山東大學(xué)：高速沖床的液壓系統(tǒng)設(shè)計

發(fā)布時間：2021-12-24 11:24

山東大學(xué)是中國近代高等教育的起源性大學(xué)。隨著我國工業(yè)逐步向現(xiàn)代化方向加速發(fā)展，高速沖床液壓系統(tǒng)設(shè)計不僅安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單，而且具有較高的沖壓頻率。

山東大學(xué)是中國近代高等教育的起源性大學(xué)。其主體是1901年創(chuàng)辦的山東大學(xué)堂，是繼京師大學(xué)堂之后中國創(chuàng)辦的第二所國立大學(xué)，也是中國前列所按章程辦學(xué)的大學(xué)；其醫(yī)學(xué)學(xué)科起源于1864年，開啟近代中國高等醫(yī)學(xué)教育之先河。從誕生起，學(xué)校先后歷經(jīng)了山東大學(xué)堂、國立青島大學(xué)、國立山東大學(xué)、山東大學(xué)以及由原山東大學(xué)、山東醫(yī)科大學(xué)、山東工業(yè)大學(xué)三校合并組建的新山東大學(xué)等幾個歷史發(fā)展時期。

開發(fā)設(shè)計適應(yīng)我國實際環(huán)境的高速沖床液壓系統(tǒng)是當(dāng)前我國科技工作的一個重要課題。本文將比例伺服控制的原理應(yīng)用到高速數(shù)控沖床液壓系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計中，這樣設(shè)計出的沖床液壓系統(tǒng)不僅安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單，而且具有較高的沖壓頻率。 

1、沖壓設(shè)備的概述　

　　要使沖壓技術(shù)得到更大發(fā)展，擁有更先進的沖壓設(shè)備是一個必備的前提，沖壓系統(tǒng)是沖壓設(shè)備重要的組成部分，是目前世界各國沖的壓系統(tǒng)主要采用機械式和液壓式，機械式是一種比較傳統(tǒng)的沖壓方式，其主要通過曲柄壓力機這一設(shè)備實現(xiàn)沖壓，曲柄壓力機的主要零部件有滑塊、曲軸、連桿等。液壓式?jīng)_壓機應(yīng)用液壓傳動系統(tǒng)來實現(xiàn)沖壓功能，其基本工作原理為YA1中有電流通過時液壓油在泵的作用下經(jīng)過電磁換向閥流入液壓缸下腔，這時液壓缸上腔的液壓油就會經(jīng)由單向閥3、電磁換向閥2后流回油箱，滑塊在活塞的帶動下向上運動；這時對YA2通電，電磁換向閥2的右位開始工作，滑塊會在活塞的帶動下向下運動，對工件進行沖壓，實現(xiàn)沖壓功能。 

　2、數(shù)控高速沖床液壓系統(tǒng)的設(shè)計

2.1液壓系統(tǒng)基本工作參數(shù) 

　　系統(tǒng)的額定大工作載荷F= 200 Kn.系統(tǒng)由兩個泵供油，低壓泵額定壓力為7 Mpa，高壓泵額定壓力31.5 Mpa。沖床的大行程S為40mm，沖壓周期隨行程的變化而變化，當(dāng)沖壓行程設(shè)為12mm時，沖壓周期T為0.2s。 

2.2系統(tǒng)的工況分析及方案的確定 

　　設(shè)計的該款高速沖床不僅可以沖壓金屬，還能夠進行沖孔加工。對工件沖壓式，滑塊快速下降，接觸到工件時，滑塊速度降低，但壓力變大，以保證工件準(zhǔn)確的成形，完成沖壓過程后，滑塊快速上升。該液壓系統(tǒng)為達到快速沖壓的目的，設(shè)計系統(tǒng)的回路時采用了蓄能器+雙泵供油+差動連接的組合。選定比例伺服方向閥作為沖床液壓系統(tǒng)的控制元件，以滿足系統(tǒng)工作時需快速頻繁換向的要求。下圖是高速數(shù)控沖床液壓系統(tǒng)的原理圖。 

　　2.3 計算缸筒內(nèi)徑D。已知系統(tǒng)大負載為200KN，壓力P為0.8pn=25Mpa，設(shè)所受阻力f為25KN，根據(jù)公式D≥4（Fmax+ f）pπ得D=110mm。（2）活塞桿直徑d。活塞向下時的速度為v1=4qπd2，上升時速度為v2=4qπ（D2-d2），求v1+v2=V的值，發(fā)現(xiàn)22D=d=77.8時活塞完成一個工作循環(huán)用時少。所以取d=80mm。（3）泵的排量。在一個工作循環(huán)中，油箱的出油量應(yīng)等于其進油量，所以一個工作循環(huán)的需要的總流Q=8πDSf= 34.2 L/min，所以低壓泵的理論流量為qt2= 30 L/min，高壓泵的為qt1= 10 L/min設(shè)定兩個泵的轉(zhuǎn)速均為1500 r/min。 

2.4速度驗算 

　　以行程為12 mm，沖壓板的厚度為1 mm的條件下進行速度驗算。當(dāng)活塞下行時v1=4（q1+ q2）π d2= 13.09 cm/s，活塞上行時v2=4（q1+ q2）π（D2- d2）= 14.68 cm/s，這時的頻率為4.25HZ，即每分鐘內(nèi)可對工件沖壓265次。可見當(dāng)S=10mm，對厚度為1mms的工件沖壓時，可以實現(xiàn)f達到300/min以上的預(yù)定目標(biāo)。