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压力机液压系统的发展趋势

什么都不像变化那样持续不断，日新月异。这个尽人皆知的道理也适用于液压系统领域，因为要面临气动系统、机械系统，尤其是电气系统的挑战，液压系统必须弥补自身的不足，不断创新，才能得到更广泛的应用。

现代压力机液压系统的改进和补充

真空室压力机新型液压系统的特点是：

● 采用压力和回转角控制的电液**向柱塞泵提高了可重复性。

● 所有标准运行功能均可自由选择力和速度。

● 通过提高运行速度缩短了机器循环周期。

● 采取有效的过滤提高了运行安全性。

● 采用无泄漏连接技术提高了密封性。

● 降低工作压力提高了单个部件的寿命。

● 改善了对液压系统的维护。

● 供货时间短——通过液压系统的标准化达到了灵活性；

● 通过有针对性的选择部件降低了运行噪声。  

为了能够达到始终如一的高质量，可重复性较为重要。采用具有封闭式压力调节回路的较现代化的泵，用户可以在15～280bar（1bar=105Pa）的压力范围内，达到±0.75bar的压力控制精度，对于一台5000kN的压力机来说，这相当于±15kN的力公差。

良好的可重复性保证质量

此外，还可以在连续铸造的压铸过程中使用具有同样高精度的恒定力。同时，还可以根据制造过程的不同，选择使用上升的或者下降的动力曲线。之所以能够做到这一点，是因为专门为Wickert公司研制了卸压组件。在负载下的位移停止精度方面，不久前所做的试验达到了±0.01 mm的停止精度，这反应了调节系统的动作之快。速度控制或流量调节是经过对泵的偏转角控制进行的，而泵的偏转角是利用位移传感器进行测量的。从０到供给容量的调节速度约为60m/s。

另一个重要的标准是程序的可移植性。程序的可移植性是指机器Ⅰ上的模具Ａ可以同样地在机器Ⅱ或机器Ⅲ上工作。因而必须保证泵的基本调节一致，通过在安装调试运营时投入的测量工作可以保证这一点。测量液压参数及其后续处理情况，是确保调试运营和故障排除的基础。所以说，采用现代化的辅助工具进行系统的故障查找，对于今天的售后服务技术人员来说是不可或缺的。

过程迅速运行中如开关的阀门、汽缸的冲程、差压的变化和流量的变化，都可以同时进行测量和分析处理。所有液压系统的参数，如压力、差压、流量和液压功率，都可以进行测量、显示、存储和继续处理。动态存储管理装置可确保对压力峰值的测量在1s内的扫描速率达1000个测量。一个图表中可以显示16个不同的曲线。曲线的推移可以对液压系统进行分析。

通过在标准状态下对光学系统、力和速度的自由预选，用户还可以在操作器上对排出力或分离力进行调节并将其存诸起来，不需要在液压系统上进行调节。对速度、压力和位移情况的所有输入均可在操作台上进行。通过对压力和流量的调节，还可以对功能进行事后补充，只要这些功能*与当前的运动同时进行。

另一个重要之处是，通过提高运行速度缩短了机器的周期循环。由于采用了相应快速调节系统的泵，SPS中循环周期明显缩短，这样的速度在几年前也还只是梦想。在冲程较短时的打开和闭合速度也可以达到300mm/s，通过对加速度和延迟坡度的编程，可以毫无问题地做到这一点。移动工作台的速度达到500mm/s，而压力机不会产生振动。

在购进新型结构系列的机器时，液压系统有两种功率级可供选择，比如WKP 3000 S型合模力为3000kN的Wickert公司压缩压力机是柱型结构系统，可用这种汽缸进行预变形处理；又如采用WKP 8000 S型压力机，在速度为100 mm/s时可以产生600kN的力。由初压到主压级的转换视压力而定，这样可以避免压力路径过长，由此可以达到秒级的节省时间。

