卷簧机液压系统设计

　　弹簧是机械行业的通用零件,用途十分广泛。随着工业的发展,对大料径弹簧的需求量越来越大,而传统的卷簧机大多采用纯机械式或机械气动式结构,不但机构繁杂,而且加工线材直径偏小[1]。针对该种情况,我们开发了一种机械和液压相结合的卷簧机,现介绍如下。

　　1 　卷簧机工作原理[2]

　　卷簧机的工作原理如图1所示,在送线滚轮的作用下,钢丝从导向板中穿入。当钢丝碰到上、下圈径杆前端的沟槽时,分别在导向板出口及上、下圈径杆处形成3个摩擦点,在这3个摩擦点的限位和导向作用下弯曲变形,形成弹簧圈。上、下圈径杆可在各自的滑槽中移动,通过控制上、下圈径杆的位置,就可控制弹簧圈径的大小。在钢丝弯曲成簧圈的过程中,钢丝接触到节距杆的斜面,而节距杆可以沿着弹簧卷绕成形的轴线方向移动,形成弹簧的节距。当卷绕密圈弹簧或弹簧的支撑圈时,节距杆退到后面,后一圈簧圈靠着已卷好的前一圈而成形。当一个弹簧卷制好后,送料机构停止送料,切刀机构产生动作,在芯轴的配合下切断钢丝,然后再开始第2个循环。

　　通过送线滚轮,上、下圈径杆,节距杆及切刀的运动组合及联动,可卷绕出变圈径、变节距等各种形状的螺旋压簧。

　　2　液压系统设计

　　2.1　系统原理图

　　根据卷簧机的加工要求,设计的液压系统[3]如图2所示。它由保压回路和换向回路等组成。

　　当电磁铁1DT通电,电磁换向阀12左位接入回路,液压油经过液压锁13进入液压缸14上腔,下腔回油,活塞杆下降,前滚压紧钢丝。当液压缸14上腔压力升至电接点压力表15的设定上限值时,压力表触点发出信号,使电磁铁1DT失电,换向阀12处于中位,液压缸由液控单向阀13保压。当液压缸14上腔压力下降到电接点压力表15的设定下限时,压力表发出信号,使电磁铁1DT通电,液压泵再次向系统供油,使上腔压力上升,从而使液压缸14的压力保持在要求的工作范围内。当2DT通电时,液压缸14的上腔进油,下腔回油,活塞杆上升。直动式溢流阀16用于液压缸上腔油液的卸荷,防止液压缸上腔过载。3DT通电时,液压缸21、22、23下降,后滚压紧钢丝;6DT、8DT得电时,分别控制液压缸26、28无杆腔进油,此时上、下圈径杆压紧钢丝,使其发生弯曲变形。10DT得电,线夹液压缸夹紧,以确保生产安全。

　　2.2　液压缸及泵参数计算

　　1)滚轮液压缸参数计算

　　初选液压缸的工作压力p= 6 MPa,设计负载Fmax=49 068 N。取背压po= 0.2 MPa,液压缸机械效率ηcm=0.9,则液压缸无杆腔的有效面积为:

　　液压缸内径: