SACMI PH5000L 節能型全自動液壓壓磚機液壓系統分析

邱興盛

(重慶唯美陶瓷有限公司，重慶 榮昌 402460)

0 引 言

薩克米公司近年來在保持它原來機型結構特點基礎上，更加注重機身線條流線型化，整體透露著一股科幻感，遠看就像一尊藝術品，向大噸位、高效節能、高精度、多功能、自動化程度更高、柔性加壓，更加符合不同區域物料成型工藝方向發展，并做了大量改進工作。本文僅對PH5000L 壓機的液壓系統進行剖析，圖1 為該型壓機液壓系統原理圖。

PH5000L 全自動液壓壓磚機具有以下特點：

(1)機身采用預應力鋼絲纏繞結構，整體剛性好，減少彈性變形，降低疲勞應力，提高壽命和可靠性。

(2)主油泵采用遠程壓力控制恒功率變量柱塞泵。

(3)變壓缸，與傳統增壓器有區別，既起增壓作用，也起減壓、增速作用。

(4)壓制高壓油可回收至系統蓄能器，節能。

(5)SPE 電子比例頂出系統，由兩只比例閥分別控制左右頂出缸，其中兩件頂出缸同時又是鎖模缸，能修正壓制磚坯左右厚薄差（目前是所有品牌壓機中唯一具此功能的頂出系統），壓制坯體更均勻。

1 液壓泵站及系統壓力控制分析

主油泵采用德國Rexroth 公司生產的A4VSO 355 LR2G 遠程壓力控制恒功率變量柱塞泵，其驅動電機功率為132kW。

主油泵58 的恒壓控制由壓力控制閥112 和泵自帶的滑閥式二位三通壓力平衡閥7 構成遠程恒壓控制機構來實現。當電磁閥YV99 線圈斷電時，泵卸荷啟動。當YV99 線圈通電后，泵輸出壓力油進入系統建壓，其壓力由定壓閥 112 調定為230 bar，由18A、18、18 三個50 L 蓄能器進行系統儲壓，壓力表13 顯示其值，并由壓力傳感器BP3進行檢測。旋塞閥153 為系統泄壓閥。主油泵出口114 單向閥的作用是防止停主泵（含異常停泵）后液壓系統壓力油倒流而損壞主油泵。

圖1 PH5000L 壓機液壓系統原理圖Fig.1 Mechanism of PH5000L hydraulic press system

該液壓站主油泵58 有一套系統最大功率調節設定裝置，用以保護主泵電機不過載。其設定方法是將壓力閥112 關閉鎖緊，開啟壓機，其出口壓力快速升高。當達到系統安全閥112A 設定250bar 壓力而使111 閥溢流時，調節功率調節器5的彈簧6，同時用電流表測定電機的負載電流。當電機電流達到一定值（PH5000L 為234A）時調整完畢。該功率調節器設定值為主泵所需最大功率，一般在新壓機或更換主泵時才進行調整，一般由薩克米廠家技術人員進行調整鎖定，不允許使用廠家自行調整。

2 壓縮空氣回路分析

三位五通手動氣閥399 處于左位時，壓縮空氣經減壓閥73、氣閥YV290、氣動氣閥444 給主油箱126 加壓，使油箱內的液壓油保持恒定的壓力1.5bar 左右。安全閥71 用于防止油箱超壓后出現泡沫，設定壓力1.8bar。

當氣閥399 處于中位時，444 閥動作，主油箱處于放氣狀態。

當氣閥399 處于右位時，外部氣源經閥399，油箱壓縮空氣經氣閥444，共同經過文丘里噴嘴398 組成負壓發生裝置。當需維修液壓系統時，可將油箱內抽成真空狀態，真空度可達–0.1-0.3bar，防止液壓油大量泄露。

電磁閥YV429 用于用壓縮空氣清潔主缸法蘭，電磁閥YV430 用于用低壓油清潔、潤滑主缸法蘭、主活塞。

3 液壓系統

3.1 SPE 電子比例頂出系統

該裝置由G 單元四個頂出缸和F 單元閥組組成。

頂出升降動作由頂出缸180A1、180A2、180B1和180B2 完成，其中180A1 和180B2 缸既是頂出缸又是鎖模缸，兩個功能集成一體。比例閥YV22A、YV22B 控制升降，運動的速度和同步性由AX 軸卡控制，編碼器BQ4 和BQ5 用來檢測液壓缸的實時位置。兩側的液壓缸由中間油路連通，以確保液壓缸精準的同步性，中間油路的壓力恢復由二位二通電磁球閥YV304A 和YV304B 進行補油。

