畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3000t自由鍛液壓機(jī)本體設(shè)計(jì)

1、摘 要本設(shè)計(jì)為自由鍛液壓機(jī)，主缸的最大的負(fù)載設(shè)計(jì)為15000KN，該液壓機(jī)主要有工作缸、回程缸、上橫梁、下橫梁、滑塊、工作臺(tái)等組成。本文重點(diǎn)介紹了液壓機(jī)的本體設(shè)計(jì)，通過(guò)給定的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，然后進(jìn)行總體的設(shè)計(jì)方案。由于液壓機(jī)的公稱(chēng)壓力比較大，所以在選用工作缸的時(shí)候選用柱塞缸，由于工作缸是柱塞式，所以要加提升缸。采用預(yù)應(yīng)力框架式結(jié)構(gòu)。此外，本文對(duì)液壓機(jī)進(jìn)行了總體布局設(shè)計(jì)，對(duì)重要機(jī)器原件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)、外形、工藝設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)液壓機(jī)各個(gè)零部件的強(qiáng)度校核計(jì)算，保證了液壓機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)中的各項(xiàng)強(qiáng)度要求。關(guān)鍵詞液壓機(jī)；液壓；畢業(yè)設(shè)計(jì)全套圖紙加153893706AbstractThe Prestressed fra

2、me type large-scale hydraulic press, the greatest master cylinder is designed to load 15000KN, the main work machine hydraulic cylinder, a return tank, on the beams, the beams, the side beams, This article focuses on the body design of the hydraulic machine, through the parameters of a given calcula

3、tion and then proceed to the overall design. The nominal pressure as a result of hydraulic pressure more, so the work in the selection of choice when the cylinder piston cylinder, as a result of the piston cylinder, the cylinder to increase the return. The use of pre-heating the structure column. In

4、 addition, the hydraulic machine of the overall layout of the original machines have been an important structure, shape, process design. Through various parts of the hydraulic calculation of the intensity of checking to ensure that the hydraulic pressure in the actual production of the strength.Keyw

5、ords hydraulic machine; Hydraulic; Graduation Project目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc327641946 摘要 PAGEREF _Toc327641946 h I HYPERLINK l _Toc327641947 Abstract PAGEREF _Toc327641947 h II HYPERLINK l _Toc327641949 第1章 緒論 PAGEREF _Toc327641949 h 1 HYPERLINK l _Toc327641950 1.1 課題背景 PAGEREF _Toc3276

6、41950 h 1 HYPERLINK l _Toc327641951 液壓機(jī)的工作原理 PAGEREF _Toc327641951 h 1 HYPERLINK l _Toc327641952 液壓機(jī)的結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc327641952 h 2 HYPERLINK l _Toc327641953 1.4 液壓機(jī)發(fā)展概況 PAGEREF _Toc327641953 h 3 HYPERLINK l _Toc327641954 1.5 液壓機(jī)的研究主要成果 PAGEREF _Toc327641954 h 5 HYPERLINK l _Toc327641955 第2章 總體設(shè)計(jì) PAGE

7、REF _Toc327641955 h 7 HYPERLINK l _Toc327641956 2.1 名詞說(shuō)明 PAGEREF _Toc327641956 h 7 HYPERLINK l _Toc327641957 2.1.1 公稱(chēng)壓力 PAGEREF _Toc327641957 h 7 HYPERLINK l _Toc327641958 2.1.2 最大凈空距（開(kāi)口高度） PAGEREF _Toc327641958 h 8 HYPERLINK l _Toc327641959 2.1.3 最大行程 PAGEREF _Toc327641959 h 8 HYPERLINK l _Toc32764

8、1960 2.1.4 工作臺(tái)壓力 PAGEREF _Toc327641960 h 8 HYPERLINK l _Toc327641961 2.1.5 回程力 PAGEREF _Toc327641961 h 8 HYPERLINK l _Toc327641962 2.1.6 活動(dòng)橫梁運(yùn)動(dòng)速度 PAGEREF _Toc327641962 h 9 HYPERLINK l _Toc327641963 2.1.7 允許最大偏心距 PAGEREF _Toc327641963 h 9 HYPERLINK l _Toc327641964 2.2 設(shè)計(jì)步驟 PAGEREF _Toc327641964 h 9 H

9、YPERLINK l _Toc327641965 液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc327641965 h 9 HYPERLINK l _Toc327641966 導(dǎo)套及密封 PAGEREF _Toc327641966 h 20 HYPERLINK l _Toc327641967 柱塞缸的柱塞壓蓋 PAGEREF _Toc327641967 h 21 HYPERLINK l _Toc327641968 液壓機(jī)輪廓尺寸設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc327641968 h 21 HYPERLINK l _Toc327641969 橫梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc327641969 h

10、 22 HYPERLINK l _Toc327641970 回程缸的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc327641970 h 27 HYPERLINK l _Toc327641971 小結(jié) PAGEREF _Toc327641971 h 28 HYPERLINK l _Toc327641972 第3章 拉桿與壓套的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc327641972 h 29 HYPERLINK l _Toc327641973 3.1 拉桿、壓套與橫梁的連接形式 PAGEREF _Toc327641973 h 29 HYPERLINK l _Toc327641974 3.2 拉桿、壓套的材料 PAGE

11、REF _Toc327641974 h 30 HYPERLINK l _Toc327641975 3.3 拉桿的連接方式 PAGEREF _Toc327641975 h 30 HYPERLINK l _Toc327641976 3.4 加熱孔 PAGEREF _Toc327641976 h 31 HYPERLINK l _Toc327641977 3.5 拉桿預(yù)緊 PAGEREF _Toc327641977 h 31 HYPERLINK l _Toc327641978 3.6 壓套導(dǎo)向 PAGEREF _Toc327641978 h 33 HYPERLINK l _Toc327641979 3

12、.7 立柱的設(shè)計(jì)與計(jì)算 PAGEREF _Toc327641979 h 34 HYPERLINK l _Toc327641980 3.8小結(jié) PAGEREF _Toc327641980 h 34 HYPERLINK l _Toc327641981 結(jié)論 PAGEREF _Toc327641981 h 35 HYPERLINK l _Toc327641982 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc327641982 h 37 HYPERLINK l _Toc327641983 致謝 PAGEREF _Toc327641983 h 39 HYPERLINK l _Toc327641984 附錄1 PA

13、GEREF _Toc327641984 h 41 HYPERLINK l _Toc327641985 附錄2 PAGEREF _Toc327641985 h 47 HYPERLINK l _Toc327641986 附錄3 PAGEREF _Toc327641986 h 53 HYPERLINK l _Toc327641988 1. Introduction PAGEREF _Toc327641988 h 53 HYPERLINK l _Toc327641989 2. Problem Description PAGEREF _Toc327641989 h 54第1章 緒論1.1 課題背景隨著人

