[发明专利]低功率200mm/s级高速大吨位四柱单动热冲压成形油压机

说明书

技术领域

本发明涉及一种低功率200mm/s级高速大吨位四柱单动热冲压成形油压机。

背景技术

四柱式油压机的用途很广，在轻工、家电、电子、造船以及装修装潢等产业，被广泛应用于钣金的冲压或弯曲成形。热冲压成形利用金属热塑性成形的原理，能够在成形的同时实现对板料的淬火热处理。为达到临界淬火速度，热冲压成形的工作速度需要大于150mm/s，同时由于板料冷却后强度很高，达到1500MPa以上，零件的最终成形需要极高的保压吨位。传统的机械式压力机速度可以达到500mm/s，但其曲柄式结构无法实现大吨位保压。传统油压机能够实现大吨位保压，但其工作速度通常低于30mm/s，无法满足热冲压成形的速度要求。如解永娟在2005年提出的大跨度、大吨位油压机，这种油压只适用于大跨度的厚度较大的钢板压制，这种压制需要很大的压力，导致这种油压的公称压力很大，工作速度最大才26mm/s，无法满足热冲压成形要求的工作速度（>150mm/s）。按照传统液压机设计，要满足热冲压成形的高速大吨位需求，按200mm/s、500吨压力核算，装机功率需要在1000kW以上，远高于一般科研院所实验室装机功率上限。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种100kW低功率下大吨位四柱单动热冲压成形油压机既能满足200mm/s级高速，又能满足500吨保压的冲压成形。

本发明所述的四柱式油压机，主要由机身、各种油缸、动力液压系统、电气控制系统、安全系统及其他辅助部件组成。

本机机身采用三梁四柱式结构，主要由上横梁（7）、滑块（4）、下横梁（1）、立柱（2）、液压垫（12）和垫板（3）等组成。上横梁（7）和下横梁（1）通过立柱预紧构成龙门框架；中间布置有滑块（4）。液压垫（12）置于下横梁（1）内，在液压垫上（12）面放置工作台， 滑块（4）下平面与工作台上平面均设有T型槽用于固定模具，工作台上开有顶杆孔，另外在上横梁（7）内布有3个主油缸（5,6）（两侧油缸（5）为200吨活塞缸，中间油缸（6）为100吨柱塞缸）以及在下横梁（1）内布有3个液压垫缸（10,11）（两侧油缸（11）为70吨柱塞缸，中间油缸（10）为63吨活塞缸）：主油缸的缸体通过法兰和连接块与上横梁（7）连接，活塞杆与滑块（4）连接；液压垫油缸的缸体通过法兰和连接块与下横梁（1）连接，活塞杆与液压垫(12)连接。其中液压垫(12)为钢板焊接箱型结构，液压垫(12)压力、行程可由触摸屏设定调节，并可显示；液压垫(12)置于下横梁(1)内。液压垫(12)由导柱导向，运行精度高。在液压垫(12)上平面安装有淬硬圆垫，以防止因顶杆对液压垫的冲击而造成液压垫上平面的变形和损伤。本油压机采用动力液压系统为压机提供可控制的液压动力源，它是由高压电比例流量油泵(16)、充液阀（13）、比例调压阀、二通插装阀组（17）、充液油箱（14）、储液油箱（15）组成。在电机工作带动油泵（16）工作，通过油泵（16）顶端的比例调压阀控制油管中液压油量，液压油通过油管进入二通插装阀组（17），在二通插装阀组（17）的作用下液压油经过N2油管流入主油缸（6）和主油缸（5）的上腔使主油缸（5、6）工作，为压机工作产生压力，而主油缸（5）下腔中液压油通过N3油管流入油箱（15）；当压机回程时，液压油在二通插装阀组（17）作用下经过N3油管流入主油缸（5）的下腔，为压机回程提供拉力，而液压油在油缸顶部皮管中液压油的作用下打开充液阀（13），主油缸（6）和主油缸（5）上腔中的液压油流入充液油箱（14），充液油箱（14）中多余的液压油通过N1油管回流到储液油箱（15）中，从而使整个过程中液压油的平衡，以保证液压系统的稳定性和可靠性。油压机可以进行压力分级，滑块（4）采用500吨级和100吨级二级，液压垫（12）采用200吨级和63吨级二级。为实现低功率下热冲压成形的高速压制和大吨位保压要求，当需要高速压制时，通过电气控制系统控制方向阀（18），只对中间100吨的柱塞缸（6）充入高压油，100kW功率下的全流量液压油用于提供单缸（6）高压充油，从而实现200mm/s的高速滑块压制速度，而两边的200吨油缸（5）利用自重副压从充液油箱（14）吸油实现随动，不提供工作压力；当热压完成进行保压成形时，压力传感器向控制系统发出当前背压信号，系统通过方向阀（18）自动切换为三个油缸充入高压油，100kW功率下的全流量液压油为三个缸（5、6）同时高压充油，实现500吨的滑块工作压力和20mm/s的保压压制速度。液压垫的200吨和63吨压边力原理和为滑块提供压力原理一样都是通方向阀控制的。这种提供压力方式适用范围很宽，特别适合作为试验机对各类大小试件热冲压成形实验。