16MN和45MN的快锻液压机组技术

16MN和45MN的快锻液压机组技术附件
1、快锻液压机组的组成
快锻液压机组主要包括以下几个部分（见示意图1）：压机本体、液压系统、全液式锻造操作机、砧库、送料回转车、地下式升降回转台、电气和计算机控制系统（操纵、显示、监控、故障自断等）、通风、照明、排污、报警等公用设施等。

图1.快锻机组结构示意图
（1）压机本体
主机主要由机架、工作缸、回程缸、导向装置、上砧夹紧快换装置、上砧旋转装置、移动工作台、横向移砧装置、上下砧、润滑系统、行程检测装置、支架、托板及垫板等组成。

快锻液压机主机结构形式有两种，整体框架双柱式下拉式结构和分体预应力机架双柱斜置上压式结构，16MN和45MN的快锻液压机在结构上的对比如表1所示：
表1. 16MN和45MN快锻液压机结构
（2）液压系统
液压系统主要为快锻液压机工作提供动力源，是为压机吨位大，工作环境温度高，高压大流量，工作频次高，控制精度好，而且适应多种锻造程序和工艺需要，优化性能等条件而设计的。

系统采用油泵直接传动，伺服比例阀控方式。

快锻液压机液压系统主要由主泵系统、主控制系统、辅助控制系统、循环系统、控制系统、检测与排污装置等组成。

不同吨位的快段液压机组的液压系统在布置上有所区别，20MN以下，主泵台数较少，液压系统相对简单，全部布置在地面以下；25MN以上，主泵台数较多，液压系统复杂，全部布置在地面。

表2为16MN和45MN快段液压机液压系统的基本组成及功能。

表2. 16MN和45MN快段液压机液压系统基本组成及功能
（3）全液式锻造操作机
全液式锻造操作机是配合主机完成锻造过程的主要辅助设备，主要通过其机械手夹钳所锻铸件，配合主机锻造。

全液式锻造操作机主要有无轨和有轨两种。

目前，国内尚无技术成熟的无轨锻造操作机，主要依靠进口。

国内主要是有轨锻造操作机。

无轨锻造操作机相对于有轨锻造操作机具有占地面机小、操作灵活的特点。

目前，无轨锻造操作机是兰州兰石重工新技术有限公司技术攻关项目。

不同型号的有轨锻造操作机基本结构是相同的，主要由机架、钳杆、吊挂系统、液压系统、检测系统、润滑系统、供电供水拖链、行走轨道及电气控制等12个部件组成，能完成六打动作：钳口加紧松开、钳杆平行升降及上下倾斜、钳杆水平面移动、钳杆正反旋转、操作机行走等动作。

锻造操作机的选型常根据快锻液压机的选型进行匹配，也可根据用户的实际需求进行匹配。

（4）砧库
用与存放待用的锻造工具（上砧和下砧）的工作平台。

（5）送料回转车
送料回转车是专门给操作机准确送料和使锻件调头的有轨小车。

（6）地下式升降回转台
地下式升降回转台一般设置在主机和操作机之间承接锭坯，并能通过旋转使锻件调头。

（7）电气和计算机控制系统
锻造液压机组动作复杂，结构庞大，控制对象和监测点较多，分布范围广且较为分散（分为地上、地下多个控制单元），故采用以网络技术为基础的通用工业现场控制总线系统结构，由带有网络控制功能的可编程控制器、工业现场总线控制单元、工业控制计算机和工业监控计算机联网组成机组实时控制网络系统。

表3为16MN和45MN 快段液压机组电气和计算机控制系统的基本组成及功能。

表3.16MN和45MN快段液压机组电气和计算机控制系统基本组成及功能
2、快锻液压机组的主要参数
（1）快锻液压机锻造参数
快锻液压机的锻造参数如表4示：
（2）快段液压机基本参数
快锻液压机的基本参数如表5示：
表5.快锻液压机基本参数
（3）锻造操作机基本参数
锻造操作机的基本参数如表6示：
表6 锻造操作机基本参数
（4）控制精度
快锻液压机锻造尺寸控制精度为±1mm；锻造操作机钳头旋转控制精度为±1°，操作机行走距离控制精度±10mm，操作机钳头旋转步进角度预选。

