金属薄板冲压机液压系统的设计.pdf

文 章 编 号 1 6 7 2 一 O 1 21 2 0 1 0 o 3 0 0 2 3 0 4 金 属 薄 板 冲压 机 液 压 系统 的设 计 段 俊 勇 。王 守城 ，张文 武 ，任 海 霞 1 ． 青 岛科技 大 学 机 电工程 学 院 ， 山东 青 岛 2 6 6 0 6 1 ； 2 ． 中 国海 洋 大学 信 息学 院 ， 山东 青 岛 2 6 6 0 0 3 ； 3 ． 青 岛职业 技术 学 院 ， 山东 青 岛 2 6 6 5 5 5 摘 要 设 计 了一种 用 于金属 薄板 中的冲 裁 、 拉深 和 弯 曲成 形 的冲 床 液压 系统 。 系统采 用插 装 阀组 ， 通流 能 力 强， 密封 性好 ， 能快速 适 应冲 压工 艺 的调整 和 转换 需 要 ， 还 能 满足某 些 特殊 工况 的要求 。 关键 词 流体传 动 与控 制； 液压 系统 ； 冲压 机 ； 插 装 阀 中 图 5 - 类 号 T G3 8 5 ． 1 文 献 标 识 码 B 1系统 概 述 金 属 薄板 冲压 机 主 要 用 于金 属 薄 板 中的 冲裁 、 拉深 、 弯 曲 、 成形 、 校 正等 工艺 ， 同时也 具 有通 用液 压 机 的 常规功 能 ， 较 多地 用 于航 天 、 汽 车 、 轮船 上 钣 金 件 的加工 。液 压 系统 采用 较成 熟 的插装 阀组 和先 进 的 比例控 制 技 术口 1 。电气 控 制 系统 可 采 用 P L C控 制 系统 ， 实现 复 杂 、 准 确 的逻辑 控 制 。 系统工 作效 率 高 ， 操 作 和调 整方便 。 2冲 压 机 的 工 作 原 理 冲压 机 主 要 由拉 伸 滑 块 、 压边 滑 块 、 下 滑块 液 压 垫 、 工作 台以及 床 身等部 分 组成 。液 压 系统 由能 量转换 装 置液 压泵 和液 压缸 组 成 。其 中拉 伸滑 块 下 降动作 和 回程 动作 由拉 伸 滑块 主缸 拖动 ；压边 滑 块 下 降 由 4个 压边 缸 单 作 用 缸 拖 动 ； 压 边 滑 块 回程 由 4个 压边 回程 缸 单 作用 缸 拖动 。下 滑 块顶 出 由 3个 顶 出缸 单 作 用缸 拖 动 。下滑 块 退 回分 为 白重 大于油 路 出 口压 力 时 自重退 回。 以及依 靠 拉伸 滑 块 向下运 动 时通 过模 具 和托杆 压 回。 系统 能 实现 ① 联 动 。 手 压一 次按 钮后 ， 可 以连续 地完 成半 自动工 作循 环 ，直 至工 作者 按 压停 止按 钮动 作 才停 止 。② 半 自 动 。 即手压 一 次按 钮后 ， 自动完 成一 个工 艺 动作 所需 要 的循 环 。③ 手 动／ 调 整 。手动 即手 压按 钮 后就 有 动 作 ， 然 后 必须 手 压 停 止 按钮 后 ， 动作 才会 终 止 ； 调 整 动 作 即 只 有 手 压 按 钮 时 才 有 动 作 ， 当 手 离 开 时 ， 相 应 动作 也终 止 。 收稿 日期 2 0 1 0 0 3 2 6 作者简介 段俊勇 1 9 7 9 一 ， 男， 讲师， 从事液压伺服技术的教学与研 究 3液 压 系 统 的 设 计 及 工 作 原 理 系统 的液 压原 理 如 图 1所 示 ， 元 件 明细 见 表 1 。 工作 过程 中 ， 滑块 速度 快 下 时大 于 4 0 0 mm／ s ， 工作 速 度 为 1 0 ～ 2 5 mr r d s ， 回程 速度 大 于 3 2 0 mm／ s 。液 压垫 用 于将 冲压 成形 后 的工 件顶 出 ，液压 垫 顶 出速 度小 于 2 2 0 mm／ s ， 回 程 速 度 大 于 1 5 0 mr r d s ， 行 程 为 4 5 0 mm1 2 ] 。 