第6章 典型液壓系統(tǒng)

1、典型液壓系統(tǒng),組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)180噸板金沖床液壓系統(tǒng),組合機床動力滑臺的液壓系統(tǒng),壓系統(tǒng)使滑臺按一定動作循環(huán)完成進給運動。 組合機床能完成鉆、擴、鉸、鏜、銑、攻絲等加工工序。,1．設備用途 動力滑臺是組合機床的通用部件，上面安裝有各種旋轉(zhuǎn)刀具，通過液,180噸板金沖床液壓系統(tǒng),快速下降慢速下降（成型）暫?？焖偕仙?6.2.2 180噸板金沖床液壓系統(tǒng)的工作原理參見圖6- 2、 圖6- 3對18

2、0噸板金沖床液壓系統(tǒng)的油路進行分析。  1. 壓缸快速下降按下啟動按鈕，Y1，Y3通電， 進油路線為泵4、 泵5→電磁閥19左位→液控單向閥28→壓缸上腔。 回進油路線為壓缸下腔→順序閥23→單向閥14→壓缸上腔。 壓缸快速下降時，進油管路壓力低，未達到順序閥22所設定的壓力，故壓缸下腔壓力油再回壓缸上腔， 形成一差動回路。,2. 壓缸慢速下降當壓缸上模碰到工件進行加壓成形時， 進油管路壓力升高，使順序閥22打開

3、，進油路線為泵4→電磁閥19左位→液控單向閥28→壓缸上腔。回油路線為壓缸下腔→順序閥22→電磁閥19左位→油箱。此時，回油為一般油路，卸載閥10被打開，泵5的壓油以低壓狀態(tài)流回油箱，送到壓缸上腔的油僅由泵4供給， 故壓缸速度減慢。,3. 壓缸暫停（降壓）當上模加壓成型時，進油管路壓力達到20 MPa， 壓力開關(guān)26動作，Y1、Y3斷電，電磁閥19、電磁閥11恢復正常位置。此時，壓缸上腔壓油經(jīng)節(jié)流閥21、電磁閥19中位流回油箱，

4、如此，可使壓缸上腔壓油壓力下降， 防止了壓缸在上升時上腔油壓由高壓變成低壓而發(fā)生的沖擊、 振動等現(xiàn)象。4. 壓缸快速上升當降壓完成時（通常為0.5～7 s，視閥的容量而定），Y2通電， 進油路線如下：  泵4、泵5→電磁閥19右位→順序閥22→壓缸下腔。 ,壓缸上腔 因泵4、泵5的液壓油一齊送往壓缸下腔，故壓缸快速上升。,,6.2.3 180噸板金沖床液壓回路圖的特點180噸板金沖床液

5、壓系統(tǒng)包含差動回路、 平衡回路（或順序回路）、 降壓回路、 二段壓力控制回路、 高壓和低壓泵回路等基本回路。 該系統(tǒng)有以下幾個特點：  (1) 當壓缸快速下降時，下腔回油由順序閥23建立背壓，以防止壓缸自重產(chǎn)生失速等現(xiàn)象。同時，系統(tǒng)又采用差動回路，泵流量可以比較少， 亦為一節(jié)約能源的回路。 ,(2) 當壓缸慢速下降做加壓成型時， 順序閥22由于外部引壓被打開，壓缸下腔壓油幾乎毫無阻力地流回油箱，因此，在加壓成型時，上型模重量可完全加

6、在工件上。 (3) 在上升之前作短暫時間的降壓，可防止壓缸上升時產(chǎn)生振動、沖擊現(xiàn)象，100噸以上的沖床尤其需要降壓。 (4) 當壓缸上升時,有大量壓油要流回油箱,回油時,一部分壓油經(jīng)液控單向閥20流回油箱,剩余壓油經(jīng)電磁閥19中位流回油箱,如此,電磁閥19可選用額定流量較小的閥件。 (5) 當壓缸下降時,系統(tǒng)壓力由溢流閥9控制,上升時,系統(tǒng)壓力由遙控溢流閥12控制，如此,可使系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量減少,防止了油溫上升。

