中型四柱式液壓機(jī)及其液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙和文檔】

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Hydraulic machine is mainly used in sheet metal stamping deep drawing parts and metal parts shape on the pressure. Stand-alone domestic hydraulic machine has reached the technological level of moderate or more advanced international level, but a number of higher levels of technology in hydraulic machines, some key technologies, such as hydraulic and electric control parts, but also with domestic and foreign enterprises or research in cooperation, High-grade hydraulic components and electronic control devices also rely mainly on imports. It mainly develop toward the high-speed hydraulic press, high efficiency, low energy consumption, automation and intelligent. Keywords: hydraulic press, technology, application, development trends 1 前言 隨著近50年的科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，液壓技術(shù)已經(jīng)成為了一門(mén)影響現(xiàn)代機(jī)械裝備技術(shù)的重要基礎(chǔ)學(xué)科和基礎(chǔ)技術(shù)，液壓機(jī)是一種利用液體壓力來(lái)傳遞能量,以實(shí)現(xiàn)各種壓力加工工藝的機(jī)床。隨著新工藝及新技術(shù)的應(yīng)用，液壓機(jī)在金屬加工及非金屬成形方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在機(jī)床行業(yè)中的占有份額正在大幅度攀升[1]。 2 液壓機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 液壓機(jī)適用于幾乎所有需要壓力加工的工藝。目前液壓機(jī)主要應(yīng)用在下列領(lǐng)域：① 金屬薄板件的沖壓拉深成形工藝，主要用在汽車(chē)、家電行業(yè)中金屬覆蓋件的成形加工；② 金屬零件的壓力成形、主要包括模壓成形、金屬型材的擠壓成形、冷熱模鍛、自由鍛造等加工工藝；③ 粉末制品行業(yè)，如磁性材料、粉末冶金等；④ 非金屬材料的壓制成形，如SMC 成型、汽車(chē)內(nèi)飾件的熱壓成型、橡膠制品等；⑤木制品的熱壓成型，比如植物纖維板材、型材的熱壓加工；⑥ 其他應(yīng)用：如壓裝、校正、塑封、壓印等工藝[2]。 3 液壓機(jī)的主要結(jié)構(gòu)形式 按照結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)，液壓機(jī)主要包括單柱液壓機(jī)、四柱液壓機(jī)、框架液壓機(jī)及其他結(jié)構(gòu)的液壓機(jī)。單柱液壓機(jī)可分為整體機(jī)身和組合機(jī)身兩種結(jié)構(gòu)，單柱液壓機(jī)在工作中，由于機(jī)身的變形，滑塊與工作臺(tái)會(huì)產(chǎn)生一定的夾角，故多用在對(duì)精度要求不高的應(yīng)用場(chǎng)合，如：壓裝、板材壓型、校直等工藝[3]。四柱液壓機(jī)通過(guò)四根立柱把上下橫梁連接起來(lái)，且其帶滑塊的活動(dòng)橫梁依靠四根立柱導(dǎo)向，機(jī)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低等特點(diǎn)，故應(yīng)用最為廣泛?？蚣苁揭簤簷C(jī)用焊接框架立柱代替四柱液壓機(jī)中的圓柱立柱，滑塊的導(dǎo)向依靠固定在立柱上的導(dǎo)軌導(dǎo)向，具有導(dǎo)向精度高，抗偏載能力大等優(yōu)點(diǎn)，但制造成本比四柱液壓機(jī)高，多用在對(duì)精度要求較高的場(chǎng)合，如金屬薄板的沖壓，金屬精密成型等工藝。以上三種液壓機(jī)占到液壓機(jī)總數(shù)的95%以上。根據(jù)不同的需要，另外還有各種其他特殊結(jié)構(gòu)形式的液壓機(jī)，如：多柱式、多向式、臥式、龍門(mén)式等結(jié)構(gòu)的液壓機(jī)[4]。 