快锻液压机

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锻造设备类别和名称

机
10000 吨以上的有采用契式，我国可பைடு நூலகம்以生产公称力 160MN 以下，质量和可靠性需要提升。冷锻压力机曲柄压力机、楔式压力机、偏心压力机、肘杆式压力机、多（ 2/3/4) 工位冷锻压力机、单点压力机、双点压力机温锻压力机曲柄压力机、楔式压力机、偏心压力机、肘杆式压力机、多（ 2/3/4) 工位温锻压力机、单点压力机、双点压力机冷温锻压力机曲柄压力机、楔式压力机、偏心压力机、肘杆式压力机、多（ 2/3/4) 工位冷温锻压力机、单点压力机、双点压力机平锻机结构类是于热模锻压力机，但有其特殊性，刚性、偏载能力、速度等都与热模锻不同，国内目前能生产公称力 16MN 以下，但多工位仍然不能生产。大吨位质量和可靠性差。与冷锻压力机情况差不多，国内目前能生产公称力 10MN 以下，但多工位仍然不能生产。大吨位质量和可靠性差。与冷锻压力机情况差不多，国内目前能生产公称力 10MN 以下，但多工位仍然不能生产。大吨位质量和可靠性差。
鳄式平锻机、水平分模平锻机、结构有鳄式、肘杆式、公称力 20MN 立式分模平锻机、肘杆式水平分模平锻机的鳄式平锻机国内可以提供。肘杆式平锻机的垂直打击力较大，可以进行复合成形。当前不再使用立式分模的平锻机，因为难于实现自动化，也难于提升合模打击功能。
挤压压力机
冷（温）挤压机、机械式冷（温）机械式传动的压力机多是偏心压力挤压机机或肘杆压力机，这种压力机的特点是形成要求长，也就是压力角大，目前国内可以生产公称力 12MN 以下的机械式挤压机。
锻造设备类别和名称
类别名称俗称或其它名称（锻造）水压机、（锻造）油压自由锻液压机机、快锻机（快速锻造液压机）、快锻水压机简单解释动力介质有油和水之分；结构有 3 梁 4 柱和 2 柱之分，单杠和多缸之分；运动有上压和下拉之分；国内可以生产各种规格，只是质量有所差距。动力介质有油和水之分，当前以油为主；有三梁四柱结构，也有框架结构，根据功能，也就是生产应用的领域不同，产品不同，有各种类型，如：管模锻液压机水压机、油压机道模锻液压机。模锻液压机国内基本能生产各种规格，可能有一些特种用途的模锻液压机还不能生产。当然国产模锻液压机的可靠性、精度等与国外有差距。小型模锻液压机可以实现精密锻造或模锻和挤压复合成形。模锻液压机增加有横向加力系统（当多向模锻液压机液压机等温锻造液压机等温成形液压机、多向模锻水压机、多向模锻液压机、多向液压机然不是简单的添加），全部规格，国内多多向模锻工艺不过关，市场有限。模锻范畴，在锻造过程中要实现零件等温成形机、等温锻造压力机、加热，国内可以生产公称力 250MN 以下；等温锻速度 0.005～0.5mm/s；模锻速度 0.5～10mm/s，其它在攻关。立式的结构和动力介质类似于模锻，但挤压要求能持续给能，挤压速度黑色金属液压挤压机 150 毫米/秒以下国内可以制造。卧式黑色挤压机较少。有的立式挤压机主要用于生产长轴类或套筒类零件。结构有立式和卧式之区别，立式挤压金属挤压液压机轻合金液压挤压机速度 10 毫米/秒以上设备可以制造，卧室主要用于型材生产，少加工功能零部件。类似于轻合金液压挤压机，主要用于原材料坯料制备，也有直接成形功能铜合金挤压机、钛合金挤压机部件的。也生产结构件用型材，铜合金挤压机也用于装饰型材挤压，国内可以制造各规格。机械压力热模锻压力机曲柄压力机、楔式压力机、偏心压力机、肘杆式压力机机械压力机主要有偏心轴、曲轴连杆、契式、肘杆式结构，1000 吨以下多为曲轴连杆火肘杆结构， 1000 吨－ 10000 吨之间的多为偏心轴，

