大型液壓機實現(xiàn)快鍛工藝的途徑

鄭慶明

摘要：本文立足實踐，對大型液壓機快鍛工藝的方法和途徑進行了系統(tǒng)的分析，以期借助大型液壓件，形成更加高效快速鍛造控制系統(tǒng)。

關鍵詞：大型液壓機 快鍛工藝 途徑

前言：

隨著社會的發(fā)展和經(jīng)濟的進步，工業(yè)領域對于大型自由快鍛液壓機的需求呈現(xiàn)飛速發(fā)展的趨勢。但是，對于能夠實現(xiàn)快速鍛造的大型液壓件而言，其所涉及的核心技術、關鍵部件的處理和保養(yǎng)以及整機操作還需要進口的支持，對國外技術、產品和操作的依賴性較強，因此，需要重視機電液一體化體系的發(fā)展，加快研發(fā)適應行業(yè)需求的大型自由快鍛液壓機組，保證技術的先進性，強化結構設計的合理性，重視實用性和高效性，為系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定運行提供保證，促進操作的便捷性，滿足節(jié)能環(huán)保的理念。因此，要全面探討滿足快鍛功能的大型液壓件的使用方法和操作模式，立足實踐，明確其在進行自由鍛造過程中應用的新的控制模式和操作流程。

1 全面介紹閥控液壓件快鍛功能的實現(xiàn)過程

1.1 重視對壓機控制系統(tǒng)的改進以及對控制性能的增強

通過對壓機控制系統(tǒng)的全面改革，實現(xiàn)其基本性能的健全和完善，促使機器相應的時間范圍被延長，能夠更加適合快速鍛壓的要求。對于大型液壓機而言，其整個系統(tǒng)的運行能夠實現(xiàn)對液控充液閥的直接管控。在工作缸體執(zhí)行操作的過程中，也就是快速上升和下降的時候，對液壓機快鍛產生關鍵性影響的因素是大通徑充液閥打開的及時程度。在鍛造階段，在工作缸體實現(xiàn)呈現(xiàn)快速上升和下降的過程中，及時、迅速的補液過程需要進行有效的控制，尤其是要保證元件能夠在第一時間迅速、及時的打開，只有這樣，才能保證在滑塊迅速上下操作的過程中，實現(xiàn)對油液的及時供給。對于液油，存在不清潔的狀態(tài)，一旦出現(xiàn)，會對整個系統(tǒng)產生不良影響，對快鍛的整個流程產生阻礙，影響整個操作流程的順利進行。因此，要對10通徑的電磁換向閥控制體系進行變更，設置為二通插裝閥集成的控制系統(tǒng)，主要原因是這種裝置不會對油液產生嚴重的污染，對其敏感度不高，有效降低故障發(fā)生的頻率，實現(xiàn)整個控制系統(tǒng)性能的增強，延長相應的時間周期。同時，需要將管路進行更改，有DN12更改為DN25，當與被控元件的距離十分接近的時候，有需要調整為DN16，目的是保證較為科學與合理的流量、流蘇以及壓力值，在此基礎上，恩哥哥保證被控元件具有較高的敏感性，能夠進行及時的反應，加快被控元件動作的速度，在根本上達到快鍛工藝的基本要求。

