多向閉塞模鍛伺服數(shù)控液壓機

司宗青，孫桂榮

（蘇州虹逸重工科技有限公司，江蘇 蘇州 215121）

一機多功能多向閉塞模鍛伺服數(shù)控液壓機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；同時該機也可進行模具試模；在設備參數(shù)允許的情況下還可滿足壓裝及液態(tài)內高壓成形等工藝要求。該機設有調整、手動、半自動三種操作方式（同時具備聯(lián)機功能），該機的工作壓力、工作行程均可在規(guī)定的范圍內無級數(shù)字化調整，并可實現(xiàn)“定程”、“定壓”兩種工藝動作。

1 結構與功能

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

1.1 主機部分

主機部分是本文重點論述部分。

1.1.1 機身

如圖1 所示，機身中上梁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緊裝置預緊，并通過定位鍵和定位裝置固定預緊構成組合框架，具有良好的強度和剛度。機身各大結構件均采用箱體式二氧化碳氣體保護焊接結構，焊后回火爐整體退火消除內應力。主要部件采用先進設備進行加工，保證整機的高精度。主要結構件外觀平整，無焊渣和流疤現(xiàn)象。整機結構設計全部采用計算機優(yōu)化設計，使其具有良好的強度和剛度，同時兼顧外形美觀、便于設備的運輸。

圖1 一機多功能多向閉塞模鍛伺服數(shù)控液壓機總圖

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構，驅動各滑塊的下降和上升，結構型式靈活合理、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，油缸內表面經(jīng)過珩磨、滾壓工藝，使液壓油缸具有足夠的強度和剛度；活塞桿采用45#鍛鋼，并進行表面中頻淬火硬度達到HRC50～55；油缸密封采用優(yōu)質密封，確保密封性能可靠，使用壽命長。

上垂直穿孔（套模）采用三級結構，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 的五缸布置結構，驅動垂直合模動梁5 上下運動；垂直上穿孔動梁7 安裝與垂直合模動梁5 內，其上平面與兩活塞式垂直上穿孔缸1 活塞桿連接，驅動垂直上穿孔動梁7 上下運動；活塞式垂直上穿孔芯缸6安裝與垂直上穿孔動梁7 內，垂直上穿孔芯缸6 活塞桿帶動沖桿對工件上下運動。

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，便于機床加工制造，保證整機控制精度更高。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 的五缸布置結構，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，因為飯團是日本的傳統(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，家務都是她來做，父親每年只在運動會和遠足的時候做兩次飯團。父親只做有鮭魚、梅干、鰹魚的飯團，難看卻好吃。飯團對幸惠來說，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，正是因為如此，對于海鷗食堂的菜品選擇上如此堅持，不僅是因為飯團是傳統(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 的壓緊力遠遠大于水平合模滑塊20 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構。垂直合模動梁5置于主機機身中間，四角立柱孔內裝有對開式導向套，并依靠四根立柱螺母15 導向實現(xiàn)上下運動。四柱式導向結構間隙合理，導向精度高，抗偏載能力強。四根立柱鎖母15 導向部分表面熱處理HRC42～55 并經(jīng)磨削加工，導向套內安裝有耐磨支撐環(huán)，并設有加油孔自動加油潤滑，且耐磨性能好，運行穩(wěn)定可靠。

1.1.4 兩側水平擠壓與穿孔機構

如圖2 所示，兩側水平擠壓與穿孔機構是由水平合模滑塊20、水平合模快速缸21、水平穿孔復合缸22 等構成。水平穿孔復合缸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；并且在油缸兩側各布置兩套水平合模快速缸21 使得水平合模滑塊20 不僅實現(xiàn)快進平穩(wěn)性又利于滑塊防轉功能；同時設有位置檢測裝置以及固定擋鐵等多層保護裝置，不到位下個動作不執(zhí)行并且報警提醒。水平穿孔復合缸22 安裝在焊接機架的方立柱8 的兩側，缸體與機身安裝采用對開卡套式，便于在機身外安裝以及后期保養(yǎng)方便。油缸與水平合模滑塊20 采用球頭球碗結構，受力時自動找正中心等；此機構定位精度高、使用穩(wěn)定同時大大提高工作效率和安全性等優(yōu)點。

圖2 一機多功能多向閉塞模鍛伺服數(shù)控液壓機俯視圖

1.1.5 垂直下穿孔機構

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 等構成。倒置式垂直下穿孔缸17 安裝方式以及增加防護罩，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 之間有精加工導向套以及潤滑機構，同時兩套垂直下拉桿螺母18 和垂直下穿孔缸下梁19 有利于油缸的運行穩(wěn)定和維護保養(yǎng)等優(yōu)點。

1.1.6 移動工作臺機構

由移動工作臺缸11 驅動向前與退回，移動工作臺兩側裝有導向、限位機構檢測裝置以及固定擋鐵等多層保護裝置，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，此結構不僅造價低，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)完成對液壓機各種動作的控制。

兩側的水平合模滑塊20 各自采用獨立的伺服油泵電機組控制系統(tǒng)，結合各種獨立的位移傳感器以及比例閥控制，能精確控制主機兩側的水平合模滑塊20 的同步在±0.25mm 之內。通過壓力傳感器將壓力信號轉變?yōu)殡娦盘杺鬏斀oPLC 進而在觸摸屏顯示和調整；比例溢流閥采用德國博世公司產品；比例壓力控制系統(tǒng)可以使壓力從公稱力的10%～100%內無級調節(jié)，顯示精度達到±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節(jié)。

動力站側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，主機停止工作并報警；液壓系統(tǒng)中設有獨立的油液過濾系統(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)質密封元件，可有效防止?jié)B漏。管路布置整齊，并設置足夠抗震管夾和軟連接以防止管路產生共振。

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，進行各數(shù)據(jù)的顯示和控制及預設置處理與存儲，畫面為人機交互式，可在屏幕上非常方便地預先對滑塊的行程、壓力、時間參數(shù)進行數(shù)字預置。兩側的水平合模滑塊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，顯示精度達到±0.1mm。為確保安全，在上下極限位置設有行程開關保護。

具有預先設定滑塊位置和滑塊速度變換（由快降變?yōu)楣ぷ鳎┪恢玫墓δ埽瑝K在變速點的變換能平穩(wěn)過度，無沖擊現(xiàn)象產生。

設備的操作方式為調整、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，由操作面板上的轉換開關進行選擇。

1.4 潤滑系統(tǒng)

主機導軌潤滑可方便的設定潤滑油量和潤滑間隔時間，調整好后潤滑過程為自動進行，潤滑系統(tǒng)和主機動作設有互鎖，潤滑器如有故障均在操作面板上設有報警提醒。

2 主機工藝動作

將工件放置在主機中的移動工作臺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 驅動模套垂直下行實現(xiàn)快進、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；水平兩側的水平合模滑塊20 通過水平穿孔復合缸22 和水平合模快速缸21 對工件兩側向同時實現(xiàn)快進、壓制、回程動作，同時水平兩側的水平穿孔復合缸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，對垂直下側壓制穿孔，并頂出工件；可通過移動工作臺13 或者機械手直接取出工件，整個自動工作完成（不同工件動作順序均可自行調整）。

3 小結

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

本設備已獲發(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”，專利號CN2021 10651968.0。