壓力機T型工作臺機構(gòu)及液壓系統(tǒng)分析

周桂祥，鄭義祥，薛遠琴

（1.江蘇揚力堅城鍛壓機床有限公司，江蘇 揚州 225009；2.江蘇省揚州技師學(xué)院，江蘇 揚州 225009）

壓力機T型工作臺機構(gòu)及液壓系統(tǒng)分析

周桂祥1，鄭義祥1，薛遠琴2

（1.江蘇揚力堅城鍛壓機床有限公司，江蘇 揚州 225009；2.江蘇省揚州技師學(xué)院，江蘇 揚州 225009）

本文介紹了目前應(yīng)用較少的閉式壓力機用T型工作臺機構(gòu)及其液壓控制原理。T型工作臺機構(gòu)成功地將兩個移動工作臺集中在壓力機的左側(cè)或右側(cè)，實現(xiàn)了用戶在壓力機工作時進行更換模具，同時解決了很多客戶因廠房空間原因而不能使用常規(guī)的左右移工作臺的問題。

閉式壓力機；移動工作臺；T型工作臺；液壓系統(tǒng)

目前國內(nèi)壓力機帶有雙移動工作臺的路軌一般采用左右移動式或前后移動式。如圖1所示，左右移動式路軌結(jié)構(gòu)和操作雖然簡單，但該路軌沒有集中到壓力機一側(cè)，導(dǎo)致占地面積非常大，給用戶廠房建造提出了更多要求。另外一種前后移工作臺雖然占地面積相對較小，但卻不適合用于大型機械壓力機生產(chǎn)線或自動化線，原因在于生產(chǎn)線上壓力機與壓力機之間有整套自動送料和卸料裝置。

為滿足用戶需求，公司設(shè)計出一種T型移動工作臺，如圖2所示，以便在使用兩個移動工作臺的情況下不占用過多廠房面積。然而由于T型路軌的移動工作臺運動相對復(fù)雜，提高了相應(yīng)液壓系統(tǒng)控制難度。本文探討了移動工作臺在T型路軌上按照一定順序運動時其液壓系統(tǒng)技術(shù)動作原理及其可靠性。

圖1 左右移動工作臺

圖2 T型工作臺

1 移動工作臺在T型路軌上運動過程分析

如圖3所示為T型路軌結(jié)構(gòu)示意圖，中部整體路軌6上裝有機外頂起油缸4、機外前側(cè)小車定位油缸9和機外后側(cè)小車定位油缸5，首節(jié)短路軌8連接壓力機底座和中部整體路軌6，前后側(cè)短路軌3分別安裝在中部整體路軌6的前后側(cè)。如此首節(jié)短路軌8、中部整體路軌6和前后側(cè)短路軌3相互連接組成T型路軌。在中部整體路軌6上裝有機外頂起油缸4、機外前側(cè)小車定位油缸9和機外后側(cè)小車定位油缸5，用來升降和定位移動工作臺。前后側(cè)短路軌3的端部裝有前后側(cè)撞塊1和前后側(cè)限位檢測架2，用來最終停止移動工作臺。中部整體路軌6的右側(cè)裝有撞塊7，用來移動工作臺換向時初步停止移動工作臺。10為前側(cè)外置頂出裝置，11為后側(cè)外置頂出裝置。

圖3 T型路軌結(jié)構(gòu)示意圖

如圖4所示，初始狀態(tài)為移動工作臺A在壓力機內(nèi)工作，移動工作臺B在T型路軌的后側(cè)。底座上機內(nèi)頂起缸落下，旋轉(zhuǎn)式夾緊缸夾頭夾住移動工作臺，此時移動工作臺A處于工作狀態(tài)，與此同時，操作人員可以將模具安裝到移動工作臺B上。當(dāng)移動工作臺A工作完畢后需要更換模具時，機內(nèi)旋轉(zhuǎn)式夾緊缸松開并縮回底座內(nèi)，機內(nèi)頂起缸將整個移動工作臺A頂起，此時開動移動工作臺A到中部整體路軌，移動工作臺A減速并最終通過撞塊停止。前后側(cè)定位油缸的活塞桿升起，并插入到移動工作臺A的圓弧撞塊上，實現(xiàn)精定位，機外頂起油缸落下（原始狀態(tài)為升起），移動工作臺A落下后另四個滾輪與前后側(cè)短路軌3面水平相切。移動工作臺A向前側(cè)方向開動并最終通過前側(cè)撞塊和前側(cè)限位檢測架停在前側(cè)短路軌上。（以上過程如圖4中空心箭頭所示）此時機外前側(cè)小車定位油缸的兩個活塞桿升起，開動移動工作臺B，到中部整體路軌并輕輕撞在機外前側(cè)小車定位油缸的兩個活塞桿上，此時，機外后側(cè)小車定位油缸的兩個活塞桿升起，并插入到移動工作臺B的圓弧撞塊上，實現(xiàn)精定位，機外頂起油缸升起（原始狀態(tài)為落下），移動工作臺B升起后其中四個滾輪與前后側(cè)短路軌面分離，另外四個滾輪與首節(jié)短路軌8水平相切。移動工作臺B向左開動并最終進入壓力機內(nèi)。（以上過程如圖4中實心箭頭所示）上述過程能夠?qū)崿F(xiàn)兩個移動工作臺換模具時互相不干涉。

