[发明专利]一种立柱叠片式——5万吨模锻压力机的设计与制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及重大装备的设计与制造。 

背景技术

大吨位的模锻压力机在中国刚刚起步，一般锻造行业万吨以上的压力机基本都靠进口，进口压力机的价位是1万元/吨，一万吨的压力机就是一亿元。国内最近也做出了3.5万吨的压力机，研发费用过10亿元，西安最近也制造出了4万吨压力机，制造费用7.84亿元。研发、制造及进口费用过高，严重制约了我国的重大零件的加工与制造，进而影响国家的制造能力。 

发明内容

在以上情况下，我们设计了一种5万吨的压力机，是当今世界上压力最大的压力机，如附图3所示。 

设计此5万吨压力机首先要解决以下几个难点： 

一、立柱问题，上梁、下梁问题。 

根据设备吨位分析计算，若用常规设计方法用四柱三梁结构(如附图1所示)，我们所用的拉杆将需要4根直径为1.6m、长为21m的拉杆，才能保证在承受5万吨压力时弹性变形量不超过1mm，这样每根柱子重量将是335吨以上，仅四根柱子将是1340多吨，对应的螺母直径将在2.2m左右，可以说螺母是无法上紧的。同时用这么大的拉杆，对应的立柱也将是每块在700吨以上。因螺母及拉杆占位，上梁、下梁将必须加长4.5m以上，加厚将近一倍以上，即上、下梁将是长度达8.6m左右，宽度在5.5m，厚度将达到2.8m。则上、下梁将达到每块各重1040吨重左右，这么厚的上、下梁将无法铸造(铸钢)，更将难以加工，转运、运输与装配，所以说，用此方案将无法实现5万吨压力机的制造。 

为此我们根据此前申报的“一种二柱三梁压力机机身结构(如附图2)”专利中所述的内容应用于此，则我们5万吨压力机结构将没有问题。应用此发明则上梁、下梁重量只有160吨左右，铸造十分方便，同时完全不用拉杆，但整体式立柱重量将有520吨以上，而400吨以上的铸钢件将无人能够铸造。为此我们根据5万吨设备的特点，决定用叠片式的方法，把每侧立柱设计成4片，叠加在一起代替整体式的立柱，这样每片立柱的重量将只有130吨左右， 铸造加工都十分容易。 

二、压力问题。 

我们应用我们前述申报的一种双油缸被双铰链放大的万吨压力机原理，在此我们把油缸内腔直径做大到880mm，液压泵站使用的额定油压为25Mpa，使每一个油缸输出的力达到1500吨，通过铰链放大到13200吨(放大8.8倍)，要实现5万吨的压力，即需要4组油缸及4组铰链放大机构便可实现5万吨的压力。 

通过以上两个关键问题的解决，我们具体设计出了5万吨模锻压力机(如附图3所示)。 

附图说明

附图1四柱三梁压力机结构示意图。 

附图2两柱三梁压力机机身结构示意图。 

附图3立柱叠片式——5万吨模锻压力机结构示意图。 

附图4上梁外形尺寸图。 

附图5下梁外形尺寸图。 

附图6滑块外形尺寸图。 

附图7单块立柱外形尺寸图。 

具体实施 

根据附图3压力机的整体机构图，以及附图4、5、6、7所示的具体尺寸图，我们进行具体设计、仿真、有限元分析，强度校核，运动仿真，变形分析，以上具体设计满足5万吨压力情况下，最大拉伸变形、弯曲变形都在0.5mm以内，承受最大强度在200Mpa以内。根据以上分析我们决定此设备的所有部件用45#铸钢制造，加工用12M的龙门数控铣床来实现。制造完毕，装配在一起便实现了这种5万吨模锻压力机的制造。本模锻压力机总重量约2200吨，最大单件总重量约170吨，压力机工作行程为1m。 

有益效果 

根据我们的设计，5万吨压力机(或万吨以上的压力机)的制造都将变得十分简单，其中万吨压力机的制造成本不到300万元，5万吨的压力机制造 成本不到3000万元，不到当前订购压力机成本的1/10，这将是对全世界重型压力机制造技术的重大突破。