鍛造液壓機從誕生之日起,就有產生無限大靜壓力的優勢,因此在大型鍛造液壓機技術方向發展很迅猛,各個國家都以擁有大噸位液壓機為自豪。但液壓機相比其他鍛造設備來說,也有一些弊病,最大的問題就是快速性問題,由于升壓及降壓都需要一定的時間,閥的換向時間特別長,同時換向時由于液壓沖擊的影響,系統振動特別大,因此也影響了鍛造液壓機的發展。小型鍛造設備由于對快速性要求較嚴,因而發展緩慢,鍛造用戶選擇鍛錘的較多。近幾年,由于國家環保政策的要求,加上液壓技術的提升,鍛造用戶重新提出用小型液壓機實現各種鍛造功能的可能性。活塞式鍛造液壓機
小型鍛造液壓機從使用功能上,采用單臂式結構最佳。小型鍛造液壓機在鍛造過程中,發熱最快的零件就是滑塊。目前市場上有廠家按照傳統的活塞式液壓機和空氣錘結構套用出一種鍛造液壓機,這種鍛造液壓機結構如圖1所示,原理簡圖如圖2所示。這種鍛造液壓機通過控制換向閥,活塞缸的無桿腔和有桿腔交替通入高壓油,實現活塞桿帶動上砧塊工作行程與回程,沒有單獨的回程缸,結構簡單,體積小,這是它的優點。這種液壓機用來鍛造,使得液壓活塞桿當錘桿使用,雖然結構簡單,但鍛造過程中活塞桿發熱迅猛,外圓直徑膨脹很大,因而導向套與活塞桿間隙必須很大,同時密封圈又承受高溫狀態,密封易損壽命短,容易造成漏油甚至失火。因而這不是一種好結構。
圖1 活塞式鍛造液壓機本體結構

1-油箱 2-溢流閥 3-換向閥 4-節流閥 5-液壓缸 6-單向閥 7-泵 8-電動機 9-油箱缸動式鍛造液壓機
通過分析比較,認為缸動式結構是小型鍛造液壓機的首選,鍛造液壓機本體結構如圖3所示。液壓油缸外套可以根據精鍛要求,做出“X”形導軌形式,這樣的結構既保證了鍛造精度的要求,也避免了油缸套在鍛造過程中的偏轉,提高了抗偏心鍛造能力。
1-工作柱塞 2-橫梁 3-拉桿 4-活動小梁 5-回程柱 6-工作缸 7-回程缸 8-導向裝置 9-機架缸動式鍛造液壓機,根據圖3中本體結構可以看出,工作時,高壓油液進入主工作缸,回程缸口打開,由于工作柱塞通過橫梁固定在機架上,高壓油推動工作缸體向下對工件做功,同時工作缸體通過活動橫梁,將回程缸體內的油液排回油箱。回程時,動作正好相反,從而實現工作缸體的鍛造和回程。根據自由鍛的工藝要求,一般鍛造液壓機的工作速度要求在50~150mm/s之間,空程和回程時速度在250~300mm/s之間,鍛造頻次大于20次/分鐘,以提高設備的生產率。但同時如果鍛造的速度過快,設備會在停止或動作換向時引起液壓沖擊、振動和較大噪聲污染,甚至造成管路連接件的松動,發生人身安全事故。液壓機的沖擊振動的產生,主要是工作缸、管路、機架等在受高壓油的作用下產生了彈性變形,同時液壓油本身在體積大、高壓作用下的產生壓縮效應也存儲了一定能量,鍛造完成后,換向閥換向,高壓卸荷,這些能量瞬間釋放,導致了管路、機架的沖擊振動。實現高壓、高速度、高頻次工況下,鍛造液壓機低振動、低噪聲的穩定工作,將大大提高小型液壓機的實用。采用新型插裝閥(動態閥)集成系統,組成鍛造液壓機的控制回路。其中主缸卸荷閥采用大通徑數字式比例動態閥,根據輸入信號的大小提供流量控制。通過放大器向比例動態閥提供適當的驅動電流,以提供主閥芯的移動,并由主閥芯的位移傳感器反饋信號以校準閥芯的開口量,使閥芯與放大器的輸入信號相對應。從而精確控制卸荷時流量,達到先小流量平穩卸壓再大流量快速卸荷的最佳卸壓過程,大大減小了主缸卸荷時的沖擊振動。比例動態閥不僅響應快,而且流量大,滿足快鍛時的高速度、高頻次需求。在設備的高壓管路布置中,設置大口徑皮囊吸收緩和由于頻繁換向和卸荷引起的液壓沖擊,同時在直角轉彎的地方采用高壓膠管,也可以起到一定的吸振作用。主機利用有限元分析,強化機身的剛性,也可以減少全功率鍛造由于機身變形、快速卸荷時引起的機身回彈晃動。結論
⑴用于自由鍛行業中的小型鍛造液壓機,在壓機行程、喉深、操作高度等工藝參數接近系列空氣錘,實現了空氣錘的主要功能,包括拔長、鐓粗、沖孔、擴孔、馬架擴孔等。20mm行程鍛造次數達到50~60次/分鐘。⑵用于環件制坯專用的小型鍛造液壓機和立式輾環機配套使用。該用途的小型鍛造液壓機不需要大的行程和空間,但需要較大的下平砧,用于胎模制坯。⑶用于模鍛制坯的小型鍛造液壓機和模鍛主機配套。主要完成拔長、滾擠、鐓餅、彎曲等工藝,要求較高的鍛造頻次,精確的行程控制,但不需要大的行程和喉深。上述三種小型鍛造液壓機將會有較大、較好的發展前景,在行業中將會得到較普及的使用。