一种水压数控锻锤、水压数控锻造装置及水压数控锻造方法

专利名称：一种水压数控锻锤、水压数控锻造装置及水压数控锻造方法
技术领域：
本发明涉及锻锤技术领域，特别是涉及一种水压数控锻锤、水压数控锻造装置及 水压数控锻造方法。
背景技术：
现有技术中的液压锻锤动力装置，都采用液压油为传动介质，通过操作控制系统 实现锤头的各种动作来满足锻造工艺的要求。在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题液压传动介质液压油存在易燃隐患，污染环境，腐蚀，泄漏，磨损，气蚀，水击，成本 高，浪费能源及温升快等诸多弊端，并且存储设备以被动方式进行工作模式控制，不能适应 工作场景的变化，节能效果不佳，一定程度上影响了存储设备的使用寿命。其后人们研究了非石油基的乳化液或合成液如高水基液、水_乙二醇液、磷酸脂 液等，它们通常是在水和基础液中加入各类添加剂，以使其适用于传统的油压系统，但同时 也还是存在着价格昂贵、污染环境等问题。近年来，人们的环保意识不断增强，纯水的固有特性正好满足了现代社会对工业 工程提出的安全、环境保护等一系列要求，纯水液压传动技术和纯水液压元件与系统成为 当今液压界的热点技术和重要的研究方向。纯水液压传动技术是以水为动力传递介质的技术，由于水作为动力传递介质，具 有价格低廉、节省资源、使用安全、利于环保等显著的特点，再加之工程塑料和复合材料的 开发以及表面处理加工技术、电子技术和控制技术等关键技术的突破，解决了高压水压元 件制造加工和使用的诸多难题，所以说今天的水压传动技术，早已不是100年前的那种水 平，已成为一门全新的技术学科，根据发展趋势来看，纯水液压传动技术有望成为解决地球 变暖、环境污染、和资源保护等一系列问题的最先进技术之一。由于水的理化性能不同于传统的液压油，水介质存在着易腐蚀机件、易泄漏、润滑 性差等一系列问题，工作环境相对恶劣，所以原有的油压液压元件完全不能用于水压传动。 高压水压元件的生产制造从材料、加工工艺、设计理论和油压元件完全不同，是解决了材料 腐蚀、泄漏、磨损、气蚀、水击和污染诸多问题的技术突破，才换来高压水压元件适应水压系 统动力传动介质的恶劣工作环境。只有解决这些一系列的问题的液压元件才可以使用在水 压系统中，才可以称作水压元件，这样的系统才可以称作水压传动系统。近几年来，世界许多国家都成立了纯水液压传动专门的研究机构，在高压水压元 件开发方面，如丹麦英国、法国等欧洲国家生产的高压水压元件综合性能处于世界领先水 平，尤其是丹麦，高压水压元件和水压设备种类繁多，水压元件和油压元件在种类上基本相 同，已形成系列化。在日本关于水压传动技术的研究与开发正悄然兴起，一些性能优越的高 压水压元件已经问世，如柱塞泵、活塞泵、工作缸、伺服阀、比例阀、安全阀、电磁换向阀等。 我国的多所大学也有了众多的研究成果，如武汉华中科技大学、浙江大学和哈工大等学校都有多项专利成果，产品主要应用于国防等高科技生产工程实际。

发明内容
本发明的目的在于提供一种不易燃、无污染、成本低、温升慢的水压数控锻锤、水 压数控锻造装置及水压数控锻造方法。本发明实施例提供一种水压数控锻锤，包括动力传动系统和控制系统，所述动力 传动系统为水压传动系统，由动力元件、执行元件、控制元件、传动介质和辅助装置组成，其 中，所述传动介质是纯水介质，所述控制系统根据锻件生产工艺随时调整打击次数和打击 能量，通过控制纯水电磁换向阀的通断可以实现提锤、打击、悬锤等各种动作循环，及重打、 轻打、单打和连打。纯水的温度为5_50°C，PH值为6-7，以及硬度为5-10。所述动力元件为高压纯水液压泵。所述执行元件为单杆双作用式的纯水液压缸，其缸筒、活塞及活塞杆采用不锈钢 制造，而密封件则必须与水具有相容性，所述纯水液压缸的上下腔均采用水压传动，水压由 水泵和所述辅助装置中的水压蓄能器及差动回路联合控制，所述纯水液压缸下腔始终连通 所述水压蓄能器，所述控制系统只对所述纯水液压缸上腔控制，所述纯水液压缸上腔为无 杆腔，下腔为有杆腔，是上下腔双作用的单活塞杆纯水液压缸，所述控制系统通过控制所述 上腔压力来实现锤头的运动。所述控制元件为高压纯水液压阀，包括纯水压压力阀、纯水压流量阀、纯水压方向 阀和纯水压二通插装阀。所述纯水压压力阀为纯水溢流阀，所述纯水压流量阀为纯水节流阀，所述纯水压 方向阀为纯水电磁换向阀。所述纯水溢流阀的阀体、阀芯、弹簧均采用不锈钢材质，各种零件均需经淬火及回 火处理；所述纯水节流阀的阀体、阀芯、弹簧均采用不锈钢材质，各种零件均需经淬火及回 火处理；所述纯水电磁换向阀的阀体采用锻钢，阀芯采用不锈钢经淬火及回火处理，阀座选 用不锈钢。所述辅助装置包括水压蓄能器、过滤器、水箱、高压水管、接头和压力表。所述水压蓄能器的缸筒、活塞及缸盖采用不锈钢材质，密封件与水具有相容性。所述水箱及所述高压水管选择不锈钢材质；所述过滤器采用的过滤材料为与水相 容的玻璃纤维；所述水箱为密封水箱。本发明实施例还提供一种水压数控装置，使用上述水压数控锻锤，所述水压数控 锻造装置为水压数控单臂自由锻锤装置，在组合J型机身立柱上置顶设置水液压站，水液 压站的水箱与组合J型机身立柱通过多组高强螺栓连接固定，在水箱底部中心设计环形支 座，可通过焊接方式固定，其上端有法兰接口，用于固定纯水液压缸，所述纯水液压缸采用 单作用式端部法兰标准结构，与环形支座上端法兰接口连接，通过多组螺栓连接固定，而纯 水液压缸的活塞杆则穿过环形支座，与水箱下面组合J型机身立柱内的锤头连接；电机，高 压纯水液压泵，纯水电磁换向阀，水压蓄能器等水压系统元件集中安装在水液压站的水箱 上盖之上，水箱上盖通过螺栓固定；水箱内部充填水压传动介质——纯水；组合J型机身立 柱与置顶式水箱固定为整体结构，锻锤组合J型机身立柱和砧座采取组合基础；锻锤水压系统工作时，开机通电后，电机带动高压纯水液压泵向纯水液压缸有杆腔供高压水，而水压 蓄能器的高压水也供应纯水液压缸有杆腔，活塞杆带动锤头快速上升，当纯水电磁换向阀 换向时，高压纯水液压泵向纯水液压缸无杆腔供高压水，活塞杆带动锤头下降，纯水液压缸 的活塞杆也是锻锤的锤杆，与锻锤的锤头连接，锤头下部装有上砧块，而装有下砧块的砧座 则固定在组合J型机身立柱底部的基础坑内，砧座采取直接减震方式减震，达到节能降噪 的目的；生产时，工件毛坯装在有下砧块的砧座上，锤头和上砧块在组合J型机身立柱内部 沿导向导轨上下运动，完成锻造工艺打击工作。