

    c 鍛錘的操作靈活性相對蒸汽錘較差，特別是連打制坯動作反應慢，動作不靈活；

    d 故障率高，維修成本大；

    f 難以實現自動化生產；

    g 由于打擊能量不能得到精確控制，富余能量打擊帶來的噪聲污染無法得到解決；

    h 基礎振動問題無法解決。

    除換頭外，電液錘整機的研制仍處于發展階段。目前國內真正能打入市場并站穩市場尚無一家。從70年代始，吉林鍛壓、安陽鍛壓與我公司前身海安鍛壓均作了很大的努力，特別是我公司，經歷了從對擊錘到消振錘再到現在的全液壓短行程模鍛錘三個過程，產品結構逐步優化，趨向簡單化；控制性能逐步提高，趨向自動化。

    目前，吉林鍛壓已放棄了電液錘研制，而安陽鍛壓在經歷了整機研制的挫折后，開始轉向技術相對成熟的北理工“換頭技術”。

    3  國外鍛錘技術的發展

    國外電液錘的發展起步于本世紀30年代，早于我國近40年，以世界著名的鍛錘制造商德國Lasco公司液壓錘發展歷史來看，液壓錘經歷了從放油打擊單動落錘到放油打擊雙動落錘（即類似于我國目前放油打擊方式液氣錘）再到現在的全液壓雙動落錘發展過程。在錘擊特性上，形成了10-160KJ有砧錘、63-400KJ無砧座對擊錘兩大系列。目前該公司提供的全液壓錘不僅具有簡單可靠的結構，而且具有極為周到的運行監測系統、故障診斷系統、能量自控系統及程序打擊控制系統，已成為世界上最為著名的智能型電液錘的杰出代表，目前提供全液壓錘還有德國的Beche公司。

    我國液壓錘的發展相對國外，從驅動原理上看還僅僅處于Lasco公司第二代產品的發展的水平上，屬于液氣錘，全液壓錘的生產研究仍處于起步階段。

    4  百協全液壓模鍛錘技術性能分析

    4.  1節能

    該錘的傳動效率為65%，為蒸空鍛錘的30倍以上。

    4．2降噪

    由于該錘的打擊能量是可以按需要在最大能量范圍內通過程序任意設定，給足鍛件成形需要的能量，但不多給，打擊噪聲情況就大不一樣。該錘可以按設定的程序控制打擊能量及打擊順序，決不多給。多余的打擊次數、打擊能量沒有了，噪音就大為減少。當然連接結構的簡單化也降低了打擊噪音。

    4. 3減振

    減振措施主要包含兩個方面：

    4. 3. 1鍛錘本身的緊固連接。該錘采用整體Ｕ形砧座床身，模座連接緊固采用楔鐵，動力頭采用柔性聯接等均考慮了振動的減少及吸除。

    4. 3. 2鍛錘基礎。彈性阻尼減振基礎，可吸收８5%的振動，因而解決鍛錘對周圍環境影響的問題。

    4. 4錘的工作精度

    該錘采用放射形寬導軌結構及高剛性的Ｕ形床身結構，所以該錘的工作精度達到并超過壓力機的要求，精度保持性好．

     4. 5錘鍛件的一致性

    鍛錘的打擊如果是采用人工操作，不管多么熟悉的工人，也難保持100%的一致，特別是換班操作，對同一鍛件更難以得到一致的打擊能量和打擊次數。該錘采用可編程控制，不論誰踩踏板，鍛打操作是完全一致的。

