锻压机械主要产品分析

第一节 锻锤 

一、锻锤的定义 

锻锤是由重锤落下或强迫高速运动产生的动能，对坯料做功，使之塑性变形的机械。锻锤是最常见、历史最悠久的锻压机械。它结构简单、工作灵活、使用面广、易于维修，适用于自由锻和模锻。但震动较大，较难实现自动化生产。

二、锻锤概述 

锻锤是多种锻压机器的先驱，从19世纪第一台蒸汽锤在英问世以来，已有一百多年的历史，本世纪以来相继出现电动空气锤、液压回程单动落锤、液压回程双动液气锤、以及目前最先进的全液压双动液压锤是锤类设备驱动型式方面的重要发展。尽管各种锻造新工艺和新设备不断涌现，但锤类设备由于结构简单、操作方便、适应性强、投资少等特点，至今仍然起着非常重要的作用。据中国锻造协会统计，全国现拥有1吨以上自由锻锤1600台，模锻锤650台，1吨以下空气锤达2.5万台。锻锤在锻造设备中占有量近80%，1吨以上锻锤占相当能量锻造设备总量的50%，在60年～70年期间各工业国家在锻造设备中，锻锤的占有比例达到60%以上，日本等到国甚至达到75%。

锻锤在现代锻造工业中的地位取决于如下几个方面：

1、结构简单，维护费用低；

2、操作方便，灵活性强；

3、模锻锤可进行多模镗锻造，无需配备预锻设备，万能性强；

4、成形速度快，对不同类别的锻件适应性强；

5、设备投资少（仅为热模锻压力机投资的1/4）．

蒸汽模锻锤与其它成形设备的比较如下：

锻锤的特出优点在于打击速度快，特别适合要求高速变形来充填模具的场合。由于锻锤速度快，模具接触时间短，有利于重量相对小、形状轻薄、冷却特别快的零件的成形，有利于模具寿命的提高。

锻锤用于锻制带有薄筋板、形状复杂的而且有重量公差要求的锻件，它的性能和经济优势将得到充分体现。锻锤仍是锻造工业最好的设备，特别适合多品种、小批量生产。

蒸汽模锻锤与其它成形设备的比较

三、国内外锻锤市场状况 

传统的蒸-空两用锻锤是上世纪中前期锻造行业的主导产品。随着现代液压技术和电控技术的高速发展，电液锤逐渐发展起来，尤其在上世纪八十年代得到突飞猛进的发展。其中液气式电液锤通过不断创新，技术日趋成熟。该项技术由于既适合自由锻，又适合模锻，因此该项技术推广很快，也得到了广大用户认可，目前国内生产的电液锤的95%以上都是液气式电液锤。按照技术成熟程度的高低依次排列出不同结构原理的电液锤：

液气式电液锤；

全液压电液锤；

程控全液压模锻锤；

手动全液压模锻锤。

1、液气式电液锤

1）原理

液气式电液锤的基本原理是：工作缸上腔是封闭的高压氮气，下腔是液压油，中间靠锤杆活塞隔开，系统对下腔单独控制，下腔进油，锤头提升，高压氮气受到压缩，储存能量，下腔排油，高压氮气驱动活塞带动锤头打击，简称“气压驱动，液压蓄能”。

电液动力头，它的主体是一个箱体，作为工作时短期容油的油箱（不工作时，油箱内的油液经回油管进入置于地面的液压站的油箱内），有八条螺栓通过缓冲垫、预压弹簧固定在原汽缸的位置，该油箱又称连缸梁，在其中间装有主缸，主缸顶部装有缓冲缸，内有缓冲活塞，活塞上部充有一定压力的氮气，其压力与蓄能器上部的气压相同。

主缸下部有两个孔分别与快速放液阀和保险阀连通。液压站来油通过管路进入箱体右上侧安装的主操纵阀和蓄能器中，蓄能器下部的油腔直接和主操纵阀相通，上部通过管路接气瓶组。主缸内装有锤杆活塞，活塞将下部的油液和上部的氮气分开，活塞上部充有一定压力的氮气，并与副气罐连通。锤杆下部和锤头刚性连接，靠楔铁压紧，操作部分基本不变。液压系统采用泵——蓄能器——卸荷阀组成的组合传动恒压液源，既保证了系统的稳定性和可靠性又大大降低了装机容量。电液锤的基本动作是提锤和打击两种。

提锤时，只需操纵主阀使油泵蓄能器内的高压油和主缸活塞下腔相通即可。锤杆活塞在高压油的作用下，迅速完成锤头的回程。

打击时，操纵主阀使活塞下腔和油箱相通，快放阀打开，活塞下部的油通过大孔径通道流回液压站油箱，同时活塞上部在气体压力和锤头系统重力作用下，使锤头加速向下运动，直到形成打击为止。