本发明实施例还提供一种水压数控装置，所述水压数控锻造装置为水压数控双臂 自由锻锤，在组合A型机身立柱上置顶设置水液压站，水液压站的水箱与组合A型机身立柱 通过多组高强螺栓连接固定；在水箱底部中心设计环形支座，可通过焊接方式固定，其上端 有法兰接口，用于固定纯水液压缸；纯水液压缸采用单作用式端部法兰标准结构，与环形支 座上端法兰接口连接，通过多组螺栓连接固定，而纯水液压缸的活塞杆则穿过环形支座，与 水箱下面组合A型机身立柱内的锤头连接；电机、高压纯水液压泵、纯水电磁换向阀和水压 蓄能器等水压系统元件集中安装在水液压站的水箱上盖之上，而水箱上盖通过螺栓固定； 水箱内部充填水压传动介质——纯水；组合A型机身立柱与置顶式水箱固定为整体结构， 锻锤组合A型机身立柱和砧座采取组合基础；锻锤水压系统工作时，开机通电后，电机带动 高压纯水液压泵向纯水液压缸有杆腔供高压水，而水压蓄能器的高压水也供应纯水液压缸 有杆腔，活塞杆带动锤头快速上升，当纯水电磁换向阀换向时，所述高压纯水液压泵向所述 纯水液压缸无杆腔供高压水，活塞杆带动锤头下降，所述纯水液压缸的活塞杆也是锻锤的 锤杆，与锻锤的锤头连接，锤头下部装有上砧块，而装有下砧块的砧座则固定在组合A型机 身立柱底部的基础坑内，砧座采取直接减震方式减震；生产时，工件毛坯放在有下砧块的砧 座上，锤头和上砧块在组合A型机身立柱内部沿导向导轨上下运动，完成锻造工艺打击工 作。本发明实施例还提供一种水压数控装置，使用上述水压数控锻锤，所述水压数控 锻造装置为水压数控桥式自由锻锤，在组合B型机身立柱上置顶设置水液压站，所述水液 压站的水箱与组合B型机身立柱通过多组螺栓连接固定；在所述水箱底部中心设计环形支 座，通过焊接方式固定，其上端有法兰接口，用于固定纯水液压缸；所述纯水液压缸采用单 作用式端部法兰标准结构，与环形支座上端法兰接口连接，通过多组螺栓连接固定，而所述 纯水液压缸的活塞杆则穿过环形支座，与所述水箱下面组合B型机身立柱内的锤头连接； 电机、高压纯水液压泵、纯水电磁换向阀和水压蓄能器等水压系统元件集中安装在所述水 液压站的水箱上盖之上，而所述水箱上盖通过螺栓固定；水箱内部充填水压传动介质—— 纯水，组合B型机身立柱与置顶式水箱固定为整体结构，锻锤组合B型机身立柱和砧座采取 组合基础；锻锤水压系统工作时，开机通电后，所述电机带动高压纯水液压泵向所述纯水液 压缸有杆腔供高压水，而所述水压蓄能器的高压水也供应纯水液压缸有杆腔，活塞杆带动 锤头快速上升，当纯水电磁换向阀换向时，所述高压纯水液压泵向所述纯水液压缸无杆腔 供高压水，所述活塞杆带动锤头下降，所述纯水液压缸的活塞杆也是锻锤的锤杆，与锻锤的 锤头连接，所述锤头下部装有上砧块，而装有下砧块的砧座则固定在组合B型机身立柱底 部的基础坑内，砧座采取直接减震方式减震，生产时，工件毛坯放在有下砧块的砧座上，锤 头和上砧块在组合B型机身立柱内部沿导向导轨上下运动，完成锻造工艺打击工作。
本发明实施例还提供一种水压数控装置，使用上述水压数控锻锤，所述水压数控 锻造装置为水压数控模锻锤，在组合U型机身立柱上置顶设置水液压站，所述水液压站的 水箱与组合U型机身立柱通过多组螺栓连接固定，在所述水箱底部中心设计环形支座，可 通过焊接方式固定，其上端有法兰接口，用于固定纯水液压缸；所述纯水液压缸采用单作用 式端部法兰标准结构，与环形支座上端法兰接口连接，通过多组螺栓连接固定，而所述纯水 液压缸的活塞杆则穿过环形支座，与所述水箱下面组合U型机身立柱内的锤头连接；电机、 高压纯水液压泵、纯水电磁换向阀、水压蓄能器等水压系统元件集中安装在水液压站的水 箱上盖之上，而水箱上盖通过螺栓固定；水箱内部充填水压传动介质——纯水；组合U型机 身立柱与置顶式水箱固定为整体结构，在组合U型机身立柱底部安装减震机构；锻锤水压 系统工作时，开机通电后，所述电机带动所述高压纯水液压泵向所述纯水液压缸有杆腔供 高压水，而所述水压蓄能器的高压水也供应纯水液压缸有杆腔，活塞杆带动锤头快速上升， 当纯水电磁换向阀换向时，所述高压纯水液压泵向所述纯水液压缸无杆腔供高压水，活塞 杆带动锤头下降，所述纯水液压缸的活塞杆也是锻锤的锤杆，与锻锤的锤头连接，锤头下部 装有上模块，而装有下模块的下砧块则固定在机身立柱上，生产时，工件毛坯装在下模块的 模具内，锤头和上模块在U型机身立柱内部沿导向导轨上下运动，完成锻造工艺打击工作。本发明实施例还提供一种水压数控装置，使用上述水压数控锻锤，所述水压数控 锻造装置为水压数控对击模锻锤，对击模锻锤的上锤头与下锤头在组合U型机身立柱内部 可沿导向导轨上下运动，两个锤头对击工作时不需要砧座，冲击能量不会被砧座吸收了 ；在 组合U型机身立柱上置顶设置水液压站，在所述水液压站的水箱底部中心设置固定座，其 上固定复合纯水液压缸，其内部分为a腔和b腔与上锤头连接，而控制下锤头的纯水液压 缸c腔则固定在组合U型机身立柱底部；工作时，水箱充满传动介质纯水；上锤头悬挂高 压纯水液压泵启动后，向水压蓄能器供高压水，使水压蓄能器上腔的氮气增压，超过调定压 力后，高压纯水液压泵排出的高压水经水溢流阀溢流卸荷；工艺准备完毕后，纯水电磁换向 阀处于中位；高压氮气经高压气管进入a腔，b腔的高压水被纯水电磁换向阀封死；b腔水 压向上作用于上锤头；a腔气压向下作用于上锤头；二者形成的力相互平衡，上锤头悬挂不 动，c腔中的水经管和水压液控换向阀回水箱，下锤头处于最下端位置；锤头打击使纯水 电磁换向阀处于左位，管为高压，水压液控换向阀的阀芯右移，处于中位；管通水箱，a腔中 的高压氮气膨胀，上锤头迅速向下运动；水压液控换向阀继续右移处于左位，管和管相互连 通，且都不通水箱；上锤头下移时，b腔中的高压水，经水压液控换向阀和管进入c腔，下锤 头上移与上锤头形成对击，完成锻造工艺打击工作；锤头回程纯水电磁换向阀处于右位， 管为高压；水压液控换向阀复位，高压水又重新进入b腔，上锤头上升复位；因c腔重新接 通水箱，下锤头靠自重下行复位；控制纯水电磁换向阀使之回到中位，为下一次打击做好准 备；纯水电磁换向阀控制顶出器纯水液压缸；在调整模具时纯水电磁换向阀使上锤头单独 上升或下降；水压溢流阀限制锤头对击时的液压冲击。