圖4 T型工作臺工作次序圖

2 T型工作臺液壓系統(tǒng)設(shè)計

T型工作臺液壓系統(tǒng)主要由泵站系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成。控制系統(tǒng)分成機內(nèi)小車夾緊系統(tǒng)、機內(nèi)小車頂起系統(tǒng)、機外小車頂起系統(tǒng)、機外小車前側(cè)定位系統(tǒng)、機外小車后側(cè)定位系統(tǒng)、前側(cè)外置頂出系統(tǒng)和后側(cè)外置頂出系統(tǒng)。整個T型工作臺液壓泵站三維圖如圖5所示。

圖5 液壓站外形圖

2.1 泵站系統(tǒng)

圖6 泵站系統(tǒng)原理圖

泵站系統(tǒng)的功能主要是為控制系統(tǒng)提供油壓，主要由主電機、柱塞泵、液位液溫計、空氣濾清器、單向閥、電磁溢流閥、吸油過濾器、回油過濾器和加熱棒組成，原理如圖6。由于整個T型移動工作臺換模時間必須在2分鐘以內(nèi)，根據(jù)相關(guān)計算，此處電機選用功率相對較大，為1kW。泵的前端選擇自封式吸油過濾器且放置在油箱下部，保證系統(tǒng)換濾芯時油箱中的油不會從油箱中流出和不會因為過濾器精度較高導(dǎo)致泵吸孔的現(xiàn)象。

2.2 機內(nèi)小車夾緊系統(tǒng)

如圖7所示，機內(nèi)小車夾緊系統(tǒng)中所述三位四通電磁換向閥處于中位時，旋轉(zhuǎn)式夾緊缸不動作，當(dāng)三位四通電磁換向閥處于右側(cè)時，即A口和P口相通，B口和T口相通，旋轉(zhuǎn)式夾緊缸的下腔體通入壓縮空氣，壓縮空氣推動活塞，旋轉(zhuǎn)式夾緊缸中的油通過T口回到油箱中并且旋轉(zhuǎn)式夾緊缸縮進底座內(nèi)，此狀態(tài)稱為夾緊缸松開。當(dāng)三位四通電磁換向閥處于左側(cè)時，即A口和T口相通，B口和P口相通，此時旋轉(zhuǎn)式夾緊缸夾頭先由氣體作用緩緩升起，液壓油由柱塞泵打入到旋轉(zhuǎn)式夾緊缸中，此狀態(tài)為旋轉(zhuǎn)式夾緊缸夾緊。在夾緊過程中，系統(tǒng)同時給蓄能器補壓，當(dāng)壓力達到壓力繼電器1所示壓力時，系統(tǒng)停止給夾緊缸加壓。因為在使用過程中系統(tǒng)的油壓存在漏油泄壓現(xiàn)象，夾緊缸中的壓力低于壓力繼電器2時（16MPa），柱塞泵啟動對系統(tǒng)開始補壓，直到壓力達到壓力繼電器1所示壓力時停止。疊加式液控單向閥有兩個作用，一個是保證頂起缸系統(tǒng)的壓力，另一個是保證回油時整個管路油能夠經(jīng)過T口回到油箱中。

圖7 機內(nèi)小車夾緊系統(tǒng)

2.3 機內(nèi)小車頂起系統(tǒng)

如圖8所示，三位四通電磁換向閥處于中位時，頂起缸不動作，當(dāng)三位四通電磁換向閥處于左側(cè)時，即A口和T口相通，B口和P口相通，此時液壓油由柱塞泵打入到頂起缸中，此時移動工作臺處于抬起狀態(tài)。當(dāng)三位四通電磁換向閥處于右側(cè)時，即A口和P口相通，B口和T口相通，由于移動工作臺自重原因，頂起缸中的油通過T口回到油箱中，此時移動工作臺處于落下狀態(tài)。疊加式液控單向閥有兩個作用，一個是保證頂起缸系統(tǒng)的壓力，另一個是保證油時整個管路油能夠經(jīng)過T口回到油箱中。

圖8 機內(nèi)小車頂起系統(tǒng)

2.4 機外小車頂起系統(tǒng)

