一种多向柔性锻造成形压力机

本发明属于锻造压力机设计相关，更具体地，涉及一种多向柔性锻造成形压力机。

背景技术：

1、随着先进制造业的发展，零部件制造向着集约化、轻量化、高性能及复杂化方向发展，传统的单向加压锻造方法已经不能满足高端复杂零部件制造的发展需求。多向模锻是从两个或更多个方向对包含在可分合模腔内的坯料施加压力，使坯料成形的模锻方法。它可一次成形出中空且具有内外分型结构的复杂形状锻件，锻件的形状尺寸更接近零件、材料利用率高、机械加工量少、锻件流线完整、抗应力腐蚀好、疲劳强度高，多向模锻件还可以实现零部件的高强度轻量化设计与生产。锻件能够更好地满足汽车、机器、电力装备、石化装备、船舶车辆、航空航天以及国防建设的发展需求，已成为锻造技术的重要组成部分。

2、目前，大部分多向模锻压力设备能够实现的加载方式较单一，竖直方向只能实现单一加压缸加载，水平方向只能实现一对加压缸对向加载。设备只能锻造单向空心锻件或两向垂直空心锻件，现有的多向模锻工艺由于密闭成形的三向压应力状态，致使多向模锻成形压力高、模具磨损快，甚至导致模具破裂。如果坯料几何非对称或左右成形的断面减小率不等，材料流动会产生偏心，难于达到理想的尺寸形状。

3、近年来伴随着市场对于机器性能以及轻量化的需要，愈来愈多的两向不垂直空心锻件、多向空心锻件以及沿圆周分布三个及三个以上几何特征的复杂零件需要进行多向模锻一次成形或近净成形。现有设备加载方式单一、结构固定的特点限制了多向模锻可成形零件的类型，严重制约了多向模锻技术的发展。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种多向柔性锻造成形压力机，解决现有多向模锻加压方向单一且固定、成形压力高以及锻件几何与摩擦非对称导致的流动偏心等问题。

2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种多向柔性锻造成形压力机，所述压力机包括竖直柔性加载单元和水平柔性加载单元，其中：所述竖直柔性加载单元包括布置在机架横梁上的主加压缸以及在工作台上布置的主顶出缸；所述水平柔性加载单元包括水平机架以及多个水平独立加载单元，所述水平机架中心为柱状镂空结构，柱状镂空表面设置有环形内齿圈；所述水平独立加载单元包括相互连接的水平加压缸和周向定位单元，所述周向定位单元包括定位齿轮、带动所述定位齿轮转动的传动轴以及锁紧螺栓，所述定位齿轮与所述环形内齿圈啮合，进而所述传动轴带动所述定位齿轮在所述环形内齿圈上转动，进而带动所述水平独立加载单元的周向运动。

3、优选的，所述水平机架内表面设有水平独立加载单元支撑槽，所述水平独立加载单元的背部还设有定位导轨，所定位导轨与所述水平独立加载单元支撑槽配合，以沿所述水平独立加载单元支撑槽滑动。

4、优选的，所述水平加压缸包括水平顶出单元、顶出单元导向机构以及支撑机构，所述支撑机构与所述周向定位单元固定连接。

5、优选的，所述竖直柔性加载单元还包括布置在机架横梁上的辅助压力缸和布置在工作台上的辅助顶出缸。

6、优选的，所述辅助压力缸为多个，多个辅助压力缸布置在所述主加压缸的周围；所述辅助顶出缸为多个，多个辅助顶出缸布置在主顶出缸的周围。

7、优选的，所述水平机架的周围均匀布置有多个竖直导柱，以实现所述水平机架的上下移动。

8、优选的，所述压力机还包括控制系统，控制所述竖直柔性加载单元和水平柔性加载单元中各部件的运动。

9、优选的，所述水平独立加载单元的数量为4个。

10、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的多向柔性锻造成形压力机主要具有以下有益效果：

11、1.本申请水平方向设计有一个水平机架，内侧加工成圆环形状，水平机架内侧圆环面设计加工有内齿圈。各水平加压缸通过周向定位单元中的定位齿轮与水平机架内侧环形齿条啮合，配合锁紧螺栓实现水平加压缸在任意圆周位置的定位和夹紧。根据不同多向模锻的实际成形需求，在水平方向可以设置多个水平加压缸并实现水平方向任意角度的对称加压或单方向加压，实现水平柔性加压功能。

