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文献综述

1. 前言

在目前的工业生产中，形状复杂的零件越来越多，且广泛应用高强度、低塑性、难变形的材料，传统板料成形工艺面临着严峻的挑战。因此，出现了大量的新型成形工艺。软模成形技术如橡胶成形、粘性介质^[1]成形、液压成形^[2]等，能够极大地提高材料的塑形成形性能，在材料成形领域得到广泛的应用。软模成形是指采用某种材料代替刚性凸模或凹模作为成形的传力介质, 再用一刚性模具作为凹模或凸模, 在传力介质作用下使板材按刚性模具形状成形的工艺^[3]。但软模成形工艺也存在着许多的不足之处。如液压成形过程中需要严格控制液压油的密封, 一旦液压油泄露将造成污染环境;橡胶成形中橡胶的寿命短且在模具的圆角区域贴膜性差;粘性介质需要较好的密封环境、需要比较复杂的控制系统、 粘性介质和模具系统成本高等不足^[4]。

因此，在软模成形工艺的基础上提出了固体颗粒介质成形工艺。颗粒介质成形是利用固体颗粒作为传力介质进行板料成形的一种软模成形工艺,其主要是利用固体颗粒所具有的良好流动性及体积近似不可压缩性等特性进行板料成形。固体颗粒介质成形工艺吸收了传统软模成形的优点，克服了传统软模成形技术的一些缺点，在汽车、航空航天、机械等板料冲压方面有广泛的应用前景。

颗粒介质成形专用液压机是针对板材、管材成形的专用液压机，压机在设计过程中充分考虑颗粒介质成形工艺的特点，有利于成形后颗粒介质的收集和板材、管材的成形。

1. 液压机的发展

液压机是一种以液体为工作介质，来传递能量以实现各种工艺的机器。因其广泛的适用性，被广泛应用于机械工业的各种领域。如板材成形；管、线、型材挤压^[5]；粉末冶金、橡胶成形；人造金刚石、耐火砖压制和炭极压制成型等。

1662年，帕斯卡（Pascal）发现利用液体可以产生很大的力量。1795年，英国Bramah取得第一个手动液压机的专利。直到1859~1861年，维也纳铁路工场上有了第一批用于金属加工的7000KN、10000KN和12000KN的液压机。1884年，在英国曼彻斯特首先使用了锻造钢锭用的锻造水压机。1934年，德国制造了70000KN模锻水压机。

我国在1957~1958年开始自行设计制造第一批2500N的中型锻造水压机。20世纪60年代初期，在上海和东北各建立了一台120MN级的大型锻造水压机。到中后期，我国又自行设计制造了一批技术要求更高的大型液压机，包括300MN有色金属模锻液压机、120MN有色金属挤压液压机、80MN黑色金属模锻水压机等。20世纪70年代以后，我国开始向国外出口各种吨位的锻造液压机，其中最大的一台为60MN锻造水压机。20世纪80年代以来，随着改革开放，国民经济发展迅速，我国液压机的设计及制造水平得到了很大发展。

国内外的液压机产品的发展过程，按其电液控制方式可大致分为三个阶段。第一阶段是主控元件主要采用继电器的传统型液压机，第二阶段主要采用可编程控制器控制，第三阶段采用高级微处理器^[6]或工业控制计算机的高性能液压机出现。国外的大多数液压机生产厂家都是生产这种高性能液压机，而目前我国的产品大多是利用可编程控制器控制。