雙工位雙向臥式框架伺服數(shù)控擠壓液壓機(jī)設(shè)計與開發(fā)

雙工位雙向臥式框架伺服數(shù)控擠壓液壓機(jī)(圖1 和圖2)，主要適用于借助專用模具和步進(jìn)梁輸送工件機(jī)構(gòu)或桁架機(jī)器人的工況，可實現(xiàn)圓管材、圓棒料以及方材等兩端同時同步高效熱(冷)擠壓成形新工藝，是專門用于滿足汽車車橋、火車車輛輪軸、汽車半軸、汽車傳動軸的臥式擠壓液壓機(jī)，是車輛行業(yè)特種鍛造專用液壓機(jī)。

工作過程

我公司開發(fā)的此款設(shè)備采用伺服比例數(shù)控控制系統(tǒng)，結(jié)合獨立液壓系統(tǒng)與集成數(shù)顯數(shù)控按鈕站，使得整機(jī)性能可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、外觀美觀、節(jié)能降耗、數(shù)控數(shù)顯自動化程度高。另外，此機(jī)設(shè)有調(diào)整、手動、半自動、聯(lián)動四種操作方式，工作壓力、工作行程均可在規(guī)定的范圍內(nèi)無極數(shù)字化調(diào)整，并可實現(xiàn)“定程”“定壓”兩種工藝動作。

現(xiàn)結(jié)合附圖對此設(shè)備作進(jìn)一步說明：工件放置在自動輸送工件機(jī)構(gòu)上，輸送至機(jī)床中心下夾緊模具中；夾緊滑塊對工件壓緊，兩側(cè)的擠壓水平滑塊實現(xiàn)快進(jìn)、壓制、回程動作；擠壓雙工位模具自動實現(xiàn)換模功能，兩側(cè)的擠壓水平滑塊再次實現(xiàn)快進(jìn)、壓制、回程動作；夾緊滑塊壓緊松開，通過自動輸送工件機(jī)構(gòu)作用使工件自動輸送至主機(jī)之外的輸送線上，整個自動線工作完成。

設(shè)備介紹及優(yōu)勢

⑴雙工位雙向臥式框架伺服數(shù)控擠壓液壓機(jī)具有伺服數(shù)顯數(shù)控、節(jié)能降耗、節(jié)約人力、精度高、噪聲低、占地少、自動集成化高等優(yōu)點，以及鍛件質(zhì)量一致便于后續(xù)批量數(shù)控機(jī)加。以生產(chǎn)兩端花鍵汽車半軸為例，目前是使用兩套加熱爐與兩臺立式預(yù)鐓機(jī)，一端加熱鐓粗后再加熱另一端鐓粗，此處需要約3 ～4 人，存在勞動強(qiáng)度大、工作環(huán)境差、效率低、產(chǎn)品質(zhì)量不可靠等問題?，F(xiàn)使用此設(shè)備一臺即可完成全部工序，具有造價低、效率高、產(chǎn)品穩(wěn)定而且易實現(xiàn)自動化，人力大大降低等優(yōu)點。

注釋：文中數(shù)據(jù)來源于《2015年江蘇省科技進(jìn)步統(tǒng)計監(jiān)測結(jié)果與科技統(tǒng)計公報》，《常州統(tǒng)計年鑒-2015》和常州市科技統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

⑵機(jī)身為整體焊接框架式結(jié)構(gòu)，具有良好的強(qiáng)度和剛度，同時兼顧外形美觀，并且人、機(jī)安全性能高。

3)導(dǎo)向套和上下導(dǎo)向桿中的機(jī)構(gòu)，采用四柱式導(dǎo)向結(jié)構(gòu)并且導(dǎo)向長度長、間隙合理，導(dǎo)向精度高，抗偏載能力強(qiáng)。四柱導(dǎo)向部分經(jīng)表面熱處理并經(jīng)磨削加工，表面耐磨，滑塊導(dǎo)套內(nèi)安裝有耐磨支撐環(huán)并且配有潤滑系統(tǒng)，使整體輸送支架運行穩(wěn)定可靠。

偉翔憤怒地抬起頭，看著我，說：“你能不能不這么俗？”我的火騰地竄上了頭頂：“李偉翔，你終于嫌棄我了，我就是俗，是你把我變得這么俗的。我從前也喝著咖啡聊泰戈爾的！”

2)采用變頻減速電機(jī)與齒輪齒條導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的結(jié)合，可保證工件在運行時的速度可控可調(diào)；保證工件在運行時無沖擊和顫動等現(xiàn)象的發(fā)生。兩側(cè)均設(shè)有轉(zhuǎn)動皮帶機(jī)構(gòu)，可保證整機(jī)傳動機(jī)構(gòu)的同步與平穩(wěn)，無噪聲、節(jié)能、持久耐用且便于維護(hù)保養(yǎng)。

