一种曲轴精密校直液压机的液压系统设计.pdf

文 章 编 号 1 6 7 2 01 2 1 2 0 1 3 O l 一 0 0 5 2 0 2 一 种 曲轴 精 密 校 直液 压 机 的液 压 系统 设计 崖华 青 合 肥合锻 机床股 份有 限公 司 ， 安徽 合肥 2 3 0 6 0 1 摘要 介 绍 一种 曲轴精 密校 直液压 机 的液压 系 统设计 ， 采用 比例 伺服 系统 ， 满足 了精 密校 直 液压 机 的重 复定 位精度 要 求 ， 保证 了压机 的校 直精度 。 关键词 机械 设计 ； 校直 液压机 ； 液压 系统 ； 曲轴 中 图分 类 号 T G3 1 5 ． 4 6 文 献 标 识 码 A O引 言 曲轴是 发动机 的核 t5 , 部件 ，其 生产 质量直 接影 响我 国汽 车 、 拖拉 机 、 轮船等行 业 的发展 。 曲轴 的校 直工 艺在 曲轴经 表面 硬化处理 之后 进行 ，此 时 曲轴 的制 造成本 较 高 ， 每根 高达 8万元 。 为了 防止 曲轴 过 压 和造成 表面压 应力 的过分 下 降 ，又要 保证 曲轴 不 能 出现校 直裂纹 和轴 颈表 面压 伤 而造成 报废 ，曲轴 精密 校直 机采用 了行 程控制 ，与传 统压 力型 校直 液 压 机相 比 ， 具有 校 直精 度 高 、 生产 效 率 高 、 工件 无 损 伤 等优点 。 1曲轴 校 直 “1 - 艺 曲轴 校直 工艺如 下 ① 上料 手工把 工件 放上 工 作 台 一② 调平 调节 曲轴 的调平 装置 一 ③ 检测 自 动 检测 机构对 工件进 行变 形测量 一④ 确定 支点 、 压 点位置 及压下 量一⑤ 压头 按设 定 的进 给量 压制 由 位 移传 感器检 测到 位 一 ⑥循环第 ② ～ ⑤ 步 ，直 到检 测 曲轴 合格 。 其 中 ， 第 ⑤步 由 比例伺 服 系统完成 。 为 了准 确设 计 精 校机 比例 伺服 系统 ，必须 进一 步对压 头动 作进 行 分 析 。 2压 头 的 动 作 循 环 压头 的动作 循 环分 为 以下几 个 步骤 图 1 ① l I I g 1 l I 目 l l 1 8 l I l 暂停4．．一 ．．一．． I 压头接触工件位 I ⋯ 一。 _ 一 I 四 I l l I 1 I l I 下限位L _ _一 ．．一 ．．_ _ 二 L l 3液 压 原 理 图 基 于行 程控 制 的曲轴 精密 校直机 的关 键是 压头 行程 可控 ， 而且该 机压头 要求 重复定 位精度 高 、 响应 速 度快 、 输 出的功率 大 、 信 号处 理 灵 活 、 易 于各 种参 量 的反馈 等 ，所 以系统采用 了 阀控 液压缸 式 的闭环 电液 位置伺 服 系统作 为控制 系统 。其 液压 原理 图如 图 2所 示 。 4液 压 系 统 特 点 1 本系统 采用 比例泵 和 比例 伺服 阀 ， 系 统 的压 力 和 流 量 均 可 根 据 实 际 需 要 调 整 。 通 过 比例 泵 初 步 调 整系统 的流量 ，再 通过 比例伺服 阀来 精确 调整压 头 的下压 量 ， 防止压 头 的过 冲现象 ， 实现 精校 机 的行 程 控 制 。 2 该 系 统使 用 了充 液 阀 ， 可 实 现 压 头 快 速 回 程 ， 还使 用 了 电磁 球 阀 ， 该 阀用 于 油缸 上腔 的卸压 ， 使 系统 回程 时无 冲击 ，同时避 免 了回程 时大流 量 的 油液 对 比例 伺服 阀 的损 害 ，延 长 比例伺服 阀 的使用 寿命 ， 提高 系统 的可靠性 。 3 本 系统采 用 了快速缸 ， 使 系统在 空行 程压 头 图 2 液压 原理 图 1 ． 