能量大小的获得，可用手柄控制打击行程实现，操纵部分可完成提锤、打击、回程、慢升、慢降和急停收锤、悬锤等多种动作。

2）结构和组成

⑴机身部分包括：左右机身、左右导轨、底座（自由锻）等；

⑵砧座部分包括：砧座、砧垫、下砧块（自由锻）及相关零件等；

⑶动力头部分包括：连缸梁、锤头、锤杆、气缸、缓冲缸、连接板、上砧块（自由锻）等；

⑷液压站部分包括：油箱、电机——油泵组、电控卸荷阀、阀座、电控温度表、换热电机泵组、换热器、滤油器等；

⑸专用阀、安全阀部分包括：主控操纵阀、快速放液阀、保险阀、霍尔开关等；

⑹.管路、润滑部分包括：管路支架、油气管、润滑泵等；

⑺操纵部分：由操作手柄组合件组成；

⑻气瓶组部分：氮气瓶、气瓶架和汇气筒、高压球阀等；

⑼电控部分包括：主电机、冷却电机、电控箱、按钮站等；

⑽水冷却部分包括：冷却水塔、水池、水泵、电机、水管、阀门（以上用户自备）；

⑾基础部分包括：地脚螺栓组件等。

3）技术创新

安阳锻压机械工业有限公司在推进实施电液锤产业化过程中，凭借自身的技术力量，紧密联系用户工艺和要求，勇于攻关，解决了一系列技术难题。对电液锤进行了多项创新设计，创造出具有“安锻特色”的电液锤产品，介绍如下：

⑴设计了“X”形导轨结构：

国内蒸—空锻锤的梳形导轨存在力臂短、过定位、无温度补偿功能的缺点。为了不使锤头因升温膨胀使导轨间隙减小而导致卡死，只好加大导轨的冷态间隙。打击时锤杆受附加弯矩，易断裂，用于多模腔锻造时导轨磨损严重。

为了克服这个弱点，我们对电液锤主机进行了创新设计，采用“X”形导轨结构。由于X型导轨有较长的力臂，锤头的热膨胀方向与导轨面方向基本一致，热膨胀时对导轨间隙影响不大，导轨间隙可以调得很小(0.2mm左右)，这样就使得锻造过程中的偏击力，全部由锤头导轨来承担，使得锤杆寿命大大提高。

⑵延长密封寿命，避免油气互窜：

a.液气锤工作缸上腔是高压氮气，下腔是高压油，因此早期的电液锤很容易发生

b.采用耐磨、耐高温的导向环和具有较强补偿能力的Ky圈。

c.根据封油和封气介质的不同，选用邵氏硬度不同的Ky圈。

d.加强动力头的定位。

⑶解决非正常寿命锤杆断裂问题：

a.改进锤杆和锤头联接方式，依据摩擦学原理，设计出了3套件(压件、锥套、锤杆)涨紧结构，使得锤杆由原来的“双锥结构”改为“单锥结构”，大大避免了应力集中的产生，从而达到了既联接可靠又拆卸方便。锤杆寿命成倍提高。

b.锤杆表面进行了滚压处理，提高了表面硬化层，从而提高锤杆的使用寿命。

⑷.解决了阀的灵活性问题；

早期的电液锤操作灵活性差及慢降动作不好一直是用户头疼的一个问题，过去曾经流传过“自由锻电液锤并不自由”，针对这一问题，我们采取以下措施：

a.改进二级阀的设计，加大节流孔的面积，从而提高慢降过程中的流量和流速。

b.缩短主阀与二级阀的距离，实现“零距离”连接，从而缩短了二级阀的反应速度，消除了容积效应的影响。

⑸粗锤杆理论用于动力头改造；

电液锤柔性细锤杆理论是很著名的，它是德国Lasco公司发明的，电液锤柔性细锤杆理论，彻底改变了原蒸—空锻锤的“导轨—锤头—锤杆”系统的刚性条件，使锻造过程中的偏击力，大部分由锤头导轨来承担，这对于自由锻锤来说，由于其锻造工艺特点，偏击力不大，这时柔性细锤杆正好发挥其独特的优越性。

但对于多模腔锻造的模锻锤实施“换头”改造，“柔性细锤杆理论”显然是不适用的。由于多模腔锻造的偏击力很大，再加上终锻时冷击现象严重，所以，导致导轨早期损坏严重，甚至出现“卡锤”现象。因此，我们在进行“换头”改造时，对于多模腔锻造且偏载力大的模锻锤，仍然沿用蒸—空锻锤的“刚性粗锤杆理论”，取得满意效果。

⑹创新设计连缸梁内部结构；

早期的电液锤动力头从主操作阀到二级阀阀座是由一根无缝管相连，两端焊接。这根管在工作过程中受交变载荷，锤头回程时该管带载，锤头打击时该管卸荷，周而复始，所以对工况比较恶劣的锤就会出现管子破裂和焊缝开裂的现象。

