液压成形装备

第3章
金属塑性成形装备及自动化
板材冲压液压机
• 板材冲压液压机是用来进行板料的冲裁、弯曲及拉深成形等工序。由于液压机在压力、行程、 速度等参数的调节及过载保护等方面都比较简单易行，本体结构也不复杂，所以板料冲压液压 机得到较大的发展。
• 冲压液压机的种类较多： 1、按照压制板材厚度分为薄板冲压和厚板冲压液压机 2、按作用力方式分为单动和双动冲压液压机 3、按照液压机本体结构分为单臂式、三梁双柱式、三梁四柱式、框架式 4、按传动介质分为以水（乳化液）和油为介质的两大类 5、按用途又分为通用型液压机、橡皮囊液压机、汽车纵梁液压机、液压板料折弯机、液压剪
3.3 液压成形装备
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3.3 液压成形装备
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液压机的控制原理与特点
• 液压机主要是靠液体压力来完成工作的。下面以Y32—315型通用液压机为例来介绍,该机 的液压系统原理图如下，可完成空程快速下降、慢速下降、工作加压、保压、卸压回程、 浮动压边及顶出等动作。
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3.3 液压成形装备
当前液压成形装备的发展水平和趋势 （1）提高速度和生产率
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• ① 通过改进液压系统的设计、采用快速缸或快速换向阀提高液压机的行程速度，特 别是空程和回程速度，以便缩短循环时间，提高行程次数。
• ② 提高液压机的自动化程度。采用上、下料装置，实现单机自动化；发展多工位液 压机，实现在一台液压机上进行多工序加工，不但可减少大量辅助时间，还可减少工 人、占地面积及简化生产组织等，从而可大大提高生产率。
1 —控制泵组 2—主电机 3—液压泵 4,10 电液换向阀 5,7,8 溢流阀 6—节流阀 9—远程调压阀 11— 电 磁 换 向 阀 12— 液 控 单 向 阀 13— 支 承 阀 14—充液阀 15—液动滑阀 16—单向阀 17— 压 力 继 电 器 18—顺序阀
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3.3 液压成形装备
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（2）双动拉深液压机
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• 在结构上设计成内外两个滑块，实现双重动作，外滑 块用于压边，内滑块用于拉深，能方便地调整滑块的 压边力。
• 双动拉伸液压机有组合框架式结构和三梁四柱式结构。
• 机架7的上横梁由四根立柱支承，通过立柱内的拉杆 预紧固定，形成一个封闭的预应力框架，承受冲压变 形压力。拉深缸2和压边缸4均固定于横梁内，拉深柱 塞与拉深动粱6联接固定，压边柱塞与压边动梁5联接 固定。每根立柱有两根可调导轨，分别作为拉深动梁 和压边动梁的导向。下横梁上面装有移动工作台，并 可前后移动，以便更换摸具，工作台中部设有若干顶 杆孔，在下横梁下部中间装有顶出缸，通过顶杆顶出 制件或成形内凹形制件。在拉深动梁6和压边动梁5的 下平面均开有T型槽以分别固定上模的凸模部分和压 边部分，在工作台的上平面也开有T形槽，用于固定 下模部分。
• 早期的锻造液压机多采用泵——蓄势器传动，在压机不工作时，泵把高压液体送往蓄势器贮 存，压机工作时泵和蓄势器同时向液压缸供液。由于辅助工作时间较长，辅助时间与工作时 间之比较大，通常锻造速度慢。
锻造液压机
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• 自1950年代以来已发展至水泵——蓄势器传动和油泵直接传动两种并存的局面。油泵直接传 动比水泵——蓄势器传动有两大优点：①节能，油泵直接传动的总效率为85%左右；②水泵—— 蓄势器传动时，锻造液压机加压速度随锻件变形抗力的大小而变化，这样就增加了机组联动时 压机与操作机同步运转的困难，而油泵直接传动能使加压速度不受变形抗力的影响，较容易实 现机组的同步运转。 • 随着现代化工业的迅速发展，锻造液压机得到了较大发展和进步：① 锻造液压机、操作机、 移动砧库等组成机组，由计算机控制，一人操作，劳动生产率大幅度提高，从根本上改变了自 由锻的生产方式和车间面貌；② 在每分钟锻造次数高达80次以上时，能实现液压机与操作机的 自动联动；③锻件精度为±1mm。
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3.3 液压成形装备
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液压机与其它材料成形装备相比具有以下特点：
• （1）执行元件（缸及柱塞或活塞）结构简单，结构上易于实现很大的工作压力、较大的 工作空间和较长的工作行程，因此适应性强，便于压制大型或较长较高的制件。
• （2）在行程的任何位置均可产生压力机额定的最大压力。可以在下转换点长时间保压。
• （6）工作平稳，撞击、振动和噪声较小，对工人健康、厂房基础、周围环境及设备本身 都有很大好处。
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锻造液压机 • 又称自由锻造液压机，用于完成自由锻造工艺，即在液压机压力的作用下，通过上下砧块和
一些简单的通用工具，使钢锭或坯料产生塑性变形，以获得所需形状和尺寸的锻件。
3.3 液压成形装备
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液压成形装备具有的特点：
