-1-1緒論1.1課題的來源和研究的意義自上世紀(jì)50年代以來，我國的液壓技術(shù)取得了飛速的發(fā)展，就水壓機(jī)來說，1961年12月，上海江南造船廠成功地建成國內(nèi)第一臺12000噸水壓機(jī)，這臺水壓機(jī)的制造成功，為中國重型機(jī)械工業(yè)填補(bǔ)了一項(xiàng)空白，也為我國的鍛造事業(yè)跨進(jìn)世界先進(jìn)行列起了重要作用。它主要用于鍛造有色金屬合金的一般鍛件和帶孔的復(fù)雜鍛件，特別是用于鍛造航空航天工業(yè)需要的特殊加工部件，如飛機(jī)大梁、機(jī)翼龍骨、長征火箭和巡骯導(dǎo)彈的端環(huán)等。它也是鍛造萬噸巨輪發(fā)動機(jī)主軸、大型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸、大型軋鋼機(jī)架、炮管及導(dǎo)彈殼等不可缺少的設(shè)備。萬噸水壓機(jī)建成后，為國家電力、冶金、化學(xué)、機(jī)械和國防工業(yè)等部門鍛造了大批特大型鍛件；30多年來，仍在正常運(yùn)轉(zhuǎn)，為社會主義建設(shè)作出了重大的貢獻(xiàn)。本世紀(jì)60年代以后，液壓技術(shù)隨著原子能、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展。因此，液壓傳動真正的發(fā)展也只是近三四十年的事。當(dāng)前液壓技術(shù)正向迅速、高壓、大功率、高效、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。同時(shí)，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助測試(CAT)、計(jì)算機(jī)直接控制(CDC)、機(jī)電一體化技術(shù)、可靠性技術(shù)等方面也是當(dāng)前液壓傳動及控制技術(shù)發(fā)展和研究的方向。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的水壓機(jī)不管是結(jié)構(gòu)、功能、噸位、操作系統(tǒng)還是控制系統(tǒng)都顯得比較陳舊和落后。比如結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜、工作的壓力比較小、體積龐大。因此，現(xiàn)在研究水壓機(jī)仍有十分重要的意義，尤其是對現(xiàn)有的水壓機(jī)系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造十分必要。1.2液壓機(jī)的發(fā)展概況液壓傳動相對于機(jī)械機(jī)械傳動來說是一門新技術(shù)，但自從18世紀(jì)末，英國制成世界上第一臺水壓機(jī)以來，液壓技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了兩百多年。直到20世紀(jì)30年代它才較普遍地用于起重機(jī)、機(jī)床及工程機(jī)械。在第二次世界大戰(zhàn)期間，由于戰(zhàn)爭需要，出現(xiàn)了由響應(yīng)迅速、精度高的液壓控制機(jī)構(gòu)所裝備的各種軍事武器。第二次世界大-2-戰(zhàn)結(jié)束后，液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用工業(yè)，液壓技術(shù)不斷應(yīng)用于各種自動機(jī)及自動生產(chǎn)線。1884年在英國曼徹斯特首次使用了鍛造鋼錠用的鍛造水壓機(jī)，由于它與鍛錘相比具有很多優(yōu)點(diǎn)，因此發(fā)展很快，1893年建造了當(dāng)時(shí)最大的120MN的鍛造水壓機(jī)。隨著航空工業(yè)的迅速發(fā)展，模鍛液壓機(jī)的公稱壓力不斷提高。1934年德國制造了70MN的模鍛水壓機(jī)，第二次世界大戰(zhàn)期間，德國又制造了一臺300MN的模鍛水壓機(jī)。1955年左右，美國先后制造了二臺315MN及二臺450MN的大型模鍛水壓機(jī)。此外在英國、法國、聯(lián)邦德國也都先后建造過200MN300MN的各種大型模鍛液壓機(jī)，而在法國安裝的由蘇聯(lián)設(shè)計(jì)與制造的650MN模鍛液壓機(jī)，則是西歐目前最大的一臺。