液压机毕业设计文献综述

文献综述

锻造操作机是现代锻造系统的重要设备，是实现锻造工艺的可重复性、提高锻

件精度必不可少的装置。本文针对液压锻造操作机自动化、程序化的发展趋势，结

合国内液压锻造操作机的开发、研究以及控制现状，重点研究集多学科领域的锻造

操作机的结构，用于锻造操作机液压控制系统的分析优化，对于提高锻造操作机

的工作效率和自动化水平具有重要的理论意义和研究价值。本文主要完成的工作和

研究内容如下:

(1)针对锻造操作机动作多、结构复杂的特点，对锻造操作机各执行机构进行了运动学特性分析，建立了夹钳末端与执行元件之间的数学模型，结合锻造操作机具

体结构参数对夹钳平行升降逆解近似公式的精度进行了分析，提出了一种锻造操作

机夹钳平行升降位移的高次方程逆解解算方法，为锻造操作机高精度控制提供了重

要的数学依据，并建立了锻造操作机机械系统多体动力学模型。

(2)针对锻造操作机液压系统复杂的特点，对液压系统中关键元件如电磁卸荷溢流阀、非线性比例换向阀、蓄能器、执行元件、管道等进行了建模仿真，在此基础

上建立了锻造操作机液压系统模型，并进行了封装，为锻造操作机控制特性研究奠

定了理论基础。

(3)对锻造操作机多学科模型间的参数祸合关系进行了分析，建立了锻造操作机多学科模型间数据交换和通讯的接口，采用基于软件接口的方法，搭建了锻造操作

机多学科协同仿真模型。

第1章绪论

近年来，随着国家宏观经济政策的调整，电力、石油化工、航运等行业迅速崛起，带动了装备制造行业得以快速发展，市场对清洁环保能源的推崇促使风电锻件、核电锻件等新产品的需求不断增加，锻造产品越来越向大型化、高精度、高技术含

量的方向发展，对锻造设备提出了更新、更高的要求[m。以目前我国现有的自由锻造液压机与正在筹建中的大、中型液压机总体数量和产能来看，锻造液压机己经过剩}2-0，但由于我国锻压机组配套设备的研制与发展相对滞后，现有的自由锻压机产能并未得到完全释放，市场上对大型高精锻件仍然有很大的需求，这就促使国内的

锻造厂家不断对原有自由锻造液压机及其配套设备进行现代化技术改造以适应未来

市场激烈竞争的要求。

传统锻件一般使用锻造行车与锻造液压机一起进行锻造，锻件的生产效率低，

回炉次数多，导致材料利用率低，成本和能耗增加。锻造操作机是现代锻造系统的

重要设备，是实现锻造工艺的可重复性、提高锻件精度必不可少的装置[[4]。随着锻造行业的发展，锻造设备装配水平口趋先进，锻造操作机替代老式锻造行车并与液

压机联动己成为锻造行业发展的必然趋势。目前国内锻造操作机的设计和控制能力

较为薄弱，技术先进的锻造操作机主要从国外引进成套设备，价格昂贵而且设备交

货期周期长，设备一旦发生故障，售后服务也得不到有效保障，严重制约了国内相

关行业的发展。为了摆脱这种局面，2009年国家在“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项中设立了“大型锻造操作机”项目，把大型锻造操作机的关键技术研

究放在极其重要的位置，体现了国家的重大需求，这也为系统地开展锻造操作机方

面的研究提供了契机。

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锻造操作机国内外发展和研究概况

国外发展和研究概况

国外20世纪30年代就出现了锻造操作机，最早在美国、原苏联，而后在口本、

英国、奥地利等国家发展起来[[5]。早期的操作机多为机械传动形式，到了40年代，

出现了钳口松夹机构用压缩空气传动的混合操作机，操作机额定载重量达到

1MN}m，但没有专业的锻造操作机生产厂。

40年代后期，国外开始研制液压传动操作机，初期由于设计经验不足、液压元

件质量较差等原因致使液压式操作机一度声名狼藉。直到1950年，西德Hydraulic

厂制造出一台液压传动有轨操作机正式应用到水压机上，与水压机配合使用，大大

提高了生产效率和锻件质量，自此之后，国外才出现了专业生产锻造操作机的工厂，

并开始建立自己的系列标准。

20世纪50年代末，英国首先研制配合快锻液压机使用的锻造操作机，并进行

了快锻压机与操作机的联动试验。1962年英国惠尔曼工厂研制了一台快锻操作机，

实现了与快锻液压机的遥控联动，随后许多厂家各自研制快锻生产线，并由一台快

锻操作机与快锻液压机联动的单机生产线发展成两台快锻操作机与快锻液压机联动

的双机联动生产线。

国外在研制液压传动有轨操作机的同时，研制成了既可作锻造操作机又可作装

出料机的无轨锻造操作机，无轨操作机一开始就采用液压传动形式。

20世纪80, 90年代是国外锻造操作机研发的一个高峰期。这一时期，发达国

家重工业生产不景气，锻造市场处于饱和状态，大型锻件市场紧缩，竞争激烈，再

加上油价上涨、劳动力不足、严格执行环保法规等，困扰了大型锻件的生产发展，

但这一系列棘手问题的出现反而为锻造操作机的快速发展提供了广阔空间。为了提

高市场竞争力，国外各大工厂纷纷进行自由锻液压机的改型换代以及整套机组的现

代化技术改造，现代化技术改造的重点是配置锻造操作机险8]，表1-1是欧美部分大

型液压机组配置的操作机情况表。

表1-1欧美大型液压机的操作机和起重机配置情况Table 1一1 Configuration of large manipulator, crane and press in European and United States

锻造操作机需求量不断增加的同时，锻造操作机设计、制造技术不断提高，90

年代前后，国外推出了近几十项与锻造操作机相关的发明专利，涉及操作机机构构

型、液压系统、计算机控制等多个方面[[9]，推动了锻造操作机的快速发展。这一时

期，国外进行了锻造液压机与操作机的程序锻造实验，采用计算机控制自动测量锻

造尺寸、记录生产管理数据等，减轻了工人的劳动强度[[10]