液壓傳動在雙動薄板沖壓設(shè)備中應(yīng)用研究

陳興媚，李雙成

（廣東理工學(xué)院 工業(yè)自動化系，廣東 肇慶 526100）

0 引言

近年來，隨著工業(yè)自動化的不斷發(fā)展，液壓與氣壓技術(shù)憑借其重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小、無級調(diào)速范圍大、響應(yīng)速度較快等諸多優(yōu)點，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、航空航天以及國防建設(shè)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，為國民經(jīng)濟和社會生產(chǎn)力的發(fā)展發(fā)揮了重要作用。液壓機做為最早應(yīng)用液壓傳動的機械設(shè)備，目前被廣泛應(yīng)用于調(diào)直、壓裝、冷沖壓、冷擠壓和彎曲等工藝加工機械中。本文通過對雙動薄板沖壓設(shè)備液壓油路的詳細論述，對于正確分析、讀懂液壓系統(tǒng)圖，以及理解掌握液壓設(shè)備的設(shè)計、分析、調(diào)整、使用、維護和故障排除等具有重要的指導(dǎo)作用。

1 液壓機概述

液壓機有多種型號規(guī)格，其壓制力從幾噸至幾十萬噸不等。按照使用液體介質(zhì)的不同又可分為：水壓機和油壓機兩種；用乳化液作為工作介質(zhì)的液壓機稱為水壓機，用油液作為工作介質(zhì)的稱為油壓機。油壓機由于易潤滑，泄露量相對于水壓機小，目前被廣泛應(yīng)用于工業(yè)部門的各個領(lǐng)域。圖1所示為典型的立式四柱型油壓機的結(jié)構(gòu)簡圖，它主要由補液筒、上橫梁、上液壓缸、上滑塊、立柱、下滑塊、下液壓缸、電氣操縱箱等零部件組成；液壓機有上下兩個液壓缸，上液壓缸驅(qū)動上滑塊做上下往復(fù)運動，下液壓缸驅(qū)動下滑塊做上下移動；液壓機典型工作循環(huán)如圖2所示，上液壓缸驅(qū)動上滑塊實現(xiàn)：快進→減速接近工件及加壓→保壓延時→泄壓→快速回程→保持活塞停留在任意位置等基本動作；下液壓缸驅(qū)動滑塊實現(xiàn)：向上頂出工件→停留→活塞向下退回→原位停止等工作循環(huán)。薄板拉伸則要求有：液壓缸上升→停止→壓力回程等動作；有時還需要壓邊缸將坯料壓緊等動作。

圖1 液壓機外形圖

圖2 液壓機典型工藝循環(huán)圖

2 雙動薄板沖壓機液壓系統(tǒng)工作原理

圖3所示為雙動薄板沖壓機液壓系統(tǒng)原理圖，該機最大工作壓力為450KN， 主要用于薄板的拉伸、成型、彎曲、沖裁、翻邊、擠壓等工藝，系統(tǒng)采用恒功率變量柱塞泵供油，以滿足低壓快速行程和高速行程要求，其最高工作壓力由電磁溢流閥4的遠程調(diào)壓閥3調(diào)定，試分析其工作原理。

2.1 啟動

按下啟動按鈕，所有電磁鐵均處于失電狀態(tài)，恒功率變量葉片泵2以較低的壓力從電磁溢流閥3卸荷，泵空載啟動。油路為：泵2出口處油液→閥3→油箱。

2.2 拉伸滑塊、壓邊滑塊快速下行

當(dāng)圖3中電磁鐵1YA、2YA、4YA通電時泵2停止卸荷，出口處油液經(jīng)單向閥5及電液換向閥8左位到達主油缸34無桿腔，驅(qū)動拉伸滑塊37快速下行；此時液壓泵處于最大流量狀態(tài)，但仍不能滿足其供油需求而形成局部真空，高位油箱46經(jīng)單向閥22、23對主油缸34無桿腔補油；以滿足供油需求；主油缸34有桿腔油液經(jīng)閥8左位再經(jīng)二位二通電磁換向閥7右位流回油箱，驅(qū)動拉伸滑塊快速下行的同時帶動壓邊缸32、33、35、36快速下行，壓邊缸32、33、35、36行程負壓油液通過高位油箱45進行補油；其各油路分別為：主油缸進油路：過濾器1→泵2→閥5→閥8左位→閥9→主油缸34無桿腔；主油缸回油路為：主油缸34有桿腔→閥8左位→閥7右位→油箱；主油缸補油路為：油箱46→單向閥22、23→主油缸34無桿腔；壓邊缸補油路為：油箱45→閥13左位→單向閥14、18、24、29→壓邊缸36、35、33、32。

圖3 雙動薄板沖壓機液壓系統(tǒng)原理圖

2.3 減速、加壓

為防止碰撞，當(dāng)滑塊與板料接觸之前首先碰到行程開關(guān)（圖中未示出）發(fā)出電信號，使2YA失電，此時主油缸34有桿腔的油液經(jīng)節(jié)流閥6流回油箱，實現(xiàn)減速慢進；當(dāng)圖3中壓邊滑塊38與工件慢速接觸后，行程開關(guān)（圖中未示出）發(fā)出電信號，使5YA得電，此時壓邊缸32、33、35、36無桿腔油液由泵2供給，實現(xiàn)給壓邊缸加壓動作。