14、們生活水平的提高，金屬壓制和拉伸制品的需求逐年提高，同時(shí)，對(duì)產(chǎn)品品種的需求也越來(lái)越多，另一方面產(chǎn)品的生產(chǎn)批量日益縮小。為與中、小批量生產(chǎn)相適應(yīng)，需要能夠快速調(diào)整的加工設(shè)備，這使液壓機(jī)成為理想的成型工藝設(shè)備。特別是當(dāng)液壓機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)具有對(duì)壓力、行程速度單獨(dú)調(diào)整功能后，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)復(fù)雜工件以及不對(duì)稱(chēng)工件的加工，而且，實(shí)現(xiàn)了極低的廢品率。這種加工方式還適合于長(zhǎng)行程、難成型以及高強(qiáng)度的材料。可變的動(dòng)力組合、短的加工時(shí)間、根據(jù)工件長(zhǎng)度的簡(jiǎn)易的壓力行程調(diào)整，這與機(jī)械加工系統(tǒng)相比，有其優(yōu)越性。液壓機(jī)是制品成型聲頻中應(yīng)用最廣泛的設(shè)備之一，自19世紀(jì)問(wèn)世以來(lái)發(fā)展很快，已成為工業(yè)生產(chǎn)中必備的設(shè)備之一。由于液壓機(jī)在

15、工作中的廣泛適用性，使其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)獲得了廣泛應(yīng)用。隨著人們生活水平的提高，金屬制品和拉伸制品的需求逐年提高，同時(shí)對(duì)品種的需求也越來(lái)越多，另一方面產(chǎn)品的生產(chǎn)批量日益縮小，為適應(yīng)這些趨勢(shì)的發(fā)展，就學(xué)要設(shè)計(jì)性能更完善的液壓機(jī)以滿(mǎn)足要求。通過(guò)5000t自由鍛液壓機(jī)本體設(shè)計(jì)的研究讓我們把大學(xué)里所學(xué)到的知識(shí)綜合的全面的用于實(shí)踐，這不僅鍛煉我們的動(dòng)手能力更開(kāi)拓我們的視野，激發(fā)我們的創(chuàng)新能力。液壓機(jī)一般由本體（主機(jī)）及液壓系統(tǒng)兩部分組成。最常見(jiàn)的液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如 所示。它由上橫梁、下橫梁、四個(gè)立柱和十六個(gè)內(nèi)外螺母組成一個(gè)封閉框架，框架承受全部工作載荷。工作缸固定在上橫梁上，工作缸內(nèi)裝有工作柱塞，它與

16、活動(dòng)橫梁相連接?；顒?dòng)橫梁以四根立柱為導(dǎo)向，在上、下橫梁之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在活動(dòng)橫梁的下表面上，一般固定有上模（上砧），而下模（下砧）則固定于下橫梁上的工作臺(tái)上。當(dāng)高壓液體進(jìn)入工作缸后，在工作柱塞上產(chǎn)生很大的壓力，并推動(dòng)柱塞、活動(dòng)橫梁及上模向下運(yùn)動(dòng)，使工件) 在上、下模之間產(chǎn)生塑性變形?；爻谈坠潭ㄔ谙聶M梁上，其中有回程柱塞，它與活動(dòng)橫梁相連接?；爻虝r(shí)，工作缸通低壓，高壓液體進(jìn)入回程缸，推動(dòng)回程柱塞向上運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)活動(dòng)橫梁回到原始位置，完成一個(gè)工作循環(huán)。液壓機(jī)根據(jù)帕斯卡原理制成，是一種利用液體壓力能來(lái)傳遞能量的機(jī)器。液壓機(jī)一般由本體，操縱系統(tǒng)及泵站三大部分組成。泵站為動(dòng)力源，共給液壓機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)及控制機(jī)

17、構(gòu)以高壓工作液體。操縱系統(tǒng)屬于控制機(jī)構(gòu)，它通過(guò)控制工作液體的流向來(lái)使液壓機(jī)動(dòng)作。四柱式液壓機(jī)是液壓機(jī)中最常見(jiàn)、應(yīng)用最廣泛的一種結(jié)構(gòu)型式。其主要特點(diǎn)是加工工藝性較其它類(lèi)型液壓機(jī)簡(jiǎn)單。圖1-1為立式四柱式液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，它的機(jī)身是由上橫梁、工作缸和四根立柱組成。工作缸安裝在上橫梁內(nèi)?；顒?dòng)橫梁與工作缸的活塞聯(lián)接成一整體，以立柱為導(dǎo)向向上向下運(yùn)動(dòng)，并傳遞工作缸內(nèi)產(chǎn)生的力量，對(duì)制件進(jìn)行壓力加工。由于機(jī)身聯(lián)結(jié)成一整體框架，故機(jī)身承受整個(gè)工作力量。四柱式液壓缸主要不足有：由于用四立柱作架體，機(jī)身剛度較框架式小，由于用四立柱作導(dǎo)向，活動(dòng)橫梁內(nèi)導(dǎo)套與四立柱磨損后不易調(diào)正。四柱液壓機(jī)組成部分可分為：工作部分即

18、工作油缸，活動(dòng)橫梁等，機(jī)身部分即上橫梁、工作臺(tái)及立柱組成，輔助部分即移動(dòng)動(dòng)工作臺(tái)和移動(dòng)工作缸等。在本次設(shè)計(jì)中，采用的是預(yù)應(yīng)力框架式結(jié)構(gòu)，基于一些國(guó)內(nèi)外的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，適當(dāng)?shù)膶?duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一些獨(dú)特的設(shè)計(jì)，主要是參考我國(guó)重機(jī)廠對(duì)現(xiàn)有水壓機(jī)的改進(jìn)方案，比如：就目前為止，我國(guó)的大中型水壓機(jī)普遍以三梁四柱為主要結(jié)構(gòu)形式，改進(jìn)的方案主要有兩點(diǎn)，一是對(duì)立柱結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，一是對(duì)液壓缸結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。因?yàn)樗鼈儗⑹艿骄薮筝d荷作用，屬于易損件，如何通過(guò)改進(jìn)結(jié)構(gòu)提高使用壽命成為關(guān)鍵。所以，在本次設(shè)計(jì)中，關(guān)鍵步驟是對(duì)關(guān)鍵件的力學(xué)分析，而不是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通常需要對(duì)易損件進(jìn)行有限元分析，在本次設(shè)計(jì)中，只基于了傳統(tǒng)的力學(xué)公式，建立在了材料

19、力學(xué)基礎(chǔ)上。關(guān)鍵件采用鍛造結(jié)構(gòu)，三個(gè)橫梁采用鑄鋼結(jié)構(gòu)。1.4 液壓機(jī)發(fā)展概況 早在1662卡就發(fā)現(xiàn)了利用液體產(chǎn)生很大力量的可能性。1795年英國(guó)人Bramah取得了第一個(gè)手動(dòng)液壓機(jī)的專(zhuān)利。直到1859年，維也納鐵路工場(chǎng)有了第一批用于金屬加工的液壓機(jī)，它們分別是7000KN、10000KN、和12000KN。1884 年在英國(guó)曼徹斯特首先使用了鍛造鋼錠用的鍛造水壓機(jī)，由于它與鍛錘相比具有很多優(yōu)點(diǎn)，因此發(fā)展很快，1893年建造了當(dāng)時(shí)最大的120MN的鍛造水壓機(jī)。隨著航空工業(yè)的迅速發(fā)展，模鍛液壓機(jī)的公稱(chēng)壓力不斷提高。1934年德國(guó)制造了70MN的模鍛水壓機(jī)，第二次世界大戰(zhàn)期間，德國(guó)又制造了一臺(tái)300

