大吨位研配试模数控液压机的研制.pdf

文 章 编 号 1 6 7 2 0 1 21 2 0 1 2 0 6 0 0 3 4 0 2 大 吨 位 研 配 试 模 数 控 液 压 机 的研 制 谢 广 玉 。陈 春 明 徐 州压 力机 械有 限公 司 技术 中心 ， 江 苏 徐 州 2 2 1 0 0 4 摘 要 论 述 了对研 配试 模数 控 液压机 开发 研制 的 必要性 ， 介 绍 了研 配试模 数 控液压 机 的性 能 、 参 数 、 基 本 结 构 以及 比例 伺 服 控 制 技 术 的 应 用 。 ‘ 关 键词 机 械设 计 ； 液压机 ； 研 配 ； 重复定 位精 度 ； 比例伺 服控 制 中 图分类 号 T G3 1 5 ． 4 文献标 识码 A 1 引 言 近 年 来 ， 随 着 我 国 汽 车 工 业 的 迅 速 发 展 ， 模 具 及 冲压 件 制造业 也得 到快 速发 展 ，而模 具研 配试 模 数 控 液压 机又是 模 具及 冲压件 制造 业不 可缺 少 的关键 设 备 。为满 足市 场需 求 ， 研 制 开发多 功能 、 高 精度 模 具 研配 试模 数控 液压 机势 在必 行 。 2主 要 技 术 参 数 研 配 试 模 液 压 机 主 要 用 于 模 具 的研 配 和 试 冲 两 种工 序 。 为 适应研 配 和试 冲工 序 的需 要 ， 要求研 配试 模液 压机 具有 适用 于研 配 的高动 态精 度 、高重 复定 位精 度 、 高抗偏 载 能力 。同时 ， 研 配试 模液 压机 又要 适 用于试 冲工序 的需 要 。 因此 ， 确定 研 配试模 数控 液 压 机 技 术 参 数 尤 其 重 要 。 我 公 司 开 发 研 制 的 2 5 0 0 0 k N 研 配 试 模 数 控 液 压机 主要参 数 如下 公 称 力 2 5 0 0 0 k N 回程 力 2 4 0 0 k N 滑 块 开 口高 度3 0 0 0 mm 滑 块 最 大 行 程2 5 0 0 mm 工 作 台尺寸 左右 前 后 5 5 0 0 mm 3 0 0 0 mm 滑 块 速 度快 速 下 行2 0 0 mm／ s 慢 速 下 行2 5 mm／ s 工作 速度 1 5 mm／ s 慢 速 回程8 0 mm／ s 快 速 回 程1 5 0 mr r d s 滑 块 自重 慢 速 下 行 速 度2 0 mm／ s 滑 块 下 限 位 置 设 定 行 程1 0 0 0 mm 研 配 时下 限位 置设 定重 复精度 ≤ 0 ． 0 5 日期 2 0 1 2 0 6 2 6 简介 谢广玉 1 9 6 3 一 ， 男 ， 工程师 ， 从事锻压 设备设 计与制造 滑 块 下 限 位 置 微 动 调 整 值 液 压 垫 力 6 0 0 k N 液 压 垫 行 程4 0 0 mm 液 压 垫 尺 寸 左 右 前 后 研 配时公 称压 力2 0 0 k N 研 配 速 度2 ～ 5 mm／ s ≤ 0． 05 3800mm x2500m m 移 动工 作 台承载重 量5 0 0 k N 移 动工 作 台复位 精度 0 ． 0 3 mm 缓 冲力 1 5 0 0 0 k N 3液 压 机 本 体 结 构 2 5 0 0 0 k N研 配 试 模 液 压机 本 体 主要 由机 身 、 主 缸 、 回程 缸 、 液压 垫 缸 、 缓 冲缸 、 移 动工 作 台 、 刚性 机 械 定位 装置 等组 成 。 1 机 身 。 机 身 由 上 梁 、 滑 块 、 底 座 、 立 柱 、 液 压 垫 、 拉 杆 、 锁 紧螺 母及 安装 立柱 上 的导轨 组成 。机身 为组合 框架 预 紧结构 ，滑 块导 向为 四角 八 面导 轨导 向 ， 上 梁 、 滑 块 、 底 座 、 立 柱 为 钢 板 焊 接 结 构 。 导 轨 润 滑采 用稀 油集 中润 滑 。 2 油 缸 。 主 缸 采 用 三 缸 结 构 ， 回 程 缸 采 用 双 缸 结 构 为 下 顶 式 。