16MN和45MN的快锻液压机组技术.docx

1、16MN和45MN的快锻液压机组技术16MN和45MN的快锻液压机组技术附件1.快锻液压机组的组成快锻液压机组主要包括以下几个部分（见示意图1）:压机本体、 液压系统、全液式锻造操作机、砧库、送料回转车、地下式升降回转 台、电气和计算机控制系统（操纵、显示、监控、故障自断等1通 风、照明、排污、报警等公用设施等。图1快锻机组结构示意图（1）压机本体主机主要由机架、工作缸、回程缸、导向装置、上砧夹紧快换装 置、上砧旋转装置、移动工作台、横向移砧装置、上下砧、润滑系统、 行程检测装置、支架、托板及垫板等组成。快锻液压机主机结构形式 有两种，整体框架双柱式下拉式结构和分体预应力机架双柱斜置上压 式结

2、构,16MN和45MN的快锻液压机在结构上的对比如表1所示:表1. 16MN和45MN快锻液压机结构名称快锻液压机(16MN )快锻液压机(45MN )整体框架结构,与压机中心线呈35。斜置预应力组合机架,由上、下横梁和 两件矩形空心立柱通过拉杆、螺母 预紧形成一个刚性框架,整个机架 与压机中心线35斜置活动横梁无有工作缸个作缸个主工作缸和两个侧缸,均为单作用油缸回程缸两个柱塞式单作用油缸,设置于下横梁与活动横梁之间两个活基缸，固定在固定梁上导向装置导套装置固定在固定梁 矩形孔内,在矩形立柱的 4个面，分别有八块导向板导向装置安装在活动梁与导向套 形成的矩形孔中,上下个5副，每 柱10副，共2

3、0副海个立柱的四 个面上加工有5个导向面上砧夹紧快换装置与45MN快锻液压机相似由4个预压的蝶形弹簧组和可液动的T型拉杆组成上砧旋转装置与45MN快锻液压机相似上砧旋转装置由中间液动旋转机构和T形螺栓组成移动工作台与45MN快锻液压机相移动工作台由台面、垫板、支座、似左右托板、驱动油缸组成横向移砧装与45MN快锻液压机相横向移砧装置由支架、滑块、导向置似板、勾板、拖板、驱动油缸组成上下砧与45MN快锻液压机相似上下砧为锻造工具,直接与热锻件接触润滑系统集中敞开式润滑集中润滑系统和个别单点手动润滑方式行程检测装与45MN快锻液压机相回程缸内安装有超声波感应行程置似检测装置，检测精度25pm(2)

4、液压系统液压系统主要为快锻液压机工作提供动力源，是为压机吨位大， 工作环境温度高，高压大流量，工作频次高，控制精度好,而且适应 多种锻造程序和工艺需要，优化性能等条件而设计的。系统采用油泵 直接传动，伺服比例阀控方式。快锻液压机液压系统主要由主泵系统、主控制系统、辅助控制系 统、循环系统、控制系统、检测与排污装置等组成。不同吨位的快段 液压机组的液压系统在布置上有所区别，20MN以下，主泵台数较 少，液压系统相对简单，全部布置在地面以下；25MN以上，主泵 台数较多，液压系统复杂，全部布置在地面。表2为16MN和45MN 快段液压机液压系统的基本组成及功能。液压系统纟販基本功能备注16MN快段

5、液压机45MN快段液压机主泵系统驱动压机压下和回程主泵系统主要采用6台 德国 Rexroth A2F0500斜轴式轴向 柱塞泵,阀体主要采用 意大利atos产品。主泵系统主要采用8台德 国 Rexroth A4F0500 斜 轴式轴向柱塞泵，和4台A4V50500斜盘变量杆塞 泵，各主泵控制阀组内先 导阀、压力控制插装阀采 用意大利atos产品，主控制系统驱动压机压下和回程主控制系统包括主控阀 站、卸载阀站、单向阀 站。主控制阀站中，主 控阀全部集成为一体, 主缸、回程进液阀采用 美国Pareker比例插装 阀,回程缸安全阀组、 支撑阀组、其它先导阀 采用意大利atos产品。主缸卸载阀站所有液

