液压机的研究现状及发展趋势

液压机的研究现状及发展趋势

汪兆尔烈

摘要：液压机是成型生产中应用最广的设备之一，已经历了100多年的发展历史，自问世以来发展很快，已成为工业生产中必不可少的设备之一。本文首先概述液压机应用场合，工作原理，分类及特点，然后对国内外液压机的技术现状进行了综述，最后对液压机技术发展趋势进行了展望。

关键词：工作原理；特点及分类；技术发展状况；未来发展趋势

1.概述

随着近50年的科学技术的进步与发展，液压技术已经成为了一门影响现代机械装备技术的重要基础学科和基础技术，液压机是一种利用液体压力来传递能量,以实现各种压力加工工艺的机床。随着新工艺及新技术的应用，液压机在金属加工及非金属成形方面的应用越来越广泛，在机床行业中的占有份额正在大幅度。由于液压机在工作中的广泛适应性，使其在国民经济各部门获得了广泛的应用。如板材成型；管、线、型材挤压；粉末冶金、塑料及橡胶制品成型；胶合板压制、打包；人造金刚石、耐火砖压制和炭极压制成型；轮轴压装、校直等等。各种类型液压机的迅速发展，有力地促进了各种工业的发展和进步。八十年代以来，随着微电子技术、液压技术等的发展和普及应用，液压机有了更进一步的发展。目前，液压机的最大标称压力已达750MN，用于金属的模锻成型。众多机型已采用CNC或工业PC机来进行控制，使产品的加工质量和生产率有了极大的提高。随着人们生活水平的提高，金属压制和拉伸制品的需求逐年提高，同时，对产品品种的需求也越来越多，另一方面产品的生产批量日益缩小。为与中、小批量生产相适应，需要能够快速调整的加工设备，这使液压机成为理想的成型工艺设备。特别是当液压机系统实现具有对压力、行程速度单独调整功能后，不仅能够实现对复杂工件以及不对称工件的加工，而且，实现了极低的废品率。这种加工方式还适合于长行程、难成型以及高强度的材料。可变的动力组合、短的加

工时间、根据工件长度的简易的压力行程调整，这与机械加工系统相比，有其优越性。

2.液压机的工作原理

液压机是根据静态下密闭容器中液体压力等值传递帕斯卡原理制成的，是一种利用液体的压力来传递能量以完成各种成形加工工艺的机器。液压机的工作原理如下图所示。两个充满工作液体的具有柱塞或活塞的容腔由管道连接，件1相当于泵的柱塞，件2则相当于液压机的柱塞。小柱塞在外力F1的作用下使容腔内的液体产生压力p=F1/A1，A1为小柱塞的面积，该压力经管道传递到大柱塞的底面上。根据帕斯卡原理，在密闭容器中液体压力在各个方向上处处相等，因此，大柱塞2上将产生向上的力F2，使毛坯3产生变形，有F2=pA2=F1A2/A1式中，A2为大柱塞2的工作面积。由于A2》A1，显然，F2》F1。这就是说，液压机能利用小柱塞上较小的作用力F1在大柱塞上产生很大的力F2，由式中还可以看出，液压机能产生的总压力取决于工作柱塞的面积和液体压力的大小。因此，要想获得较大的总压力，只需要增大工作柱塞的总面积或提高液体压力即可。

3.液压机的特点及分类

液压机作为一种通用的无削成型加工设备，其工作原理是利用液体的压力传递能量以完成各种压力加工的。其工作特点一是动力传动为“柔性”传动，不象机械加工设备一样动力传动系统复杂，这种驱动原理避免了机器过载的情况，二是液压机的拉伸过程中只有单一的直线驱动力，没有“成角的”

驱动力，这使加工系统有较长的生命期和高的工件成品率。液压机有单动、双动、三动三种基本的动作方式。在单动方式中，压头（或滑板）作为移动部件单向移动完成压制过程。这种工作方式没有压边装置。单动压力机主要用于薄型工件成型中，适用于卷材和带型材料。双动型压力机有两个移动部件，滑板（或冲头）和模板。其工作过程是，冲头（或滑板）自上而下拉伸冲料，模板充作固定压板。在压制成型后，模板能实现打料顶出功能。可根据材料和工件的特征参数来调整模板的压力。三动型压力机中，深拉伸

