锻造操作机钳口结构的优化设计

摘要

锻造操作机是锻造液压机的重要辅助设备，是大型锻件生产制造的基础装备。夹持装置作为锻造操作机的执行构件，是实现操作机夹持功能的基本保障。而钳口作为直接与锻件接触的零件，其结构设计是否合理直接影响着夹持装置的夹持性能和夹持装置中其余零部件结构的设计。
　　论文依据锻造操作机钳口的夹持力分析模型，分析了钳口长度、钳口销轴中心距、锻件直径、钳口与工件间的摩擦因数以及带凸齿钳口表面结构对夹持力的影响。通过分析锻造操作机所夹持工件的类型和特点以及锻造加工工序，提出了以钢锭冒口长度来确定钳口长度的思路；分析了锻件直径对夹持力的影响，研究了被夹持最小工件直径的确定方法；基于锻造操作机夹持热工件的实际工况，对M-200摩擦磨损试验机进行了改造，以钳口材料ZG310-570及HT350分别与常用的锻件材料组成摩擦副，测试不同摩擦副间的摩擦因数以及高温试样块温度降低过程中各摩擦副间的摩擦因数变化。实验结果表明，ZG310-570与各材料的摩擦因数均小于HT350与各材料的摩擦因数；随着热试样块温度的降低各摩擦副间的摩擦因数增大。明确了在设计夹持装置时，钳口与热工件间的摩擦因数应以热试样块高温下的摩擦因数来选取；考虑了带凸齿钳口表面结构对夹持力的影响，利用等效摩擦因数表示钳口凸齿对锻件的阻碍作用，并以挤压强度为依据对带凸齿钳口与锻件间的摩擦因数进行了等效；利用论文中钳口结构的分析方法，提出了一种完整的钳口结构设计方法，并以钳口满足强度的条件下质量最轻对钳口结构参数进行了优化设计。最后对30t锻造操作机钳口结构进行了优化设计，通过与现有的钳口对比，分析了所设计钳口的优越性。