具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1～5所示，一种双柱自由锻造液压机组，包括机架20、设在所述机架20上的移动工作台17、设在所述机架20上对所述移动工作台17上的锻件进行冲击锻造的活动横梁10、设在所述机架20上对所述活动横梁10进行上下控制的主工作缸14和回程缸18、对所述主工作缸14和回程缸18进行控制的液压系统、电气系统和操作及控制系统，所述机架20包括上横梁11、下横梁2、设在所述上横梁11和所述下横梁2之间的两条立柱4，所述主工作缸14设在所述上横梁11的顶部，所述下横梁2的前后两侧各设有两个凸起的安装座3，所述回程缸18至少为四个且底部设在所述安装座3上，所述立柱4的横截面为矩形结构，所述立柱4的外侧设有柱套5，所述柱套5的内侧面为弧形凸起结构，所述柱套5的表面镶有耐磨导向板6，所述活动横梁10通过两侧的所述耐磨导向板6进行上下滑动，所述机架20与所述移动工作台17之间还设有X形导向装置19，所述移动工作台17通过所述X形导向装置19进行连接固定，所述操作及控制系统包括通过手动操作手柄控制液压机组工作的手动控制系统、通过手动操作手柄控制启动以及系统设定锻造尺寸位置保护向结合的半自动控制系统、通过系统设定锻造参数后直接通过启动或停止按钮进行控制的自动控制系统、以及对液压机组与锻造辅助设备进行同步控制锻造的联动控制系统，不同的控制系统之间可相互转换，所述自动控制系统工作过程中可通过所述手动操作手柄随时切换为手动控制系统。

在实际使用过程中，自由锻造液压机组通过液压系统、电气系统和操作及控制系统进行控制，从而实现对产品的锻造施工，其中，主工作缸14由一个中间缸13和两个的1-2个侧缸12组成，活动横梁10通过主工作缸14向下推进后对放置在移动工作台17上的产品进行冲压锻造，由于下横梁2的前后两侧各设有两个凸起的安装座3，且安装座3分别位于立柱4的两侧，回程缸18则安装在安装座3上，从而使整个自由锻造液压机组的宽度不会增加，而且安装后也不会影响产品的拆装，整个设备可安装四个回程缸18，在冲压锻造后活动横梁10需要复位时能够使速度更快且平稳性更好，有效的解决了现有技术中存在回程缸18数量添加麻烦且回程效率低的问题，使活动横梁10的上下移动效率更快，整体工作效率更高，同时，在矩形横截面的立柱4外侧设有内侧面为弧形凸起结构的柱套5，活动横梁10的两端与柱套5的弧形凸起面接触，且活动横梁10与柱套5之间通过耐磨导向板6进行接触并上下滑动，能够使整个机身的牢固可靠性更好，既保证了活动横梁10的水平面位置精度，又提高了两者之间的使用寿命，而且活动横梁10不再整个包裹柱套5和立柱4，能够使整个设备的制作成本更低，在机架20上安装有X形导向装置19，移动工作台17通过X形导向装置19安装在下横梁2上，通过X形导向装置19能够对移动工作台17进行快速定位并安装，在对移动工作台17进行组装时，有效的解决了现有移动工作台17因重量较大而在安装时需要长时间的多次调试位置的问题，使移动工作台17在安装和拆卸时能够快速的定位并移动，尤其是再配合横向移砧装置进行使用后，能够使横向移砧装置上移动工作台17快速且精确的装配到X形导向装置19上进行锁紧固定，对于大型的移动工作台17装配效率更高，所需的劳动强度更低。

在对液压机组进行锻造控制时，操作及控制系统分为手动控制系统、半自动控制系统、自动控制系统以及联动控制系统四种形式，不同的控制系统之间可相互转换，且自动控制系统工作过程中可通过手动操作手柄随时切换为手动控制系统，通过操作及控制系统还能够实现手动、半自动、自动及联动控制，能够方便地在操作台上实现上述工作方式之间的转换，并且能够在自动下进行手动干预，还能够解决移动工作台17拆装麻烦且立柱4刚性差的问题，结构简单，位置精度高且制作成本低，安全性好，使用寿命长，工作效率高。不同控制系统的具体操作方式如下：

