组合钻床专用液压夹紧系统的设计与仿真研究

　　液压传动与控制系统因其功率重量比大、体积小、重量轻、快速性好、抗负载的刚度大、运动平稳、调速方便且范围大等突出优点，在民用和国防工业上的应用越来越广泛，几乎涉及国民经济的各个领域。由于液压夹紧系统具有明显的几大优势，如可以保证加工精度、提高生产率、降低成本、扩大机床的工艺范围和减轻工人的劳动强度等，就目前来说，组合钻床夹紧系统多采用液压夹紧系统。随着仿真理论及计算机技术的不断发展，在工程系统的设计开发中，仿真技术可使企业在最短时间内以最低成本将新产品投放市场；在科学研究中，可利用仿真技术缩短研究周期，降低科研成本与风险，提高研究水平，加速科研成果转化为生产力的进程。正是由于计算机仿真技术具有的这种优越性，现已成为工程设计与科学研究中必不可少的实用技术。

　　1 组合钻床专用液压夹紧系统的设计

　　某组合钻床专用液压夹紧系统的工作要求如下：

　　(1)夹紧缸的工作循环要求：快进→慢进压紧工件→保压→快退→停止；

　　(2) 循环中各工况的负载：快进阶段负载1260 N，慢进加压阶段负载为快进阶段负载的2.5 倍，保压阶段负载为快进阶段负载的3 倍，快退阶段负载550 N；

　　(3) 缸最大行程为300 mm。

　　2.1 专用液压夹紧系统液压原理图设计

　　系统液压原理图如图1，其中：1.油箱；2.泵；3.溢流阀；4.三位四通电磁换向阀；5.二位二通电磁换向阀；6,7.单向节流阀；8.夹紧缸。

　　图1 液压原理图

　　2.2 夹紧缸工作循环分析

　　各阶段工作油路分析如下：

　　(1) 快进。进油:路液压泵1－三位四通换向阀4 左位－二位二通换向阀5 左位－夹紧缸8 无杆腔；回油路:夹紧缸8 有杆腔－三位四通换向阀4 左位－油箱。

　　(2) 慢进。进油路:液压泵1－三位四通换向阀4 左位－单向节流阀－夹紧缸8 无杆腔；回油路:夹紧缸8 有杆腔－三位四通换向阀4 左位－油箱。

　　(3) 保压。进油路:液压泵1－三位四通换向阀4 左位－单向节流阀－夹紧缸8 无杆腔；回油路:夹紧缸8 有杆腔－三位四通换向阀4 左位－油箱。

　　(4) 快退。进油路:液压泵1－三位四通换向阀4 右位－夹紧缸8 有杆腔；回油路:夹紧缸8 无杆腔－单向节流阀－三位四通换向阀4 右位－油箱。

　　(5) 停止。三位四通换向阀4 中位，液压泵卸载。

　　3 组合钻床专用液压夹紧系统的建模与仿真

　　3.1 专用液压夹紧系统的建模

　　以AMESim 软件为建模仿真开发平台，在系统建模过程中，需依次完成草图模式、子模型模式、参数模式、运行模式共四个步骤。其中，草图模式最为关键，需根据系统的实际结构，选择模型库中元件子模型，构建整个系统的仿真模型。在AMESim 仿真软件的SketchMode 环境下, 系统的模型库中集成大多数液压元件的仿真子模型，最大程度地避免仿真者自行设计数学模型。为了分析方便，在此选用标准的液压泵子模型和带负载的单活塞杆液压油缸子模型进行模拟，专用液压夹紧系统仿真模型结果如图2 所示。