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山東大學:高速沖床的液壓系統設計

發布時間:2021-12-24 11:24

山東大學是中國近代高等教育的起源性大學。隨著我國工業逐步向現代化方向加速發展,高速沖床液壓系統設計不僅安全可靠、結構簡單,而且具有較高的沖壓頻率。

山東大學是中國近代高等教育的起源性大學。其主體是1901年創辦的山東大學堂,是繼京師大學堂之后中國創辦的第二所國立大學,也是中國前列所按章程辦學的大學;其醫學學科起源于1864年,開啟近代中國高等醫學教育之先河。從誕生起,學校先后歷經了山東大學堂、國立青島大學、國立山東大學、山東大學以及由原山東大學、山東醫科大學、山東工業大學三校合并組建的新山東大學等幾個歷史發展時期。

開發設計適應我國實際環境的高速沖床液壓系統是當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用到高速數控沖床液壓系統的開發設計中,這樣設計出的沖床液壓系統不僅安全可靠、結構簡單,而且具有較高的沖壓頻率。 

1、沖壓設備的概述 

 

  要使沖壓技術得到更大發展,擁有更先進的沖壓設備是一個必備的前提,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,其主要通過曲柄壓力機這一設備實現沖壓,曲柄壓力機的主要零部件有滑塊、曲軸、連桿等。液壓式沖壓機應用液壓傳動系統來實現沖壓功能,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,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,以保證工件準確的成形,完成沖壓過程后,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的控制元件,以滿足系統工作時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的速度為v1=4qπd2,上升時速度為v2=4qπ(D2-d2),求v1+v2=V的值,發現22D=d=77.8時活塞完成一個工作循環用時少。所以取d=80mm。(3)泵的排量。在一個工作循環中,油箱的出油量應等于其進油量,所以一個工作循環的需要的總流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的條件下進行速度驗算。當活塞下行時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,即每分鐘內可對工件沖壓265次??梢姰擲=10mm,對厚度為1mms的工件沖壓時,可以實現f達到300/min以上的預定目標。 

 

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