1.2 重視機身結構形式的調整以及機身剛度的增強

對于機身而言，要做好對結構形式的明確，保證較高的剛度參數(shù)，同時，要增設管路支架，保證剛度達標，確定合理的管理系統(tǒng)連接方式和模式，目的是在高壓液體頻繁進行工藝操作，達到能量交換的時候，降低其對整個機身產生的不良影響，避免整個管路系統(tǒng)發(fā)生剛性不達標的情況，在根本上，達到快鍛工藝的標準和要求。在當前，我國主要的快鍛液壓機在結構上由上推式和下拉式組成，兩種結構類型在立柱上都是雙柱矩形或者六邊形的截面。這種結構的優(yōu)勢是更加有效地滿足快速鍛造在機身結構方面的要求。但是，二者都存在一定的技術問題和不足，需要引起高度關注。首先，在上推式的機構中，結構設計主要借鑒了水壓機的構造，也就是說，將發(fā)揮主要功能的主缸設置在整個結構的頂部位置，保證其恰好處于上橫梁和活動梁的中間位置。對于其發(fā)生運動的位置，其多承受的慣性力不大，能夠進行合理、有效的控制，降低操作功率，同時，沒有過多的標準，基礎性要求不高。但是，對于這種結構類型，其重心位置較高，需要較長的液壓管線配合，彈性變形極易發(fā)生，直接引發(fā)液壓沖擊力，振動明顯，不利于工作效率的提升。因此，為了有效應對這一問題，要將高強度的管理支架、法蘭以及管套設置其中，目的是降低彈性變形發(fā)展的幾率，避免對液壓機產生的過度沖擊，防止過度振動的發(fā)生。同時，結合實際，對滑塊的導向長度進行增大，有效降低在快鍛操作中，機身遭受損壞的程度。對于下拉式結構，結構模式比較新，也就是說下部是主缸選擇的位置，處于固定梁與下橫梁的中間位置。這種結構類型，穩(wěn)定性比較突出，主機位于重心不高的位置，主缸和液壓閥處于較勁的范圍之內，能夠是對液壓沖擊的有效抵制，避免出現(xiàn)明顯的振動情況，對空間范圍要求不高，不需要較大的場地，安全性比較突出。但是，其不足之處是在運動中，慣性力較大，會發(fā)生功率出現(xiàn)部分損失的情況，給整個控制工作增加了難度，要求壓機具有可靠的基礎設置，增大了土建方面的施工投入。對于這種結構類型，在中小型快鍛機中應用較多，大型液壓件還是將上推式作為主要的結構應用模式。

1.3 重視液壓集成閥的合理布控

要重視對液壓集成閥布控方式的介紹，目的是減小外界對機器的沖壓，降低振動幅度，實現(xiàn)建壓時間的有效縮短，在根本上達到快速鍛造的工藝要求。對于大型液壓件的快速鍛造，要將處于集成狀態(tài)的閥進行分開布置，進行合理和有效的布控。在整個設計過程中，要保證進油集成閥與動力源的距離較近，在缸體的附近是控制與卸掉系統(tǒng)。在工作缸的位置，是充液閥，保證其完全進入油液中，能夠在無管的狀態(tài)下實現(xiàn)有效的充液和排液。在滑塊運動過程中，尤其是上升和下降的進程，進行及時、安全和有效的補液。卸荷系統(tǒng)需要與工作缸在同一范圍內，目的是保證液壓缸能夠較快地進行液體的輸入和排出，保證液體循環(huán)路線的單行性，形成循環(huán)回路，降低能量轉換過程中對機體產生的震蕩和沖擊。控制系統(tǒng)與其響應的元件處于同一范圍，能夠進行迅速的反應，提升建壓速度。這些做法都為快鍛操作提供了堅實的保障。

1.4 借助差動系統(tǒng)滿足壓機快鍛功能的實現(xiàn)

對于大型壓機閥控制系統(tǒng)，為了滿足快速鍛造的工藝需要，需要將回程缸和工作缸進行有效的連接，此時，就形成了差動系統(tǒng)。對于回程缸，如果常通高壓油，就會免去回程系統(tǒng)對建壓時間的要求，同時，有效降低壓力，操作速度被加快，形成縮短，時間縮短，實現(xiàn)了鍛造次數(shù)的增加。對于用于快鍛的壓機，要求工作缸和回程缸的面積速比相符合，通常，回程缸的面積與壓機相比，參數(shù)稍大，回程壓力較低，行為速度較快，呈現(xiàn)穩(wěn)定運行的狀態(tài)。同時，針對差動環(huán)境下的主缸與提升缸，需要減小差動流量差，目的是避免能力損失的發(fā)生，保證一定的提升速度，滿足快鍛的需要。

