液压垫多缸液压系统的设计分析.pdf

文 章 编 号 1 6 7 2 0 1 2 1 2 0 1 2 0 6 0 0 4 2 0 2 液 压 垫 多 缸 液 压 系统 的 设 计 分 析 李响 徐 州 I 压 力机械 有 限公 司 ， 江苏 徐州 2 2 1 0 0 4 摘 要 分 析 了大 型汽 车覆 盖件 生产 对 液压 垫 的工 艺要 求 ， 在 此基 础 上设 计 了液压 垫 多缸 液 压 系统 ， 并分 析 了该 液 压 系 统 的特 点 。 关键词 流体传 动 与控制 ； 液压 垫 ； 液压 系统 ； 快顶 ； 比例 阀； 闭环 控制 中 图分 类 号 T H1 3 7 文 献 标 识 码 A 1前 言 近 年 来 ， 随 着 我 国汽 车 工 业 的飞 速 发 展 ， 新 的 车 型 不 断 出 现 ，对 汽 车覆 盖件 尺 寸 精 度 、形 状 精 度 、 表 面质 量 的 要求 越 来 越 高 。在 汽车 覆 盖件 的拉 深 成 形 工 艺 中 ， 反 拉 深 工 艺 被 广 泛 采 用 ， 即 利 用 液 压 机 的 液压 垫 进 行 压 边 。 为 了 在 覆 盖 件 拉 深 成 形 时 受 力 均 匀 ， 液 压 垫 多 采 用 三 缸 或 五 缸 结 构 设 计 ， 因 此 对 液 压 机 的 液 压 垫 多 缸 液 压 系 统 设 计 提 出 了 更 高 的要 求 。 2对 液 压 垫 液 压 系 统 的 要 求 由于 拉 深 工 艺 是 汽 车 覆 盖 件 加 工 的第 一 道 工 序 ，其 生 产 效 率 高 低 以及 能否 满 足 覆 盖 件 成 形 工 艺 要 求 至 关 重 要 ， 因 此 对 液 压 垫 的 多 缸 液 压 系 统 设 计 提 出如 下 要 求 ① 具 有 多 缸 快 速 顶 出功 能 ， 以 便 提 高整 台设 备 的 生产 效 率 ；② 液 压 垫力 在 拉 深 收稿 日期 2 0 1 2 0 5 1 1 作者简介 李响 1 9 7 5 一 ， 男， 工程师， 从事液压机研发设计 过 程 中可 调 ， 以适 应 复 杂 覆 盖 件 的成 形 工 艺 要 求 ； ③ 拉 深 工 艺 完 成后 ， 液 压 垫 力 要 泄 掉 ， 以 防止 覆 盖 件 反 弹 ， 影 响工 件 质 量 ； ④ 要 方 便 对 液 压 系 统 的故 障 进 行 检 查 。 根 据 以 上 几 点 要 求 ， 经 过 多 个 方 案 的 分 析 比 较 ， 最 终确 定 液 压 垫 的 多缸 液 压 系 统 原 理 图如 图 1所 刁 。 3液 压 垫 多 缸 液 压 系 统 设 计 分 析 及 特 点 3 ． 1动 力 源 动 力 源 的 选 择 是 为 了实 现 液 压 垫 多 缸 的 快 速 顶 出功能 。 有 以下 三种 方式 可 以实现 ①采 用 主缸 的动 力 源 向液压 垫缸供 油 ；②采 用 独立 的动 力源 向液 压 垫 缸供 油 ；③采用 独 立 的动力 源 向液 压 垫 中间缸 供 油 ， 侧缸 采用 充液 阀供 油 。 虽 然 以 上 三 种 方 式 均 可 实 现 液 压 垫 的 快 速 顶 出 ， 但 竹 细 分 析 发 现 ， 若 采 用 主 缸 的 动 力 源 供 油 ， 则 必 须 等 到滑 块 回 到上 死 点 之 后 才行 ，这 样 就 增 加 了设 备 的等 待 时 间 ， 提 高 不 了生 产 效 率 ； 若 采 用 独 - 一 - - The c o nfir ma t i o n a nd c a l c u l a t i o n o f ma i n pa r a me t e r s f o r pu mp-a c c umu l a t o r t r a n s mi s s i o n hy d r a ul i c f o r g i ng pr e s s LI Long，ZHANG Li nl u，ZHA NG W ei Gr