手动控制系统：液压机组和操作机的动作分别由操作台上的主令手柄控制；

半自动控制系统：压机的动作由压机主令手柄决定，但压机具有锻造尺寸位置保护功能，压机到达锻造尺寸位置时，即使压机主令手柄处于“加压”或“快下”位置，压机也不会向下运动,进行锻造工艺保护。锻造尺寸的设定分液晶显示器设定或压机主令手柄设定二种方式，即：液晶显示器设定：在锻造尺寸和道次交叉的数据栏中，输入锻造实际尺寸值，使压机具有锻造尺寸位置保护功能；主令手柄设定：操作压机主令手柄完成一次锻造后，按“当前值”键，系统将上次锻造的最小尺寸值自动输入锻造尺寸和道次交叉的数据栏中，使压机具有锻造尺寸位置保护功能。

自动控制系统：压机按液晶显示器设定的参数自动锻造，按“开锻”键，压机进入自动锻造过程，任何时候操作压机主令手柄则压机转为手动操作(手动干预)，按“停止”键则压机停止。操作“操作机自动行走”或“夹钳自动旋转”开关，操作机按预先设定的位移和旋转角度自动行走或自动旋转一个步次，如在操作机自动行走或旋转过程中操作相应的操作机主令手柄，则操作机相应动作转为手动动作。

联动控制系统：锻造产品时，一般会对液压机组配合一些锻造辅助设备，例如“大车”与“夹钳”等，操作机的旋转、行走控制根据液晶显示器设定的“大车行走位移”与“夹钳旋转角度”，进行一次多步设定。在“开锻”键按下后开始动作，压机自动运行，此时，操作“操作机自动行走”或“夹钳自动旋转”开关，操作机按预先设定的位移和旋转角度自动连续行走或自动连续旋转，此过程循环工作，直到完成设定的工艺步次。

进一步地改进为，所述液压系统包括主控制系统、快速回程系统、辅助控制系统、以及过滤冷却循环系统，所述主控制系统和所述辅助控制系统用于控制所述主工作缸14和所述回程缸18的进液、排液而实现所述活动横梁10的空程、锻压、卸载、回程以及停止，所述快速回程系统由蓄能器、蓄能器控制阀组组成，用于保证液压机组的快速回程，并克服液压机组回程时的大流量溢流，减少油液发热降低油液温度；所述主工作缸14和所述回程缸18的进液采用分级容积控制，所述主工作缸14采用油泵直接传动，所述主工作缸14的泵头控制阀组采用进口球阀，所述回程缸18内还设有一个大通径液压自控式单向阀，用于控制所述回程缸18进排油分离，减小系统高频次锻造时的冲击振动。

液压系统除了主控制系统、快速回程系统、辅助控制系统、以及过滤冷却循环系统外，还包括一些常规的先导控制系统、检测装置、高压管道及管道附件等。其中液压系统采用油泵直接传动，选用20套排量为250ml/r的定量泵组，其中10套为德国力士乐原装产品，10组315KW 4级双出轴电机，公称输出流量7200L/min，泵头控制阀组采用进口球阀。

主控制系统主要用于控制液压机的主工作缸14、回程缸18进液和排液而实现压机的空程、锻压、卸载、回程、停止。

主工作缸14内的主控阀站中所有主控阀全部集成于一体，主工作缸14、回程缸18进液采用分级容积控制，主缸卸载应用德国力士乐的伺服比例阀(锻造压机专用阀)，该阀的显著特点就是可以按照设定的曲线进行启闭动作，从而实现压机各动作转换时的平稳过渡，通过传感器形成双位置闭环控制，实现主阀芯高精度控制并获得高的动态性能，该锻造阀保证液压系统在高压、大流量、高频次工作状况下，能够实现快速、平稳、安全、可靠地工作。

