一种高效率的冲床液压系统的制作方法

本实用新型涉及液压技术领域，具体涉及一种高效率的冲床液压系统。

背景技术：

在现代汽车工业的商用车领域中,汽车车架的纵梁生产会使用到液压冲孔加工。一张纵梁板料少则一两百孔，多的可达五百多，因此冲孔效率尤为重要。另一方面，随着材料强度和孔径的逐步增加，吨位也在不断提高。在数控纵梁加工设备中，数控冲床使用液压作为动力，要求液压系统动力强劲，效率高，运行可靠,节能环保。所以，目前急需一种大吨位高效率的液压系统。

另外，在冲床液压系统中，冲孔吨位取决于油缸缸径和液压压力，冲孔速度取决于进入油缸加载腔的流量。油缸缸径和液压压力基于经济性和技术性的限制，在当前已经形成了优选系列和常用规格。在既有吨位下，为了提高冲孔速度，液压系统中已经引入了蓄能器和油缸差动控制。其中，蓄能器是一种利用气体的可压缩性来达到蓄积液体目的的液压附件，当压力升高时，油液进入蓄能器由此气体被压缩，但压力下降时，压缩气体膨胀油液快速压入回路。蓄能器的另一优点是可以和卸荷阀、定量泵一起组成卸荷回路，降低系统空闲时的能耗。油缸差动是指利用油缸两腔存在的不同作用面积差实现油缸活塞在两腔作用压力相同时向作用面积较小方向运动的液压特性，目的是为了提高油缸运动速度和减少用油流量。

目前，根据纵梁数控冲床油缸存在空载行程长、有载行程短、需要快速返程的特点，主要存在两种冲床专用液压系统。一种是单泵纯高压带高压蓄能器的系统，即液压系统中使用单级高压压力作为冲孔动力，使用单泵应对流量和压力需求。该种系统存在以下主要缺点:a、主电机功率(最低37kw)过大能耗高；b、高压油因快速流动而伴随压损大生热多（接近系统总功率的70%）；c、高压泵需同时满足大流量和高压力，造成选型困难造价高昂，否则使用寿命不长；d、高压蓄能器容积大（可达40l）成本高、体积大、不便布置安放。另一种是双泵高低压带低压蓄能器的系统，即利用带蓄能器的低压大排量回路实现油缸空载行程及返程时的快速运动，有载行程时使用高压小排量建立高压满足吨位要求。该种系统虽然解决了单泵纯高压系统中存在的部分问题，但因其在有载行程时要使用高压小排泵单独供油做功，并且从零开始建立高压压力需要等待一定的时间，因而延长了冲孔周期导致效率不足,难以满足要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种高效率的冲床液压系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：

一种高效率的冲床液压系统，包括液压动力站和冲孔控制单元，所述的冲孔控制单元包括冲孔油缸、冲孔换向阀和差动阀，所述的冲孔油缸包括油缸活塞杆、油缸下腔和油缸上腔，所述的液压动力站包括用于提供低压大流量油液的低压回路以及用于提供高压小流量油液的高压回路；所述的低压回路分别与油缸下腔和主进油管相连通，所述的高压回路与差动阀相连通，所述的主进油管分别与冲孔换向阀和差动阀相连通，所述的油缸上腔通过冲孔进油管与冲孔换向阀相连通。

本实用新型实施例采用的一种优选方案，所述的冲孔控制单元还包括第二低压蓄能器和第二高压蓄能器，所述的第二低压蓄能器与低压回路相连通，所述的第二高压蓄能器与高压回路相连通，所述差动阀的两端分别与第二低压蓄能器和油缸上腔相连通。

本实用新型实施例采用的另一种优选方案，所述的低压回路包括第一低压蓄能器、低压泵和低压油管，所述的第一低压蓄能器与低压油管相连通，所述的低压油管通过低压泵与油箱相连通，所述的低压油管还分别与第二低压蓄能器、油缸下腔和主进油管相连通。

本实用新型实施例采用的另一种优选方案，所述的低压油管和主进油管之间设有单向阀。

本实用新型实施例采用的另一种优选方案，所述的高压回路包括第一高压蓄能器、高压泵和高压油管，所述的第一高压蓄能器与高压油管相连通，所述的高压油管通过高压泵与油箱相连通，所述的高压油管还分别与第二高压蓄能器和差动阀相连通。

本实用新型实施例采用的另一种优选方案，所述的差动阀包括差动阀体以及滑动设置在差动阀体内的差动阀芯，所述的差动阀体的两端分别设有第一油口和第二油口，所述的第一油口内设有第一柱塞，所述的第二油口内设有第二柱塞，所述差动阀芯的两端分别与第一柱塞和第二柱塞相连；所述的第一油口和第二油口分别与油缸上腔和第二低压蓄能器相连通。

