液壓墊多缸液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析

李 響

（徐州壓力機(jī)械有限公司，江蘇徐州221004）

1 前言

近年來(lái)，隨著我國(guó)汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，新的車型不斷出現(xiàn)，對(duì)汽車覆蓋件尺寸精度、形狀精度、表面質(zhì)量的要求越來(lái)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(jī)的液壓墊進(jìn)行壓邊。為了在覆蓋件拉深成形時(shí)受力均勻，液壓墊多采用三缸或五缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因此對(duì)液壓機(jī)的液壓墊多缸液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。

2 對(duì)液壓墊液壓系統(tǒng)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(chǎn)效率高低以及能否滿足覆蓋件成形工藝要求至關(guān)重要，因此對(duì)液壓墊的多缸液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出如下要求：①具有多缸快速頂出功能，以便提高整臺(tái)設(shè)備的生產(chǎn)效率；②液壓墊力在拉深過(guò)程中可調(diào)，以適應(yīng)復(fù)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(zhì)量；④要方便對(duì)液壓系統(tǒng)的故障進(jìn)行檢查。

根據(jù)以上幾點(diǎn)要求，經(jīng)過(guò)多個(gè)方案的分析比較，最終確定液壓墊的多缸液壓系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

3 液壓墊多缸液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析及特點(diǎn)

3.1 動(dòng)力源

動(dòng)力源的選擇是為了實(shí)現(xiàn)液壓墊多缸的快速頂出功能。有以下三種方式可以實(shí)現(xiàn)：①采用主缸的動(dòng)力源向液壓墊缸供油；②采用獨(dú)立的動(dòng)力源向液壓墊缸供油；③采用獨(dú)立的動(dòng)力源向液壓墊中間缸供油，側(cè)缸采用充液閥供油。

雖然以上三種方式均可實(shí)現(xiàn)液壓墊的快速頂出，但π細(xì)分析發(fā)現(xiàn)，若采用主缸的動(dòng)力源供油，則必須等到滑塊回到上死點(diǎn)之后才行，這樣就增加了設(shè)備的等待時(shí)間，提高不了生產(chǎn)效率；若采用獨(dú)立動(dòng)力源向液壓墊所有缸供油，則整機(jī)裝機(jī)功率增大，增加能源消耗，不利于節(jié)能；而采用獨(dú)立動(dòng)力源僅向液壓墊的中間缸供油，側(cè)缸采用充液閥吸油，只需增加一臺(tái)小泵即可實(shí)現(xiàn)，在滑塊回程的同時(shí)，液壓墊頂出進(jìn)行下一個(gè)動(dòng)作循環(huán)，也就提高了設(shè)備的生產(chǎn)效率。

綜合以上分析，本液壓系統(tǒng)采用供油方式③。

圖1 液壓墊多缸液壓系統(tǒng)原理圖

3.2 多缸的壓力平衡

在液壓墊進(jìn)行快速頂出時(shí)，由于液壓墊的中間缸是供的壓力油，而側(cè)缸是用充液閥供油，并沒(méi)有壓力。這樣在進(jìn)行拉深時(shí)，一旦單向閥8打開(kāi)，液壓墊中間缸和側(cè)缸的油匯在一起，必然會(huì)有一個(gè)壓力平衡問(wèn)題，使液壓墊下掉一段距離（即所謂的“點(diǎn)頭”現(xiàn)象），影響到拉深工藝的使用。為了消除此“點(diǎn)頭”現(xiàn)象，本液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)在液壓墊的中間缸處增了一個(gè)液控單向閥9，用于控制壓力油從中間缸向側(cè)缸的轉(zhuǎn)換。其具體工作過(guò)程如下：泵1打出的壓力油通過(guò)液控單向閥4、9進(jìn)入液壓墊的中間缸，液壓墊快速上升，其側(cè)缸通過(guò)充液閥補(bǔ)油，在接近液壓墊行程控制上限約10mm處，液控單向閥9關(guān)閉，泵1打出的壓力油繼續(xù)向側(cè)缸供油，當(dāng)其壓力上升到能打開(kāi)液控單向閥9時(shí)，泵同時(shí)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(jìn)行拉深時(shí)，液壓墊所有缸的壓力是一樣的，不會(huì)產(chǎn)生“點(diǎn)頭”現(xiàn)象。

3.3 壓力控制

傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)式液壓控制系統(tǒng)，其液壓墊力在拉深過(guò)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(diào)整好整個(gè)拉深過(guò)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(diào)整也不方便。

為了克服傳統(tǒng)液壓控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)，本液壓系統(tǒng)采用高精度的進(jìn)口比例閥進(jìn)行閉環(huán)控制，通過(guò)壓力傳感器檢測(cè)、反饋，以精確控制液壓墊的壓力；再配以高精度的進(jìn)口位移傳感器來(lái)進(jìn)行行程控制，以實(shí)現(xiàn)液壓墊力在拉深過(guò)程中可以在不同的位置設(shè)置不同的壓力，滿足復(fù)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?jiǎn)栴}。拉深動(dòng)作結(jié)束之后，在主缸泄壓的同時(shí)，給比例閥一個(gè)小的電流信號(hào)，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(cè)

本液壓系統(tǒng)在關(guān)鍵部位設(shè)有壓力檢測(cè)點(diǎn)，通過(guò)壓力檢測(cè)點(diǎn)和活動(dòng)的壓力表可以快速診斷出液壓墊的故障和監(jiān)測(cè)液壓墊的工作狀態(tài)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本液壓墊的多缸液壓系統(tǒng)經(jīng)過(guò)在某大型生產(chǎn)線上的實(shí)際使用，取得了顯著的效果。不僅提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了能源，而且實(shí)現(xiàn)了液壓墊力的方便、精確調(diào)整，同時(shí)也方便了液壓系統(tǒng)的故障檢查。

【參考資料】

[1]唐英千.二通插裝閥.濟(jì)南鑄造鍛壓機(jī)械研究所有限公司.1991-09.

[2]雷天覺(jué).新編液壓工程手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.

[3]俞新陸.液壓機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[4]段俊勇.金屬薄板沖壓機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì).鍛壓裝備與制造技術(shù)，2010，45（3）.