10000kN热成形液压机的研制.pdf

文章 编号 1 6 7 2 - 0 1 2 1 2 0 i 0 2 - 0 0 2 6 - 0 2 l O 0 0 0 k N 热 成 形 液 压 机 的研 制 程 国 元 。甄 冒 发 合 肥锻压 机床 有 限公 司 技 术部 ， 安徽 合肥 2 3 0 0 2 2 摘要 介 绍一 种用 于热成 形 的大型精 密数 控液压 机 的研制 。液 压 系统采用 了先进 的二通插 装 阀系统 、 进 口高 性能 的 电子泵技 术 ， 实现 了主缸压 力 与流量 的双 闭环 控 制 ； 模 具 加热 部分 采用 了热 油加 热 ， 提 高 了热交 换 率 ， 且 节 能环保 ； 油 温控 制采用 带 自整定 的 P I D 控制 技术。 关键 词 机械 制造 ； 热成形 液压机 ； 设 计 ； 制造 中 图 分 类 号 T G31 5 ． 4 文 献 标 识 码 1 3 1前 言 目前 ， 在建 筑业 中一 方面是 木材 资源 匮乏 ， 而另 一 方 面市 场上 又需要 大量 的各种 规格 的板 材 。农业 生产 中存 在大量 的农作 物秸 秆 含有 丰富 的植 物纤 维 ， 传 统做 法是 被烧掉 ， 这不 仅浪 费资 源 ， 而且 污染 环境 。近年来 由于科技 的进 步 ， 可 以通过 特 殊工 艺 ， 已经能 够在一 定温 度下 把农作 物 中的破碎 的植物 纤 维 粘接 ， 做成各 种建筑 需 要的板 材 。 热成形 大 型精 密 数 控液压 机就 是在此 背景 下立项 的。 根 据用 户 的需 要 ，我 们 研 制 了 Y H7 3 1 0 0 0型 1 0 0 0 0 k N精 密数 控热 压 成形液 压 机 。经过 用户 近三 年 的生产检 验 ，该 机性 能稳 定 ， 工作状 态 良好 ， 各 项 指标 均达到技 术协 议 的要求 ，综合 性能 指标 达 到 国 际 同类 产 品的先进 水平 。 2机 器 主 要 技 术 参 数 公 称 力 1 0 0 0 0 k N； 行 程 8 0 0 mm； 开 口 1 1 4 0 mm； 工作 台尺 寸 左 右 前 后 1 8 5 0 mmxl 6 0 0 ram； 主 缸 回 程 力 8 5 0 k N； 滑 块 快 下 速 度 1 5 0 ～ 2 0 0 mm／ s ； 滑 块 慢 下 速度 6 0 1 0 0 mr r d s ；滑块 压制 速度 可 任 意调节 4 ～ 8 mm／ s ；滑 块 回 程 速 度1 1 0 mr r d s ；装 机 功 率 主 电 机 4 5 k W， 上 加热板 电机 3 0 k W，V加热 板 电机 3 0 k W。 该机还 配有 两套 油加 热系 统 ，保 证加 热制 件 的 温 度 。 总 体 设 计 方 案 的 确 定 ． 机 身 机身 采用 四柱结 构 ， 采 用有 限元 分析 ， 确保 机 床 日期 2 0 0 9 1 2 2 3 简介 程国元， 男， 副总经理， 从事液压机的设计研究及制造管理 精度 ， 四根 拉杆 采用 液压 预紧 。 3 ． 2油 缸 采 用双 缸结 构 ， 由优质锻 钢制 造 。 滑块设 有机 械 和液压 双重保 护 ，滑块 行程 范 围内位置 指示 采用 了 进 口的直线位 移传感 器 ， 位置 显示精 度 0 ． 1 mm。 3 ． 3润 滑 装 置 滑块 上 的润滑采 用 日本流 遍技术 ，稀 油润 滑不 回 收 。 3 ． 4液 压 系统 液压 系统采 用 了先 进 的二通 插装 阀系统 ，配置 了进 口高性 能 的电子 泵 ，保 证用 户要求 的各 档工作 速 度及 速度 的任意 调节性 能 的实现 和满 足用 户对 最 大 装机功 率 的限制 。 3 ． 5电 气 系 统 电 气 控 制 系 统 采 用 了 具 有 人 机 对 话 功 能 的 HMI 工 业触 摸 屏 加 P L C联 合 控 制 ， 触 摸 屏 用 于各 种 参数 的设定 与储 存 ， 各 种过 程量 的显示 ， 压 机 的故 障显示 与 自诊 断 。P L C用 于逻辑 控制 。 4具 体 措 施 为 了保证热 压成 形液 压机 各项性 能指 标 ，首先 要保证 机 床具有 良好 的刚 性 。 