分享 | 智能液压机发展趋势及关键技术

智能液压机属于高端制造装备，主要针对液压机设计制造和使用过程，利用信息感知、决策判断、安全执行等先进智能技术，形成人类专家与智能机器共同组成的人机系统，实现产品、工具、环境和工人等资源的最佳组织与优化配置，扩大、延伸和部分取代人类在液压成形制造过程中的体力与脑力劳动。那其发展趋势和关键技术有哪些方面?

一、发展趋势

1、智能化。滑块运动曲线可根据不同生产工艺和模具要求(如冲裁、拉伸、板料挤压和级进模冲压等)进行在线优化设置，可设计特殊的工作特性曲线，进行高难度、高精度加工，实现滑块“自由运动”。

2、效率高。可以在较大范围内设定滑块行程次数，滑块速度和行程调节方便，能根据成形工艺，滑块可在最小行程工作，借助多工位技术和自动送料技术，大大提高生产效率。

3、精度高。通过伺服控制技术，液压机运动可以精确控制，一般均装有滑块位移检测装置，滑块的任意位置可以准确控制;滑块运动特性可以优化，例如拉伸、弯曲及压印时，适当的滑块曲线可减少回弹，提高制件精度。

4、功能复合化。针对等温锻造、超塑成形等新工艺，利用滑块和模具空间，构建温度可控加热环境，将锻造、冲压工艺和热处理工艺进行复合，实现一机多用，保证产品质量。

5、噪声低。智能液压机简化了传动系统，降低了噪声。通过设定滑块的低噪声运动曲线有助于降低冲裁噪声，与传统的冲裁相比，新型的两步冲裁工艺可降低噪声至少10dB。

6、节能效率高。伺服液压机采用直接传动，传动环节大大减少，润滑量减少，可维护性强。滑块停止后，电机停转，能耗显著降低。

7、所见即所得。通过现代软件技术实现工艺操作模拟，在电脑上规划并优化整个制造流程，用户使用和操作更加直观。

智能液压机比传统液压机的使用范围更广，产品附加值高，可以应用于金属板件冲压、等温锻造、粉末压制、橡胶硫化、纤维板热压、校直、压装、注塑等精密成形工艺。

图为兴迪自主研发的板材充液成形设备，适用于筒形件、盒形件、复杂曲面零件等复杂形状零部件成形，尤其适合制造加工大面积、高精度、局部构造复杂多变的薄壁板材类零部件，可在汽车、航天航空、船舶、军工等行业广泛应用。

二、关键技术

智能液压机开发的主要关键技术如下：

1、采用伺服电机直接驱动液压机的主油泵研发。目前大功率伺服电机直接驱动的液压泵还存在很多技术难点，要求液压泵的转速调节范围非常大，液压泵即使在10 rpm以下都可正常工作，一般液压泵最低转速为600 rpm，难以实现大范围调速要求。

2、大功率交流伺服电机及驱动控制系统。目前主要应用开关磁阻电动机(SMR)，具有简单可靠、可在较宽的转速和转矩范围内高效四象限运行、响应速度快和成本低等优点。随着驱动控制系统性能提高，价格下降，促进了大功率交流伺服驱动技术的实现和推广，为在锻压装备领域采用交流伺服驱动提供了可能。其缺点是:转矩存在较大波动、振动大;系统具有非线性特征，控制成本高，功率密度低等。研究重点是开发具有自主知识产权的大功率交流伺服电机控制技术及相关应用技术。

3、专用控制系统。通过伺服电机转速的变化实现对液压机压力、位置的闭环控制技术。传统的液压机都是通过比例阀、比例伺服阀对液压、位置进行控制，需要研究专门的泵控系统控制算法，使液压系统在1~25 MPa之间都具有高稳定性与高精度。由于现有的液压机多是采用PLC控制，但智能液压机采用液压、速度闭环程序控制，运算量大，普通的很难满足工艺柔性化需要，必须开发采用工业PC的专用控制系统。

4、能量回收及能量管理系统。为了尽可能减少能量损失，需要把滑块自重下降的势能、油缸卸压产生的能量回收再利用。在能量管理方面，由于瞬时功率比平均功率大很多倍，在大型智能液压机中要做好能量调配，避免对电网造成冲击。

5、基于智能液压机的成形工艺优化。零件的材料、形状不同，其生产工艺也相应不同。如镁合金杯形件反挤压成形，滑块在一个工作循环内需经历四种不同的速度，工艺控制系统应能完成动作要求。

智能液压机与各种成形工艺优化结合，了解最佳工艺路径，才能发挥出优越性。研究各种成形工艺的成形机理，建立适合该成形工艺的优化参数，对于提高产品质量和生产效率、降低生产成本非常重要。

6、智能液压机机身优化设计。和传统液压机相比，智能液压机由于具有节能、降噪、功能复合等优点，其机身设计需要考虑的因素更多，主要包括各种可能出现的热加工影响、极限工况、工作频次、零件的复杂性等。

长期以来，国内工程技术人员主要采用经验法与相似产品类比法进行设计，所进行的设计计算实际上仅起到校核作用，国内锻压机床产品存在体积大、质量重、控制精度差等缺点，钢材消耗是锻压机床制造企业产品成本控制的关键因素之一。

目前有关的优化软件对机床系统动态加工过程考虑不多，锻压机床可靠性问题没有得到很好解决，寿命降低，增加维护成本。因此伺服液压机的机身设计需要形成锻压机床刚度、强度和动态性能约束下的设计方法和技术体系，缩短与发达国家产品设计制造上的差距。

7、服务于智能液压机设计、制造的软件。目前信息化和数字化融入智能液压机设计制造过程十分有限，部分制造企业处于“甩图板”阶段，企业信息化建设有待加强。智能液压机设计阶段需要有限元、优化软件进行多场耦合计算，模拟热加工工艺运行进程，给用户以直观感受。运行中需要强大的智能工艺数据库、专家库、远程故障诊断等软件支撑作在线工艺计算，实现工艺最佳。运行后及时统计相关制造信息和设备运行信息，保护设备正常运行。在这些领域国内缺乏相关软件，急需组织力量研发，为智能液压机发展提供配套服务。

当前，我国正在由制造业大国向制造业强国迈进，作为高端制造装备，智能液压机的应用前景广阔，工程技术人员应该加快技术攻关，补齐目前国内智能液压机的短板，用先进的智能装备支撑起我们制造业强国之路。

文章来源：液压机世界

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