在 工作 过程 中系统 能实 现 以下 功 能 拉 深 工艺 动作 ； 带 顶 出的一 般 _7 2 艺 动作 ； 冲裁 工 艺 ； 空 载 调 整 ； 特 殊 动 作 。 3 ． 1拉 深工 艺动 作 拉 深工 艺 动作 分 为一 般拉 深 和节 能拉 深 。 一 般 拉 深 时 ， 按 下 启 动 按 钮 ， 电机 M1 、 M2 、 M4、 M5、 M6、 M7启 动 。M1为润 滑 电机 ， 为滑块 提 供润 滑 油 液 。 电磁 铁 YA 1 1 、 YA 1 3、 YA 1 5、 YA 1 7、 YA21 、 YA2 3、 YA2 4、 YA5 3得 电 ， 滑 块 快 速 下 行 ； 限位 开关 L X3发 讯 后 ， 电 磁 铁YA1 1 、 YA1 3、 Y Al 5、 YA1 7、 YA21 、 YA2 4、 YA5 1 、 YA5 3得 电 ， 滑 块 减 速 下 行 并 加 压 ； 压 力 传感 器 B P1发 讯 号 后 ， 滑 块实 现 持 续加 压 ， 此 时 ，YA1 1 、 YA2 1 、 YA2 4、 YA51 、 YA5 3持 续 得 电施 加 压力 ；时 问继 电器 K T O1计 时 到后 ，滑块 开 始泄 压 ，此 时 ， YA4 1 、 YA4 6、 YA4 7、 YA51 、 YA5 3通 电 ， 其 中YA4 1 ， YA4 6， YA4 7延 时 通 电 ； 滑 块 回程 ， 液 压 垫 表 1 液 压 系统 元件 明 细表[ 序 号 型号 名称 规格 l H E D 4 0 A1 5 ／ 3 5 0 Z 1 4 L 2 4 S 压力继电器 3 5 MP a 2 3 0 T D N 节门 G1 1 ， 4 ” 3 C S 2 O F U HⅢE R C 3 L m 3 m 压力变送器 0 ～ 4 0 MP a 4 油温检测 5 液位 报警 6 MK 8 G1 ． 2 ／ 2 单 向节流阀 D g 8 7 R CF 2 0 0 A1 1 0 一 B ／ C 充 液阀 D g 2 0 0 8 1 0 0 ／ 3 0 T D B I 蝶 阀法 兰 D g l 0 0 9 1 0 0 ／ 3 0 T D B I I 蝶 阀法 兰 D g l 0 0 1 0 一 I 1 测压接头 0 4 0 MP a 1 1 R C F 8 0 A1 一 l O 充液 阀 D g 8 0 1 2 MK 2 5 G1 ． 2 ／ 2 单 向节流 阀 D g 2 5 1 3 I J F L 8 H 压力表开关 1 4 R L F 一 1 3 0 0 X2 O P 回油管路过滤器 l 3 0 0 1 5 S 1 O A 2 2 ． 0 ／ 单 向阀 D g l 0 1 6 Y N - 6 0 压力表 0 ～ l 6 MP a 1 7 板式换热器 1 0 m0 l 8 D B D S l 0 G1 0 ， 4 O 0 ／ 2 溢流阀 Dg l 0 l 9 YN - 6 0 压力表 0 - 4 0 MP a 2 0 Q J H- 1 5 h L 球 式截止阀 2 1 NX Q A- I A ／ 3 1 ． 5 囊式 蓄能器 2 2 D C 2 0 P 一 2 1 0 B ／ 4 0 0 平衡 阀 D g 2 0 2 3 DV P 6 S 1 一l 0 B ／ 2 节 流阀 D g 6 2 4 加热装 置 3 k W A7 V1 6 0 2 2 5 M一 4 ／ 3 0 T D A I a 立式高压泵组 A a l A7 Vl 6 O L V1 R P F 0 0 恒功率变量泵 a 2 Y2 2 5 M- 4 电机 J T D B 2 5 D Y F 6 ／ 4 一 l 0 泵组插装 阀块 B b l 4 WE 6 C 