20、MN的模鍛水壓機(jī)。1955年左右，美國(guó)先后制造了二臺(tái)315MN及二臺(tái)450MN的大型模鍛水壓機(jī)，蘇聯(lián)則在50年代后期先后制造了幾臺(tái)300MN及兩臺(tái)750MN的大型模鍛水壓機(jī)。此外在法國(guó)安裝的由蘇聯(lián)設(shè)計(jì)與制造的650MN模鍛液壓機(jī)，則是西歐目前最大的一臺(tái)。由于液壓機(jī)在工作中的廣泛適應(yīng)性，它還普遍應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)，如板材成形、粉末冶金、管、線(xiàn)型材擠壓、膠合板壓制、打包、人造金剛石、耐火磚壓制、電纜包覆、碳極壓制成形、輪軸壓裝、校直等等。各種類(lèi)型的中小型液壓機(jī)發(fā)展十分迅速，有力地促進(jìn)了各種工業(yè)的發(fā)展。1949年以前，我國(guó)沒(méi)有自己獨(dú)立的工業(yè)體系，也根本沒(méi)有液壓機(jī)制造工業(yè)，只有一些修配用的小型液

21、壓機(jī)。1949年以后，我國(guó)迅速建立了獨(dú)立自主的完整工業(yè)體系。我國(guó)已能自行設(shè)計(jì)和制造汽車(chē)、機(jī)車(chē)、發(fā)電設(shè)備、軋鋼設(shè)備、飛機(jī)、火箭、人造衛(wèi)星等產(chǎn)品，這些都促進(jìn)各種液壓機(jī)的發(fā)展。19571962年間，我國(guó)已開(kāi)始自行設(shè)計(jì)、自行制造各種鍛壓設(shè)備，其中有近30臺(tái)10000KN到31500KN的中型鍛造水壓機(jī)及二臺(tái)120MN到125MN的大型鍛造水壓機(jī)，同時(shí)，也初步建立了一支設(shè)計(jì)和制造液壓機(jī)的技術(shù)隊(duì)伍。80年代以來(lái)，液壓機(jī)技術(shù)有了飛速發(fā)展，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）迅速采用數(shù)控及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程自動(dòng)化及提高各運(yùn)動(dòng)部分的控制精度。例如中小型鍛造液壓機(jī)在逐步實(shí)現(xiàn)液壓機(jī)及操作機(jī)聯(lián)動(dòng)的基礎(chǔ)上，可以采

22、取計(jì)算機(jī)程序控制，在鍛件高度方向的尺寸公差，已可控制在1mm左右，目前，中小型快鍛液壓機(jī)已有取代老式蒸汽, 空氣自由鍛錘的趨勢(shì)。在中小型模鍛液壓機(jī)方面，采用微機(jī)輔助的檢測(cè)控制系統(tǒng)，可以根據(jù)壓力大小來(lái)補(bǔ)償工作臺(tái)、機(jī)架、滑塊及模具等環(huán)節(jié)受載變形帶來(lái)的誤差，從而使滑塊停止位置精度小于。在液壓板料折彎?rùn)C(jī)中，采用計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)彎曲補(bǔ)償裝置，可經(jīng)常保持折彎?rùn)C(jī)床身和上橫梁之間的平行度，從而保證了3m長(zhǎng)的薄板彎曲件沿彎曲線(xiàn)的角度偏差在自動(dòng)彎管機(jī)可存貯一千多個(gè)程序段，可以自動(dòng)彎曲不同弧度的管子，送進(jìn)、夾緊，折彎均自動(dòng)化?？删幊涛⑻幚頇C(jī)控制的全自動(dòng)矯正液壓機(jī)，其控制模塊包括檢測(cè)、計(jì)算和存貯，在考慮毛坯原始彎曲程

23、度、材料硬度性能等原始條件下，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)算，可得出優(yōu)化的矯正過(guò)程。從一種矯正工件換到另一種所需輔助時(shí)間僅為幾分鐘，矯正過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題可隨時(shí)在屏幕上顯示出來(lái)，以便于修正。（2）出現(xiàn)了快速換模裝置，它包括設(shè)立中間模具庫(kù)、模具轉(zhuǎn)臺(tái)、橫向換砧裝置及快速央緊機(jī)構(gòu)等，以適應(yīng)多品種小批量的市場(chǎng)需求- 例如在20MN下拉式鍛造液壓機(jī)上，已能將換一副砧芋的時(shí)間由15min減少到1min。又如瑞典制造的深拉延液壓機(jī)，模具初調(diào)在機(jī)外進(jìn)行，安裝完畢后進(jìn)入壓力機(jī)，新型夾緊裝置使模具在液壓機(jī)上的拆裝時(shí)間不到1min，同時(shí)完成行程，壓力的調(diào)整，再借助待加工板材進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)整， 2min內(nèi)即可投入生產(chǎn)。（3）采用各種先進(jìn)的

24、快速滑閥或插裝閥，減少閥的換向時(shí)間，使閥的響應(yīng)時(shí)間減少到10ms以下。（4）采用各種有效的緩沖裝置，以減少?zèng)_裁時(shí)的振動(dòng)及噪聲，擴(kuò)大液壓機(jī)的應(yīng)用范圍。（5）逐步向柔性加工系統(tǒng)（FMS）發(fā)展，即把微電子技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)及反饋、工業(yè)機(jī)器入和自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)結(jié)合在一起，將多臺(tái)不同功能的設(shè)備組成柔性加工系統(tǒng)或中心，以適應(yīng)中小批量多品種工件的自動(dòng)化合理加工。1.5 液壓機(jī)的研究主要成果液壓機(jī)主要包括單柱液壓機(jī)、四柱液壓機(jī)、框架液壓機(jī)及其他結(jié)構(gòu)的液壓機(jī)。單柱液壓機(jī)可分為整體機(jī)身和組合機(jī)身兩種結(jié)構(gòu)!單柱液壓機(jī)在工作中，由于機(jī)身的變形，滑塊與工作臺(tái)會(huì)產(chǎn)生一定的夾角，故多用在對(duì)精度要求不高的應(yīng)用場(chǎng)合，如壓裝、板材壓型、校直

25、等工藝。四柱液壓機(jī)為通過(guò)四根立柱把上下橫梁連接起來(lái)，且其帶滑塊的活動(dòng)橫梁依靠四根立柱導(dǎo)向!機(jī)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。制造成本低等特點(diǎn)，故應(yīng)用最為廣泛框架式，液壓機(jī)用焊接框架立柱代替四柱液壓機(jī)中的圓柱立柱，滑塊的導(dǎo)向依靠固定在立柱上的導(dǎo)軌導(dǎo)向，具有導(dǎo)向精度高，抗偏載能力大等優(yōu)點(diǎn)，但制造成本比四柱液壓機(jī)高，多用在對(duì)精度要求較高的場(chǎng)合，如金屬薄板的沖壓、金屬精密成型等工藝以上三種液壓機(jī)占到液壓機(jī)總數(shù)的95%以上，根據(jù)不同的需要另外還有各種其他特殊結(jié)構(gòu)形式的液壓機(jī)，如多柱式、多向式、臥式、龍門(mén)式等結(jié)構(gòu)的液壓機(jī)。目前在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，尤其是德國(guó)快鍛液壓機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，它們用油作介質(zhì)，泵直接驅(qū)動(dòng)，大多