本实用新型实施例采用的另一种优选方案，所述的冲孔控制单元还包括用于控制冲孔换向阀通路状态的驱动气缸，所述的驱动气缸与油缸活塞杆相连。

本实用新型实施例采用的另一种优选方案，所述的冲孔换向阀包括主阀体以及滑动设置在主阀体内的主阀芯，所述主阀体的两端分别设置有第一端盖和第二端盖，所述的第一端盖内设有弹簧，所述的弹簧与偏位环相连，所述的偏位环与主阀芯的一端相连；所述的第二端盖内滑动设置有顶杆，所述的顶杆与主阀芯的另一端相连。

本实用新型实施例采用的另一种优选方案，所述的冲孔换向阀还包括先导电磁阀，所述的先导电磁阀与主阀体相连通，所述的先导电磁阀包括用于驱动主阀芯往第二端盖方向滑动的第一电磁线圈以及用于驱动主阀芯往第一端盖方向滑动的第二电磁线圈。

本实用新型实施例的提供的上述技术方案，相比于现有技术，具有以下技术效果：

（1）本实用新型通过设置低压回路，不仅可以提供返程动力，实现快速返程操作，而且还可以提供冲孔油缸在无载行程时所需的低压大流量油液，从而实现无载行程的快速下冲操作。

（2）本实用新型还通过设置高压回路，可以提供冲孔油缸有载行程时所需的瞬时高压流量，从而可以实现对冲孔油缸进行快速做功，以实现高效冲透板料的目的。

（3）本实用新型通过设置第一低压蓄能器、第一高压蓄能器、第二低压蓄能器和第二高压蓄能器，便可在液压系统进行使用时，通过第一低压蓄能器、第一高压蓄能器、第二低压蓄能器和第二高压蓄能器蓄积足够的油量，使得在冲孔时，冲孔油缸可以进行快速的有载行程、无载行程和返程等操作，从而可以大大提高冲孔的效率（相比传统的冲床液压系统提高了40%）。

附图说明

图1为实施例1提供的液压动力站的结构示意图。

图2为实施例1提供的液压动力站的俯视图。

图3为实施例1提供的液压动力站的原理图。

图4为实施例1提供的冲孔控制单元主视角的结构示意图。

图5为实施例1提供的冲孔控制单元侧视角的结构示意图。

图6为实施例1提供的冲孔控制单元的原理图。

图7为实施例2提供的冲孔主阀的结构示意图。

图8为实施例3提供的差动阀的结构示意图。

图中：1-油箱、2-第一低压蓄能器、3-第一高压蓄能器、4-低压阀组、41-低压换向阀、5-高压阀组、51-高压换向阀、6-电机泵组、61-低压泵、62-高压泵、7-回油口、8-补油管、9-低压油管、10-高压油管、11-冲孔油缸、111-油缸活塞杆、112-油缸下腔、113-油缸上腔、12-第二低压蓄能器、13-第二高压蓄能器、14-冲孔换向阀、141-主阀体、142-先导电磁阀、1421-第一电磁线圈、1422-第二电磁线圈、143-主阀芯、144-第一端盖、145-弹簧、146-偏位环、147-第二端盖、148-顶杆、149-主出油口、1410-冲孔进油口、1411-主进油口、1412-冲孔出油口、15-差动阀、151-差动阀体、152-差动阀芯、153-第一柱塞、154-第二柱塞、155-第一油口、156-第二油口、16-驱动气缸、161-气缸活塞杆、17-单向阀、18-回油管、19-主进油管、20-冲孔进油管、21-出油管。

具体实施方式

下面的具体实施例是结合本说明书中提供的附图对本申请的技术方案作出的具体、清楚的描述。其中，说明书的附图只是为了用于将本申请的技术方案呈现得更加清楚明了，并不代表实际生产或使用中的形状或大小，以及也不能将附图的标记作为所涉及的权利要求的限制。

另外，在本申请的描述中，所采用到的术语应当作广义的理解，对于本领域的技术人员而言，可以根据实际的具体情况来理解术语的具体含义。譬如，本申请中所采用的术语“安装”可以定义为可拆卸的固定安装或者是不可拆卸的固定安装等；所采用的术语“设置”和“设有”，可以定义为接触式设置或者未接触式设置等；所采用的术语“连接”和“相连”可以定义为固定连接或者可活动连接的机械连接，也可定义为电性连接等；所采用的术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量；所采用的方位词术语均是以附图为参考或者根据以实际情况以及公知常识所定义的方向为准。