本发明实施例还提供一种水压锻造装置，使用上述水压数控锻锤，所述水压数控 锻造装置为水压数控多工位模锻锤，在E型机身立柱上置顶设置水液压站，所述水液压站 的水箱与E型机身立柱通过多组螺栓连接固定；在所述水箱底部设计环形支座两套，可通 过焊接方式固定，其上端有法兰接口，用于固定所述纯水液压缸；两套纯水液压缸采用单作 用式端部法兰标准结构，与环形支座上端法兰接口连接，通过多组螺栓连接固定，而两套纯水液压缸的活塞杆则穿过环形支座，与水箱下面E型机身立柱内的两个锤头分别连接；电 机、高压纯水液压泵、电磁换向阀、水压蓄能器等水压系统元件集中安装在水液压站的水箱 上盖之上，这样可以使整个系统管路最短，压力损失最少，而水箱上盖通过多组螺栓固定； 水箱内部充填水压传动介质——纯水；E型机身立柱与置顶式水箱固定为整体结构，在机 身底部安装减震机构；锻锤水压传动系统工作时，开机通电后，电机带动所述高压纯水液压 泵向纯水液压缸有杆腔供高压水，而所述水压蓄能器的高压水也供应纯水液压缸有杆腔， 活塞杆带动锤头快速上升，当电磁换向阀换向时，所述高压纯水液压泵向所述纯水液压缸 无杆腔供高压水，活塞杆带动锤头下降，所述纯水液压缸的活塞杆也是锻锤的锤杆，与锻锤 的锤头连接，锤头下部装有上模块，而装有下模块的下砧块则固定在E型机身立柱上，生产 时，工件毛坯装在下模块的模具内，锤头和上模块在E型机身立柱内部沿导向导轨上下运 动，按指令完成锻造工艺打击工作；两套锤头同时工作或分别工作。本发明实施例还提供一种水压数控锻造方法，使用上述水压数控锻锤或水压数控 锻造装置，包括启动高压纯水液压泵按启动按钮，电机带动高压纯水液压泵启动，纯水溢流阀进 入工作状态，主水路升压，高压水进入纯水液压缸下腔和水压蓄能器下腔，准备提锤；打击纯水电磁换向阀通电，进水路开启，来自高压纯水液压泵、水压蓄能器下腔 以及通过差动回路引来的纯水液压缸下腔高压水进入纯水液压缸上腔，实现锤头的快速下 行；提锤纯水电磁换向阀断电，纯水液压缸上腔接通水箱放水，纯水液压缸上腔卸 压，锻锤锤头立即快速回程；锻锤锤头升至一定位置即可进行打击和放锤，锻锤锤头升至最 上端位置，将触动限位开关，停止提锤；悬锤打击工序完毕，装入下一工件时，纯水电磁换向阀不通电，靠纯水液压缸下 腔高压水和水压蓄能器平衡水压实现悬锤；同时锻锤锤头设有安全销，以防事故和意外打 击的发生。与现有技术相比，本发明的优点主要体现在采用极低成本，环境友好，阻燃安全的液压传动介质一一纯水，可以节省大量昂贵 的液压油，极大的简化设备结构，降低生产成本，保证安全生产的实现，达到真正意义的绿 色锻造。但是采用由于水的理化性能不同于传统的液压油，水介质存在着易腐蚀机件、易 泄漏、润滑性差等一系列问题，工作环境相对恶劣，所以原有的油压液压元件完全不能用于 水压传动。高压水压元件的生产制造从材料、加工工艺、设计理论和油压元件完全不同，是 解决了材料腐蚀、泄漏、磨损、气蚀、水击和污染诸多问题的技术突破，只有解决这些一系列 的问题的纯水压元件才可以使用在水压系统中，只有纯水压元件才能适应水压传动系统传 动介质的恶劣工作环境，因此，本发明采用的纯水液压元件解决了以上问题。水压数控锻锤的动力传动系统由于工作介质是纯水，其优异特性表现如下几方 1、水的成本特别低廉，来源广泛，可以不考虑存贮和运输的问题，使用成本仅为液 压油的1/5000，像锻锤这样的液压系统其节约的液压油，效益就很可观，其节能效果是不言 而喻的。
2、因为水不燃，所以无火灾隐患，可以放心使用在有高温明火作业的锻造生产现 场，以确保安全生产的实现。3、水不会污染环境，所以水是无味无毒的“绿色”液压传动介质，可使锻造生产过 程环保化。4、水的比热和导热系数分别是液压油的2倍和4倍，且价格低廉，所以水压数控锻 锤不必配装冷却装置，可以简化设备结构，节省大量投资，降低生产成本。本发明专利由于水的理化性能不同于传统的液压油，所以原有的油压液压元件完 全不能用于水压传动，所以水压数控锻锤的水压液压元件选择是解决了腐蚀，泄漏，磨损， 气蚀，水击和污染诸多问题的技术进步，是锻锤液压系统的技术跨越。锻锤采用水压传动系 统，水压元件的成本比油压元件会略有提高，但通过弃油用水节能及简化设备结构，是完全 可以接受的。本发明具有清洁环境，阻燃安全，资源充足，系统使用和维护成本低廉等诸多优 点，且能符合环保要求，因此有着广泛的应用前景。本发明电控部分由电控柜，按钮站，电机，电磁阀等部分组成；主控部分由PLC控 制。本发明可以推广应用在自由锻锤，模锻锤，对击锤等锻锤的液压系统升级改造中， 将带来锻锤行业的彻底进步。


为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本 领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的 附图。图1为本发明水压数控锻锤的结构原理示意图；图2为本发明控制系统的流程示意图；图3为本发明第一实施例中的水压数控单臂自由锻锤装置的正面结构示意图；图4为本发明第二实施例中的水压数控双臂自由锻锤装置的正面结构示意图；图5为本发明第三实施例中的水压数控桥式自由锻锤装置的正面结构示意图；图6为本发明第四实施例中的水压数控模锻锤装置的正面结构示意图；图7为本发明第五实施例中的水压数控对击模锻锤装置的正面结构示意图；图8为本发明第六实施例中的水压多工位模锻锤装置的正面结构示意图。其中1.纯水液压缸 2.水箱 3.纯水介质 4.环形支座 5.纯水液压缸活塞杆 6.锤头7.组合J型机身立柱8.上砧块9.下砧块10.砧座11.水压蓄能器12.纯 水电磁换向阀13.电机14.高压纯水液压泵 15.纯水溢流阀16.电动机17.纯水 节流阀18.纯水液压缸活塞19.上模块20.下模块21.组合A型机身立柱22.组 合B型机身立柱 23.组合U型机身立柱 24.锻锤锤头 25.纯水溢流阀1 26.纯水 电磁换向阀1 27.纯水电磁换向阀2 28.纯水液控换向阀 29.高压气管 30.上锤头 31.下锤头 32.高压水管1 33.高压水管2 34.高压水管3 35.高压水管4 36.纯水电磁换向阀3 37.纯水电磁换向阀4 38.纯水溢流阀2 39.过滤器40.组合E型机 身立柱