滑块和压边滑块自上而下移动，由模板实现打料动作。但是，模板也可以充作压边块来实现专门的成型操作。这种压力机也可以做双动机用。由于内滑板和压边块相关连，因此，成型压力和压边力合成整个系统的总负载。按照机架结构形式液压机可分为梁柱式、组合框架型、整体框架式、单臂式等。按照功能用途液压机可分为手动液压机、锻造液压机、冲压液压机、一般用途液压机、校正、压装液压机、层压液压机、挤压液压机、压制液压机、打包压块液压机、专用液压机十组类型。

4.国内液压机研究和发展现状

4.1在生产能力及市场方面，国内液压机的产量每年都有很大的增长

率，其中2004年，国内液压机的销售额大约在10亿元人民币，2005年达到13亿，到2006年一季度，各液压机生产企业的的全年定单已基本饱和。2006年，在销售收入上，国内突破亿元的企业已超过3家，如合肥锻压机床有限公司、天津市天锻压力机有限公司、徐州压力机械股份有限公司，其中合肥锻压机床有限公司、天津市天锻压力机有限公司在2005年销售收入已突破2亿元。国内液压机从产值和销售收入上和国外发达国家比较，还不具有优势，但从生产的台数和总吨位上比较，在国际上，我国的液压机生产产量处于领先地位。国产液压机在国内的市场占有率超过90%，出口产品的产值占总产值的比例很少，不到5%，只有少数企业的产品具备出口条件，大多出口到第三世界国家。国内进口的液压机多为一些专用液压机，大部分为日本产品，欧美的产品较少。

4.2在产品的技术水平上，国内液压机单机的技术水平达到了国际中

等或较先进水平。一些液压机生产企业通过技术引进或与国内外同行业的合作，技术发展很快。但在一些技术含量较高的液压机中，某些关键技术，如液压和电控部分，还要通过与国内外的企业或研究单位合作，高档的液压元件和电控元件还主要依靠进口。目前，国内液压机产品还是以单机或单机组成的无关联的生产线为主，主要还是靠人工上下料，带自动上下料的液压机台数还不足3%，由多台机器组成的自动线基本上还处于起步阶段。从产品分布上看，低档的液压机主要集中在小吨位上，其台数占有量超过总数的70%但产值不超过30%，一般为小吨位的四柱或单柱液压机。具有一定技术含量的中档框架液压机的产值超过50%用于特殊场合的在控制上比较先进的高档产品产值占有率约在15%左右，这类液压机一般采用先进的电液比例技术，来提高和达到一定的特殊功能。

4.3在质量水平上，随着用户对产品质量要求的不断提高，国内各液

压机生产企业越来越重视产品的质量问题。由于国内液压机的技术最早是从前苏联引进和吸收的，国内生产的液压机在刚度和强度上远远优于日本及韩国的产品，与欧美的产品相当。和国外产品比较，我国的产品在质量方面还存在以下不足：①在可靠性方面，故障率还比较大，主要集中在液压系统方面，多是因为液压和电器元件的可靠性低引起的；②漏油问题在国产液压机中较为普遍；③关键件的加工质量还需提高；④在外观和美学方面和国外公司的产品比较还有一定的差距。总体上讲，国产液压机在质量上和国外一些较知名公司的产品还有一定的差距，但随着国内制造商对质量的不断重视和管理水平的提高，国产液压机的质量会接近和赶上国际水平。

5.发展趋势

（1）高速化，高效化，低能耗。提高液压机的工作效率，降低生产成本。

（2）机电液一体化。充分合理利用机械和电子方面的先进技术促进整个液压系统的完善。

（3）自动化、智能化。微电子技术的高速发展为液压机的自动化和智能化提供了充分的条件。自动化不仅仅体现的在加工。应能够实现对系统的自动诊断和调整，具有故障预处理的功能。

（4）液压元件集成化，标准化。集成的液压系统减少了管路连接，有效地防止泄漏和污染。标准化的元件为机器的维修带来方便。

参考文献

[1]徐 刚，鲁 洁，黄才元.金属板材冲压成形技术与装备的现状与发展.锻压装备及控制技术,2004,(4).

[2]2004年机床行业企业主要经济指标分析汇总.中国机床工具协会,2005-04 [3]徐 刚,鲁 洁,黄才元.金属成形(锻压)机床的发展趋势.锻压装备及控制技术,2005,(3).

[4]李贵闪,翟 华.电液比例控制技术在液压机中的应用.锻压装备及控制技术,2005,(6).

[5]刘庆印.我国锻压设备产业竞争力分析.锻压技术,2005,(5).

[6]吴柏林.2005年机床工具行业经济运行形势和2006 年展望.新技术新工艺,2006,(1).

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