锻造操作机液压系统设计与仿真

　　0 前言

　　锻造操作机是实现锻造自动化的重要设备之一， 它的主要任务是在锻造过程中夹持和操纵锻件，配合锻造机进行锻造工作，对于提高锻造精度和效率、降低能耗具有重要的作用。锻造操作机自20世纪60年代问世，经过40多年的发展，从最初的全机械传动，逐步发展到现在的机电液混合传动形式。目前世界上最主要的锻造操作机生产商主要集中在欧洲，例如德国的SMS公司、DDS公司和捷克的ZDAS公司等。我国锻造操作机的研究起步较晚，水平相对落后，国产锻造操作机的锻造能力、速度、能耗以及材料利用率等与国际先进水平都有较大的差距。例如国外操作机锻造能力已经达到450 t，而国内不到300 t：国外操作机锻造速度已达到30～90次／min，而国内只有10～15次／min。

　　近年来，我国在核电、火电、轨道交通等重大装备领域发展迅猛，对300 t以上的大尺寸复杂锻件有较大需求， 目前，我国的大型操作机主要依赖进口，不仅价格昂贵、供货周期长，而且也使我国大型锻件的制造加工技术受制于人。因此， 自主研发大型锻造操作机对我国重大装备制造业的发展有重要意义。

　　锻造操作机的灵巧性和快速性是保证锻件质量的重要指标，而大型操作机的大负载、大惯量和冲击载荷对传动系统的设计带来了很大的困难，通常需要采用机电液混合驱动的方式来实现快速和准确控制，因此，液压系统是大型操作机设计的关键之一。本文针对锻造操作机重载灵巧操作要求，对其液压系统进行了设计和仿真，并进行了快速性、准确性、可靠性等方面的研究。以上研究可为大流量液压系统的设计提供理论指导， 以实现对锻造操作机的快速、精确、稳定和智能控制。

　　1 操作机液压系统设计

　　1,1 操作机液压系统功能分析

　　锻造操作机主要由大车、夹钳和台架三部分组成，为满足开坯、拔长、镦粗和整圆等锻造工艺要求，操作机需要具备行走、夹钳开闭、旋转、提升、平移和缓冲等多种功能。对于大型操作机，上述功能主要由液压驱动方式来实现。

　　行走功能： 由液压系统驱动大车前进和后退，实现锻件的水平移动。通过液压马达来实现大车的运动和定位， 同时控制大车起停带来的冲击。

　　夹持功能： 由液压系统驱动夹钳实现锻件的夹持和旋转。通过夹钳液压缸实现锻件的夹持，通过液压马达驱动夹钳旋转，并实现准确定位。

　　悬架功能：由液压系统驱动悬架液压缸实现夹钳和锻件的垂直移动和俯仰。同时设置液压缓冲机构，以缓解锻压对夹钳的冲击。

　　1．2 操作机液压控制系统的设计