3、快锻液压机组的技术特性
（1）压机结构
（a）在结构形式上，小型压机（20MN以下）以双柱下拉式为主，重心低、稳定性好、管道短、液压冲击小。

而中大型压机（25MN 以上）采用上推式，以减少活动部分管量、易于控制、节省能源。

（b）在压机整体放置时，小、中、大型压机均采用斜置，即整个机架与压机的中心线呈35°斜置。

从而，在两立柱的前后左右形成较大的柱向净空距，便于摆放移动工作台和横向移砧装置，并还有以
下优点：对操作工有良好的可视性；对锻工有良好的操作性，空间大；对锻造大的环形或锻件有开阔的工艺尺寸空间；对放置和吊取工具工装天车容易接近。

（c）在横向移砧装置、上砧快换选装置、砧库和移动工作台配合可随时方便地换砧，提高锻造频率。

（2）液压系统
液压系统是快锻液压机组的核心技术，目前不同型号的快锻液压机，其液压传动方式均为油泵直接传动。

在液压控制方式上采用阀控方式。

阀控方式中，油泵为定量泵和变量泵，采用比例阀组和伺服阀组控制系统流量、压力，促进高压大流量液压系统工作平稳，避免了较大的冲击振动，而且系统发热小，不致油温过高而影响其性能，甚至影响生产，即使在炎热的夏季也能保证液压系统的正常运行。

（3）锻造操作机
锻造操作机采用带固定活塞杆和运动刚体的夹紧油缸驱动，克服了传统活塞式移动夹紧缸存在的偏心载荷，及需设有一个导向来引导。

没有导向和摩擦，使夹紧的机械效率提高，油缸密封的使用寿命提高。

钳杆提升回路由油缸、蓄能器组成具有垂直缓冲性能的“同步浮动”系统，使操作机能在压机大压下量的锻造工序中平稳工作，克服轴类锻件的“香蕉弯”现象。

夹紧与旋转回路采用比例溢流阀，由计算机控制工作压力，使得加紧力，旋转力矩可根据锻件大小进行选择。

行走驱动采用无间隙式传动，提高传动精度，并有效减少了反向传动时的冲击。

钳杆的旋转和操作机大车行走采用比例换向阀，由计算机控制，可实现无级调速。

总的来说，锻造操作机具有夹持力矩大，动作灵活，控制准确，而且有侧移及上下倾斜功能；并且其液压系统可靠，能适应多种工况的工艺要求，在计算机的控制下可实现自动操作与联动操作。

（4）电气和计算机控制系统
电气和计算机控制系统的系统功能及特点如下所述：
（a）实现机组手动、半自动、自动、联动及模仿的工作制度：手动状态—压机和操作机分别手动控制；半自动状态—压机与操作机分别手动控制，但压机到下给定值时，能自动停在下给定值位置上；自动状态—压机能按给定锻造参数，自动锻打一道次，在予置下一道次后，能连续自动锻打，操作机手动控制；联动状态—压机与操作机联动进行自动锻造（分坯料单独进给和旋转复合进给）；模仿状态—直接调用自动或联动时所存的规范或工艺程序（各道次的设定值）就能模仿其进行全过程自动锻造。

（b）能在操作台上方便地实现各种工作方式之间的转换，并且能在自动和联动方式下手动干预。

（c）实现电气拖动系统的各种启动，联锁，对电机进行短路、过载、过流保护，对压机主泵电机实行“软起动”，电器元件除低压断路器以外全部选用进口产品。

（d）丰富的显示功能。

通过IPC实时动态地显示各种工作状态和检测参数，并可记录打印，方便调整压机和操作机的各项参数，为调试和维护机组正常运行提供便利。

（e）故障信号均有指示和声、光报警功能，同时在显示器上也有相应的中文说明，使系统具备一定的自诊功能，大大缩短维修时间。

（f）全屏触摸（而不采用键盘或按键）进行参数的设定、修改与管理，提高了可靠性且“免维护”。

（g）可以实时进行锻造参数的设定和快速修改，只需轻轻一点即可完成。

（h）传感元件的参数均可在触摸屏上更改，方便用户换型或改型，不影响系统的控制精度。

（i）砧型操作方便快捷，锻造过程中更换砧型，系统将自动换算锻件尺寸值，无需人工换算。

（j）全中文操作提示，具备Windows风格的操作环境，设置机组模拟显示屏，易于维修。

（k）设置电视监视系统，对液压站进行监控；
（l）操作台设置对讲机系统，方便操作人员与操作室外及液压站工作人员交流。

（m）操作室外设置高亮度LED大字符屏，显示锻件尺寸。

（n）记录设备各部件的运行时间，方便用户制定备件计划。

图1.16MN快锻机组
图2.35MN快锻机组。