2.4 拉伸、壓緊

當(dāng)拉伸滑塊接觸工件后，主油缸34中的壓力由于負載阻力的增加而增加，單向閥22、23關(guān)閉。由于是變量泵，此時泵的輸出流量隨著系統(tǒng)工作壓力的增加而自動減少，缸34繼續(xù)下行；在拉、壓過程中泵的最高工作壓力由溢流閥4來調(diào)定；其各油路分別為：主油缸進油路：過濾器1→泵2→閥5→閥8左位→閥9→主油缸34無桿腔；主油缸回油路為：主油缸34有桿腔→閥8左位→節(jié)流閥6→油箱；壓邊缸進油路：過濾器1→泵2→電液換向閥13右位→壓邊缸32、33、35、36。

2.5 保壓

當(dāng)圖3中主油缸34無桿腔壓力達到壓力繼電器10 開關(guān)打開時，使電磁鐵1YA、4YA、5YA失電，閥8回到中位（0口）使主缸34有、無桿腔及所有壓邊缸全部封閉，主缸無桿腔短時保壓，保壓時間由壓力繼電器10來調(diào)整；此時泵2的壓力油通過閥3進行卸荷。

2.6 快速回程

當(dāng)圖3中電磁鐵1YA、3YA得電時，泵2出口處的油液經(jīng)閥8右位進入到主油缸34有桿腔，同時控制油路打開液控單向閥14、18、22、23、24、29液控油口，主油缸34無桿腔油液經(jīng)閥22、23 直接流回高位油箱46；主缸回程的同時帶動壓邊缸快速回程，壓邊缸32、33、35、36的油液經(jīng)閥29、24、20、18、16直接流回高位油箱45；其各油路為：主油缸進油路：過濾器1→泵2→閥5→閥8右位→主油缸34有桿腔；液控單向閥液控口油路：過濾器1→泵2→閥5→閥8右位→液控單向閥14、18、22、23、24、29液控口；主油缸回油路：主油缸34無桿腔油液→閥22、23→油箱46；壓邊缸回油路：壓邊缸32、33、35、36油液→閥29、24、18、14→油箱45。

2.7 主油缸原位停止、頂出缸上升

當(dāng)主油缸34拖動滑塊上升到觸動行程開關(guān)（圖中未示出）時，電磁鐵3YA失電、6YA得電，油路分兩路，一路接至閥8中位使缸34有、無桿腔因油口封閉而停止不動，實現(xiàn)主油缸原位停止。另一路接至液控換向閥44右位經(jīng)二位二通手動換向閥左位進入頂出缸，驅(qū)動頂出缸上升頂出制品，頂出壓力由溢流閥43設(shè)定；其油路分別為：原位停止油路：主油缸34有、無桿腔→閥8中位；頂出制品油路：過濾器1→泵2→電液換向閥44右位→手擋換向閥41左位→頂出缸44→頂出塊39上升。

2.8 頂出缸下降

當(dāng)頂出缸44頂出工件后，行程開關(guān)（圖中未示出）發(fā)出電信號使1YA、6YA均失電，泵2卸荷，閥44左位工作，搬動手動換向閥41手柄使閥41右位接入油路，此時頂出塊在自重的作用下下降，油液經(jīng)閥41、44直接流回油箱。

3 雙動薄板沖壓機液壓系統(tǒng)電磁鐵動作順序表

通過前面分析，現(xiàn)將雙動薄板沖壓機液壓系統(tǒng)動作循環(huán)中各電磁鐵通斷電情況總結(jié)如表1。

表1 雙動薄板沖壓機液壓系統(tǒng)電磁鐵動作順序表

4 雙動薄板沖壓機液壓系統(tǒng)工作特點

（1）采用恒功率變量泵供油，系統(tǒng)過載后自動減少供油量，保護元器件不會因過載損壞。（2）采用液控單向閥實現(xiàn)拉伸滑塊在斷電狀態(tài)下可以在任意位置停留，保護操作者安全。（3）采用高位補油箱進行補油滿足變量泵供油不足的問題，同時降低成本，倘若采用大的供油泵給系統(tǒng)供油，則其它閥也要換成與之相配套的組合閥，這樣成本會大大增加。（4）頂件塊在頂出工件后靠自重復(fù)位，減少了系統(tǒng)能量損耗。（5）壓邊缸和頂件缸均采用柱塞缸容易磨損導(dǎo)致液壓油泄露，污染環(huán)境。（6）采用行程開關(guān)和壓力繼電器控制各個閥口的換向動作實現(xiàn)生產(chǎn)自動化，降低工人勞動量。（7）油路較復(fù)雜，易出現(xiàn)液壓油泄露及液壓元器件損壞故障，且不易及時找到故障和泄露點，給后期維護保養(yǎng)帶來困難。

5 結(jié)語

液壓與氣壓傳動是實現(xiàn)工業(yè)自動化的重要手段之一，也是機械、電氣、汽車等從業(yè)人員必備的專業(yè)基礎(chǔ)知識，學(xué)會分析復(fù)雜油路的工作原理不僅可以了解設(shè)備的工作特性、發(fā)現(xiàn)設(shè)備中存在的不足，更能夠為后期設(shè)備的維護、保養(yǎng)和改進設(shè)計提供參考依據(jù)。