【正文】 速度為 10mm/s, 主缸最大回程的速度約為 50mm/s。運(yùn)動(dòng)部件的重力 G 約為3000N，靜摩擦力 fsF =為 120N,動(dòng)摩擦力 fdF 為 90N。加速或減速時(shí)間 st ?? 。頂出缸向上頂出的速度約為 35mm/s,向下退回的速度約為 80mm/s。運(yùn)動(dòng)部件的重力 G 約為 1200N，靜摩擦力 fsF 為 105N,動(dòng)摩擦力 fdF 為 72N，加速或減速時(shí)間st ?? 。 表 各工況的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)表 工況 速度 v（ mm/s） 運(yùn)動(dòng)部件重力（ N） 靜摩擦力fsF (N) 動(dòng)摩擦力fdF （ N） 加速或減速時(shí)間 △ t（ s） 主缸 快降 100 3000 120 90 慢壓 10 回程 50 頂出缸 頂出 35 1200 105 72 退回 80 分析液壓系統(tǒng)工況 （ 1）負(fù)載分析 主缸 在各工作階段的負(fù)載 啟動(dòng)階段 NFF fs 120?? 加速階段 NNtvgGFFFF fdmf 702) ( 3 ???????????? ? 慢壓階段 NFFFF pWfd 1 0 0 3 0 0 0~3000)101000~0(3000 3 ??????? 快速回程階段 NNGff fd 3 0 9 0)3 0 0 090( ????? 頂出缸在各工作階段的負(fù)載 啟動(dòng)階段 NNGFF fs 1 3 0 5)1 2 0 01 0 5( ????? 加速階段 NNFGtvgGFFGFFF wfdwmfd4 0 1 0 1 9)104 0 01 2 0 2 0 072( 33???????????????????? 向上頂出階段 NNFGFF wfd 4 0 1 2 7 2)104001 2 0 070( 3 ???????? 向下退回階段 NFF fd 72?? （ 2）速度圖和負(fù)載圖的繪制 負(fù)載圖按上面的數(shù)值繪制， 主缸 、 頂出缸 負(fù)載圖分別如圖 (a)、圖 （ a）和所示；速度圖按 主缸 快降行程為 510mm、慢壓行程為 200mm 和表 數(shù)據(jù)等繪制速度圖， 滑塊 、 頂出缸 速度圖分別如圖 (b)、圖 （ b）所示。 （ a） 主缸 負(fù)載圖 （ b）主缸速度圖 圖 主缸 負(fù)載圖和速度圖 （ a）頂出缸負(fù)載圖 （ b）頂出缸速度圖 圖 頂出缸 負(fù)載圖和速度圖 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 該液壓系統(tǒng)要求流量大、功率大，空行程和加壓行程的速度差異大，因此要求功率合理利用，工作穩(wěn)定性和可靠性要高。 （ 1） 供油方式選擇 由工況 系統(tǒng)分析可知， 加速階段 與 慢壓階段 的流量相差很大，如選擇定量單泵供油，在慢壓階段時(shí) 會(huì)由于能量損失太大而使油液發(fā)熱 ， 從節(jié)省能量、減少發(fā)熱、合理利用功率角度考 慮 ，本設(shè)計(jì) 采用一個(gè)恒功率變量軸向柱塞泵供油 ， 泵 在工作過(guò) 程中基本維持恒功率輸出，故系統(tǒng)效率高，發(fā)熱小。另外，單獨(dú)采用一齒輪泵來(lái)供給系統(tǒng)低壓控制油。 （ 2）速度控制回路的選擇 在液壓機(jī)工作 過(guò)程中，負(fù)載是逐漸增大的 ，且功率較大，運(yùn)動(dòng)速度較高，為提高效率此系統(tǒng)要求溫升量小，故在此次選用容積調(diào)速回路，這種調(diào)速回路具有速度負(fù)載變化量小，剛性較好，效率較高，發(fā)熱和泄漏小的特點(diǎn)。 （ 3）速度換接方式的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要 求，換接要平穩(wěn)可靠，可選擇行程閥控制的速度換接回路。 該系統(tǒng)主油路壓力高、流量大，不宜采用電磁換向閥。由于有單 獨(dú)的控制油泵供油，為達(dá)設(shè)計(jì)要求本系統(tǒng)在主油路上采用 M 型三位四通電液換向閥，控制油路上采用二位二通電磁換向閥。它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)行程比較方便，閥的安裝也比較容易。 （ 4）壓力控制回路的選擇 為方便工作過(guò)程中的壓力變換與調(diào)節(jié)，保證安全，主由 路采用先導(dǎo)式溢流閥進(jìn)行二級(jí)調(diào)壓和安全溢流。控制油 路 采用直動(dòng)式溢流閥進(jìn)行調(diào)壓。 對(duì)液壓機(jī)來(lái)說(shuō)，保壓過(guò)程對(duì)產(chǎn)品尺寸和質(zhì)量影響較大，保壓過(guò)程是防止產(chǎn)品尺寸回彈。最簡(jiǎn)單的保壓回路是使用單向閥，因此擬采用一個(gè)單向閥與活塞密封圈、充液閥一起組成保壓回路，保壓時(shí)間通過(guò) PLC 編程控制。 保壓結(jié)束之后，不能立即換向回程，須用卸壓回路先卸壓，否則會(huì)因液壓缸中儲(chǔ)存的大量能量突然釋放而產(chǎn)生很大的液壓沖擊。擬采用充液閥（外泄式）內(nèi)部的卸壓 閥在控制油壓下先進(jìn)行緩慢卸壓，然后再換向回程。這種回路能減輕 液壓缸換向引起的振動(dòng)和噪音。 （ 6） 頂出缸 液壓回路的選擇 為保證上下兩缸的動(dòng)作協(xié)調(diào)和安全，采用兩缸換向閥串聯(lián)互鎖的方法，使其中一缸必須在另一缸停止不動(dòng)時(shí)才能動(dòng)作。 由于 頂出 液壓缸換向時(shí)閥芯所需推力較大，宜采用 K型三位四通 電液換向閥進(jìn)行換向。此換向回路的特點(diǎn)是：操縱方便，換向平穩(wěn)無(wú)沖擊。 另外，在頂出工作階 段的進(jìn)油路上安裝溢流閥，進(jìn)行安全溢流。 同時(shí)在利用頂出缸進(jìn)行浮動(dòng)壓邊時(shí)，為了獲得一定的壓邊力，再串聯(lián)一個(gè)節(jié)流閥和溢流閥。 將上述所選定的液壓回路進(jìn)行歸并，并根據(jù)需要作必要的修改和調(diào)整，最后畫(huà)出液壓系統(tǒng)原理圖如圖 1— 齒輪泵 2— 柱塞泵 3— 溢流閥 4— 遠(yuǎn)程調(diào)壓閥 5— 調(diào)壓閥 6— 電液 換向閥 7— 壓力開(kāi)關(guān)表 8— 電磁換向閥 9— 液控單向閥 10— 背壓閥 11— 泄荷閥 12— 壓力繼電器 13— 單向閥 14— 充液閥 15— 充液箱 16— 主缸 17— 頂出缸 18— 安全閥 19— 節(jié)流閥 20— 調(diào)壓閥 21—電液 換向閥 22— 濾油器 圖 液壓系統(tǒng)圖 液壓系統(tǒng)工作原理 (1)快速下行 當(dāng)按下下行啟動(dòng)按鈕后，電磁鐵 1DT、 5DT通電吸合。低壓控制油使電液換向閥 6切 換到右位，同時(shí)經(jīng)電磁閥 8使液控單向閥 9打開(kāi)。主泵 l經(jīng)電液換向閥 6的右位，單向閥 13向主缸 16上腔供油，主缸下腔液壓油經(jīng)液控單向閥 電液換向閥 6的右位、電液換向閥 21的中位回油。此時(shí)主閥滑塊 22在自重作用下快速下降 。 (2)慢速接近工件加壓 當(dāng)主缸滑塊上的擋鐵到達(dá)接近開(kāi)關(guān) SQ2的位置時(shí)，電磁鐵 5DT斷電，電磁閥 8處于常態(tài)位，液控單向閥 9關(guān)閉。主缸液壓油經(jīng)背壓閥 電液換向閥 6的右位、電液換向閥 2l的中位回流到油箱。