空气过滤器防止介质污染

如今，有效的过滤比以前任何时候都更成为液压系统发挥正常功能的关键所在。为了保证功能正常，四柱油压机，避免各种液压设备的磨损，需要严格遵守有关纯度等级的规定。根据经验，液压设备上过早出现的故障有半数以上的原因在于液压液体被污染。Wickert公司的机器装有三重过滤，其组成有空气过滤器、压力过滤器和回流反冲过滤器。压力过滤器和回流反冲过滤器上装有电子污染显示器。

以抽吸法工作的全液压机器，正确确定空气过滤器的规格对压力介质长期保持纯度具有决定性的意义。例如在WKP 500型设备上，冲程为5000mm时空气流量大约为3530l/min。过滤器的精度为10μm或5μm。

压力过滤器可防止污染微粒进入液压系统中。通过控制压力曲线的下降和管道系统去减压，以避免出现减压冲击，因而有必要采用可转换的压力过滤器。这就是说，必须能够向泵的方向流注，而不必冲洗过滤器元件。回流反冲过滤器的任务是，在某个构件损坏时，比如某个阀门或某个汽缸损坏时，防止由此产生的微粒进入到油箱里。这样可以保证使别的液压部件，比如泵不再被损坏。

1 前言

随着经济的快速发展和市场需求的多样化，人们对产品生产周期的要求越来越短，尤其在小批量甚至单件生产方面，要求现代制造技术不仅要有较高的柔性，还要有更新的、更能满足市场要求迅速变化的生产模式。数控单元冲压模具快速成形技术，就是为适应此种状态而产生的。

2 单元冲模快速成形的数字化编码

饭金件的形状可分割成一些简单的图形元素，然后合成所需图形。例如:矩形是4个直角的合成;波浪形是一些曲线的合成等。因此，对于一些精度要求较高的小批量甚至单件生产的饭金件，可以用一些通用件迅速组装成单元冲压模具，采用数控技术，使之快速成形。

3 快速成形的结构设计

目前，大部分中小型企业尚不具备购买数控冲床的经济实力，数控单元冲压模具可以直接安装在普通冲床上作为简易数控冲床来使用。

上模为凸模机构。光电头安装在上模板下方以检测凸模的起落。坯料的装夹要根据不同的需要进行设计。料板由步进电机控制丝杠分X，Y方向驱动。下模为凹模机构，直接安装在工作台上。

4 快速成形的控制系统设计

4.1 电机驱动及选用

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。共有3种:永磁式、反应式和混合式。混合式集中了**种的优点。从性价比方面进行综合考虑，拟选用步进角1.8的两相混合式步进电机。

驱动器的型号、种类较多，细分型为考虑对象。因为细分型可消除电机的低频振荡，可提高电机的输出转矩及分辨率。顾及速度和精度细分系数定为4。

4.2 系统硬件设计

数控单元冲模是安装在曲轴式压力机上的，机床的冲压原理不变。需要控制的是两方面内容:首先要确定零点以及各工位点的位置;其次在上冲模往复动作的启停间被加工件的按编码所得的X，Y方向的快速进给送料运动以及这两个动作的协调。即实现冲压和送料动作的同步控制。

数控系统的人机界面采用键盘输入LED显示键盘具有数字键、设定、修改、查询、X及Y方向的调整、执行等的功能键，可用来完成加工程序的输入、修改及对控制的操作和调整等。操作人员根据被加工件的形状在计算机上进行编码，自动生成加工程序通过串行口将加工程序给单片机并且保存在FLASH ROM中。工模安装后手动调整零位。进入执行后单片机从FLASH ROM中取得加工程序，并计算X，Y方向的步进距离后再将其转换成相应的步进脉冲数控制X，Y方向的步进电机的转动步数。当光电信号检测到上模位于开启位置时数控系统迅速将待加工件定位到加工位置，并且启动冲床上冲模下压，实现一次冲压。在冲床带动上冲模开启时数控系统迅速地将待加工件移动到下一加工位置等待下次冲压，100t油压机技术参数，直到完成加工停止冲床运动。

4.3 系统软件设计

整个系统由上位机来管理。系统软件语言采用Visual Basic 6.0编制其集成开发环境(IDE)集设计、修改、调试、生成等功能于一体，人机交互界面十分友好。它是功能强大的Windows环境下的编程语言简单易学可视化程度高。