由于这根管在连缸梁的箱体内部，一旦失效，很难修复，即使修复也很难保证质量，所以它就成为一个较大隐患，也是影响动力头寿命的主要因素。为解决这个问题，我们将二级阀阀座直接移到主阀下面，去掉了这根焊接管，而缸体采用整体优质铸钢件，从而实现连缸梁内部的无管化连接，提高了电液锤关键零件的可靠性。

⑺开发设计了大通径阀和二级阀；

随着大吨位电液锤开发设计，主缸下腔油环形面积越来越大，必须有配套通径的快放阀和主阀，才能保证大吨位锤的打击能量和打击频率。我们在原有的50型阀的基础上开发设计了配套的70型主阀和二级阀，后又开发80型主阀和二级阀。我们在1吨、2吨自由锻和模锻电液锤采用50型阀，在3吨自由锻和3吨、5吨模锻电液锤上采用70型阀，在5吨自由锻电液锤上采用80型阀。

⑻新型的防撞顶装置使保护更加安全可靠；

自由锻锤的锤头运动特点是快打、快提，锤头撞顶机率高，对缓冲缸的缓冲特性要求高。

通过对早期的电液锤缓冲缸结构缺点分析，我们改进了设计，将缓冲缸和蓄能器的气腔连同，使其压力匹配，提高了防撞顶的可靠性。

⑼解决系统发热问题

电液锤系统发热问题，也是一个很大的技术难题，它严重影响系统的密封性能和工作性能，对此，我们采取了以下措施，有效控制了系统发热问题。一是最大限度地减少系统液阻，合理选择油管通径，把流速控制在合理范围内，二是提高主阀和二级阀耐磨损能力，减少内卸，三是采用散热系数较高的板式换热器和较大流量的冷却泵，提高冷却速度和油的循环次数。

⑽.解决油路振动问题；

电液锤的油路振动问题，对系统的可靠运行也是一大危害。为此我们采用阻断震动源和缓冲振动波的方法，取得了很好效果。一是凡与主机连接的管道和与液压站连接的高压管道都采用弹性连接；二是在高压管道上增加缓冲蓄能器；三是压力表全部采用耐震压力表，表座用四根拉簧悬挂起来，连接管采用微型胶管连接。

2、全液压电液锤

全液压电液锤是工作缸上下腔工作介质全部采用液压油，工作缸下腔始终接蓄能器通常压，液压控制系统单独对上腔控制。提锤时，控制打击阀使上腔接通油箱，即可实现。打击时，控制打击阀使上腔与下腔联通，此时上下腔油压相等但作用面积大小不一样，因而能实现差动打击。

从原理上可以看出，在打击过程中上下腔要同时进出油，双腔流动，因此油速受很大的限制，否则效率会很低，最好的解决方式是降低流速。一但速度下降，要保持打击能量不变的情况(E=1/2mv2)，锤头质量必须加大。而要保持较高的打击频次的话，必须降低行程。简单地说就是“大锤头、短行程”，因此全液压锤仅适用于模锻锤上，尤其适合程控的模锻锤上，而不适合对手动操作灵活性很强的自由锻上。这种理论，我们可以从国际上锻锤发展趋势得到验证。

3、程控全液压模锻锤

1）原理：

程控全液压模锻锤的基本原理是：采用油泵-蓄能器传动，油缸下腔通常压，液压系统对上腔进行单腔控制。上腔进油阀(亦称打击阀)打开，来自油泵、蓄能器以及通过差动回路引来的下腔的共三部分高压油进入上腔，实现锤头的加速向下和打击行程，上腔一旦卸压，锤头立即快速回程，打击能量以控制打击阀闭合时间的长短来实现。

2）基本结构

⑴机身采取立柱与砧座为一体的“U”形机身。这种结构形式虽然给铸造、起重和机械加工带来一定的困难，但却有如下优点：a.增加了立柱的纵向、横向和倾覆刚度，确保了锤头的精确导向，有利于提高原材料的利用率；b.U形机身使二个立柱亦成为砧座重量的一部分，有利于整机重量的降低和打击效率的提高；c.U形实心铸造机身产生的打击噪音明显小于箱形和弓形立柱的机身。

⑵导轨：国内蒸—空锻锤的梳形导轨有力臂短，无温度补偿的缺点。为了不使锤头因升温膨胀使导轨间隙减小而导致卡死，只好加大导轨的冷态间隙，这就是在蒸—空锻锤上难以进行精密模锻的原因。我公司开发的50KJ程控全液压锤采用“X“形导轨结构。由于锤头受热时呈径向辐射状膨胀，导向面呈对角线布置，就不会因锤头受热膨胀而减小导向间隙。我公司的程控锤加大了导板的宽度，X形导轨又有较长的力臂，这就会明显地减小偏击时作用在导轨面上的比压，有利于延长导板的使用寿命。

