等溫鍛壓是為了充分利用某些金屬在等一溫度下所具有的高塑性，或是為了獲得特定的組織和性能。在等溫鍛造過程中需要將模具和坯料一起保持恒溫。等溫鍛造特別適合于那些鍛造溫區(qū)窄的難變形材料，例如高溫合金、鈦合金、粉末高溫合金等。等溫鍛造對設(shè)備的主要要求是：工作環(huán)境相對較差、模具需要加熱、工作速度較小，一般為0.02～1mm/s、滑塊的平行度要求較高、偏載相對較大、拔模力較大等要求。本文介紹一種專門用于等溫鍛造的液壓機(jī)，設(shè)備外形如圖1所示，該液壓機(jī)具有較高的精度、抗偏載能力、應(yīng)對較大拔模力所設(shè)計(jì)的滑臺結(jié)構(gòu)等。
等溫鍛工藝簡介
本文所介紹的等溫鍛工藝過程如下：加熱爐（包含模具）一起安裝于設(shè)備的工作臺上，上模與滑塊連接固定。首先，對模具進(jìn)行加熱，該過程一般需要7～8小時(shí)。其后，將鍛件坯料放入模具中進(jìn)行加熱到預(yù)定溫度，設(shè)備開始對坯料進(jìn)行壓制成形，此過程中模具及坯料一直保持成形的溫度。最后，設(shè)備一直保壓至工件及模具冷卻至室溫，壓機(jī)滑塊回程取出成品零件。因此，該設(shè)備對液壓機(jī)的保壓時(shí)間要求較長，壓力的穩(wěn)定性要求高。等溫鍛液壓機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)
機(jī)身采用分體預(yù)緊框架結(jié)構(gòu)，由上橫梁、下橫梁、左右立柱、四根拉桿及拉伸螺母等組成，上橫梁、下橫梁、左右立柱通過拉桿經(jīng)液壓超壓預(yù)緊，立柱和上下梁之間由定位鍵連接。上橫梁、下橫梁、四立柱采用鋼板焊接箱形結(jié)構(gòu)，具有足夠的剛度和強(qiáng)度。滑塊導(dǎo)向采用斜楔式45度X型導(dǎo)軌導(dǎo)向，調(diào)整方便、調(diào)整精度高，可有效防止受熱變形對滑塊運(yùn)行精度的影響，抗偏載能力強(qiáng)（圖2）。為了增強(qiáng)滑塊的抗偏載能力，提高滑塊的運(yùn)行精度，滑塊的導(dǎo)向長度加長至常規(guī)壓機(jī)的2.5倍。
為了方便模具更換，設(shè)備設(shè)有移動工作臺如圖3所示，在更換模具時(shí)工作臺移出機(jī)身外方便模具的吊裝。由于等溫鍛零件的脫模力達(dá)到4000kN左右，采用常規(guī)的移動臺夾緊裝置無法滿足其夾緊要求，脫模時(shí)移動臺會被帶起，造成無法取出零件的情況發(fā)生。因此，本機(jī)專門設(shè)計(jì)了移動臺驅(qū)動及防帶起方案如圖4所示。為了防止移動臺被脫模力帶起，在設(shè)備兩個(gè)立柱上設(shè)置兩個(gè)支架與左右立柱焊接為一體，支架下平面與立柱下平面距離通過精加工尺寸公差控制。移動臺移進(jìn)壓機(jī)時(shí)其上平面與立柱支架下平面有很小的間隙(0.2～0.3mm)�；瑝K回程及頂起缸頂出零件時(shí)，脫模力會帶動移動臺及下模上升，在立柱支架的限制下無法上移，脫模力由立柱支架承受。這種防帶起結(jié)構(gòu)，移動臺與立柱支架間隙較小。常規(guī)滾輪式移動臺，需要10～15mm提升間隙，防止設(shè)備工作時(shí)因滾輪受力而導(dǎo)致設(shè)備的損壞。根據(jù)設(shè)備使用工況，該設(shè)備的移動臺采用滑動式，移動臺在導(dǎo)軌及下梁上平面滑動。由于滑動摩擦力比滾動摩擦力大，因此，移動臺的驅(qū)動力需要非常大，移動臺采用較大推力的活塞缸推動。為了保證移動臺移動速度穩(wěn)定可控，移入、移出速度一致，采用可控差動式回路對驅(qū)動油缸進(jìn)行控制如圖5所示。在活塞桿推出時(shí)電磁閥Y2不得電，在有桿腔和無桿腔之間形成差動回路，有桿腔的油液進(jìn)入無桿腔提高推出速度。反之，活塞桿退回時(shí)電磁閥Y2得電切斷有桿腔和無桿腔之間的差動回路。這樣在同樣輸入流量下，油缸的推出和退回速度一致。
等溫鍛造控制系統(tǒng)，主油泵采用數(shù)字泵，控制回路采用高頻響比例伺服閥，在速度較小時(shí)通過PLC控制高頻響比例伺服閥開口實(shí)現(xiàn)小流量的穩(wěn)定輸出。為了保證滑塊在微速下平穩(wěn)運(yùn)行，采用專門設(shè)置的小油泵對主缸活塞缸下腔輸入一定的壓力，使滑塊處于較大背壓下運(yùn)行，進(jìn)而杜絕了爬行現(xiàn)象的產(chǎn)生。等溫鍛造控制系統(tǒng)可在工作速度范圍為0.02～1mm/s內(nèi)可實(shí)現(xiàn)恒速控制。由于設(shè)備保壓時(shí)間較長，而此時(shí)液壓系統(tǒng)所需要的油流量非常小，僅需要維持一定的壓力穩(wěn)定即可。采用數(shù)字泵在設(shè)備保壓時(shí)，通過PLC程序控制將數(shù)字泵的排量調(diào)整到能維持壓力恒定的最小水平。此時(shí)，設(shè)備能耗可降到較低的水平，在生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，降低設(shè)備能耗。電氣系統(tǒng)配有工業(yè)控制用計(jì)算機(jī)，壓機(jī)工藝動作及參數(shù)（如：速度、時(shí)間、位置、壓力等）可通過計(jì)算機(jī)設(shè)定，實(shí)現(xiàn)整個(gè)工作過程的自動控制。同時(shí)可以記錄、存儲、打印各種工作參數(shù)，包括以下方面：⑴滑塊四點(diǎn)的位置—時(shí)間曲線及數(shù)據(jù)；⑵滑塊的平均位置—時(shí)間曲線及數(shù)據(jù)；⑶主缸的壓力—時(shí)間曲線及數(shù)據(jù)；⑷滑塊的速度—時(shí)間曲線及數(shù)據(jù)。以實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過程的可控、可追溯性。
結(jié)論
該類型設(shè)備已交付用戶使用，實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)。設(shè)備的精度高、可靠性好、液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定均能滿足生產(chǎn)需求，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的生產(chǎn)。
