一種汽車縱梁成形液壓機的研制

文/印志鋒，崖華青，李貴閃·合肥合鍛智能制造股份有限公司

一種汽車縱梁成形液壓機的研制

文/印志鋒，崖華青，李貴閃·合肥合鍛智能制造股份有限公司

本文介紹了汽車縱梁成形新型液壓機設計的關鍵技術，包括主機設計、平衡糾偏裝置、多液壓墊同步系統以及電氣設計等內容，并指出該種壓機的設計成功將有利于卡車的節能減排，促進卡車行業的發展。

隨著汽車尾氣污染的日益嚴重，國家對卡車的尾氣排放也提出更高的排放標準。2016年4月起全國有11個省市全面實行汽車國五排放標準，2017年1月開始全國范圍內全部執行國五標準。由于尾氣排放標準的提高，汽車發動機需要進行相應的改進以滿足尾氣排放要求。因此，對汽車縱梁也提出了一些新的要求，如變截面縱梁（圖1）。

由于新結構縱梁的出現對縱梁成形設備也提出了更高的要求，如何保證設備在成形過程中滑塊下平面與底座上平面的平行度，以符合縱梁成形的要求；如何實現成形過程中不同截面要求的反向拉伸力不同；為了保證成形后縱梁的質量，需要在長度方向上同步頂出等。因此，研制新型的汽車縱梁成形設備是非常必要的。

汽車縱梁成形液壓機簡介

汽車縱梁成形液壓機半自動生產線是一條新的汽車縱梁產品的自動化、智能化生產單元。其結構形式與工作模式屬新開發設計，主要有以下技術特點：

⑴縱梁成形過程中偏載較大，采用了滑塊智能平衡系統，保證壓制過程中的平行度。

⑵該設備由多個液壓墊組成，采用了液壓墊自動同步技術，保證在縱梁成形和頂料的過程中各個液壓墊的動作同步。

⑶采用智能變頻控制技術，實現上下料速度的無極控制，并通過以太網連接技術及PLC控制技術，上下料的位置速度及生產節拍的合理匹配，提高了生產效率。

⑷壓機采用全新的八柱十二拉桿結構，壓機強度較好，工作時變形小、抗偏載能力強、成本較低。采用多缸均勻布置，可根據產品情況智能選擇哪些油缸加壓，同時自動控制油泵的啟閉。針對變截面縱梁成形要求，壓機主油缸均可單獨控制是否加壓，保證汽車縱梁的成形質量，實現了節能降耗。

汽車縱梁成形液壓機的設計

主機采用八柱十二拉桿結構

設備的上橫梁、下橫梁、立柱、滑塊、移動臺、液壓墊均采用優質鋼板焊接的箱形結構，焊接完成后采用退火徹底消除焊接應力。然后由機械加工完成制造。所有焊縫均經超聲波探傷，保證良好的焊接質量。上橫梁、下橫梁、立柱通過12根拉桿及螺母組成封閉的框架結構，如圖2所示。

主機液壓系統

壓機由六個主油缸實現全噸位，每個油缸均可單獨控制，如圖3所示。滑塊下面設置四個調平缸同時兼作回程缸使用。采用位置反饋伺服系統實現滑塊的主動糾偏調平。

圖2 主機照片

圖3 主機液壓系統

采用了滑塊智能平衡系統

在滑塊四角設置四個調平油缸，采用高精度位置檢測裝置對壓機壓制過程中滑塊四角的位置進行檢測（圖4）。發現滑塊四角位置不同步時，通過PLC分析比較后對四角的伺服控制系統發出相應的指令。由伺服控制系統控制調平油缸對滑塊進行實時的糾偏調平。提高滑塊壓制過程中的平行度。

采用了液壓墊自動同步技術

在汽車縱梁成形過程中，液壓墊的主要作用是在拉伸時起反向壓邊及成品頂出兩個作用。本設備中包含下置式液壓墊七個，七個液壓墊分別獨立控制，用了比例伺服系統結合位置同步反饋系統實現了液壓墊的同步運行。標定某一個液壓墊為基準液壓墊，其余液壓墊位置與標定液壓墊的位置進行比較來調整，實現較高的液壓墊同步精度，見圖5控制系統圖。

圖4 滑塊智能平衡系統示意圖

圖5 液壓墊控制系統

圖6 半自動上下料機構圖

圖7 電氣控制系統界面

半自動上下料系統

壓機右前側設置有存料平臺、上料輥道，壓機的右后側設置有下料輥道、成品收集系統。采用無極變頻技術實現對上下料速度的智能控制，如圖6所示。

電氣控制系統

電氣控制系統（圖7）采用PLC與觸摸屏相結合，實現對壓機的運行參數的顯示和設定。采用比例伺服閥和壓力傳感器對壓機的壓制力精確控制；采用無極變頻技術對上下料速度進行控制，同時結合行程開關實現對液壓系統的液位、油溫、冷卻系統、上下料裝置的總控制，實現了整個生產單元的智能聯動控制。

結束語

隨著國家在節能環保方面的要求提高，大中型卡車的輕量化是未來的發展趨勢。該設備具備較強的抗偏載能力，設備精度高，成形的汽車縱梁精度好，優化了成形過程和工藝，通過滑塊的智能平衡系統和液壓墊自動同步技術提升了產品質量和強度，為大中型卡車的輕量化提供了相應技術基礎。

印志鋒，合肥合鍛智能制造股份有限公司技術中心液壓機開發部主任工程師，液壓機設計主管。主要從事液壓機機械和液壓系統設計。已獲得實用新型專利20項，發明專利5項。