基于插装阀的锻造液压机液压系统设计

1引言

快锻液压机是20世纪60年代发展起来的一种新型锻压设备，是锻造生产的重要设备之一。广泛用于黑色和有色金属的锻压加工中，特别是特殊钢及钛合金生产中，这些材料塑性差，变形抗力大，热加工温度范围窄，要求锻压设备能力大、速度快。液压系统是整个锻压设备的核心，其直接决定着设备的整体性能锻件质量的优劣等。因此，本文介绍了一种基于插装阀的锻压机液压系统设计。

2液压系统工作原理

2.1液压系统工况分析与主要技术参数

根据锻压工况要求，设备操作可分为普通锻造和快速锻造。普通锻造主要用于钢锭开坏、镦粗等，锻造行程较大，系统压力为25MPa，主缸输出力20MN，回程力1MN，空程和回程速度均为300mm/s，锻造频次40次/min。快速锻造主要用于高合金材料和一般材料的拔长整形等。快锻行程为30mm，快锻频率为90次/min。

2.2液压系统设计

根据工艺要求，锻压机应具备如下动作要求:普通锻造，快速锻造，工作台前进、后退，油液冷却过滤系统。

泵站设计有5组定量泵，每组泵600mL/min，电机功率580kW。通过不同数量泵流量组合，满足系统各个动作要求。液压系统原理图如图1所示。

(1)普通锻造工作顺序:液压泵组启动，系统建立压力:电磁阀6得电，液压泵排出的压力油经主管道和阀10 进入主液压缸;电磁阀4得电，插装阀9打开,回升缸连通油箱，上横梁快速下降;同时，由于负压充液阀快速打开，向主液压缸补液。当上砧接触工件时，转为工进状态，主液缸上腔压力升高，充液阀自动关闭:当工进至工件成型时，电磁阀1断电，液压泵组卸荷；同时，主液压缸高压油卸荷，为了提高系统稳定、可靠性能，采用三级卸荷，电磁阀7、8、9依次通电，阀14、13、12分别打开,卸荷时间由 PLC 控制。卸荷完毕后，电磁阀1通电，系统重新建立压力,电磁阀 DT2得电，压力油经阀5、6进入回升缸;电磁阀 DT13得电，主液缸与补液缸相通，移动横梁快速上升,上升至设定位置后，由行程开关SQ1发出停止讯号，进入下一次锻造;

(2)快锻工作顺序:液压泵组启动，系统建立压力;电磁阀 DT5 通电，插装阀15打开,回升缸与储能器连通:电磁阀6通电，液压泵排出的压力油经主管道和阀10进入主液压缸;上横梁快速下降，并且把回升缸内的油液压入储能器中，存储回升油压。当工进至工件成型时，电磁阀1断电，液压泵组卸荷；同时，电磁阀8、9依次通电，主液压缸迅速卸荷。随着主液压缸压力的降低，储能器中油压推动回升缸迅速上升。当上升至设定位置后，由行程开关SQ2发出停止讯号，进入下一次锻造;

(3)工作台前进后退:当工作台前进时(向右运动)，按下控制面板前进按钮,由PLC发出前进讯号电磁铁 DT15动作，换向阀Y1右位工作，插装阀4、1控制端与油箱连通，液压油经插装阀4进入液压缸左腔，回油液经插装阀1流回油箱，工作台向右运动，到最右端时，行程开关SQ4发出停止信号;工作台后退时，按下后退按钮，电磁铁DT14动作，Y1左位工作，阀3、2打开，1、4关闭，油液经阀3流入液压缸，由阀2回油箱，工作台向左运动，到最左端时，行程开关 SO3发出停止信号;

(4)自循环冷却过滤系统:20MN锻压机设置自循环冷却过滤系统，此系统为连续工作制，保证系统用油足够的清洁度，同时冷却油液使油温处于正常工作温度。

3结论

     综上分析，该锻压机的液压系统有如下优点:

(1)设计先进

系统回路构成大量采用插装阀控制方式，与传统液压元件相比通流能力大，工作压力高，密封性能好，响应快，动作可靠，是目前大流量液压系统设计的发展方向;

(2)系统安全可靠

系统中设有压力传感器、卸荷溢流阀和安全阀等保护装置，用以实现系统的过载保护，除此以外，液压缸设置行程开关，当行程到位时，换向控制油路卸压，液压缸停止动作,保证设备安全。同时插装阀的抗污染能力强，在介质较脏时，不易堵塞，磨损较轻,提高液压系统的工作可靠性:

(3)自动化程度高

该设备采用了 PLC电液自动控制，使系统的动态响应快，控制精度高，工作安全可靠。各项技术参数调整方便，使各项技术指标达到技术要求，实现了机、电、液一体化。