1、第第6章章 典型液压系统典型液压系统 6.1 组合机床动力滑台液压系统组合机床动力滑台液压系统6.2 180吨板金冲床液压系统吨板金冲床液压系统 3YA12871YA2YA61110954231快进一工进二工进快退原位停止停留6.1 组合机床动力滑台液压系统组合机床动力滑台液压系统 Y1Y21921MPa17131811Y31244MPa在 压 缸 上 升 端 限制 压 力M3MPa10658722 kW-6p321低 压 泵 无 负 荷161500L1510 000kcal/h28降 压2420使 油 的 一 部 分旁 路加 压 时 打 开7MPa22360L/min233MPa14360L
2、/m720L/m差 动 回 路27180ton上 型下 型泵 参 数21MPa30L/min6MPa330L/min45340240310st压 缸252620MPa时 ON6.2 180吨板金冲床液压系统吨板金冲床液压系统 6.2.2 180吨板金冲床液压系统的工作原理参见图6-2、图6-3对180吨板金冲床液压系统的油路进行分析。1.压缸快速下降按下启动按钮，Y1，Y3通电，进油路线为泵4、泵5电磁阀19左位液控单向阀28压缸上腔。回进油路线为压缸下腔顺序阀23单向阀14压缸上腔。压缸快速下降时，进油管路压力低，未达到顺序阀22所设定的压力，故压缸下腔压力油再回压缸上腔，形成一差动回路。2
3、.压缸慢速下降当压缸上模碰到工件进行加压成形时，进油管路压力升高，使顺序阀22打开，进油路线为泵4电磁阀19左位液控单向阀28压缸上腔。回油路线为压缸下腔顺序阀22电磁阀19左位油箱。此时，回油为一般油路，卸载阀10被打开，泵5的压油以低压状态流回油箱，送到压缸上腔的油仅由泵4供给，故压缸速度减慢。3.压缸暂停（降压）当上模加压成型时，进油管路压力达到20 MPa，压力开关26动作，Y1、Y3断电，电磁阀19、电磁阀11恢复正常位置。此时，压缸上腔压油经节流阀21、电磁阀19中位流回油箱，如此，可使压缸上腔压油压力下降，防止了压缸在上升时上腔油压由高压变成低压而发生的冲击、振动等现象。4.压缸
4、快速上升当降压完成时（通常为0.57 s，视阀的容量而定），Y2通电，进油路线如下：泵4、泵5电磁阀19右位顺序阀22压缸下腔。压缸上腔 因泵4、泵5的液压油一齐送往压缸下腔，故压缸快速上升。液控单向阀20液控单向阀28 电磁阀19右位油箱 6.2.3 180吨板金冲床液压回路图的特点180吨板金冲床液压系统包含差动回路、平衡回路（或顺序回路）、降压回路、二段压力控制回路、高压和低压泵回路等基本回路。该系统有以下几个特点：(1)当压缸快速下降时，下腔回油由顺序阀23建立背压，以防止压缸自重产生失速等现象。同时，系统又采用差动回路，泵流量可以比较少，亦为一节约能源的回路。(2)当压缸慢速下降做加
5、压成型时，顺序阀22由于外部引压被打开，压缸下腔压油几乎毫无阻力地流回油箱，因此，在加压成型时，上型模重量可完全加在工件上。(3)在上升之前作短暂时间的降压，可防止压缸上升时产生振动、冲击现象，100吨以上的冲床尤其需要降压。(4)当压缸上升时,有大量压油要流回油箱,回油时,一部分压油经液控单向阀20流回油箱,剩余压油经电磁阀19中位流回油箱,如此,电磁阀19可选用额定流量较小的阀件。(5)当压缸下降时,系统压力由溢流阀9控制,上升时,系统压力由遥控溢流阀12控制，如此,可使系统产生的热量减少,防止了油温上升。6.3 多轴钻床液压系统多轴钻床液压系统如图6-4所示为一多轴钻床液压传动系统图,如