电动机2 ． 电子泵3 、 l 2 、 1 8 ． 电磁换 向阀4 ． 单 向节流 阀5 ． 液控单向阀6 ． 耐震电接点压力表7 ． 压力表截门8 ． 顺序阀 9 ． 左顶 针驱动油缸 1 O ． 右 顶针驱动油 缸 1 1 ． 减 压阀 1 3 ． 比 例伺服阀l 4 、 2 0 ． 溢流阀1 5 ． 压力继电器1 6 ． 单向阀1 7 ．支 撑阀1 9 ． 锥 阀式压力 阀2 1 ． 压力 传感器2 2 ． 电磁球 阀2 3 ． 节流阀2 4 ． 方 向阀2 5 ． 充液阀2 6 ． 液压缸2 7 ． 行程开关 2 8 ． 高压滤油器2 9 ． 强冷装置3 O ．磁性过滤器3 1 ． 油箱 可 实现 快速下 行 ，而 回程 时大量 的油液 通 过 冲液 阀 快 速流 回油箱 ， 使 压头 快速 回程 ， 两者都 节 约 了压头 运 动 时间 ， 提 高 了系统 的工作 效率 。 5主 要 液 压 元 件 的 选 择 5 ． 1油 泵 的 选 择 已知该机 的公 称力 F 1 6 0 0 k N， 液体 最 大工作 压 力 P 2 5 MP a ， 由油 缸 压 力 公 式 P - F ／ O ． 7 8 5 D 1 式 中 P 一液体 最大工 作压 力 ， P a ； 一 公 称力 ， N； D 液 压 缸 缸 径 ， m。 由式 1 可 反求 油缸直 径 D v 丽 2 把 F1 6 0 0 k N、 P 2 5 MP a带 入 得 D 0 ． 2 8 5 m． 取 整 D 0 ． 2 8 m。 又 已知该 系统 的工 作进 给速 度 v 2 ～ 2 5 mm／ s 。 由 此 可算 出该 系统泵 的最大流 量 Q-- 4 7 ． 1 v D2 9 2 ． 3 L。 该 系 统要 求 压力 可 调 ， 因而 选 德 国派 克 P V 0 6 3的 比例 泵 ， 该泵 特点 是柱 塞泵本 身 配有 比例流 量 阀 、 压 力控 制 阀 、 压 力预 载 阀 。 其 输 出 的流 量与 通过 比例 阀 的输 入 信号成 比例 ，不 受 系统压力 变 化 的影 响 ，性 能稳 定 。 5 ． 2电 动 机 的选 择 设 系统满 流量 时 系统压力 为 p 5 MP a ， 则 电动 机 功 率为 p 9 3 5 0 6 1 2 0 ． 8 5 8 ． 9 k W ， 选 电 机 型 号 为 Y1 6 0 4 V1 ， 其转 速为 1 4 7 0 r ／ mi n ， 功 率为 1 l k W。 5 ． 3 比例伺 服 阀的选择 根据 该 系统 的流量 ， 可 以选 德 国力 士乐 的产 品 ， 其 特点 是带 电气位 置 反 馈 ， 响应 快 、 精度 高 、 性 能稳 定 ，借助 系统 内的位 移传感 器 ，形成 系统 内闭环控 制 ， 能精确 控制 液压 机任 意 目标 位 。 5 ． 4电 磁 换 向 阀选 择 电磁换 向阀通过 电气控 制换 向 ，从而 改变 油流 方 向 ， 以实 现运 动部 件快 降 、 慢 降 、 卸压 、 回程等 功 能 转换 ，该 系统 中 3 Y2 、 3 Y3、 5 Y1均为 电磁换 向阀 ， 选 德 国力 士乐 产 品 ， 根据 流量 3 Y2 、 5 Y1选 6通 径 ， 3 Y3 选1 0通 径 。 5 ． 5其他 液压 元件 的选 择 根 据所 设计 的液压 系统 图 ，计 算 或分析 通 过各 元 件 的最大 流量 和最 高工作 压力 ，选 择液 压元 件 的 规 格 ， 在此 不作详 细叙 述 。 