山東大學(xué)：高速沖床的液壓系統設計

發(fā)布時(shí)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(zhù)我國工業(yè)逐步向現代化方向加速發(fā)展，高速沖床液壓系統設計不僅安全可靠、結構簡(jiǎn)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)；其醫學(xué)學(xué)科起源于1864年，開(kāi)啟近代中國高等醫學(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(gè)歷史發(fā)展時(shí)期。

開(kāi)發(fā)設計適應我國實(shí)際環(huán)境的高速沖床液壓系統是當前我國科技工作的一個(gè)重要課題。本文將比例伺服控制的原理應用到高速數控沖床液壓系統的開(kāi)發(fā)設計中，這樣設計出的沖床液壓系統不僅安全可靠、結構簡(jiǎn)單，而且具有較高的沖壓頻率。 

1、沖壓設備的概述　

　　要使沖壓技術(shù)得到更大發(fā)展，擁有更先進(jìn)的沖壓設備是一個(gè)必備的前提，沖壓系統是沖壓設備重要的組成部分，是目前世界各國沖的壓系統主要采用機械式和液壓式，機械式是一種比較傳統的沖壓方式，其主要通過(guò)曲柄壓力機這一設備實(shí)現沖壓，曲柄壓力機的主要零部件有滑塊、曲軸、連桿等。液壓式?jīng)_壓機應用液壓傳動(dòng)系統來(lái)實(shí)現沖壓功能，其基本工作原理為YA1中有電流通過(guò)時(shí)液壓油在泵的作用下經(jīng)過(guò)電磁換向閥流入液壓缸下腔，這時(shí)液壓缸上腔的液壓油就會(huì )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(dòng)下向上運動(dòng)；這時(shí)對YA2通電，電磁換向閥2的右位開(kāi)始工作，滑塊會(huì )在活塞的帶動(dòng)下向下運動(dòng)，對工件進(jìn)行沖壓，實(shí)現沖壓功能。 

　2、數控高速沖床液壓系統的設計

2.1液壓系統基本工作參數 

　　系統的額定大工作載荷F= 200 Kn.系統由兩個(gè)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，當沖壓行程設為12mm時(shí)，沖壓周期T為0.2s。 

2.2系統的工況分析及方案的確定 

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

　　2.3 計算缸筒內徑D。已知系統大負載為200KN，壓力P為0.8pn=25Mpa，設所受阻力f為25KN，根據公式D≥4（Fmax+ f）pπ得D=110mm。（2）活塞桿直徑d?；钊蛳聲r(shí)的速度為v1=4qπd2，上升時(shí)速度為v2=4qπ（D2-d2），求v1+v2=V的值，發(fā)現22D=d=77.8時(shí)活塞完成一個(gè)工作循環(huán)用時(shí)少。所以取d=80mm。（3）泵的排量。在一個(gè)工作循環(huán)中，油箱的出油量應等于其進(jìn)油量，所以一個(gè)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設定兩個(gè)泵的轉速均為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(jìn)行速度驗算。當活塞下行時(shí)v1=4（q1+ q2）π d2= 13.09 cm/s，活塞上行時(shí)v2=4（q1+ q2）π（D2- d2）= 14.68 cm/s，這時(shí)的頻率為4.25HZ，即每分鐘內可對工件沖壓265次?？梢?jiàn)當S=10mm，對厚度為1mms的工件沖壓時(shí)，可以實(shí)現f達到300/min以上的預定目標。