系统软件结构采用模块化结构，共有5个功能模块:系统开机后进入Windows界面双击“数控单元冲模”图标，即弹出应用界面，可选择功能模块。

编辑模块用来完成用户对所设定的参数组进行操作的程序的编辑、修改、生成。参数设定模块将输入的参数组制成数据表，送入数据库以备程序的调用。运行管理模块负责程序的运行、中断。 通信模块负责上、下位机之间的通信管理，就是将控制程序段及调用的参数组使用MSCOMM控件，通过RS232串行口送入单片机使单片机执行控制工作。 查询模块。方便用户对已存文件的查看与调用。

单片机的程序也采用模块化结构，与上位机一样共有5个功能模块通过通信接口接受上位机的输入指令，控制X，Y方向步进电机的运动。也可以脱离上位机直接控制运行。

5 结束语

随着数控技术、伺服技术、运动元件的发展，以及市场经济的需要，数控单元冲压模具快速成形技术得到迅速发展。对于中小型传统企业，这种结合传统制造工艺的**无疑是一种投资省，方便、快捷的技术。随着经济和科学技术的不断发展，实现自动上下料装备、外置模具库自动换模装备等，已经摆在人们的面前。可见，数控冲压的发展是以相关技术和新结构的研制为基础的。单元冲压模具快速成形技术，无疑是先进冲压技术发展的一个新起点。

1．容易获得大压力

   由于液压机采用液压传动静压工作，油压机，动力设备可以分别布置，可以多缸联合工作，因而可以制造很大吨位的液压机，如700 000 kN模锻水压机。但大的锻锤有振动，需要很大的砧座与地基来防震，而且曲柄压力机受到曲柄连杆强度等限制，故不宜做得很大。

   2．容易获得很大的工作行程

   液压机容易获得很大的工作行程，并能在行程的任意位置发挥全压。其名义压力与行程无关，而且可以在行程中的任何位置上停止和返回。这样，对于要求工作行程长的工艺（如深拉深），以及安装模具、预压、分次装料或发生故障进行排除等，都十分方便。

   3．容易获得大的工作空间

   因为它没有庞大的机械传动机构，而且工作缸可以任意布置，所以工作空间较大，便于组织自动化生产线。

   4．压力与速度可以进行无级调节

   压力与速度可以在大范围内方便地进行无级调节，一般三缸液压机能很容易得到三级不同压力。若将高压液体通入中间工作缸，则得到一级压力；通入两侧工作缸，则得到二级压力；三个工作缸同时通入高压液，就得到全压。而且按工艺要求可以在某一行程作长时间的保压。由于能可靠地控制液压，因而能可靠地防止过载。另外，还便于调速，如慢速合棋避免冲击等。

   5．液压元件标准化

   液压元件已运用化、标准化、系列化，这些给液压机的设计和制造带来方便，并且液压操作方便，便于实现遥控与自动化。

   液压机的优点很多，但也存在一些缺点，目前还存在的主要问题如下。

   ①由于采用高压液体作为工作介质（机械油或乳化液），因而对液压元件的精度要求较高，结构比较复杂，机器的调整维修比较困难，而且目前液体的泄漏问题还难以避免，不但污染工作环境，浪费压力油，而且在热加工场应用时还有火灾的危险。

   ②液体流动存在压力损失，因而效率较低·高速运动时效率尤其低，所以快速小型液压机不如曲柄压力机简单、灵活。

   由于液压机具有许多优点，所以它在工业生产中得到广泛应用。尤其在锻造、冲压生产中的应用已有悠久的历史，对于大件热锻、大件深拉深工艺，更显其优越性。

   随着塑料工业的迅速发展，它在塑料成型加工中已占有很重要的位置，是加工热固性塑料、橡胶制品以及四氟乙烯冷坯等的主要压制成型机械，而且能加工长玻璃纤维和片状填料的热同性塑料，其制品的物理性能和力学性能优于注射成型的制品。