多向閉塞模鍛伺服數(shù)控液壓機(jī)

司宗青，孫桂榮

（蘇州虹逸重工科技有限公司，江蘇 蘇州 215121）

一機(jī)多功能多向閉塞模鍛伺服數(shù)控液壓機(jī)主要用于多向閉塞模鍛（多向抽芯）、普通模鍛等；用于石化管件的紅沖多向熱擠壓、冷擠壓成形及彎曲工藝（如彎頭、三通、四通等）；可借助模具可實(shí)現(xiàn)金屬擠壓及板材的壓制、彎曲、翻邊、校正、壓裝、拉伸、成形等工藝；同時該機(jī)也可進(jìn)行模具試模；在設(shè)備參數(shù)允許的情況下還可滿足壓裝及液態(tài)內(nèi)高壓成形等工藝要求。該機(jī)設(shè)有調(diào)整、手動、半自動三種操作方式（同時具備聯(lián)機(jī)功能），該機(jī)的工作壓力、工作行程均可在規(guī)定的范圍內(nèi)無級數(shù)字化調(diào)整，并可實(shí)現(xiàn)“定程”、“定壓”兩種工藝動作。

1 結(jié)構(gòu)與功能

壓機(jī)主要由主機(jī)、液壓控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和安全防護(hù)系統(tǒng)等組成。

1.1 主機(jī)部分

主機(jī)部分是本文重點(diǎn)論述部分。

1.1.1 機(jī)身

如圖1 所示，機(jī)身中上梁2、下梁9、方立柱8 通過多套拉桿螺母4、10 緊固并通過超高壓預(yù)緊裝置預(yù)緊，并通過定位鍵和定位裝置固定預(yù)緊構(gòu)成組合框架，具有良好的強(qiáng)度和剛度。機(jī)身各大結(jié)構(gòu)件均采用箱體式二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接結(jié)構(gòu)，焊后回火爐整體退火消除內(nèi)應(yīng)力。主要部件采用先進(jìn)設(shè)備進(jìn)行加工，保證整機(jī)的高精度。主要結(jié)構(gòu)件外觀平整，無焊渣和流疤現(xiàn)象。整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計全部采用計算機(jī)優(yōu)化設(shè)計，使其具有良好的強(qiáng)度和剛度，同時兼顧外形美觀、便于設(shè)備的運(yùn)輸。

圖1 一機(jī)多功能多向閉塞模鍛伺服數(shù)控液壓機(jī)總圖

1.1.2 油缸

垂直上穿孔缸1，垂直合模缸3，垂直上穿孔芯缸6，移動工作臺缸11，動梁回程缸14，倒置式垂直下穿孔缸17，均采用活塞缸或柱塞缸多油缸結(jié)構(gòu)，驅(qū)動各滑塊的下降和上升，結(jié)構(gòu)型式靈活合理、性能穩(wěn)定。油缸缸體均通過法蘭與橫梁連接，活、柱塞桿與各滑塊連接。油缸缸體采用35#鍛鋼，油缸內(nèi)表面經(jīng)過珩磨、滾壓工藝，使液壓油缸具有足夠的強(qiáng)度和剛度；活塞桿采用45#鍛鋼，并進(jìn)行表面中頻淬火硬度達(dá)到HRC50～55；油缸密封采用優(yōu)質(zhì)密封，確保密封性能可靠，使用壽命長。

上垂直穿孔（套模）采用三級結(jié)構(gòu)，分別為：一件柱塞式垂直合模缸3、四件活塞式動梁回程缸14 的五缸布置結(jié)構(gòu)，驅(qū)動垂直合模動梁5 上下運(yùn)動；垂直上穿孔動梁7 安裝與垂直合模動梁5 內(nèi)，其上平面與兩活塞式垂直上穿孔缸1 活塞桿連接，驅(qū)動垂直上穿孔動梁7 上下運(yùn)動；活塞式垂直上穿孔芯缸6安裝與垂直上穿孔動梁7 內(nèi)，垂直上穿孔芯缸6 活塞桿帶動沖桿對工件上下運(yùn)動。

一件垂直合模缸3、四件動梁回程缸14、兩件垂直上穿孔缸1 均布置與上梁2，便于機(jī)床加工制造，保證整機(jī)控制精度更高。垂直合模缸3 采用中間1件柱塞缸、四角采用活塞式動梁回程缸14 的五缸布置結(jié)構(gòu)，受力均勻無偏載。