由于液壓機(jī)在工作中的廣泛適應(yīng)性，它還普遍應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個部門，如板材成形，粉末冶金、管、線型材積壓、膠合板壓制、打包、人造金剛石、耐火磚壓制、電纜包覆、炭極壓制成形、輪軸壓裝、較直等等。各種類型的中小型液壓機(jī)發(fā)展十分迅速，有力地促進(jìn)了各種工業(yè)的發(fā)展。1949年以前，我國沒有自己獨(dú)立的工業(yè)體系，也根本沒有液壓機(jī)制造工業(yè)，只有一些修配用的小型液壓機(jī)。1949年以后，我國迅速建立了自主的完整工業(yè)體系。我國已能自行設(shè)計(jì)和制造汽車、機(jī)車、發(fā)電設(shè)備、軋鋼設(shè)備、飛機(jī)、火箭、人造衛(wèi)星等產(chǎn)品，這些都促進(jìn)各種液壓機(jī)的發(fā)展。19571962年間，我國已開始自行設(shè)計(jì)、自行制造各種鍛壓設(shè)備，其中有近30臺10000KN到31500KN的中型鍛造水壓機(jī)及二臺120MN到125MN的大型鍛造水壓機(jī)，同時(shí)，也初步建立了一支設(shè)計(jì)和制造液壓機(jī)的技術(shù)隊(duì)伍。我國的液壓技術(shù)開始于上世紀(jì)50年代，但是真正意義上的液壓技術(shù)的發(fā)展開始于上世紀(jì)80年代。50年代，我國自行設(shè)計(jì)制造了1000噸的水壓機(jī)，這在當(dāng)時(shí)，它對我國鍛造工業(yè)起著積極的推動作用。因此，一個時(shí)期以來它成為我國工業(yè)戰(zhàn)線的佼佼者。80年代以來，液壓機(jī)技術(shù)有了飛速發(fā)展，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1.迅速采用數(shù)控（NC）及計(jì)算機(jī)控制（CNC）技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)工藝過程自動化及提高各運(yùn)動部分的控制精度。例如中小型鍛造液壓機(jī)在逐步實(shí)現(xiàn)液壓機(jī)及操作機(jī)聯(lián)動的基礎(chǔ)上可以采取計(jì)算機(jī)程序控制，在鍛件高度方向的尺寸公差，已可控制在1mm左右，目前，中小型快鍛液壓機(jī)已有取代老式蒸汽空氣自由鍛錘的趨勢。在中小型模鍛液壓機(jī)方面，采用微機(jī)輔助的檢測控制系統(tǒng)，可以根據(jù)壓力大小來補(bǔ)償工作臺、機(jī)架、滑塊及模具等環(huán)節(jié)受載變形帶來的誤差，從而使滑快停止位置達(dá)到很高的精度.在液壓板料折彎機(jī)中，采用計(jì)算機(jī)控制的自動彎曲補(bǔ)償裝置，可經(jīng)常保持折彎機(jī)床身和上橫梁之間的平行度，從而保證了3m長的薄板彎曲件沿彎曲線的角度偏差在0.5度。CNC知道彎管機(jī)可以存儲一千多個程序段，可以知道彎曲不同弧度的管-3-子，送進(jìn)、夾緊、折彎自動化?？删幊涛⑻幚頇C(jī)控制的知道矯正液壓機(jī)，其控制塊包括檢測、計(jì)算和存儲，在考慮毛坯原始彎曲程度、材料硬度性能等原始條件下，經(jīng)過計(jì)算機(jī)運(yùn)算，可得出優(yōu)化的矯正過程。從一種矯正工件換到另一種所需輔助時(shí)間僅為幾分鐘。矯正過程中出現(xiàn)的問題可隨時(shí)在屏幕上顯示出來，以便于修正。2.采用各種先進(jìn)的快速滑閥或插裝閥，減少閥的換向時(shí)間，使閥的響應(yīng)時(shí)間減少到10ms以下。3.采用各種有效的緩沖扎，以減少沖載時(shí)的振動及噪聲，擴(kuò)大液壓機(jī)的應(yīng)用范圍。4.逐步向柔性加工系統(tǒng)（FMS）發(fā)展，即把微電子技術(shù)、自動檢測反饋、工業(yè)機(jī)器人和自動倉庫結(jié)合在一起，將多臺不同功過程中出現(xiàn)的問題可隨時(shí)在屏幕上顯示出來，以便于修正。5.出現(xiàn)了快速換模裝置，它包括設(shè)立中間模具庫、模具轉(zhuǎn)臺、橫向換氈裝置及快速夾緊機(jī)構(gòu)等，以適應(yīng)多品種小批量的市場需求。