立式回转工作台式组合机床液压系统设计.pdf

立式回转工作台式组合机床液压系统设计朱育权HydraulicSystemDesignofVerticalRotaryTableModularMachineToolZHUYu2quan(西安工业学院机电工程学院,陕西西安710032)摘要:该文以某立式回转工作台式组合机床液压系统设计为实例,通过对液压系统原理的分析,说明了该类型组合机床液压系统的特点,指出了其设计过程中需要解决的问题,给出了相应的解决方法,对该类型组合机床液压系统的设计具有一定的借鉴作用。关键词:组合机床；回转工作台；工位错位；压力干涉；液压系统中图分类号:TH137文献标识码:B文章编号:100024858(2005)1020051203组合机床是以大量的通用部件为基础,配以少量的按被加工零件特殊要求而设计的专用部件,以实现对一种或几种零件按预先确定的工序进行加工的高效机床。它既具有专用机床的结构简单、生产率及自动化程度较高的特点,又具有一定的重新调整能力,以适应工件变化的要求。所以在汽车、柴油机、摩托车等大批大量生产的行业得到了大量的使用。由于液压传动自身的优点,使得它被广泛地应用于组合机床及其自动线中,以实现工作台(液压滑台、回转工作台)的进给、回转及工件的定位、夹紧、运输(上升、下降、翻转、输送)等动作。1立式回转工作台式组合机床立式回转工作台式组合机床属于多工位组合机床,通过工作台的回转来改变夹具的位置,以便在各个工位上对工件进行不同工序的加工。这种配置形式(图1a),工序的集中程度较高,可以在1台机床上完成1个工件的全部或大部分的加工工作。所用的回转工作台多为多齿盘式回转工作台(图1b)。图1立式回转工作台细会机床2立式回转工作台式组合机床液压系统设计以某汽车制动蹄加工四工位立式回转工作台式钻扩铰组合机床为例。该组合机床的工作循环如图2所示。其中液压滑台的进给、回转工作台的抬起、落下(加紧)、回转、返回、工件的夹紧、松开等动作均采用液压传动。其液压系统原理如图3所示。收稿日期:2005204208作者简介:朱育权(1962),男,陕西西安人,副教授,长期从事组合机床液压系统的设计及液压技术的教学与研究工作。图2工作循环图3液压系统原理及特点分析该系统各工步的动作原理见元件动作状态表(表1)。其特点分析如下:(1)系统所用液压阀均采用叠加式阀,具有占地面积小、装配周期短、重新组装方便、元件之间无管连接等优点。是中小流量液压系统中推广采用的液压元件。(2)滑台快进回路采用差动连接,可使其具有相152005年第10期液压与气动图3液压系统原理图同的快进、快退速度,同时减小泵的流量。(3)系统采用双泵供油,快速动作时大小泵同时供油,工作进给及保压时,大泵卸载,由小泵单独向系统供油,系统效率较高。表1元件动作状态表工步动作元件部分滑台缸转台夹紧缸转台旋转缸工位夹紧缸卸载YA1YA23SPMYA3YA4ISPYA5YA6YA7YA82SPYA9原位(+)+(+)(+)+I工位夹紧(+)+(+)+I工位松开(+)+(+)+转台抬起+(+)(+)+转台旋转(+)(+)+转台夹紧+(+)(+)+旋转缸复位(+)+(+)+滑台快进+(+)+(+)(+)+滑台工进+(+)+(+)(+)+滑台快退+(+)+(+)(+)+(4)系统各支路设置单向节流阀及节流阀,以解决压力干涉问题。该机床各动作之间虽然以串联为主,但同时也存在两个缸同时运动的并联动作(如滑台工进与转台回转缸返回、滑台工进与上下料工位(工位)夹紧缸的松开与加紧等),这就要求我们在系统设计中充分考虑各动作之间的压力干涉问题。图示系统中只要各支路上单向阀及单向节流阀的流量调节合适(同时动作的各支路上,通过单向节流阀及单向阀的流量之和分别小于大泵及小泵的实际输出流量),就可以保证主油路上的压力在各个动作过程中保持不变,从而避免产生压力干涉现象。