26、采用下拉式主機(jī)結(jié)構(gòu)。液壓泵站一般設(shè)置在主機(jī)附近的地下室內(nèi)，某些公司設(shè)計(jì)制造的快鍛液壓機(jī)具有一系列先進(jìn)性，主要表現(xiàn)在液壓系統(tǒng)采用具有快速反應(yīng)的電磁閥作先導(dǎo)閥，其切換頻率高達(dá)250次/min ,故該閥動(dòng)態(tài)響應(yīng)快 、動(dòng)作靈敏、啟閉迅速、能滿(mǎn)足壓機(jī)快速性要求。主缸和排液設(shè)有另外的通道，使充液閥成了只有充液功能的單向閥減少了液壓沖擊，快鍛液壓機(jī)采用微機(jī)控制壓機(jī)與操作機(jī)之間聯(lián)動(dòng)自如，當(dāng)鍛件的鍛造工藝確定后，即可通過(guò)計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)程序化鍛造。目前蘭石公司已能生產(chǎn)800t和1600t快鍛液壓機(jī)制造水平有了很大提高，但其液壓系統(tǒng)的主要部件如泵，先導(dǎo)閥等還需國(guó)外配套，我國(guó)快鍛液壓機(jī)的總體水平與德國(guó)制造技術(shù)相比還有

27、較大的差距。第2章 總體設(shè)計(jì)30MN油壓機(jī)的技術(shù)參數(shù)1、公稱(chēng)壓力30000KN2、液體工作壓力3、壓力分級(jí)20000KN，15000KN4、回程力2400KN5、立柱中心距5900mm4400mm6、滑塊行程2000 mm7、最大開(kāi)口高度3600mm8、滑塊速度快下：250mm/s工作：50mm/s150mm/s回程：250mm/s9、常鍛次數(shù)8次/min（工作行程100 mm）10、快鍛次數(shù)40-45次/min（工作100 mm）2.1 名詞說(shuō)明2.1.1 公稱(chēng)壓力公稱(chēng)壓力是指液壓機(jī)名義上能產(chǎn)生的最大力量，在數(shù)值上等于工作液體壓力和工作柱塞總工作面積的乘積（取整數(shù)），它反映了液壓機(jī)的主要工作

28、能力。為了充分利用設(shè)備，節(jié)約高壓液體并滿(mǎn)足工藝要求，一般大中型液壓機(jī)將公稱(chēng)壓力分為兩級(jí)或三級(jí)。泵直接傳動(dòng)的液壓機(jī)不需要從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行壓力分級(jí)。2.1.2 最大凈空距（開(kāi)口高度）最大凈空距是指活動(dòng)橫梁停在上限位置時(shí)，從工作臺(tái)上表面到活動(dòng)橫梁下表面的距離，最大凈空距反映了液壓機(jī)在高度方向上工作空間的大小，它應(yīng)根據(jù)模具（工具）及相應(yīng)墊板的高度、工作行程大小以及放人坯料、取出工件所需空間大小等工藝因素來(lái)確定。最大凈空距對(duì)液壓機(jī)的總高、立柱長(zhǎng)度、液壓機(jī)本體穩(wěn)定性以及安裝廠房高度等都有很大影響。因此既要盡可能滿(mǎn)足工藝要求，又要盡量減小壓機(jī)的高度，以降低其造價(jià)。2.1.3 最大行程最大行程指活動(dòng)橫梁位于上限位

29、置時(shí)，活動(dòng)橫梁的立柱導(dǎo)套下平面到立柱限程套上平面的距離，也即活動(dòng)橫梁能夠移動(dòng)的最大距離。最大行程應(yīng)根據(jù)工件成形過(guò)程中所要求的最大工作行程來(lái)確定，它直接影響工作缸和回程缸及其柱塞的長(zhǎng)度以及整個(gè)機(jī)架的高度。2.1.4 工作臺(tái)壓力工作臺(tái)一般安裝在下橫梁上，其上安放模具或工具，工作臺(tái)尺寸指工作臺(tái)面上可以利用的有效尺寸，工作臺(tái)尺寸取決于模具（工具）的平面尺寸及工藝過(guò)程的安排。大中型鍛造或厚板沖壓液壓機(jī)，往往設(shè)置移動(dòng)工作臺(tái)。移動(dòng)工作臺(tái)的行程則和更換模具及工藝操作方式有關(guān)。除了工作臺(tái)尺寸外，在有些四柱式或雙柱式液壓機(jī)中，反映液壓機(jī)平面尺寸上工作空間大小的參數(shù)，還有立柱中心距（寬邊及窄邊）。它們應(yīng)根據(jù)工藝過(guò)程

30、操作上的要求來(lái)確定。2.1.5 回程力計(jì)算回程所需的力量時(shí)，要考慮活動(dòng)部分的重量、回程時(shí)工藝上所需的力量（如拔模力、提升剁刀等）、工作缸排液阻力、各缸密封處的摩擦力以及活動(dòng)橫梁導(dǎo)向處的摩擦力等。回程力由活塞缸下腔工作面積或單獨(dú)設(shè)置的回程缸來(lái)實(shí)現(xiàn)。2.1.6 活動(dòng)橫梁運(yùn)動(dòng)速度可分為工作行程速度、空行程（充液行程）速度及回程速度。工作行程速度應(yīng)根據(jù)不同的工藝要求來(lái)確定，它的變化范圍很大，并直接影響工件質(zhì)量和對(duì)泵的功率需求。鍛造液壓機(jī)要求工作速度較高，可達(dá)四柱萬(wàn)能及切邊液壓機(jī)的工作速度，而電極擠壓液壓機(jī)的擠壓速度僅為.泵直接傳動(dòng)的液壓機(jī)的功率正比于工作行程速度。空行程及回程速度一般可以高一些，以提高

31、生產(chǎn)率。但如速度太快，會(huì)在停止或換向時(shí)引起沖擊及振動(dòng)。2.1.7 允許最大偏心距允許最大偏心距在液壓機(jī)上進(jìn)行的許多工藝操作中，往往要承受偏心載荷。偏心載荷在液壓機(jī)的寬邊與窄邊都會(huì)發(fā)生。允許最大偏心距是指工件變形阻力接近公稱(chēng)壓力時(shí)所能允許的最大偏心值。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮此偏心值。2.2 設(shè)計(jì)步驟2.2.1.1 液壓缸的結(jié)構(gòu)型式（1）柱塞式液壓缸（圖a）：此結(jié)構(gòu)在水壓機(jī)中應(yīng)用最多，廣泛用于工作缸、回程缸、工作臺(tái)移動(dòng)缸及平衡缸等處。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，但只能單方向作用，反向運(yùn)動(dòng)則需用回程缸來(lái)實(shí)現(xiàn)。（2）活塞式液壓缸（圖b）：此結(jié)構(gòu)在中小型汕壓機(jī)上廣泛應(yīng)用。活塞式液壓缸可以?xún)蓚€(gè)方向作用，即既能