基于FCS和多模式预测控制的25MN快锻液压机组控制系统研究

的锻造。近年来，随着我国航天航空、造船业、军工、新能源等行业的发展，锻压行业
造工作中系统很容易出现震荡和噪音等问题，锻造速度和尺寸精度难以满足加工要求，所以
研制出一套专门应用于快锻液压机的控制系统是十分必要的。本文主要针对２５ＭＮ快锻液压
Ｒｅｅｒｈｏｏｒｌｓｓｅｆｒ２Ｎａｔｆｒｉｇｈｙｒｕｉｅｓｓｔｓａｃｆｃｎｔｏｙｔｍｏ５ＭｆｓｏｇｎｄａｌｃｐｒｓｅｂｓｄｏａｅｎＦＣＳａｄｍｕｔ－ｏｅｉｔｖｏｒｌｎｌｉｍｄｅｐｒｄｃｉｅｃｎｔｏ
重型机械
・１３・５
・
技术改造・
基于ＦＳ和多模式预测控制的２Ｃ５ＭＮ快锻液压机组控制系统研究
苏振华，王冬梅，郭晓锋，高尚晖，李培力
（中国重型机研究院有限公司，陕西西安７０３）１０２
摘
要：介绍了２ＭＮ快锻液压机组的组成及其工作原理，针对快锻液压机组的生产工艺要求，５
ｆｒｉｇｈｄａｌｒｓａｈｒｃｅｚｄｂｓｒｉｇｓｅｄ，ｈｇｏｔｏａｃｒｃｎｉｈａｔｍａｉｎ，ａｄｏｇｎｙｒｕｉｐｅｓｗｓｃａａｔｒｅｙｆｔｇｎｐｅｃｉａｆｏｉｈｃｎｒｌｃｕａｙａｄｈｇｕｏｔｏｎＭｕｉｍｏｅｆｚｙｐｅｉｔｎｔｃｎｌｇａｓｄｔｅｌｅｔｅｓｏｈ，ｓｅｄ，ｎｎｖｂａｉｇａｄｐｅｉｏｉｈ — ｄｕｚｒｄｃｉｅｈｏｏｙｗｓｕｅｒａｉｈｍｏｔｏｏｚｔａｙｏ — ｉｒｔｎｒｃｓｐｓ— ｎｅ

12.5MN双柱下拉式快锻液压机整机模态分析

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｍｏｄｅａｎｄｎｔａｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｍａｃｈｉｎｅｈａｖｅａｃｌｏｓｅｒｅｌｔａｉｏｎｓｈｉｐｗｉｔｈｉｔｓｖｉｂｒｔｉａｏｎｐｈｅｎｏｍｅｎａＴｈｅｉｎｆｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅＡｂａｑｕｓｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏａｎｌａｙｚｅｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｍａｃｈｉｎｅｆｏ１２．５ＭＮｔｗｉｎｃｏｌｕｍｎｓｐｕｌｌ－ｄｏｗｎｈｉｇｈｓｐｅｅｄｆｏｒｇｉｎｇｈｙｄｒａｕｌｉｃｍｃｈａｉｎｅｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｆｏｒｅｆｏｌｔｒｎａｔｕｒｌａｒｅｆｑｕｅｎｃｉｅｓａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎ
机械设计与制造
１６６ＭａｃｈｉｎｅｒｙＤｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆ２月
１２．５ＭＮ双柱下拉式快锻液压机整机模态分析
王勇勤１７刘峻亦，严兴春，韩炳涛，张营杰，张君
（１．ＴｈｅＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂ．ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００３０，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｈｉｎａＮａｔｉｏｎａｌＨｅａｖｙＭａｃｈｉｎｅｒｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ，Ｌｔｄ，ＳｈａｎｘｉＸｉ ’ ａｎ７２１０００，Ｃｈｉｎａ）