实施例1

参照附图1-6，该实施例提供了一种高效率的冲床液压系统，包括液压动力站和冲孔控制单元，所述的冲孔控制单元包括冲孔油缸11、第二低压蓄能器12、第二高压蓄能器13、冲孔换向阀14和差动阀15，所述的冲孔油缸11包括油缸活塞杆111、油缸下腔112和油缸上腔113，所述的液压动力站包括油箱1、电机泵组6、用于提供低压大流量油液的低压回路以及用于提供高压小流量油液的高压回路；所述的低压回路分别与油缸下腔112和主进油管19相连通，所述的高压回路与差动阀15相连通，所述的主进油管19分别与冲孔换向阀14和差动阀15相连通，所述的油缸上腔113通过冲孔进油管20与冲孔换向阀14相连通。

进一步，所述的第二低压蓄能器12与低压回路相连通，所述的第二高压蓄能器13与高压回路相连通，所述差动阀15的两端分别与第二低压蓄能器12和油缸上腔113相连通。通过第二低压蓄能器12和第二高压蓄能器13的设置可以用于补偿因冲孔控制单元和液压动力站之间管路过长而带来的压损和油液流动迟滞。

具体的，所述的电机泵组6包括低压泵61和高压泵62，所述的低压回路包括第一低压蓄能器2、低压油管9和低压阀组4，所述的第一低压蓄能器2与低压油管9相连通，所述的低压油管9通过低压泵61与油箱1相连通，所述的低压油管9还分别与第二低压蓄能器12、油缸下腔112和主进油管19相连通，所述的低压阀组4包括低压换向阀41。所述的高压回路包括第一高压蓄能器3、高压阀组5和高压油管10，所述的第一高压蓄能器3与高压油管10相连通，所述的高压油管10通过高压泵62与油箱1相连通，所述的高压油管10还分别与第二高压蓄能器13和差动阀15相连通，所述的高压阀组5包括高压换向阀51。其中，低压换向阀41和高压换向阀51均为现有技术中常见的电磁换向阀，通过低压换向阀41和高压换向阀51的设置，可以实现液压系统进行电控升压和失电泄压操作。

另外，所述的第一低压蓄能器2和第一高压蓄能器3之间连通有补油管8，通过补油管8的设置，可以减少高压泵62的空闲时间，以最大限度的提高高压泵62的使用率和可用流量。所述的低压油管9和主进油管19之间设有单向阀17，可以保证进入冲孔控制单元的高压油和低压油不会相通。

需要说明的是，所述的冲孔控制单元内还设有回油管18和出油管21，所述的回油管18分别与回油口7和冲孔换向阀14相连通，所述的回油口7设置在油箱1上；所述的出油管21与冲孔换向阀14相连，冲孔换向阀14可选用现有技术常见的电磁换向阀，通过改变冲孔换向阀14的通路状态，可以连通主进油管19和冲孔进油管20，从而可以使油缸活塞杆111往下移动，以实现冲孔操作。进一步，所述的冲孔控制单元还包括用于控制冲孔换向阀14通路状态的驱动气缸16，所述的驱动气缸16与油缸活塞杆111相连，通过驱动气缸16改变气缸活塞杆161伸出的长度，可以控制冲孔换向阀14的通路状态。

实施例2

参照附图7，该实施例是在实施例1的基础上，对冲孔换向阀14的结构进行改进。具体的，所述的冲孔换向阀14包括主阀体141、先导电磁阀142以及滑动设置在主阀体141内的主阀芯143，所述主阀体141的两端分别设置有第一端盖144和第二端盖147，所述的第一端盖144内设有弹簧145，所述的弹簧145与偏位环146相连，所述的偏位环146与主阀芯143的一端相连；所述的第二端盖147内滑动设置有顶杆148，所述的顶杆148与主阀芯143的另一端相连。所述的先导电磁阀142与主阀体141相连通，所述的先导电磁阀142包括用于驱动主阀芯143往第二端盖147方向滑动的第一电磁线圈1421以及用于驱动主阀芯143往第一端盖144方向滑动的第二电磁线圈1422。

另外，所述的主阀体141内还设有主出油口149、冲孔进油口1410、主进油口1411和冲孔出油口1412，所述的主出油口149与回油管18相连通，所述的冲孔进油口1410与冲孔进油管20相连通，所述的主进油口1411与主进油管19相连通，所述的冲孔出油口1412与出油管21相连通。通过驱动气缸16改变气缸活塞杆161伸出的长度，可以带动顶杆148滑动，顶杆148的滑动可以带动主阀芯143进行滑动，从而可以改变冲孔换向阀14的通路状态；通过第一端盖144的设置可以限制主阀芯143的滑动行程，实现冲孔换向阀14的节流调速功能。

