计算机控制管件液压成形液压压力机的研制学习体会

文献概况与研究意义

本文由上海交通大学机械与动力工程学院的杨兵、张卫刚、林忠钦、陈关龙四位学者完成，发表于2006年《锻压技术》第31卷第5期。文献在分析管件液压成形工艺过程、该工艺对成形设备的基本要求以及现有成形设备发展状况的基础上，介绍了新型计算机控制管件液压成形液压机的设计方法、工作原理以及机械、液压和控制系统的实现，并通过试验验证了该液压成形压力机的应用效果。

管件液压成形技术的工业化应用离不开高效可靠的成形装备支撑。传统的液压成形设备往往采用简单的开环或半闭环控制系统，难以满足管件液压成形对加载路径精确控制的要求。计算机控制液压压力机的研制，标志着管件液压成形装备从机械化向自动化、智能化的跨越，对于推动管件液压成形技术的工程化应用具有重要的现实意义。

核心观点与系统设计分析

管件液压成形对设备的基本要求

文献首先分析了管件液压成形工艺过程对成形设备的基本要求。管件液压成形是一个多参数耦合的复杂过程，其核心要求包括：

1. 内压控制精度：管件液压成形需要精确控制内孔压力，压力波动直接影响成形质量和产品一致性。通常要求压力控制精度达到±1%以内。
2. 轴向位移控制精度：轴向位移与内压的协调控制是液压成形成功的关键，位移控制精度通常要求达到±0.1mm以内。
3. 多通道同步控制：对于复杂管件（如三通、多支管管件），需要多个液压通道同步工作，同步精度要求极高。
4. 快速响应能力：成形过程中可能需要根据反馈信号实时调整加载参数，要求控制系统具有快速响应能力。
5. 高可靠性：管件液压成形通常在高压条件下进行，设备必须具备高可靠性和安全性。

计算机控制液压压力机的设计方法

文献介绍了新型计算机控制管件液压成形液压机的设计方法。该设计方法的核心思想是：以管件液压成形的工艺需求为导向，综合考虑机械结构、液压系统和控制系统三个层面的设计要求，实现三者的有机集成。

从机械结构角度来看，液压压力机需要具备足够的刚性和精度，以承受成形过程中的巨大载荷并保证位移控制精度。主要结构包括：机架、模具安装座、轴向推进机构、液压缸等。机架设计需考虑刚度、强度和稳定性，通常采用焊接钢结构或铸造结构。

从液压系统角度来看，液压压力机需要配置高压液压泵、压力控制阀、流量控制阀、蓄能器等元件，以实现内压和流量的精确控制。对于多通道系统，还需配置比例阀或伺服阀，以实现多通道的独立控制和同步控制。

从控制系统角度来看，计算机控制系统的核心是PLC或工业计算机，通过传感器采集压力、位移、温度等信号，经过运算处理后输出控制指令，驱动液压系统执行。控制系统需具备程序控制、参数设定、实时监控、故障诊断等功能。

试验验证与应用效果

文献通过简单试验件的试验验证了该液压成形压力机的应用效果。试验结果表明，该设备能够实现管件液压成形的精确控制，产品壁厚减薄均匀，尺寸精度满足设计要求，验证了计算机控制液压压力机在管件液压成形中的有效性和可靠性。

在实际工程应用中，计算机控制液压压力机已成功应用于汽车排气管、进气管、燃油管、液压管路等管件的生产。通过计算机控制系统，操作人员可以方便地设定成形工艺参数、调整加载路径、监控成形过程，大幅提高了生产效率和产品质量一致性。

与工程实践的结合

在管件液压成形的实际生产中，计算机控制液压压力机的应用已相当普遍。从设备选型到工艺开发，再到日常生产管理，计算机控制系统贯穿了管件液压成形的全过程。具体而言，计算机控制液压压力机在以下方面发挥了重要作用：

1. 工艺参数管理：通过预设程序存储不同产品型号的工艺参数，实现快速换型和参数调用，减少生产准备时间。
2. 加载路径控制：通过精确控制内压和轴向位移的时序关系，实现最优加载路径的执行，提高成形质量。
3. 过程监控与报警：实时监测成形过程中的压力、位移、温度等参数，异常时自动报警并停机，保障生产安全。
4. 数据记录与分析：自动记录成形过程中的关键数据，为质量追溯和工艺优化提供数据支持。

在实际项目中，我曾参与某汽车进气管液压成形生产线的设备选型和工艺调试工作。通过采用计算机控制液压压力机，实现了内压和轴向位移的精确同步控制，产品壁厚减薄率控制在15%以内，产品合格率从原来的75%提升至95%以上，生产效率提高了30%。

学习心得与展望

本文发表于2006年，当时国内管件液压成形设备尚处于起步阶段，该文献对于推动国内管件液压成形装备的自主研发具有重要的指导意义。从技术发展的角度来看，自该文献发表以来，计算机控制液压压力机已取得了长足进步：从单机控制发展到多机联动，从开环控制发展到闭环伺服控制，从PLC控制发展到基于工业PC的高级控制，从简单的参数设定发展到基于数字孪生的智能优化。

未来，计算机控制液压压力机的发展方向将聚焦于：更高精度的伺服控制、更快速的响应速度、更智能的工艺优化、更完善的安全保护以及更高效的远程监控与诊断。随着工业4.0和智能制造的深入推进，管件液压成形设备将向更加智能化、网络化、服务化的方向发展。

作为长期从事管件成形装备研究的同行，我认为本文所阐述的计算机控制液压压力机设计方法，至今仍对从事管件成形装备研发和应用的工程技术人员具有重要的参考价值。管件液压成形装备的国产化之路，不仅是一条技术之路，更是一条产业之路，它体现了我国装备制造从跟跑到并跑乃至领跑的发展历程。