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【摘要】：敘述我國電液錘技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及國外電液錘技術(shù)發(fā)展歷程，簡(jiǎn)述現(xiàn)代電液錘技術(shù)的主要特征，闡明我國電液錘應(yīng)著重發(fā)展符合高效、節(jié)能、環(huán)保、高精度、高可靠等要求的程控液壓鍛錘。

【關(guān)鍵詞】：電液錘 發(fā)展趨勢(shì) 程控液壓鍛錘 

一、我國電液錘的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀

我國電液錘的應(yīng)用起始于70年代，鑒于當(dāng)時(shí)國外液壓對(duì)擊錘的出現(xiàn)，基于同時(shí)達(dá)到節(jié)能、減振的目的，我國一些研究院所開始了液壓對(duì)擊錘的研制。1974年，現(xiàn)任中機(jī)鍛壓公司總經(jīng)理張長(zhǎng)龍（前身海安鍛壓機(jī)床廠鍛錘研究所所長(zhǎng)，海安縣百協(xié)鍛錘有限公司創(chuàng)始人）與山西太原重機(jī)學(xué)院聯(lián)合研制了我國第一臺(tái)63 KJ液壓聯(lián)動(dòng)液氣驅(qū)動(dòng)不等速對(duì)擊錘，同期吉林工大也研制出了25 KJ粗錘桿并以放油打擊方式工作的液壓對(duì)擊錘。80年代，以北京理工大學(xué)為代表的科研院所開始用電液傳動(dòng)方式對(duì)傳統(tǒng)蒸空鍛錘進(jìn)行改造，并取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。80年代末，張長(zhǎng)龍創(chuàng)辦的公司又與濟(jì)南鑄鍛所合作研制了世界上首臺(tái)機(jī)身靜止?fàn)顟B(tài)下實(shí)現(xiàn)消振并以進(jìn)油打擊方式工作的消振液壓模鍛錘，據(jù)統(tǒng)計(jì)到1995年累計(jì)生產(chǎn)近50臺(tái)。90年代，張長(zhǎng)龍又開始全液壓錘的研究，2002年成功研制出我國第一臺(tái)具有高效、節(jié)能、環(huán)保、高精度、高可靠等特點(diǎn)的C88K型程控全液壓模鍛錘并獲得全液壓模鍛錘國家專利。到2015年先后推出16~160 KJ程控鍛錘近幾百臺(tái)。

2006年成功研發(fā)了我國第一臺(tái)大噸位CD88K-100KJ（4噸）液壓聯(lián)動(dòng)液氣驅(qū)動(dòng)不等速對(duì)擊程控鍛錘；

2007年開始CT88K-125KJ~630KJ（5~25噸）大噸位程控全液壓有砧鍛錘的研制，并開始研發(fā)CD88K-160KJ~400KJ（6~16噸）大噸位液壓聯(lián)動(dòng)全液壓驅(qū)動(dòng)等速對(duì)擊程控鍛錘。

我國電液錘的研究相對(duì)國外起步較晚，但發(fā)展極為迅速，門類較為齊全。目前從事電液錘研究生產(chǎn)的單位已達(dá)十多個(gè)，出現(xiàn)了多種牌號(hào)、多種系列的電液錘。

從驅(qū)動(dòng)介質(zhì)及動(dòng)作原理來看可分為兩類：一類是以進(jìn)油打擊方式工作的全液壓鍛錘，一類是以放油打擊方式工作的液氣錘。

以進(jìn)油打擊方式工作的全液壓鍛錘，其工作缸有桿腔始終通過恒定的壓力油，當(dāng)無桿腔進(jìn)壓力油時(shí)，有桿腔與無桿腔同時(shí)接通實(shí)現(xiàn)差動(dòng)，錘頭在自重及差動(dòng)油壓作用下快速下降，實(shí)現(xiàn)打擊。打擊后，無桿腔與回油口接通失壓同時(shí)與有桿腔的通路被切斷，錘頭在有桿腔壓力油作用下迅速回程。采用此原理的全液壓鍛錘，具有回程速度快、無回彈連擊、無悶?zāi)，F(xiàn)象、打擊頻率高等優(yōu)點(diǎn)而主要應(yīng)用于模鍛電液錘。中機(jī)公司生產(chǎn)的C88K、CT88K系列程控全液壓模鍛錘即屬此類。