快锻液压机快锻控制方案设计及仿真研究

第 28 卷第 5 期 2011 年 10 月邢台职业技术学院学报 Journal of Xingtai Polytechnic CollegeVol.28 No.5 Oct. 2011快锻液压机快锻控制方案设计及仿真研究李楠，曹世超（邢台职业技术学院电气工程系，河北邢台 054035）摘要：快锻液压机由于活动横梁运动速度高，主控阀组必须进行频繁、快速的切换，且液压机运动部分的惯性又相当大，所以往往引起剧烈的液压冲击和机械振动，严重影响液压机的运行精度和使用寿命。

本文在研究其锻造曲线的基础上对快锻控制工序进行详细的分析，并进行较全面的快锻 PLC 控制方案设计，利用 PLCSIM V5.4 SP3 软件进行仿真，仿真结果表明 PLC 快锻控制方案可以达到液压系统的要求。

关键词：快锻液压机；锻造曲线；PLC；仿真中图分类号：TG315.4 文献标识码：A 文章编号：1008—6129（2011）05—0088—03 一、引言随着机械工业、国防工业以及航天工业的快速发展，对优质合金钢、耐热合金钢的需求日益增长，人们对自由锻件的锻造尺寸精度和生产效率提出了越来越高的要求，因而对快锻液压机的锻造速度和压下精度的要求也随之提高[1]。

尤其是近年来随着信息技术和计算机技术的飞速发展，人们对锻造液压机的自动化程度和快锻方式下的控制精度要求越来越高。

这就势必要研制一套适合快锻液压机的 PLC 控制方案，使锻件尺寸精度和锻造速度达到理想要求，从而缩短锻造时间、节省钢材，获得更好的经济效益。

二、锻造曲线快锻液压机控制的关键是设计拟合锻压过程中的锻造曲线，使锻造曲线不因锻造过程负载工况的不同而出现大的突变点，而且在上、下死点减速达到平稳过渡。

理想的锻造曲线一般为正弦曲线。

目前，技术水平最高的是德国潘克公司制造的正弦泵传动系统，但由于其价格高、维护成本高，国内广泛应用的是三级插装阀系统和以电液比例插装阀为主的比例控制系统。

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。

快锻液压机主缸油路仿真与神经网络故障预测

以协调、卸压卸荷换向冲击大、控制精度低和故障率高¨ 。为实现高压成型、快速卸荷，快锻液压机液压系统大量使用插装阀和集成阀块，使得系统趋于复杂，故障发生的潜在性增大，故障出现后诊断困难。
因此，研究快锻液压机液压系统故障机理及故障预测方法对液压机的安全、稳定和高效运行具有重要意
快锻液压机主缸油路仿真与神经网络故障预测
陈吉朋，顾红力，姚佳烽
（．南京理工大学机械工程学院，江苏南京２０９；２州工程机械高级技工学校，江苏徐州２１０）１１０４．徐２０８
摘要：针对快锻液压机主缸油路故障预测，建立了主缸油路ＡＥｉ型，在ＡＳｍ环境下仿真，获得了主缸油路ＭＳｍ模ＭＥｉ故障特征；建立故障预测ＢＰ神经网络，并利用仿真样本训练、测试了ＢＰ神经网络模型。计算结果表明：所建立的ＢＰ神经网络预测模型具有较好的故障预测能力，可用于快锻液压机主缸油路故障预测。关键词：液压机；故障预测；ＢＰ神经网络；ＡＳｍ仿真ＭＥｉ
ｏｈｓｅｙｉｅｉｗａｆｅｑｉｋｆｇｎｙｒｕｉｐｅｓｆｒｔｅｍａｔｒｃｌｄｒｏｌｙｏｈｕｃ — ｒｉｇｈｄａｌｒｓ．ｎ・ｔｏｃＫｅｗｏｄ：Ｈｙｒｕｉｒｓ；Ｆｉｒｒｄｃｉｎ；Ｂｅｒｅｗｏｋ；ＡＭＥｉｓｌｔｎｙｒｓｄａｌｐｅｓｃａｌｅｐｅｉｔｕｏＰｎｕａｎｔｒｌＳｍｉａｉｍｕｏ