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基 于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其 他实施例，都属于本发明保护的范围。图1为本发明水压数控锻锤的结构原理示意图。水压数控锻锤包括动力传动系统和控制系统，采用先进水压传动技术，应用节能 环保安全的传动介质-纯水，以及适用于水的水压传动系统作为动力传动系统，由动力元 件、执行元件、控制元件、传动介质和辅助装置组成，水压系统各部分组成一个有机联系的 整体。其中，动力元件为高压纯水液压泵14，传动介质是纯水介质，纯水的温度为5-50°C， PH值为6-7，以及硬度为5-10 ；控制系统根据锻件生产工艺随时调整打击次数和打击能量， 通过控制纯水电磁换向阀的通断可以实现提锤、打击、悬锤等各种动作循环，及重打和轻 打、单打和连打。执行元件为单杆双作用式的纯水液压缸，其上下腔均采用水压传动，水压 由高压纯水液压泵14和水压蓄能器11及差动回路联合控制，纯水液压缸下腔始终连通水 压蓄能器及11，控制系统只对所述纯水液压缸上腔控制，纯水液压缸上腔为无杆腔，下腔为 有杆腔，是上下腔双作用的单活塞杆纯水液压缸，控制系统通过控制所述上腔压力来实现 锤头的运动。控制元件为高压纯水液压阀，包括纯水压压力阀、纯水压流量阀、纯水压方向 阀和纯水压二通插装阀。纯水压压力阀为纯水溢流阀，纯水压流量阀为纯水节流阀17，纯水 压方向阀为纯纯水电磁换向阀。辅助装置包括水压蓄能器11、过滤器、水箱2、高压水管、接 头和压力表。高压纯水液压泵14:选用高压轴向柱塞水泵，是属于无油润滑腔室的水泵，是 用水本身作为润滑剂泵的主要部件都是用耐腐蚀材料如双相(SAF2205/Em. 4462/UNS 31803)、超双相(SAF 2207/EN1. 4410/UNS 32750)不锈钢，以及炭纤维增强的聚醚醚酮 (PEEK)制成。纯水溢流阀15 阀体采用431材质不锈钢，阀芯采用304材质不锈钢，弹簧选用 302材质不锈钢，各种零件均需经淬火及回火处理。纯水单向阀阀体采用431材质不锈钢，阀芯采用304材质不锈钢，弹簧选用302 材质不锈钢，各种零件均需经淬火及回火处理。纯水节流阀17 阀体采用431材质不锈钢，阀芯采用304材质不锈钢，弹簧选用 302材质不锈钢，各种零件均需经淬火及回火处理。纯水电磁换向阀阀体采用C45锻钢，阀芯采用420材质不锈钢经淬火及回火处 理，阀座选用304材质不锈钢，而导套则选择GCuSn5Pb5材质纯水液压缸缸筒、活塞及活塞杆等均可选用304材质不锈钢制造，而密封件则必 须保证与水的相容性。水压蓄能器11 缸筒、活塞及缸盖等均可选用304材质不锈钢制造，而密封件则必 须保证与水的相容性。
纯水液压系统的水箱2及高压水管也可以按选择304材质不锈钢，易于标准化。纯水溢流阀15是一种水压控制阀，在水压数控锻锤的水压传动系统中主要是起 到定压溢流作用和安全保护作用；纯水节流阀17是通过改变节流面积或节流长度来控制 高压水介质流量，在调试及对模时控制纯水节流阀17可以实现锤头微动；水压蓄能器11是 水压传动系统中的一种能量储蓄装置，与纯水液压缸下腔相通，它的上腔充高压氮气，下腔 充高压水介质。在锤头向下快速打击时，水压传动系统瞬时压力增大，水压蓄能器11可以 吸收这部分的能量，转变为气体压缩能储存起来，当提锤和打击阀开启，纯水液压缸上腔进 高压水时，又将气体压缩能转变为水压能，实现锻锤水压传动系统能量的暂时储存及释放， 保证整个水压传动系统的压力正常。纯水电磁换向阀采用二位三通一进一出常开式的，通 电时水路开启向纯水液压缸上腔提供高压水，准备打击，断电时放水用以卸荷，迅速提锤， 通过控制其进水路开启时间来实现打击能量的精确控制。打击时，打击时阀使纯水液压缸 上下腔连通，靠纯水液压缸有杆下腔和无杆上腔面积差实现锻锤锤头快速运动。水压数控锻锤在使用纯水介质时，水压传动系统需要注意以下问题1、材料不锈钢由于具有高抗腐蚀能力，高拉伸强度和其它优良机械性能，因而在 水压传动系统应用比较多，此外工程陶瓷，增强塑料也有应用。密封件则必须保证与水的相 容性。2、高压水管和水箱高压水管和水箱要使用不锈钢，也可以用塑料或带防护层的 金属制造。3、过滤器过滤材料要与水相容，常用玻璃纤维而避免用纸质材料制造滤芯。4、温度纯水液压系统的工作温度限于5-50C范围内，温度过低易结冰，过高易 蒸发。5、细菌繁殖密封的水箱可以阻止细菌生长，达到水介质长时间使用的目的。6、水击通过系统的正确设计和元件的正确选择，可以完全消除水击现象，用水压 蓄能器也能降低系统的刚度。7、电击由于水有良好的导电能力，特别要防止电击发生的可能。到阀和其它元件 的电路应该采用正确的弓I线及绝缘措施。8、介质维护对水介质定期监护，控制PH值在6-7范围内，硬度控制在5_10范围 内。水压数控锻锤的工作原理为水压数控锻锤自动化程度高，打击不同的工件时只 需改变控制系统设置即可实现。水压数控锻锤纯水液压缸上腔为无杆腔，下腔为有杆腔，是 上下腔双作用的单活塞杆纯水液压缸，通过控制上腔压力来实现锤头的运动。纯水液压缸 采用不锈钢等材料用于缸筒、活塞以及活塞杆的加工制作，以便适应水压系统气蚀、磨损、 冲击等恶劣工作环境。水压数控锻锤根据锻件生产工艺随时调整打击次数和打击能量，控制系统通过控 制纯水电磁换向阀的通断可以实现提锤、打击、悬锤等各种动作循环，也可以实现重打和轻 打、单打和连打。图2为本发明控制系统的流程示意图。如图2所示，水压数控锻锤的控制系统的 工作流程主要包括以下几个部分201、程序初始化；
202、设置打击次数、打击能量，装工件；203、启动高压纯水液压泵按启动按钮，电机带动高压纯水液压泵启动，纯水溢流 阀进入工作状态，主水路升压，高压水进入纯水液压缸下腔和水压蓄能器下腔，准备提锤；204、纯水溢流阀工作，主水路升压；205、提锤纯水电磁换向阀断电，纯水液压缸上腔接通水箱放水，纯水液压缸上腔 卸压，锻锤锤头立即快速回程。锻锤锤头升至一定位置即可进行打击和放锤，锻锤锤头升至 最上端位置，将触动限位开关，停止提锤；206、纯水电磁换向阀开启，纯水液压缸下腔进高压水；207、打击纯水电磁换向阀通电，进水路开启，来自高压水泵、水压蓄能器下腔以 及通过差动回路引来的纯水液压缸下腔高压水进入纯水液压缸上腔，实现锤头的快速下 行；208、上下锤头接触，触到限位开关，准备提锤；209、纯水电磁换向阀回水，纯水液压缸上腔卸荷，提锤；210、判断打击次数减1是否为零，若为零，转到211，若不为零，转到205 ；211、工件顶出并取走；212、判断所有工件是否打击完毕，若完毕，转213，若未完毕，转202 ；213、水路卸荷，锤头自锁；214、停机；悬锤打击工序完毕，装入下一工件时，纯水电磁换向阀不通电，靠纯水液压缸下 腔高压水和水压蓄能器平衡水压实现悬锤。