32、完成工作行程，又可實(shí)現(xiàn)回程，因此簡(jiǎn)化了液壓機(jī)結(jié)構(gòu)，但活塞在運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)方向上都要求密封，因此缸的內(nèi)表面在全長(zhǎng)上均需加工，精度要求較高，粗糙度要低，液壓缸部件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。（3）差動(dòng)柱塞式液壓缸（c）：該結(jié)構(gòu)多一處密封。導(dǎo)向及承受偏心載荷的性能較好，當(dāng)用作回程缸裝于上橫梁上時(shí)，與活動(dòng)橫梁的連接比較簡(jiǎn)單。柱塞的直徑計(jì)算公式： ，式中 p為選定的液體工作壓力，單位為Pa。 的單位為cm。圓整取液壓缸的內(nèi)徑為0式中 缸內(nèi)壁與柱塞間在直徑上的間隙值，根據(jù)缸的大小及長(zhǎng)短來(lái)選取，一般鍛造 液壓缸的取015mm，鑄鋼液壓缸取2030； 缸的內(nèi)半徑cm。去鍛造液壓缸15mm，mmDDtt910309001根據(jù)液壓

33、p選取合適的材料，選用35號(hào)鋼做為液壓缸的材料，安全系數(shù)為2.3，確定許用應(yīng)力=137。液壓缸外徑計(jì)算公式為 現(xiàn)核算該缸的強(qiáng)度如下： mmD111021筒壁部分：（1）總體受力分析：液壓缸的一般形式是一端開(kāi)口一端封閉的厚壁高壓容器（圖1314）。當(dāng)高壓液體作用在括塞上時(shí)，反作用力作用于缸底，通過(guò)缸壁傳到法蘭部分，靠法蘭與橫梁支承面上的支承反力米平衡。液壓缸按受力狀況可以分為三部分，即缸底、法蘭和中間厚壁圓筒。理論分析和應(yīng)力測(cè)定均表明，只有在和法蘭支承表面及缸底內(nèi)表面距離各為的缸筒中段，才可以按厚壁圓筒公式進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。而在圖1314的A、B兩部分，因分別受到缸底與法蘭部分彎曲力矩的影響，不能用

34、一般的厚壁圓筒公式來(lái)計(jì)算。缸底支承的液壓缸的受力情況大為簡(jiǎn)化，可主要按厚壁筒公式計(jì)算。（1）缸底部分：在一些有關(guān)液壓機(jī)的書(shū)中，均把平底缸當(dāng)作受均布載荷作用且周邊剛性固定的中心有孔的圓板來(lái)考慮，如圖1320所示，最大彎曲應(yīng)力發(fā)生在圓板的周邊，根據(jù)Tresca 強(qiáng)度準(zhǔn)則，最大當(dāng)量應(yīng)力為2為缸底進(jìn)液孔直徑。（2）液壓缸上油孔直徑尺寸的計(jì)算綜合考慮工作缸和頂出缸的結(jié)構(gòu)為了安裝方便，工作缸進(jìn)油口開(kāi)在缸底，下油口開(kāi)在下部。選擇油口尺寸的主要參數(shù)是油管直徑。油管的有效通油直徑應(yīng)保證油液流速在24.5m/s以下，這樣可以減少壓力損失，提高效率，減輕振動(dòng)和噪音，油管壁厚要有足夠的強(qiáng)度。油管直徑尺寸可通過(guò)流量連續(xù)

35、性方程原理計(jì)算。管道內(nèi)油流動(dòng)速度可按以下原則：吸油管道可取V1.52m/s(一般常取1m/s以下)；壓油管道可取V2.55m/s，壓力高時(shí)取大值，壓力低時(shí)取小值，管道較長(zhǎng)時(shí)取小值，管道較短時(shí)取大值，油粘度大時(shí)可取較小數(shù)值，短管道及局部收縮處可取V=57m/s；回油管道可取V1.52m/s，活塞工作速度可取10mm/s。利用以上計(jì)算油孔直徑：快進(jìn)速度V=300mm/s,計(jì)算缸底進(jìn)油口內(nèi)徑：式中 V為空行程速度 柱塞直徑缸底進(jìn)油口直徑為244mmMPa式中 p缸內(nèi)液體壓力；缸的內(nèi)半徑；T缸底厚度；缸底因開(kāi)孔而引入的削弱系數(shù)。按這種方法計(jì)算，許用應(yīng)力為所以 （2）中段圓筒：法蘭支承液壓缸的圓筒中段除

36、有軸向拉應(yīng)力外，尚有由內(nèi)壓引起舶徑向壓應(yīng)力（內(nèi)壁最大，向外逐漸減小，到外壁時(shí)為零）和切向拉應(yīng)力（ 內(nèi)壁最大，向外逐漸減?。?，因此是三向應(yīng)力狀態(tài)，如圖1315所示。軸向應(yīng)力；P缸內(nèi)液體壓力；缸的內(nèi)半徑；缸的外半徑；R所求應(yīng)力點(diǎn)位置的半徑。缸壁任意一點(diǎn)的徑向位移為式中 u材料的泊松比； E材料的彈性模量。液壓缸中段外表面的徑向位移即徑向膨脹量為圓筒段任意一點(diǎn)的三向主應(yīng)力值為：式中 P缸內(nèi)液體壓力； 缸內(nèi)半徑；缸外半徑； r所求應(yīng)力點(diǎn)位置半徑。應(yīng)用第四強(qiáng)度理論將代入，經(jīng)計(jì)算最大合成當(dāng)量應(yīng)力發(fā)生在缸內(nèi)壁： =MPa筒壁部分安全（3）法蘭過(guò)渡部分：這部分指從法蘭上表面以上范圍內(nèi)的缸體，由于法蘭與橫梁接觸

37、的環(huán)形面積上作用有支承反力F（見(jiàn)圖1316），從而在這部分引起很大的彎曲應(yīng)力，在過(guò)渡區(qū)圓弧處，斷面形狀變化急劇，產(chǎn)生應(yīng)力集中。按簡(jiǎn)化計(jì)算法等公式進(jìn)行計(jì)算： =其中。2.2.1.2 液壓缸的支承型式液壓缸的支承型式：（1）法蘭支承（圖1-3-6）：液壓缸以法蘭支承并安裝在橫梁內(nèi)，由缸外壁的兩個(gè)環(huán)形面積與橫梁相配合。缸內(nèi)進(jìn)入高壓液體時(shí)，通過(guò)法蘭與橫梁的接觸面將反作用力傳給橫梁，液壓缸本身則靠法蘭上的一圈螺栓固定在橫梁上。有的液壓機(jī)中，缸的法蘭嵌入橫梁內(nèi)，采用壓環(huán)固定，這樣可避免在法蘭上開(kāi)螺栓孔，并可減小法蘭外徑，法蘭受力情況較好，但法蘭和橫梁接觸面的貼緊情況不易檢查。法蘭支承液壓缸的缺點(diǎn)是缸壁法蘭