o u p C o ． ， L t d ． ， S h e n y a n g 1 1 0 1 41 ， L i a o n i n g Ch i n a pu mp a c c u m u l a t i o n t r a n s mi s s i o n h y d r a u l i c f o r g i n g pr e s s h a s be e n me t h o d a n d t h e o r y ba s i s o f t he pa r a m e t e r s f o r pu mp-a c c u m u l a t i o n put f o r war d．I t ca n no t o nl y i mpr ove t he t r ans mi s s i on e f f i ci enc y o f t he c o s t a n d e ne r g y c o ns u mpt i o n i n m a n uf a c t u r e a nd i n v e s t me n t o f s si on；Di r e ct t r a ns m i s s i o n by pump；M o t or v ol um e；Ef f e ct i ve s t o r ed 图 1 液压垫多缸液压系统原理 图 立 动 力 源 向液 压 垫 所 有 缸 供 油 ，则 整 机 装 机 功 率 增 大 ， 增 加 能 源 消 耗 ， 不 利 于 节 能 ； 而 采 用 独 立 动 力 源 仅 向液 压 垫 的 中间 缸 供 油 ，侧 缸 采 用 充 液 阀 吸 油 ， 只 需 增 加 一 台 小 泵 即 可 实 现 ， 在 滑 块 回 程 的 同 时 ， 液 压 垫 顶 出进 行 下 一 个 动 作 循 环 ， 也 就 提 高 了设 备 的生产 效 率 。 综合 以上 分析 ， 本 液压 系统采 用供 油 方式③ 。 3 ． 2多 缸 的 压 力 平 衡 在 液 压 垫 进 行 快 速 顶 出 时 ， 由于 液 压 垫 的 中 间 缸 是供 的压 力 油 ， 而 侧缸 是用 充液 阀供 油 ， 并没 有 压 力 。这样 在进 行拉深 时 ， 一旦 单 向 阀 8打 开 ， 液 压 垫 中 间缸和侧 缸 的油 汇在 一起 ，必 然会有 一 个压 力 平 衡 问题 ， 使 液压 垫下 掉一 段距 离 即所谓 的“ 点头 ” 现 象 ， 影 响 到拉 深工艺 的使 用 。为 了消 除此 “ 点头 ” 现 象 ，本 液 压 系 统 设 计 时 在 液 压 垫 的 中 间 缸 处 增 了 一 个 液 控单 向阀 9，用 于 控制 压 力 油从 中间缸 向侧 缸 的转换 。 其 具 体工 作过 程如 下 泵 1打 出的压力 油通 过 液控 单 向 阀 4 、 9进 入液 压垫 的中间缸 ，液 压 垫快 速 上 升 ， 其 侧缸 通过 充液 阀补 油 ， 在 接近 液压 垫行 程 控 制上 限约 1 0 mm处 ， 液 控单 向阀 9关 闭 ， 泵 1打 出 的 压 力 油 继 续 向 侧 缸 供 油 ， 当 其 压 力 上 升 到 能 打 开 液 控单 向 阀 9时 ，泵 同时向所 有 的液压 垫缸 提供 压 力 油 直 至 液 压 垫 的 上 限 ，这 样 就 保 证 了 在 用 液 压 垫 进 行拉 深时 ， 液压 垫所 有缸 的压力是 一样 的 ， 不会 产 生 “ 点头 ” 现象 。 3 ． 3压 力 控 制 传 统 的开 关式 液压 控制 系统 ，其 液压 垫力 在 拉 深 过程 中是 恒定 不 变 的。 为 了使 工件 不起 皱 ， 其 液压 垫 力 必 须 事 先 调 整好 整 个 拉 深 过 程 中 的最 大 压 边 力 ， 这就 大 大 增加 了工 件 特 别是 深 拉 深 件 被 拉 裂 的 可 能 性 ， 并 且 液 压 垫 力 的 调 整 也 不 方 便 。 