液压垫多缸液压系统的设计分析

李 响

（徐州压力机械有限公司，江苏徐州221004）

1 前言

近年来，随着我国汽车工业的飞速发展，新的车型不断出现，对汽车覆盖件尺寸精度、形状精度、表面质量的要求越来越高。在汽车覆盖件的拉深成形工艺中，反拉深工艺被广泛采用，即利用液压机的液压垫进行压边。为了在覆盖件拉深成形时受力均匀，液压垫多采用三缸或五缸结构设计，因此对液压机的液压垫多缸液压系统设计提出了更高的要求。

2 对液压垫液压系统的要求

由于拉深工艺是汽车覆盖件加工的第一道工序，其生产效率高低以及能否满足覆盖件成形工艺要求至关重要，因此对液压垫的多缸液压系统设计提出如下要求：①具有多缸快速顶出功能，以便提高整台设备的生产效率；②液压垫力在拉深过程中可调，以适应复杂覆盖件的成形工艺要求；③拉深工艺完成后，液压垫力要泄掉，以防止覆盖件反弹，影响工件质量；④要方便对液压系统的故障进行检查。

根据以上几点要求，经过多个方案的分析比较，最终确定液压垫的多缸液压系统原理图如图1所示。

3 液压垫多缸液压系统设计分析及特点

3.1 动力源

动力源的选择是为了实现液压垫多缸的快速顶出功能。有以下三种方式可以实现：①采用主缸的动力源向液压垫缸供油；②采用独立的动力源向液压垫缸供油；③采用独立的动力源向液压垫中间缸供油，侧缸采用充液阀供油。

虽然以上三种方式均可实现液压垫的快速顶出，但π细分析发现，若采用主缸的动力源供油，则必须等到滑块回到上死点之后才行，这样就增加了设备的等待时间，提高不了生产效率；若采用独立动力源向液压垫所有缸供油，则整机装机功率增大，增加能源消耗，不利于节能；而采用独立动力源仅向液压垫的中间缸供油，侧缸采用充液阀吸油，只需增加一台小泵即可实现，在滑块回程的同时，液压垫顶出进行下一个动作循环，也就提高了设备的生产效率。

综合以上分析，本液压系统采用供油方式③。

图1 液压垫多缸液压系统原理图

3.2 多缸的压力平衡

在液压垫进行快速顶出时，由于液压垫的中间缸是供的压力油，而侧缸是用充液阀供油，并没有压力。这样在进行拉深时，一旦单向阀8打开，液压垫中间缸和侧缸的油汇在一起，必然会有一个压力平衡问题，使液压垫下掉一段距离（即所谓的“点头”现象），影响到拉深工艺的使用。为了消除此“点头”现象，本液压系统设计时在液压垫的中间缸处增了一个液控单向阀9，用于控制压力油从中间缸向侧缸的转换。其具体工作过程如下：泵1打出的压力油通过液控单向阀4、9进入液压垫的中间缸，液压垫快速上升，其侧缸通过充液阀补油，在接近液压垫行程控制上限约10mm处，液控单向阀9关闭，泵1打出的压力油继续向侧缸供油，当其压力上升到能打开液控单向阀9时，泵同时向所有的液压垫缸提供压力油直至液压垫的上限，这样就保证了在用液压垫进行拉深时，液压垫所有缸的压力是一样的，不会产生“点头”现象。

3.3 压力控制

传统的开关式液压控制系统，其液压垫力在拉深过程中是恒定不变的。为了使工件不起皱，其液压垫力必须事先调整好整个拉深过程中的最大压边力，这就大大增加了工件（特别是深拉深件）被拉裂的可能性，并且液压垫力的调整也不方便。

为了克服传统液压控制系统的缺点，本液压系统采用高精度的进口比例阀进行闭环控制，通过压力传感器检测、反馈，以精确控制液压垫的压力；再配以高精度的进口位移传感器来进行行程控制，以实现液压垫力在拉深过程中可以在不同的位置设置不同的压力，满足复杂覆盖件的成形工艺需要。

采用比例阀还可以非常方便地解决液压垫力的泄压问题。拉深动作结束之后，在主缸泄压的同时，给比例阀一个小的电流信号，使液压垫缸的压力逐步泄掉，也就避免了液压垫的反弹。

3.4 压力检测

本液压系统在关键部位设有压力检测点，通过压力检测点和活动的压力表可以快速诊断出液压垫的故障和监测液压垫的工作状态。

4 结束语

本液压垫的多缸液压系统经过在某大型生产线上的实际使用，取得了显著的效果。不仅提高了生产效率，节约了能源，而且实现了液压垫力的方便、精确调整，同时也方便了液压系统的故障检查。

【参考资料】

[1]唐英千.二通插装阀.济南铸造锻压机械研究所有限公司.1991-09.

[2]雷天觉.新编液压工程手册.北京：机械工业出版社，1998.

[3]俞新陆.液压机的设计与应用.北京：机械工业出版社，2006.

[4]段俊勇.金属薄板冲压机液压系统的设计.锻压装备与制造技术，2010，45（3）.