以放油打擊方式工作的液氣錘，其工作缸無桿腔充有一定量的壓縮氣體，液壓油進(jìn)入有桿腔時(shí)，無桿腔氣體被壓縮，錘頭被迫回升；當(dāng)有桿腔與回油口接通排油時(shí)，無桿腔內(nèi)的壓縮氣體膨脹，錘頭在自重及膨脹氣體作用下，實(shí)現(xiàn)快速下降運(yùn)動(dòng)。以此方式工作的液氣錘，由于回程信號(hào)必須在打擊完畢后方能發(fā)出，因而存在悶?zāi)r(shí)間長(zhǎng)，回彈連擊等現(xiàn)象，同時(shí)，由于無桿腔壓縮氣體作用，使回程阻力增大，回程速度不快，打擊頻率不高，因而以此方式工作的液氣錘一般適用于自由鍛電液錘。

從打擊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上也分為兩類：一類是對(duì)擊錘又稱無砧錘，一類是有砧錘。

有砧錘，如中機(jī)公司C88K型程控全液壓模鍛錘、C66Y系列雙臂隨動(dòng)控制全液壓自由鍛錘、C61Y系列單臂隨動(dòng)控制全液壓自由鍛錘、北理工和西重所研制的電液錘及利用原有蒸空錘的錘身、砧座進(jìn)行換頭后改造形成的電液錘，均屬此類。

二、國外電液錘的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀

國外電液錘的發(fā)展起步于本世紀(jì)30年代，早于我國近40年，以世界著名的鍛錘制造商德國Lasco公司液壓錘發(fā)展歷史來看，液壓錘經(jīng)歷了從放油打擊自由落錘到放油打擊液氣錘（即類似于我國目前放油打擊方式液氣錘）再到現(xiàn)在的全液壓驅(qū)動(dòng)鍛錘發(fā)展過程。在錘擊特性上，形成了10-125 KJ有砧錘、63-400 KJ無砧座對(duì)擊錘兩大系列。目前該公司提供的全液壓錘不僅具有簡(jiǎn)單可靠的結(jié)構(gòu)，而且具有極為周到的運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、故障診斷系統(tǒng)、能量自控系統(tǒng)及程序打擊控制系統(tǒng)，已成為世界上最為著名的智能型電液錘的杰出代表，目前提供全液壓錘還有德國的Beche公司。

三、現(xiàn)代電液錘—程控液壓鍛錘技術(shù)主要特征

3.1 高度集成的全液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

電液錘的快速發(fā)展，得益于其具有巨大的節(jié)能效應(yīng)，全液壓錘也不例外，除了傳動(dòng)原理上全液壓錘具有液氣錘所不能及的優(yōu)點(diǎn)外，在結(jié)構(gòu)上、控制性能上也占有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在：

（1） 采用錐閥式控制。錐閥式控制具有響應(yīng)速度快、通流量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，油路最短，流量、壓力損失最小，全液壓錘正是依靠這一先進(jìn)的技術(shù)，才具有高效、節(jié)能、快速的特點(diǎn)。

（2） 采用復(fù)合缸結(jié)構(gòu)。全液壓錘的打擊速度基本上與蒸空錘一致。因而打擊時(shí)對(duì)有桿腔的排油速度要求極高。全液壓錘采用復(fù)合缸結(jié)構(gòu)，打擊時(shí)有桿腔、無桿腔瞬時(shí)接通，有桿腔壓力油通過復(fù)合缸內(nèi)部通道迅速進(jìn)入無桿腔，實(shí)現(xiàn)無管、無閥、少無沿程阻力排油；回程時(shí)，壓力油直通復(fù)合缸通道進(jìn)入有桿腔，實(shí)現(xiàn)少無沿程損失進(jìn)油。采用復(fù)合缸結(jié)構(gòu)給液壓錘的快速打擊，快速回程創(chuàng)造了無與倫比的先決條件。

（3） 采用較少的標(biāo)準(zhǔn)通用的液壓先導(dǎo)閥。全液壓錘采用三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)通用的液壓閥即可實(shí)現(xiàn)充油、排油、調(diào)整、打擊等基本動(dòng)作，維修、保養(yǎng)、更換極其方便、快捷、低廉。

（4） 采用高低壓雙重防外泄結(jié)構(gòu)。有桿腔通恒壓最難解決的是其密封問題。眾所周知，壓力愈高，密封要求愈高，壓力愈低，密封愈易得到保證。高低壓雙重防外泄密封結(jié)構(gòu)，使高壓油在不能絕對(duì)密封的情況下產(chǎn)生的微量泄漏通過泄油通道流回油箱，低壓密封僅保證泄油通道的液壓油不致于外泄。雙重密封措施保證了密封安全可靠。