3.2 充液閥

充液閥127，閥芯為菌形結構，與閥座配研，密封嚴實，由雙作用差動油缸驅動。控制油路由電液閥YV307、減壓閥31、蓄能器29 組成，其作用以使主活塞上腔與主油箱126 隔離或連通。

3.3 變壓缸

變壓缸125 起減壓、增速、增壓作用。與傳統增壓器有區別，變壓活塞既是活塞又是油缸，拉桿44 固定在增壓器底座中心。變壓缸活塞復位由三位四通電液換向閥YV102、YV103 控制，安全閥510、511 設定壓力為250bar，防止在復位過程中超壓。活塞的位置及行程由線性位移傳感器BQ12 檢測、反饋并進行控制。

3.4 活動橫梁（沖頭）升降控制

活動橫梁慢速升降由三位四通電磁換向閥YV31S、YV31D 及液控單向閥247 控制，在設置狀態下操作。

動梁快速升降由比例閥 YV32、電磁閥YV303、插裝閥230 及梭閥控制，電磁閥YV32F為比例閥的先導安全控制閥，和比例閥YV32 疊加在一起，在手動或自動狀態下運行。

動梁位置由線性位移傳感器BQ6 和BQ7 實時檢測，壓力傳感器BP5 檢測環形腔壓力，安全閥228 防止沖頭環形腔超壓。

4 氣動、液壓選購件

B2 單元為料車閘閥控制閥組YV221，B3 單元為吹氣裝置YV173 閥組，B4、B8 單元為模具清掃裝置控制閥組YV192，B5 單元為壓機安全桿控制閥組YV313，B6、B7 單元為SFS 模具控制閥組，B2-B8 單元均為氣動選購件。

B9 單元為模具清掃馬達控制閥組，E1 單元為SFS 模具控制閥組，E2、E3 單元為浮動模框控制閥組，B9、E1-E3 均為液壓選購件，在此不詳述。

5 自動壓制循環過程分析

主油缸的動作結合自動壓制循環過程進行分析。

說明：“+”表示電磁閥或開關處于通電或接觸狀態；“–”表示斷電或脫離狀態。

自動壓制循環的起始條件：

①粉料車必須處于后位（微動開關SQ59+）；

②下模芯處于頂出高位，達“上位沖程結束”位，由編碼器BQ4 和BQ5 檢測；

③動梁處于高位，由線性位移傳感器BQ6 和BQ7 檢測。

此時，鑰匙開關處于“自動”狀態，安全桿放下（接近開關SQ51-，SQ52-）。

5.1 粉料車啟動

雙手同時按下控制鍵盤上的壓制循環起動鍵28 和2，驅動粉料車的電機（M20）開始啟動，通過專用的傳動同步帶驅動粉料車的活動部分前進和后退來完成布料。

在料車向前移動幾毫米之后，粉料車固定支架上的微動開關必須被釋放，即SQ59-，這樣微處理器就禁止沖頭下降。直到粉料車在返回行程中到達起始位置前幾毫米處，即當編碼器BQ2 達到返回終點的設定值時，再次觸發該微動開關SQ59+。

粉料車啟動后不久即根據微處理器計算，變壓缸開始復位，移動活塞復位到自學習時的位置，為加壓做好準備，由傳感器BQ12 進行檢測反饋。

5.2 粉料車前進和下模芯的一次下降

BQ2 編碼器在粉料車運動的過程中監測其位置，當粉料車前行到達“一次模降位置”，就給壓機信號，SPE 頂出系統的電磁閥YV22S+、YV25+，比例閥YV22A、YV22B 左中“X”位工作，通過“模具首次下落”設定的速度完成一次降落。當控制系統通過編碼器BQ4 和BQ5 監測達到設置位置時（根據設置的“粉末厚度”參數確定），下模芯停止運動，即比例閥YV22A、YV22B 停在右中“○”型機能位置，這樣模具完成一次下降形成模腔，容納來自粉料車格柵的粉料填充。“模具首次下落”位置正確設置至關重要，因它決定著粉料下落及隨之而來的填充下模腔的時間，直接影響壓制坯體前后厚薄差。