(5)系统中的蓄能器用于解决转台旋转过程中由于突然停电而导致的转台错位问题。回转工作台在回转过程中由于突然停电等因素使液压泵停止工作,转台将在惯性旋转的同时受自重的作用自行下落,导致工作位置错位。而且其来电后的复位工作往往需要由人工来完成,不但给机床的操作带来麻烦,同时还可能导致端齿盘上的齿遭到破坏。为此需要在系统的高压油路上增设蓄能器。蓄能器的总容积可按其作为辅助能源时的计算公式计算。其最低工作压力应能保证转台正常回转,而最高工作压力与小泵工作压力相同。(下转第55页)25液压与气动2005年第10期路机坡道压实取3km/h,平道压实取5km/h；路面用振动压路机坡道压实取4km/h,平道压实取6km/h；对液压静压压路机取24km/h计算时,应对坡道压实与平等压实分别计算其折算功率。此计算之Ned为初压实值,当与压路机的振动功率合成检验发动机总功率时,应按振动压实工况的滚动阻力系数计算动力。4关于计算公式适应性的讨论上述计算式的推导,是鉴于一种典型的振动压路机传动方案。该种机型是全轮驱动单轮振动,后轮传动带有三速变速器和驱动桥,采用变量液压泵和定量液压马达的高速传动方案。对其余情况作如下的分析和讨论:(1)对于只作后轮驱动的单轮振动压路机,则驱动轮数qk=1,可视为前轮液压马达的排量qF=0及QF=0、PF=0；(2)对于串联振动压路机,其全轮和后轮的传动条件是相同的,并且没有速度分档,在计算时应以vmax替代v,v；(3)对于变量泵驱动变量马达的传动方案,液压泵排量达到最大值之后,还可以通过调节液压马达的排量来提高压路机的速度,于是在计算变量马达的排量时,应以液压泵和液压马达都处于最大排量时压路机速度分别代替v,v；(4)当使用低速大转矩液压马达直接驱动压路机车轮时,应取iF=iR=1和F=R=1；(5)对于无桥驱动的压路机,则其左右车轮分别用两个马达驱动,此时应按前后轮两组马达计算,而每一组的两个液压马达排量应相等,在压路机转弯时能自动差速；(6)设定最大牵引力时压实作业速度vc不会大于I档满速,只有在较轻松的压实时才可能用到档速度。通过以上讨论,可以在各种不同的液压传动方案中使用上述计算程序。参考文献:1何挺继,朱文天,邓世新.筑路机械手册M.北京:人民交通出版社.1998.2徐濠.机械设计手册第五卷M.北京:机械工业出版社.1992.3王戈,张世英.压实机械M.北京:人民交通出版社,1992.(上接第52页)起动液压泵后及工进过程中,小泵输出的压力油或多余的压力油即被储存在蓄能器中。在机床正常工作过程中,小泵主油路上的压力及蓄能器中的压力均维持为溢流阀(14)所设定的值,蓄能器不参与向系统供油。只有在突然停电时,液压泵失压,而转台又正处于回转过程中,蓄能器将释放出压力油以保证转台继续回转至正确的位置。(6)系统中转台旋转缸、转台抬起缸及工位夹紧缸的换向采用二位四通带机械定位的电磁换向阀控制。一方面可以节约电能(电磁铁只需短时通电使滑阀动作后,即可断电,由机械定位装置维持其位置不变,只有当另一个电磁铁通电后滑阀才能复位),同时当电气线路出现故障或突然断电时,保证油路的连通状态不变,加上蓄能器的保压作用,可避免损坏刀具或工件等事故的发生。(7)系统中、工位(加工工位,工件应始终处于夹紧状态,由分配器来实现)夹紧油路没有采用直接从工位夹紧油路换向阀前直接引出的方法,而是设置了单独的油路。这样做虽然增加了成本,但避免了由于上下料(工位夹具缸的夹紧与松开)对加工工位夹紧压力的影响。4结束语立式回转工作台式组合机床是组合机床的主要配置形式之一,其工位的转换采用多齿盘式液压回转工作台,液压系统的设计也有其自身的特点,尤其是在