7、,6.3 多軸鉆床液壓系統(tǒng),如圖6-4所示為一多軸鉆床液壓傳動系統(tǒng)圖,如圖6- 5所示為其控制動作順序圖,三個液壓缸的動作順序為夾緊液壓缸下降→分度液壓缸前進→分度液壓缸后退 →進給液壓缸快速下降→進給液壓缸慢速鉆削→進給液壓缸上升→夾緊液壓缸上升 →暫停一段時間,如此就完成了一個工作循環(huán)。,1. 動作分析 參見圖6-4,圖6-5 對多軸鉆床液壓系統(tǒng)油路進行分析。1） 夾緊缸下降按下啟動按鈕,Y3通電,控制油路的

8、進油路線為泵3→單向閥6→減壓閥11→電磁閥13左位→夾緊缸上腔（無桿腔）。回油路線為夾緊缸下腔→電磁閥13左位→油箱。進回油路無任何節(jié)流設施,且夾緊缸下降所需工作壓力低,故泵以大流量送入夾緊缸,夾緊缸快速下降。夾緊缸夾住工件時,其夾緊力由減壓閥11來調(diào)定。 ,圖6- 4 多軸鉆床液壓傳動系統(tǒng)(a) 系統(tǒng)圖；(b) 泵的性能曲線,,圖6-5 多軸鉆床控制動作順序圖,2） 分度缸前進夾緊液壓缸將工件夾緊時并觸發(fā)一微動開關(guān)使Y

9、5通電,進油路線為泵3→左腔單向閥6→減壓閥11→電磁閥14左位→分度缸右腔?；赜吐肪€為分度缸左腔→電磁閥14左位→油箱。因無任何節(jié)流設施,且分度液壓缸前進時所需工作壓力低,故泵以大流量送入液壓缸,分度缸快速前進。3） 分度缸后退分度缸前進碰到微動開關(guān)使Y6通電,分度缸快速后退,進油路線為泵3→單向閥6→減壓閥11→電磁閥14右位→分度缸左腔。回油路線為分度缸右腔→電磁閥14右位→油箱。,4） 鉆頭進給缸快速下降

10、分度缸后退碰到微動開關(guān)使Y2通電,進油路線為泵3→單向閥6→電磁閥12右位→進給液壓缸上腔。回油路線為進給液壓缸下腔→凸緣操作調(diào)速閥17右位（行程減速閥）→液控單向閥16→平衡閥15→電磁閥12右位→油箱。在凸輪板未壓到滾子時,回油沒被節(jié)流（回油經(jīng)由凸輪操作調(diào)速閥的減速閥）,且尚未鉆削,故泵工作壓力p=2 MPa, 泵流量Q=17 L/min,進給缸快速下降。 ,5） 鉆頭進給液壓缸慢速下降（鉆削進給）當凸輪板壓到滾

11、子時,回油只能由調(diào)速閥流出,回油被節(jié)流,進給液壓缸慢速鉆削。進油路線同鉆頭進給缸快速下降時的,回油路線為進給缸下腔→調(diào)速閥17→液控單向閥16→平衡閥15→電磁閥12右位→油箱。因液壓缸出口液壓油被節(jié)流,且鉆削阻力增大,故泵工作壓力增大(p=4.8 MPa),泵流量下降（Q=1.5 L/min）,所以進給液壓缸慢速下降。,6） 進給缸上升當鉆削完成碰到微動開關(guān),使Y1通電時,進油路線為泵3→單向閥6→電磁閥12左位→平衡閥15

12、（走單向閥）→液控單向閥16→凸輪操作調(diào)速閥17（走單向閥）→進給缸下腔。回油路線為進油液壓缸上腔→電磁閥12左位→油箱。進給缸后退時,因進油、 回油路均沒被節(jié)流,泵工作壓力低,泵以大流量送入液壓缸,故進給缸快速上升。7） 夾緊缸上升進給缸上升碰到微動開關(guān),使Y4通電時,進油路線為泵3→單向閥6→減壓閥11→單向閥7→電磁閥13右位→夾緊缸下腔?；赜吐肪€為夾緊缸上腔→電磁閥13右位→油箱。因進、回油路均沒有節(jié)流設施,且上升

