第!!卷第'期锻压装备与制造技术
Vol.55No.6CHINA METALFORMING EQUIPMENT&MANUFACTURING TECHNOLOGY Dec.2020
陈柏金"，张连华％，马海军谢朝阳颜笑鹏1
干墙（1.华中科技大学材料科学与工程学院，湖北武汉430074；2.中科聚信洁能热锻装备研发股份有限公司，江苏盐城224000；
3.江苏华威机械制造有限公司，江苏盐城224000；
4.贵阳精恒机电科技有限公司，贵州贵阳550000）
摘要：自由锻锤生产环境恶劣，操控方式落后，人工劳动强度大，无法适应现代生产要求。本文通过分析自由锻锤的操作与控制原理，提出采用电液伺服控制系统替代目前通用的机械连杆随动机构，实现自由锻锤的自动控制及远程控制。程控自由锻锤实现了锻锤生产的集中控制，由一人操控锻锤及操作机；生产过程可采用手动、半自动及自动方式进行；各种操作方式转换方便、打击能量设置简单，并可与操作机进行联动操作。程控自由锻锤已在生产过程中得到成功应用。 关键词：锻锤；自由锻锤；自动控制；电液伺服
中图分类号:TG315文献标识码:A
D0I：10.16316/j.issn.1672-0121.2020.06.003文章编号：1672-0121（2020）06-0016-04
电液自由锻锤由于工艺适应性强、结构简单、操作方便、投资成本低等优点在我国应用较广。电液自由锻锤在锻造行业虽然广泛使用，但锻锤生产过程中的噪声、安全隐患及自动化程度低等缺点依然存在。目前，自由锻锤的生产场景仍然是一个操作工在锻锤跟前手动操作一套杠杆机构控制锻锤的动作，根据不同工序，手动摇动杠杆机构的频次最快在120 次/min以一个操作工在操作操控锻造操作机，操作机一个操作工，自由锻生产过程中的、强度、噪声及低安全性行业的展。
实现自由锻锤的程控化，则能将锻锤的操作转移的操作，生产噪声，锻锤的操作
收稿日期:2020-06-15；修订日期:2020-07-20
作者简介：陈柏金（1965-），男，博士，教授。E-mail:chenbaijin@sina.
com 过程中的许多工步可采用自动控制，操作人员的劳动强度降低，生产安全和工作同，以将锻造操作机的控制中操作，一同操控锻锤操作机，实现，生产，实现操作机锻锤动。
1自由锻锤控制原理
作为通用性最强的锻造装备，自由锻锤也在不断的造，锤、-气锤、电液液气锻锤、电液全液压锻锤等多个发展F目前，自由锻行业使用的锻锤是电液液锻锤电液全液锻锤。
电液液气自由锻锤的工作组成原理如图1所示。1能8液，工作时泵-蓄能器为锻锤，通过机杆机构操纵手动随动7控制锤3的动作。锻锤工作5
Research on technology of high-efficiency and
precise multi-station deep drawing press
YAN Hui,YUAN Xiaolei,FENG Tao,FENG Xiang,WU Shusen
(Yangzhou Jingshanda Servo Forming Equipment Co.,Ltd.,Yangzhou225000,Jiangsu China) Abstract：Taking the high-capacity explosion-proof power battery case of a new energy vehicle as an example in the text,in combination with the forming process requirements,the key technical conditions of the press has been analyzed,and the related technology of high-efficiency and precise multi-station deep drawing press has been introduced.
Key words：Multi-station;High speed;Precision;Deep drawing
陈柏金，等：程控电液自由锻锤第6期
1.泵站
2.快放阀
3.锤头
4.安全阀
5.工作缸
6.气罐
7.手动随动滑阀&蓄能g组
上腔充有高压氮气，操作随动滑阀7使快放阀2打开，工作缸5下腔排油，锤头3在自重和工作缸5上腔气体膨胀力驱动下加速下行打击；操作随动滑阀7使工作缸5下腔进油则锤头3回程，同时压缩工作缸5上腔气体，储存能量。
电液全液压自由锻锤工作组成原理如图2所示。锻锤工作油缸3下腔与蓄能器组5相通，操作手动伺服
滑阀4使工作油缸3上腔通蓄能器组5，锤头1在自重和工作油缸3上、下腔差动油压作用下加速下行打击；操纵手动伺服滑阀4使工作油缸3上腔通油箱，锤头1在工作油缸3下腔油压作用下回程。
4.手动伺服滑阀
5.蓄能器组
6.泵站
燃油调压阀
由于全液压锤无主缸配气系统、不存在主缸油气互串问题、结构简单、打击锤头回程后等优，液气锻锤全液压锻锤。2自由锻锤自动控制
两种自由锻锤的操控方式均是手动操作随动（伺服）滑阀实现锻锤控，将锻锤的手动控
控器控，则能实现锻锤自动控。由于自由锻锤工随，不同工能量，自由锻锤自动控无用
全液压锻锤通行控打击阀开时控回程阀开时间的方式现。
控锻锤手动随动（伺服）滑阀具有过渡状态无，能控阀开通，通操纵系统现锤头、、、击、回程同行程、同击动作。自由锻锤操纵用电液伺服控制系统即能实现控。
如图3所示自由锻锤电液伺服控系统工作原理图。
图3自由锻锤电液伺服控制工作原理示意图
1.锻锤控阀
2.伺服油缸
3.器
4.伺服阀
伺服阀4 控，控伺服油缸2运动，伺服油缸2驱动锻锤控阀1动作，锻锤控制阀1现锻锤动作。伺服油缸2由传器3，伺服阀4、伺服油缸2、器3组成控系统，伺服油缸2速、动全随控器，锻锤、击、回程、速、快速、锤、重锤动作击、打击通过控制器实现。
锻锤控器，用相控现锻锤自动行，图4是PLC控制的程控电液自由锻控图。
图5为8t电液自由锻控操作。锻锤在操作室进行手动操作，还能定道进行自动锻造，与操作机进行联动动作。
第55卷
锻压裝备与制造技术
图4程控电液自由锻锤控制框图
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2020/8/27 19J
右操作机i
•操作机
+o 16.9
+405
图5 8吨程控电液自由锻锤监控操作界面
伺服阀使能Q
半自动重锤回程提前量mm 60半自动轻锤回程提前量mm 50自动回程提前量mm
60
道次锻造尺寸回程髙度行走位移旋转角度 步/次
400
50020090430050050
458
1
200
500
100
90
3
3程控自由锻锤特点