38、過(guò)渡區(qū)有應(yīng)力集中。計(jì)算法蘭外徑，上橫梁鑄造成型取=160MPa，法蘭上要穿孔以上螺柱固定，故使用面積余數(shù)80%。 =1454mm取法蘭外徑=1600mm。（2）缸底支承（圖1-3-9）：液壓缸直接靠缸底固定在橫梁上。這種缸不需要法蘭，消除了法蘭過(guò)渡區(qū)的應(yīng)力集中，并可減小缸體毛坯尺寸。缺點(diǎn)是壓機(jī)高度有較大增加，缸底與橫梁的接觸情況不易檢查。有的液壓機(jī)中采用活塞桿（或柱塞）固定，而液壓缸與滑塊（活動(dòng)橫梁）一起運(yùn)動(dòng)，也屬于缸底支承。（3）柱塞與活動(dòng)橫梁的連接型式（圖1-3-10）：柱塞與活動(dòng)橫梁的連接型式主要有兩種，即剛性連接和球面支承連接。剛性連接的結(jié)構(gòu)柱塞下端插入活動(dòng)橫梁內(nèi)，兩者之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，

39、在偏心加載時(shí)，柱塞隨活動(dòng)橫梁一起傾斜，將活動(dòng)橫梁所受偏心力矩的一部分傳給液壓缸的導(dǎo)向處，使導(dǎo)向部分承受側(cè)向水平推力或一對(duì)力偶，加劇了導(dǎo)向銅套及密封的磨損。球面支承連接的結(jié)構(gòu)，柱塞支承于活動(dòng)橫梁的球面座上。球面座一般做成凸球形，在水平方向可以稍有移動(dòng)。當(dāng)偏心加載時(shí)，活動(dòng)橫梁在偏心力矩作用下傾斜，此時(shí)，如果球面處潤(rùn)滑良好，球面副可相對(duì)滑動(dòng)，則柱塞只傳遞軸向壓力及摩擦力。導(dǎo)套在括塞桿或柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)起導(dǎo)向作用，一般用抗壓耐磨的青銅鑄造。在柱塞式缸中，導(dǎo)套長(zhǎng)度與工作柱塞直徑的比值一般為，小值用于大液壓缸。原機(jī)械工業(yè)部已擬定了柱塞式虹的導(dǎo)套標(biāo)準(zhǔn)密封。密封用來(lái)防止高壓液體的泄漏，是易損件，如質(zhì)量不好，會(huì)嚴(yán)

40、重影響液壓機(jī)的正常工作。對(duì)密封的基本要求是密封性能好，能隨著液體壓力增高而提高其密封性能，摩擦阻力小，磨損小，壽命長(zhǎng)，使用維修簡(jiǎn)單，易拆換，成本低，容易制造?；谏鲜鲆螅芊獠牧蠎?yīng)具有以下性能：在一定使用溫度范圍內(nèi)有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，不溶于工作介質(zhì)，與金屬接觸時(shí)不相互起作用（如腐蝕、粘著等），不軟化或硬化，彈性好，永久變形小，有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度，耐磨性好，摩擦系數(shù)小，易于壓制成形，價(jià)格低廉等。常用的密封材料有：（1）聚胺脂橡膠：它是目前廣泛應(yīng)用于各種液壓缸中的一種新型橡膠材料，具有優(yōu)良的物理性能和化學(xué)穩(wěn)定性，強(qiáng)度、彈性及耐油性均很好，還具有極好的耐磨性。能耐高壓，目前已被廣泛采用。（2）耐油橡

41、膠及夾布橡膠：以丁腈橡膠用得最多，有良好的彈性，工作溫度為20120C強(qiáng)度，在水壓機(jī)中常采用夾布橡膠。（3）氯乙烯（塑料）：有一定強(qiáng)度，耐油，摩擦力小，但彈性較差，工作溫度不高于60C液壓機(jī)中的密封分為相對(duì)運(yùn)動(dòng)件表面之間的動(dòng)密封和固定件表面之間的靜密封，前者如缸與活塞或柱塞、閥、液壓泵柱塞等處的密封，后者如管接頭、閥座與閥套、組合式缸的接縫處等等。密封件有多種型式，如V形、U 形、Y形及O形密封圈等。還有不用密封件的間隙密封。有關(guān)上述密封的具體結(jié)構(gòu)，在鍛壓機(jī)械液壓傳動(dòng)教材中均有詳細(xì)敘述，此處不再重復(fù)。密封的使用壽命往往差別很大，有的可以正常工作一兩年以上，而有的甚至幾天就要更換。影響密封件壽命

42、偽主要因素有：密封圈的材料、形狀、尺寸精度及制造質(zhì)量；被密封件的表面狀況；工作液體的性質(zhì)、溫度和是否清潔；相對(duì)運(yùn)動(dòng)件之間的間隙是否合適以及安裝是否正確等等。設(shè)計(jì)或使用時(shí)，對(duì)上述諸因素均應(yīng)十分注意。在這里選用Y形夾布橡膠。它包括壓套、壓緊法蘭、防塵墊及螺柱螺母等，已訂有標(biāo)準(zhǔn)，不必重新設(shè)計(jì)。拉桿直徑的估算本設(shè)計(jì)中采用預(yù)應(yīng)力框架式結(jié)構(gòu)，液壓機(jī)各部件的尺寸都由立柱直徑來(lái)確定。由于預(yù)應(yīng)力框架式機(jī)架是一個(gè)多次超靜定的空間框架，解題過(guò)程十分復(fù)雜。因此，在進(jìn)行受力分析時(shí)，一般采用以下簡(jiǎn)化假設(shè)，以建立比較簡(jiǎn)單易解的力學(xué)模型：由于一般液壓機(jī)的機(jī)架結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)于中間平面，載荷也往往對(duì)稱(chēng)于中間平面，可將空間框架簡(jiǎn)化為平面

43、框架；立柱與上、下橫梁為剛性連接；不考慮安裝應(yīng)力及溫度應(yīng)力。算得拉桿最小直徑為378mm 圓整為400mm本案采用長(zhǎng)方形柱套 算得長(zhǎng)方形外邊長(zhǎng)為1220X700mm2.液壓機(jī)輪廓尺寸設(shè)計(jì)考慮的因素：a.液壓缸的尺寸；b.工作臺(tái)尺寸；c.上、下橫梁的高度；初選方法： 上梁：（33.5）立柱直徑下梁：（3.54）立柱直徑活動(dòng)橫梁：（34）立柱直徑上梁的高度：1600mm下梁的高度：1800 mm活動(dòng)橫梁高度：1800mmd.最大開(kāi)間； 根據(jù)以上數(shù)據(jù)可初步確定液壓機(jī)的尺寸。橫梁包括上橫梁、下橫梁（或稱(chēng)工作臺(tái)）和活動(dòng)橫梁（或稱(chēng)滑塊）。橫梁通常都設(shè)計(jì)成上、下封閉的箱形結(jié)構(gòu)件，在安裝各種缸、柱塞及立柱處一

44、般做成圓筒形，并用筋板與橫梁面板相連。在承載較大處，筋板較密，以提高橫梁剛度，降低局部應(yīng)力。筋板多布置成網(wǎng)格形或輻射形。為防止橫梁構(gòu)付變形，不論采用鑄造結(jié)構(gòu)或焊接結(jié)構(gòu)都必需進(jìn)行熱處理，以消除其內(nèi)應(yīng)力。中小型液壓機(jī)橫梁多數(shù)為整體結(jié)構(gòu)，而大型液壓機(jī)橫梁由于受制造和運(yùn)輸能力的限制往往設(shè)計(jì)成組合式，并利用鍵和拉緊螺栓聯(lián)接。對(duì)于鑄造結(jié)構(gòu)的橫梁，應(yīng)注意使各部分厚度沒(méi)有突然變化，還應(yīng)注意正確設(shè)計(jì)與布置鑄造工藝所需的出砂孔。出砂孔邊緣處的應(yīng)力集中往往是橫梁產(chǎn)生疲勞裂紋的發(fā)源地。出砂孔通常布置在梁的中性層上，雖然彎曲應(yīng)力為零，但仍存在較大的剪應(yīng)力。如取一開(kāi)有長(zhǎng)圓孔的小單元體為例，此單元體受剪切變形后，出砂孔應(yīng)盡

