基於AMESim的組合鑽牀動力滑台液壓系統的設計探討論文

0 引言

隨着科學技術的發展，機械零部件一體化程度不斷提高，因為加工的形狀日益複雜，導致機械加工的要求越來越高，使得複合、多功能、多軸化控制裝備的前景逐漸被看好，而組合鑽牀作為液壓機牀中最具有代表性的一種鑽牀設備，其具有廣泛的應用性，可對零件進行鑽孔、擴孔、鉸孔、惚平面和攻螺紋等加工。此外，在鑽牀上配有工藝裝備時，還可以進行鑊孔，在鑽牀上配萬能工作台還能進行鑽孔、擴孔、鉸孔，這使得組合鑽牀得到了較快的發展。

但就目前來看，組合鑽牀在設計上還存在着一定的不足，如在供液迴路上，其多采用限壓式變量葉片泵，這就導致當遇到流量劇變時，定子反應滯後，液壓衝擊極大;當存在不平衡的內部徑向力時，便產生較大的壓力波動和噪音，造成工作平衡性差等問題。此外，在反應速度上，不能達到組合機牀快進快退的要求，假如加大了流量從而提高速度，就會造成換向時的衝擊，對機牀造成極大的損壞，降低了其使用壽命，並且影響機械零部件的正常生產。

因此，需要設計一種，可以實現快進快退以及慢速工進等動作，具有靈敏度高、換向衝擊小、能耗低、液壓系統結構簡單等特點的液壓系統，從而有效提高了液壓機牀的工作效率，確保機械工件的穩定生產。

1 液壓系統的工作原理及組成

根據以上分析可知，組合鑽牀的液壓系統需要實現快進快退以及慢速工進等動作，並具有液壓衝擊小、靈敏度高等特點，因此，將使用雙聯液壓泵作為液壓源為系統供油，在換向迴路上使用電液換向閥，能夠使執行元件的進液迴路及出油迴路形成差動迴路，提高執行元件的速度，在調速回路上，採用行程閥與調速閥並聯的方式，確保快進快退及慢速工進動作的實現。

2 關鍵技術的具體實現

2.1 參數計算

在設計液壓系統的過程中，各個關鍵元件的參數計算是至關重要的，直接關係到液壓系統是否能夠有效的運行。其中，液壓系統、液壓泵以及執行元件的壓力、流量等參數是最為重要的，因此，在計算液壓系統的關鍵參數時，主要對以上參數進行計算。

本文使用的是半精加工機牀，這種機牀設計壓力一般為3MPa~5MPa，因此可取此組合鑽牀的系統額定工作壓力為3.9MPa。

2.2 系統建模與仿真

AMESim ( Advanced Modeling Enviroment forsimulation of engineering systems)為法國IMAGINE公司出品的商用軟件，推出於1995年。其工作原理是基於鍵合圖的液壓/機械系統建模，並能進行仿真及動力學分析。隨着公司的不斷努力，經過軟件程序的完善和軟件接口的擴展，軟件可獨立仿真流體、機械、控制、電磁等工程系統的模型。利用多軟件的接口技術可以提供一個較完善的綜合仿真環境，方便進行多軟件聯合仿真。

2.3 仿真結果分析

由上可知，液壓系統的仿真模型已經建立，接下來可通過通過子模型模式、參數模式以及仿真運行模式對液壓系統進行仿真，主要是對執行元件在快進、快退以及工進的過程中，驗證壓力、流量的準確性及合理性。

3 結論

本文設計了一種組合機牀用液壓系統，此液壓系統通過使用雙聯液壓泵、差動迴路以及電液換向閥等液壓元件，可以實現快進快退以及慢速工進等動作，具有靈敏度高、換向衝擊小、能耗低、液壓系統結構簡單等特點，通過計算液壓系統中各主要關鍵元件的性能參數，應用AMESim建立組合鑽牀液壓系統的仿真模型，並對其進行仿真分析，驗證了本文設計的液壓系統合理可靠，為今後組合鑽牀液壓系統的設計提供了一定的理論依據與參考，同時，通過此液壓系統的設計，有效提高了液壓機牀的工作效率，確保機械工件的穩定生產。