3.2 采用高剛性的Ｕ形床身的打擊系統(tǒng)

全液壓模鍛錘打擊系統(tǒng)采用整體Ｕ形鑄鋼機(jī)架，可方便拆換的寬導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，以及便于對(duì)模的模具固定、調(diào)整結(jié)構(gòu)。為鍛件的高精度要求提供了保證。

3.3 可實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的打擊能量控制系統(tǒng)

3.3.1 較為周到的運(yùn)行監(jiān)控

現(xiàn)代電液錘通過傳感器對(duì)液壓油的清潔度、溫度、壓力、液位等進(jìn)行監(jiān)察，一旦出現(xiàn)不符合系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)條件的現(xiàn)象即自動(dòng)報(bào)警，并可實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)，停錘甚至停機(jī)。與此同時(shí)，對(duì)可能涉及安全的輔助設(shè)施也同樣實(shí)施盡可能周到的監(jiān)察，在不符合要求的狀態(tài)下，不能實(shí)現(xiàn)主機(jī)的啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.3.2 打擊能量的控制及程控打擊的實(shí)現(xiàn)

鍛錘富余打擊能量引起的振動(dòng)、噪音是其兩大缺點(diǎn)，但打擊能量一旦得到控制，情況就大有改觀。全液壓模鍛錘采用可編程自動(dòng)控制系統(tǒng)，使每錘的打擊能量及每個(gè)工件的打擊次數(shù)均能按需要得到控制，使得打擊系統(tǒng)的振動(dòng)情況大為改善，打擊噪音大大降低，同時(shí)降低了對(duì)操作者的技術(shù)要求，鍛件的精度也相對(duì)穩(wěn)定，設(shè)備運(yùn)行的可靠性及模具的壽命均得到提高。

3.3.3 便于維修的故障顯示

為了便于用戶能更好、更快地做好維修、保養(yǎng)工作，全液壓錘設(shè)有常見故障顯示窗口，一旦出現(xiàn)異常，通過故障顯示窗口即很快能找到故障發(fā)生的原因，以便能迅速作出處理，縮短維修時(shí)間。

3.4 符合環(huán)保要求的減振系統(tǒng)

為了克服有砧錘振動(dòng)較大缺點(diǎn)，現(xiàn)代電液錘均采用液壓阻尼隔振器，不僅隔離了對(duì)周圍機(jī)床、建筑和居民的振動(dòng)影響，更主要的降低了由于錘擊帶來的對(duì)設(shè)備可靠性和使用壽命的影響。

四、我國現(xiàn)代電液錘技術(shù)的發(fā)展

4.1 從鍛造行業(yè)的現(xiàn)狀看，換頭節(jié)能改造最為經(jīng)濟(jì)有效。

電液錘的節(jié)能效果在90 %以上已被實(shí)踐證明，以電液錘動(dòng)力頭改造蒸空錘的技術(shù)已趨于成熟。鍛造行業(yè)通過對(duì)蒸空錘的節(jié)能降耗改造，不失為一個(gè)步出高能耗低效益困境的有效途徑。因此，積極開展蒸空錘節(jié)能改造利國利民，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/span>

4.2 從液壓錘控制性能來看，不同原理液壓錘應(yīng)充分發(fā)揮各自所長(zhǎng)。

自由鍛錘由于鍛件工藝要求隨機(jī)性較大，不同工步間能量變換較為頻繁，而對(duì)無延時(shí)快速回程要求較低，打擊頻率相對(duì)模鍛錘要求較低，采用放油打擊手動(dòng)控制的液氣錘由于回程位置易于控制，因而具有一定的優(yōu)勢(shì)。由于不存在模具，對(duì)機(jī)架的剛性要求不高，因此，一般情況下蒸空自由鍛錘采用放油打擊方式的動(dòng)力頭換頭改造是較為理想的。如以北理工、西重所為代表的換頭改造，實(shí)踐證明，是可以滿足生產(chǎn)需求的。

