自动冷压机液压系统设计及计算书..docVIP

自动冷压机液压系统设计及计算书 一．工况分析: 冷压机液压系统需完成的功能： ⑴ 粉料定容投料的容腔尺寸定位。 ⑵ 粉料成形压制。 ⑶ 刀头的卸模顶出。 要完成以上功能，需具备两个液压缸，设计两液压缸位置为上下安装。上缸实现粉料压制和与下缸同步保压卸模；下缸要实现精确模腔定容、与上缸同时压制和卸模顶出刀头。 液压系统工序流程 单层刀头压制流程：下缸回程（投料）(下缸慢速回程(下缸暂停（到定容尺寸）(下缸降至压制位暂停(上缸压制快进(上缸压制慢进(上缸压制(上下缸同时压制（可选）(上下缸同步卸模（可选）(上缸回程，同时下缸上升顶出工件(上缸快速回程（此时下缸顶出工件暂停）(上缸回至起始位停(下缸降至起始位停（零位） 多层刀头压制流程：下缸回程（投料）(下缸慢速回程(下缸暂停（到第一层定容尺寸）(下缸慢速回程(下缸暂停（到第二层定容尺寸）(((((( (下缸慢速回程(下缸暂停（到最终层定容尺寸）(下缸下缸降至压制位暂停(上缸压制快进(上缸压制慢进(上缸压制(上下缸同时压制（可选）(上下缸同步卸模（可选）(上缸回程，同时下缸上升顶出工件(上缸快速回程（此时下缸顶出工件暂停）(上缸回至起始位停(下缸回起始位（零位） 多层投料不定层压制流程从略，详见液压原理图阀件动作真值表。 上下液压缸负载分析 压制单刀头压机，其压机的惯性负载、摩擦负载可忽略，上缸主要承担刀头压制成形负载。按目前冷压刀头制造工艺要求和国内模具制造材料限制，压制负载为2~2.5kg/cm2，目前压制单刀头最大面积为6 cm2，设计压机吨位为15吨。 下缸承担压制和卸模负载，压制负载同上油缸，最大卸模负载通常小于最大压制负载，设计按最大压制负载考虑。 设计冷压机采用轮辐式压力传感器，直接安装在上液压缸与上压头之间，压制是直接测量作用在刀头上的力，并将此值传送到PLC进行控制。液压系统的管路损耗、摩擦力等因素不对测量值造成影响。 上下液压缸运动分析 上缸运动行程长，为避开投料装置，空行程约为100mm，每工作循环往复运动大于200mm，要求运动速度尽量快，以提高工作效率。设计2~2.5S内完成一运动循环。 下缸承担投料容腔的精确定容和卸出刀头的工作。容腔的尺寸定位采用可连续测量位移的磁致伸缩位移传感器，该位移传感器是实现多层投料连续定位的最好选择，是目前连续位移测量分辨率和重复精度最高的传感器之一。设计选择美国MTS磁致伸缩位移传感器，分辨率0.005mm，更新时间≤5ms。如果下缸定位时运动速度为1mm/s，5ms的数据刷新会带来0.005mm的位置误差。考虑实际电气信号传输和液压阀响应速度的影响以及液压缸低速运行的平稳性能，需要设计无爬行、高响应的液压缸，满足小于1mm/s的平稳运动要求和快速的高低速转换。 二．确定液压系统的主要参数 压力和流量是液压系统中两个最主要的参数，这两个参数是设计和选择液压元件、附件和油泵规格型号的依据。 确定系统工作压力 系统压力的选定，关系到整个系统设计的合理程度。系统压力选得过低，液压设备的尺寸和重量就增加；选得过高，将受到元件强度、容积效率、系统可靠性及寿命等因素的限制。因此，系统压力应结合各方面的因素综合考虑。 由前液压缸负载分析所述，设计压机吨位150kN~180kN，设计液压系统压力≤25MPa。 液压缸的工作面积和流量 工作面积： 从满足负载力的要求出发，液压缸的有效工作面积Α为： 式中 F — 液压缸负载，按15000kg计算 ηm — 液压缸的机械效率，设计低摩擦油缸取0.95 p — 液压缸的工作压力，考虑系统损耗按22MPa计算 则液压缸无杆腔面积： 通过圆整，设计缸筒内径为(95，有效工作面积约70.88cm2。考虑到设备工作效率、上缸高低速度差要求较大而带来的回油流量偏大以及油缸的刚性等因素，该油缸未按国标推荐值选取缸径尺寸和液压缸两腔面积比（速度比），在液压缸密封等结构要求允许条件下，尽量加大油缸活塞杆径尺寸，设计活塞杆直径为(80，由此得出液压缸有杆腔面积为20.62cm2。液压缸速度比： 式中 A1,A2 — 为液压缸有杆腔、无杆腔面积 V1,V2 — 为两腔同等流量下的活塞杆速度 ②液压缸最高、最低运动速度下的供油流量： 上缸空行程长，考虑效率因素要求有尽量快的空行程运动速度。根据目前国外冷压机生产单层刀头的生产效率为5s/个，设计上缸有杆腔供油时最快运动速度为280～300mm，则有杆腔最大供油量：。 作为执行模腔定容功能的下缸，在有杆腔供油状态下要实现小于1mm/s的运动速度，其最小供油量：。 三．拟定液压系统原理图 1．系统回路确定 如前所述，冷压机液压系统中的执行元件为两个液压缸。 从运动形式上分析：上缸要具备快速压制功能，下缸要具备精确定容功能。由于检测