3.1　20MN快速鍛造液壓機液壓系統(tǒng)

3.1.1　主機功能結(jié)構(gòu)

快鍛液壓機是一種重要的鍛造生產(chǎn)設(shè)備，具有自動化程度高、鍛造頻率快、鍛造尺寸精度控制精確等特點，適用于各種金屬材料的鍛壓加工特別是特殊鋼及鈦合金生產(chǎn)中，這些材料塑性差，變形抗力大，熱加工溫度范圍窄，要求鍛壓設(shè)備能力大、速度快。根據(jù)鍛壓工況要求，本液壓機有機操作可分為普通鍛造和快速鍛造兩種工況：普通鍛造時，系統(tǒng)壓力為25MPa，主缸輸出力20MN，回程力1MN，鍛造頻次35～45次/min；快速鍛造時，快鍛行程為30mm，輸出力4MN。快鍛頻率為85次/min。該機液壓系統(tǒng)采用了電液比例插裝閥控制。

3.1.2　液壓系統(tǒng)原理

（1）元件作用

該液壓機液壓系統(tǒng)原理如圖3-1所示，系統(tǒng)共有6組定量泵（圖3-1中僅畫出一個泵組）供油，每組流量為540L/min，電機功率為250kW，通過不同組流量組合，可使液壓機具有不同的工作速度和鍛造次數(shù)。系統(tǒng)的執(zhí)行元件有柱塞式主缸11和單作用活塞式回升缸21，用于帶動滑塊的下降和上升，完成鍛壓作業(yè)。

插件2是單向閥，用于防止壓力油倒灌以保護液壓泵；插件3與其先導(dǎo)控制閥（溢流閥4和二位四通電磁換向閥5）構(gòu)成電磁溢流閥，用于液壓泵最高壓力設(shè)定和卸荷控制。

電液比例方向閥6用于主缸下行時的進油通斷控制，插件7作主缸11的進油路單向閥，插件8及其先導(dǎo)閥（電液比例溢流閥9）用于主缸下行鍛造壓力的控制，液控單向閥10用于主缸11的自重充液和反向開啟后油箱的回油，二位四通電液閥22則用于閥的反向?qū)刂啤?/p>

電液比例方向閥12用于回升缸回升時的進油通斷控制，插件15用作回升缸進油路的單向閥，插件13及其先導(dǎo)閥（電液比例溢流閥12）用于回升缸21帶動滑塊上行壓力的控制。

插件16、17及其先導(dǎo)閥（二位四通電磁換向閥18）用于控制滑塊下行時回升缸有桿腔的回油路的通斷控制。

二位四通電磁換向閥19作為插件20的先導(dǎo)閥，控制件20的啟閉，以使蓄能器23與回升缸的有桿腔通斷。蓄能器23作用有兩個：一是用于主缸帶動滑塊快速下降鍛壓作業(yè)時回升缸油液的擠入；二是鍛壓結(jié)束主缸泄壓后向回升缸供油使滑塊迅速上升。

液壓系統(tǒng)還設(shè)有自循環(huán)過濾冷卻系統(tǒng)，以保證系統(tǒng)連續(xù)工作時液壓油足夠的清潔度和正常工作溫度。

（2）工作原理

普通鍛造：工作時，二位四通電磁閥5通電切換至上位，液壓泵1由卸荷轉(zhuǎn)為升壓力。電液比例溢流閥9通電，建立鍛造壓力。電液比例方向閥6通電，液壓泵的壓力油經(jīng)主管道和插件（作單向閥）7進入主缸11，二位四通電磁閥18通電切換至右位使插件16、17打開，回升缸無桿腔接通油箱，滑塊快速下降，此時充液單向閥10打開向主缸補液。當(dāng)上砧接觸到工件時，轉(zhuǎn)為加壓工進，當(dāng)加壓至工件成型時，閥5斷電，泵1卸荷。閥18斷電復(fù)至圖示左位，插件16、17關(guān)閉；二位四通電磁換向閥19通電，主缸11卸荷；卸荷完畢后，電磁閥5通電，電液比例方向閥12通電，液壓泵壓力油經(jīng)插件15進入回升缸有桿腔，滑塊快速上升，上升到設(shè)定位置停止，進入下一循環(huán)。

快速鍛造：當(dāng)液壓泵組啟動，系統(tǒng)建立壓力時，二位四通電磁換向閥19通電，蓄能器23與回升缸21連通，電液比例溢流閥14通電，建立回升壓力；同時，比例溢流閥9通電，建立鍛造壓力。液壓泵的壓力油經(jīng)主管道和插件7進入主缸11；滑塊快速下降進行鍛壓，并將回升缸油液擠入蓄能器；當(dāng)加壓至工件成型時，閥5斷電，液壓泵卸荷。比例溢流閥9斷電，主缸11開式泄壓；隨著主缸壓力的降低，蓄能器中油壓推動回升缸迅速上升，當(dāng)上升至設(shè)定位置后，進入下一次鍛造。

3.1.3　液壓系統(tǒng)特點

①液壓機系統(tǒng)采用多泵油源，通過流量不同組合，以滿足液壓機不同的工作速度和鍛造次數(shù)的要求，有利節(jié)能。

②系統(tǒng)采用比例閥+插裝閥進行控制，一方面減少了元件數(shù)量，簡化了油路結(jié)構(gòu)，有利于機電液一體化，便于系統(tǒng)的數(shù)字化控制，提高鍛造精度和系統(tǒng)自動化程度；另一方面系統(tǒng)工作壓力高，通流能力大、密封性能好、響應(yīng)快、抗污染能力強，動作安全可靠。

③通過設(shè)置壓力傳感器、卸荷溢流閥和安全閥等措施，用以實現(xiàn)系統(tǒng)的過載保護，此外，液壓缸行程上設(shè)有行程開關(guān)，用于換向油路卸壓，液壓缸停止動作的信號源，提高了設(shè)備安全性能。

④電液比例溢流閥14、插裝閥20和蓄能器23一起構(gòu)成液壓彈簧，可在吸收滑塊向下鍛造時的壓力能并在滑塊回升時釋放此液壓能，提高運行速度和系統(tǒng)穩(wěn)定性。