160kN电镦机液压系统设计分析.pdf

文 章 编 号 1 6 7 2 0 1 2 1 2 0 1 1 0 5 0 0 5 2 0 2 1 6 0 k N 电镦 机 液 压 系 统 设 计 分 析 高 贵 宝 山东 职 业学 院 机 电装 备 系 ， 山东济 南 2 5 0 1 0 4 摘 要 分 析 了大 功 率柴 油机 气 门结 构和 毛 坯成 形 特 点。针 对 船 用柴 油机 大 型 气 门毛坯 制造 用 1 6 0 k N 电 镦 机 液压 系 统 ， 说 明 了液压 控 制 系统 的组成 、 设 计原 理和 控制 特 点。分 析 了满足 不 同型号 大功 率发 动机 气 门 电 镦 工 艺 参 数 的调 整 方 法 和 保 证 措 施 。 关 键词 流体传 动 与控 制 ； 液压 系统 ； 电镦机 ； 设 计 中 图分 类 号 T G3 1 5 ． 7 9 文 献 标 识 码 B 1序 言 电 镦 加 工 是 利 用 金 属 工 件 本 身 电 阻 ， 通 过 低 电 压 、大 电流产 生热 量 ，使 工件 被加 热 到塑 性变 形 温 度 ， 同时施 加 外 部 推力 ， 实 现边 加 热 边 镦 粗 的过 程 。 电 热 镦 粗 加 工 工 艺 适 合 发 动 机 气 门零 件 毛坯 的 制 造 。目前 ， 国 内外大 多数 气 门厂家 都 采用 电热 镦粗 加 工制 造气 门毛坯 ， 但 在具 体应 用 中 ， 要 根据 气 门产 品 本 身特 点和 要求 ， 使 用专 用 电镦设 备 ， 并调 整 控制 好 相应 工 序参 数 ， 才能 保证 毛坯 质 量 。 2大 型 气 门 毛 坯 成 形 特 点 图 1为某 船 用柴 油 机 GA0 1气 门 ，产 品主要 结 构 参数 杆 部 直径 2 2 mm， 大 头外 圆直 径 9 5 mm， 材料 4 0 C r 或 l O C r l 0 S i Mo 等 。 图 1 G A 0 1 柴油机气 门图样 毛 坯 成 形 主 要 特 点 是 棒 料 直 径 尺 寸 大 ， 电镦 加 3 1 6 0 k N 电镦 机 液 压 控 制 系 统 图 2为 1 6 0 k N气 门 电 镦 机 液 压 系 统 原 理 图 。电 镦 机 液 压 系 统 中 动 力 源 为 变 量 柱 塞 液 压 泵1 3， 控 制 元 件有 电磁 换 向阀 7、 1 5、 1 7， 单 向节流 阀 6、 1 6， 调速 阀 l 9和 压力 控 制 阀 5、 8 、 1 8 ，执行 原 件有 3只液 压 缸 ， 分 别是 砧 子缸 1 、 夹 紧缸 2、 镦 粗 缸 3 。 夹 紧缸 主要作 用是 气 门毛 坯 电镦成 形 过程 中 以 一 定 的夹 紧力 有 效 的将 气 门棒 料 进 行 定 位 和夹 紧 ， 在满 足 可靠 夹 紧度 保 证 电极 与棒 料可 靠接 触 的 同 时保 证棒 料 能相 对夹 紧钳 口运 动 。 电镦机 工 作 时启 动油 泵后 ， 夹 紧缸 处 于夹 紧状 态 ， 工作 循环 开 始后 上 料 时 ， 换 向阀 7电磁 铁得 电 ， 使 夹 紧缸 松 开 后 上料 。 这样 有 利 于安 全 操作 ，夹 紧力 的大小 依 靠减 压 阀 5 调 定 。 图 2 1 6 0 k N电镦机液压系统原理图 砧子 缸 的 主要 作 用是初 镦 阶段拖 动砧 子 电极 回 退 ， 保证 棒料 被加 热部 分 的长径 比 ， 使 所镦 粗 成形 部 分 处 于 可 控 理 想 状 态 。 镦 粗缸 的主 要作 用是 推动 气 门棒料 缓慢 均 匀 的 轴 向 进 给 ， 实 现 边 加 热 边 镦 粗 成 形 ， 其 镦 锻 力 和 镦 锻 速度 对 毛坯 质量 的影 响至关 重 要 。