6、图6-5所示为其控制动作顺序图,三个液压缸的动作顺序为夹紧液压缸下降分度液压缸前进分度液压缸后退 进给液压缸快速下降进给液压缸慢速钻削进给液压缸上升夹紧液压缸上升 暂停一段时间,如此就完成了一个工作循环。1.动作分析 参见图6-4,图6-5 对多轴钻床液压系统油路进行分析。1）夹紧缸下降按下启动按钮,Y3通电,控制油路的进油路线为泵3单向阀6减压阀11电磁阀13左位夹紧缸上腔（无杆腔）。回油路线为夹紧缸下腔电磁阀13左位油箱。进回油路无任何节流设施,且夹紧缸下降所需工作压力低,故泵以大流量送入夹紧缸,夹紧缸快速下降。夹紧缸夹住工件时,其夹紧力由减压阀11来调定。Y1Y2M649831.5kW-
7、4p21120L1.5MPa111087Y3Y4Y5Y62MPa16MECH1滚子凸轮18钻削切削力快速进给切削进给 13000N 5000mm/min 200500mm/min钻头进给压力缸6330210st19夹紧夹紧缸402050st分度20分度缸4020100st012345BA泵性能曲线0051015200.751.5功率(kW)流量(L/min)压力(MPa)快进点 AQ17L/minp2MPa钻削进给点 BQ1.5L/minp4.8MPa51油箱；2滤清器；3变量叶片泵；4联轴节；5电动机；6、7单向阀；8切断阀；9、10压力计；11减压阀；12、13、14电磁阀；15平衡阀；1
8、6液控单向阀；17行程调速阀(二级速度)；18、19、20液压缸1715121314(a)(b)图6-4 多轴钻床液压传动系统(a)系统图；(b)泵的性能曲线 图6-5 多轴钻床控制动作顺序图MECH1Y6通电Y5通电Y4通电Y3通电Y2通电Y1通电111 21031111005013050801循环30 s分度缸夹紧缸进给缸2）分度缸前进夹紧液压缸将工件夹紧时并触发一微动开关使Y5通电,进油路线为泵3左腔单向阀6减压阀11电磁阀14左位分度缸右腔。回油路线为分度缸左腔电磁阀14左位油箱。因无任何节流设施,且分度液压缸前进时所需工作压力低,故泵以大流量送入液压缸,分度缸快速前进。3）分度缸后退
9、分度缸前进碰到微动开关使Y6通电,分度缸快速后退,进油路线为泵3单向阀6减压阀11电磁阀14右位分度缸左腔。回油路线为分度缸右腔电磁阀14右位油箱。4）钻头进给缸快速下降分度缸后退碰到微动开关使Y2通电,进油路线为泵3单向阀6电磁阀12右位进给液压缸上腔。回油路线为进给液压缸下腔凸缘操作调速阀17右位（行程减速阀）液控单向阀16平衡阀15电磁阀12右位油箱。在凸轮板未压到滚子时,回油没被节流（回油经由凸轮操作调速阀的减速阀）,且尚未钻削,故泵工作压力p=2 MPa,泵流量Q=17 L/min,进给缸快速下降。5）钻头进给液压缸慢速下降（钻削进给）当凸轮板压到滚子时,回油只能由调速阀流出,回油被
10、节流,进给液压缸慢速钻削。进油路线同钻头进给缸快速下降时的,回油路线为进给缸下腔调速阀17液控单向阀16平衡阀15电磁阀12右位油箱。因液压缸出口液压油被节流,且钻削阻力增大,故泵工作压力增大(p=4.8 MPa),泵流量下降（Q=1.5 L/min）,所以进给液压缸慢速下降。6）进给缸上升当钻削完成碰到微动开关,使Y1通电时,进油路线为泵3单向阀6电磁阀12左位平衡阀15（走单向阀）液控单向阀16凸轮操作调速阀17（走单向阀）进给缸下腔。回油路线为进油液压缸上腔电磁阀12左位油箱。进给缸后退时,因进油、回油路均没被节流,泵工作压力低,泵以大流量送入液压缸,故进给缸快速上升。7）夹紧缸上升进给
