张晓霞 柳堃

摘 要：本研究利用FluidSIM-H软件对组合机床动力滑台液压系统进行了设计和仿真，验证了设计的液压系统的可行性和有效性，有助于提高工作人员对液压系统和电气控制的认识和实际应用能力，使设计更贴近生产实际。该软件为液压系统的改进和更新提供了技术保证，为生产中处理异常情况提供了一个理论解决的途径。

关键词：组合机床动力滑台;FluidSIM-H;设计;仿真

中图分类号：TB24文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）29-0030-03

Abstract： This study used FluidSIM-H software to design and simulate the hydraulic system of the power sliding table of modular machine tool， and verified the feasibility and effectiveness of the designed hydraulic system， which helped to improve the staff's understanding and practical application ability of hydraulic system and electrical control， and made the design closer to the actual production. The software provides a technical guarantee for the improvement and update of the hydraulic system， and provides a theoretical solution for handling abnormal situations in production.

Keywords： power sliding table of modular machine tool;FluidSIM-H;design;simulation

組合机床作为一种高效率的专用机床，在大批、大量机械加工的生产中应用广泛，而液压和气压传动技术是组合机床机械的重要组成部分。组合机床中工作台的直线运动和回转运动都是通过液压控制系统实现的，液压系统具有结构简单、动作灵活、操作方便、调速范围大、可无级调速等优点[1]，因此液压系统在组合机床中得到了广泛的应用。

液压控制系统是由机械装置、液压控制回路、电气控制系统、PLC和计算机等综合组成的现代新型自动化控制系统，是现代控制技术与传统机械结合的重要产物之一[2]。利用FluidSIM软件进行液压与气压传动系统的模拟仿真，有助于及时发现设计回路中存在的显性或隐性问题，以便修改设计回路，缩短设计周期[3-4]。本文应用FluidSIM-H软件对组合机床动力滑台液压系统进行模拟仿真，动态地展示了工作台的工作过程。

1 软件介绍

FluidSIM软件是一款专门用来模拟仿真液压与气压传动系统的软件[5-6]。软件分为两个，其中的FluidSIM-H软件用于液压系统仿真，而FluidSIM-P软件用于气压系统仿真。软件的图形库包含大部分的液压（或气压）元件，只需要新建文件，用鼠标左键把所需的元件拖到空白的绘图区域，然后用油管（或气管）连接管路即可。在软件中还可以设计和液压系统配套的电气控制图，只需要把液压设计图中的元件和电气控制图中的元件用标签关联即可进行模拟仿真。

2 组合机床动力滑台液压控制系统的设计

2.1 液压回路的设计

组合机床动力滑台液压控制系统要求能实现快进→工进→快退→停止的工作循环过程。由于组合机床动力滑台主要完成直线运动，因此液压系统的执行元件为液压缸。根据组合机床动力滑台的功能和工作要求，为了减少成本，该组合机床动力滑台液压控制系统采用双泵供油的方式，用液控顺序阀实现低压大流量泵卸荷，用直动式溢流阀控制高压小流量泵的供油压力。双泵供油与单泵供油相比较，在工进时系统效率比较小。考虑到组合机床用于钻孔加工，对位置定位精度要求较高，本设计采用了压力继电器，当滑台碰上死挡铁后，系统压力升高，压力继电器发出快退信号，操作电磁换向阀换向。利用FluidSIM-H软件设计出的液压系统如图1所示。该液压系统主要由液压泵、单向阀、背压阀、溢流阀、换向阀、调速阀、压力继电器、行程阀等组成。

2.2 电气控制回路的设计

FluidSIM-H软件除了可以对液压系统回路进行设计，还可以对液压系统回路相配套的电气控制回路进行设计。只要把电气控制回路和液压系统回路用标签关联起来，电气控制回路就可以对液压系统回路进行控制。组合机床动力滑台液压系统回路的动作需要电气控制回路发出信号来实现，根据组合动作要求和电气控制回路的设计原则设计的电气控制回路如图2所示;再利用FluidSIM-H软件的自动关联功能把组合机床动力滑台液压系统中的电磁换向阀1YA和2YA与相对应的电气控制回路中的电气元件电磁线圈1YA和2YA关联起来，实现自动控制。

2.2.1 快进。按下起动按钮SB2，电磁换向阀7的电磁铁1YA通电，阀7左位接入系统，液压油经二位二通行程阀2进入液压缸的无杆腔，实现快进。

2.2.2 工进。当行程压块压下行程阀2，液压油由电磁换向阀7的左位经调速阀5进入液压缸的无杆腔，实现工进。

2.2.3 快退。当滑台碰上死挡块后，系统压力升高，压力继电器发出快退信号，操纵电磁换向阀7换向实现快退。按下快退按钮SB3，电磁换向阀7实现换向，处于右位，液压油进入液压缸的有杆腔，液压缸无杆腔的液压油经单向阀回油箱，实现液压缸的快退。

2.2.4 停止。按下停止按钮SB1，电磁换向阀7处于中位，液压缸停在退回位置不变。

3 液压回路控制的仿真

组合机床动力滑台液压系统原理图和对应的电气控制图搭建完成并建立关联，经FluidSIM-H软件检查无误后就可以进行模拟仿真。在FluidSIM-H软件仿真的过程中，通过操作与液压系统原理图相关联的按钮SB1、SB2和SB3来实现对组合动力滑台液压系统的控制。通过模拟仿真动力滑台液压控制系统，本研究能模拟回路的动作过程，验证设计的正确性，从而判断所设计的回路是否达到要求，提高设计效率，缩短产品的开发周期。

4 结语

使用FluidSIM-H软件对设计的组合机床动力滑台液压系统进行模拟仿真，可以使所设计的液压系统控制的动作更清晰、更直观，验证了液压系统控制的合理性、可靠性，提高了工作人员对液压系统和电气控制的认识和实际应用能力。在进行模拟仿真的过程中，人们可以对设计的参数进行修改，使其控制更加贴近生产实际，达到最优化设计。用FluidSIM-H软件进行模拟仿真，为液压系统的改进和革新提供了技术保证，为生产中处理异常情况提供了一个理论解决的途径。

参考文献：

[1]李松晶，王清岩.液压系统经典设计实例[M].北京：化学工业出版社，2016.

[2]石晓宇，于缤峰.剪叉式升降台可靠性试验方法[J].起重运输机械，2013（5）：75-77.

[3]屈圭.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，2017.

[4]左健民.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，2016.

[5]赵艳平，马利平，田涛.基于FluidSIM的立体停车库液压系统设计[J].液压气动与密封，2015（10）：24-26.

[6]王志华，熊刚，徐浩铭.基于FluidSIM的压力机液压传动系统设计与仿真[J].杨凌职业学院学报，2014（9）：34-35.