为此 ， 对机 器 的机 身进 行 了有 限元 优化 设计 ， 合理 地确定 了主筋板 的厚 度 ， 节约 了大量 的钢 材 。 设计 中主 缸采用 了两缸 布置 ， 将 充 液 阀补液与 油泵 供油结 合在 一起 ， 组成 快速 系统 。 由于机器具 有特 殊 的保压 功能 ，要求 保压 过程 中不 能 有 液 压 油 的 内 泄 漏 。 考 虑 到 我 厂 的 加 工 条 件 ， 在液压 系统 的密 封设计 中进 行 了优化 设计 和合 理组 合 ， 采用 了世 界 上 著名 的 B S公 司生 产 的具 有高 承 载 、 低磨 损 、 极 小 的启 动 和运 动 摩擦 力 的 密封 件 ， 很 好 地解 决 了这一 难题 。 在 液压 系统 的设计 中 ， 特 别设 计 了 开 泵 保 压 中保 持 压 力 稳 定 的压 力 闭 环 控 制 回 路 、 关 泵保 压 中 的特殊 保 压 回路及 蓄 能器 补压 回路 。 充 分 考虑 了液 压 阀 的启 闭 特性 ，对 阀供应 商 提 出 了 合 理 可行 的要 求 ，从液 压 系统 设计 上 确保 了 目标 的 实 现 。 从 提 高 系 统 的控 制 精 度 及 节 能 的 角度 考 虑 ， 液 压 系统 采用 了比例 闭环 控 制 。使用 了 P ARKER公 司 生 产 的带有 比例流 量 、 比例 压力 控 制 的柱 塞泵 。 在 比 例 阀 上配 有 先 进 的压 力 检 测 元 件 和 位 置检 测 元 件 。 在 液 压 系统 中配 有 组 成 高 精 度 的位 置 闭 环 控 制 系 统 、 压力 闭环 控 制 系统 和速度 闭环控 制控 制 系统 。 从 而 保证 了 系统 的快 速 性 、 稳 定 性 、 可靠 性 和精 确 性 。 在 快 速 运 行 过 程 中 采 用 比例 泵 直 接 供 油 ， 在 慢 速 运 行 过程 中采 用 比例 泵按 比例 定量 供 油 、比例 调速 阀 精确 供 油 的模 式 ，最 大 程度 地减 小 了系统 的溢 流 损 失 ，使 设 备 节 能 环 保 。 机 器 还 设 有 液 压 支 撑 保 险 回 路 、过 载保 护压 力 闭环 控制 回路 、速度 闭环 控 制 回 路 。 机 器 加 热 系 统 由 温 控 装 置 、加 热 装 置 和 隔 热 装 置组 成 。 温 控装 置分 为 上， 下两 路 可控 硅单 独控 温 ， 采 用 了 日本 OMRON 公 司 生 产 的 E 5 E Z数 显 智 能 程 序调 节仪 与温 度 检测 元件 组合 ， 对加 热过 程 进 行智 能 化 控 制 。 加 热 装 置 采 用 油 加 热 方 式 进 行 加 热 ， 模 具 加 热 温 度 可 达 到 2 0 0 C， 为 了 保 证 加 热 板 温 度 场 均 匀性 在 合 模 情 况 下 ， 温 差 ≤ 2 ℃ ， 结合 多 年 的设 计 经 验 ， 合 理 地 设 计 了加 热 板 结 构 。 隔 热 装 置 采 用 了 耐 压 、 耐 高温 、 无 公 害 的特 殊材 料 ， 有 效 防 止 了 主机 温 升 。 机 器 电 气 控 制 系 统 采 用 了 具 有 人 机 对 话 功 能 的 HMI 工 业 触 摸屏 加 P L C联 合 控 制 ， 工业 触 摸 屏 作 为 P L C的 上 位 机 用 于 数 据 的 运 算 、 存 储 、 压 制 曲 线 的 拟 合 及 预 置 压 机 运 行 的 各 项 参 数 。 P L C用 于 逻 辑 控 制 。 在 显示 屏 上 以菜单 提示 方式 预 置压 机参 数 压 头 的压 制力 、 速 度 转 换 点 、 压 制 速 度 、 压 头 的准 确 定 位 点 、 保 压 时 问 等 ， 用 棒 形 图及 数 字 窗 口动 态 监 控 和 显示 系统 的压 力值 、 下 行 速 度 、 滑 块 位 置 ， 形 态 逼 真 ， 一 目了然 。检 测 数 据 自动存 储 、 整 理 、 列 表 和 打 印 ， 具备 故 障诊 断功 能 。 