6、压 阀集成为一体，并选用主控制系统包括压机操纵 与控制系统，主缸的进液 及卸压、排液与回程缸的 进液阀基本选用德国公司 Rexroth的比例伺服锻造 阀组。此快锻液压机具有 3个压力级别, 1500t3000t4500t,为 了每个锻造压力下压机能 够根好的工作,3个油缸 的充液卸压阀站为3个独德国Rexroth的比例伺 服锻造阀组及先导阀插 装阀组。且的装置。控制系统为主变量泵、主控制系统的 所有比例伺服 阀、WRC阀组 和蓄能器所需 的先导控制油 提供油源与45 MN锻造液压机相似由一个1.2m3、一台德国 Rexroth 的 A4VS0125 变 量泵和泵头安全阀块、5p m精度的滤油器

7、（贺德 克蓄能器（贺德克X 压力表和传感器、独立的 过滤冷却循环系统、油箱 自动补油管路等组成。辅助控制系统驱动控制移动 工作台、横向 移砧台、上砧 快换装置主要有1台A2F160斜 轴式手动变量柱塞泵， 驱动电机及液压阀站组 成。压力油来自主泵中的其中 台变量泵。工作台与移 砧装置各具有相同的控制 回路，由各种液压阀体组 成，并且两组阀体集成于 个阀块中。循环系统对系统油液进 行加热、冷却、 过滤的，向主 泵提供压力油由主油箱、充液罐、气 罐、两台循环及冷却泵、 循环阀站、加热器、板 式换热器、两套磁芯网 式过滤器等轍相似检测与排污装置主要检测油 温、压力、液 位并进行控 制、检测、报 警，

8、排送泄露 的油或水i关至 地面处理主要由压力、温度检测 控制装置、电动、手动 放气装置、副邮箱、倒 油泵、排污泵、接油盘 等纟賊相似(3)全液式锻造操作机全液式锻造操作机是配合主机完成锻造过程的主要辅助设备，主 要通过其机械手夹钳所锻铸件”配合主机锻造。全液式锻造操作机主要有无轨和有轨两种。目前，国内尚无技术 成熟的无轨锻造操作机,主要依靠进口。国内主要是有轨锻造操作机。 无轨锻造操作机相对于有轨锻造操作机具有占地面机/、操作灵活的 特点。目前，无轨锻造操作机是兰州兰石重工新技术有限公司技术攻 关项目。不同型号的有轨锻造操作机基本结构是相同的，主要由机架、钳 杆、吊挂系统、液压系统、检测系统、

9、润滑系统、供电供水拖链、行 走轨道及电气控制等12个部件组成,能完成六打动作：钳口加紧松 开、钳杆平行升降及上下倾斜、钳杆水平面移动、钳杆正反旋转、操 作机行走等动作。锻造操作机的选型常根据快锻液压机的选型进行匹配，也可根据 用户的实际需求进行匹配。(4 )砧库用与存放待用的锻造工具(上砧和下砧)的工作平台。(5)送料回转车送料回转车是专门给操作机准确送料和使锻件调头的有轨小车。(6)地下式升降回转台地下式升降回转台一般设置在主机和操作机之间承接锭坯,并能 通过旋转使锻件调头。(7)电气和计算机控制系统锻造液压机组动作复杂，结构庞大，控制对象和监测点较多,分 布范围广且较为分散(分为地上、地下

10、多个控制单元),故采用以网 络技术为基础的通用工业现场控制总线系统结构，由带有网络控制功 能的可编程控制器、工业现场总线控制单元、工业控制计算机和工业 监控计算机联网组成机组实时控制网络系统。表3为16MN和45MN 快段液压机组电气和计算机控制系统的基本组成及功能。表3. 16MN和45MN快段液压机组电气和计算机控制系统基本组成及功能电气和计算机控制系基本功能备注16MN45MN统纟瞰电源控制系统为整个系统提供电源AC380V动力电源、AC220V控制电源、DC24V控制电源、土12V、5V传感电源，直 流稳压电源采用德国 Phoenix高精度一体化 电 源相同可编程(PLC)控制系统控制