《海鷗食堂》里幸惠在芬蘭的食堂菜單主打飯團(tuán)，因?yàn)轱垐F(tuán)是日本的傳統(tǒng)食物，但是更重要的是幸惠的個人原因。幸惠的母親過世地早，家務(wù)都是她來做，父親每年只在運(yùn)動會和遠(yuǎn)足的時候做兩次飯團(tuán)。父親只做有鮭魚、梅干、鰹魚的飯團(tuán)，難看卻好吃。飯團(tuán)對幸惠來說，是從小持家的辛苦中的最幸福的期待，也是從小母愛缺失，父愛的以另一種形式的彌補(bǔ)，正是因?yàn)槿绱?，對于海鷗食堂的菜品選擇上如此堅持，不僅是因?yàn)轱垐F(tuán)是傳統(tǒng)的日本食物，更重要的是它給她帶來母愛和父愛的滿足感。

垂直上穿孔動梁7 的壓緊力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水平合?；瑝K20 的回程力，不會出現(xiàn)工件一端脫離另一端還沒有脫離模具的現(xiàn)象。

1.1.3 滑塊（垂直合模動梁5）

一件垂直合模缸3、四件動梁回程缸14 通過加壓方式，使調(diào)節(jié)螺母與鎖緊螺母將上梁2、下梁9、立柱螺母15，組成受力四柱整體結(jié)構(gòu)。垂直合模動梁5置于主機(jī)機(jī)身中間，四角立柱孔內(nèi)裝有對開式導(dǎo)向套，并依靠四根立柱螺母15 導(dǎo)向?qū)崿F(xiàn)上下運(yùn)動。四柱式導(dǎo)向結(jié)構(gòu)間隙合理，導(dǎo)向精度高，抗偏載能力強(qiáng)。四根立柱鎖母15 導(dǎo)向部分表面熱處理HRC42～55 并經(jīng)磨削加工，導(dǎo)向套內(nèi)安裝有耐磨支撐環(huán)，并設(shè)有加油孔自動加油潤滑，且耐磨性能好，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

1.1.4 兩側(cè)水平擠壓與穿孔機(jī)構(gòu)

如圖2 所示，兩側(cè)水平擠壓與穿孔機(jī)構(gòu)是由水平合?；瑝K20、水平合?？焖俑?1、水平穿孔復(fù)合缸22 等構(gòu)成。水平穿孔復(fù)合缸22 不僅可以擠壓壓制作用，還可以同時水平穿孔作用，節(jié)約安裝空間與制造成本；并且在油缸兩側(cè)各布置兩套水平合?？焖俑?1 使得水平合?；瑝K20 不僅實(shí)現(xiàn)快進(jìn)平穩(wěn)性又利于滑塊防轉(zhuǎn)功能；同時設(shè)有位置檢測裝置以及固定擋鐵等多層保護(hù)裝置，不到位下個動作不執(zhí)行并且報警提醒。水平穿孔復(fù)合缸22 安裝在焊接機(jī)架的方立柱8 的兩側(cè)，缸體與機(jī)身安裝采用對開卡套式，便于在機(jī)身外安裝以及后期保養(yǎng)方便。油缸與水平合?；瑝K20 采用球頭球碗結(jié)構(gòu)，受力時自動找正中心等；此機(jī)構(gòu)定位精度高、使用穩(wěn)定同時大大提高工作效率和安全性等優(yōu)點(diǎn)。

圖2 一機(jī)多功能多向閉塞模鍛伺服數(shù)控液壓機(jī)俯視圖

1.1.5 垂直下穿孔機(jī)構(gòu)

主要由垂直下頂桿16、倒置式垂直下穿孔缸17、垂直下拉桿螺母18、垂直下穿孔缸下梁19 等構(gòu)成。倒置式垂直下穿孔缸17 安裝方式以及增加防護(hù)罩，有利于油缸密封圈的壽命，同時便于灰塵及氧化皮的收集清理。倒置式垂直下穿孔缸17 缸體與下梁9 之間有精加工導(dǎo)向套以及潤滑機(jī)構(gòu)，同時兩套垂直下拉桿螺母18 和垂直下穿孔缸下梁19 有利于油缸的運(yùn)行穩(wěn)定和維護(hù)保養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

1.1.6 移動工作臺機(jī)構(gòu)

由移動工作臺缸11 驅(qū)動向前與退回，移動工作臺兩側(cè)裝有導(dǎo)向、限位機(jī)構(gòu)檢測裝置以及固定擋鐵等多層保護(hù)裝置，不到位下一個動作不執(zhí)行并且報警提醒。中間留有垂直下頂桿16 孔，移動工作臺定位精度為±0.05mm，此結(jié)構(gòu)不僅造價低，而且使用穩(wěn)定可靠。

1.2 液壓控制系統(tǒng)

液壓控制系統(tǒng)主要由油泵電機(jī)組、閥塊、充液閥、冷卻過濾系統(tǒng)、管路等組成，借助于電氣控制系統(tǒng)完成對液壓機(jī)各種動作的控制。

