液壓墊多缸液壓系統的設計分析

李 響

（徐州壓力機械有限公司，江蘇徐州221004）

1 前言

近年來，隨著我國汽車工業的飛速發展，新的車型不斷出現，對汽車覆蓋件尺寸精度、形狀精度、表面質量的要求越來越高。在汽車覆蓋件的拉深成形工藝中，反拉深工藝被廣泛采用，即利用液壓機的液壓墊進行壓邊。為了在覆蓋件拉深成形時受力均勻，液壓墊多采用三缸或五缸結構設計，因此對液壓機的液壓墊多缸液壓系統設計提出了更高的要求。

2 對液壓墊液壓系統的要求

由于拉深工藝是汽車覆蓋件加工的第一道工序，其生產效率高低以及能否滿足覆蓋件成形工藝要求至關重要，因此對液壓墊的多缸液壓系統設計提出如下要求：①具有多缸快速頂出功能，以便提高整臺設備的生產效率；②液壓墊力在拉深過程中可調，以適應復雜覆蓋件的成形工藝要求；③拉深工藝完成后，液壓墊力要泄掉，以防止覆蓋件反彈，影響工件質量；④要方便對液壓系統的故障進行檢查。

根據以上幾點要求，經過多個方案的分析比較，最終確定液壓墊的多缸液壓系統原理圖如圖1所示。

3 液壓墊多缸液壓系統設計分析及特點

3.1 動力源

動力源的選擇是為了實現液壓墊多缸的快速頂出功能。有以下三種方式可以實現：①采用主缸的動力源向液壓墊缸供油；②采用獨立的動力源向液壓墊缸供油；③采用獨立的動力源向液壓墊中間缸供油，側缸采用充液閥供油。

雖然以上三種方式均可實現液壓墊的快速頂出，但π細分析發現，若采用主缸的動力源供油，則必須等到滑塊回到上死點之后才行，這樣就增加了設備的等待時間，提高不了生產效率；若采用獨立動力源向液壓墊所有缸供油，則整機裝機功率增大，增加能源消耗，不利于節能；而采用獨立動力源僅向液壓墊的中間缸供油，側缸采用充液閥吸油，只需增加一臺小泵即可實現，在滑塊回程的同時，液壓墊頂出進行下一個動作循環，也就提高了設備的生產效率。

綜合以上分析，本液壓系統采用供油方式③。

圖1 液壓墊多缸液壓系統原理圖

3.2 多缸的壓力平衡

在液壓墊進行快速頂出時，由于液壓墊的中間缸是供的壓力油，而側缸是用充液閥供油，并沒有壓力。這樣在進行拉深時，一旦單向閥8打開，液壓墊中間缸和側缸的油匯在一起，必然會有一個壓力平衡問題，使液壓墊下掉一段距離（即所謂的“點頭”現象），影響到拉深工藝的使用。為了消除此“點頭”現象，本液壓系統設計時在液壓墊的中間缸處增了一個液控單向閥9，用于控制壓力油從中間缸向側缸的轉換。其具體工作過程如下：泵1打出的壓力油通過液控單向閥4、9進入液壓墊的中間缸，液壓墊快速上升，其側缸通過充液閥補油，在接近液壓墊行程控制上限約10mm處，液控單向閥9關閉，泵1打出的壓力油繼續向側缸供油，當其壓力上升到能打開液控單向閥9時，泵同時向所有的液壓墊缸提供壓力油直至液壓墊的上限，這樣就保證了在用液壓墊進行拉深時，液壓墊所有缸的壓力是一樣的，不會產生“點頭”現象。

3.3 壓力控制

傳統的開關式液壓控制系統，其液壓墊力在拉深過程中是恒定不變的。為了使工件不起皺，其液壓墊力必須事先調整好整個拉深過程中的最大壓邊力，這就大大增加了工件（特別是深拉深件）被拉裂的可能性，并且液壓墊力的調整也不方便。

為了克服傳統液壓控制系統的缺點，本液壓系統采用高精度的進口比例閥進行閉環控制，通過壓力傳感器檢測、反饋，以精確控制液壓墊的壓力；再配以高精度的進口位移傳感器來進行行程控制，以實現液壓墊力在拉深過程中可以在不同的位置設置不同的壓力，滿足復雜覆蓋件的成形工藝需要。

采用比例閥還可以非常方便地解決液壓墊力的泄壓問題。拉深動作結束之后，在主缸泄壓的同時，給比例閥一個小的電流信號，使液壓墊缸的壓力逐步泄掉，也就避免了液壓墊的反彈。

3.4 壓力檢測

本液壓系統在關鍵部位設有壓力檢測點，通過壓力檢測點和活動的壓力表可以快速診斷出液壓墊的故障和監測液壓墊的工作狀態。

4 結束語

本液壓墊的多缸液壓系統經過在某大型生產線上的實際使用，取得了顯著的效果。不僅提高了生產效率，節約了能源，而且實現了液壓墊力的方便、精確調整，同時也方便了液壓系統的故障檢查。

【參考資料】

[1]唐英千.二通插裝閥.濟南鑄造鍛壓機械研究所有限公司.1991-09.

[2]雷天覺.新編液壓工程手冊.北京：機械工業出版社，1998.

[3]俞新陸.液壓機的設計與應用.北京：機械工業出版社，2006.

[4]段俊勇.金屬薄板沖壓機液壓系統的設計.鍛壓裝備與制造技術，2010，45（3）.