11、系统完成压机、 操作机的手动工作 方式、各种辅机动 作、故障报警与诊 断、模拟显示等任 务，还要完成整个网 络的管理与协调以美国Modicon公司Quantum 系列 PLC 为核心相同工业现场总线系统确保从单元层到现场层的集成通信整个机组自动化网络系 统以MB+连接,网络模 块采用分布式 Momentum 系列相同工业计算机的(IPC)完成压机的半自动、 自动及与操作机联 动工作方式对系统计算机采集信息主要通过Modbus接口传递相同控制系统的压力、位移、温度 的参数进行实时采 集，并在显示屏实时 显示人机对话操作系统用于操作机组的操彳乍平台及辅助系统操作平台面板主要由手 动操作柄、工作方式

12、设 定、辅助系统控制开关、 急停开关及TFT触摸屏 等及部分组成相同主泵驱动系统完成压机和辅助系统泵站电机的控制主泵电机采用美国A-B 公司新产品智能马达控 制器（SMCpIus）作为起 动设备，采用6台主泵电 机（250kw）和1台辅助 泵电机（55kw ）共用一 套SMC的启动方案主泵电机采用10 KV高压真空接触 器直接启动；操作 机主泵电机采用法 国TE公司的软控 制器（ATS ）作为 起动设备,采用1 台主泵电机 （220kw ）和 1 台 主泵电机（160kw ） 共用一套SMC的 启动方案监控系具备声光报警功能,模拟显示屏以液压系统相同统（模拟显示屏）在机组运行时对机 纟fiif

13、l行监控，便于维 修人员分析、检杳、 排除故障、是系统易 于维修为原理图，采用丝网印刷 的控制简图，显示所有电 源信号、开关量状态、模 拟量幅值检测系统该系统对机组的系统参数,如油温、液位、主泵压力、压机行程位 移、操作机大车行走、钳杆旋转角度等非电量参数，通过各种传感 器反馈给控制系统，由控制计算机进行控制,通过TCP/IP与监测 计算机通讯，所有参数均能在TFT触摸屏上以量化和图形的方式动 态显示。工业电视监视系统设置在操作台上,方便机组操作人员动态监视压机液压站,电调镜头具有调焦功能，可清晰观测各种仪表数值，准确反映现场工况。机组通讯系统设置无线对讲机，方便操作人员与室外人员进行交流2.

14、快锻液压机组的主要参数（1）快锻液压机锻造参数快锻液压机的锻造参数如表4示:表4.快锻液压机锻造参数序号项目压机吨位公称压力参数单位1常锻次数800-20008-20MN43 （回程量紀分100mm ）2500-450025-45MN40 （回程量100mm ）2快段次数800-20006.3-16MN90 （回程量25mm ）紀分2500-450016-30MN85 （回程量25mm ）3常锻加压800-20008-20MN95mm/s速度2500-450025-45MN914快锻加压800-20006.3-16MN115mm/s速度2500-450016-30MN1355空程下降800-2

15、000350冋调）mm/s速度2500-4500250冋调）6回程速度800-2000350冋调）mm/s2500-4500250冋调）7移动工作能度0-300mm/s8鶴占装置速度0-300mm/s（2）快段液压机基本参数快锻液压机的基本参数如表5示:表5.快锻液压机基本参数公称压力结构形式传动方式及介质工作液体压力工作行程(mm )8MN整体框架双柱下拉式油泵直接传动介质为液压油31.5MPa100012.5MN120016MN140020MN160025MN预应力双柱斜置上压式180031.5MN200045MN2200(3)锻造操作机基本参数锻造操作机的基本参数如表6示:表6锻造操作机

16、基本参数吨位(t)形式公称夹持重量(KN)夹持力矩(KN.M )夹持锻件尺寸(mm )33060(pl20-(p520550120(pl20-q)62010100200(pl80-(p940全液压有轨直移式16160320(pl80-(pll0020200400(pl90-(pl20030300800(P400-(pl45040400900(P600-(pl600(4)控制精度快锻液压机锻造尺寸控制精度为lmm ;锻造操作机钳头旋转 控制精度为1。，操作机行走距离控制精度10mm ,操作机钳头旋 转步进角度预选。3.快锻液庄机组的技术特性(1)压机结构(a )在结构形式上，小型压机(20MN以