⑹夾緊滑塊導(dǎo)向機(jī)構(gòu)采用四柱式導(dǎo)向結(jié)構(gòu)并且導(dǎo)向長度長，間隙合理，導(dǎo)向精度高，抗偏載能力強(qiáng)。四柱導(dǎo)向部分經(jīng)表面熱處理和磨削加工，并且導(dǎo)套內(nèi)安裝有耐磨支撐環(huán)，表面耐磨且運行穩(wěn)定可靠。在保證整體框架焊接機(jī)身強(qiáng)度下，夾緊油缸的壓緊力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于擠壓油缸的回程力，不會出現(xiàn)工件一端脫離模具另一端還沒有脫離的現(xiàn)象。機(jī)床設(shè)有夾緊滑塊，安裝在機(jī)床中心線方向，以適應(yīng)不同規(guī)格長度工件的夾緊，保持工件穩(wěn)定。采用夾緊機(jī)構(gòu)大大地增加了工件在擠壓時的穩(wěn)定性，防止在擠壓時失穩(wěn)。

⑸雙工位模具機(jī)構(gòu)包括換模油缸、換?；瑝K、換?；瑝K導(dǎo)軌、擠壓雙工位模具等。設(shè)有位置檢測裝置以及固定擋鐵等多層保護(hù)裝置，不到位下個動作不執(zhí)行并且報警提醒。為提高擠壓工件的多次擠壓效率(因工件鍛造比需求)，本機(jī)設(shè)有雙工位自動換模機(jī)構(gòu)(實現(xiàn)兩臺設(shè)備并用)，并且同種規(guī)格夾緊模具可通用，可以在夾緊工件保持不動情況下，進(jìn)行兩個工位的自動快速換模機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，提高工作效率。雙工位換模機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換平穩(wěn)、定位精度高、使用穩(wěn)定、模具更換便捷且通用性強(qiáng)、造價低。

表1為各支流生態(tài)需水量和生態(tài)景觀用水流量表。從表1可知，通過分析流域面積大的大岸沖、八尺江、良鳳江、四塘江，天然來水量是滿足要求的，其余支流雖然生態(tài)用水滿足要求，但是保證率90%的來水量難以滿足景觀水量要求。

⑻主伺服油泵電機(jī)組選用高壓內(nèi)嚙合雙聯(lián)齒輪泵系列，給擠壓油缸快速供油以實現(xiàn)擠壓水平滑塊的快進(jìn)以及快速退回工作，可大大提高壓機(jī)動作的穩(wěn)定性及可靠性、節(jié)能降耗、降低機(jī)床噪聲等。兩側(cè)的擠壓油缸、夾緊油缸、輸送工件機(jī)構(gòu)的推拉油缸分別都有各自獨立的閥體系統(tǒng)和各自獨立的伺服油泵電機(jī)組，便于調(diào)試和維護(hù)保養(yǎng)。動力站上設(shè)有液位控制繼電器，防止系統(tǒng)缺油和超限而報警。設(shè)有溫度傳感器，到臨界溫度時自動啟動冷卻系統(tǒng)，溫度過高時，主機(jī)停止工作并報警。液壓系統(tǒng)中設(shè)有獨立的油液過濾系統(tǒng)，出現(xiàn)故障時，操作面板上設(shè)有報警提醒。

1)運行中高效、平穩(wěn)、可靠、耐用、安全，可與主機(jī)互鎖，而且在惡劣的鍛造環(huán)境中工作，速度需要根據(jù)實際情況可控可調(diào)的伺服驅(qū)動；加熱工件在運行時無沖擊顫動、安全可靠性高、噪聲低，放置主機(jī)內(nèi)無需占地、整套造價低。

⑺兩側(cè)擠壓水平滑塊的壓力控制分別采用獨立比例壓力控制系統(tǒng)，通過壓力傳感器將壓力信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘杺鬏斀oPLC，進(jìn)而在觸摸屏顯示和調(diào)整，比例溢流閥控制系統(tǒng)可以使滑塊壓力在公稱力的10%～100%內(nèi)無級調(diào)節(jié)，顯示精度達(dá)到±0.1MPa。行程位移分別采用獨立數(shù)字顯示、數(shù)字控制；位移傳感器采用直線位移傳感器，抗粉塵等污染能力強(qiáng)，位置的顯示和調(diào)整通過觸摸屏實現(xiàn)，顯示精度達(dá)到±0.1mm。

⑼自動輸送工件機(jī)構(gòu)見圖3，因工件不僅重量比較重，而且加熱后溫度為1100 ～1200℃，需把工件放置在下夾緊模套內(nèi)，完成后可自動把工件放置在主機(jī)之外的輸送線上。采用桁架機(jī)器人或關(guān)節(jié)機(jī)器人成本很高，采用步進(jìn)梁輸送效率低，控制精度不高，現(xiàn)采用自動輸送工件機(jī)構(gòu)具有如下優(yōu)點。