6 0 B ／ C G 2 4 N9 Z 5 L 电磁换 向阀 b 2 4 WE 6 Y 6 0 B ／ C G2 4 N 9 Z 5 L 电磁换 向阀 J T DB 5 0 Z S 6 1 0 自重快下插装 阀块 c l M一 3 S E W6 U 3 0 B ／ 4 2 0 MG2 4 N 9 K 4 电磁换 向阀 C c 2 4 WE 6 C 6 0 B ／ C G 2 4 N 9 Z 5 I 电磁换 向阀 c 3 4 WE 6 M6 O B ／ C G 2 4 N 9 Z 5 L 电磁换 向阀 c 4 D B E T E 一 6 X ／ 3 1 5 YG 2 4 K 3 l Al 比例溢流阀 J T DB 5 0 YS 1 ／ 1 1 0 液压垫阀块 D d 1 M一 3 S E W6 C 3 0 B ， 4 2 O MG 2 4 N 9 K 4 电磁换向阀 d 2 D B E T E 一 6 X ／ 3 l 5 Y G2 4 K 3 l A1 比例溢流阀 Y B E 2 0 0 ／ 4 0 1 6 0 L 一 4 ／ 3 O T DA Ⅳ 低压泵组 E e 1 Y B E 4 0 ／ 2 0 0 双联叶片泵 e 2 Y1 6 0 L 一 4 电机 1 0 ／ F S 6 J T D l 0 阀组 F f 1 4 WE 1 0 C 3 1 B ／ C G2 4 N 9 Z 5 L 电磁换 向阀 f 2 4 WE 1 0 J 3 1 B ／ C G 2 4 N 9 Z 5 L 电磁换 向阀 G T Z - 3 2 0 4 5 O 1 O T B 电动润滑泵 阀组 H h 1 M- 3 S E W6 U 3 O B ／ 4 2 O MG 2 4 N 9 K 4 电磁换 向阀 h 2 D B E ME l 0 5 X ／ 3 1 5 YG 2 4 K 3 l M 比例溢 流阀 T D B 2 5 D F 1 1 0 b 换盖板 阀组 J J 1 M一 3 S E W6 U 3 0 B ／ 4 2 0 MG2 4 N 9 K 4 电磁换 向阀 IE 圈 Y A 1 1、 Y A 1 3、 Y A 1 5、 Y A 1 7、 Y A 22、 Y A 41、 Y A 46、 YA4 7、 YA5 3断 电 ； 限位 开 关 L X2得 信号 后 ， 滑块 减 速 回 程 ， YA1 1 、 YA2 2、 YA1 5、 YA41 、 YA4 6、 YA4 7、 YA53 通 电 ， YA1 3， YA1 5， YA1 7依 次 延 时 断 电 ； 限位 开关 L XI 得信 号 后 ， 滑块 回程 停止 ， 电磁铁 均 断 电。 节 能 拉深 时 ， 工作 过程 如 下 1 滑 块 快速 下 行 。与 一般 拉 深 时相 同 ， 由 S B 6 发 信号 控 制 。 2 滑 块减 速下 行 。电磁铁 YA1 1 、 YA1 3 、 YA1 5 、 YAI 7、 YA2 1 、 YA2 4、 YA5 3得 电 ，滑 块 减 速 下 行 ， 由 S Q3发 出控 制信 号 。 3 滑 块 预 加 压 下 行 暂 停 并 建 压 。 电 磁 铁 YA1 1 、 YA1 2、 YA5 1 、 YA5 2得 电 ， 由 S Q8发 控 制 信 号 。 4 液 压 垫 加 压 完 成 并 开 始 拉 深 。 电 磁 铁 Y A 1 1、 Y A 1 3、 Y A 15、 Y A 17、 YA 21、 Y A 24、 Y A 5l、 YA5 2得 电 ， 由 B P 2发控 制信 号 。 5 拉 深 停 止 ， 滑 块 持 续 加 压 。 电 磁 铁 YA1 1 、 YA21 、 YA2 4 、 YA51 、 YA5 2得 电 ， 由 S Q 7发 控 制 信 号 。 