⑶液压系统

a.液压系统采用油泵—蓄能器组合传动，主油缸下腔始终与蓄能器相通，为常压。液压系统仅控制上腔，它是通过对打击阀闭合时间的控制来实现打击能量的大小，打击阀是三级控制阀，先导阀是一个二位三通换向阀，系统对它的质量要求很高，既要有高频率而且重复精度要求较高，因此我们选用进口原装件；

b.打击阀采用锥阀结构，与传统的滑阀相比，具有无磨损的优点，密封可靠性大大提高；

c.油箱采用顶置式结构，内部油路封闭在主阀块上，这样的结构使得液压系统实现了集成化，与油箱采用旁置式结构相比，管道系统长度大大缩短，能量损失降低1倍以上，另外通过集成化，油路连接实现了无管化连接，增加了连接的可靠性；

d.液压系统中在蓄能器与下腔之间设置了安全阀，一旦锤杆从中间断裂，马上将下腔油与蓄能器切断，从而提高了使用的安全性。

⑷减振系统采用德国(青岛)隔而固技术，从而隔离了锻锤在打击过程中产生的振动。

⑸程控系统是根据锻件需求程序控制打击能量和打击次数，我公司的程控全液压锤采用OMRON中型C200HS可编程序控制器，并配以数字输入输出模块，用以在控制面板上设定打击能量。在保护系统采用四路模拟量输入。电动机采用预埋温度传感器方法，采集温度数据以供PLC分析，油温用插入式传感器采集油温变化，用以全过程PID(循环控制)调节。

3）性能特点

⑴能实现打击能量的精确控制。

程控锤通过精确控制打击阀的闭合时间，既保证锻件所需的能量，又不产生额外的冲击动能，因此一些关键零部件如锤杆、锤头及上下模具的寿命大大提高。

⑵回程速度很快。

由于主油缸下腔始终通蓄能器，上腔一旦卸压，能迅速抬锤，因此模具接触时间短，该性能与能量精确控制相结合，可以使锻模使用寿命提高1倍以上。

⑶锻造精度高：

该产品由于导轨采用“X”形结构，因此导轨间隙可以调得很小，打出的锻件精度很高。

⑷材料利用率很高

由于能量可以控制，因而制坯精度很高，打出的锻件飞边较为均匀，又由于锻造精度高，上下模不会出现错模现象，因此材料利用率很高，为少无切削奠定了基础。

⑸低噪音

由于该产品属打击能量可程控设备，因此编制程序，使锻件打成，但不多给剩余能量，因此噪音很小。传统锻锤的操作者是靠听模具打靠声音来判断锻件是否打成，有时判断不准，习惯于多打几下，实际是多余的。

⑹无撞顶现象

通过精确计算和设计液压系统中阻尼孔和节流孔尺寸，使得锤头到顶缓冲下来，很平稳，无一点撞顶现象的发生。

⑺低振动

由于该产品打击能量可程控，无多余能量产生，加上锤身下部装有德国技术生产的隔而固品牌隔振器，对周围机床、居民区无任何影响。

⑻环保：

由于该产品在打击过程中，冲击噪音小，又有减振器，振动小，因而是一种环保型产品。

⑼锻件质量较为稳定

由于通过程序控制器的控制，各种各样锻件的锻造工序可存入程序中，随时根据需要调出来使用，因此同一种锻件可以得到一致的打击能量和打击次数，避免了人工操作的多样性，因此锻件质量比较稳定。

4、手动全液压模锻锤

1）原理：

手动全液压模锻锤的基本原理是：采用油泵--蓄能器传动，通过一个手动式滑阀起先导阀作用来控制四个大通径插装阀来实现提锤、悬锤、慢降、打击等动作。

2）与程控锤相比的优缺点：

优点：

⑴操作机构既可手动操作，也可脚踏操作，能量的大小靠操作者控制锤头行程来实现，操作比较灵活。

⑵结构较简单，维修方便。

缺点：

⑴能量不能精确控制，难以实现精密锻造；

⑵由于油压比程控锤小，因此油压比程较长，打击频率较小，生产效率偏低。

四、锻锤在现代锻造工业中的地位 

锻锤广泛应用于汽车、摩托车、液压管件、五金工具、手术机械、不锈钢餐具及航空航天工业，是高精度异型零件如连杆、曲轴、摇臂、转向节、拨叉、不锈钢刀叉、手术器械理想的现代化铸造成型设备，是自动化精密锻压生产线的核心设备。因此，锻锤机械制造行业在我国国民经济中有着重要的地位。

五、国内外锻锤技术的发展 

1、国内锻锤技术的发展

1）传统蒸空锤的缺点

近年来，由于各种新工艺及新设备的出现，加之能源和环保方面的要求愈来愈高，传统蒸空锤的缺点日益突出，主要表现在：

（1）能源消耗大．据统计，其能源利用率不到２％;

