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摘要：所谓重型锻造液压冲压通常指100 MN以上的基本吨数。其主要应用领域为动力、船舶、航天工业。大型模具锻造液压机是我国大型锻造模具工程中重要的设备。在我国，大型锻造用液压冲压技术的开发开始时间较晚，严重限制了以往我国相关产业的发展。但是，就目前阶来讲，中国已经成为世界上最大的，最大吨位的锻造装置生产国家。我国拥有世界最大的大型锻造液压冲压装置。液压冲压的应用和实践达到了较高的水平。本文对重型模锻液压机的关键技术进行了分析和研究。
关键词：重型模锻；液压冲压；关键技术
1 引言
20世纪30年代，德国首先认识到重锻液压冲压对飞机制造业的重要性，率先开发了3个台150M以及和一台300 MN锻造液压冲床。第二次世界大战后，通过分析德国的飞机构造，美国和苏联发现了重型模锻的锻造液压机是航空产业的基础，发展得很快。他们不但将德国重液压床据为已有之外，还另外制造了16台锻造液压冲床，该冲压冲床的吨数为100MN至750 MN。在欧洲，第二次世界大战后，为了建立独立的航空产业，法国、德国和英国也建造了许多特别大型的锻造液压机。重锻液压冲压的建设一直持续到21世纪初。2000年，美国又率先建造出了400MN的锻造液压冲床，法国和德国也分别在2004年建设了300、400台液压冲床。大型模型液压对地区加工、制造业、经济发展非常重要，是国家重工业发展的基本设备之一。同时，大型模具锻造液压冲压的设计与制造可以充分反映出国家和地区最新的产业技术和制造水平。
在中国，重锻造液压冲压的建设从60年代末期开始。我国第一台重型模锻液压机为300 MN重型模锻液压机，之后，又不断进行了600 MN预压混凝土多方向压铸液压机，200 MN多方向压模锻造冲床的研讨和试验。虽然由于各种原因这些项目并不是立马就完成的，但是在此期间也研究出了很多较为先进的技术为重型模锻液压机的制造打下了坚实基础。
大型模具锻造液压机，由于其超大负荷、超高构造强度、刚性要求而难以制造，因此各国的建造数量非常有限。在过去的70年里，为了克服制造的困难，提高设计精度，提高冲压能力，延长寿命，重锻液压的设计和制造，时刻吸收最新的工程和技术成果，不断创新。主要体现了超高压技术、压力结构、计算机液压控制系统等先进技术的应用。本文主要针对这两种决定了模具锻造液压的基本特性和基本性能关键技术进行了分析和探讨。
1 重型模锻液压机的关键技术
实际工作中，由于重型模锻液压机具备非常大的负载，导致其在设计的过程中对于设计的强度以及刚度具有严格的要求，所以使重型模锻液压机设备的制造具有很大的困难，在一定程度上限制了其数量。在20世纪60年代，传统的重型模锻液压机属于泵-蓄势器传动水压机，这种设备一直处于恒压的情况下进行运动，这种工作模式的工作速度受到锻件变形抗力的影响；而现阶段生产的重型模锻液压机基本上处于恒流量传动模式，并将超高压技术融入其中，使得在锻造过程中，其精度和效率得到了显著的提高，超高压技术决定了重型模锻液压机的基本特征。
电力、船舶、航空航天行业都需要高强度的合金和高温合金的高技术含量的器材，其在锻造过程中单位面积的模具压力比高达2000MPa，为了达到这种单位面积的模具压力比，最有效的方法是提高液压压力，只有这样才能最大限度地提高压机压力，或者是采取超高压技术，采用此种技术的效果是在较小的单位面积上能够实现更高的压制强度。现代化的重型模锻液压机主要是以大型超高压工作模式，提高单位面积的模具压力比，从而减少结构的整体种类和缩减相应架构的尺寸，进而减少制造成本。在此前提上，必须要解决压缸结构问题和其间隙密封性问题。
1.1 压缸结构问题
大型的锻造液压冲压汽缸是整个液压冲压的中心系统。大型模具锻造液压冲压的汽缸的基本强度与模具整体的液压冲压有效利用直接相关。小型、中型模具锻造用液压机的设计一般采用非压力结构。这种结构不适合设计过程中大型模具锻造液压冲气缸的设计。主要原因在于可操作的范围，但坚固的模具锻造的情况下，汽缸底部和汽缸位置的结构几乎不会由于普通的汽缸的极限压力而发生变化。在液压冲压汽缸的设计中，其大的压力使汽缸底部和汽缸位置的结构变形，对整体的操作带来重大影响，通过集中应力容易使汽缸底部产生裂缝。
从相关计算公式中我们能够得知增加内径和外径能够使得接线应力比增加这样的结论。这表明人工添加外部材料的过程不完全合理，不能有效地改善实质的搬运能力。如果液压在一定水平上，就不可以单纯增大内壁的厚度来提升相关性能指标。
有鉴于此，实际研发过程中相关工作人员必须对其采用新的结构模式。在超高压的重型液压缸的设计过程中完全取消了传统非应力式结构设计的整体缸底模型，采用如图1所示的嵌入式缸底模型。
图2 高压密闭性组成图
从图2中可以明显地看出，起初是状态和工作状态膨胀状态的变换。
2 重型模锻液压机的其他技术分析
对于预应力超高压液压缸的初步设计结构的基本思想是通常是在液压缸内壁预先建立切向压应力（预应力），这个预应力的构造程度与工作状态产生的拉应力叠加，这样做的目的在于能够尽可能多地减小或消除缸壁上的切向拉应力，使液压缸始终处于切向压应力或压应变状态，以提高液压缸的承载能力、发挥缸壁材料的强度潜力、提高抗疲劳性能。
对于重型液压机，除液压缸外，另一个重要的关键部件就是承载机架，在对承载机架设计的过程中，由于其机架设计原因，具有较高的强度和可靠性，但是横梁和立柱就较易出现问题，解决的方法是将横梁和立柱分开，再用预紧力将它们连接成整体，即预应力结构的机架。
3 结语
综上所述，本文对重型模锻液压机的关键技术展开了分析与探讨，通过对压缸结构问题以及其间隙密封性问题进行研究，首先阐释了传统压缸结构以及其间隙密封性的缺点，然后基于缺点对压缸结构问题和其间隙密封性问题进行了针对性的探讨，从而为以后提高现代重型模锻液压机的压制精度、压制效果以及设备的可靠性以及安全性奠定了重要基础。
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论文作者:刘振
论文发表刊物:《防护工程》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/25
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