4 國(guó)內(nèi)液壓機(jī)行業(yè)的現(xiàn)狀 4.1 在生產(chǎn)能力及市場(chǎng)方面，國(guó)內(nèi)液壓機(jī)的產(chǎn)量每年都有很大的增長(zhǎng)率，其中2004 年，國(guó)內(nèi)液壓機(jī)的銷(xiāo)售額大約在10 億元人民幣，2005 年達(dá)到13 億，到2006 年一季度，各液壓機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的的全年定單已基本飽和。2006 年，在銷(xiāo)售收入上，國(guó)內(nèi)突破億元的企業(yè)已超過(guò)3 家，如合肥鍛壓機(jī)床有限公司、天津市天鍛壓力機(jī)有限公司、徐州壓力機(jī)械股份有限公司，其中合肥鍛壓機(jī)床有限公司、天津市天鍛壓力機(jī)有限公司在2005 年銷(xiāo)售收入已突破2 億元。國(guó)內(nèi)液壓機(jī)從產(chǎn)值和銷(xiāo)售收入上和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家比較，還不具有優(yōu)勢(shì)，但從生產(chǎn)的臺(tái)數(shù)和總噸位上比較，在國(guó)際上，我國(guó)的液壓機(jī)生產(chǎn)產(chǎn)量處于領(lǐng)先地位。國(guó)產(chǎn)液壓機(jī)在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)占有率超過(guò)90%，出口產(chǎn)品的產(chǎn)值占總產(chǎn)值的比例很少，不到5%，只有少數(shù)企業(yè)的產(chǎn)品具備出口條件，大多出口到第三世界國(guó)家。國(guó)內(nèi)進(jìn)口的液壓機(jī)多為一些專(zhuān)用液壓機(jī)，大部分為日本產(chǎn)品，歐美的產(chǎn)品較少[5]。 4.2 在產(chǎn)品的技術(shù)水平上，國(guó)內(nèi)液壓機(jī)單機(jī)的技術(shù)水平達(dá)到了國(guó)際中等或較先進(jìn)水平。一些液壓機(jī)生產(chǎn)企業(yè)通過(guò)技術(shù)引進(jìn)或與國(guó)內(nèi)外同行業(yè)的合作，技術(shù)發(fā)展很快。但在一些技術(shù)含量較高的液壓機(jī)中，某些關(guān)鍵技術(shù)，如液壓和電控部分，還要通過(guò)與國(guó)內(nèi)外的企業(yè)或研究單位合作，高檔的液壓元件和電控元件還主要依靠進(jìn)口。目前，國(guó)內(nèi)液壓機(jī)產(chǎn)品還是以單機(jī)或單機(jī)組成的無(wú)關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)線(xiàn)為主，主要還是靠人工上下料，帶自動(dòng)上下料的液壓機(jī)臺(tái)數(shù)還不足3%，由多臺(tái)機(jī)器組成的自動(dòng)線(xiàn)基本上還處于起步階段。從產(chǎn)品分布上看，低檔的液壓機(jī)主要集中在小噸位上，其臺(tái)數(shù)占有量超過(guò)總數(shù)的70%但產(chǎn)值不超過(guò)30%，一般為小噸位的四柱或單柱液壓機(jī)。具有一定技術(shù)含量的中檔框架液壓機(jī)的產(chǎn)值超過(guò)50%用于特殊場(chǎng)合的在控制上比較先進(jìn)的高檔產(chǎn)品產(chǎn)值占有率約在15%左右，這類(lèi)液壓機(jī)一般采用先進(jìn)的電液比例技術(shù)，來(lái)提高和達(dá)到一定的特殊功能[6]。 4.3 在質(zhì)量水平上，隨著用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，國(guó)內(nèi)各液壓機(jī)生產(chǎn)企業(yè)越來(lái)越重視產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題。由于國(guó)內(nèi)液壓機(jī)的技術(shù)最早是從前蘇聯(lián)引進(jìn)和吸收的，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的液壓機(jī)在剛度和強(qiáng)度上遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于日本及韓國(guó)的產(chǎn)品，與歐美的產(chǎn)品相當(dāng)。和國(guó)外產(chǎn)品比較，我國(guó)的產(chǎn)品在質(zhì)量方面還存在以下不足：①在可靠性方面，故障率還比較大，主要集中在液壓系統(tǒng)方面，多是因?yàn)橐簤汉碗娖髟目煽啃缘鸵鸬模虎诼┯蛦?wèn)題在國(guó)產(chǎn)液壓機(jī)中較為普遍；③關(guān)鍵件的加工質(zhì)量還需提高；④在外觀和美學(xué)方面和國(guó)外公司的產(chǎn)品比較還有一定的差距?？傮w上講，國(guó)產(chǎn)液壓機(jī)在質(zhì)量上和國(guó)外一些較知名公司的產(chǎn)品還有一定的差距，但隨著國(guó)內(nèi)制造商對(duì)質(zhì)量的不斷重視和管理水平的提高，國(guó)產(chǎn)液壓機(jī)質(zhì)量會(huì)接近和趕上國(guó)際水平[7]。 