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  四柱液壓機(jī)是制品成型生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的設(shè)備之一。自19世紀(jì)問(wèn)世以來(lái)發(fā)展很快，已成為工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的設(shè)備之一。由于四柱液壓機(jī)在工作中的廣泛適應(yīng)性，使其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門獲得了廣泛的應(yīng)用。如板材成型;管、線、型材擠壓;粉末冶金、塑料及橡膠制品成型;膠合板壓制、打包;人造金剛石、耐火磚壓制和炭極壓制成型;輪軸壓裝、校直等等。各種類型四柱液壓機(jī)的迅速發(fā)展，有力地促進(jìn)了各種工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。八十年代以來(lái)，隨著微電子技術(shù)、液壓技術(shù)等的發(fā)展和普及應(yīng)用，四柱液壓機(jī)有了更進(jìn)一步的發(fā)展。目前，四柱液壓機(jī)的最大標(biāo)稱壓力已達(dá)750MN[1]，用于金屬的模鍛成型。眾多機(jī)型已采用CNC或工業(yè)PC機(jī)來(lái)進(jìn)行控制，使產(chǎn)品的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率有了極大的提高。

隨著人們生活水平的提高，金屬壓制和拉伸制品的需求逐年提高，同時(shí)，對(duì)產(chǎn)品品種的需求也越來(lái)越多，另一方面產(chǎn)品的生產(chǎn)批量日益縮小。為與中、小批量生產(chǎn)相適應(yīng)，需要能夠快速調(diào)整的加工設(shè)備，這使四柱液壓機(jī)成為理想的成型工藝設(shè)備。特別是當(dāng)四柱液壓機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)具有對(duì)壓力、行程速度單獨(dú)調(diào)整功能后，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)復(fù)雜工件以及不對(duì)稱工件的加工，而且，實(shí)現(xiàn)了極低的廢品率。這種加工方式還適合于長(zhǎng)行程、難成型以及高強(qiáng)度的材料。可變的動(dòng)力組合、短的加工時(shí)間、根據(jù)工件長(zhǎng)度的簡(jiǎn)易的壓力行程調(diào)整，這與機(jī)械加工系統(tǒng)相比，有其優(yōu)越性。

  2　四柱液壓機(jī)的特點(diǎn)及分類

  四柱液壓機(jī)作為一種通用的無(wú)削成型加工設(shè)備，其工作原理是利用液體的壓力傳遞能量以完成各種壓力加工的。其工作特點(diǎn)一是動(dòng)力傳動(dòng)為‘柔性’傳動(dòng)，不象機(jī)械加工設(shè)備一樣動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜，這種驅(qū)動(dòng)原理避免了機(jī)器過(guò)載的情況;二是四柱液壓機(jī)的拉伸過(guò)程中只有單一的直線驅(qū)動(dòng)力，沒(méi)有‘成角的’驅(qū)動(dòng)力，這使加工系統(tǒng)有較長(zhǎng)的生命期和高的工件成品率。四柱液壓機(jī)有單動(dòng)、雙動(dòng)、三動(dòng)三種基本的動(dòng)作方式。在單動(dòng)方式中，壓頭(或滑板)作為移動(dòng)部件單向移動(dòng)完成壓制過(guò)程。這種工作方式?jīng)]有壓邊裝置。單動(dòng)壓力機(jī)主要用于薄型工件成型中，適用于卷材和帶型材料。雙動(dòng)型壓力機(jī)有兩個(gè)移動(dòng)部件：滑板(或沖頭)和模板。其工作過(guò)程是，沖頭(或滑板)自上而下拉伸沖料，模板充作固定壓板。在壓制成型后，模板能實(shí)現(xiàn)打料頂出功能?？筛鶕?jù)材料和工件的特征參數(shù)來(lái)調(diào)整模板的壓力。三動(dòng)型壓力機(jī)中，深拉伸滑塊和壓邊滑塊自上而下移動(dòng)，由模板實(shí)現(xiàn)打料動(dòng)作。但是，模板也可以充作壓邊塊來(lái)實(shí)現(xiàn)專門的成型操作。這種壓力機(jī)也可以做雙動(dòng)機(jī)用。由于內(nèi)滑板和壓邊塊相關(guān)連，因此，成型壓力和壓邊力合成整個(gè)系統(tǒng)的總負(fù)載。按照機(jī)架結(jié)構(gòu)形式四柱液壓機(jī)可分為梁柱式、組合框架型、整體框架式、單臂式等。按照功能用途四柱液壓機(jī)可分為手動(dòng)四柱液壓機(jī)、鍛造四柱液壓機(jī)、沖壓四柱液壓機(jī)、一般用途四柱液壓機(jī)、校正、壓裝四柱液壓機(jī)、層壓四柱液壓機(jī)、擠壓四柱液壓機(jī)、壓制四柱液壓機(jī)、打包壓塊四柱液壓機(jī)、專用四柱液壓機(jī)十組類型。

