专利名称：摩擦焊机比例变量液压控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种摩擦焊机液压控制系统。
背景技术：
参照图2，现有的摩擦焊机液压控制系统包括两位四通换向阀、减压阀、油缸、三位四 通换向阀、调速阀、电磁溢流阀和泵源装置，通过各个阀门的联动，來控制摩擦焊机的夹具 夹紧与松开、离合与制动，以及滑台运动方向、速度和轴向压力。
这种液压控制系统的泵源装置20采用双联定量泵10为系统提供压力油，其中双联定量 泵0的小泵为夹具夹紧和离合系统提供压力油，压力大小由溢流阀B17控制；双联定量泵 IO的大泵为滑台运动提供压力油，压力大小由溢流阀A16控制。移动夹具油缸7的动作由两 位两通换向阀C3控制，压力由减压阀A4控制。旋转夹具油缸8的动作由两位四通换向阀 B2控制，压力由减压阀B5控制。离合制动油缸9的动作由两位四通换向阀Al控制，压力 由减压阀C6控制。推力油缸11带动滑台运动，实现摩擦焊接过程中快进、工进、摩擦、顶 锻和快退五个阶段。工进和摩擦阶段，两位四通换向阀D14工作，摩擦压力由减JK阀D15控 制，工进速度由调速阀13控制。快进和快退时，两位四通换向阀D14失电，三位四通换向 阀12工作，快进和快退速度取决于双联定量泵10的大泵的额定流量。顶锻时，三位四通换 向阀12右侧得电工作，压力大小由溢流阀A16控制。
在夹紧或离合制动过程中，移动夹具油缸7、旋转夹具油缸8和离合制动油缸9的活塞做机 械运动，双联定量泵10的小泵产生的压力油形成有用的机械功。当夹具夹紧或松开到位、离 合制动到位后，移动夹具油缸7、旋转夹具油缸8和离合制动油缸9的活塞停止机械运动，此时 没有有用的机械功消耗，系统处于保压阶段，但双联定量泵10的小泵仍然以恒定流量工作， 大量的高压液压油通过溢流阀B17流回油箱，几乎全部转化成热量。在快进和快退过程中， 推力油缸ll的活塞做机械运动，双联定量泵10的大泵产生的压力油形成有用的机械功。在摩 擦和顶锻阶段，推力油缸ll的活塞机械运动距离也很小，此时有用的机械功消耗相应也很小， 系统基本处于保压阶段，但双联定量泵10的大泵仍然以恒定流量工作，大量的高压液压油通 过溢流阀A16流回油箱，几乎全部转化成热量。由于在整个焊接过程中，夹紧或离合制动过 程以及快进和快退过程的时间相对很短，不到整个焊接时间的10%，大部分时间里，系统处 于保压状态，双联定量泵10产生的液压油均通过溢流阀A16和溢流阀B17流回油箱，不产生有 用的机械功，全部都转化成热量。导致油温升高过快，无用功率很大，功率利用率很低。同 时，液压油温直接影响液压油粘度，温度越高，粘度越小，相应的系统泄漏量变化越大，管
道的流动阻力变化也越大，由此导致系统的各种参数发生变化，引起系统的不稳定，控制精 度相应降低。若采用冷却系统控制油温，又需要与产热量成正比的电力，大量热量排放到大 气中，不利于环保。经测定，C450型摩擦焊机采用上述液压控制系统， 一个摩擦焊接过程循 环液压系统的平均功耗约为874 kJ。
发明内容
为了克服现有技术由于无用功率损耗高而导致油温高、系统不稳定的不足，本发明提供 一种摩擦焊机液压控制系统，其泵源装置采用双比例变量泵与恒压变量泵结合的方式供给系 统油压，可以减小功率损耗，稳定油温而最终稳定液压控制系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案 一种摩擦焊机液压控制系统，摩擦焊机液压 控制系统，包括两位四通换向阀、减压阀、油缸、三位四通换向阀、调速阀、电磁溢流阀和 泵源装置，其特点是所述的泵源装置由恒压变量泵和双比例变量泵组成，移动夹具油缸、旋 钴龙且油feT知裒^"法ll云-Jl油^T云-1-l沐断雷的1￥ 士油由棺1￥亦是泰堪一肚_地^7油&T云il沐恥雷的ffi 士
