崔曉

（北大倉糧油股份有限公司 150000）

1 研究背景分析

鍛造設(shè)備主要使用一些沖頭，錘頭等工具對(duì)原料施加一定的壓力。由于壓力，原材料將被加工成某些規(guī)格的成品。鍛造設(shè)備主要包括鍛錘，液壓機(jī)和機(jī)械壓力機(jī)。目前，中國工業(yè)發(fā)展迅速，對(duì)提高綜合國力和國民生活產(chǎn)生了重大影響。特別是鋼鐵，航天，航運(yùn)，軍工等重要行業(yè)在中國的發(fā)展，不斷增加了對(duì)各種工件的需求。同時(shí)，鍛造設(shè)備本身的要求也將越來越嚴(yán)格。鍛造時(shí)如果鍛造設(shè)備速度過快，可能會(huì)導(dǎo)致工件開裂，影響加工質(zhì)量，也可能導(dǎo)致模具磨損，影響模具的使用壽命。速度過快也可能導(dǎo)致周圍環(huán)境的噪音污染。如果速度太快，工件的質(zhì)量可能會(huì)受到影響。因此，在使用繪圖過程時(shí)，滑塊的速度必須保持在合理的范圍內(nèi)。

表1 拉延工藝合理速度范圍

據(jù)相關(guān)調(diào)查，鍛造設(shè)備的低速特性將直接影響工件的加工質(zhì)量。因此，制造過程中工件的基本要求是設(shè)備的低速運(yùn)行。然而，一些公司不得不縮短工作時(shí)間以提高生產(chǎn)效率，因此縮短了鍛造設(shè)備在非鍛造階段的工作時(shí)間。這基本上能夠保持低速鍛造的特點(diǎn)，同時(shí)能夠保持較短的運(yùn)行時(shí)間，逐漸成為衡量鍛造設(shè)備性能的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。為了能夠選擇更高效，更合理的鍛造設(shè)備，作者選擇了液壓機(jī)和伺服壓力機(jī)來探討鍛壓設(shè)備的合理性，以實(shí)現(xiàn)低速鍛造。

2 液壓機(jī)的低速鍛沖特性分析

液壓機(jī)主要使用液體壓力能量。油缸驅(qū)動(dòng)滑塊重復(fù)進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)后，由于靜壓的相對(duì)作用，工件主要經(jīng)歷一定的變形。液壓機(jī)的主要工作原理是帕斯卡原理。液壓機(jī)本身的結(jié)構(gòu)由機(jī)器，液壓泵站和控制系統(tǒng)組成。液壓機(jī)本身的轉(zhuǎn)速可以在較大的范圍內(nèi)無級(jí)調(diào)節(jié)，也可以根據(jù)技術(shù)要求在一定行程中保持較長的壓力。液壓機(jī)能夠獲得最大的工作行程，同時(shí)獲得最大的壓力和工作空間。液壓機(jī)的適應(yīng)性也比較強(qiáng)，可以在任意位置進(jìn)行全壓。因此適用于工件行程較大的工件的生產(chǎn)過程中。同時(shí)，液壓機(jī)有其自身的弱點(diǎn)和缺陷。首先是需要更復(fù)雜的液壓管路。整個(gè)部件的細(xì)度相對(duì)較高，其次是一旦滲透發(fā)生，液壓流體本身具有一定的泄漏風(fēng)險(xiǎn)。容易造成成本失控和環(huán)境污染，處理方法不允許造成一定的安全事故。目前的液壓機(jī)基本上都是巨型壓機(jī)，實(shí)際上擁有巨型液壓機(jī)也是綜合國力和產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)力的重要標(biāo)志之一。目前最大的液壓機(jī)是中國二線公司生產(chǎn)的8萬噸模鍛液壓機(jī)。主要用于制造航天設(shè)備，如美國F15，F(xiàn)35戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)身框架；美國波音747-787客機(jī)鈦合金起落架組件。除了制造歐洲空中客車A320-380客機(jī)等的結(jié)構(gòu)部件外，還需要一個(gè)巨大的沖壓模鍛工藝。通常情況下，液壓機(jī)的滑塊速度相對(duì)較低，通常會(huì)保持在每秒1mm和2m之間?；瑝K的平均每分鐘沖程次數(shù)在數(shù)十次至數(shù)十次之間，所以實(shí)際效率相對(duì)較低，因此液壓機(jī)的生產(chǎn)率也較低。因此，在對(duì)生產(chǎn)效率有特殊要求的情況下，可以用其他機(jī)械設(shè)備代替。