如圖9所示，三位四通電磁換向閥處于中位時，機外頂起缸不動作，當(dāng)三位四通電磁換向閥處于左側(cè)時，即A口和T口相通，B口和P口相通，疊加式液控單向閥全部打開，從柱塞泵打出的油經(jīng)過B口打入到機外頂起缸的上腔，機外頂起缸下腔的油通過疊加式液控單向閥流入到油箱中，此時機外頂起缸處于落下狀態(tài)。當(dāng)三位四通電磁換向閥處于右側(cè)時，即A口和P圖9機外小車頂起系統(tǒng)）口相通，B口和T口相通，疊加式液控單向閥全部打開，從柱塞泵打出的油經(jīng)過A口進入到機外頂起缸的下腔，機外頂起缸上腔的油通過疊加式液控單向閥并經(jīng)T口流入到油箱中，此時機外頂起缸處于頂起狀態(tài)。頂起和落下的壓力通過疊加式減壓閥來控制，并通過壓力繼電器控制系統(tǒng)壓力不超過預(yù)設(shè)壓力，防止壓力過大。

圖9 機外小車頂起系統(tǒng)

2.5 機外小車定位系統(tǒng)和外置頂出系統(tǒng)

機外小車定位系統(tǒng)和外置頂出系統(tǒng)的控制原理和機外小車頂起系統(tǒng)的控制原理相同。

由于機外小車定位油缸和外置頂出油缸的前側(cè)缸和后側(cè)缸動作不是一致的，所以將它們分成前側(cè)和后側(cè)，整個定位系統(tǒng)主要用來在移動工作臺準(zhǔn)備換向時，初步和最終精定位移動工作臺，前側(cè)和后側(cè)定位油缸升起的時間是根據(jù)移動工作臺移動方向而定的。外置頂出系統(tǒng)主要用來頂起移動工作臺上模具頂桿，以便操作人員取出模具頂桿。

3 T型工作臺液壓系統(tǒng)的特點

綜合上述各控制系統(tǒng)特點，如原理圖10所示，整個液壓系統(tǒng)有如下特點：

圖10 T型路軌液壓原理圖

（1）液壓系統(tǒng)與T型路軌結(jié)合使用，通過控制各路油缸的動作順序，有效的將兩個移動工作臺在壓力機同側(cè)同一根路軌上運行，從而達到了既能裝拆模具的同時又能節(jié)約壓力機的整體占地面積。

（2）通過疊加式液控單向閥控制將各個缸體的保壓功能和回油功能放在一根管路中，實現(xiàn)各管路油流向互不干涉。另外單向閥能保證當(dāng)柱塞泵不工作的同時，管路中的油不回到油箱中，從而縮短下一次柱塞泵對各個油缸充油的時間。

（3）機內(nèi)夾緊缸通過壓力繼電器和壓力繼電器的互相檢索作用，在不平凡啟動柱塞泵的條件下，由蓄能器進行實時補壓，保證夾緊缸夾緊時的油壓在一定的范圍內(nèi)，經(jīng)過現(xiàn)場試驗，該方法方便安全可靠。

（4）本T型工作臺液壓系統(tǒng)在實際使用過程中，將和壓力機潤滑系統(tǒng)、滑塊過載系統(tǒng)組成一個整體。實現(xiàn)同一臺壓力機上各個液壓部分的整合化，有利于電氣控制及降低成本。

4 結(jié)束語

現(xiàn)場實際使用表明，所設(shè)計的T型路軌和液壓系統(tǒng)完全滿足用戶需求，安全可靠，安裝調(diào)試方便，更符合人性化需求，解決了不少客戶廠房面積小的問題。

[1]何德譽，主編.曲柄壓力機（第2版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，1987.

[2]雷天覺，主編.新編液壓工程手冊[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，1998.

[3]成大先，主編.機械設(shè)計手冊（第五版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[4]許福玲，陳堯明，主編.液壓與氣壓傳動[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

[5]路勇祥，主編.液壓氣動技術(shù)手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.

[6]尹 霞，余永平，等.新型雙列柱塞泵設(shè)計研究與分析[J].液壓氣動與密封，2015，（1）.

Analysis of a T-type working table mechanism and hydraulic system of press

ZHOU Guixiang1,ZHENG Yixiang1,XUE Yuanqin2
（1.Jiangsu Yanglijiancheng Metalforming Machinery Co.,Ltd.,Yangzhou 225009,Jiangsu China; 2.Yangzhou Technician College of Jiangsu Province,Yangzhou 225009,Jiangsu China）

A T-type working table mechanism and the hydraulic control principle of close press have been introduced in the text,which is currentlyless adopted.The T-type working table mechanism successfully make the two mobile work stations integrated on the left or right side of the press,which helps the worker to change tool while the press is working.Meanwhile,the problem from many customers that conventional working table mechanism can't be used due to not enough workshop space has been solved.

T-type mobile working table;T-type track;Hydraulic system

TG315.5

A

10.16316/j.issn.1672－0121.2016.04.004

1672－0121（2016）04－0012－04

2016－0－；

2016－0－

周桂祥（1985－），男，助理工程師，從事閉式壓力機研發(fā)與制造。E－mail：zhouguixiang12＠163.com