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油由双比例变量泵提供，滑台运动速度、轴向压力由双比例变量泵直接控制。
本发明的有益效果是由于其泵源装置采用双比例变量泵与恒压变量泵结合的方式，替 代双联定量泵来供给系统油压，减小了整个系统的功率损耗，稳定了油温而最终液压控制系
统稳定工作。经测定，C450型摩擦焊机采用本发明的液压控制系统， 一个摩擦焊接过程循环 液压系统的平均功耗由现有技术的874 kJ下降为391kJ，功耗降低了 55%。
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
图1是本发明摩擦焊机液压控制系统示意图。 图2是现有技术摩擦焊机液压控制系统示意图。
图中，l-两位四通换向阀A， 2-两位四通换向阀B， 3-两位四通换向阀C， 4-减压阀A， 5-减压阀B， 6-减压阀C， 7-移动夹具油缸，8-旋转夹具油缸，9-离合制动油缸，10-双联定量 泵，11-推力油缸，12-三位四通换向阀，13-调速阀，14-两位四通换向阀D， 15-减压阀D， 16-溢流阀A， 17-溢流阔B， 18-恒压变量泵，19-双比例变量泵，20-泵源装置。
具体实施例方式
参照图1，本发明包括两位四通换向阀、减压阀、油缸、三位四通换向阀、调速阀、电 磁溢流阀和泵源装置，其泵源装置20由恒压变量泵18和双比例变量泵19担任，减少了现有 技术控制摩擦和工进压力和速度的调速阀13、两位四通换向阀D14和减压阀D15。
移动夹具油缸7、旋转夹具油缸8和离合制动油缸9动作所需的压力油由恒压变量泵18 提供，两位四通换向阀Al、两位四通换向阀B2、两位四通换向阀C3分别控制三路油路方向，
减压阀A4、减压阀B5、减压阀C6分别控制三路油路压力。恒压变量泵的设定压力需大于移 动夹具油缸、旋转夹具油缸和离合制动油缸所需工作压力的最大值。溢流阀B17的设定压力 要大于恒压变量泵的设定压力，工作过程中只起安全阀作用。在夹紧与松开、离合与制动动 作过程中，当系统压力小于设定压力时，恒压变量泵18满流量输出，实现快速夹紧与松开、 离合与制动，当系统压力达到设定压力后，恒压变量泵18处于保压状态，液压油只需很少流 量即可保持压力恒定，恒压变量泵18输出流量很小，减少了液压油的流动，从而减小了功率 的损耗，有效的防止了油温升高，增强了系统的稳定性。
推力油缸11动作所需的压力油由双比例变量泵19提供，滑台运动速度、轴向压力由双 比例变量泵19直接控制，运动方向由三位四通换向阀12控制。可预先标定双比例变量泵19 工进和快进流量、摩擦和顶锻压力所对应的比例控制电压。溢流阀A16的设定压力要大于双 比例变量泵19的最大设定压力，工作过程中只起安全阀作用。快进、快退时，将压力设定为 顶锻压力，流量设定为快进流量，由于快进、快退时只用克服导轨运动阻尼，负载较轻，系 统压力小于设定压力，双比例变量泵19按设定的快进流量输出，滑台运动速度快。工进时， 双比例变量泵19通过电压控制将压力设定为摩擦压力，流量设定为工进流量，工进时压力仍 达不到设定值，双比例变量泵19按设定的工进流量输出，使滑台运动速度降低。摩擦时流量 和压力设定值与工进时相同，顶锻时流量与压力设定值和快进时相同。摩擦和顶锻过程中， 当系统压力小于设定压力，变量泵按设定流量值输出，保证压力的快速响应；当系统压力大 于或等于设定压力，变量泵自动减小输出流量，维持系统压力等于设定压力。由于油缸泄漏 不会很大，故压力达到设定值后的维持流量很小，油泵输出功率小，所需电机功率小，减少 了液压油的流动摩擦，有效的防止了油温升高，增强了系统的稳定性。
移动夹具油缸7、旋转夹具油缸8和离合制动油缸9动作所需的压力油由恒压变量泵18 提供，施力油缸11动作所需的压力油由双比例变量泵19提供。