（2）蒸汽锅炉排出的烟尘严重污染环境;

（3）振动与噪音．工作环境恶劣;

2）国内锻锤技术现状

针对蒸空锤的缺点，我国从70年代开始研制电液锤，经过近30年的发展，节能问题基本得到解决。主要表现在传统蒸空锻锤的换头改造。目前国内从事换头主要以北理工、西重所两家为代表，其中北理工技术应用占多数。所谓换头即采用电液传动装置取代原有锻锤的气缸及动力站，保留原有机架、砧座。

现有换头技术的局限性：

（1）采用手动阀控制打击能量，锻锤重复输出打击能量的精度低，对操作工的技术要求高，锻件的厚薄尺寸精度低；

（2）换头可解决节能问题，但工作精度不可能得到解决；

（3）锻锤的操作灵活性相对蒸汽锤较差，特别是连打制坯动作反应慢，动作不灵活；

（4）故障率高，维修成本大；

（5）难以实现自动化生产；

（6）由于打击能量不能得到精确控制，富余能量打击带来的噪声污染无法得到解决；

（7）基础振动问题无法解决。

除换头外，电液锤整机的研制仍处于发展阶段。目前国内真正能打入市场并站稳市场尚无一家。从70年代始，吉林锻压、安阳锻压与我公司前身海安锻压均作了很大的努力，特别是我公司，经历了从对击锤到消振锤再到现在的全液压短行程模锻锤三个过程，产品结构逐步优化，趋向简单化；控制性能逐步提高，趋向自动化。

目前，吉林锻压已放弃了电液锤研制，而安阳锻压在经历了整机研制的挫折后，开始转向技术相对成熟的北理工“换头技术”。

2、国外锻锤技术的发展

国外电液锤的发展起步于本世纪30年代，早于我国近40年，以世界著名的锻锤制造商德国Lasco公司液压锤发展历史来看，液压锤经历了从放油打击单动落锤到放油打击双动落锤（即类似于我国目前放油打击方式液气锤）再到现在的全液压双动落锤发展过程。在锤击特性上，形成了10-160KJ有砧锤、63-400KJ无砧座对击锤两大系列。目前该公司提供的全液压锤不仅具有简单可靠的结构，而且具有极为周到的运行监测系统、故障诊断系统、能量自控系统及程序打击控制系统，已成为世界上最为著名的智能型电液锤的杰出代表，目前提供全液压锤还有德国的Beche公司。

我国液压锤的发展相对国外，从驱动原理上看还仅仅处于Lasco公司第二代产品的发展的水平上，属于液气锤，全液压锤的生产研究仍处于起步阶段。

第二节 机械压力机 

一、机械压力机的定义与分类 

机械压力机是用曲柄连杆或肘杆机构、凸轮机构、螺杆机构传动，工作平稳、工作精度高、操作条件好、生产率高，易于实现机械化、自动化，适于在自动线上工作。机械压力机在数量上居各类锻压机械之首。

二、我国机械压力机的技术状况 

目前交流伺服电机驱动压力机的结构形式有多种且各有其性能特点，分述如下。

1、螺旋机构

两台伺服电机通过同步皮带减速，驱动滚珠丝杠使滑块上下运动。滑块上的位移传感器提供反馈信号，组成闭环控制系统。与液压机相似，可在滑块整个运动行程的任意位置均能产生最大工作载荷，滑块的运动曲线柔性可调。但由于滚珠丝杠强度和电机功率的限制，难以构建大吨位的压力机。

2、肘杆机构

两台伺服电机通过同步带传动滚珠丝杠，带动滑块做上下运动。由于肘杆机构具有大的增力比，因此该传动类型的压力机能提供较大的成形压力，柔性与螺旋机构相似。但也正由于肘杆机构的存在，该结构类型的压力机行程相对较小，载荷随滑块的运动位置而变化。

3、混合传动机构

伺服电机通过同步带和齿轮传动，由曲柄连杆机构带动滑块作上下运动。该结构中滑块的上下运动无需伺服电机的正反转切换，适合于连续高速运转的场合。

4、多连杆混合输入机构

多连杆混合输入是一个两自由度的多杆机构。杆1由常规交流异步电机驱动，提供压力机的主要动力，杆4由伺服电机驱动，通过改变D点的位置、速度和加速度，调节滑块F的输出运动。此种传动结构中所需伺服电机的容量和输出力矩均较小，但滑块输出运动调节的范围有限，柔性较小，同时机械传动部分结构较复杂。