同时锻锤锤头设有安全销，以防事故和意外打 击的发生。图3为本发明第一实施例中的水压数控单臂自由锻锤装置的正面结构示意图。如 图3所示，水压数控单臂自由锻锤装置的结构为在组合J型机身立柱7上置顶设置水液压 站，水液压站的水箱2与组合J型机身立柱7通过多组高强螺栓连接固定。在水箱2底部 中心设计环形支座4，可通过焊接方式固定，其上端有法兰接口，用于固定纯水液压缸1。纯 水液压缸1采用单作用式端部法兰标准结构，与环形支座4上端法兰接口连接，通过多组螺 栓连接固定，而纯水液压缸1的活塞杆5则穿过环形支座4，与水箱下面组合J型机身立柱 7内的锤头6连接。电机13，高压纯水液压泵14，纯水电磁换向阀12，水压蓄能器11等水压系统元件 集中安装在水液压站的水箱上盖之上，这样可以使整个系统管路最短，压力损失最少，而水 箱上盖通过螺栓固定。水箱内部充填水压传动介质——纯水介质3。由于组合J型机身立柱7与置顶式 水箱2固定为整体结构，锻锤组合J型机身立柱7和砧座10也采取组合基础，极大的简化 了锻锤结构。锻锤水压系统工作时，开机通电后，电机13带动高压纯水液压泵14向纯水液压缸 1有杆腔供高压水，而水压蓄能器11的高压水也供应纯水液压缸1有杆腔，活塞杆5带动锤 头6快速上升，当纯水电磁换向阀12换向时，高压纯水液压泵14向纯水液压缸1无杆腔供 高压水，活塞杆5带动锤头6下降，纯水液压缸1的活塞杆5也是锻锤的锤杆，与锻锤的锤 头6连接，锤头6下部装有上砧块8，而装有下砧块9的砧座10则固定在组合J型机身立柱7底部的基础坑内，砧座采取直接减震方式减震，达到节能降噪的目的。生产时，工件毛 坯装在有下砧块9的砧座10上，锤头6和上砧块8在组合J型机身立柱7内部沿导向导轨 上下运动，完成锻造工艺打击工作。图4为本发明第二实施例中的水压数控双臂自由锻锤装置的正面结构示意图。如 图4所示，水压数控双臂自由锻锤装置的结构为在组合A型机身立柱21上置顶设置水液 压站，水液压站的水箱2与组合A型机身立柱21通过多组高强螺栓连接固定。在水箱2底 部中心设计环形支座4，可通过焊接方式固定，其上端有法兰接口，用于固定纯水液压缸1。 纯水液压缸1采用单作用式端部法兰标准结构，与环形支座4上端法兰接口连接，通过多组 螺栓连接固定，而纯水液压缸1的活塞杆5则穿过环形支座4，与水箱下面组合A型机身立 柱21内的锤头6连接。电机13，高压纯水液压泵14，纯水电磁换向阀12，水压蓄能器11等水压系统元件 集中安装在水液压站的水箱上盖之上，这样可以使整个系统管路最短，压力损失最少，而水 箱上盖通过螺栓固定。水箱内部充填水压传动介质一纯水介质3。由于组合A型机身立柱21与置顶式 水箱2固定为整体结构，锻锤组合A型机身立柱21和砧座10也采取组合基础，极大的简化 了锻锤结构。锻锤水压系统工作时，开机通电后，电机13带动高压纯水液压泵14向纯水液压缸 1有杆腔供高压水，而水压蓄能器11的高压水也供应纯水液压缸1有杆腔，活塞杆5带动锤 头6快速上升，当纯水电磁换向阀12换向时，高压纯水液压泵14向纯水液压缸1无杆腔供 高压水，活塞杆5带动锤头6下降，纯水液压缸的活塞杆5也是锻锤的锤杆，与锻锤的锤头6 连接，锤头下部装有上砧块8，而装有下砧块9的砧座10则固定在组合A型机身立柱21底 部的基础坑内，砧座10采取直接减震方式减震，达到节能降噪的目的。生产时，工件毛坯放 在有下砧块9的砧座10上，锤头6和上砧块8在组合A型机身立柱21内部沿导向导轨上 下运动，完成锻造工艺打击工作。图5为本发明第三实施例中的水压数控桥式自由锻锤装置的正面结构示意图，如 图5所示，水压数控桥式自由锻锤装置的结构为在组合B型机身立柱22上置顶设置水液 压站，水液压站的水箱2与组合B型机身立柱22通过多组螺栓连接固定。在水箱2底部中 心设计环形支座4，可通过焊接方式固定，其上端有法兰接口，用于固定纯水液压缸1。纯水 液压缸1采用单作用式端部法兰标准结构，与环形支座4上端法兰接口连接，通过多组螺栓 连接固定，而纯水液压缸1的活塞杆5则穿过环形支座4，与水箱下面组合B型机身立柱22 内的锤头6连接。电机13，高压纯水液压泵14，纯水电磁换向阀12，水压蓄能器11等水压系统元件 集中安装在水液压站的水箱上盖之上，这样可以使整个系统管路最短，压力损失最少，而水 箱上盖通过螺栓固定。水箱内部充填水压传动介质——纯水介质3。由于组合B型机身立柱22与置顶式 水箱2固定为整体结构，锻锤组合B型机身立柱22和砧座10也采取组合基础，极大的简化 了锻锤结构。锻锤水压系统工作时，开机通电后，电机13带动高压纯水液压泵14向纯水液压缸 1有杆腔供高压水，而水压蓄能器11的高压水也供应纯水液压缸1有杆腔，活塞杆5带动锤头6快速上升，当电磁换向阀12换向时，高压纯水液压泵14向纯水液压缸1无杆腔供高压 水，活塞杆5带动锤头6下降，纯水液压缸1的活塞杆5也是锻锤的锤杆，与锻锤的锤头6 连接，锤头下部装有上砧块8，而装有下砧块9的砧座10则固定在组合B型机身立柱22底 部的基础坑内，砧座10采取直接减震方式减震，达到节能降噪的目的。生产时，工件毛坯放 在有下砧块9的砧座10上，锤头6和上砧块8在组合B型机身立柱22内部沿导向导轨上 下运动，完成锻造工艺打击工作。图6为本发明第四实施例中的水压数控模锻锤装置的正面结构示意图，如图6所 示，水压数控模锻锤装置的结构为在组合U型机身立柱23上置顶设置水液压站，水液压站 的水箱2与组合U型机身立柱23通过多组螺栓连接固定。在水箱2底部中心设计环形支 座4，可通过焊接方式固定，其上端有法兰接口，用于固定纯水液压缸1。纯水液压缸1采用 单作用式端部法兰标准结构，与环形支座4上端法兰接口连接，通过多组螺栓连接固定，而 纯水液压缸1的活塞杆5则穿过环形支座4，与水箱下面组合U型机身立柱23内的锤头6 连接。电机13，高压纯水液压泵14，纯水电磁换向阀12，水压蓄能器11等水压系统元件 集中安装在水液压站的水箱上盖之上，这样可以使整个系统管路最短，压力损失最少，而水 箱上盖通过螺栓固定。水箱内部充填水压传动介质——纯水3。