17、下)以双柱下拉式为 主，重心低、稳定性好、管道短、液压冲击小。而中大型压机(25MN 以上)采用上推式，以减少活动部分管量、易于控制、节省能源。(b )在压机整体放置时，小、中、大型压机均采用斜置，即整 个机架与压机的中心线呈35。斜置。从而，在两立柱的前后左右形成 较大的柱向净空距，便于摆放移动工作台和横向移砧装置，并还有以 下优点：对操作工有良好的可视性；对锻工有良好的操作性，空间大； 对锻造大的环形或锻件有开阔的工艺尺寸空间；对放置和吊取工具工 装天车容易接近。(c )在横向移砧装置、上砧快换选装置、砧库和移动工作台配 合可随时方便地换砧，提高锻造频率。(2)液压系统液压系统是快锻液压机

18、组的核心技术，目前不同型号的快锻液压 机,其液压传动方式均为油泵直接传动。在液压控制方式上采用阀控 方式。阀控方式中，油泵为定量泵和变量泵，采用比例阀组和伺服阀 组控制系统流量、压力，促进高压大流量液压系统工作平稳,避免了 较大的冲击振动，而且系统发热小，不致油温过高而影响其性能，甚 至影响生产,即使在炎热的夏季也能保证液压系统的正常运行。(3)锻造操作机锻造操作机采用带固定活塞杆和运动刚体的夹紧油缸驱动，克服 了传统活塞式移动夹紧缸存在的偏心载荷，及需设有一个导向来引 导。没有导向和摩擦，使夹紧的机械效率提高,油缸密封的使用寿命 土曰首JXE 冋 o钳杆提升回路由油缸、蓄能器组成具有垂直缓冲

19、性能的同步浮 动系统，使操作机能在压机大压下量的锻造工序中平稳工作，克服 轴类锻勺香蕉弯现象。夹紧与旋转回路采用比例溢流阀，由计算机控制工作压力，使得 加紧力，旋转力矩可根据锻件大小进行选择。行走驱动采用无间隙式传动，提高传动精度，并有效减少了反向 传动时的冲击。钳杆的旋转和操作机大车行走采用比例换向阀,由计算机控制” 可实现无级调速。总的来说，锻造操作机具有夹持力矩大，动作灵活，控制准确， 而且有侧移及上下倾斜功能;并且其液压系统可靠,能适应多种工况 的工艺要求,在计算机的控制下可实现自动操作与联动操作。(4)电气和计算机控制系统电气和计算机控制系统的系统功能及特点如下所述:(a )实现机组

20、手动、半自动、自动、联动及模仿的工作制度： 手动状态一压机和操作机分别手动控制 半自动状态一压机与操作机 分别手动控制，但压机到下给定值时，能自动停在下给定值位置上; 自动状态一压机能按给定锻造参数，自动锻打一道次，在予置下一道 次后，能连续自动锻打，操作机手动控制；联动状态一压机与操作机 联动进行自动锻造(分坯料单独进给和旋转复合进给)；模仿状态一 直接调用自动或联动时所存的规范或工艺程序(各道次的设定值)就 能模仿其进行全过程自动锻造。(b)能在操作台上方便地实现各种工作方式之间的转换，并且 能在自动和联动方式下手动干预。(c )实现电气拖动系统的各种启动，联锁，对电机进行短路、 过载、过

21、流保护，对压机主泵电机实行软起动，电器元件除低压断路器以外全部选用进口产品。(d )丰富的显示功能。通过IPC实时动态地显示各种工作状态 和检测参数，并可记录打印，方便调整压机和操作机的各项参数，为 调试和维护机组正常运行提供便利。(e)故障信号均有指示和声、光报警功能，同时在显示器上也 有相应的中文说明，使系统具备一定的自诊功能,大大缩短维修时间。(f)全屏触摸(而不采用键盘或按键)进行参数的设定、修改 与管理，提高了可靠性且免维护。(g)可以实时进行锻造参数的设定和快速修改，只需轻轻一点 即可完成。(h)传感元件的参数均可在触摸屏上更改，方便用户换型或改 型，不影响系统的控制精度。(i)砧型操作方便快捷，锻造过程中更换砧型,系统将自动换 算锻件尺寸值，无需人工换算。(j)全中文操作提示，具备Windows风格的操作环境，设置 机组模拟显示屏,易于维修。(k)设置电视监视系统，对液压站进行监控;(l)操作台设置对讲机系统，方便操作人员与操作室外及液压 站工作人员交流。(m )操作室外设置高亮度LED大字符屏，显示锻件尺寸。(n)记录设备各部件的运行时间，方便用户制定备件计划。图1.16MN快锻机组图2. 35MN快锻机组