第三节 液压机 

一、液压机的定义和分类 

液压机作为一种通用的无削成型加工设备，其工作原理是利用液体的压力传递能量以完成各种压力加工的。其工作特点一是动力传动为“柔性”传动，不象机械加工设备一样动力传动系统复杂，这种驱动原理避免了机器过载的情况；二是液压机的拉伸过程中只有单一的直线驱动力，没有“成角的”驱动力，这使加工系统有较长的生命期和高的工件成品率。液压机有单动、双动、三动三种基本的动作方式。在单动方式中，压头(或滑板)作为移动部件单向移动完成压制过程。这种工作方式没有压边装置。单动压力机主要用于薄型工件成型中，适用于卷材和带型材料。双动型压力机有两个移动部件：滑板(或冲头)和模板。其工作过程是，冲头(或滑板)自上而下拉伸冲料，模板充作固定压板。在压制成型后，模板能实现打料顶出功能。可根据材料和工件的特征参数来调整模板的压力。三动型压力机中，深拉伸滑块和压边滑块自上而下移动，由模板实现打料动作。但是，模板也可以充作压边块来实现专门的成型操作。这种压力机也可以做双动机用。由于内滑板和压边块相关连，因此，成型压力和压边力合成整个系统的总负载。

按照机架结构形式液压机可分为梁柱式、组合框架型、整体框架式、单臂式等。

按照功能用途液压机可分为手动液压机、锻造液压机、冲压液压机、一般用途液压机、校正、压装液压机、层压液压机、挤压液压机、压制液压机、打包压块液压机、专用液压机十组类型。

二、我国液压机的市场状况 

1、合肥锻机四柱1000吨热压液压机出口新加坡

2006年8月，安徽省合肥锻压机床有限公司研制的四柱1000吨热压液压机在竞标中取胜，获得向新加坡提供18台该液压机的合约。这也是中国液压机首次实现向新加坡的大量出口。日前，首批2台已运抵新加坡，2名专家也随后前往指导安装。其余的也已装配完毕并通过国家商检，近日将经由上海港口发货。

订货方为新加坡最大的私营企业丰隆集团，购入的产品计划用于该集团在全球范围内新建的50条秸秆生产线，这一项目是涉及到100余台设备的大型环保项目。丰隆方面经过反覆筛选，确定全部采用合肥锻压机床出品的产品。

目前，合肥锻压机床有限公司拥有30多种填补国内空白的产品，为液压机行业的领先性企业，各种液压机产品出口至世界50多个国家和地区。

2、液压机的发展趋势

1)高速化，高效化，低能耗。提高液压机的工作效率，降低生产成本。

2)机电液一体化。充分合理利用机械和电子方面的先进技术促进整个液压系统的完善。

3)自动化、智能化。微电子技术的高速发展为液压机的自动化和智能化提供了充分的条件。自动化不仅仅体现的在加工，应能够实现对系统的自动诊断和调整，具有故障预处理的功能。

4)液压元件集成化，标准化。集成的液压系统减少了管路连接，有效地防止泄漏和污染。标准化的元件为机器的维修带来方便。

第四节 旋转锻压机 

旋转锻压机是锻造与轧制相结合的锻压机械。在旋转锻压机上，变形过程是由局部变形逐渐扩展而完成的，所以变形抗力小、机器质量小、工作平稳、无震动，易实现自动化生产。辊锻机、成形轧制机、卷板机、多辊矫直机、辗扩机、旋压机等都属于旋转锻压机。

第五节 拉丝机 

一、拉丝机的定义与分类 

产品定义：拉丝机是金属线材加工中的重要设备，其生产质量和效率对于企业来讲至关重要。

产品分类：拉丝机，又名牵伸机。从产品终端来说，拉丝机可以分为大拉机、中拉机、小拉机、微拉机；从拉丝机内部控制方式和机械结构来说，又可以分为水箱式、滑轮式、直进式等主要的几种。

二、线材行业的市场状况 

1、国内钢筋线材生产情况

受国内企业技术条件和市场消费结构影响，国内新增棒线材产能一直在我国新增钢材产能占有较高比例，每年新增的棒线材产能占当年国内新增钢材总产能的一半左右。按统计，截止到2005年底，国内棒材轧机总产能已达到1.12亿吨以上，线材轧机总产能达到6600多万吨，分别较十五初期增加5700万吨和3400万吨产能，占十五期间我国新增钢材产能的45%。不过2005年这一形势开始发生变化，全年国内只新建了11条棒材生产线，新增产能在640万吨；新建11条线材轧机，新增产能约600万吨，而2005年全国钢材新增产能在5000万吨，即当年新增的棒线材产能仅占当年新增钢材产能的25%。出现这种变化的原因是目前国内许多钢铁企业都在进行产品结构调整，新建项目以板材为主，棒线材新建项目较少，同时部分企业还淘汰了原有的棒线材轧机。另外，近些年新建棒线材轧机的企业中民营企业是主力，民营企业的棒线材产能在全国总产能中的比例不断升高，目前国内线材和棒材产能的40%均为民营企业所有，今后随着国企在这一品种领域中的逐步退出，民营企业这一比例还可能继续提高。