由于组合U型机身立柱23与置顶式水箱 固定为整体结构，只需在组合U型机身立柱23底部安装减震机构即可，极大的简化了锻锤 结构。锻锤水压系统工作时，开机通电后，电机13带动高压纯水液压泵14向纯水液压缸 有杆腔供高压水，而水压蓄能器11的高压水也供应纯水液压缸1有杆腔，活塞杆5带动锤 头6快速上升，当纯水电磁换向阀12换向时，高压纯水液压泵14向纯水液压缸1无杆腔供 高压水，活塞杆5带动锤头6下降，纯水液压缸的活塞杆5也是锻锤的锤杆，与锻锤的锤头6 连接，锤头下部装有上砧块8，而装有下砧块9的砧座10则固定在机身立柱23上，生产时， 工件毛坯装在下砧块9的模具内，锤头6和上砧块8在U型机身立柱23内部沿导向导轨上 下运动，完成锻造工艺打击工作。图7为本发明第五实施例中的水压数控对击模锻锤装置的正面结构示意图，如图 7所示，水压数控对击模锻锤装置的结构为对击模锻锤有两个锤头上锤头30和下锤头 31，分别由两个纯水液压缸控制动作，上锤头的控制缸是双作用式纯水液压缸，下锤头的控 制缸是单作用式纯水液压缸，对击模锻锤设计上锤头30与下锤头31在组合U型机身立柱 23内部可沿导向导轨上下运动，两个锤头对击工作时不需要砧座，冲击能量不会被砧座吸 收。在组合U型机身立柱23上置顶设置水液压站，在水液压站的水箱2底部中心设计固定 座，其上固定复合水液压缸，其内部分为上锤头双作用式纯水液压缸上腔即a腔和上锤头 双作用式纯水液压缸下腔即b腔与上锤头30连接。而控制下锤头31的下锤头控制单作用 式纯水液压缸上腔即c腔则固定在组合U型机身立柱23底部。工作时，水箱2充满传动介 质纯水。上锤头30悬挂高压纯水液压泵14启动后，向水压蓄能器11供高压水，使水压蓄 能器上腔的氮气增压，超过调定压力后，高压纯水液压泵14排出的高压水经纯水溢流阀15 溢流卸荷。
工艺准备完毕后，纯水电磁换向阀27处于中位。高压氮气经高压气管29进入a 腔，b腔的高压水被纯水电磁换向阀27封死。B腔水压向上作用于上锤头8 ；a腔气压向下 作用于上锤头30。二者形成的力相互平衡，上锤头30悬挂不动。c腔中的水经高压水管34 和纯水液控换向阀28回水箱2，故下锤头31处于最下端位置。锤头打击使纯水电磁换向阀27处于左位，高压水管32为高压，纯水液控换向阀 28的阀芯右移，处于中位。高压水管33通水箱，a腔中的高压氮气膨胀，上锤头30迅速向 下运动。纯水液控换向阀28继续右移处于左位，高压水管33和高压水管34相互连通，且 都不通水箱。上锤头30下移时，b腔中的高压水，经纯水液控换向阀6和高压水管34进入 c腔，下锤头31上移与上锤头30形成对击，完成锻造工艺打击工作。锤头回程纯水电磁换向阀27处于右位，高压水管34为高压。纯水液控换向阀28 复位，高压水又重新进入b腔，上锤头30上升复位。因c腔重新接通水箱，下锤头31靠自 重下行复位。控制纯水电磁换向阀27使之回到中位，为下一次打击做好准备。纯水电磁换向阀36控制顶出器纯水液压缸。在调整模具时纯水电磁换向阀37可 使上锤头30单独上升或下降。纯水溢流阀38可限制锤头对击时的液压冲击。图8为本发明第六实施例中的水压数控多工位模锻锤装置的正面结构示意图，如 图8所示，水压数控多工位模锻锤装置的结构为在E型机身立柱40上置顶设置水液压站， 水液压站的水箱2与E型机身立柱40通过多组螺栓连接固定。在水箱2底部设计环形支 座4两套，可通过焊接方式固定，其上端有法兰接口，用于固定纯水液压缸1。两套纯水液压 缸1采用单作用式端部法兰标准结构，与环形支座4上端法兰接口连接，通过多组螺栓连接 固定，而两套纯水液压缸1的活塞杆5则穿过环形支座4，与水箱下面E型机身立柱40内的 两个锤头24分别连接。电机16，高压纯水液压泵14，纯水电磁换向阀12，水压蓄能器11等水压系统元件 集中安装在水液压站的水箱2上盖之上，这样可以使整个系统管路最短，压力损失最少，而 水箱2上盖通过多组螺栓固定。水箱内部充填水压传动介质——纯水介质3。由于E型机 身立柱与置顶式水箱固定为整体结构，只需在机身底部安装减震机构即可，极大的简化了 锻锤结构。锻锤水压传动系统工作时，开机通电后，电机16带动高压纯水液压泵14向纯水液 压缸1有杆腔供高压水，而水压蓄能器11的高压水也供应纯水液压缸1有杆腔，活塞杆5带 动锤头24快速上升，当纯水电磁换向阀12换向时，高压纯水液压泵14向纯水液压缸1无 杆腔供高压水，活塞杆5带动锤头24下降，纯水液压缸1的活塞杆5也是锻锤的锤杆，与锻 锤的锤头24连接，锤头下部装有上模块19，而装有下模块20的下砧块9则固定在E型机身 立柱40上，生产时，工件毛坯装在下模块20的模具内，锤头24和上模块19在E型机身立 柱40内部沿导向导轨上下运动，按指令完成锻造工艺打击工作。两套锤头24可以同时工 作，也可以分别工作。水压数控锻锤不仅可以应用在单臂自由锻锤，双臂自由锻锤，桥式自由锻锤，模锻 锤，对击模锻锤，双工位锻锤等锻锤装置，还可以应用在其他锻锤装置。需要指出的是，不局 限于本发明的所有实施例中的锻锤，还可以包括其他类似的锻锤，使用其他结构的水压数 控锻锤进行相同或相似操作的仍属于本发明专利保护范围内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视本发明的保护范围。
权利要求
一种水压数控锻锤，其特征在于，包括动力传动系统和控制系统，所述动力传动系统为水压传动系统，由动力元件、执行元件、控制元件、传动介质和辅助装置组成，其中，所述传动介质是纯水介质，所述控制系统根据锻件生产工艺随时调整打击次数和打击能量，通过控制纯水电磁换向阀的通断可以实现提锤、打击、悬锤等各种动作循环，及重打、轻打、单打和连打。
2.如权利要求1所述的水压数控锻锤，其特征在于，纯水的温度为5-50°C，PH值为 6-7，以及硬度为5-10。
3.如权利要求1所述的水压数控锻锤，其特征在于，所述动力元件为高压纯水液压泵。
4.如权利要求1所述的水压数控锻锤，其特征在于，所述执行元件为单杆双作用式的 纯水液压缸，其缸筒、活塞及活塞杆采用不锈钢制造，而密封件则必须与水具有相容性，所 述纯水液压缸的上下腔均采用水压传动，水压由水泵和所述辅助装置中的水压蓄能器及差 动回路联合控制，所述纯水液压缸下腔始终连通所述水压蓄能器，所述控制系统只对所述 纯水液压缸上腔控制，所述纯水液压缸上腔为无杆腔，下腔为有杆腔，是上下腔双作用的单 活塞杆纯水液压缸，所述控制系统通过控制所述上腔压力来实现锤头的运动。