电液锤、液压机、快锻机和精锻机各自的特点

电液锤、液压机、快锻机和精锻机各自的特点1 电液锤传统蒸汽锤、空气锤能源消耗大，据统计能源利用率不到2%。

为解决蒸汽锤、空气锤存在的问题，国外锻锤设计制造商加快了电液锤的研制步代，取得显著成效。

德国 Lasco公司是世界著名的锻锤制造商。

从电液锤发展历史来看，液压锤经历了从放油打击单动落锤(KH型，称为第1代产品)到放油打击双动落锤(KHK型，称为第2代产品)再到现在的全液压双动落锤(KGH，称为第3代产品)。

全液压双动落锤的打击能量是通过控制油量多少来实现的，打击阀的关闭时间可不受锤头位置的限制，操作十分灵活可靠，彻底根除了放油打击电液锤的许多弊病。

因此，近年来这种电液锤得到较快的发展。

该公司的电液锤已经实现了程序化控制，即打击能量和打击次数都可实现程序控制。

锤的传动效率高达65%，为蒸汽锤和空气锻锤的30倍。

此外，德国Beche公司还研制了全液压锤。

近10年来，我国在电液锤研制方面也取得很大发展，主要表现在传统蒸汽锤、空气锤换头改造上，即采用电液传动装置了代原有锻锤的气缸及动力站，保留原有机架、砧座。

安阳锻压机械公司利用这种技术为数十家企业改造1-3t传统蒸汽锤和空气锤10余台，取得了较好效果，能源利用率由2%提高到20%-60%。

除换头外，电液锤整机的研制仍处于发展阶段，居于德国lasco 公司第2代产品发展水平上，属于液气锤。

全液压锤研究和制造正在起步。

2 液压机液压机的结构特真使其易于获得较大的工作压力、行程和空间;工作压力和工作速度可根据需要进行调整，且平稳，无冲击。

其不足之处是生产效率比较低，活动横梁下死点不易控制准确。

由于液压机具有变形速度低的特点，有利于合金的塑性变形。

因此，比较适用于高合金铸锭锻造。

国外制造液压机技术比较成熟。

俄罗斯重型锻压设备制造公司是生产锻压设备的主导公司，可生产800t,125t,2000t,3150t,6300t液压机，其载重量为5-30t，负载力矩为118-785kN"m，是轨道式锻造操作机。

20MN快速锻造液压机液压系统的设计

图１锻压机液压系统原理图
电磁阀５断电，压泵卸荷。电磁阀１液８断电，１、阀６１７关闭；ｌ阀９通电，主缸１卸荷；荷完毕后，１卸电磁
接决定着设备的整体性能，锻件质量的优劣等。因此，
２１０第７期１年
液压与气动
５９
２０ＭＮ快速锻造液压机液压系统的设计
韩向可，李志军
Ｔｅｄｓｇｆｈｄａｌｙｔｍｏ０ＭＮｕｃｏｇｎｙｒｕｉｒｓｈｅｉｎｏｙｒｕｉｓｓｅｆｒ２ｃｑｉｋｆｒｉｇｈｄａｌｐｅｓｃ
时，电磁阀５断电，液压泵卸荷。比例溢流阀９断电，主缸１卸荷；主缸压力的降低，１随着储能器中油压推动回升缸迅速上升，当上升至设定位置后，进入下一次锻造。３）自循环冷却过滤系统
收稿日期：０１１０２１－－９０
２液压系统工作原理根据锻压工况要求，备操作可分为普通锻造和设快速锻造。普通锻造时，系统压力为２ａ主缸输５ＭＰ，出力２０ＭＮ，回程力１ＭＮ，造频次３锻５～４ｍｉ。５７￣／ｎ快速锻造时，锻行程为３ｍ，出力４ＭＮ。快锻快０ｍ输频率为８ｍｉ。泵站设计有６组定量泵，５７￣／ｎ每组流量为５０Ｌｍｎ电机功率为２０ｋ，过不同组流量组４／ｉ，５Ｗ通合，可使液压机有不同的工作速度和锻造次数。１）普通锻造如图１所示，作时电磁阀５通电，统建立压工系力。比例溢流阀９通电，立锻造压力；建比例阀６通电，压泵排出的压力油经主管道和阀７进入主缸液１；ｌ电磁阀１电，８通插装阀１，７打开，６ｌ回升缸接通油

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快锻液压机
锻压速度接近于汽锤的液压机，简称“快锻机”。