所 有 油 缸 均 为 柱 塞 式 油 缸 ，采 用 V 形 密 封 圈 密 封 。 3移 动工作 台。移动 工作 台为换模 用 移 动小 车 ， 移 动工作 台体 为钢 板焊 接结 构 ， 移 动 工作 台 的拖 动 为 电动机 减速拖 动 ， 装在 移动 工作 台 台体 内 ， 移 动 工作 台的顶 起 和 夹 紧 由提 升缸 和 夹 紧缸 来 完 成 ， 移 动工作 台定 位采 用 刚性定位 ，移动工 作 台动 作 和滑 块 、 液 压 垫 动 作 互 锁 。 4 刚性定位 传 动机构 。 该机 构可 以确 保滑 块精 确 的停 止位 置 ， 以满 足研配 工艺 的需 要 。 它 由变 频器 调控 一 台双输 出 电机 ，来 驱动 两 台双输 出蜗 轮 减速 器 ， 再 带动 四个锥 齿 丝母旋 转 ， 从 而使 丝 杆作 低 速升 降运 动 ， 以达 到调 整 的 目的。 丝 杆 的位移 通过 刚性 定 位行 程检 测装 置 ， 可 以精 确 显示 。 以保证 滑块 在 刚性 定位 范 围 内 ， 其重 复 精度 可 达 0 ． 0 5 mm， 微 动一 次 最 小 行 程 ≤0 ． 0 5 mm。 5 本 机 还 设 有 安 全 栓 ， 平 台 及 防 护 围 板 等 安 全 防 护 装 置 。 4液 压 系统 4 ． 1液 压 系 统 设 计 需 解 决 的 主 要 问 题 液压 系统设计要 考虑解 决如 下问题 合理配 置动 力参数 ； 液压传 动 系统 动态 过程 的稳 定性 ； 滑块 低 速 及 低速稳定 性 的实现 ； 液压 系统 工作 的可 靠性 和工作 介 质清 洁度的控制 ； 降低噪声 ， 减 少系统温 升和泄漏 。 4 ． 2液 压 系 统 中所 用 液 压 阀 液 压 系统 中所 用液压 阀包 括如 下 几部 分 ①二 通 插装 阀块 ，用 于 实现 滑块 和液压 垫 的各 种工 艺 动 作 ；② 板式 集成 阀块 ，用 于 移动工 作 台 的提升 和夹 紧 ， 安全 栓 动作 ； ③ 比例 溢 流 阀 ， 二 个 比例 溢 流 阀分 别 控制 主 缸系 统 的压力 和在 使用 液压 垫 时控制 液压 垫 力 。 ④ 比例 伺服 阀 ， 用于 实现压 机在 研 配模具 时 对 滑块 的低速 控 制 。 5电气 控 制 系 统 电 气 控 制 系 统 由 动 力 系 统 和 控 制 系 统 两 部 分 组 成 。 动 力 系 统 包 括 控 制 总 源 ， 各 个 电动 机 的 启 停 及 保 护 开关 等 。 控制 系 统部分 包 括控 制箱 、 主操 作箱 和移 动 按钮 站 。控 制 箱 安装 有 P L C可 编程 序 控制 系统 ， 可 完成 对该 机全 部 动作 的控制 。主操作 箱 可完 成该 机 全部 动作 的操 作 ，主操 作箱 上设 有液 压机 各 部分 动 作 的 操 作 按 钮 ，功 能 转 换 开 关 。 触 摸 式 彩 色 显 示 屏 、 各个 电机 的启 停按 钮及 各 部分 的报警 、 监 视 指示 灯 等 。 滑 块 的位 移 、 速 度 、 压 力 均 可 通 过 触 摸 屏 进 行 设 置 与 显 示 。 6技 术 关 键 ① 该 产 品 吨位 大 、 工 作 台面 大 、 功 能 多 、 控 制精 度 高 。② 为满足 滑块 重复 定位 精度 和微 动一 次 最小 行 程 的要求 ， 专 门设计 了一 套 刚性机 械定 位装 置 。 ③ 液 压 系统采 用 了二通 插装 阀集 成 系统 ，并在 系 统 中 采 用 了 比例 溢流 阀 、 压力传 感器 、 比例伺 服 阀和 位移 传感 器 ，实 现压 机在 研配 模具 时对 滑块 的低 速 控制 和设 备 各工 艺动 作 的数显 数控 。 7检 测 结 果 2 5 0 0 0 k N研 配 试 模 数 控 液 压 机 安 装 调 试 完 毕 后 ， 分 别对 设 备 的参 数 、 性 能 、 控 制 精 度 、 几 何 精度 、 装 配加 工期质 量 、 安全 性能 等各 方面 进行 了检 验 ， 全 部 符 合 技 术 条 件 要 求 ，几 何 精 度 检 验 在 连 续 运 行 考 核 后 进 行 。 ① 滑 块 下平 面度 ， 规 定值 为 0 ． 2 1 mm， 实 测 值 为 0 ． 1 5 mm。② 移 动 - K作 台上 平 面平 面度 ，规 定 值 为 0 ． 2 l mm， 实测值 为 0 ． 1 8 mm。③ 滑块 下平 面对 移动 工 作 台上 平 面 平 行 度 ， 规 定 允 许 值 为 0 ． 4 6 mm， 实 测 值 为 0 ． 4 6 ram。 ④ 滑块行 程轨 迹对 移动 工作 台上 平 面垂 直 度 ，规 定 允 许 值 为 0 ． 1 2 ／ 5 0 0 mm，实 测 值 为 0 ． 1 0 ／ 5 0 0 mm。 ⑤ 移动 工作 台重 复定 位精度 ， 规 定允 许值 为 0 ． 0 5 mm， 实 测值 为 0 ． 0 3 ram。⑥ 滑块 在 刚性定 位 范 围 内重 复定 位 精度 ， 规 定允 许 值 为 ≤ O ． 0 5 mm， 实 测 值 为 ≤ 0 ． 0 3 mm。⑦ 滑 块 微 动一 次最 小 行程 ，规 定值 为 ≤0 ． 0 5 mm， 实测值 为 ≤ O ． 0 2 mm。⑧底 座 刚度 ， 满 负荷 下 底 座 中心总 挠 度 ， 规 定 允许 值 为 1 ． 2 ram， 实测 挠 度 值 为 0 ． 6 ram。 8结 论 1 采 用 刚性 机 械定 位 装 置 实现 研 配 试 模 液 压 机所要 求 的滑 块重 复定 位精 度和 滑块 微动 一 次最 小 行 程 是 可 行 的 。 2 大 吨位 研 配 试 模 数 控 液 压 机 的 研 制 成 功 ， 将 大 大 缩 短 模 具 的 制 造 周 期 ， 降 低 了 生 产 成 本 ， 提 高 了 产 品 质 量 。 【 参考 文献 】 [ 1 】 俞新陆． 液压机的设计 与应用． 北京 机械 _T业 出版社 ， 2 0 0 6 ． [ 2 ] 何德誉． 曲柄压力机． 北京 机械工业 出版社 ， 1 9 7 8 ． [ 3 ] 雷天觉． 新编液压丁程手册 ．北京 北京理T大学 出版社 ， 1 9 9 8 ． De v e l o pme nt o f l a r g e t o nn a g e s po t t i ng t r y o ut CNC h yd r a ul i c pr e s s XI E Gu a n g y u，CHEN Ch u nmi n g T e c h n i c a l C e n t e r 。 Xu z h o u P r e s s Ma c h i n e r y C o ． ， L t d ． ， Xu z h o u 2 2 1 0 0 4 ， J i a n g s u Ch i n a Abs t r ac t The d e v e l o p m e n t n e c e s s i t y o f s p o t t i n g t r yo u t CNC h y d r a ul i c p r e s s ha s b e e n e x p o u n d e d． Th e p r o par a m e t er s ，a nd ba s i s s t r uct ur e of t he pr e s s hav e bee n i nt r oduce d，as we l l as t he appl i ca t i on o f pr o po r t i o na l co nt r ol t echnol o gy． K e y w o r d s Hy d r a u l i c p r e s s ； S p o t t i n g ； Re pe a t P o s i t i o ni n g Ac c ur a c y； P r o po r t i o na l S e r v o Co n t r o l