11、缸上升碰到微动开关,使Y4通电时,进油路线为泵3单向阀6减压阀11单向阀7电磁阀13右位夹紧缸下腔。回油路线为夹紧缸上腔电磁阀13右位油箱。因进、回油路均没有节流设施,且上升时所需工作压力低,泵以大流量送入液压缸,故夹紧缸快速上升。2.系统组成及特点 如以该液压缸为中心,可将液压回路分成三个子系统：钻头进给液压缸子系统,此子系统由液压缸18、凸轮操作调速阀17、液控单向阀16、平衡阀15及电磁阀12所组成,此子系统包含速度切换（二级速度）回路、锁定回路、平衡回路及换向回路等基本回路；夹紧缸子系统,此子系统由液压缸19及电磁阀18组成；分度缸子系统,此子系统由分度缸20及电磁阀14所组成。夹紧缸
12、子系统和分度缸子系统均只有一基本回路 换向回路。多轴钻床液压系统有以下几个特点：(1）钻头进给液压缸的速度控制凸轮操作调速阀17,故速度的变换稳定,不易产生冲击,控制位置正确,可使钻头尽量接近工件。(2）平衡阀15可使进给液压缸上升到尽头时产生锁定作用,防止进给液压缸由于自重而产生不必要的下降现象,此平衡阀所建立的回油背压阀阻力亦可防止液压缸下降现象的产生。(3）液控单向阀16可使进给液压缸上升到尽头时产生锁定作用,防止进给液压缸由于自重而产生不必要的下降现象。(4）减压阀11可设定夹紧缸和分度缸的最大工作压力。(5）单向阀7在防止分度缸前进或进给缸下降作用时,由于夹紧缸上腔的压油流失而使夹紧
13、压力下降。(6）该液压系统采用变排量（压力补偿型）式泵当动力源,可节省能源。此系统亦可用定量式泵当动力源,但在慢速钻削阶段,轴向力大,且大部分压油经溢流阀流回油箱,能量损失大,易造成油温上升。此系统可采用复合泵以达到节约能源、防止油温上升的目的,但设备较复杂,且费用较高。6.4 塑料注射成型机液压系统塑料注射成型机液压系统 6.4.1 概述塑料注射成型机简称注塑机。它将颗粒状的塑料加热熔化到流动状,用注射装置快速、高压注入模腔,保压一定时间,冷却后成型为塑料制品。注塑机的工作循环为合模注射保压预塑开模顶出制品顶出缸后退合模冷却定型以上动作分别由合模缸、预塑液压马达、注射缸和顶出缸完成,另外注射
14、座通过液压缸可前后移动。注塑机液压系统要求有足够的合模力,可调节的合模、开模速度,可调节的注射压力和注射速度,可调节的保压压力,系统还应设有安全联锁装置。6.4.2 SZ-250A型注塑机液压系统工作原理 SZ-250A型注塑机属中小型注塑机,每次最大注射容量为250 cm3。图6-6为其液压系统图。图6-6 SZ-250A型注塑机液压系统图 161819179Y19Y0208Y212Y2131Y223Y13Y056安全门关4Y87105Y15Y097Y17Y0156Y16Y01114注射缸注射座移动缸13预塑液压马达12料斗顶出缸定模板动模板合模缸p喷嘴料筒螺杆4各执行元件的动作循环主要依靠
15、行程开关切换电磁换向阀来实现,各液压缸及电磁铁通、断电动作顺序如图6-7所示。图6-7 注塑机液压系统电气控制顺序动作分析图(a)动作顺序图；(b)开关信号图；(c)开关动作图；(d)电磁阀线圈通、断电图123456789 1011 12131415合模缸注射座缸注射缸t1t2断电a0a1a2a3pt2b0b1c0c1c2c3t2d0d1保压预塑(马达)防流涎顶出缸通电(d)(c)(b)(a)100000011000010010000011000010001000011000010000100011000010000010011000010000100010100010000100010010