5 液壓機(jī)的發(fā)展方向和趨勢(shì) 5.1 配有自動(dòng)上下料裝置的液壓機(jī)或自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)將會(huì)成為未來(lái)液壓機(jī)發(fā)展的方向。現(xiàn)階段，由于勞動(dòng)力成本和技術(shù)問(wèn)題，國(guó)內(nèi)的企業(yè)多采用人工上下料。但在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，在上世紀(jì)六七十年代自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)已基本普及。為提升企業(yè)的形象和提高生產(chǎn)效率，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)企業(yè)也開(kāi)始使用和采購(gòu)自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)和自動(dòng)上下料的液壓機(jī)。一些企業(yè)也開(kāi)始在原人工上下料的液壓機(jī)生產(chǎn)線(xiàn)上配上機(jī)器人而改造成半自動(dòng)的生產(chǎn)線(xiàn)[8]。 5.2 多工位液壓機(jī)的需求將會(huì)大幅度增加。由于加工設(shè)備、技術(shù)等原因，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)多工位液壓機(jī)不是很多。多工位液壓機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn)：①多道工序在一臺(tái)液壓機(jī)中不同的工位完成，減少了液壓機(jī)的臺(tái)數(shù)，進(jìn)而減少了設(shè)備占用面積；②減少了設(shè)備的中間送料程序和操作人員：③提高了生產(chǎn)效率：④減少了投資成本?，F(xiàn)在一些大型的液壓機(jī)生產(chǎn)企業(yè)在加工及技術(shù)上已經(jīng)具備了多工位液壓機(jī)的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)能力。未來(lái)十年內(nèi)，國(guó)內(nèi)多工位液壓機(jī)將在某些行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用。在美國(guó)的沖壓線(xiàn)中有70%為多工位壓力機(jī)，日本的沖壓線(xiàn)中的多工位壓力機(jī)也占到總線(xiàn)數(shù)的32%，而在國(guó)內(nèi)的沖壓線(xiàn)中幾乎沒(méi)有多工位壓力機(jī)。 5.3 快速、高速液壓機(jī)在批量生產(chǎn)中能成倍地提高效率。如果液壓機(jī)的效率能提高一倍，則一條生產(chǎn)線(xiàn)可代替兩條生產(chǎn)線(xiàn)，在用戶(hù)投資增加不大的情況下一條線(xiàn)即可代替兩條線(xiàn)。一般的普通液壓機(jī)的快降及回程速度只有100~200mm/s，而現(xiàn)在的快速液壓機(jī)則已經(jīng)高達(dá)450mm/s。國(guó)外的一些高速小型液壓機(jī)每分鐘的行程次數(shù)達(dá)到數(shù)百次以上。由于快速液壓機(jī)的誕生，2000 年后新建的汽車(chē)沖壓線(xiàn)采用液壓機(jī)的比例已達(dá)60%以上，而在上世紀(jì)90 年代前的汽車(chē)沖壓線(xiàn)幾乎全部采用機(jī)械壓力機(jī).液壓機(jī)的速度及效率的提高還有很大的潛力，各制造商應(yīng)加強(qiáng)在這方面的研究與開(kāi)發(fā)，在配合自動(dòng)上下料裝置的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)高效率工作[9]。 5.4依托電液比例技術(shù)、傳感器、電子、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等提升液壓機(jī)的性能。自上世紀(jì)80 年代電液比例元件的快速發(fā)展，比例閥和比例泵在液壓機(jī)中的應(yīng)用使液壓機(jī)的各項(xiàng)功能可以通過(guò)電氣來(lái)控制，使液壓機(jī)的液壓控制系統(tǒng)發(fā)生了質(zhì)的變化，比例調(diào)壓、比例調(diào)速、同步、節(jié)能、高速、變壓力及速度、精確的壓力及位置控制等功能開(kāi)始應(yīng)用于一些高檔液壓機(jī)中。在電控方面，利用計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)大功能，結(jié)合微電子技術(shù)，把電液比例技術(shù)及電子液壓技術(shù)與計(jì)算機(jī)結(jié)合起來(lái)，提高液壓機(jī)的各項(xiàng)性能擴(kuò)充液壓機(jī)的功能，做到在不改變硬件情況下，僅僅通過(guò)改變程序或軟件，就可適應(yīng)不同的工藝要求，實(shí)現(xiàn)功能的柔性化。