压力为500～3000吨,但以1000～2000吨为多。

每分钟锻压次数可达80～120次。

快锻液压机一般采用双柱或四柱下拉式结构，液压系统部件的动作灵敏、快速。

液压机通过计算机控制活动横梁的压下量与行程，同时也将液压机与操作车连锁操纵。

现在已发展到锻压过程控制，生产坯料尺寸精度可达±1～2mm。

我国50年代开始研制快锻液压机。

当时，新型合金材料不断出现，这些材料塑性差，变形抗力大，热加工温度范围窄，要求锻压设备能力大、速度快，这在一般的锻压水压机和汽锤都不能兼具这两个条件，而快锻液压机却能够兼具，因此，在60～70年代得到很大发展，几乎代替了3000吨以下的锻压水压机。

中国从60年代也开始试制了500吨、630吨和2000吨几种快锻液压机。

快锻液压机广泛用于机械制造业，也用于特殊钢及钛合金生产中。

为了扩大品种、提高质量，快锻液压机已成为现代化特殊钢厂的必备装备，对耐热合金、不锈钢、高速钢、模具钢等材料都能加工;它可生产较大规格的方、圆、扁坯锻材和盘件、环件、炮筒、炮尾座及各种自由锻件，宜于多品种小批量的生产；它与精锻机联合作业，还可生产大型管坯、车轴等产品。

快锻液压机的特性
1.快速性主要影响因素：建压时间、卸压时间、返程速度。

这3点和系统所选元件的动态特性有密切关系。

因此,在系统设计和泵站装配时要充分考虑高压泵、主控阀、管道、蓄能器等元件的特性及位置摆放,减小其液容效应,提高系统快速性。

2.冲击震动小：快锻液压机工作于高压大流量状态,流动的液体具有强大液压能,其中一部分能量用来使工件产生塑性变形,另一部分则使工作缸、管道及机架等产生弹性变形,同时由于液压油的液压弹簧效应也储存了大量能量,这部分势能的释放势必导致系统压力、动梁等具有振动特性,所以解决压机的振动冲击问题是高压大流量系统的重中之重。

液压机液压系统的冲击振动一般发生在主缸卸压时。

3.注重节能溢流损失小,系统发热少。

（1）随着工件变形抗力增加,系统压力逐渐升高而速度逐渐减小,当系统压力达到一定值时,系统所需流量很少,利用压力反馈减少泵投入台数使系统溢流达到最小。

(2)流量负载合理匹配。

锻造工艺要求不同时,液压机的工作速度要求不同,如果系统流量和负载不匹配,会造成很大的功率损耗。

因此系统要可在操作过程中,根据需要实时变换泵的投入台数。

另一方面,由于压机动梁压下和返程两个阶段所需流量相差很大,也可通过选定使压下和返程投入泵的台数不一样,从而减小溢流损失,达到节能目的。

(3)能量储存。

传统的快锻回路采用差动形式,系统快速压下时,回程缸背压腔压力不可调造成系统10% ~20%功率损失。

如果在液压机泵口和回程缸回油路上设置蓄能器,压机下降时泵口蓄能器释放能量,回程缸口蓄能器回收能量,快速返程时两蓄能器工作状态相反,这样不仅节省能量,而且减少建压时间,使液压机的动作更加柔和。

(4)镦粗时采用恒功率控制。

液压机镦粗时,可以利用伺服控制新型变量泵,采用容积控制,利用恒功率输入,满足液压机镦粗时压力飞升快而工进速度慢的特点。

(5)辅助系统采用多种控制方式。

辅助系统包括移动工作台、移砧工作台、顶出缸、旋转缸、定位缸等。

移动工作台和移砧工作台需要压力高、流量大,而顶出缸、旋转缸和定位缸需要的压力低、流量小。

可以利用变量泵,通过设定不同的恒流输入曲线,减少节流损失同时满足系统速度需要。

4.控制精度好：采用电液比例控制技术，锻造液压机液压控制系统庞大,系统的固有频率不高,快速性和高精度控制难以协调。

且快锻效果受外负载———锻件的物理特性影响很大。

快锻次数低时容易超程,快锻次数高时快锻行程不到位。