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一、课题国内外研究现状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。其工作特点之一是动力传动为“ 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。1按照动作方式可将液压机分为单动、双动、三动三种形式。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。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。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。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。 2由于液压机的液压系统和整机结构方面已经比较成熟, 国内外液压机的发展主要体现在控制系统方面。微电子技术的飞速发展, 为改进液压机的性能、提高稳定性、加工效率等方面提供了可能。相比来讲, 国内机型虽种类齐全, 但技术含量相对较低, 缺乏技术含量高的高档机型, 这与机电液一体化, 中小批量柔性生产的发展趋势不相适应。 3现在, 国外众多液压机生产厂家生产这种高性能的工业控制机控制方式的液压机产品。正是因为采用这种先进的控制方式, 使整机的控制性能, 生产效率都有很大提高。而与国外发展情况相比, 国内极少有采用工业控制机控制方式的产品, 成熟的产品是采用可编程控制器的控制方式。 4中国液压机行业经过半个世纪的发展，在技术及生产上已经基本成熟。其国内市场占有率是其他机床所不能比拟的， 但和国际发达国家的专业液压机制造公司如米勒万家顿、舒勒、川崎油工相比，尚有较大的差距。虽然我们的产量很大，但我们的价格却只有它们的1/4 到1/10 。要缩小这种差距，参与国际竞争，把液压机打入国际高端市场，不能仅仅依靠价格的优势，必须把产品的技术含量和质量放在第一位，这才是中国液压机行业的根本目标。 5作为液压机两大组成部分的主机和液压系统, 由于技术发展趋于成熟, 国内外机型无较大差距。主要差别在于加工工艺和安装方面。良好的工艺使机器在过滤、冷却及防止冲击和振动方面, 有较明显改善。 6在油路结构设计方面, 国内外液压机都趋向于集成化、封闭式设计。插装阀、叠加阀和复合化元件及系统在液压系统中得到较广泛的应用。国外已开始广泛采用封闭式循环油路设计。这种油路设计有效地防止泄油和污染。更重要的防止灰尘、污物、空气、化学物质侵人系统, 延长了机器的使用寿命。由于加工工艺等方面的原因, 国内采用封闭式循环油路设计的系统还不多见。在安全性方面, 国外某些采用微处理器控制的高性能液压机利用软件进行故障的检测和维护, 如确叹产品可实现负载检测、自动模具保护以及错误诊断等功能。 7二、研究主要成果 当前的国内外液压机产品中，按照控制系统，可分为三种类型：一是以继电器为主控元件的传统型液压机；二是采用可编程逻辑控制的液压机；三是应用高级微处理器的高性能液压机。 8三种类型功能各有差异, 应用范围也不尽相同。但总的发展趋势是高速化、智能化。继电器控制方式是延续了几十年的传统控制方式, 其电路结构简单, 技术要求不高, 成本较低, 相应控制功能简单, 适应性不强。随着技术的不断发展, 可编程序控制器的功能更加丰富。早期的可编程序控制器在功能上只能进行简单的逻辑控制，后来一些厂家开始采用微电子处理器作为可编程序控制器的中央处理单元, 从而扩大了控制器的功能, 使其不仅可以进行逻辑控制, 而且还可以对模拟量进行控制。因此, 可编程控制器控制方式是介于继电器方式和工业控制机控制方式之间的一种控制方式。可编程控制器有较高的稳定性和灵活性, 但在功能方面与工业控制机相比有一定差异。工业控制机控制方式是在计算机控制技术成熟发展的基础上采用的一种高技术含量的控制方式。这种控制方式以工业控制机或单片单板机作为主控单元, 通过外围接口器件如刀, 板等或直接应用数字阀实现对液压系统的控制, 同时利用各种传感器组成闭环回路式的控制系统, 达到精确控制的目的。 9继电器控制方式是延续了几十年的传统控制方式，其电路结构简单，技术要求不高，成本较低，相应控制功能简单，适应性不强。其适用于单机工作、加工产品精度要求不高的大批量生产（如餐具、厨具产品等） ，也可组成简单的生产线，但由于电路的限制，稳定性及柔性较差。现在国内许多液压机厂家是以这种机型为主，使用对象多为小型加工厂，或加工精度不高的民用产品。国外众多厂家只是保留了对这种机型的生产能力，而主要面向以下两种技术含量的机型组织生产。 