13、時所需工作壓力低,泵以大流量送入液壓缸,故夾緊缸快速上升。,2. 系統(tǒng)組成及特點 如以該液壓缸為中心,可將液壓回路分成三個子系統(tǒng)： 鉆頭進給液壓缸子系統(tǒng),此子系統(tǒng)由液壓缸18、 凸輪操作調(diào)速閥17、 液控單向閥16、 平衡閥15及電磁閥12所組成,此子系統(tǒng)包含速度切換（二級速度）回路、 鎖定回路、 平衡回路及換向回路等基本回路；夾緊缸子系統(tǒng),此子系統(tǒng)由液壓缸19及電磁閥18組成；分度缸子系統(tǒng),此子系統(tǒng)由分度缸20及電磁閥14所組

14、成。夾緊缸子系統(tǒng)和分度缸子系統(tǒng)均只有一基本回路 ——換向回路。,多軸鉆床液壓系統(tǒng)有以下幾個特點： (1）鉆頭進給液壓缸的速度控制凸輪操作調(diào)速閥17,故速度的變換穩(wěn)定,不易產(chǎn)生沖擊,控制位置正確,可使鉆頭盡量接近工件。(2）平衡閥15可使進給液壓缸上升到盡頭時產(chǎn)生鎖定作用,防止進給液壓缸由于自重而產(chǎn)生不必要的下降現(xiàn)象,此平衡閥所建立的回油背壓閥阻力亦可防止液壓缸下降現(xiàn)象的產(chǎn)生。(3）液控單向閥16可使進給液壓缸上升

15、到盡頭時產(chǎn)生鎖定作用,防止進給液壓缸由于自重而產(chǎn)生不必要的下降現(xiàn)象。,(4）減壓閥11可設定夾緊缸和分度缸的最大工作壓力。 (5）單向閥7在防止分度缸前進或進給缸下降作用時,由于夾緊缸上腔的壓油流失而使夾緊壓力下降。(6）該液壓系統(tǒng)采用變排量（壓力補償型）式泵當動力源,可節(jié)省能源。此系統(tǒng)亦可用定量式泵當動力源,但在慢速鉆削階段,軸向力大,且大部分壓油經(jīng)溢流閥流回油箱,能量損失大,易造成油溫上升。此系統(tǒng)可采用復合泵以達到節(jié)約能

16、源、 防止油溫上升的目的,但設備較復雜,且費用較高。,6.4 塑料注射成型機液壓系統(tǒng),6.4.1 概述塑料注射成型機簡稱注塑機。它將顆粒狀的塑料加熱熔化到流動狀,用注射裝置快速、高壓注入模腔,保壓一定時間,冷卻后成型為塑料制品。注塑機的工作循環(huán)為合?！⑸洹骸A塑→開模→頂出制品→頂出缸后退→合?！鋮s定型以上動作分別由合模缸、 預塑液壓馬達、 注射缸和頂出缸完成,另外注射座通過液壓缸可前后移動。,注塑機液壓系統(tǒng)

17、要求有足夠的合模力,可調(diào)節(jié)的合模、 開模速度,可調(diào)節(jié)的注射壓力和注射速度,可調(diào)節(jié)的保壓壓力,系統(tǒng)還應設有安全聯(lián)鎖裝置。6.4.2 SZ- 250A型注塑機液壓系統(tǒng)工作原理 SZ-250A型注塑機屬中小型注塑機,每次最大注射容量為250 cm3。圖6- 6為其液壓系統(tǒng)圖。,圖6-6 SZ- 250A型注塑機液壓系統(tǒng)圖,各執(zhí)行元件的動作循環(huán)主要依靠行程開關(guān)切換電磁換向閥來實現(xiàn),各液壓缸及電磁鐵通、 斷電動作順序如圖6-7所

18、示。,,圖6-7 注塑機液壓系統(tǒng)電氣控制順序動作分析圖動作順序圖；(b) 開關(guān)信號圖；(c) 開關(guān)動作圖；(d) 電磁閥線圈通、 斷電圖,圖6-7中,a0、 a1、a2、a3為合模缸的行程開關(guān)；b0、 b1為注射座的行程開關(guān)；c0、c1、c2為注射缸的行程開關(guān)；d0、 d1為頂出缸的行程開關(guān)；t1為控制慢速注射的時間；t2為控制合模保壓的時間；p為壓力開關(guān),合模缸到達高壓值時該壓力開關(guān)動作。1. 關(guān)安全門為保證操作