而回程缸18内还安装有大通径液压自控式单向阀，单向阀站设有一个大通径液压自控式单向阀，用于回程缸18进排油分离，减小系统高频次锻造时的冲击振动。

快速回程系统由蓄能器、蓄能器控制阀组组成，主要保证压机快速回程，并克服压机回程时的大流量溢流，减少油液发热降低油液温度，采用蓄能器快速回程装置，提高了高频次锻造的平稳性、可靠性，也提高了生产效率，采用以上设计能够使锻造液压机达到55MN的锻压力。

更进一步地改进为，所述电气系统包括对所述液压系统、电气系统和操作及控制系统提供电源的所述电源控制单元、对所述主工作缸14和所述回程缸18进行驱动控制的电机驱动单元、可编程控制单元、人机交互单元以及软件平台，所述可编程控制单元包括压机主站、压机远程站以及操作机远程站。

电控系统采用以SIMATIC网络架构为基础的开放式通用工业现场控制总线(Profinet)系统结构，由带有网络控制功能的可编程控制器、工业现场总线控制单元、设定计算机和监控计算机联网组成机组实时网络控制系统。

整个液压机组的自动控制系统以SIEMENS(西门子)S7系列PLC为核心，该系列具有模块化结构，扩展能力极强，所有模块可在带电情况下更换，可靠性非常高。在PLC的控制下实现压机的手动、半自动、自动与联动运行，保证±1毫米的控制精度。

其中电源控制单元为用户提供AC 380V供电电源至进线柜以后，电源控制单元为整个控制系统提供安全、高效、清洁的动力源，其中还包括AC 380V、AC220V、DC 24V、DC±10V等控制电源。

电机驱动单元主要完成压机、操作机、辅助系统泵站等驱动电机的控制，主工作缸14采用软起动器启动的80V低压主泵电机，起动曲线和时间可依据现场情况设定，起动性能得到很大改善，减少起动时电流冲击及电网波动，节约能源，延长电机使用寿命；设备中其他功率较小的低压电机，采用直接起动方式；

控制系统对电机驱动单元的启动、运行、停止等状态实施各种有效的监控和联锁保护。

而可编程控制单元以德国SIEMENS公司S7系列PLC为核心，通过一个开放的工业现场通讯总线(Profinet)连接各个分布式I/O远程站。该单元采用模块化结构设计，各种功能的输入输出模块之间可进行任意自由组合以满足各种需求。其中，压机主站：选用SIMATICS7-1500系列PLC,它所具有的模板扩展和配置功能使其能够按照不同的应用需求灵活组合，模块化及无风扇设计，坚固耐用。主站包括：电源模块、中央处理单元(CPU)、各种I/O模块(SM)等；压机远程站：与压机主站通过profinet网络组成独立网络，选用SIMATICET200SP系列分布式I/O，采用标准安全技术，预先完成了尽可能多的接线；操作机远程站：与操作机主站通过profinet网络组成独立网络，选用SIMATIC ET200SP系列分布式I/O，采用标准安全技术，预先完成了尽可能多的接线。

而软件平台则包括PLC编程软件和计算机组态软件，PLC编程软件是用于西门子SIMATIC可编程控制器组态和编程的标准软件包，具有硬件配置和参数设置、通讯组态、编程、测试、启动和维护、文件建档、运行和诊断等功能，采用SIMATIC管理器对快锻机组项目进行集中管理。计算机组态软件设定计算机整个控制系统参数设置的主要部分，并对一些与设定相关的关键参数进行监控，作为人机交互的核心界面，该设定系统界面主要由“道次参数设置”、“压机参数”、“操作机参数”、“主泵选择”、“开关控制”、“砧型参数”等几个部分组成。