6结 论 本 文主要 根据 曲轴 精密 校直液 压机 的设 计要 求 及 液压机 的工 艺动 作 ， 设 计 了液压伺 服 系统 。 该液 压 伺 服 系统 的重复 定位 精度 达 到 0 ． 0 1 mm， 校直 精度 达 0 ． 1 1T i m， 性 能指 标 为 国 内领先 水平 。实践 证 明该 系 统 动 态性 能稳 定 、 快 速 、 精 确 ， 实 现 了压 机 的精 确 定 位 ， 满足 了曲轴校 直工艺 的要 求 。 【 参考 文献 】 [ 1 ] 崔甫 ．矫直原理与矫直机械．北京 冶金工业出版社 ， 2 0 0 2 ． [ 2 ] 钦明浩 ， 柯尊忠 ， 等． 精密矫直机 中轴类零件矫 直工艺理论研究． 机械工业学报 ， 1 9 9 7 ， 3 3 2 ． [ 3 ] 张向军， 桂长林 ， 等． 轴类零件校直设计理论和计算修正研究． 机 械设 计 ， 1 9 9 7 ， 1 1 9 - 1 1 ． [ 4 ] 翟华，韩春明， 等． 轴类零件精密校直行程算法． 重型机械， 2 0 0 1 ， 3 0 3 2 3 2 6 ． [ 5 】 李骏 ， 熊国良， 邹慧君．轴类零件压力矫直过程的数学模型与 行程计算．重型机械， 2 0 0 4 ， 3 3 6 4 1 4 4 ． [ 6 ] [ 7 】 [ 8 】 [ 9 ] [ 1 0 ] 文章 编号 1 6 7 2 0 1 2 1 2 0 1 3 0 1 0 0 5 4 0 2 数控 转 塔 冲床 液 压 冲 头 高度 自动调 整 技术 单 润 生 江 苏亚威机 床 股份有 限公 司 ， 江 苏 扬州 2 2 5 2 0 0 摘 要 数控 转塔冲床 模具 一般 有 A、 B、 C、 D、 E几种 型号 ， 模 具高度 有所 不 同。如果 冲头处 于 同一高度 ， 则 在 快速冲压 和送 料过 程 中， 会 有 带料等 问题发 生 ， 影 响机 床 正常运 行。本 文通过 P L C程序优 化来 改变冲 头高 度 ， 根据模 具 高度 的改变 自动调整 冲头 高度 的改变 ， 较好地 解决 了这个 问题 。 关 键词 机械 设计 ； 数控 转塔冲床 ； 模 具 ； 高度 调整 中图分 类号 T G3 8 5 ． 1 文献标识 码 A 1引 言 机 床性 能 的稳定 、可靠 是衡 量一 台机床 是 否高 质 量 的重要标 准之一 ，机 床生产 厂家 在追求 机 床高 性 能 的同时 ， 也在不 断追求 机床 的稳定 和可靠 性 。 数 控 转塔 冲床 同样如 此 。 与 国外 机床 相 比 ， 国内机 床在 使 用一 段 时间后 ， 故 障发 生率较 高 。 而 国外机床 如德 国机 床在这 方面则 做得 较好 ， 在业 内信 誉度 也较 高 。 同样 ， 客户在选 购 比较重 要 的机 床设 备时 ， 多数 情况 下并不 仅仅考 虑价 格 的高 低 ，而是全 面衡 量一 台机 床 的性 价 比。 因为对 同一种 机床来 说 ， 机 床购入 价格 机 床使 用成 本 机 床 维护 、维 修成 本 机 床 的 有 效使 用 寿命 总成 本 。一 台购 入 价格 相 对高 的机 床 ， 如 果性 能更 高 的话 ， 那 总成 本反 而 会 降低很 多 。 以数控 转塔 冲床来看 ，模具 使用 成本在 总成 本 中 占 有 很 大 的 比重 ，如果 一 台数 控转 塔 冲床价 格 是 1 0 0 万元 ， 该 冲床 每天 8小 时不停工 作 ， 那 么其 一年 的模 具使 用费用 为 1 0万元左 右 ； 如 果能将模 具 使用 寿命 延长 一 倍 的话 ，将 会 直接 产 生 1 0多 万 元 的经 济效 益 。