摩擦焊接准备阶段，两位四通换向阀A1、两位四通换向阀B2、两位四通换向阀C3处于 失电，三位四通换向阀12亦处于截止状态，使整个装置处于卸荷状态，设定双比例变量泵 19工进和快进流量、摩擦和顶锻压力所对应的比例控制电压。启动恒压变量泵18和双比例 变量泵19，准备工作完成。
两位四通换向阀C3、两位四通换向阀B2的电磁铁加电，夹具系统夹紧。夹紧过程中， 当压力小于设定压力时，恒压变量泵18满流量输出，实现快速夹紧，当夹具夹紧压力达到设 定压力后，恒压变量泵18处于保压状态，恒压变量泵18流量自动减小。
将双比例变量泵19压力设定为顶锻压力，流量设定为快进流量，三位四通换向阀12右
端加电，使滑台向左侧运动，由于快进时负载轻，双比例变量泵19按设定的快进流量输出，
使滑台向左侧快速运动，进入快进阶段。当滑台进入工进位置时，将双比例变量泵19压力设 定为摩擦压力，流量设定为工进流量，由于此时负载仍然轻，双比例变量泵19按设定的工进 流量输出，使滑台以合适的低速向左侧运动，进入工进阶段。同时，两位四通换向阀Al加 电，主轴开始转动。
当摩擦焊接的两侧工件接触后，进入摩擦阶段，滑台运动速度主要取决于摩擦縮短速度， 速度相对很低。由于此时滑台运动速度很低，系统压力迅速升高，当达到双比例变量泵19设 定的摩擦压力时，双比例变量泵19输出流量减小，只有补充滑台运动所需的流量。当摩擦时 间达到后，与离合制动油缸9相通的两位四通换向阀Al失电，主轴停转。同时双比例变量 泵19恢复为最大压力和最大流量同时输出，进入顶锻阶段。当系统压力小于设定顶锻压力， 双比例变量泵19以快进流量输出；当系统压力等于设定顶锻压力时，进入保压状态，此时所 需压力恒定，双比例变量泵19进入保压补给状态，液压油只需少量的补给即可保持压力恒定。
当设定的保压时间达到后，两位四通换向阔B2失电，旋转夹具释放，三位四通换向阀 12右侧失电，左侧得电，油路换向，滑台向右侧运动。此时，由于负载较轻，双比例变量泵 19满流量输出，滑台运动速度快，进入快退阶段，直到滑台运动到原位，两位四通换向阀 Al失电，移动夹具释放，完成一个焊接循环。
经测定，C450型摩擦焊机采用上述液压控制系统， 一个摩擦焊接过程循环液压系统的平 均功耗降为391kJ，与现有技术相比功耗降低了 55%。
权利要求
1、一种摩擦焊机液压控制系统，包括两位四通换向阀、减压阀、油缸、三位四通换向阀、调速阀、电磁溢流阀和泵源装置，其特征在于所述的泵源装置由恒压变量泵和双比例变量泵组成，移动夹具油缸、旋转夹具油缸和离合制动油缸动作所需的压力油由恒压变量泵提供，推力油缸动作所需的压力油由比例变量泵提供，滑台运动速度、轴向压力由比例变量泵直接控制。
2、 根据权利要求l所述的摩擦焊机液压控制系统，其特征在于所述的双比例变量泵， 其工进和快进流量、摩擦和顶锻压力所对应的比例控制电压需预先标定。
3、 根据权利要求l所述的摩擦焊机液压控制系统，其特征在于所述的恒压变量泵的设 定压力大于移动夹具油缸、旋转夹具油缸和离合制动油缸工作压力的最大值。
全文摘要
本发明公开了一种摩擦焊机液压控制系统，包括两位四通换向阀、减压阀、油缸、三位四通换向阀、调速阀、电磁溢流阀和泵源装置，其特点是所述的泵源装置由恒压变量泵和双比例变量泵组成，移动夹具油缸、旋转夹具油缸和离合制动油缸动作所需的压力油由恒压变量泵提供，推力油缸动作所需的压力油由双比例变量泵提供，滑台运动速度、轴向压力由双比例变量泵直接控制。由于其泵源装置采用双比例变量泵与恒压变量泵，替代双联定量泵控制系统油压，减小了系统的功耗，稳定了油温，最终使系统稳定工作。经测定，C450型摩擦焊机采用本液压控制系统，一个摩擦焊接过程循环液压系统的平均功耗由现有技术的874kJ下降为391kJ，功耗降低了55％。
文档编号B23K20/12GK101168214SQ20071018845
公开日2008年4月30日 申请日期2007年12月3日 优先权日2007年12月3日
发明者杜随更 申请人:西北工业大学