16、010000100010010110ONa1a2 a3 pc1c2t1c3 c0t2 a2a1a0d1d05Y13Y12Y1Y9Y17Y18Y1Y6Y09Y07Y01Y6Y13Y0 1Y4Y1Y9Y13Y18Y6Y01Y7Y19Y01Y7Y06Y11Y 3Y04Y2Y101000010000001100000011000010000010101000010000000011000010010000011000010100000011000010100000011000010100000011000010图6-7中,a0、a1、a2、a3为合模缸的行程开关；b0、b1为注射座的行程开关；c0、c
17、1、c2为注射缸的行程开关；d0、d1为顶出缸的行程开关；t1为控制慢速注射的时间；t2为控制合模保压的时间；p为压力开关,合模缸到达高压值时该压力开关动作。1.关安全门为保证操作安全,注塑机都装有安全门。关安全门,行程阀6恢复常位,合模缸才能动作,系统开始整个动作循环。2.合模 动模板慢速启动、快速前移,当接近定模板时,液压系统转为低压、慢速控制。在确认模具内没有异物存在,系统转为高压,使模具闭合。这里采用了液压机械式合模机构,合模缸通过对称五连杆结构推动模板进行开模和合模,连杆机构具有增力和自锁作用。(1）慢速合模(2Y、3Y1通电)：大流量泵1通过电磁溢流阀3卸载,小流量泵2的压力由4调
18、定,泵2的压力油经电液换向阀5右位进入合模缸左腔,推动活塞以带动连杆慢速合模,合模缸右腔油液经阀5和冷却器回油箱。(2）快速合模(1Y、2Y、3Y1通电)：慢速合模转快速合模时,由行程开关发令使1Y得电,泵1不再卸载,其压力油经单向阀22与泵2的供油汇合,同时向合模缸供油,实现快速合模,最高压力由阀3限定。(3）低压合模(2Y、3Y1、9Y1通电)：泵1卸载,泵2的压力由远程调压阀18控制。因阀18所调压力较低,合模缸推力较小,故即使两个模板间有硬质异物,也不致损坏模具表面。(4）高压合模(2Y、3Y1通电)：泵1卸载,泵2供油,系统压力由高压溢流阀4控制,高压合模,并使连杆产生弹性变形,牢固
19、地锁紧模具。3.注射座前移(2Y、5Y1通电)在注塑机上安装、调试好模具后,注塑喷枪要顶住模具注塑口,故注射座要前移。泵2的压力油经电磁换向阀9右位进入注射座移动缸右腔,注射座前移使喷嘴与模具接触,注射座移动缸左腔油液经阀9回油箱。4.注射注射是指注射螺杆以一定的压力和速度将料筒前端的熔料经喷嘴注入模腔,分慢速注射和快速注射两种。(1）慢速注射(2Y、5Y1、7Y1、8Y通电)：泵2的压力油经电液换向阀15左位和单向节流阀14进入注射缸右腔,左腔油液经电液换向阀11中位回油箱,注射缸活塞带动注射螺杆慢速注射,注射速度由单向节流阀14调节,远程调压阀20起定压作用。(2）快速注射（1Y、2Y、5
20、Y1、6Y0、7Y1、8Y通电）：泵1和泵2的压力油经电液换向阀11右位进入注射缸右腔,左腔油液经阀11回油箱。由于两个泵同时供油,且不经过单向节流阀14,因此注射速度加快了。此时,远程调压阀20起安全作用。5.保压(2Y、5Y1、7Y1、9Y0通电)由于注射缸对模腔内的熔料实行保压并补塑,因此只需少量油液,所以泵1卸载,泵2单独供油,多余的油液经溢流阀4回油箱,保压压力由远程调压阀19调节。6.预塑（1Y、2Y、5Y1、7Y0通电）保压完毕（时间控制）,从料斗加入的熔料随着螺杆的转动被带至料筒前端,进行加热塑化,并建立一定压力。当螺杆头部熔料压力到达能克服注射缸活塞退回的阻力时,螺杆开始后退