3 伺服壓力機(jī)的低速鍛沖特性

在了解伺服壓力機(jī)之前，我們首先分析傳統(tǒng)機(jī)械壓力機(jī)的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的機(jī)械壓力機(jī)本身采用機(jī)械傳動(dòng)方式工作。其中一個(gè)重要設(shè)備是交流異步電動(dòng)機(jī)，其起動(dòng)電流為額定電流的五到七倍。同時(shí)，該電機(jī)不能經(jīng)常啟動(dòng)。為了滿足制造要求，印刷機(jī)必須配備離合器和制動(dòng)器。由于增加了這兩個(gè)組件，它在工作時(shí)會(huì)消耗額外的能量，并且還需要對(duì)這兩個(gè)組件進(jìn)行維護(hù)和檢查。傳統(tǒng)的機(jī)械壓力機(jī)在運(yùn)行時(shí)會(huì)消耗大量的能源，同時(shí)也會(huì)造成資源浪費(fèi)。

因此，傳統(tǒng)機(jī)械壓力機(jī)本身的特點(diǎn)相對(duì)較差，生產(chǎn)效率不符合要求。它已逐漸被機(jī)械制造公司淘汰。

伺服壓力機(jī)主要通過伺服電機(jī)作為動(dòng)力來控制。伺服壓力機(jī)沒有傳統(tǒng)壓力機(jī)的離合器設(shè)置，所以整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相對(duì)簡單并且減少了離合器消耗的能量。伺服電機(jī)隨時(shí)可以停止，節(jié)能效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)機(jī)械壓力機(jī)。伺服壓力機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)是在低速鍛造過程中可實(shí)現(xiàn)伺服控制，滑塊曲線可設(shè)定在設(shè)定范圍內(nèi)，提高加工精度。伺服壓力機(jī)本身也可以實(shí)現(xiàn)信息管理和控制。操作相對(duì)簡單，生產(chǎn)效率突出。

目前，對(duì)于伺服壓力機(jī)的開發(fā)，日本生產(chǎn)的壓機(jī)已在國際市場上得到廣泛的認(rèn)可。伺服壓力機(jī)的滑塊運(yùn)動(dòng)曲線可以根據(jù)需要設(shè)定，并且很容易實(shí)現(xiàn)低速鍛造。同時(shí)，在回程中，還可以提高滑塊的速度，節(jié)省工作時(shí)間，提高工作效率。通過伺服控制，可以提高工藝精度，節(jié)約成本，提高質(zhì)量。目前的伺服電機(jī)技術(shù)逐漸受到各制造企業(yè)的關(guān)注，其應(yīng)用越來越廣泛，成為新時(shí)期鍛壓設(shè)備發(fā)展的重要方向之一。

4 結(jié)論

綜上所述，鍛壓設(shè)備的低速鍛沖特性能夠?qū)τ诠ぜ馁|(zhì)量、工作的時(shí)間以及成本等形成直接的影響。所以新時(shí)期需要鍛壓設(shè)備具備低速鍛沖特性的同時(shí)，還能夠保持高速的回程和空程的特性。筆者對(duì)于液壓機(jī)和伺服壓力機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)的探討。液壓機(jī)能夠基本滿足低速鍛沖要求，但是生產(chǎn)效率比較低。伺服壓力機(jī)本身具備比較高的低速鍛沖特性，還可以提升工作效率，所以筆者認(rèn)為伺服壓力機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用將成為新的趨勢(shì)。

[1]趙升噸，張宗元，張貴成，張超，陳超，賈先.回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)交流伺服直驅(qū)方式的研究[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2013（06）.

[2]孫友松，張宏超.金屬板材加工設(shè)備發(fā)展新動(dòng)向——2004上海國際金屬板材加工設(shè)備展覽會(huì)[J].鍛壓技術(shù)，2004（04）.

[3]展衛(wèi)國，倪建成，徐魯東.機(jī)械壓力機(jī)滑塊允許偏載荷的確定[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2005（05）.