45、量避免設(shè)在受力的主傳力筋上，出砂孔的位置應(yīng)遠(yuǎn)離應(yīng)力最大的區(qū)域，尺寸不要過(guò)大，形狀以圓形為好，孔邊最好設(shè)有加強(qiáng)圈。采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)的橫梁構(gòu)件，應(yīng)注意不要將焊接點(diǎn)設(shè)在受力較大處，焊縫宜對(duì)稱(chēng)布置，焊接時(shí)應(yīng)防止構(gòu)件變形，嚴(yán)格控制焊縫質(zhì)量。為了減輕重量，縮短立柱長(zhǎng)度，一般根據(jù)“等強(qiáng)梁概念”將上橫梁設(shè)計(jì)成梁的中部高度較兩端稍高的形式，但其高度差不能太大。當(dāng)立柱中心距較小時(shí)，為便于加工，可設(shè)計(jì)成“等高梁”。在梁的高度過(guò)渡區(qū)，應(yīng)盡量增大過(guò)渡圓角半徑以及減小傾角，以減輕應(yīng)力集中。對(duì)于鑄造結(jié)構(gòu)的上橫粱，在中小型液壓機(jī)中也可將主缸與上橫梁鑄戍一體，這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但加工較復(fù)雜。尤以工作行程短，缸體較矮的為宜。在四立柱

46、間距較小，工作缸較大的情況下采用該種結(jié)構(gòu)也是可行的。2.2.5.1 上梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上橫梁斷面分布應(yīng)根據(jù)其受力情況來(lái)考慮，一般梁中部高度較兩端稍高。在立柱中心距較小時(shí)，為了便于加工，常設(shè)計(jì)成等高梁。上橫梁通過(guò)立柱聯(lián)接成機(jī)身上半部，并安裝工作油缸，為使其組成的空間合乎要求及活塞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，要求上橫梁安裝油缸孔的軸線(xiàn)與安裝油缸的臺(tái)肩平面應(yīng)垂直，上橫梁與調(diào)節(jié)螺母接觸面與主油缸臺(tái)肩應(yīng)平行，以及立柱穿過(guò)孔的上下平面應(yīng)平等等，還要安裝回程缸，內(nèi)筋板和外筋板須符合鑄鋼件最小壁厚要求。具體要求如下：（1）安裝主軸缸孔的軸線(xiàn)與油缸臺(tái)肩貼合平面不垂直度允許公差應(yīng)小于等于0.06/1000mm；（2）調(diào)節(jié)螺母接觸平面與油

47、缸臺(tái)肩貼合平面的不平行度允許公差應(yīng)小于等于0.05/1000mm；（3）鎖緊螺母接觸面與調(diào)節(jié)螺母接觸面（立柱穿過(guò)孔的上平面與下平面）間不平度允許公差應(yīng)小于等于0.16/1000mm；（4）油缸鎖緊螺母平面與油缸臺(tái)肩貼合平面間不平度允許公差應(yīng)小于等于0.12/1000mm；（5）與油缸外圓配合公差為H7/f7；（6）立柱孔尺寸一般比立柱插入端直徑大12mm上橫梁的強(qiáng)度計(jì)算各段剪力為：段 段 段 式中 Q側(cè)缸的公稱(chēng)壓力； P中間缸的公稱(chēng)壓力。最大的撓度為中點(diǎn)：式中 a側(cè)缸中心線(xiàn)到支點(diǎn)的距離截面所受彎矩 序號(hào)截面寬度截面高度截面積面積重心至X軸矩離截面對(duì)X軸的截面矩截面矩S與面積重心至X軸距離乘積各

48、截面積的慣性矩1506300612115014910759002321042854122867489443241380615078470081920380218總計(jì)21087736471859743382061H形心至X軸距離： cm所以 =cm截面對(duì)X軸的慣性矩：382061+71859743=72241804截面對(duì)形心軸的慣性矩：截面最大彎曲壓應(yīng)力：截面最大彎曲拉壓力：根據(jù)上橫梁受力簡(jiǎn)圖，上橫梁由彎矩及剪力而產(chǎn)生的撓度為：該上橫梁相對(duì)撓度：計(jì)算結(jié)果表明，剛度較差，強(qiáng)度是安全的。2.2.5.2 活動(dòng)橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于活動(dòng)橫梁，其結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)壓制工藝性質(zhì)而定。對(duì)粉末冶金液壓機(jī)，只承受壓應(yīng)力，故可設(shè)

49、計(jì)成上面敞開(kāi)的箱形構(gòu)件，中部高度也可以較低。對(duì)于有可能在偏心載荷條件下工作的活動(dòng)橫粱，一般設(shè)計(jì)成高度略低于上橫梁，而壁厚相近的封閉式箱形體，如圖1350所示。活動(dòng)橫梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮導(dǎo)向問(wèn)題，為保證具有足夠的導(dǎo)向精度，一般導(dǎo)向部分高度不應(yīng)小于活塞行程的二分之一。從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，活動(dòng)橫梁行程終止無(wú)機(jī)械限程，即無(wú)限程裝置，依靠電氣行程開(kāi)關(guān)來(lái)限制其運(yùn)動(dòng)之上下位置。活動(dòng)橫梁通過(guò)模具墊板傳遞壓力，故活動(dòng)橫梁僅受擠壓及較小彎曲，因此對(duì)活動(dòng)橫梁計(jì)算可以略。2.2.5.2 下橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下橫梁也叫底座，下橫梁上一般裝有移動(dòng)工作臺(tái)，有的液壓機(jī)尚有頂出器，下橫梁的兩側(cè)一般裝有側(cè)梁，以便安裝移動(dòng)工作臺(tái)的缸體、導(dǎo)向塊

50、及拉桿。側(cè)梁用螺栓及鍵同下橫梁相聯(lián)。下橫梁的剛度應(yīng)要求嚴(yán)些。以保證整個(gè)壓機(jī)的剛度。由于液壓機(jī)工作缸采用柱塞式，由于柱塞式工作缸無(wú)法完成回程，所以該液壓機(jī)采用回程缸，本例為方便安裝，采用差動(dòng)活塞結(jié)構(gòu)?；爻谈壮叽缭O(shè)計(jì)：本例取小徑200mm回程缸的實(shí)際產(chǎn)生的最大總壓力為由液壓缸外徑公式（缸內(nèi)徑，缸外徑）由移動(dòng)缸的壁厚：s=50mm得： t=(1.52)s=140mm h=(1.52)s=140mm缸體剛度強(qiáng)度校核從略。在這一章中通過(guò)液壓機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)計(jì)出液壓缸、上橫梁（回程缸）、活動(dòng)橫梁和下橫梁（移動(dòng)缸）和立柱。本設(shè)計(jì)采用通用的三梁四柱結(jié)構(gòu)，液壓機(jī)的其它零件也都安裝在機(jī)架上以行成一個(gè)整體。機(jī)架的強(qiáng)