兩側(cè)的水平合?；瑝K20 各自采用獨(dú)立的伺服油泵電機(jī)組控制系統(tǒng)，結(jié)合各種獨(dú)立的位移傳感器以及比例閥控制，能精確控制主機(jī)兩側(cè)的水平合?；瑝K20 的同步在±0.25mm 之內(nèi)。通過壓力傳感器將壓力信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘杺鬏斀oPLC 進(jìn)而在觸摸屏顯示和調(diào)整；比例溢流閥采用德國博世公司產(chǎn)品；比例壓力控制系統(tǒng)可以使壓力從公稱力的10%～100%內(nèi)無級調(diào)節(jié)，顯示精度達(dá)到±0.1MPa。

液壓系統(tǒng)的充液回路選用常閉式充液閥，滑塊快下時靠充液閥吸油，快速下降速度由油缸下腔油路中的插閥控制調(diào)節(jié)。

動力站側(cè)面開有窗口以便清洗油箱，其上還安裝有油位油溫計、空氣濾清器；設(shè)有液位控制繼電器，防止系統(tǒng)缺油和超限，超正常工作液位報警；設(shè)有溫度傳感器，到溫度時自動啟動冷卻系統(tǒng)，溫度過高時，主機(jī)停止工作并報警；液壓系統(tǒng)中設(shè)有獨(dú)立的油液過濾系統(tǒng)，如過濾系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，操作面板上設(shè)有報警提醒。

液壓管路系統(tǒng)密封可靠，高壓管路連接采用高壓法蘭和優(yōu)質(zhì)密封元件，可有效防止?jié)B漏。管路布置整齊，并設(shè)置足夠抗震管夾和軟連接以防止管路產(chǎn)生共振。

1.3 電氣控制系統(tǒng)

采用PLC 可編程控制器和彩色觸摸屏控制，進(jìn)行各數(shù)據(jù)的顯示和控制及預(yù)設(shè)置處理與存儲，畫面為人機(jī)交互式，可在屏幕上非常方便地預(yù)先對滑塊的行程、壓力、時間參數(shù)進(jìn)行數(shù)字預(yù)置。兩側(cè)的水平合模滑塊20 行程檢測均采用微脈沖位移傳感器，抗粉塵等污染能力強(qiáng)，顯示精度達(dá)到±0.1mm。為確保安全，在上下極限位置設(shè)有行程開關(guān)保護(hù)。

具有預(yù)先設(shè)定滑塊位置和滑塊速度變換（由快降變?yōu)楣ぷ鳎┪恢玫墓δ?，滑塊在變速點(diǎn)的變換能平穩(wěn)過度，無沖擊現(xiàn)象產(chǎn)生。

設(shè)備的操作方式為調(diào)整、手動、半自動三種方式，每種操作方式又可分為定壓和定程兩種工作方式，由操作面板上的轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行選擇。

1.4 潤滑系統(tǒng)

主機(jī)導(dǎo)軌潤滑可方便的設(shè)定潤滑油量和潤滑間隔時間，調(diào)整好后潤滑過程為自動進(jìn)行，潤滑系統(tǒng)和主機(jī)動作設(shè)有互鎖，潤滑器如有故障均在操作面板上設(shè)有報警提醒。

2 主機(jī)工藝動作

將工件放置在主機(jī)中的移動工作臺13 模具上，通過移動工作臺缸11 和移動工作臺支架12 快速精確移入到主機(jī)工作區(qū)域。垂直合模動梁5 通過中間垂直合模缸3 和四角動梁回程缸14 驅(qū)動模套垂直下行實(shí)現(xiàn)快進(jìn)、壓制、回程動作；垂直上穿孔動梁7通過兩垂直上穿孔缸1 壓制、回程動作；垂直上穿孔芯缸6 帶動沖桿對工件上穿孔壓制；水平兩側(cè)的水平合模滑塊20 通過水平穿孔復(fù)合缸22 和水平合?？焖俑?1 對工件兩側(cè)向同時實(shí)現(xiàn)快進(jìn)、壓制、回程動作，同時水平兩側(cè)的水平穿孔復(fù)合缸22 同時帶動沖桿對工件水平穿孔壓制、回程；垂直下頂桿16 通過倒置式垂直下穿孔缸17 在垂直下拉桿螺母18 和垂直下穿孔缸下梁19 輔助下，對垂直下側(cè)壓制穿孔，并頂出工件；可通過移動工作臺13 或者機(jī)械手直接取出工件，整個自動工作完成（不同工件動作順序均可自行調(diào)整）。

3 小結(jié)

本設(shè)備已獲實(shí)用新型專利，專利名稱“一種新型多向閉塞模鍛液壓機(jī)”，專利號CN202121306117.4。

本設(shè)備已獲發(fā)明專利，專利名稱“一種多功能多向閉塞模鍛伺服數(shù)控液壓機(jī)”，專利號CN2021 10651968.0。