模鍛錘，由于產(chǎn)品相對(duì)穩(wěn)定，不同工步間能量變換呈現(xiàn)一定規(guī)律，易于實(shí)現(xiàn)程序控制，由于模具溫度直接影響鍛模壽命及鍛件溫度直接影響型腔能否充滿等因素，因而對(duì)鍛錘的無延時(shí)快速回程及短時(shí)間快速連擊要求較高。由于模具對(duì)中及多模鏜偏心鍛造需要，對(duì)機(jī)架剛性要求就相對(duì)較高，如中機(jī)公司研制的程控全液壓模鍛錘，采用全液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、U形整體機(jī)架、可編程打擊控制，實(shí)現(xiàn)了打擊能量、打擊次數(shù)的程序控制，降低了工人操作的技術(shù)要求，穩(wěn)定了鍛件的質(zhì)量，提高了模具的壽命，降低了打擊噪音，避免了富余能量的打擊，減輕機(jī)器對(duì)基礎(chǔ)的沖擊。

4.3 從液壓錘結(jié)構(gòu)性能來看，不同結(jié)構(gòu)液壓錘分別具有不同的適應(yīng)性。

液壓對(duì)擊錘，不僅解決了耗能高問題，而且達(dá)到了減振的目的，但同時(shí)也增加了打擊系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)的復(fù)雜性。由于鍛錘惡劣的工作環(huán)境和強(qiáng)烈沖擊的工作狀態(tài)，系統(tǒng)愈復(fù)雜，故障率高。有砧錘由于結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單相對(duì)可靠性較高，具有一定優(yōu)勢(shì)。但大噸位鍛錘如采用有砧錘結(jié)構(gòu)，不僅機(jī)身結(jié)構(gòu)龐大，同時(shí)對(duì)基礎(chǔ)的耐沖擊要求較高，因而對(duì)擊錘又具有一定的優(yōu)勢(shì)。參照國外液壓錘的結(jié)構(gòu)分類，一般情況下100 KJ以下適宜采用有砧錘結(jié)構(gòu)，100 KJ以上適宜采用對(duì)擊錘結(jié)構(gòu)，比較經(jīng)濟(jì)適用，具有較好的性能價(jià)格比。

4.4 從鍛造行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)來看，具有高效、節(jié)能、環(huán)保、高精度、高可靠特點(diǎn)的程控液壓鍛錘具有良好的發(fā)展前景。

隨著市場(chǎng)國際化、采購全球化的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)形成及我國汽車、摩托車及航天工業(yè)的迅猛發(fā)展，鍛造行業(yè)生產(chǎn)方式正趨向?qū)I(yè)化、規(guī)模化、商品化轉(zhuǎn)變，鍛件的需求也將逐步向著輕量化、精密化、低成本方向發(fā)展。鍛造設(shè)備為了適應(yīng)這一要求，也就必須朝著高效率、高精度、高可靠、低能耗方向發(fā)展。

我國鍛造行業(yè)廠點(diǎn)分散、工藝水平落后，有條件的鍛造廠通過換頭達(dá)到節(jié)能降耗的目的，但提高鍛件精度只能是通過提高模具精度來保證，或者采用剛性較好的熱模鍛壓力機(jī)來滿足高精度要求，普通模鍛件的生產(chǎn)能力很有富余，能達(dá)到德國DIN7526E級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的精鍛件水平生產(chǎn)能力明顯不足，與國外差距甚大。

長(zhǎng)期以來，鍛造行業(yè)的發(fā)展受到多方面的制約，特別是技術(shù)人員、熟練操作工流失嚴(yán)重，主要依靠傳統(tǒng)設(shè)備、依靠操作者的技術(shù)熟練程度來保證產(chǎn)品質(zhì)量的生產(chǎn)模式已不能適應(yīng)現(xiàn)代鍛造要求。

因此，大力發(fā)展具有高效、節(jié)能、環(huán)保、高精度、高可靠特點(diǎn)的程控液壓鍛錘，具有良好的經(jīng)濟(jì)利益和社會(huì)效益，積極采用現(xiàn)代化的數(shù)控鍛造設(shè)備已成當(dāng)務(wù)之急！

五、結(jié)束語

程控液壓鍛錘在現(xiàn)代鍛造工業(yè)中已成功地得到應(yīng)用，鍛錘的優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮，鍛錘的缺點(diǎn)已通過現(xiàn)代化的液壓驅(qū)動(dòng)、電子控制及結(jié)構(gòu)優(yōu)化得到克服。中機(jī)鍛壓憑借其優(yōu)越的性能價(jià)格比，已成為中國現(xiàn)代鍛錘技術(shù)發(fā)展的典范，現(xiàn)代化的程控液壓鍛錘將使鍛錘在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用得到復(fù)興。