另外在設(shè)備管理中可以利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，把液壓機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)結(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理、監(jiān)控等功能。 5.5 在環(huán)保、節(jié)能方面，今后在液壓機(jī)的設(shè)計(jì)及制造中應(yīng)引起各制造企業(yè)的足夠重視。這方面要做好以下幾點(diǎn)：①減少液壓機(jī)的裝機(jī)功率，減少工作中的能量損失。液壓系統(tǒng)中盡量減少溢流、節(jié)流，合理設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)。比如一臺(tái)依靠溢流閥溢流保壓的液壓機(jī)消耗的能源可能是閉泵保壓的液壓機(jī)的2 倍，依靠蓄能器提高空載速度的系統(tǒng)比快速缸系統(tǒng)浪費(fèi)能源至少兩倍以上。②提高密封質(zhì)量，減少液壓油泄漏對(duì)環(huán)境的污染。③減少噪聲，對(duì)大的噪聲源進(jìn)行隔離和封閉[10]。 6 有待提高之處 國(guó)內(nèi)液壓機(jī)行業(yè)發(fā)展中尚需加強(qiáng)的方面國(guó)內(nèi)液壓機(jī)技術(shù)及生產(chǎn)能力已逐漸趨于成熟，在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)占有率達(dá)到90%并已經(jīng)開(kāi)始向一些發(fā)達(dá)國(guó)家出口。但液壓機(jī)行業(yè)在今后的發(fā)展中，仍需努力，特別要做好以下幾點(diǎn)： 6.1 加強(qiáng)企業(yè)的技術(shù)研發(fā)能力，提升新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。機(jī)床行業(yè)的高端競(jìng)爭(zhēng)在很大程度上取決于產(chǎn)品的技術(shù)含量，中國(guó)的液壓機(jī)行業(yè)要想占領(lǐng)世界的中高端市場(chǎng)，首先必須在技術(shù)上達(dá)到國(guó)際較先進(jìn)的水平，國(guó)內(nèi)應(yīng)設(shè)立專(zhuān)門(mén)的液壓機(jī)研究機(jī)構(gòu)及人員，以提高液壓機(jī)的綜合技術(shù)水平[11]。 6.2 加強(qiáng)企業(yè)間的聯(lián)合，把主機(jī)生產(chǎn)企業(yè)、自動(dòng)送料企業(yè)、研究院所聯(lián)合起來(lái)，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，共同開(kāi)發(fā)和承擔(dān)成套的生產(chǎn)自動(dòng)線(xiàn)項(xiàng)目，解決相互關(guān)聯(lián)的技術(shù)。 6.3 提高產(chǎn)品質(zhì)量，提供高可靠性的產(chǎn)品。在液壓系統(tǒng)的可靠性、安裝質(zhì)量、加工質(zhì)量、漏油問(wèn)題、液壓油的清潔問(wèn)題上進(jìn)行改進(jìn)、以適應(yīng)自動(dòng)線(xiàn)、流水線(xiàn)的生產(chǎn)[12]。 7 結(jié)束語(yǔ) 中國(guó)液壓機(jī)行業(yè)經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，在技術(shù)及生產(chǎn)上已經(jīng)基本成熟，其國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率是其他機(jī)床所不能比擬的。但和國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家的專(zhuān)業(yè)液壓機(jī)制造公司如米勒萬(wàn)家頓、舒勒相比，尚有較大的差距。雖然我們的產(chǎn)量很大，但我們的價(jià)格卻只有它們的1/4-1/10。要縮小這種差距，參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，把液壓機(jī)打入國(guó)際高端市場(chǎng)，不能僅僅依靠?jī)r(jià)格的優(yōu)勢(shì)，必須把產(chǎn)品的技術(shù)含量和質(zhì)量放在第一位，這才是中國(guó)液壓機(jī)行業(yè)的根本目標(biāo)。 參考文獻(xiàn)： [1] 徐剛，魯潔，黃才元.金屬板材沖壓成形技術(shù)與裝備的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 1 鍛壓裝備及控制技術(shù)，2004（4）。 [2] 徐剛，魯潔，黃才元.金屬成形（鍛壓）機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)[J].鍛壓裝備及控制技術(shù)2005(3). 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