随着钢筋线材产能的增长，近几年我国钢筋线材产量也一直保持着较高增长速度，2005年底国内钢筋和线材的日均产量水平已较三年前增长了一倍。2005年全国钢筋产量为6776万吨，同比增长17.4%；线材产量为6051万吨，同比增长20.6%；合计产量为12827万吨，同比增长18.8%。目前华东地区是我国线材和棒材最大产区，累计产能达6500万吨，棒材和线材产能分别占全国产能的40%和32%；华北地区为国内棒线材的第二大产区，累计产能近5000万吨，棒材和线材轧机产能分别占全国产能的26%和30%。两个地区合计钢筋线材产量约占我国总产量的三分之二。虽然国外基本都已淘汰二级螺纹钢而使用三级和四级螺纹钢，但在目前我国钢筋产量中，二级螺纹钢仍占据绝大部分。但近些年受市场需求拉动，我国三级螺纹钢的产量仍增长迅速，国内多数钢筋生产企业均可生产三级螺纹钢。2003年我国三级螺纹钢产量仅有186万吨，占国内螺纹钢总产量的4.7%，而2004年达到540万吨，2005年预计将达到750万吨，占国内螺纹钢总产量比例已升到11%。随着我国加大推广新型建材的力度以及市场对三级螺纹钢接受程度不断增长，预计今后国内三级螺纹钢所占比例还会有较大提高。

2、钢筋线材消费情况

受国内投资需求旺盛形势的拉动，近几年国内钢筋线材消费增长幅度较大。2004年我国钢筋线材总消费量突破了1亿吨，较上年增长20.9%。2005年全国钢筋消费量为6611万吨，较上年增长16.5%；线材消费量5801万吨，较上年增长19.3%；全年钢筋线材合计消费量为12412万吨，较上年增长17.8%。虽然今年线材钢筋消费增长率有所下降，但消费增量仍处于较高水平上，这是由我国经济结构所决定的，即投资在我国经济结构中的比例在50%左右，特别是房地产业对钢筋线材需求拉动作用很大。2002年我国房地产投资年增长率达到28%，2003年为30.3%，2004年为28.1%，正是投资的高增长带动了钢筋线材需求的高增长。而2005年我国房地产投资增长率降到22%左右，这是引发钢筋线材价格回落的重要原因，但就整体而言，投资规模仍非常之大，钢筋线材需求增量仍不低。

从钢筋线材消费占钢材消费比例情况看，由于目前我国建筑设施主要采用钢筋混凝土结构，需要消耗大量钢筋线材，因而在我国的钢材消费结构中，钢筋线材消费占钢材消费比例一直较高，即使近些年国内板材消费增长较快，2005年钢筋线材消费比重仍占国内钢材消费比重的35.5%，仅比十五初期下降1.3个百分点。在目前国内建筑设计工艺和经济结构下，钢筋线材消费在国内钢材消费中将长期保持较高比重。另外，近几年我国钢筋线材出口增长同样也非常明显，而进口则处于下降状态，国际市场正成为我国钢筋线材的消费市场。2004年我国共出口钢筋线材367万吨，较2003年增加176万吨；钢筋线材累计进口103万吨，较2003年增加8万吨；当年实现净出口264万吨。2005年我国出口钢筋174万吨，同比增长49.6%，线材出口311万吨，同比增长31.8%；进口钢筋9万吨，进口线材61万吨；全年钢筋线材出口达到485万吨，净出口在415万吨，线材钢筋出口量约占国内产量的4%。

三、我国拉丝机行业的发展地位 

拉丝机是金属线材加工中的重要设备，其生产质量和效率对于企业来讲至关重要。一般来讲，拉丝机可分为滑轮式、活套式、直线式三种。随着生产技术的发展，电气控制中交流变频技术和PLC程序控制已逐步取代直流传动和力矩电机，确立了主导地位。拉丝机的重要用途使其在我国国民经济的发展中占据非常重要的地位。

四、变频器和PLC在拉丝机上的应用 

对于大部分使用拉丝机的国内金属加工企业来说，国产拉丝机械产品已经能够被接受替代国外高端的产品，拉丝机械主要配套国外变频器，主要原因有两个，一是国产变频器技术在一段时间内落后于国外变频器厂家，无论从控制算法的先进性，可实现性，还是从硬件平台的简易性，稳定性都有一定的差距。二是对于大部分国外拉丝机械设备生产商来说，也倾向于配套国外变频器和PLC。国产变频行业经过5年的发展，已经证明绝大部分性能已经满足现场需要。针对拉丝机械配套市场，变频器配置先进快速的PID控制算法，针对各种不同的拉丝机械，均能够实现较为简洁方便的拉丝机控制方式。