监控计算机系统用来显示PLC系统传送的检测与控制参数，不直接参与系统的控制。该监控系统界面包括“主界面”、“压机曲线”、“历史曲线”、“操作机”、“参数”、“故障记录”等。操作者可根据需要在触摸屏上点击或通过鼠标进行切换。

更进一步地改进为，所述人机交互单元包括操作台、模拟显示屏以及电视监控系统，所述操作台上设有手动操作手柄、工作方式设定、辅助系统控制开关、急停开关和TFT触摸屏，所述电视监控系统包括恒速球式摄像头、控制云台、硬盘录像机以及液晶电视。

液压机组的人机交互单元是以操作室为核心搭建的，操作、维护人员通过操作台和模拟屏上的设定计算机，输入手柄、按钮开关等控制整个机组的运行，通过操作台和模拟显示上的监控计算机，指示灯、报警器等了解机组的状态信息。

其中，操作台的面板采用宜人化设计，分为手动操作手柄、工作方式设定、辅助系统控制开关、急停开关和TFT触摸屏等几部分。液压机组的工作制度，工艺制度，以及压机、操作机的工作参数等均可在触摸屏上方便地完成设定、监控；

模拟显示屏是以液压机组的液压系统原理图为依据，采用液晶电视屏，显示所有的电源信号、机组电控信号状态，具备声光报警功能；

电视监控系统由恒速球式摄像头、控制云台、硬盘录像机、液晶电视等元件构成。

进一步地改进为，所述X形导向装置19包括设在所述下横梁2上的两块导向座25、设在所述导向座25上的若干长条形安装孔26，两块所述导向座25的水平面为T型结构，两块所述导向座25之间形成两端贯穿的限位滑槽27，所述移动工作台17通过所述限位滑槽27进行限位并移动拆装。

在通过X形导向装置19对移动工作台17进行安装固定时，由于两块导向座25安装后性了一条两端贯穿的限位滑槽27，只需将移动工作台17底部的凸起对准限位滑槽27就能够实现左右位置的限位，然后将移动工作台17沿着限位滑槽27进行移动就能够实现快速的定位，最后再通过螺栓等固定件将移动工作台17固定到安装孔26内就能够实现快速的固定，在安装时，不再需要对多个方向进行校正，使其安装效率更高。

进一步地改进为，所述活动横梁10的两端设有弧形凹槽9，每根所述柱套5上各有两排耐磨导向板6，每排所述导向板均4～6块，所述活动横梁10通过所述弧形凹槽9呈半包围式与所述柱套5滑动连接，所述弧形凹槽9的内侧面通过所述耐磨导向板6上下滑动。

活动横梁10的两端通过弧形凹槽9与柱套5的弧形凸起面配合滑动，且接触面上还安装有两排耐磨导向板6，每排耐磨导向板6均为4～6块，能使活动横梁10与柱套5之间的使用寿命更长，耐磨性更好，有效的避免了两者之间应长期活动而产生间隙变大的问题，同时，活动横梁10通过弧形凹槽9呈半包围式与柱套5滑动连接，能够使其灵活性更好，整体重量更轻，制作成本更低，整体宽度更小。

再进一步地改进为，所述活动横梁10、机架20以及所述移动工作台17面均采用ZG25Mn铸钢制造且整体粗加工后二次热处理消除加工应力；所述下横梁2的上表面水平度误差不大于0.2mm/m，两根所述立柱4的铅锤直度误差在总高度上不大于0.2mm/m且总长度铅锤直度误差不大于0.8mm；所述上横梁11和所述下横梁2与两条所述立柱4之间设有四根拉杆15，所述拉杆15的两端均设有螺纹拉伸器1预紧，所述上横梁11和所述下横梁2通过所述螺纹拉伸器1预紧固定在所述立柱4的两端，所述螺纹拉伸器1的预紧力为20600KN～20650KN，所述拉杆15采用30Cr2Ni2Mo高强度锻钢，且四根所述拉杆15的伸长量误差不大于0.2mm。

上横梁11和下横梁2通过拉杆15两端的螺纹拉伸器1固定在立柱4的两端，且螺纹拉伸器1的预紧力为20600KN～20650KN，有效的保证了整个机架20的装配可靠性，避免出现锻造松动现象，同时，拉杆15采用30Cr2Ni2Mo高强度锻钢，活动横梁10、机架20以及移动工作台17面均采用ZG25Mn铸钢制造且整体粗加工后二次热处理消除加工应力，且四根拉杆15的伸长量误差不大于0.2mm，有效的保证了整体的位置精度，解决了目前的自由锻液压机立柱4虽然有导向板，但是整体强度和耐磨性不足的问题以及在大于50MN的锻造液压机上使用时，容易出现刚性欠缺以及耐磨性不足的问题。

进一步地改进为，所述螺纹拉伸器1包括垫板22和锁紧圆螺母21，所述垫板22设在所述锁紧圆螺母21的底部，同一端的相邻两根所述拉杆15通过一块所述垫板22连接固定，所述垫板22的底部设有两个向下凸起的定位环23，所述垫板22通过所述定位环23卡死后再通过所述定位环23锁定固定。

在通过螺纹拉伸器1对拉杆15的两端进行定位锁紧时，采用垫板22和锁紧圆螺母21的结构进行固定，结构更加简单，成本更低，同时，同一端的两根拉杆15之间通过一块垫板22进行统一安装，能够使垫板22的定位更加精确，在使用过程中不会出现旋转松动现象，而且垫板22的底部形成两个向下凸起的定位环23，定位环23卡入上横梁11或下横梁2上，能够使垫板22实现自我锁紧，有效的解了锁紧圆螺母21因垫板22的位移而出现松动的现象。

更进一步地改进为，所述下横梁2底部的所述螺纹拉伸器1外侧还设有一块防松板24，所述防松板24与所述锁紧圆螺母21之间通过螺钉固定。

由于下横梁2在冲压锻造过程中存在一定的震动，而底部的螺纹拉伸器1不会与地面产生直接接触，从而导致螺母存在向下位移后松动的风险，因此，在锁紧圆螺母21的底部安装了一块防松板24，通过防松板24与地面接触后，能够有效的避免锁紧圆螺母21产生松动的现象。

进一步地改进为，所述柱套5上设有对每块所述耐磨导向板6进行固定的固定孔组8和定位孔组7，所述定位孔组7采用两个且位于所述耐磨导向板6上下两端中间位置，所述固定孔组8采用6-8个且对称设置在所述定位孔的两侧，所述定位孔组7与所述耐磨导向板6之间采用内螺纹圆柱销连接，所述固定孔组8与所述耐磨导向板6之间通过内六角圆柱头螺钉固定。

耐磨导向板6首先通过中间的上下两个内螺纹圆柱与定位孔组7连接定位，从而保证其垂直度，然后在通过内六角圆柱头螺钉将其安装到固定孔组8内，有效的解决了单纯采用内六角圆柱头螺钉将导向板安装到固定孔组8后会出现细微的垂直度偏差的问题，使垂直的多块耐磨导向板6保证在同一垂直度上。

进一步地改进为，所述上横梁11和所述下横梁2与所述立柱4之间的连接处均设有若干环形键16和锁紧键28，所述锁紧键28卡接在所述立柱4上，所述环形键16套设在所述锁紧键28的外侧，所述环形键16与所述上横梁11或所述下横梁2之间均通过螺钉锁紧固定。

与现有技术相比，在上横梁11和下横梁2与立柱4的连接面上再安装一个环形键16对锁紧键28进行二次锁紧，从而通过环形键16对锁紧键28进行防松锁定以及密封保护，有效的解决了现有技术中单纯采用锁紧键28锁紧所存在的问题，使拉杆15的定位精度更高，而且在长期使用过程中也不会产生松动以及腐蚀现象，使其使用寿命更长，相比于维修替换而言，成本更低。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。