镦 粗 缸 回路采 用 变 量泵 与 单 向节 流 阀组 成 的容 积 节 流调 速 回路 ， 变 量泵 可 根据 负载 大小 自动 工作在 定量 阶段 轻载 快 退 和变 量 阶段 重 载工 进 ， 有效 解决 了轻 载 快走 节 约 时闯 、 提高 效率 ， 重 载馒进 保证 质量 的双重 性要 求 的 矛 盾 。 4参 数 控 制 与 调 整 4 ． 1镦锻力 与 系统 压力 镦 锻力 的大 小可根 据 不 同气 门变形 条件 进行 调 整 ，女 瑟GA0 1气 f 采用 4 O C t材 料 ，所 需 镦 锻 力 约 7 3 1 3 8 ． 4 5 N P ， 锻 系 数 、 毛 坯 镦 锻 面 积 、 材 料镦 锻 变 形 温 度 下 的屈 服 强度 。 本 机 液 压 控 制 系 统 额 定 压 力 下 的 额 定 镦 锻 力 为 1 6 0 k N， 足 以满 足 GA0 1气 门镦 锻 力要 求 ， 使 用 时通 过溢 流 阀 8调 定 系统压力 即可正 常工 作 。 4 ． 2 砧 子缸 回退 速度 与镦 锻速 度 砧 子 缸 的 回退 速度 和 回退距 离对 毛坯 成 形非 常 重 要 ，毛坯 初镦 阶段砧子 缸 回退速 度与 镦粗 缸 镦锻 速 度应 保持 一致 。砧 子缸 回路 采用 了调 速 阀 出 嚣节 流调 速 回路 ， 回退 速 度 由调 速 阀 l 9调 整控 制 ， 可保 证 工件 初镦 成形 加热 的均 匀度 保 障毛坯 质 量 。 毛坯 终 镦 阶段 的镦 锻速度 依靠 变量 泵 自动调 节功 能 和调 整 镦 粗 缸 回油 回路 单 向节 流 阀 6实 现 速度 调 节 ， 满 足工艺 要求 。 4 ． 3夹 紧力 夹 紧力 的大 小影 响 电极 与棒 料 间结 合 的可靠 程 度 ，影 响 镦 粗 缸 的镦 锻 力 大 小 ，一 般 取 顶 锻 力 的 1 ／ 5 ～1 ／ 4， 可 根据 产 品类 型 通 过调 整 减 压 阀 5进 行 调 定 。 4 ． 4镦 粗 缸 回退 速 度 镦 粗缸 回退 所 用 时 间直 接影 响设 备 工 作效 率 ， 该液压 系统镦粗 缸 回路 电磁 换 向阀 1 5采 用 1 0通 径 规格 的 ， 最 大额 定 流 量 为 8 0 L ／ rai n， 有 效保 证 了镦 粗 缸 空行 程 回退 速 度 ， 其 额 定速 度 为 7 ． 2 c m／ s V Q／ A， 额定 流量 ， A 镦粗 缸 回油腔 活 塞面 积 ， 对 不 同型 号气 门镦 锻过 程 的 回退 时 间基本 能够 保证 在 1 0 s以 内 ，有效 保 证 了大 批量 生 产模 式 下 的生 产效 率 。 S结 束 语 1 6 0 k N 电镦 机 液压 控制 系 统 的设计 中电镦 回路 有 效提 高功 率利 用率 ， 保 障 了生产节 拍 。 砧 子缸 控制 回l路采 用 出 口节 流调速 回l路 ，提 高 了执行 元 件运 行 的平 稳性 。 夹 紧缸控制 回路保证 了安全操 作要 求 。 总 之 ，就 系统工 作原 理看 ，液 压控 制 系统设 计 是合 理 的 。 【 参考 文献 】 [ 1 】 叶扬． 汽车气f 1 电镦工艺改进． 锻压装备 与制造技术， 2 0 0 3 ， 3 8 4 3 9 4 1 ． [ 2 】 胡学根． 气门电镦技术． 内燃机配件 ， 2 0 0 6 ， 2 [ 3 】 汪运颁。 气门电热镦粗工艺数字模拟．塑形工程学报， 2 0 0 4 ， 2 ， f 4 】 李明， 发动机气门成形加工发展综述 锻压装备与制造技术， 2 0 0 7 , 4 2 6 1 8 2 1 ． De s i g n a n d a n a I y s i s o f h y d r a u l i c s y s t e m f o r 1 6 0 k N e l e c t r i c u p s e t t e r GAO Gu i ba o