21、。后退到预定位置,即螺杆头部熔料达到所需注射量时,螺杆停止转动和后退,准备下一次注射。与此同时,在模腔内的制品冷却成形。螺杆转动由预塑液压马达通过齿轮机构驱动。泵1和泵2的压力油经电液换向阀15右位、旁通型调速阀13和单向阀12进入马达,马达的转速由旁通型调速阀13控制,溢流阀4为安全阀。当螺杆头部熔料压力迫使注射缸后退时,注射缸右腔油液经单向节流阀14、电液换向阀15右位和背压阀16回油箱,其背压力由阀16控制。同时,注射缸左腔产生局部真空,油箱的油液在大气压作用下经阀11中位进入其内。7.防流涎(2Y、5Y1、6Y1通电)当采用直通开敞式喷嘴时,预塑加料结束,要使螺杆后退一小段距离以减小料
22、筒前端压力,防止喷嘴端部熔料流出。泵1卸载,泵2压力油一方面经阀9右位进入注射座移动缸右腔,使喷嘴与模具保持接触,另一方面经阀11左位进入注射缸左腔,使螺杆强制后退。注射座移动缸左腔和注射缸右腔,油液分别经阀9和阀11回油箱。8.注射座后退(2Y、5Y1通电)在安装调试模具或模具注塑口堵塞需清理时,注射座要离开注塑机的定模座后退。泵1卸载,泵2压力油经阀9左位使注射座后退。9.开模开模速度一般为慢快慢,由行程控制。(1）慢速开模(2Y、3Y0通电)：泵1(或泵2)卸载,泵2(或泵1)压力油经电液换向阀5左位进入合模缸右腔,左腔油液经阀5回油箱。(2）快速开模(1Y、2Y、3Y0通电)：泵1和泵
23、2合流向合模缸右腔供油,开模速度加快。(3）慢速开模（2Y、3Y0通电)：泵1(或泵2)卸载,泵2(或泵1)压力油经电液换向阀5左位进入合模缸右腔,左腔油液经阀5回油箱。10.顶出(1）顶出缸前进(2Y、4Y通电)：泵1卸载,泵2压力油经电磁换向阀8左位、单向节流。阀7进入顶出缸左腔,推动顶出杆顶出制品,其运动速度由单向节流阀7调节,溢流阀4为定压阀。(2）顶出缸后退(2Y通电)：泵2的压力油经阀8常位使顶出缸后退。6.4.3 液压系统特点液压系统一般具有以下特点：(1)因注射缸液压力直接作用在螺杆上,所以注射压力pz与注射缸的油压p的比值为D2/d2(D为注射缸活塞直径,d为螺杆直径)。为满
24、足加工不同塑料对注射压力的要求,一般注塑机都配备三种不同直径的螺杆,在系统压力为14MPa时,获得的注射压力为40150 MPa。(2)为保证足够的合模力,防止高压注射时模具开缝产生塑料溢边,该注塑机采用了液压-机械增力合模机构,还可采用增压缸合模装置。(3)根据塑料注射成型工艺,模具的启闭过程和塑料注射的各阶段速度不一样,而且快慢速之比可达50100,为此,该注塑机采用了双泵供油系统,快速时双泵合流,慢速时泵2(流量为48 L/min)供油,泵1(流量为194 L/min)卸载,系统功率利用比较合理。有时在多泵分级调速系统中,还兼用差动增速或充液增速等方法。(4)系统所需多级压力,并由多个并联的远程调压阀控制。如果采用电液比例压力阀来实现多级压力调节,再加上电液比例流量阀调速,不仅减少了元件,降低了压力及速度变换过程中的冲击和噪声,还为实现计算机控制创造了条件。(5）注塑机的多执行元件的循环动作主要依靠行程开关按事先编程的顺序完成。这种方式灵活、方便。