19、安全,注塑機都裝有安全門。關(guān)安全門,行程閥6恢復常位,合模缸才能動作,系統(tǒng)開始整個動作循環(huán)。,2. 合模 動模板慢速啟動、快速前移,當接近定模板時,液壓系統(tǒng)轉(zhuǎn)為低壓、 慢速控制。在確認模具內(nèi)沒有異物存在,系統(tǒng)轉(zhuǎn)為高壓,使模具閉合。這里采用了液壓機械式合模機構(gòu),合模缸通過對稱五連桿結(jié)構(gòu)推動模板進行開模和合模,連桿機構(gòu)具有增力和自鎖作用。(1） 慢速合模(2Y、 3Y1通電)： 大流量泵1通過電磁溢流閥3卸載,小流量泵2的壓

20、力由4調(diào)定,泵2的壓力油經(jīng)電液換向閥5右位進入合模缸左腔,推動活塞以帶動連桿慢速合模,合模缸右腔油液經(jīng)閥5和冷卻器回油箱。,(2） 快速合模(1Y、 2Y、 3Y1通電)： 慢速合模轉(zhuǎn)快速合模時,由行程開關(guān)發(fā)令使1Y得電,泵1不再卸載,其壓力油經(jīng)單向閥22與泵2的供油匯合,同時向合模缸供油,實現(xiàn)快速合模,最高壓力由閥3限定。(3） 低壓合模(2Y、 3Y1、 9Y1通電)： 泵1卸載,泵2的壓力由遠程調(diào)壓閥18控制。因閥18所

21、調(diào)壓力較低,合模缸推力較小,故即使兩個模板間有硬質(zhì)異物,也不致?lián)p壞模具表面。 (4） 高壓合模(2Y、 3Y1通電)： 泵1卸載,泵2供油,系統(tǒng)壓力由高壓溢流閥4控制,高壓合模,并使連桿產(chǎn)生彈性變形,牢固地鎖緊模具。 ,3. 注射座前移(2Y、 5Y1通電)在注塑機上安裝、 調(diào)試好模具后,注塑噴槍要頂住模具注塑口,故注射座要前移。泵2的壓力油經(jīng)電磁換向閥9右位進入注射座移動缸右腔,注射座前移使噴嘴與模具接觸,注射座移

22、動缸左腔油液經(jīng)閥9回油箱。 4. 注射注射是指注射螺桿以一定的壓力和速度將料筒前端的熔料經(jīng)噴嘴注入模腔,分慢速注射和快速注射兩種。,(1） 慢速注射(2Y、5Y1、7Y1、8Y通電)： 泵2的壓力油經(jīng)電液換向閥15左位和單向節(jié)流閥14進入注射缸右腔,左腔油液經(jīng)電液換向閥11中位回油箱,注射缸活塞帶動注射螺桿慢速注射,注射速度由單向節(jié)流閥14調(diào)節(jié),遠程調(diào)壓閥20起定壓作用。(2）快速注射（1Y、2Y、5Y1、6Y0

23、、7Y1、8Y通電）：泵1和泵2的壓力油經(jīng)電液換向閥11右位進入注射缸右腔,左腔油液經(jīng)閥11回油箱。由于兩個泵同時供油,且不經(jīng)過單向節(jié)流閥14,因此注射速度加快了。此時,遠程調(diào)壓閥20起安全作用。,5. 保壓 (2Y、 5Y1、 7Y1、 9Y0通電)由于注射缸對模腔內(nèi)的熔料實行保壓并補塑,因此只需少量油液,所以泵1卸載,泵2單獨供油,多余的油液經(jīng)溢流閥4回油箱,保壓壓力由遠程調(diào)壓閥19調(diào)節(jié)。6. 預塑（1Y、 2Y、

24、5Y1、 7Y0通電）保壓完畢（時間控制）,從料斗加入的熔料隨著螺桿的轉(zhuǎn)動被帶至料筒前端,進行加熱塑化,并建立一定壓力。當螺桿頭部熔料壓力到達能克服注射缸活塞退回的阻力時,螺桿開始后退。后退到預定位置,即螺桿頭部熔料達到所需注射量時,螺桿停止轉(zhuǎn)動和后退,準備下一次注射。與此同時,在模腔內(nèi)的制品冷卻成形。,螺桿轉(zhuǎn)動由預塑液壓馬達通過齒輪機構(gòu)驅(qū)動。泵1和泵2的壓力油經(jīng)電液換向閥15右位、 旁通型調(diào)速閥13和單向閥12進入馬達,馬達的轉(zhuǎn)速由旁