⑷水平導(dǎo)軌采用四角八面導(dǎo)軌導(dǎo)向，導(dǎo)向精度可通過擠壓水平滑塊和立柱上的楔鐵來調(diào)整，以保證擠壓水平滑塊的運行精度及與模具的同軸度，使運行平穩(wěn)。精度調(diào)整方便，調(diào)整后精度保持性好，抗偏載能力強(qiáng)?；瑝K導(dǎo)軌面帶有可以自動程控定時的滴注潤滑油裝置，以便潤滑運動導(dǎo)軌，并且下側(cè)立柱導(dǎo)軌加裝防護(hù)罩，防止粉塵及氧化皮進(jìn)入。擠壓滑塊導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)內(nèi)有高強(qiáng)彈簧和軸承等，以保證兩側(cè)的擠壓水平滑塊加壓運行時無振動、抖動，并且有效提高導(dǎo)軌的運行壽命。

⑶機(jī)身兩側(cè)擠壓油缸采用復(fù)合式快速活塞油缸結(jié)構(gòu)，缸體與機(jī)身安裝采用對開卡套式，便于在機(jī)身外安裝，而且后期保養(yǎng)方便。液壓缸具有足夠的強(qiáng)度和剛度，主油缸采用進(jìn)口密封元件，確保密封性能可靠。兩側(cè)的擠壓水平滑塊各自采用獨立的伺服數(shù)控系統(tǒng)控制，結(jié)合各種獨立的位移傳感器、壓力傳感器以及比例閥等實現(xiàn)速度及壓力的雙閉環(huán)控制，能精確控制擠壓水平滑塊的同步壓制在±0.25mm 之內(nèi)的精度。并且擠壓油缸與擠壓水平滑塊采用球頭球碗結(jié)構(gòu)，受力時自動找正中心不偏載受力，可提高模具壽命。

科技創(chuàng)新是通過效率的提高使人擁有更多的自我時間，而文化創(chuàng)意則是通過內(nèi)容的創(chuàng)造使人在有限的自我時間中擁有更多精彩的體驗，達(dá)到資源共享的目的[16]。像案例中“互聯(lián)網(wǎng)+健身參與”類的“智能夜跑”、“VR仿真體驗”、“悅動跑團(tuán)”等，屬于典型虛擬與現(xiàn)實結(jié)合的體育參與方式轉(zhuǎn)型，即“從實地參與變虛擬參與”、“從線上參與變線下參與”等，將新科技應(yīng)用到全民健身參與的整個過程，提高了參與體育鍛煉的時效性，并通過信息技術(shù)的更新，實時掌握參與全民健身活動的效果，還可以查找需要的運動處方，科學(xué)指導(dǎo)全民健身，最終推進(jìn)全民健身健康發(fā)展的進(jìn)程。

4)固定限位擋塊具有多重保護(hù)裝置(機(jī)械和電氣同時具有)，不到位下個動作不執(zhí)行并且報警提醒，可與主機(jī)實現(xiàn)動作互鎖；兩側(cè)均布設(shè)有多套導(dǎo)向輪機(jī)構(gòu)和滾動輪機(jī)構(gòu)，可保證工件在運行中不跑偏。

Lederer模型是基于Arrhenius模型演化而來，如式(14)。有學(xué)者利用黏度相差較大的油品摻混對該模型進(jìn)行驗證，發(fā)現(xiàn)該模型特別適合于黏度比大的場合，甚至黏度比在103～108范圍內(nèi)仍具備較高的預(yù)測精度[19-20]。還有文獻(xiàn)表明，該模型適用于多相流動場合[21-23]，但該模型的經(jīng)驗常數(shù)α是通過一定的黏度數(shù)據(jù)擬合而來，所以應(yīng)用起來較為局限。印度學(xué)者Shu研究發(fā)現(xiàn)α(α=0～1)與組分油密度、黏度三者之間的關(guān)系式，從而使改進(jìn)后的Lederer模型(又叫Shu模型，如式(15))在應(yīng)用范圍和預(yù)測精度上均有較大的提高[24-25]。

5)推拉油缸的液壓系統(tǒng)采用伺服控制系統(tǒng)，保證此套設(shè)備的控制精度高、節(jié)能性好，電氣控制采用PLC 與彩色大屏顯示觸摸屏控制系統(tǒng)。

結(jié)束語

此設(shè)備目前已在客戶處安裝調(diào)試完成，并進(jìn)行了一系列的生產(chǎn)驗證(圖4)，試制的產(chǎn)品質(zhì)量非常好，完全滿足客戶要求。此機(jī)型的開發(fā)成功，使得我司在車輛行業(yè)特種鍛造專用液壓機(jī)領(lǐng)域的實力更加雄厚。