• 易于获得很大的工作力；
• 可以长时间进行保压，容易得到长行程，滑块能在全行程的任意位置上发挥出全部力，并且能够停 留或返回；
• 力、速度和行程可在一定范围内进行任意调节，以及传动平稳，安全可靠等。因此它能适应不同工 艺要求。
板机等。
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3.3 液压成形装备
（1）单动薄板冲压液压机
单动薄板冲压液压机的结构如图所示。
• 上梁2内装有主工作缸3，带动活动横梁4 上下运动，完成各种冲压工作。下横梁6 下部装有顶出缸7，可将冲压完的制件从 模具内顶出。顶出缸还可起液压垫作用， 供拉深时压边用。
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液压伺服压力机
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（5） 液压系统的集成化 • 近十年来相继发展了板式集成、块式集成和插装阀集成等多种形式。液压系统集成化的
共同特点总结构紧凑，体积小可大大减少配管数量，缩短液压系统的设计和安装周期； 减少了系统的振动和漏油；元件维修和更换方便。
8MN比例插装阀控制系统的 原理图
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锻造液压机组的组成
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上砧快换装置 锻造操作机
主机
送料回转小车
砧库
升降回转台 横向移砧装置
移动工作台 操作台
主泵
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3.3 液压成形装备 计算机控制锻造液压机
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（3） 汽车纵梁冲压液压机
• 上横梁为三个独立的部件，每个部件上 各装一个主工作缸，活动横梁和底座(下 横梁)各为一个整体铸件，活动横梁长达 9.5m，由六个立柱将上横梁和底座连成 一体。从侧面看，该液压机可视为三个 受力的封闭框架，但从正面看，则不是 一个整体框架结构，因此不能承受偏载。 底座下部装有顶出缸，上横梁上装有回 程缸。
液压成形机自动线
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（2）提高刚度和精度 • 现代化生产要求制件的尺寸和精度最大限度地接近成品零件；对大批量生产的制件，
则要求有较高的尺寸稳定性等。因此对液压机的刚度和精度提出了越来越高的要求。 从经济合理的角度出发，不同用途的液压机各有其不同的合理刚度和精度，所以采 取的措施也是多种形式的，但总的趋势是不断提高液压机的结构刚度和精度，以提 高制件的精度和模具的寿命。 （3） 高压化和大型化 • 随着航空工业和汽车工业的迅速发展，冲压件的轮廓尺寸和零件重量都有所增加， 随着冷挤压先进工艺的发展和推广，冷挤压零件的重量越来越大，随着精冲新工艺 的发展和完善，精冲零件也在不断大型化，从而导致所需液压机的公称力日趋增大。 随着生产不断发展，当前液压机正朝着大型化的方面发展。同时随着人造金钢石合 成工艺、等静压等工艺的发展，高压化也已是液压机发展的一个重要方向。 （4） 控制系统的数控化 • 由于数控技术是综合利用了计算机技术、自动控制和精密测量等方面的最新技术， 所以它可大大提高液压机的自动化程度，缩短加工时间和辅助时间，提高生产率， 能适应各种不同的生产规模，且具有较大的柔性。因此，目前采用可编程序控制器 （PLC）控制的液压机和采用计算机数控（CNC）的液压机得到了很大发展。随着生 产的发展及对生产自动化要求的提高，无疑CNC将是今后液压机控制系统的发展方向。
• 还有的国产的汽车纵梁液压机把三台四 柱式液压机排列在一起，可进行单缸动 作、两缸联动和三缸联动。具有一机多 用和便于制造、运输的特点。
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3.3 液压成形装备ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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• （3）可以用简单的方法（各种阀）在一个工作循环中调压或限压，不易超载，模具容易 得到保护。
• （4）滑块的总行程可以在一定范围内任意改变，滑块行程的下转换点可以根据压力或行 程位置来控制和改变。
• （5）滑块速度可以在一定范围内进行调节，从而可以适应各种工艺对滑块速度的不同要 求。用泵直接传动时，滑块速度的调节可以与压力及行程无关。
（6） 电液比例技术的应用 • 由于普通开关控制系统不能在工作过程中进行连续控制和自动调节，所以已不能满足现
代液压机的发展要求。而电液伺服系统虽然在新型液压机的设计中也得到了一定的发展 和应用，但由于它对系统的清洁度要求十分严格，维修保养围难以及成本高等，故进一 步推广受到限制。由此，近年来开发出了电液比例控制技术，适应了液压机的发展要求。
• ③ 缩短辅助操作时间，提高液压机的开动率。在现代液压机上都配备有快速换模系 统和快速夹紧系统；同时采用数控系统对液压机的工作参数进行重新调整，不到两分 钟就使液压机投入生产，从而使生产时间与停机时间的比率大大提高。对于小批量多 品种的生产，缩短辅助操作时间，尤为重要。
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液压模锻压力机
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