所 以 ， 如何延 长模具 的使用 寿命 ， 必 然是 冲床 生 收稿 日期 2 0 1 2 0 7 2 2 作者简介 单润生 1 9 7 2 一 ， 男， 工程师， 从事数控技术应用 产 厂家 的研 究方 向。 2问题 分 析 数控 转塔 冲床一 次冲孔 的顺序 过程 如下 ①上 模 刚接 触 板 料一 ② 上 模 开 始 挤 压 板 料一 ③ 废 料 落 下 ， 冲头到一 定深 度后返 回， 板料将 移到下 一个位 置 。 其 中 ， 如果 入模 深度 太浅 ， 有 可能 出现 冲不下 板 料和废 料反 弹的情 况 ； 而 入模深度 太深 ， 则会 降低 效 率并 出现模具 带料 。 在 数 控转 塔 冲 床 的使用 中 ， 冲头 、 转塔 、 模 具 是 集 中体 现技 术水平 和质量 的部分 ，最 常 出现 的问题 是废料 反 弹 、 模具 带料 。废料反 弹 、 模 具带 料往 往直 接造成 模具 损耗 快 、 工件 损坏 等严重 后果 ， 影 响机床 的整 体性 能 。经 常有用 户抱怨 ， 模具 使用效 果不 好 、 寿命 短 、 工 件易拉 毛等 ， 除去模 具 自身质量 和用 户使 用不 当、 模 具保养 不善 等 因素 外 ， 很 重要 的原 因是机 床本 身功 能 的缺 陷 。 为解 决废料 反 弹 、 模具 带料 ， 冲床厂 家进行 了长 期 研 究 ， 采 取 了多 种方 法 ， 但 效 果并 不 理 想 ， 不 能从 根 本上解 决 问题 。只有 国外 个别 高端厂 家增 加 了 比 较 有效 的功能 ， 但需要 增加 硬件配 置 ， 成本 较 高 。 产 生废料 反弹 、 模具带 料 的原 因有很 多 。 对废 料 A n e w de s i g n o n h y dr a u l i c s y s t e m o f c r a nk s ha f t pr e c i s i o n s t r a i g h t e ni ng p r e s s YA Hua qi ng He f e i Me t alf o r mi n g Ma c h i n e T o o l C o ． ， L t d ． ， He f e i 2 3 0 6 01 ， An h u i C h i n a Ab s t r a c t A n e w d e s i g n o n h y d r a ul i c s y s t e m o f c r a nk s h a f t p r e c i s i o n s t r a i g h t e n i n g p r e s s ha s b e e n i n t r o d uc e d i n t e x t ．T he p r o po r t i o n a l s e Y v o s y s t e m ha s be e n a d o pt e d t o s a t i s f y t h e r e s e t t i n g a c c u r a c y r e q ui r e me n t o f t he i s i o n s t r a i g h t e ni n g p r e s s ， wh i c h a s s u r e s t h e s t r a i g h t e n i n g a c c u r a c y ． K e y wor ds S t r a i g ht e n i ng h y d r a u l i c p r e s s ； H y d r a u l i c s ys t e m；Cr a n k s h a f t