10可编程控制器是在继电器控制和计算机控制发展的基础上开发出来的，并逐渐发展成以微处理器为核心，把自动化技术，计算机技术，通讯技术融为一体的新兴工业自动控制装置，目前已被广泛的应用于各种生产机械以及自动化生产过程中。随着技术的不断发展，可编程序控制器的功能更加丰富。早期的可编程序控制器在功能上只能进行简单的逻辑控制。后来一些厂家开始采用微电子处理器作为可编程序控制器的中央处理单元（CPU ） ，从而扩大了控制器的功能，使其不仅可以进行逻辑控制，而且还可以对模拟量进行控制。因此，可编程控制器控制方式是介于继电器方式和工业控制机控制方式之间的一种控制方式。可编程控制器有较高的稳定性和灵活性，但在功能方面与工业控制机控制方式，如天津锻压机械厂有近 60%的产品装有 PLC。通过采用 PLC 控制，使系统的控制性能和可靠性大大提高。国外厂家如丹麦的 STENHQJ 公司采用了 SIEMENS 的可编程控制器，实现对压力和位移的控制。 11工业控制机控制方式是在计算机控制技术成熟发展的基础上采用的一种高技术含量的控制方式。这种控制方式以工业控制机或单片/单板机作为主控单元，通过外围接口器件或直接应用数字阀实现对液压系统的控制，同时利用各种传感器组成闭环回路式的控制系统，达到精确控制的目的。这种控制方式主要有以下特点：具有友好的人机交互性，操作简单。如：BROWN 、BOGCS 公司的产品，可通过数字面板显示输入压力、快进和回程速度、压制速度及保压/停机时间参数，极大减轻了劳动强度。控制精度高。数字控制的行程长度及工作行程与传统机械式的行程开关控制相比，精度有极大的提高。一般控制精度可达到 0.05mm2易于实现高速化，提高生产效率。如美国的 FERRA 公司通过采用电子微处理控制方式，工作循环比以前快 60%。可顺利实现对工作参数（压力、速度、行程等）的单独调整。通过对控制参数的单独控制，调整被加工材料的流动，能进行复杂工件、不对称工件的加工。 12预存工作模式，可对不同工件的工艺过程、工艺参数预先存储和重复调用，缩短调整时间。这与柔性加工的加工要求相适应。对高速下的换向冲击可利用软件来清除，以降低噪声，提高系统的稳定性。在安全方面，可利用软件进行故障预诊断，并且自动修复故障和显示错误。如 STENHQF 的机型和 BROWN BOGCS 公司都有此项功能易于实现生产线的集成控制，组成柔性生产线及与上位机进行通讯和实现调度控制。 13三、发展趋势： 目前四柱液压机到底发展方向主要有：1) 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。2)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。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。 14四、存在问题1）液压元件制造精度要求高 由于元件的技术要求高和装配比较困难，使用维护比较严格。2）实现定比传动困难 液压传动是以液压油为工作介质，在相对运动表面间不可避免的要有泄漏，同时油液也不是绝对不可压缩的。3）油液受温度的影响 由于油的粘度随温度的改变而改变，故不宜在高温或低温的环境下工作。4)不适宜远距离输送动力 由于采用油管传输压力油，压力损失较大，故不宜远距离输送动力。5）油液中混入空气易影响工作性能 油液中混入空气后，容易引起爬行、振动和噪声，使系统的工作性能受到影响。6）油液容易污染 油液污染后，会影响系统工作的可靠性。7）发生故障不易检查和排除。 15五、主要参考文献 1徐刚，鲁洁，黄才元.金属板材冲压成型技术与装备的现状与发展.锻压装备及控制技术.2004(4).2王卫卫. 金属与塑料成型设备. 机械工业出版社. 1996第一版3李运化. 近代液压伺服系统控制策略的现状与发展. 液压与气动. 1995（1）1-6 4刘庆印. 我国锻压设备产业竞争力分析. 锻压技术. 2005,(5)5 李贵闪 何晓燕 荣兆杰. 我国液压机行业的现状及发展. 锻压装备与制造技术 2006, 41(4):17- 39.6成大先. 机械设计手册(第三版). 北京: 化学工业出版社. 19977天觉 等. 液压工程手册. 北京: 机械工业出版社. 199082004年机床行业企业主要经济指标分析汇总. 中国机床工具协会. 2005-049 王孝培.主编.冲压手册.北京：机械工业出版社.1988.10成大先. 机械设计手册(第4卷)M. 北京:化学工业出版社.1994.11 D
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