5.如权利要求1所述的水压数控锻锤，其特征在于，所述控制元件为高压纯水液压阀， 包括纯水压压力阀、纯水压流量阀、纯水压方向阀和纯水压二通插装阀。
6.如权利要求5所述的水压数控锻锤，其特征在于，所述纯水压压力阀为纯水溢流阀， 所述纯水压流量阀为纯水节流阀，所述纯水压方向阀为纯水电磁换向阀。
7.如权利要求6所述的水压数控锻锤，其特征在于，所述纯水溢流阀的阀体、阀芯、弹 簧均采用不锈钢材质，各种零件均需经淬火及回火处理；所述纯水节流阀的阀体、阀芯、弹 簧均采用不锈钢材质，各种零件均需经淬火及回火处理；所述纯水电磁换向阀的阀体采用 锻钢，阀芯采用不锈钢经淬火及回火处理，阀座选用不锈钢。
8.如权利要求1所述的水压数控锻锤，其特征在于，所述辅助装置包括水压蓄能器、过 滤器、水箱、高压水管、接头和压力表。
9.如权利要求8所述的水压数控锻锤，其特征在于，所述水压蓄能器的缸筒、活塞及缸 盖采用不锈钢材质，密封件与水具有相容性。
10.如权利要求8所述的水压数控锻锤，其特征在于，所述水箱及所述高压水管选择不 锈钢材质；所述过滤器采用的过滤材料为与水相容的玻璃纤维；所述水箱为密封水箱。
11.一种水压数控锻造装置，使用权利要求1 10之一的所述水压数控锻锤，其特征在 于，所述水压数控锻造装置为水压数控单臂自由锻锤装置，在组合J型机身立柱上置顶设 置水液压站，水液压站的水箱与组合J型机身立柱通过多组高强螺栓连接固定，在水箱底 部中心设计环形支座，可通过焊接方式固定，其上端有法兰接口，用于固定纯水液压缸，所 述纯水液压缸采用单作用式端部法兰标准结构，与环形支座上端法兰接口连接，通过多组 螺栓连接固定，而纯水液压缸的活塞杆则穿过环形支座，与水箱下面组合J型机身立柱内 的锤头连接；电机，高压纯水液压泵，纯水电磁换向阀，水压蓄能器等水压系统元件集中安 装在水液压站的水箱上盖之上，水箱上盖通过螺栓固定；水箱内部充填水压传动介质一 纯水；组合J型机身立柱与置顶式水箱固定为整体结构，锻锤组合J型机身立柱和砧座采取 组合基础；锻锤水压系统工作时，开机通电后，电机带动高压纯水液压泵向纯水液压缸有杆 腔供高压水，而水压蓄能器的高压水也供应纯水液压缸有杆腔，活塞杆带动锤头快速上升，当纯水电磁换向阀换向时，高压纯水液压泵向纯水液压缸无杆腔供高压水，活塞杆带动锤 头下降，纯水液压缸的活塞杆也是锻锤的锤杆，与锻锤的锤头连接，锤头下部装有上砧块， 而装有下砧块的砧座则固定在组合J型机身立柱底部的基础坑内，砧座采取直接减震方式 减震，达到节能降噪的目的；生产时，工件毛坯装在有下砧块的砧座上，锤头和上砧块在组 合J型机身立柱内部沿导向导轨上下运动，完成锻造工艺打击工作。
12.—种水压数控锻造装置，使用权利要求1 10之一的所述水压数控锻锤，其特征在 于，所述水压数控锻造装置为水压数控双臂自由锻锤，在组合A型机身立柱上置顶设置水 液压站，水液压站的水箱与组合A型机身立柱通过多组高强螺栓连接固定；在水箱底部中 心设计环形支座，可通过焊接方式固定，其上端有法兰接口，用于固定纯水液压缸；纯水液 压缸采用单作用式端部法兰标准结构，与环形支座上端法兰接口连接，通过多组螺栓连接 固定，而纯水液压缸的活塞杆则穿过环形支座，与水箱下面组合A型机身立柱内的锤头连 接；电机、高压纯水液压泵、纯水电磁换向阀和水压蓄能器等水压系统元件集中安装在水液 压站的水箱上盖之上，而水箱上盖通过螺栓固定；水箱内部充填水压传动介质——纯水；组 合A型机身立柱与置顶式水箱固定为整体结构，锻锤组合A型机身立柱和砧座采取组合基 础；锻锤水压系统工作时，开机通电后，电机带动高压纯水液压泵向纯水液压缸有杆腔供高 压水，而水压蓄能器的高压水也供应纯水液压缸有杆腔，活塞杆带动锤头快速上升，当纯水 电磁换向阀换向时，所述高压纯水液压泵向所述纯水液压缸无杆腔供高压水，活塞杆带动 锤头下降，所述纯水液压缸的活塞杆也是锻锤的锤杆，与锻锤的锤头连接，锤头下部装有上 砧块，而装有下砧块的砧座则固定在组合A型机身立柱底部的基础坑内，砧座采取直接减 震方式减震；生产时，工件毛坯放在有下砧块的砧座上，锤头和上砧块在组合A型机身立柱 内部沿导向导轨上下运动，完成锻造工艺打击工作。
13.一种水压数控锻造装置，使用权利要求1 10之一的所述水压数控锻锤，其特征 在于，所述水压数控锻造装置为水压数控桥式自由锻锤，在组合B型机身立柱上置顶设置 水液压站，所述水液压站的水箱与组合B型机身立柱通过多组螺栓连接固定；在所述水箱 底部中心设计环形支座，通过焊接方式固定，其上端有法兰接口，用于固定纯水液压缸；所 述纯水液压缸采用单作用式端部法兰标准结构，与环形支座上端法兰接口连接，通过多组 螺栓连接固定，而所述纯水液压缸的活塞杆则穿过环形支座，与所述水箱下面组合B型机 身立柱内的锤头连接；电机、高压纯水液压泵、纯水电磁换向阀和水压蓄能器等水压系统元 件集中安装在所述水液压站的水箱上盖之上，而所述水箱上盖通过螺栓固定；水箱内部充 填水压传动介质——纯水，组合B型机身立柱与置顶式水箱固定为整体结构，锻锤组合B型 机身立柱和砧座采取组合基础；锻锤水压系统工作时，开机通电后，所述电机带动高压纯水 液压泵向所述纯水液压缸有杆腔供高压水，而所述水压蓄能器的高压水也供应纯水液压缸 有杆腔，活塞杆带动锤头快速上升，当纯水电磁换向阀换向时，所述高压纯水液压泵向所述 纯水液压缸无杆腔供高压水，所述活塞杆带动锤头下降，所述纯水液压缸的活塞杆也是锻 锤的锤杆，与锻锤的锤头连接，所述锤头下部装有上砧块，而装有下砧块的砧座则固定在组 合B型机身立柱底部的基础坑内，砧座采取直接减震方式减震，生产时，工件毛坯放在有下 砧块的砧座上，锤头和上砧块在组合B型机身立柱内部沿导向导轨上下运动，完成锻造工 艺打击工作。