由于回油路上有背壓力，滑塊單靠自重就不能下降，主泵 1供給的液壓油使它下行，速度減慢。這時(shí)主缸上腔壓力升高。充液閥 14關(guān)閉。來(lái)自主泵 l的液壓油推動(dòng)活塞使滑塊慢速接近工件，當(dāng)主缸活塞的滑塊抵住工件后，阻力急劇增加，上腔液壓油壓力進(jìn)一步提高，主泵 1的排油量自動(dòng)減小，主缸活塞以很慢的速度 對(duì)工件加壓 。 (3)保壓 當(dāng)主缸上腔的液壓油壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，壓力繼電器 12發(fā)出信號(hào)，使電磁鐵 1DT斷電，電 液換向閥 6回復(fù)中位，將主閥上、下油腔關(guān)閉。同時(shí)主 泵 1的流量經(jīng)電液換向閥 電液換向閥 2l的中位進(jìn)行卸載。單向閥 13保證了主閥上腔良好的密封性，主缸上腔維持高壓。保壓時(shí)間可由時(shí)間繼電器調(diào)整。時(shí)間繼電器受壓力繼電器 12控制 。 (4)卸壓、快速回程保壓時(shí)間結(jié)束時(shí)，時(shí)間繼電器發(fā)出控制信號(hào)使電磁鐵 2DT通電，或當(dāng)壓制成型時(shí)由接近開(kāi)關(guān) SQ3發(fā)出控制信號(hào)使電磁鐵 2DT通電。主缸處于回程狀態(tài)。當(dāng)電液換向閥 6切換至左 位后，主缸上腔還未卸壓，壓力很高，卸荷閥 11處于開(kāi)啟狀態(tài)，主泵 1的液壓油經(jīng)電液換向閥 6的左位、卸荷閥 11流回至油箱。這時(shí)主泵 1在低壓下運(yùn)轉(zhuǎn)，該壓力不足以打開(kāi)液控單向閥 14的主閥芯，但能打開(kāi)液控單向閥 14中的卸載小閥 芯 ，主閥上腔的液壓油經(jīng)此卸載小閥 芯的開(kāi)口而流回充液箱 15，壓力逐漸降低。該過(guò)程一 直持續(xù)到主缸上腔壓力降到較低值時(shí)，卸荷閥 11關(guān)閉，主泵 1的供油壓力升高，推開(kāi)液控單向閥 14的主閥芯。此時(shí)主泵 1的液壓油經(jīng)電液換向閥 6的左位、液控單向閥 9流入主缸下腔；而主缸上腔的液壓油經(jīng) 充液閥 14回流到充液箱 15，實(shí) 現(xiàn)主缸快速回程 。 (5)停止 當(dāng)主缸滑塊上的擋鐵到達(dá)接近開(kāi)關(guān) SQl的位置時(shí)，電磁鐵 2DT斷電，主缸活塞被中位 為 M機(jī)能的電液換向閥 6鎖緊而停止運(yùn)動(dòng)，回程結(jié) 束。此時(shí)主泵 1的液壓油經(jīng)電液換向閥 電液換向閥 2l回流到油箱，泵處于卸載狀態(tài)。 頂出缸 17只有在主缸 16停止運(yùn)動(dòng)時(shí)才能動(dòng)作。由于液壓油先經(jīng)過(guò)電液換向閥6后才進(jìn)入電液換向閥 21，頂出缸 17的運(yùn)動(dòng)受電液換向閥 2l控制，當(dāng)電液換向閥21處于中位時(shí)，才有油通向頂出缸，實(shí)現(xiàn)了主缸 16和頂出缸 17的運(yùn)動(dòng)互鎖。 (1)頂出 按下頂出按鈕 ，電磁鐵 3DT通電吸 合，液壓油由主泵 l經(jīng)電液換向閥 6的中位、電液換向閥 2l的左位流人頂出缸下腔，上腔液壓油則經(jīng)電液換向閥21回油，活塞上升； (2)退回 當(dāng)電磁鐵 3DT通斷電，電磁 4DT通電吸合時(shí)，油路換向，頂出缸的活塞下降。 確定液壓缸主要尺寸 （ 1）工作壓力 p 的確定。由設(shè)計(jì)要求可知，液壓系統(tǒng)最大工作壓力（泵）為 25MPa。由液壓設(shè)備類(lèi)型查參考文獻(xiàn) [2]中表 21，選取液壓缸工作壓力為24MPa。 （ 2）計(jì)算上模液壓缸內(nèi)徑 D和活塞桿直徑