[发明专利]金属塑性成形多向数控液压机

说明书

技术领域

本发明属于金属塑性成形液压机技术领域，特别涉及一种采用油泵直接传动和数控闭环伺服控制的，可同时实现多向、等温、精密成形的多功能和高性能的数控液压机。

背景技术

迄今为止，现有的金属塑性成形液压机大多是作为针对某一种工艺对象和单一功能的压机而设计的，工艺范围窄，压机性能低。

如多向模锻液压机一般为水泵-蓄势器传动，很难实现高精度的自动化控制；有的虽采用了油泵直接传动，但没有实现工作缸的数字伺服控制，多向成形的多工作缸的力能参数互不关联，不能实现数控同步闭环控制；等温锻造在自适应精密成形技术方面仍然没有重大突破；有的将工控机和PLC控制的液压机与数控液压机相混淆，将带有数字传感器的速度闭环控制，或具有故障诊断分析功能的液压机，错误地解读为智能的、数控的液压机。

这些单一功能和有限性能的液压机用于多向、异型的复杂产品的精密塑性成形时，难以同时成形出各个方向上的形状要求，所以常需采用十几道工序才能完成。不同批次的产品成形误差分布状态离散，精度低，而且切削加工量大，金属流线被切断，造成应力集中，影响产品强度和刚度。

因此，有别于上述，本发明是将油泵直接传动和数控闭环伺服控制技术、多向加载技术和等温精密成形技术集成为一体，研制一台12.5MN金属塑性成形多向数控液压机，可广泛适用于民用、兵器工业、船舶、航天飞行器、航空飞机等复杂难成形产品的多向挤压和模锻、等温模锻、等压下量锻造、等锻比锻造、精密锻造、超塑性成形等多种金属塑性柔性复合成形工艺，实现该类零件的近净成形。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种金属塑性成形多向数控液压机，由油泵直接传动，数控闭环伺服控制，同时在轴向和横向加载，成形出不同方向带枝牙状或空腔类等整体结构复杂的高精度零件。

本发明的另一目的是提供一种金属塑性成形多向数控液压机，对温度敏感的低塑性材料成形时，实现成形过程中的温度精确控制，提高一次变形量，成形出高性能的零件。

本发明还有一个目的是提供一种金属塑性成形多向数控液压机，由上位工业控制计算机(IPC)和可编程逻辑控制器(PLC)两级控制，实现远程控制和本地操作。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

金属塑性成形多向数控液压机，在受力机架上安装有一个垂直主工作缸和两个水平缸和一个顶出缸；向下冲程的垂直主工作缸内部复合有冲孔缸，两个水平缸分别是相向冲程的左、右水平缸，其各自复合有快速缸；顶出缸位于垂直主工作缸的下方，为倒装缸动式结构；各个缸体受控于液压控制系统。

所述的液压控制系统中包括连接垂直主工作缸的主缸集成控制阀块、连接左水平缸的左水平缸集成控制阀块、连接右水平缸的右水平缸集成控制阀块、连接顶出缸的顶出缸集成控制阀块和泵头集成控制阀块、油箱、主泵；主泵从油箱吸入的油经过泵头集成控制阀块分流至各个缸体集成控制阀块进入缸体中；垂直主工作缸的主工作缸轴和两个水平工作缸的水平工作缸轴为数控液压缸轴。

所述的受力机架为高强度钢板焊接而成，包括前后两块“口”字形主受力板、上梁、下梁、箱形立柱；上梁和下梁上下水平放置，箱型立柱位于上梁和下梁之间，左右设置各一，主受力板盖住前后两面；在受力机架的下梁上面固定有工作台。

所述的垂直主工作缸包括主工作缸、主活塞杆、冲孔活塞杆、压法兰；主工作缸为一个法兰缸体，固定在主垫板上；活动于主工作缸内的主活塞杆为中空部件，中空腔体作为冲孔缸，冲孔活塞杆活动于冲孔缸中；固定在主活塞杆上的压法兰连接滑块。

所述的左、右水平缸结构相同，各自包括水平缸体、水平活塞杆、快速活塞杆、导杆；水平缸体为通孔缸体，安装在箱形立柱上，水平缸体的一端通过法兰贴合箱形立柱定位，另一端通过固定件与箱形立柱固定；中空的水平活塞杆位于水平缸体内，中空腔体内部安装快速活塞杆；缸体盖紧固在固定件上；导杆与水平活塞杆连接成一体，导杆上套有挡臂，挡臂位于导套中导向。

所述的顶出缸为倒装缸动式结构，包括顶出缸体、顶出活塞杆、双台阶拉杆、小横梁；顶出缸体的法兰固定在受力机架的下梁，顶出缸体为通孔缸体，顶出活塞杆位于顶出缸体内，顶出活塞杆的下端通过螺母固定有小横梁上，小横梁套固在双台阶拉杆一端，双台阶拉杆的另一端插固在下梁上。

所述的液压控制系统中，还包括由控制泵和保压泵构成的辅助泵；各个控制阀块都采用二通插装阀；主缸集成控制阀块和左、右水平缸集成控制阀块分别采用高频响电液比例伺服阀，连接在各自的数控液压缸轴上；辅助泵中的控制泵连接高频响电液比例伺服阀的驱动，保压泵为垂直主工作缸和两个水平缸保压。