1、拉丝机工作分析

从产品终端来说，拉丝机可以分为大拉机，中拉机，小拉机，微拉机。而从拉丝机内部控制方式和结构来说，可以分为水箱式，滑轮式，直进式等主要的几种。对于不同要求，不同精度规则的产品，不同的金属物料，可选择不同规格的拉丝机械。对电线电缆生产企业，双变频控制的细拉机应用比较广泛，相对而言，其要求的控制性能也较低，而对大部分钢丝生产企业，针对材料特性，其精度要求和拉拔稳定度高，因此使用直进式拉丝机较多，不同的拉丝机械。

放线：金属丝的放线速度，对于整个拉丝机环节来说，其控制没有过高精度要求，对部分双变频控制的拉丝机械，甚至可以通过拉丝环节的丝线张力通过一圆盘拉伸。对大部分拉丝机械，放线的控制是通过变频器驱动放线机实现的。

拉丝：拉丝环节是拉丝机最为重要的环节。不同金属物料，不同的产品精度和要求，拉丝环节有很大的不同，双变频控制拉丝机拉丝部分与放线部分共用一台电机，金属丝通过内部塔轮的导引，经过模具而逐步拉伸。而直进式拉丝机拉伸效率较高，对每一道拉丝工序，都需要一台电机带动，因此其控制也最为复杂。

收线：收线环节的工作速度决定了整个拉丝机械的生产效率，因此也是整个拉丝机工作的控制源，一般通过一个主机PLC或人机操控系统直接控制的变频器驱动收线机。

2、拉丝机械工作原理分析

拉丝机械工作原理

双变频式拉丝机的控制流程如下图：主控操作面板设定PLC输出收线信号，此信号通过PLC频率修正后给定至收线控制1#变频器，金属制成品于收线端通过一安装有张力传感器的导轮，输出金属丝张力信号，作为拉丝收线张力信号反馈输入到1#变频器，1#变频器通过内置PID闭环控制，决定输出频率，此输出频率通过主控系统或者PLC综合，输出对2#拉丝环节控制电机的控制，由于对产品精度和拉拔要求不高，金属丝在通过不同模具时的速度差异通过机械机构实现，而不必要对每道拉拔都实现闭环控制。

双变频式拉丝机控制流程图

使用变频器的典型直进式系统控制如下图，操作面板和PLC负责设定和监控各个环节的参数，通过变频器的各个设定端子，直接进行各个拉丝卷筒控制变频器状态共享。收线卷筒电机的运行频率通过主操控PLC输出给定。收线电机的运行频率，直接决定了上一级(5#)电机的运行速度，为了保证张力基本恒定以保证金属产品的品质，拉丝环节(1-5#)电机的主控速度通过PLC综合下一级电机的频率给定，单独主频率给定信号满足不了产品生产要求，容易造成断线故障，因为在直进式各个拉丝道中，拉丝的效率较高，各个卷筒间丝线张力很不一致，致使各个拉丝卷筒间丝线半径精度不高，为达到生产要求，一般以本级电机张力传感信号为频率设定辅助信号反馈，通过调节辊输出的是角度信号，角度信号经过凸轮变成直线式位移信号，位移传感器检测直线位移信号输出0～10V的电压信号，此信号做为内部PID的反馈信号。

直进式拉丝机的控制流程图

主控制信号控制变频器时，必须考虑机械惯性，按一定的斜率输出，即通过一频率斜坡发生器产生变频器主控制信号。发生器的斜率可针对不同机械的特性而设定。辅助信号由内置PID环节输出，它决定了当前拉丝机的动态特性，在整个信号给定中，当辅助信号所占比例较大时，转速将出现大的振荡而较难稳定，当辅助信号占比例较小时，其控制跟随速度较慢。因此须在主控PLC或变频器内部对辅助频率进行限幅，通过简单的比例关系，设定主给定信号和拉丝机本身闭环给定信号的比例关系即可实现，对大部分拉丝机，使其PID频率限幅在10%左右。

拉丝机各个卷筒控制电机频率主信号给定需要进行修正和补偿，这是由于拉丝机工作特性决定的。根据金属丝体积秒流量相等的原则，设上一级模具出线半径为A，线速度为VA，经过当前级模具拉伸后半径为B，速度为VB，则变速比满足下式：

VA/VB=B2/A2(公式1)

3、拉丝机使用变频器优势介绍

使用转速和电流闭环的无传感器矢量控制方式，快速的速度和转矩闭环，减免了测速机构，实现较高的控制精度和控制性能。

高性能的低频转矩特性，150%的起动转矩，100%的零频预励磁输出。

先进的内置PID闭环控制算法，确保PID控制器性能达到最优，最大限度方便客户的PID控制器参数设置。

高速的控制CPU内核，保证了控制性能的快速性，高达100%的直流制动力矩，对尤其是拉丝机等具有冲击性的负载，保证了其快速的响应特性，确保拉丝机停机不断线。完善的故障保护功能，最大限度地对拉丝机械和变频器本身进行保护。