6 滑块 泄压 。 电磁铁 YA5 3得 电 ， 由 K T O 1发 控 制 信号 ，YA 41 ， YA 4 6， YA 4 7延 时通 电 。 7 滑 块 回 程 ， 液 压 垫 升 起 。 电 磁 铁 YA1 1 、 yA 12、 Y A 1 3、Y A 14 Y A 1 5 Y A 6 Y A 17 Y A 22 YA4 1 、 YA4 6、 YA4 7、 YA5 3得 电 ，由 K T 0 2发 控 制信 号 ，其 中 YA1 1 、 YA1 2、 YA1 3、 YA1 4、 YA1 5、 YA1 6延 时 约 3 s通 电 。 8 滑 块 加 速 回程 ， 液 压 垫 减 速 顶 起 。 电磁 铁 Y A 1 1、 Y A 1 2、 Y A l 3、 Y A 1 4、 Y A 1 5、 Y A 1 7、 Y A 22、 YA4 1 、 YA4 6、 YA4 7、 YA5 3得 电 ， 由 S Q1 6发控 制 信 号 ， 其 中 YA1 4延 时断 电 。 9 滑 块 继 续 回 程 ， 液 压 垫 顶 起 停 止 。 电 磁 铁 Y A 1 1、 Y A 13、 Y A 1 5、 Y A 17、 Y A 22、 Y A 4l、 Y A 46、 YA4 7、 YA5 3得 电 ， 控 制信 号 由 S Q2发 出 。 1 0 滑 块 减 速 回 程 。 电 磁 铁YA1 1 、 YA2 2、 YA41 、 YA4 6、 YA4 7、 YA5 3得 电 ，控 制信 号 由 s 7发 出 ， 其 中 YA1 3 ， YA1 5， YA1 7通 电后 依 次延 时断 电。 1 1 滑块 回程 停 止 。 所 有 电磁铁 均 断 电 ， 号 由 L X1发 出 。 3 ． 2带 顶 出 的一般工 艺 动作 带 顶 出的一 般 工艺 动 作 前 面 9步 工艺 拉 深 相 同 ； 第 1 0步 液 压 垫 退 回 ， 由 KT 0 3 号 ， YA3 1 、 YA41 、 YA 4 8得 电 ； 第 1 1步 液 压 停 止 ， 所 有 电 磁 铁 均 断 电 。 3 ． 3冲 裁 工 艺 、 冲裁 工 艺 动作 滑 块 快 速 下行 电磁 铁 YA1 1 、 YA1 3 、 YA1 5、 YA1 7、 YA21 、 YA2 3、 YA2 4、 YA53得 电 ； 滑 块减 速下 行 并 加 压 得 限位 开 关 L X3的信 号 ‘ 后 ， 电磁 铁 YA1 1 、 YA1 3 、 YA1 5、 YAI 7、 YA2l 、 YA2 4、 Y A51 、 YA5 3得 电 ； 滑 块 泄 压 YA4 1 、 YA4 6 、 YA4 7、 Y A5 3通 电 ，其 中 Y A4 1 ， YA4 6， YA4 7延 时 通 电 ； 滑 块回程 YA1 1 、 YA1 3、 YA1 5、 YA1 7、 YA2 2、 YA4 1 、 YA 4 6 、 YA4 7、 YA5 3 ； 滑 块 减 速 回 程 YA1 1 、 YA2 2、 YA4 1 、 YA4 6、 YA4 7、 YA5 3 。其 中 YA1 3， YA1 5 ， YA1 7 依 次延 时断 电 ； 滑 块 回程 停 止 电磁 铁 均断 电 。 3 ． 4系 统 调 整 系统进 行调 整时有 以下 几种 方式 1 滑 块 下 行 ， YA1 1 、 Y A21 、 YA5 3通 电 ； 2滑 块回 程，YA1 1 、YA2 2、YA41 、 YA4 6、 Y A4 7 、 YA5 3通 电 ； 3 液 压 垫 顶 出 ， YA1 1 、 YA1 2通 电 ； 4液 压 垫 退回 ， YA1 1 、 YA1 2、 YA3 1 、 YA4 1 、 YA4 8通 电 。 3 ． 