  3　國(guó)內(nèi)外四柱液壓機(jī)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

  由于四柱液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)和整機(jī)結(jié)構(gòu)方面，已經(jīng)比較成熟，國(guó)內(nèi)外四柱液壓機(jī)的發(fā)展主要體現(xiàn)在控制系統(tǒng)方面。微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，為改進(jìn)四柱液壓機(jī)的性能、提高穩(wěn)定性、加工效率等方面提供了可能。相比來(lái)講，國(guó)內(nèi)機(jī)型雖種類齊全，但技術(shù)含量相對(duì)較低，缺乏技術(shù)含量高的高檔機(jī)型，這與機(jī)電液一體化，中小批量柔性生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)不相適應(yīng)。

  在國(guó)內(nèi)外四柱液壓機(jī)產(chǎn)品中，按照控制系統(tǒng)，四柱液壓機(jī)可分為三種類型：一種是以繼電器為主控元件的傳統(tǒng)型四柱液壓機(jī);一種是采用可編程控制器控制的四柱液壓機(jī);第三種是應(yīng)用高級(jí)微處理器(或工業(yè)控制計(jì)算機(jī))的高性能四柱液壓機(jī)。三種類型功能各有差異，應(yīng)用范圍也不盡相同。但總的發(fā)展趨勢(shì)是高速化、智能化。

  (1)繼電器控制方式是延續(xù)了幾十年的傳統(tǒng)控制方式，其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)要求不高，成本較低，相應(yīng)控制功能簡(jiǎn)單，適應(yīng)性不強(qiáng)。其適用于單機(jī)工作、加工產(chǎn)品精度要求不高的大批量生產(chǎn)(如餐具、廚具產(chǎn)品等)，其也可組成簡(jiǎn)單的生產(chǎn)線，但由于電路的限制，穩(wěn)定性、柔性差?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)許多四柱液壓機(jī)廠家是以這種機(jī)型為主，使用對(duì)象多為小型加工廠，或加工精度要求不高的民用產(chǎn)品。國(guó)外眾多廠家只是保留了對(duì)這種機(jī)型的生產(chǎn)能力，而主要面向以下兩種技術(shù)含量高的機(jī)型組織生產(chǎn)。

  (2)可編程控制器是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制發(fā)展的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的，并逐漸發(fā)展成以微處理器為核心，把自動(dòng)化技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)溶為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。目前已被廣泛的應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械以及自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，可編程序控制器的功能更加豐富。早期的可編程序控制器在功能上只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的邏輯控制。后來(lái)一些廠家開(kāi)始采用微電子處理器作為可編程序控制器的中央處理單元(CPU)，從而擴(kuò)大了控制器的功能，使其不僅可以進(jìn)行邏輯控制，而且還可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制。因此，可編程控制器控制方式是介于繼電器方式和工業(yè)控制機(jī)控制方式之間的一種控制方式?？删幊炭刂破饔休^高的穩(wěn)定性和靈活性，但在功能方面與工業(yè)控制機(jī)相比有一定差異?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)有些廠家采用可編程控制器控制方式，如天津鍛壓機(jī)械廠有近60%的產(chǎn)品裝有PLC。通過(guò)采用PLC控制，使系統(tǒng)的控制性能和可靠性大大提高。國(guó)外廠家如丹麥的STENHQJ公司采用了SIEMENS的可編程控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力和位移的控制。

  (3)工業(yè)控制機(jī)控制方式是在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)成熟發(fā)展的基礎(chǔ)上采用的一種高技術(shù)含量的控制方式。這種控制方式以工業(yè)控制機(jī)或單片/單板機(jī)作為主控單元，通過(guò)外圍接口器件(如A/D，D/A板等)或直接應(yīng)用數(shù)字閥實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)的控制，同時(shí)利用各種傳感器組成閉環(huán)回路式的控制系統(tǒng)，達(dá)到精確控制的目的。這種控制方式的主要特點(diǎn)如下：

  ①具有友好的人機(jī)交互性，操作簡(jiǎn)單。如：BROWN　BOGGS公司的產(chǎn)品，可通過(guò)數(shù)字面板顯示輸入壓力、快進(jìn)和回程速度、壓制速度及保壓/停機(jī)時(shí)間參數(shù)，極大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。

  ②控制精度高。數(shù)字控制的行程長(zhǎng)度及工作行程與傳統(tǒng)的機(jī)械式的行程開(kāi)關(guān)控制相比，精度有極大的提高。一般控制精度可達(dá)到0.05mm[2]。   