14.一种水压数控锻造装置，使用权利要求1 10之一的所述水压数控锻锤，其特征在于，所述水压数控锻造装置为水压数控模锻锤，在组合U型机身立柱上置顶设置水液压 站，所述水液压站的水箱与组合U型机身立柱通过多组螺栓连接固定，在所述水箱底部中 心设计环形支座，可通过焊接方式固定，其上端有法兰接口，用于固定纯水液压缸；所述纯 水液压缸采用单作用式端部法兰标准结构，与环形支座上端法兰接口连接，通过多组螺栓 连接固定，而所述纯水液压缸的活塞杆则穿过环形支座，与所述水箱下面组合U型机身立 柱内的锤头连接；电机、高压纯水液压泵、纯水电磁换向阀、水压蓄能器等水压系统元件集 中安装在水液压站的水箱上盖之上，而水箱上盖通过螺栓固定；水箱内部充填水压传动介 质一一纯水；组合U型机身立柱与置顶式水箱固定为整体结构，在组合U型机身立柱底部安 装减震机构；锻锤水压系统工作时，开机通电后，所述电机带动所述高压纯水液压泵向所述 纯水液压缸有杆腔供高压水，而所述水压蓄能器的高压水也供应纯水液压缸有杆腔，活塞 杆带动锤头快速上升，当纯水电磁换向阀换向时，所述高压纯水液压泵向所述纯水液压缸 无杆腔供高压水，活塞杆带动锤头下降，所述纯水液压缸的活塞杆也是锻锤的锤杆，与锻锤 的锤头连接，锤头下部装有上模块，而装有下模块的下砧块则固定在机身立柱上，生产时， 工件毛坯装在下模块的模具内，锤头和上模块在U型机身立柱内部沿导向导轨上下运动， 完成锻造工艺打击工作。
15.一种水压数控锻造装置，使用权利要求1 10之一的所述水压数控锻锤，其特征在 于，所述水压数控锻造装置为水压数控对击模锻锤，对击模锻锤有两个锤头上锤头和下锤 头，分别由两个纯水液压缸控制动作，上锤头的控制缸是双作用式纯水液压缸，下锤头的控 制缸是单作用式纯水液压缸，对击模锻锤的上锤头与下锤头在组合U型机身立柱内部可沿 导向导轨上下运动，两个锤头对击工作时不需要砧座，冲击能量不会被砧座吸收了 ；在组合 U型机身立柱上置顶设置水液压站，在所述水液压站的水箱底部中心设置固定座，其上固定 复合纯水液压缸，其内部分为上锤头双作用式纯水液压缸上腔即a腔和上锤头双作用式纯 水液压缸下腔即b腔与上锤头连接，而控制下锤头的纯水液压缸下锤头控制单作用式纯水 液压缸上腔即c腔则固定在组合U型机身立柱底部；工作时，水箱充满传动介质纯水；上锤 头悬挂高压纯水液压泵启动后，向水压蓄能器供高压水，使水压蓄能器上腔的氮气增压， 超过调定压力后，高压纯水液压泵排出的高压水经水溢流阀溢流卸荷；工艺准备完毕后，纯 水电磁换向阀处于中位；高压氮气经高压气管进入a腔，b腔的高压水被纯水电磁换向阀 封死；b腔水压向上作用于上锤头；a腔气压向下作用于上锤头；二者形成的力相互平衡，上 锤头悬挂不动，c腔中的水经管和水压液控换向阀回水箱，下锤头处于最下端位置；锤头打 击使纯水电磁换向阀处于左位，管为高压，水压液控换向阀的阀芯右移，处于中位；管通 水箱，a腔中的高压氮气膨胀，上锤头迅速向下运动；水压液控换向阀继续右移处于左位， 管和管相互连通，且都不通水箱；上锤头下移时，b腔中的高压水，经水压液控换向阀和管 进入c腔，下锤头上移与上锤头形成对击，完成锻造工艺打击工作；锤头回程纯水电磁换 向阀处于右位，管为高压；水压液控换向阀复位，高压水又重新进入b腔，上锤头上升复位； 因c腔重新接通水箱，下锤头靠自重下行复位；控制纯水电磁换向阀使之回到中位，为下一 次打击做好准备；纯水电磁换向阀控制顶出器纯水液压缸；在调整模具时纯水电磁换向阀 使上锤头单独上升或下降；水压溢流阀限制锤头对击时的液压冲击。
16.一种水压数控锻造装置，使用权利要求1 10之一的所述水压数控锻锤，其特征在 于，所述水压数控锻造装置为水压数控多工位模锻锤，在E型机身立柱上置顶设置水液压站，所述水液压站的水箱与E型机身立柱通过多组螺栓连接固定；在所述水箱底部设计环 形支座两套，可通过焊接方式固定，其上端有法兰接口，用于固定所述纯水液压缸；两套纯 水液压缸采用单作用式端部法兰标准结构，与环形支座上端法兰接口连接，通过多组螺栓 连接固定，而两套纯水液压缸的活塞杆则穿过环形支座，与水箱下面E型机身立柱内的两 个锤头分别连接；电机、高压纯水液压泵、电磁换向阀、水压蓄能器等水压系统元件集中安 装在水液压站的水箱上盖之上，这样可以使整个系统管路最短，压力损失最少，而水箱上盖 通过多组螺栓固定；水箱内部充填水压传动介质——纯水；E型机身立柱与置顶式水箱固 定为整体结构，在机身底部安装减震机构；锻锤水压传动系统工作时，开机通电后，电机带 动所述高压纯水液压泵向纯水液压缸有杆腔供高压水，而所述水压蓄能器的高压水也供应 纯水液压缸有杆腔，活塞杆带动锤头快速上升，当电磁换向阀换向时，所述高压纯水液压泵 向所述纯水液压缸无杆腔供高压水，活塞杆带动锤头下降，所述纯水液压缸的活塞杆也是 锻锤的锤杆，与锻锤的锤头连接，锤头下部装有上模块，而装有下模块的下砧块则固定在E 型机身立柱上，生产时，工件毛坯装在下模块的模具内，锤头和上模块在E型机身立柱内部 沿导向导轨上下运动，按指令完成锻造工艺打击工作；两套锤头同时工作或分别工作。
17. —种水压数控锻造方法，其特征在于，使用权利要求1 10之一的所述水压数控锻 锤或权利要求11 16之一的水压数控锻造装置，包括启动高压纯水液压泵按启动按钮，电机带动高压纯水液压泵启动，纯水溢流阀进入工 作状态，主水路升压，高压水进入纯水液压缸下腔和水压蓄能器下腔，准备提锤；打击纯水电磁换向阀通电，进水路开启，来自高压纯水液压泵、水压蓄能器下腔以及 通过差动回路引来的纯水液压缸下腔高压水进入纯水液压缸上腔，实现锤头的快速下行；提锤纯水电磁换向阀断电，纯水液压缸上腔接通水箱放水，纯水液压缸上腔卸压，锻 锤锤头立即快速回程；锻锤锤头升至一定位置即可进行打击和放锤，锻锤锤头升至最上端 位置，将触动限位开关，停止提锤；悬锤打击工序完毕，装入下一工件时，纯水电磁换向阀不通电，靠纯水液压缸下腔高 压水和水压蓄能器平衡水压实现悬锤；同时锻锤锤头设有安全销，以防事故和意外打击的 发生。
全文摘要
本发明公开了一种水压数控锻锤，包括动力传动系统和控制系统，动力传动系统为水压传动系统，由动力元件、执行元件、控制元件、水介质和辅助装置组成，传动介质是纯水，控制系统根据锻件生产工艺随时调整打击次数和打击能量，通过控制纯水电磁换向阀的通断可以实现提锤、打击、悬锤等各种动作循环，也可以实现重打、轻打、单打和连打。本发明通过将纯水介质和纯水压元件用于水压数控锻锤，可以极大的简化设备结构，降低生产成本，保证安全生产的实现，不易燃、无污染，达到真正意义绿色锻造。
文档编号B21J7/28GK101947619SQ20101027291
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月6日 优先权日2010年9月6日
发明者孙学军, 孙学文 申请人:孙学军;孙学文