1.5 借助比例插裝閥加速建壓和卸載的操作

比例插裝閥的應用，能夠實現(xiàn)建壓時間的縮短，進行及時的卸載。在應用過程中，在0.1秒的時間內，壓力能夠迅速進行升降，狀態(tài)比較平穩(wěn)，能夠達到快鍛操作的需要。將大通徑尺寸的插裝閥應用在快鍛壓機上，有效調節(jié)系統(tǒng)的流量和壓力，發(fā)揮了傳統(tǒng)以及泵控方式的有點，對其自身的缺陷進行有效的克制，控制效果更加突出。這種閥門的形狀是錐面形，呈現(xiàn)密封和無泄漏狀態(tài)。在這種閥門的應用下，會產生較大的過流面積，通流量的規(guī)模巨大，開啟階段的行程不大，自身重量較輕，動態(tài)反應較為敏捷，啟閉系統(tǒng)較為穩(wěn)定，能夠滿足快鍛壓機的要求，滿足鍛造次數(shù)的要求，停位的準確度得到提升。

1.6 重視應用快速液控卸荷集成系統(tǒng)

對于快速液控卸荷集成系統(tǒng)而言，能夠實現(xiàn)對高壓的有效降低，直至達到預期設定參數(shù)。因此，對于鍛造次數(shù)的控制，關鍵是促使整個系統(tǒng)在存儲方面能夠實現(xiàn)迅速的恢復，達到穩(wěn)定狀態(tài)，進行有效的釋放。這一系統(tǒng)的特點是具有平穩(wěn)的卸壓能力，沒有形成嚴重的沖擊作用，借助對閥門的調整，實現(xiàn)對開度和節(jié)流性能的控制，促使高壓狀態(tài)在較短時間內恢復正常值，時間通常為0.2秒以內，在根本上達到差動和快鍛的基本要求。

1.7 自由鍛造壓機的聯(lián)動操作能夠加速鍛造的完成

在應用大型自由鍛造液壓機的時候，一個必要的條件就是與操作機進行有效聯(lián)動，否則很難滿足工藝要求。同時，與閥的反應周期關系密切，直接關乎建壓的時間，同時，也需要操作者屬于熟練工，遵守現(xiàn)場的秩序，以及操作規(guī)程進行謹慎操作。對于聯(lián)動性，既能夠實現(xiàn)對人機所處環(huán)境有效改善，具備較快的響應速度，滿足精度控制的要求，降低人為不良因素的影響，提高鍛造的自動化程度，加速鍛造的完成。

2 對新型電液控制系統(tǒng)在快速鍛造方面應用的介紹

對于液壓機，應用閥控液壓系統(tǒng)，發(fā)揮節(jié)流閥、溢流閥以及卸荷閥的作用，實現(xiàn)對整液壓系統(tǒng)的有效控制，但是，很難實現(xiàn)對主機運動狀態(tài)和信息的及時反饋，使得執(zhí)行構造部門很難實現(xiàn)對數(shù)控的實時監(jiān)控。應對措施雖然也很多，但是，針對遺留卸荷，電機需要長時間以額定轉速進行運行。電機在低速運轉或者空載的時候，效率不高，無效能夠比重較大，幾乎高達40%，給壓機造成巨大的能夠負擔。因此，為了保證生產的高效性以及能耗的降低，需要對電液控制系統(tǒng)進行不斷開發(fā)和研制，在根本上滿足快速鍛造的要求，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的有效控制。