（1） 锻锤远程控制。采用液压伺服阀、伺服油缸、
adsl分离器反馈传感器、PLC 组成一套锻锤自动系统。PLC 、液压 伺服阀、伺服油缸、反馈传感器组成闭环控制系统来
驱动控制锻锤动作的控制阀,PLC 根据命令信号控
制伺服油缸的运动速度和位置，从而控制锻锤控制
阀的开启速度、开启大小，进而控制锻锤的打击、回 程动作及速度和打击能量等。锻锤动作时由操作人
员在操作室根据锻造要求，向PLC 发送命令，从而实
现自由锻锤的远程操控，减轻操作人员劳动强度、改 善生产条件，并能进一步实现生产过程的自动控制。
（2） 锻锤生产过程自动锻造。在采用液压伺服控
制系统的基础上，增加锻锤位移检测传感器，实现锻
锤生产过程的自动锻造。
在PLC 控操作
置多个锻造道次，每
锻造尺寸、回程高度。锻造尺寸为坯料锻造后要达到的几何尺寸，回程高度为每次打击完成后
锤头的 位置，回程高度控制锤打击时锤的
能量和。锻打时操作人员根据 坯料的成形 尺寸
， 控制器根据
的锻造尺
寸和回程高度，自动控制 锤的打击能量，打击 成
后锤头自动回程，锻打过程全自动 成。
（3）采用 自动 的打击能量和频次。自由
锻锤 动控制锻造时， 锤的打击、回程等动作、能
量及
由人工操作
成， 操
作120
骑马机，操作人员劳动强度大；锻锤自动锻造
时通过
的锻造尺寸、回程高度控制锻锤的打
击能量和
， 要操作人员根据实操作情
睫毛器改
的 ， 在高 锻打
时操作
）
在锻锤操作 采用 向 位器 ，
在 向操作为 的手动操作 向操作
时，锻锤动作自动 为自动控制， 操作人员来回
陈柏金，等：程控电液自由锻锤第6期
GATAL歌词翻译操作手柄，此时锻锤的每锤打击能量、速度由手柄两个方向的电位器给定。手柄偏移角度及幅值，决定每锤的打击能量和速度，这样很容易实现锻打过程中的轻锤、重锤，以及锻造频次等控制，使锻锤的操作、控制方式更加灵活。
(4)与操作机联动。锻锤、操作机控制集中到操作室，实现一人同时控制锻锤及操作机，并且操作机可以根据设定的速度、位置(带位置控制的操作机)与锻锤动作联动，这能大大提升进行锻材成材锻锤的能，且动强度，能提锻材成形的一>
(5)锻锤位置非接触测量。自由锻锤的打击速度最高达9m/s，对锻锤锤身、锻锤基础产生冲击、震动，锻锤位移检测装置锤身上由时加速度大，易器。
位移器测量锻锤锤的位置，测量器锻锤操作室的
上，测量器的位置与锤身、锻锤基，打击时的冲击、动、到同时，现操作，现场操作>测量度的提，测量，
使>4结语
自由锻锤实现程控能锻锤
件，而且能实现人，自由锻锤的传统操作方式，使锻锤及行的机。通过8t自由锻锤的，自由锻锤程控可行，现的自由锻锤和自由锻锤可升程控自由锻锤。
参考文献：
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2014.
Programmable electro-hydraulic free forging hammer
CHEN Baijin1,ZHANG Lianhua2,MA Haijun3,XIE Zhaoyang4,YAN Xiaopeng1
(1.School of Materials Science and Engineering,Huazhong University of Science and Technology,
Wuhan430074,Hubei China;
2.Zhongke Juxin Clean Energy Hot Forging Equipment R&D Co.,Ltd.,Yancheng224000,Jiangsu China;
3.Jiangsu Huawei Machinery Manufacturing Co.,Ltd.,Yancheng224000,Jiangsu China;
4.Guiyang Jingheng Electromechanical Technology Co.,Ltd.,Guiyang550000,Guizhou China) Abstract：The free forging hammer has a harsh production environment,backward control method,and high manual labor intensity,which cannot meet the requirements of modern production.Through the analysis of the operation and control principle of the open forging hammer,it is proposed in the text that the electro-hydraulic servo control system has been used to replace the current general mechanical linkage follow-up mechanism in order to realize the automatic control and remote control of the free forging hammer.The programmable free forging hammer realizes the centralized control of the forging hammer production.One person controls the forging hammer and the operating machine;the production process can be carried out in manual, semi-automatic and automatic modes;various operation modes are convenient to switch while the blow energy setting is simple which can be in linked operation with the operating machine.Programmable free forging hammers have been successfully used in the production process.
Key words：Forging hammer;Free forging hammer;Automatic control;Electro-hydraulic servo
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