为 了克服 传 统 液压 控 制 系 统 的缺 点 ， 本 液压 系 统 采 用 高精 度 的进 口 比例 阀进 行 闭 环 控 制 ，通 过 压 力 传 感器 检 测 、 反 馈 ， 以精 确控 制 液 压垫 的压 力 ； 再 配 以 高 精 度 的 进 口位 移 传 感 器 来 进 行 行 程 控 制 ，以实 现 液 压 垫 力 在 拉 深 过 程 中 可 以 在 不 同 的 位 置 设 置 不 同 的压 力 ，满 足 复 杂 覆 盖 件 的成 形 工 艺 需 要 。 采 用 比例 阀还可 以非 常方便 地解 决 液压 垫力 的 泄 压 问题 。拉深 动作 结束 之后 ， 在 主缸 泄压 的 同时 ， 给 比例 阀一个 小 的 电流信号 ，使 液压 垫 缸 的压力 逐 步 泄 掉 ， 也 就 避 免 了 液 压 垫 的 反 弹 。 3 。 4压 力 检 测 本 液 压 系 统 在 关 键 部 位 设 有 压 力 检 测 点 ，通 过 压 力 检 测 点 和 活 动 的压 力 表 可 以 快 速 诊 断 出 液 压 垫 的故 障和 监测 液压 垫 的工作 状态 。 4结束 语 本液 压垫 的多 缸液 压系 统经 过在 某大 型生 产线 上 的 实 际 使 用 ， 取 得 了显 著 的 效 果 。 不 仅 提 高 了 生 产 效 率 ， 节 约 了 能源 ， 而且 实 现 了液 压 垫 力 的方 便 、 精 确调 整 ， 同时也 方便 了液 压 系统 的故 障检查 。 【 参考 资料 】 [ 1 ] 唐英 千． 二通插装 阀． 济南铸造锻压 机械研究所有 限公司 ． 1 9 9 1 0 9． [ 2 ] 雷天觉． 新编液压工程手册 ．北京 机械工业 出版社 ， 1 9 9 8 ． [ 3 1 俞新陆． 液压机的设计 与应用 ．北京 机械工业 出版社 ， 2 0 0 6 ． [4 1 段俊勇． 金属薄板冲压机液压系统的设计．锻压装备与制造技术， 2 01 0。 4 5 3 ． The d e s i g n a nd a na l y s i s o f h y dr a ul i c c us hi o n mu l t i c y l i nd e r hy d r a u l i c s ys t e m LIXi a ng Xu z h o u P r e s s Ma c h i n e r y C o ． ， L t d ． ， Xu z h o u 2 2 1 0 0 4 ， J i a n g s u C h i n a Ab s t r a c t The t e c h n i c a l r e q u i r e me n t s o f t h e h y dr a ul i c c us h i o n i n t h e ma n u f a c t u r i n g pr o c e s s o f t he a u t o mo b i l e p a n e l h a v e b e e n a n a l y z e d i n t h e t e x t ． The hy d r a u l i c c u s h i o n mu l t i c y l i n d e r h y d r a ul i c s y s t e m h a s de s i g n e d a n d t he c h a r a c t e r i s t i c s o f t he s y s t e m ha v e b e e n a na l y z e d． Ke y wo r d s Hy d r a u l i c c u s h i o n ； Hy d r a u l i c s y s t e m； Qu i c k - t o p ； P r o p o r t i o n a l v a l v e ； C l o s e d l o o p c o n t r o l