  ③易于實(shí)現(xiàn)高速化，提高生產(chǎn)效率。如美國(guó)的FERRA公司通過(guò)采用電子微處理控制方式，工作循環(huán)比以前快60%。

  ④可順利實(shí)現(xiàn)對(duì)工作參數(shù)(壓力、速度、行程等)的單獨(dú)調(diào)整。通過(guò)對(duì)控制參數(shù)的單獨(dú)控制，調(diào)整被加工材料的流動(dòng)，能進(jìn)行復(fù)雜工件、不對(duì)稱工件的加工。
  ⑤預(yù)存工作模式，可對(duì)不同工件的工藝過(guò)程、工藝參數(shù)預(yù)先存儲(chǔ)和重復(fù)調(diào)用，縮短調(diào)整時(shí)間。這與柔性加工要求相適應(yīng)。

  ⑥對(duì)高速下的換向沖擊可利用軟件來(lái)消除，以降低噪聲，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

  ⑦在安全方面，可利用軟件進(jìn)行故障預(yù)診斷，并自動(dòng)修復(fù)故障和顯示錯(cuò)誤。如STENHQF的機(jī)型和BROWN　BOGGS公司都有此項(xiàng)功能。

  ⑧易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的集成控制，組成柔性生產(chǎn)線及與上位機(jī)進(jìn)行通訊和實(shí)現(xiàn)調(diào)度控制。

  現(xiàn)在，國(guó)外眾多四柱液壓機(jī)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)這種高性能的工業(yè)控制機(jī)控制方式的四柱液壓機(jī)產(chǎn)品，如美國(guó)MULTIPRESS，丹麥STENHQJ及加拿大的BROWN　BOGGS等公司。正是因?yàn)椴捎眠@種先進(jìn)的控制方式，使整機(jī)的控制性能，生產(chǎn)效率都有很大提高。而與國(guó)外發(fā)展情況相比，國(guó)內(nèi)極少有采用工業(yè)控制機(jī)控制方式的產(chǎn)品，成熟的產(chǎn)品是采用可編程控制器(PLC)的控制方式。

  作為四柱液壓機(jī)兩大組成部分的主機(jī)和液壓系統(tǒng)，由于技術(shù)發(fā)展趨于成熟，國(guó)內(nèi)外機(jī)型無(wú)較大差距。主要差別在于加工工藝和安裝方面。良好的工藝使機(jī)器在過(guò)濾、冷卻及防止沖擊和振動(dòng)方面，有較明顯改善。
  在油路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，國(guó)內(nèi)外四柱液壓機(jī)都趨向于集成化、封閉式設(shè)計(jì)。插裝閥、疊加閥和復(fù)合化元件及系統(tǒng)在液壓系統(tǒng)中得到較廣泛的應(yīng)用。國(guó)外已開(kāi)始廣泛采用封閉式循環(huán)油路設(shè)計(jì)。這種油路設(shè)計(jì)有效地防止泄油和污染。更重要的防止灰塵、污物、空氣、化學(xué)物質(zhì)侵入系統(tǒng)，延長(zhǎng)了機(jī)器的使用壽命。由于加工工藝等方面的原因，國(guó)內(nèi)采用封閉式循環(huán)油路設(shè)計(jì)的系統(tǒng)還不多見(jiàn)。在安全性方面，國(guó)外某些采用微處理器控制的高性能四柱液壓機(jī)利用軟件進(jìn)行故障的檢測(cè)和維護(hù)，如BROWN BOGGS產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)負(fù)載檢測(cè)、自動(dòng)模具保護(hù)以及錯(cuò)誤診斷等功能。

  4　發(fā)展趨勢(shì)

  (1)高速化，高效化，低能耗。提高四柱液壓機(jī)的工作效率，降低生產(chǎn)成本。

  (2)機(jī)電液一體化。充分合理利用機(jī)械和電子方面的先進(jìn)技術(shù)促進(jìn)整個(gè)液壓系統(tǒng)的完善。

  (3)自動(dòng)化、智能化。微電子技術(shù)的高速發(fā)展為四柱液壓機(jī)的自動(dòng)化和智能化提供了充分的條件。自動(dòng)化不僅僅體現(xiàn)的在加工，應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)診斷和調(diào)整，具有故障預(yù)處理的功能。

  (4)液壓元件集成化，標(biāo)準(zhǔn)化。集成的液壓系統(tǒng)減少了管路連接，有效地防止泄漏和污染。標(biāo)準(zhǔn)化的元件為機(jī)器的維修帶來(lái)方便。