25、通型調(diào)速閥13控制,溢流閥4為安全閥。當螺桿頭部熔料壓力迫使注射缸后退時,注射缸右腔油液經(jīng)單向節(jié)流閥14、 電液換向閥15右位和背壓閥16回油箱,其背壓力由閥16控制。同時,注射缸左腔產(chǎn)生局部真空,油箱的油液在大氣壓作用下經(jīng)閥11中位進入其內(nèi)。,7. 防流涎(2Y、 5Y1、 6Y1通電)當采用直通開敞式噴嘴時,預塑加料結(jié)束,要使螺桿后退一小段距離以減小料筒前端壓力,防止噴嘴端部熔料流出。泵1卸載,泵2壓力油一方面經(jīng)閥9右位進入

26、注射座移動缸右腔,使噴嘴與模具保持接觸,另一方面經(jīng)閥11左位進入注射缸左腔,使螺桿強制后退。注射座移動缸左腔和注射缸右腔,油液分別經(jīng)閥9和閥11回油箱。8. 注射座后退(2Y、 5Y1通電)在安裝調(diào)試模具或模具注塑口堵塞需清理時,注射座要離開注塑機的定模座后退。泵1卸載,泵2壓力油經(jīng)閥9左位使注射座后退。,9. 開模開模速度一般為慢→快→慢,由行程控制。(1） 慢速開模(2Y、3Y0通電)： 泵1(或泵2

27、)卸載,泵2(或泵1)壓力油經(jīng)電液換向閥5左位進入合模缸右腔,左腔油液經(jīng)閥5回油箱。 (2） 快速開模(1Y、2Y、3Y0通電)： 泵1和泵2合流向合模缸右腔供油,開模速度加快。 (3） 慢速開模（2Y、3Y0通電)： 泵1(或泵2)卸載,泵2(或泵1)壓力油經(jīng)電液換向閥5左位進入合模缸右腔,左腔油液經(jīng)閥5回油箱。,10. 頂出(1） 頂出缸前進(2Y、4Y通電)：泵1卸載,泵2壓力油經(jīng)電磁換

28、向閥8左位、單向節(jié)流。 閥7進入頂出缸左腔,推動頂出桿頂出制品,其運動速度由單向節(jié)流閥7調(diào)節(jié),溢流閥4為定壓閥。(2） 頂出缸后退(2Y通電)： 泵2的壓力油經(jīng)閥8常位使頂出缸后退。,6.4.3 液壓系統(tǒng)特點液壓系統(tǒng)一般具有以下特點：(1) 因注射缸液壓力直接作用在螺桿上,所以注射壓力pz與注射缸的油壓p的比值為D2/d2(D為注射缸活塞直徑, d為螺桿直徑)。為滿足加工不同塑料對注射壓力的要求,一

29、般注塑機都配備三種不同直徑的螺桿,在系統(tǒng)壓力為14MPa時,獲得的注射壓力為40～150 MPa。 (2) 為保證足夠的合模力,防止高壓注射時模具開縫產(chǎn)生塑料溢邊,該注塑機采用了液壓-機械增力合模機構(gòu),還可采用增壓缸合模裝置。,(3) 根據(jù)塑料注射成型工藝,模具的啟閉過程和塑料注射的各階段速度不一樣,而且快慢速之比可達50～100,為此,該注塑機采用了雙泵供油系統(tǒng),快速時雙泵合流,慢速時泵2(流量為48 L/min)供油,泵

30、1(流量為194 L/min)卸載,系統(tǒng)功率利用比較合理。有時在多泵分級調(diào)速系統(tǒng)中,還兼用差動增速或充液增速等方法。 (4) 系統(tǒng)所需多級壓力,并由多個并聯(lián)的遠程調(diào)壓閥控制。如果采用電液比例壓力閥來實現(xiàn)多級壓力調(diào)節(jié),再加上電液比例流量閥調(diào)速,不僅減少了元件,降低了壓力及速度變換過程中的沖擊和噪聲,還為實現(xiàn)計算機控制創(chuàng)造了條件。(5） 注塑機的多執(zhí)行元件的循環(huán)動作主要依靠行程開關(guān)按事先編程的順序完成。這種方式靈活、 方便。