例如Hasenclever的20MN下拉式鍛造液壓機(jī)上，已能將換一副氈子的時(shí)間由15分鐘減少到1分鐘。又如瑞典制造的DP200A_10型深拉延液壓機(jī)，模具初調(diào)在機(jī)外進(jìn)行，安裝完畢后進(jìn)入壓力機(jī)，新型夾緊裝置使模具在液壓機(jī)上的拆裝時(shí)間不到1分鐘，同時(shí)完成行程、壓力的調(diào)整，再借助待加工板材進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)整，2分鐘內(nèi)即可投入生產(chǎn)。1.3液壓機(jī)的特點(diǎn)液壓機(jī)是一種利用液體壓力能來傳遞能量，以實(shí)現(xiàn)各種壓力加工工藝的機(jī)器。液壓機(jī)的工作循環(huán)一般包括停止，沖液行程，工作行程及回程。液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)包括各種高、低壓泵，各種高低壓容器（油箱、沖液罐等），各種閥及相應(yīng)的連接管道。液壓機(jī)的工作介質(zhì)主要有兩種，采用乳化液的一般稱為水壓機(jī)，采用油的稱為油壓機(jī)，兩種都稱為液壓機(jī)。乳化液由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的乳化脂和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的軟水?dāng)嚢瓒桑鼞?yīng)具有較好的防腐蝕和防銹能力，并有一定的潤滑作用。乳化液價(jià)格便宜，不燃燒，不易污染場地，故耗液量大的以及熱加工用的液壓機(jī)，多采用乳化液作為工作介質(zhì)。液壓機(jī)與其他鍛壓設(shè)備相比具有以下特點(diǎn)：1基于液壓傳動的原理，執(zhí)行元件（缸及注塞或活塞）結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)構(gòu)上易于實(shí)現(xiàn)很大的工作壓力、較大的工作空間和較長的工作行程，因此，適應(yīng)性強(qiáng)，便于壓制大型工件或較長較高的工件。-4-2在行程的任何位置均可產(chǎn)生壓力機(jī)額定的最大壓力。可以在下轉(zhuǎn)換點(diǎn)長時(shí)間保壓，這對許多工藝來說，都是十分需要的。3可以用簡單的辦法（各種閥）在一個工作循環(huán)中調(diào)壓或限壓，不易超載，容易保護(hù)各種模具。4滑塊的總行程可以在一定范圍內(nèi)任意地?zé)o級地改變，滑塊行程的下轉(zhuǎn)換點(diǎn)可以根據(jù)壓力或行程位置來控制或改變。5滑塊速度可以在一定范圍內(nèi)在相當(dāng)大的程度上進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而可以適應(yīng)工藝過程對滑塊速度的不同要求。用泵直接傳動時(shí)，滑塊速度的調(diào)節(jié)可與壓力及行程無關(guān)。6與鍛錘相比，工作平穩(wěn)，撞擊、振動和噪聲較小，對工人健康、廠房周圍環(huán)境及設(shè)備本身都有很大好處。液壓機(jī)的缺點(diǎn)是：1用泵直接傳動時(shí)，安裝功率比相應(yīng)的機(jī)械壓力機(jī)大。2由于工作缸內(nèi)升壓及降壓都需要一定時(shí)間，閥的換向也需要一定的時(shí)間，而且空程速度不夠高，因此在快速性方面不如機(jī)械壓力機(jī)。3由于液體有可壓縮性，在快速卸載時(shí)，可能會引起液壓機(jī)本體或液壓系統(tǒng)的振動，因此不太適合于沖載、剪切等工藝。4工作液體有一定的使用壽命，到一定的時(shí)間應(yīng)更換。1.4液壓傳動的優(yōu)缺點(diǎn)液壓傳動之所以能得到廣泛的應(yīng)用，是由于它具有以下的主要優(yōu)點(diǎn)：1.由于液壓傳動是油管連接，所以借助油管的連接可以方便靈活地布置傳動機(jī)構(gòu)，這是比機(jī)械傳動優(yōu)越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液壓傳動來驅(qū)動，以克服長驅(qū)動軸效率低的缺點(diǎn)。由于液壓缸的推