5系统 特殊 动作 1 液 压 锁 回 位 、 拔 销 YA1 1 、 YA2 2、 YA41 、 YA4 6、 YA 4 7、 YA5 3通 电 后 回 位 ， YA 4 1 、 YA4 4通 电 后 拔 销 ； 2 液 压 锁 回 位 、 插 销 YA1 1 、 YA2 2、 YA41 、 YA4 6、 YA 4 7、 YA5 3通 电 后 回 位 ， YA 4 1 、 YA4 4通 电 后 插 销 ； 3 移 动 工 作 台 升 起 ， YA 41 、 YA4 2通 电后 工 作 台升 起 ； 4移动 工作 台落 下 并夹 紧 ， YA4 1 、 YA 4 2通 电 后落下 并夹 紧 ； 5 工 作 台 移 进 ， M3正 转 ， S Q1 2发 讯 后 减 速 ， S Ql 3发 讯 后 停 止 ； 6 工 作 台移 出 ， M3反 转 ， S Q1 1发 讯 后 减 速 ， S Q1 0发 讯 后 停 止 ； 7 任意 位置停 止 ， 所有 电磁铁 断 电 ； 8 紧 急回 程， YA1 1 、 YA1 3、 YA1 5、 YA2 2、 YA4 1 、 Y A4 6 、 YA4 7、 YA5 3得 电 ； 9 紧急停 止 ， 所 有 电磁铁 及 电机断 电 。 4结 论 该 冲压机 ，可 根据用 户要 求 ，配备 冲裁 缓 冲装 置 ， 能轻松 完成 冲裁 落料 工艺 。 在 工作 台上 布有顶 杆 孔 ， 作拉深 时压 边用 ， 简化 了液 压机 工作 时模 具调 整 的难 度 ， 提 高 了冲压零 件质 量 的稳定性 I4 J 。在 工作 台 下 装有 液压垫 ，滑块 行程 和液 压垫 行程 可在 规定 范 围内通过 限位 装置进 行任 意调 节 ， 因此 ， 可适 应不 同 拉深 深度 工件 的需要 。 滑块 下行 速度 和 回程 速度快 ， 冲压 机生 产效 率高 『5 _ 。 【 参 考文 献 】 [ 1 ] 张建民． 机电一体化系统设计[ M 】 ． 北京 高等教育出版社， 2 0 0 1 ． 【 2 ] 王守城 ， 容一呜． 液压与气压传动【 M 】 ． 北京 北京大学出版社 ， 2 0 0 8 ． [ 3 13 王守城 ， 段俊勇． 液压元件及选用f M ] ． 北京 化学工业出版社 ， 2 0 0 7． 【 4 ] 来建中． J c 0 4 5 型高性能精密台式压力机的研制【 J I ．锻压装备 与制造技术 ， 2 0 0 9 ， 4 4 3 3 2 3 3 ． 【 5 ] 杨扬， 龚国芳．模拟盾构机推进液压系统泵站集成设计【 J J ． 机床 与液压 ， 2 0 0 6 1 2 5 2 7 ． 【 6 ] 胡国 良， 龚国芳 ， 杨华 勇 ， 等- 盾构模 拟试验平台液压推进系统设 计 fJ 】 ． 机床 与液压 ， 2 0 0 5 ， 2 9 2 9 4 ． 【 7 ] 权晋花．基于蓄能器的旧式水压机改造I J J ． 锻压装备与制造技术， 2 0 0 9 ． 4 4 2 2 6 2 8 ． De s i g n o f Hy dr a u l i c S y s t e m f o r Punc h i n g M a c h i n e for S he e t M e t a l DUAN J u n y o n g ，W ANG S h o u c h e n g ，ZHANG W e n wu 。 ，REN Ha i x i a 1 ． C o l l e g e o f E l e c t r o me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ， Qi n g d a o U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y， a