12、2.竖直方向增加加压行程缸的数量，在压力机上横梁设置一个主加压缸和一个辅助加压缸，在压力机工作台上布置一个主顶出缸和一个辅助顶出缸。上横梁主加压缸可实现加压压制、位移保持及合模等功能，辅助加压和辅助顶出缸可以满足背压与浮动成形工艺需求，提升锻件的形状尺寸精度，有效控制成形压力。

13、3.当水平方向加压缸单向加压时，为了防止偏心载荷，可以在加压成形的反向施加加压动作形成“砧座支撑”效果。

14、4.水平加压缸个数、水平加压缸角度及上下高度位置的自由控制，为内外表面具有复杂几何特征锻件的多向模锻成形提供了可能。

15、5.根据实际工艺需求，竖直柔性加载单元和水平柔性加载单元可以在控制系统作用下实现竖直方向和水平方向联动加载或独立加载。

技术特征：

1.一种多向柔性锻造成形压力机，其特征在于，所述压力机包括竖直柔性加载单元(100)和水平柔性加载单元(200)，其中：

2.根据权利要求1所述的压力机，其特征在于，所述水平机架(210)内表面设有水平独立加载单元支撑槽(211)，所述水平独立加载单元(220)的背部还设有定位导轨(224)，所定位导轨(224)与所述水平独立加载单元支撑槽(211)配合，以沿所述水平独立加载单元支撑槽(211)滑动。

3.根据权利要求1或2所述的压力机，其特征在于，所述水平加压缸包括水平顶出单元(221)、顶出单元导向机构(222)以及支撑机构(223)，所述支撑机构(223)与所述周向定位单元固定连接。

4.根据权利要求1所述的压力机，其特征在于，所述竖直柔性加载单元(100)还包括布置在机架横梁上的辅助压力缸(102)和布置在工作台上的辅助顶出缸(103)。

5.根据权利要求4所述的压力机，其特征在于，所述辅助压力缸(102)为多个，多个辅助压力缸(102)布置在所述主加压缸(101)的周围；所述辅助顶出缸(103)为多个，多个辅助顶出缸(103)布置在主顶出缸(104)的周围。

6.根据权利要求1所述的压力机，其特征在于，所述水平机架(210)的周围均匀布置有多个竖直导柱，以实现所述水平机架(210)的上下移动。

7.根据权利要求1所述的压力机，其特征在于，所述压力机还包括控制系统，控制所述竖直柔性加载单元(100)和水平柔性加载单元(200)中各部件的运动。

8.根据权利要求1所述的压力机，其特征在于，所述水平独立加载单元(220)的数量为4个。

技术总结
本发明属于锻造压力机设计相关技术领域，其公开了一种多向柔性锻造成形压力机，包括竖直柔性加载单元和水平柔性加载单元，其中：竖直柔性加载单元包括主加压缸以及主顶出缸；水平柔性加载单元包括水平机架以及多个水平独立加载单元，水平机架中心为柱状镂空结构，柱状镂空表面设置有环形内齿圈；水平独立加载单元包括相互连接的水平加压缸和周向定位单元，周向定位单元包括定位齿轮、带动定位齿轮转动的传动轴以及锁紧螺栓，定位齿轮与所述环形内齿圈啮合。本申请解决了现有多向模锻加压方向单一且固定、成形压力高以及锻件几何与摩擦非对称导致的流动偏心等问题。

技术研发人员：刘钊,王新云,王欣,龚攀,张栋,刘加亮,徐潇,张晓峰,曹峰华,胡红磊,胡金华
受保护的技术使用者：上海电机学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15