    對于某一特殊的零件的工藝如已經編入程序，即以數碼儲存起來，以后再鍛打同一零件時，只須調出該零件的編碼，鍛錘即可以進行生產。

    4. 6錘的運行費用

    節能不僅是指錘的傳動效率高，還包括能量的準確控制帶來的節能效益，多余的打擊不僅多消耗能量，而且影響設備及模具由于吸收多余能量帶來壽命問題。

    4. 7錘的工作效率

    全液壓動力驅動技術使得液壓錘在極短的行程中獲得巨大動能成為可能，因而使鍛錘的高頻率連續鍛造成為現實，大大提高了鍛錘的工作效率．

    5  百協全液壓模鍛錘的結構及控制性能分析

    5．1動力頭結構特點

    液壓錘的快速發展，得益于其具有巨大的節能效應，全液壓錘也不例外，除了傳動原理上全液壓錘具有液氣錘所不能及的優點外，在結構上控制性能上也占有相當的優勢。

    全液壓錘的高可靠性取決于其獨特的傳動結構，主要表現在：

    采用錐閥式控制。錐閥式控制具有響應速度快、通流量大、結構簡單、緊湊，油路最短，流量、壓力損失最小，全液壓錘正是依靠這一先進的技術，才具有高效、節能、快速的特點。

    采用復合缸結構。全液壓錘的打擊速度基本上與蒸空錘一致。因而打擊時對有桿腔的排油速度要求極高，傳統放油打擊方式的液氣錘盡管采用了快放油閥專利技術，但排油阻力仍然相對較大，這也是打擊速度不快、回程速度較慢的因素之一。全液壓錘采用復合缸結構，打擊時有桿腔、無桿腔瞬時接通，有桿腔壓力油通過復合缸內部通道迅速進入無桿腔，實現無管、無閥、少無沿程阻力排油；回程時，壓力油直通復合缸通道進入有桿腔，實現少無沿程損失進油。采用復合缸結構給液壓錘的快速打擊，快速回程創造了無與倫比的先決條件。

    采用較少的標準通用的液壓先導閥。全液壓錘與液氣錘相比，吸收了進油打擊方式的長處，采用三個標準通用的液壓閥即可實現充油、排油、調整、打擊等基本動作，維修、保養、更換極其方便、快捷、低廉。

    采用高低壓雙重防外泄結構。有桿腔通恒壓最難解決的是其密封問題。眾所周知，壓力愈高，密封要求愈高，壓力愈低，密封愈易得到保證。全液壓錘有桿腔與蓄勢器常通，雖微量的泄漏不會影響其正常回程，但由于錘的特定的工作環境，必須杜絕液壓油外漏，因而全液壓錘采用了高低壓雙重防外泄密封結構，使高壓油在不能絕對密封的情況下產生的微量泄漏通過泄油通道流回油箱，低壓密封僅保證泄油通道的液壓油不致于外泄。雙重密封措施保證了密封安全可靠。

    5．2 打擊系統

    全液壓短行程模鍛錘打擊系統采用整體Ｕ形鑄鋼機架，可方便拆換的寬導軌結構，以及便于對模的模具固定、調整結構。為鍛件的高精度要求提供了保證。

    由于打擊系統結構十分簡單，其故障率幾乎為零，相對消振液壓模鍛錘、對擊錘而言，無疑是一個質的飛躍。

    5．3 控制系統   

    5．3．1  較為周到的運行監控

    全液壓錘可靠性能否得到保證，除了要求具有盡可能簡單的結構以外，還必須創造一個良好的內部運行環境。全液壓錘通過傳感器對液壓油的清潔度、溫度、壓力、液位等進行監察，一旦出現不符合系統運轉條件的現象即自動報警，并可實現自我保護，停錘甚至停機。與此同時，對可能涉及安全的輔助設施也同樣實施盡可能周到的監察，在不符合要求的狀態下，不能實現主機的啟動運轉。

    鍛錘富余打擊能量引起的振動、噪音是其兩大缺點，但打擊能量一旦得到控制，情況就大有改觀。全液壓模鍛錘采用可編程自動控制系統，使每錘的打擊能量及每個工件的打擊次數均能按需要得到控制，使得打擊系統的振動情況大為改善，打擊噪音大大降低，同時降低了對操作者的技術要求，鍛件的精度也相對穩定，設備運行的可靠性及模具的壽命均得到提高。

     5．3．3  便于維修的故障顯示

    為了便于用戶能更好、更快地做好維修、保養工作，全液壓錘設有常見故障顯示窗口，一旦出現異常，通過故障顯示窗口即很快能找到故障發生的原因，以便能迅速作出處理，縮短維修時間。

    5．4 減振系統

    為了克服有砧錘振動較大缺點，全液壓錘采用了具有90年歷史的德國GERB公司生產的液壓阻尼隔振器，不僅隔離了對周圍機床、建筑和居民的振動影響，更主要的降低了由于錘擊帶來的對設備可靠性和使用壽命的影響。

     6  結束語

     百協程控全液壓模鍛錘在現代鍛造工業中已成功地得到應用，鍛錘的優勢得到充分發揮，鍛錘的缺點已通過現代化的液壓驅動、電子控制及結構優化得到克服。可以說現代化的程控全液壓模鍛錘將使鍛錘在鍛造工業中的應用得到復興。