具体的，该实施例提供的冲孔换向阀14的通路状态包括以下四种情况：a、第一电磁线圈1421和第二电磁线圈1422均不通电，且顶杆148不受外力时，主阀芯143在弹簧145和偏位环146的限制作用下，冲孔换向阀14处于常态位，油液从主进油管19通入出油管21，从冲孔进油管20通入回油管18，此时，油缸活塞杆111处于返程状态；b、第一电磁线圈1421和第二电磁线圈1422均不通电时，顶杆148在驱动气缸16的推动下，可以使回油管18、主进油管19和冲孔进油管20均处于相互不通的状态，此时，油缸活塞杆111处于待冲状态；c、第二电磁线圈1422通电，第一电磁线圈1421不通电时，主阀芯143往第一端盖144方向滑动，可以使油液从主进油管19通入冲孔进油管20，从出油管21通入回油管18，此时，油缸活塞杆111处于快速下冲状态；d、第一电磁线圈1421通电，第二电磁线圈1422不通电时，主阀芯143往第二端盖147方向滑动，可以使油液从主进油管19通入出油管21，从冲孔进油管20通入回油管18，此时，油缸活塞杆111强制进入返程状态。

实施例3

参照附图8，该实施例是在实施例1-2的基础上，对差动阀15的结构进行改进。具体的，所述的差动阀15包括差动阀体151以及滑动设置在差动阀体151内的差动阀芯152，所述的差动阀体151的两端分别设有第一油口155和第二油口156，所述的第一油口155内设有第一柱塞153，所述的第二油口156内设有第二柱塞154，所述差动阀芯152的两端分别与第一柱塞153和第二柱塞154相连；所述的第一油口155和第二油口156分别与油缸上腔113和第二低压蓄能器12相连通。通过第一柱塞153和第二柱塞154所受作用力的不一样，可以实现高压油管10与主进油管19的通、断状态，即第一柱塞153和第二柱塞154的作用面积比即为差动阀15的开启比。所以，在冲孔油缸11进入有载行程时，当第一柱塞153端受到的压力达到第二柱塞154端的某个百分比（实施例为64%的瞬间），便可导通高压油管10和主进油管19，使得高压油管10内的高压油液通入主进油管19，并通过冲孔换向阀14和冲孔进油管20进入到油缸上腔113内进行做功，从而可以冲断板料，达到提高效率的目的。

结合实施例1-3，本实用新型实施例提供的冲床液压系统，在使用时，油缸活塞杆111的动作过程包括以下几种情况：a、冲孔换向阀14处于常态位时，油液从冲孔进油管20通入回油管18，此时，油缸活塞杆111处于上死点位置；b、驱动气缸16驱动气缸活塞杆161伸出推动顶杆148和主阀芯143，油液从主进油管19通入冲孔进油管20，可以使油缸活塞杆111下行；c、当气缸活塞杆161伸出至一定的位置时，使得回油管18、主进油管19和冲孔进油管20均处于相互不通的状态，便可使油缸活塞杆111保持在待冲点的位置；d、给第二电磁线圈1422通电，驱动主阀芯143滑动，使得油液从主进油管19通入冲孔进油管20，便可使油缸活塞杆111往下冲；e、油缸活塞杆111冲到下死点位置时，感应到开关信号后，第二电磁线圈1422断电，主阀芯143在弹簧145的反弹力作用下进行滑动，使得油液从冲孔进油管20通入回油管18，便可使油缸活塞杆111上行；f、当油缸活塞杆111上行至一定位置时，与油缸活塞杆111相连的驱动气缸16上的气缸活塞杆161与顶杆148相接触，并推动顶杆148和主阀芯143滑动，使得回油管18、主进油管19和冲孔进油管20均处于相互不通的状态，便可使油缸活塞杆111保持在待冲点的位置。其中，上述情况a、b和c为油缸活塞杆111从上死点到待冲点的动作过程，另外，重复上述情况d、e和f，可以完成一组冲孔循环。

综上所述，本实用新型通过设置低压回路，不仅可以提供返程动力，实现快速返程操作，而且还可以提供冲孔油缸11在无载行程时所需的低压大流量油液，从而实现无载行程的快速下冲操作；本实用新型还通过设置高压回路，可以提供冲孔油缸11有载行程时所需的瞬时高压流量，从而可以实现对冲孔油缸11进行快速做功，以实现高效冲透板料的目的。另外，本实用新型通过设置第一低压蓄能器2、第一高压蓄能器3、第二低压蓄能器12和第二高压蓄能器13，便可在液压系统进行使用时，通过第一低压蓄能器2、第一高压蓄能器3、第二低压蓄能器12和第二高压蓄能器13蓄积足够的油量，使得在冲孔时，冲孔油缸11可以进行快速的有载行程、无载行程和返程等操作，从而可以大大提高冲孔的效率（相比传统的冲床液压系统提高了40%）。

需要说明的是，上述实施例只是针对本申请的技术方案和技术特征进行具体、清楚的描述。而对于本领域技术人员而言，属于现有技术或者公知常识的方案或特征，在上面实施例中就不作详细地描述了。

另外，本申请的技术方案不只局限于上述的实施例，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，从而可以形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。