5结 束 语 这 台精 密数 控热 压成 形 液压 机用 于 各种 植 物纤 维成 形工 艺 ， 是一 台用于 环保 产 品 的设 备 。 这 台压机 的研 制成 功 ，使 之成 为 目前 国 内生产 的最 先 进 的精 密数控 热 压成 形 液压 机 。该机 所 达到 的压 力 控制 精 度 、 位 置控 制精 度 、 速 度控 制精 度 和模 具加 热 的精 密 控 制精 度 均大 大 超过 国家 有关 标 准 。 YH7 3 1 0 0 0精 密 数 控 热 压 成 形 液 压 机 的 研 制 成 功 ，标 志 着 国 产 的 液 压 机 设 计 制 造 水 平 和 机 电 一 体 化控 制 水平 又 上升 到 了一个 新 的高 度 ，标 志着 合 锻 在 国 内 已跻 身 于液 压机 高端 产 品的 先进 行列 。相 信 在未 来 的环保 领 域 内可 以见 到更 多 的 、更先 进 的 合 锻产 品 ，合 锻也 将 为我 国 的环保 事业 作 出更 大 的 贡 献 。 【 参考 文 献 】 ⋯ 1 廖 效果． 数控技术． 武汉 湖北科技技术 出版社 ， 2 0 0 0 ． [ 2 】 唐英千． 锻压机械液压传动的设计基础． 北京 机械工业出版社， l 9 8 0 ． [ 3 ] 杨叔 子 ， 杨克冲．机 械工程控制基础． 武汉 华中科技大学 出版社 ， 2 0 0 5 ． [ 4 ] OMR O N公 司 ．S Y S MA C C S ／ C J系 列 可 编程 控 制 器 编 程 手 册 ． [ 5 】 周强，甄冒发． Y H 4 0 2 0 0型 2 0 0 0 k N精压成型液压机的研制． 锻压装备与制造技术 ， 2 0 0 5 ， 4 0 5 2 0 2 2 ． 【 6 ] 姚宝森 ．我 国板 冲压液 压机的现状及发展． 锻压装备与制造技术 ， 2 0 0 5 。 4 0 3 2 8 3 0 ． Re s e a r c h a n d M a n uf a c t ur e o f The r ma l Fo r mi n g Hy dr a ul i c Pr e s s wi t h 1 0 0 0 0 kN CHENG Guoy ua n，ZHEN M ao f a f He f e i Me t a l for mi n g Ma c h i n e T o o l C o ． ， L t d ， He f e i 2 3 0 0 2 2 ， An h u i Ch i n a A bs t ract The r es ea r ch and m anuf ac t ur e o f a l a r ge-s i z ed pr ec i s e NC hydr aul i c pr es s f o r p r o c e s s h a v e b e e n i n t r o du c e d i n t h e t e x t ．Th e p r e s s t a k e s us e o f a d v a n c e d t wo--wa y c a r t r i dg e v i mpo r t e d e l ec t r i c pump t echno l og y whi ch can r e al i z e doubl e cl os ed l o op co nt r ol o f pr es s ur e and flow heat i ng i s heat ed by t her m al o i l ，whi ch wi l l not onl y i mpr ove t he r a t e o f heat e xchange but a l s o be and envi r onm e nt a l f r i endl y． The t emper a t ur e i s cont r ol l ed by s el f -s et t i ng PI D t ec hnol o gy． K e y w o r ds Th e r m a l f o r m i n g hy d r a u l i c pr e s s；De s i g n；M a n u f a c t u r e