51、度，剛度及其制造水平和安裝精度的高低，不僅影響著設(shè)備本身的工作性能和使用壽命，還直接影響著安裝在設(shè)備上的各種成形模具的壽命，甚至影響到生產(chǎn)能否順利完成。關(guān)鍵部件主要是工作缸和立柱。以下將對(duì)這兩個(gè)部件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算。包括各個(gè)零件的尺寸，強(qiáng)度和剛度校核等。當(dāng)然還有部分結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。第3章 拉桿與壓套的設(shè)計(jì)3.1 拉桿、壓套與橫梁的連接形式在液壓機(jī)的機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，立柱往往是薄弱環(huán)節(jié)，它不但要承受軸向拉力，而且還要承受偏心載荷引起的彎矩。特別是在立柱與橫梁的聯(lián)結(jié)部位，由于截面形狀的劇烈變化，或由于聯(lián)結(jié)方式，均會(huì)帶來(lái)應(yīng)力集中。在通常的結(jié)構(gòu)型式中，液壓機(jī)的立柱均在有較大拉應(yīng)力振幅的脈動(dòng)循環(huán)載荷下工作，很

52、容易導(dǎo)致疲勞破壞。近年來(lái)，在鍛造液壓機(jī)中開(kāi)始采用預(yù)應(yīng)力拉緊桿組合機(jī)架，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖所示。立柱由兩部分組成，外面的空心柱套位于上下橫梁之間，在預(yù)緊時(shí)主要承受壓力，中間的拉緊桿穿過(guò)上、下橫梁與柱套，用預(yù)緊力把它們緊緊地聯(lián)成一個(gè)整體。拉緊桿的數(shù)量及布置方式，應(yīng)根據(jù)機(jī)架的整體受力分析來(lái)確定。圖中為一雙柱式機(jī)架的拉緊桿布置圖，每個(gè)立柱上用了八個(gè)拉緊桿。預(yù)緊時(shí)，拉緊桿用專(zhuān)用液壓螺母預(yù)緊。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是，把在偏心載荷下承受拉彎聯(lián)合作用，處于復(fù)雜受力狀況的立柱，分解成拉緊桿與柱套，拉緊桿只承受拉力，可用高強(qiáng)材料制成，而空心柱套主要承受彎矩及軸向壓力，始終處于壓應(yīng)力狀態(tài)。對(duì)拉緊桿而言，雖然在預(yù)緊狀態(tài)及合成狀

53、態(tài)均承受較高的拉應(yīng)力，但在循環(huán)載荷作用下，應(yīng)力波動(dòng)幅度很小，桿的截面形狀也沒(méi)有急劇變化，因此，抗疲勞性能很好。對(duì)柱套而言，抗彎剛度很大，又始終處于壓應(yīng)力狀態(tài)，因此，抗疲勞性能也很好。這種結(jié)構(gòu)在上傳動(dòng)及下拉式鍛造液壓機(jī)中均有采用。3.2 拉桿、壓套的材料在梁柱式結(jié)構(gòu)中，拉桿、壓套是機(jī)架的重要支撐件和主要受力件，又是活動(dòng)橫梁的導(dǎo)向件，因此，對(duì)拉桿、壓套有較高的強(qiáng)度、剛度和精度要求，拉桿、壓套所用材料，結(jié)構(gòu)尺寸，制造質(zhì)量及其橫梁之間的連接方式、預(yù)緊程度等因素，都對(duì)液壓機(jī)的工作性能甚至使用壽命有很大影響。本案中拉桿采用35CrMo鋼鍛造而成，從螺紋到導(dǎo)向部分應(yīng)圓滑過(guò)渡，圓角不應(yīng)太小，避免應(yīng)力集中。光潔

54、度對(duì)疲勞強(qiáng)度影響很大。壓套采用ZG36SiMnMo整體鑄造。3.3 拉桿的連接方式螺母式：每根拉桿主要靠?jī)蓚€(gè)外螺母與上下橫梁禁固在一起，這種結(jié)構(gòu)加工安裝方便。 3.4 加熱孔拉桿通常如下材料鍛造而成，35、45、40Cr、20MnV等。從螺紋到導(dǎo)向部分應(yīng)圓滑過(guò)渡，圓角不應(yīng)太小，以免應(yīng)力集中，導(dǎo)向部分的表面粗糙度應(yīng)在Ra0.8mm以下，并有足夠的幾何形狀和表面硬度。中小型液壓機(jī)的立柱多為實(shí)心，兩端鉆出預(yù)緊用的加熱孔。3.5 拉桿預(yù)緊拉桿螺母一般為圓柱形，小液壓機(jī)的是整體螺母，立柱直徑在150mm以上的，用兩個(gè)半螺母用螺栓緊固而成，材料為ZG35或35鍛鋼。組合式螺母的結(jié)構(gòu)，機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)為JB2077

55、75。立柱螺母采用45度鋸齒形螺紋，機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)為JB207675,以生產(chǎn)實(shí)踐和光彈試驗(yàn)中均發(fā)現(xiàn)利用鋸齒形螺紋的前三扣承擔(dān)了大部分載荷，應(yīng)力最大，為使各扣螺紋承擔(dān)載荷均勻，可在螺母前端車(chē)出10度左右的錐度，普通形式的鍛造液壓機(jī)由于重心高，再卸壓釋放能量時(shí)，以及偏心鍛造時(shí)，都會(huì)引起晃動(dòng)，并會(huì)使螺母松動(dòng)而加劇這種晃動(dòng)，立柱受力不均勻。因此，要有效的防止立柱螺母的松動(dòng)。保證螺紋加工精度，及配合精度，此外，還需注意安裝時(shí)預(yù)緊及防松。立柱的預(yù)緊油加熱預(yù)緊和超壓預(yù)緊兩種。1 加熱預(yù)緊 此方法是常用方法，立柱端部應(yīng)鉆有加熱孔。在立柱機(jī)上橫梁安裝好后，先將內(nèi)外螺母冷態(tài)擰緊，然后用電阻絲或蒸汽等加熱方法使立柱端部伸長(zhǎng)，達(dá)到一定溫度后，將外螺母再向下擰過(guò)一個(gè)角度，一般是采用螺母外徑上一點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)來(lái)度量立柱冷卻后就在螺母與橫梁之間產(chǎn)生一個(gè)很大的預(yù)緊力，使螺母不易松動(dòng)。2 超壓預(yù)緊 液壓機(jī)安裝后，在總壓力超過(guò)公稱(chēng)壓力1.25倍的情況下使用液壓機(jī)加載，立柱超載受拉，產(chǎn)生彈性伸長(zhǎng)，此時(shí)以八個(gè)外螺母為基準(zhǔn)，把原來(lái)已擰緊的內(nèi)螺母在往里擰緊到貼緊為止。超壓預(yù)緊雖然比較簡(jiǎn)單，但不易達(dá)到預(yù)期預(yù)緊力，不易保證預(yù)緊后機(jī)架的水平與垂直度。本設(shè)計(jì)采用加熱預(yù)緊，安裝后先使用35天，然后再加熱預(yù)緊，并裝上鎖緊裝