压紧装置液压系统的设计与实现

　　一台老式压紧设备，闭合压紧装置是机械式，使用中易损坏，并且容易出现压头闭合不到位、压紧力不够等问题。通过实际观察和测量，该设备压型为一曲面装置，操作位置紧凑，要求的压紧力大，设计存在缺陷，使用机械装置不能达到要求。为此进行改造，采用液压装置来满足使用要求。

　　1 主要参数的确定

　　1． 1 工作液压缸( 对工件施压) 主要参数

　　通过机械结构压力分布计算，设备改造部位的压力为 54 ～ 75 t，位置宽度为 250 mm，根据活动位置确定液压缸的外径小于 250 mm，考虑到活动与操作空间，两边各留 20 mm 余量，根据最大压力，设计工作压力系统需要的油液压力为 P₁= F₁/ A₁=(54 ～ 75)× 1000 ×9． 8 × 4 /(3． 14 × 0． 15 × 0． 15)= 41． 6 MPa( 式中F₁取75t) ，单向伸出油缸，活塞杆长度200 mm，液压缸的壁厚为 30 mm，液压缸内径为 150 mm。设备上压模的重量为 500 kg，上压模移动距离 150 mm，要求具备快速开闭，可以调节开闭速度，开闭使用两个平衡油缸，移动距离 300 mm。

　　1． 2 开闭油缸( 控制工件的位置) 主要参数

　　确定液压缸为单向伸出油缸，考虑到稳定性，活塞杆长度定为 500 mm，活塞杆直径为 30 mm，液压缸承受重量为 500 kg。根据最大压力，设计开闭系统需要的油液压力 P₂= F₂/ A₂= 500 × 9． 8 × 4 /(3． 14 × 30 × 30)= 7 MPa，考虑到摩擦阻力的损失，确定压力为 10MPa。由于工作缸压紧压力变动范围较大，可以采用比例油缸进行压力调整，根据压力范围值确定比例系数为 10。

　　2 液压系统设计

　　液压系统的工作原理: 调节变量泵和系统调压阀，控制主系统压力; 调节减压阀、增压器，控制高压系统压力; 利用自动增压系统进行自动快速增压并保持高压系统压力的稳定，为工作油缸提供可调的压力。

　　系统变量泵 4 提供 10MPa 的压力油，通过过滤器5 接入系统，三位四通电磁换向阀 12 与减压阀 13 控制开闭油缸( 工件) 的动作，由减压阀13 控制开闭油缸( 工件) 运动速度。通过两位四通电磁换向阀9 控制工作油缸的打开; 系统压力通过减压阀 10 将压力降为工作需要的压力，当工作油缸伸出时，压力油通过两位四通电磁换向阀 9、减压阀 10、两位四通电磁换向阀 11、比例增压器 14 送到工作油缸进行工作。

　　图 1 中，电磁换向阀 1DT 吸合时，液压泵开启并开始工作。电磁换向阀 2DT 吸合时，打开工作油缸回油至油箱，工作油缸快速下降。电磁换向阀 3DT 由双向增压器两端的位置行程开关控制，吸合时，双向增压器左端油缸( 大活塞) 出油口与油箱连通，负荷降为0，双向增压器右端油缸充压，使大活塞向左移动，左端小活塞移动，给工作油缸连接的压紧模具提供 10 倍的压力; 当电磁换向阀 3DT 断电时，双向增压器右端油缸( 大活塞) 出油口与油箱连通，负荷降为0，双向增压器左端油缸充压，使大活塞向右移动，右端小活塞移动，给工作油缸连接的压紧模具提供 10 倍的压力; 通过行程开关的不断通断，快速给工作油缸连接的模具提供压力，直至达到设定的压力，双向增压器大活塞由于压力平衡停止运动，工作油缸连接的压紧模具处于保压状态。电磁换向阀 4DT、5DT 不动作时，在单向顺序阀的作用下，推位油缸处于背压状态，停止; 当电磁换向阀4DT 吸合时，推位油缸推动工件迅速到位; 当电磁换向阀 5DT 吸合时，推位油缸推动工件离开位置，调节单向顺序阀，可以调节工件离开时的速度，避免过快损坏加工后的工件。图 1 是改造后设备的液压系统图。