當粉料車到達設置前位，開始返回并繼續布料，粉料車的速度也非常重要，直接關系布料質量。當粉料車退出模腔，在粉料車停止運動之前，必須觸發安全微動開關SQ59（料車后位開關），同時比例閥YV22A、YV22B 左中“X”位工作，下模按設定的“模具末次下落”速度降到底，由編碼器BQ4 和BQ5 進行監測。

5.3 沖頭下降

為使沖頭開始下降，必須滿足以下條件：

①粉料車安全返回處于后位，安全微動開關SQ59+；

②下模芯完全降下，由編碼器BQ4 和BQ5 監測其位置。

達成這些條件后，控制系統讓電磁閥YV303+，插裝閥230 控制端壓力釋放而打開。其控制腔壓力經梭閥，一端來自系統壓力，另一端來自沖頭環形腔。哪端壓力高，自動選擇其做控制壓力。沖頭環形腔經230 插裝閥與比例插裝閥YV32 連通，電磁閥YV32F 一直保持通電。

與此同時，電磁閥YV307+，充液閥控制油缸上腔壓力油釋放，經減壓閥31 減壓后的壓力油使充液閥關閉。

控制系統發出模擬輸出控制信號給三位三通比例插裝閥YV32，使其左位工作，環形腔的壓力油經230 插裝閥、YV32 回到主油箱126，經此油路回油阻力很小，壓縮空氣推動主油箱里的液壓油通過正在關閉的充液閥口，從而使沖頭下降。

沖頭下降的速度通過比例閥YV32 的開度來調節，根據設定的沖壓位置和沖壓速度來調整最大下降速度。當沖頭到達設定的沖擊位置，比例閥YV32 便按設定的沖壓速度調整開度，使沖頭剎車減速。

安全閥228 的作用是限制剎車沖擊峰值壓力，設定壓力為230bar。

5.4 慣性壓制延時

沖頭以預先設定的沖壓速度（剎車速度）繼續下行，直到上模芯接觸到模腔里的粉料（開始沖壓位置）。從此點開始第一次壓制延時計時，延遲時間在操作屏上設定。在此段時間里，主活塞、動橫梁的重量以及主油箱壓縮空氣的壓力施加在模腔的粉料上，粉料被第一次壓縮，排出部分空氣，這一步對隨后的壓制過程獲得良好排氣至關重要。

當沖頭剎車時，電磁閥YV70+，插裝閥118關閉，切斷主油缸泄壓回路。

5.5 第一次低壓壓制

當慣性壓制延時結束，即啟動第一次壓制。第一次壓制有兩種模式：

“第一次低壓力沖壓=NO”

“第一次高壓力沖壓=YES”

(1) 第一次低壓力沖壓（變壓缸反向加壓）

微處理控制系統讓電磁閥 YV350+與YV348+，插裝閥346 與344 打開，變壓缸移動活塞小腔與加壓比例閥YV318 連通，大腔與主油缸連通。與此同時，YV318 按設定值打開，來自主油泵58 和蓄能器18A、18、18 的壓力油進入變壓缸移動活塞小腔，推動移動活塞運動，大腔的油則經插裝閥344 進入主油缸，此時變壓缸起增速減壓作用（增流器），有利壓制成型。在粉料壓縮過程中，主油缸里的壓力隨著液壓油的進入增高，液壓油流量可通過比例閥YV318 開度來調節，從而改變沖壓速度。

當達到設定壓力值，電磁閥YV348-，插裝閥344 關閉，切斷主油缸與變壓缸大腔相連。電磁閥YV351+，YV350 保持通電，插裝閥347、346 打開，則壓機主油缸與比例閥YV318 相連，YV318左位工作，主油缸里的壓力油經YV318 泄至主油箱126。同時電磁閥YV70-，主缸泄壓插裝閥118打開，主缸壓力油同步從此閥泄壓至主油箱。

(2) 第一次高壓力沖壓（“第一次高壓力沖壓=YES”）

該種沖壓方式允許壓力超過 70bar，可達200bar 壓力。當設置主油缸內壓力＜70bar 時，沖壓過程和前述一樣，然后YV348-，插裝閥344 關閉。此時YV351+，347 打開，YV350 保持通電，主油泵58 和蓄能器18A、18、18 與主油缸相通。這種沖壓方式的油缸充壓速度一樣可通過YV318調節。

