一、 常用鍛壓設備概述

    由于鍛造加工工藝方法是多種多樣的，所以，其加工設備也是種類繁多的。按照鍛造加工工藝方法的不同，一般把鍛壓設備分為自由鍛設備和模鍛設備兩大類。

    1． 自由鍛設備

    根據對鍛件作用力的性質，可以把自由鍛設備分為鍛錘和液壓機兩類。前者，常用的有空氣錘和蒸汽-空氣錘兩種；后者，主要是自由鍛水壓機。

    2． 模鍛設備

    同樣根據對鍛件作用力的性質，可以把模鍛設備分為錘和壓力機兩類。錘上模鍛所用的設備有蒸汽-空氣模鍛錘、無砧座錘、高速錘等。壓力機上模鍛所用的設備主要有摩擦壓力機、曲柄熱鍛壓力機、平鍛機和模鍛水壓機。

    以下，我們將選擇鍛造車間最常用的幾種設備來介紹它們的結構，工作原理及其安全技術。

    二、 自由鍛常用設備

    （一） 空氣錘

    空氣錘是應用很廣泛的一種自由鍛造設備，它可以用于各種自由鍛造工序。也可用作胎模，在某些缺乏模鍛設備的工廠里，還有用它來進行模鍛的。

    空氣錘的打擊能量（或噸位）以它落下部分的重量表示。如落下部分的重量是4000N，則稱該錘為400kg 空氣錘。最常用的空氣錘，落下部分的重量在1000~7500N之間，大于7500N的空氣錘，一般被蒸汽-空氣錘代替。

    空氣錘是靠電力驅動機構的作用，利用本身產生的壓縮空氣，推動落下部分動作，同蒸汽-空氣錘比較，它的安裝費用低，適合于小廠、修配廠使用，也適合小型鍛件的生產。其工作原理如圖1所示。 

    圖1（略） 空氣錘的工作原理

    1―曲軸連桿機場 2―活塞 3―氣缸 4―上閥室 5―工作氣缸 6―工作活塞 7―下砧 8―下閥室

    開動電動機后，帶動曲軸連桿機構1旋轉，而使壓縮氣缸3內的活塞2作上下直線運動，當向下時，壓縮氣缸下部的空氣被壓縮，經過下閥室8內的旋閥進入工作氣缸5的下部空間。這時，工作氣缸的上部空間缺氣。作用在工作活塞6下面的空氣壓力，使落下部分向上運動。

    當壓縮氣缸的活塞2向上時，壓縮氣缸的上部氣被壓縮，并經過上閥室4內的上旋閥進入工作氣缸的上部空間，工作氣缸下部空間缺氣。作用在工作活塞上面的空氣壓力和活塞本身重量的共同作用，使落下部分向下，打擊放在下砧7上的金屬。通過關閉或改變氣道通路的大小，就能使錘頭得到連打、單打、上懸和下壓等不同的動作。

    圖2是常見的一種空氣錘外形圖。  
    圖2（略） C41-400空氣錘

    （二） 蒸汽-空氣錘

    蒸汽-空氣錘是利用蒸汽或壓縮空氣帶動錘頭工作的，常用的雙柱拱式蒸汽錘的構造如圖3所示。其主要組成部分有工作汽缸1，落下部分2（活塞、錘桿、錘頭和上抵鐵），帶導軌的左右機架3，帶下抵鐵的砧座4和操縱手柄5等。 

  圖3（略） 雙柱拱式蒸汽錘的構造及工作原理

    1― 工作汽缸 2―落下部分 3―機架 4―砧座 5―操縱手柄 6―閥滑 7―進氣管 8―滑閥汽缸 9―工作汽缸活塞 10―錘桿 11―排氣管

    蒸汽-空氣錘的工作原理如圖3左上方局部放大圖所示，當滑閥6在圖示位置時，沿進氣管7的新蒸汽進入滑閥汽缸8，并從滑閥的外面繞過而進入工作汽缸活塞9的上部空間，使活塞9，錘桿10和錘頭向下運動進行錘擊。這時原先在工作汽缸1下部空間的廢汽則進入滑閥汽缸并通過滑閥中間的孔，順著排氣管11排出。當滑閥6移至下在位置時，則新蒸汽進入工作汽缸活塞的下部空間，并給予活塞壓力，使錘頭上升。先前進入工作汽缸上部的廢汽就直接經排氣管11排出。

    蒸汽-空氣錘用4~9×101325Pa的蒸汽或壓縮空氣來推動活塞，使之以6~8m/s的速度向下運動。故落下部分能量可顯著增大，錘擊功能可大為提高。但必須有一套輔助設備，如蒸汽鍋爐或空氣壓縮機等，但此空氣錘復雜。蒸汽-空氣錘的噸位一般為0.5~5t。3t以下常見的是懸臂式機架，而5t錘則通常是橋式結構。蒸汽-空氣錘適合鍛造中型或較大的鍛件。

    （三） 水壓機

    1． 水壓機的工作原理

    水壓的工作原理是根據帕斯卡液體靜壓定律而來的。即：加在密封容器內的液體的壓強（單位面積上的壓力）能夠按照它原來的大小向液體各個方向傳遞。根據這一原理，如圖4所示，在連通的容器中的柱塞D＜sub＞1＜sub＞和D＜sub＞2＜sub＞所受到的壓力和它們的端面面積成正比。因此在小柱塞上作用一個小的力P＜sub＞1＜sub＞，則大柱塞上就產生一個增大的力P＜sub＞2＜sub＞。這力所增大的倍數，就等于大柱塞端面面積比小柱塞端面面積所增大的倍數，這一關系可以用以下方程式來表示：

      圖4（略） 水壓機的作用原理

     （1）    或 （2）

    式中 P＜sub＞1＜sub＞、F＜sub＞1＜sub＞、D＜sub＞1＜sub＞——作用在小柱塞上的力以及小柱塞的橫截面積和直徑。

     P＜sub＞2＜sub＞、F＜sub＞2＜sub＞、D＜sub＞2＜sub＞——大柱塞所產生的力以及大柱塞的橫截面積和直徑。

    水壓機就是根據這個原理制造的。

    圖5可以形象地說明水壓機的工作原理：泵室2和水壓機工作缸4通過管道3連接成密閉的連通容器。當水泵起動后，作用在水泵柱塞1（相當于小柱塞）上的力P＜sub＞1＜sub＞，通過管道3在工作柱塞5（相當于大柱塞），產生出增大了的力P＜sub＞2＜sub＞，再借助于上砧6，將其壓力作用在置于下砧8的坯料7上，使之變形。   
    圖5（略） 水壓機的工作原理

    1―水泵柱塞 2―泵室 3―管道 4―水壓機的工作缸 5―工作柱塞 6―上砧 7―坯料 8―下砧

    2． 水壓機本體的構造和工作過程

    水壓機的構造如圖6所示。工作時高壓水（200×101325Pa左右）沿管13進入安裝在上橫梁3上的工作缸1內，并壓