2.1 將開關磁阻驅動系統(tǒng)應用在大型液壓件快鍛工藝中

隨著信息技術的不斷發(fā)展和進步，電力電子、數(shù)字控制等技術不斷革新，動力系統(tǒng)領域也緊跟時代發(fā)展，出現(xiàn)了一種新的系統(tǒng)類型，即開關磁阻驅動系統(tǒng)，主要構成部分為電機和控制器，其主要特點顯示在：首先，能夠實現(xiàn)對角位移和電流信息的迅速、實時的反饋，對運動和力矩都能夠進行實施監(jiān)管。其次，整個系統(tǒng)具有較高的運行效率，能夠將功率因數(shù)控制在0.95以上的指標。再次，智能無級變速程度增強，調整的范圍寬的區(qū)間得以擴大。第四，在額定轉速之外的參數(shù)，也能夠實現(xiàn)有效的、長時間的連續(xù)運轉。第五，具有高啟動轉矩以及低旗云電流。第六，能夠進行周期性、多次的啟停操作，實現(xiàn)正反轉的及時切換。以上優(yōu)勢都有效推動了大型快鍛液壓其對整個驅動系統(tǒng)的更高的要求。在采納了開關磁阻電機驅動定量液壓泵裝置之后，實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)和缸體的智能化控制及反饋，替代了節(jié)流閥等元件。借助實時監(jiān)測，對數(shù)字壓力表和電機泵的轉數(shù)進行控制，掌控轉速的反饋數(shù)，達到對整個液壓機運行狀態(tài)的全面監(jiān)控，將壓力值控制在合理的區(qū)間之內。對于電機速度的控制，需要結合速度和位置的預設值，還包含壓力值和位移狀況，形成實時狀態(tài)數(shù)值。根據(jù)液壓泵的相對無損壞做功以及實際工藝的需要，滿足無機調速和調壓的目的。整個液壓系統(tǒng)受控于智能控制，突破傳統(tǒng)閥控的情況。在這種系統(tǒng)的支持下，根本的原則是以供備需，不需要進行節(jié)流，不會發(fā)生溢流損失，動力損失不存在，使得能源利用率趨于理性狀態(tài)，不會引發(fā)希望發(fā)熱現(xiàn)象的發(fā)生。這種系統(tǒng)與傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)相比較，在較大程度上降低能源耗費，促進液壓機快速鍛造的完成，推動節(jié)能減排的實現(xiàn)，形成的新的工藝模式和操作方法。

2.2 在大型液壓機快鍛工藝中推廣泵直控系統(tǒng)

對于大型液壓件的快速鍛造工藝，需要滿足液壓控制的要求，應用的方式包含閥控和泵控兩種方式。在閥控模式中，定量泵即為油泵，借助開關閥實現(xiàn)對流量與壓力的控制，具備較高的穩(wěn)定性與可靠性，成本不高，但是，需要較為復雜的系統(tǒng)調整過程，雖然響應速度比較快，但是，液壓沖擊很容易發(fā)生，振動幅度較大。同時，系統(tǒng)能夠實現(xiàn)對諸多閥門的有效控制，大大提高了鍛造的次數(shù)和周期的限制。對于泵控方式，發(fā)揮變量泵的作用，有效進行系統(tǒng)流量和壓力等參數(shù)的調整，使得整個運行與泵有效融合在一起，結合負載，實現(xiàn)智能控制。在其實際運行中，更接近于正弦曲線，為系統(tǒng)穩(wěn)定運行提供保障。同時，快鍛次數(shù)與正弦曲線周期呈反比例關系，也就是說鍛造次數(shù)越多，周期越短。整個體系具備較為簡單的機構價，總體較為緊湊，能夠實現(xiàn)對精度的有效控制和提升，與此同時，液壓沖擊隨之減小，系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定。但是，這種系統(tǒng)需要較高的成本投入，保證油液具備較高的清潔程度，對于多數(shù)用戶來講，難度較高。但是，這也是大型液壓機鍛造工藝發(fā)展的新方向和新途徑，能夠有效實現(xiàn)能耗的降低。

2.3 推動液電技術的有機結合

要重視對液電技術的融合，重視研究和開發(fā)，實現(xiàn)二者優(yōu)勢的統(tǒng)一，滿足大型液壓機快速鍛造的目標。這種融合了液電技術的泵體，實現(xiàn)與電機動力的有效組合，成為液電技術發(fā)展進程中的重要典范。這種模式突破了常規(guī)泵加電機的模式和結構，立足新技術的應用，成為一種全新的設計類型。借助泵入口的過油冷卻，電機轉子定子在這種情形下，取代了風扇的應用，減少能耗支出，同時，具備較快的冷卻速度，在保證轉子、定子等不發(fā)熱的前提下，提高電流輸入量，繞組功率大大提升，能耗得到降低，原動機的效率被大幅提升。同時，隨著微電子技術員液壓技術的結合，發(fā)揮傳感技術的油石，各種學科理論進行緊密融合，成套技術在內容上更加豐富和多樣，形成彰顯一體化、綜合性以及智能化的電液控制取得系統(tǒng)，是快鍛液壓機發(fā)展的趨勢和方向。