可按照設定的壓力、時間、厚度三種模式進行控制。

5.6 第一次排氣

第一次沖壓結束后，比例閥YV32 通電，右位工作，電磁閥YV303 保持通電，插裝閥230 打開，蓄能器里儲的壓力油足以使上模芯抬起，使模腔中被壓縮的空氣排出。可設置排氣參數：上升運動、排氣抬起高度、等待排氣時間、下降速度。

排氣上升運動有兩種設置模式：

設置“上升沖程=慢速”，則排氣期間沖頭通過電磁閥YV31S 以恒定速度上升。

設置“上升沖程=快速”，則沖頭通過比例閥YV32 以排氣時間最短的方式運動。

沖頭上升達到了設定的位置，并且度過了排氣等待時間，微處理器給比例閥YV32 一個信號，使主油缸環形腔與主油箱連通，沖頭以設定的速度下降。

5.7 第二次中壓壓制

第一次排氣動作一旦完成，電磁閥YV70+，插裝閥118 關閉。此時電磁閥YV350+、YV351+，插裝閥346、347 打開，然后微處理器給比例閥YV318 一個信號，右位工作，主油泵58 和蓄能器18A、18、18 與主油缸相通，沖壓速度可通過調節YV318 的開度來控制。

5.8 第二次中壓泄壓

當達到設定壓力值，電磁閥YV351、YV350保持通電，插裝閥347、346 打開，則壓機主油缸與比例閥YV318 相連，此刻YV318 左位工作，主油缸里的壓力油經YV318 泄至主油箱126。同時電磁閥YV70-，插裝閥118 打開，主缸壓力油同步從此閥泄壓至主油箱。

5.9 第二次排氣

參照4.6 第一次排氣。

5.10 第三次高壓壓制（終壓）

當終壓＞180bar，則采取直接沖壓+變壓缸增壓組合沖壓方式。

直接沖壓階段參照4.7 第二次中壓壓制，根據設定的終壓壓力，控制系統計算出一個交換壓力，電磁閥YV350-，YV349+，YV351 保持通電，則插裝閥346關閉，345、347打開。由于比例閥YV318仍處于打開狀況（根據設定值），來自主油泵58和蓄能器18A、18、18 的壓力油進入變壓缸大腔，變壓缸小腔經插裝閥347 與主油缸相連，從而實現增壓。

最終壓力由壓力傳感器BP1 檢測，如果因任何原因使得主油缸壓力超過了最大允許值，壓力繼電器SP2（在設備出廠檢驗時已調整并封固）將會給出信號，壓機停機，在控制系統顯示屏上給出報警信息。

5.11 終壓泄壓（高壓力油回收）

沖壓結束，即開始泄壓。電磁閥YV349-，插裝閥345 關閉。電磁閥YV350+，插裝閥346 打開，YV351 保持通電，347 保持打開。可設置主缸壓力回收，比例閥YV318 右位工作，主缸高壓油回收至系統蓄能器，節能。然后轉為比例閥YV318 左位工作，主油缸壓力油經插裝閥347、346、YV318左位與主油箱126 連通，使其泄壓速度可控。高壓部分可設定當主油缸壓力降至＜160bar 時，電磁閥YV70-，插裝閥118 打開，壓力油泄至主油箱126。

5.12 下模上升

當終壓沖壓結束時，在操作屏上設置的模具上升延遲時間開始。

當延遲時間結束，電磁閥YV22S、YV25，比例閥YV22A、YV22B 一并激勵，壓力油從主泵58、蓄能器12 流入頂出缸180A1 和180B2 的下腔，同時頂出缸180A2 和180B1 上腔的油被釋放。當沖頭一抬起，下模芯跟隨上升。

5.13 沖頭上升

當終壓泄壓完畢，模具上升延遲時間結束，電磁閥YV307-，充液閥127 打開。比例閥YV32右位工作，來自主油泵58 和蓄能器18A、18、18的壓力油經插裝閥230 進入主缸法蘭環形腔，如果設置“上升制動選擇=是”被輸入，沖頭從終壓結束的位置，以“上升制動速度”移動“上升剎車距離”行程，然后以允許的最大速度上升至“橫梁自動高位”。

當下模芯頂出達“上位沖程結束”位置時，即壓制磚坯被頂出，系統給出粉料車推坯信號，隨即啟動下一壓制循環。