3 全面分析大型液壓機快鍛工藝生產管理軟件的應用

對于液壓機的控制系統(tǒng)，要實行對鑄件工藝參數(shù)和元器件狀態(tài)的在線管理，為此，管控系統(tǒng)更加關注其鑄件的生產管理和系統(tǒng)元器件的生產管理。

3.1 對應用液壓機進行鍛件生產工藝管理的分析

首先，要重視對生產管理軟件的了解和掌握。在當前的液壓機設備中，能夠實現(xiàn)對相關鑄造信息的有效輸入和管理，包括快鍛工藝涉及的諸多參數(shù)，能夠實現(xiàn)序號的自動生產。同時，能夠實現(xiàn)對快鍛生產狀況的實際查詢，也就是發(fā)揮了生產統(tǒng)計的作用。針對信息，進行有效存儲，可以供日后查詢使用，也可以打印輸出。其次，對于數(shù)據(jù)庫管理技術，液壓機針對快鍛的需要，進行大量數(shù)據(jù)的機構化操作，保證信息的相互獨立性，進行有效的數(shù)據(jù)庫處理，其中，應用了大量的數(shù)據(jù)庫訪問技術。再次，要重視對管理整體框架的設計，重視軟件流程的設計與具體操作?？梢赃M行兩個層次的管理，及當前生產管理以及生產統(tǒng)計。

3.2 對應用液壓機進行鍛件生產工藝中元器件的管理分析

首先，要對元器件的軟件功能進行明確。如元器件的添加、刪改、查詢等功能。其次，要對系統(tǒng)數(shù)據(jù)結構進行分析。再次，要對軟件流程進行掌握。為了實現(xiàn)元器件對快鑄生產的管理，在進行軟件研發(fā)階段，要設立元器件的管理文件，在系統(tǒng)中安裝定時器，目的是對其使用時間進行有效計量，同時，形成對元器件使用狀態(tài)的準確掌握，進行實施的呈現(xiàn)。一旦進行操作，系統(tǒng)會作出相應的變更。第四，做好軟件的設計與功能的實現(xiàn)。對于整個系統(tǒng)，需要進行安全機制的減量，尤其做好授權信息的籌集。對數(shù)據(jù)進行加密和防護，做好安全保護措施的制定?？梢越柚绦颍贫鞔_的方式，進行相關信息的識別與核實。

結束語：綜上，隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，機械、國防等行業(yè)呈現(xiàn)飛速發(fā)展的趨勢，對自由鍛件工藝提出了更高的要求，因此，要重視快鍛液壓機的在鍛造方面的發(fā)展，更加注重精度和速度的要求。隨著信息技術的不斷進步，要重視深入研發(fā)和探討信息液壓機，尤其是大型自由液壓設備，在根本上實現(xiàn)對鑄造過程的有效控制，提高自動化和智能化水平。同時，也要注重對液壓設備應用的有效管理，做好相關軟硬件的研究，謹慎設計流程，加大應用力度，在根本上完善液壓設備在快鍛過程中的應用效果，實現(xiàn)能源消耗的有效降低，在保證產品質量的前提下，降低投入，獲取更高的經(jīng)濟收益和社會效益。

參考文獻：

[1]王麗薇.大型快鍛液壓機Takagi-Sugeno模糊系統(tǒng)設計[J].控制理論與應用，2013，08：1065-1068.

[2]王昌壘.31.5MN快鍛液壓機電控系統(tǒng)的研究和設計[D].重慶大學，2012.

[3]高俊峰.我國快鍛液壓機的發(fā)展與現(xiàn)狀[J].鍛壓技術，2008，06：1-5.

[4]姚靜.鍛造油壓機液壓控制系統(tǒng)的關鍵技術研究[D].燕山大學，2009.

[5]翟富剛.液壓鍛造操作機多學科協(xié)同仿真研究[D].燕山大學，2012.

[6]劉艷艷.20MN快鍛液壓機排液系統(tǒng)管道流體激振的研究[D].蘭州理工大學，2014