畢業(yè)設(shè)計小型液壓機主機結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算

1、編號： 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書題 目： 小型液壓機 主機結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算 院 （系）： 機電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師單位：機械設(shè)計制造及其自動化教研室姓 名： 職 稱： 教 授 題目類型：理論研究 實驗研究 工程設(shè)計 工程技術(shù)研究 軟件開發(fā)2009年5月30日摘 要 液壓機是一種以液體為工作介質(zhì)，其系帕斯卡原理制成，是用來傳遞能量以實現(xiàn)各種工藝的機器。液壓機液壓傳動系統(tǒng)的工作特征是以壓力變換為主，其廣泛應(yīng)用于機械工業(yè)的許多領(lǐng)域。例如鍛壓、板料沖壓、金屬冷擠壓、塑料制品、磨料制品、金剛石成形、校正包裝、打包、壓磚、橡膠注塑成型、海綿鈦加工、人造板熱

2、壓、粉末冶金，乃至炸藥模壓等十分廣泛的不同工業(yè)領(lǐng)域。本文先通過工作要求計算出本設(shè)計液壓機的主要技術(shù)規(guī)格，而后進行多種四柱式液壓機的方案論證比較，選出最優(yōu)設(shè)計方案。根據(jù)最優(yōu)方案模型，依次設(shè)計完成本機（主要）、液壓系統(tǒng)和泵站。在設(shè)計本機時，按遞進原則，優(yōu)先設(shè)計出液壓缸各項尺寸參數(shù)，然后以設(shè)計好的尺寸為基礎(chǔ)尺寸逐一完成立柱、橫梁和工作臺的設(shè)計和校核。在設(shè)計液壓系統(tǒng)時，通過參考相關(guān)液壓機液壓原理圖，然后分析本設(shè)計液壓機所要實現(xiàn)的工作要求，分塊設(shè)計各部分回路系統(tǒng)，將他們聯(lián)接在一起，組成本設(shè)計液壓機的液壓系統(tǒng)。在進行泵站的設(shè)計時，主要完成液壓泵與電機的選用和油箱的設(shè)計。最后，將設(shè)計好的液壓機的各部分零、組

3、件組裝在一起，完成了液壓機的總裝。本設(shè)計液壓機具有獨立的動力機構(gòu)和電氣系統(tǒng)，采用按鈕集中控制，可實現(xiàn)調(diào)整、手動及半自動三種工作方式。液壓機的工作壓力、壓制速度，空載快速下行和減速運行的行程和范圍，均可根據(jù)工藝需要進行調(diào)整。并能完成頂出工藝、可帶頂出工藝、拉伸工藝三種工藝方式。每種工藝又有定壓，定程兩種工藝動作供選擇。關(guān)鍵詞：液壓機；液壓缸；立柱；橫梁；液壓泵；泵站；工作臺AbstractThe working medium of hydraulic machine is liquid. Hydraulic machines working Principle is the principle

4、of Pascal, it is used to transfer energy in order to achieve a variety of process. Pressure transformation is the main Operating characteristic of the hydraulic drive system of hydraulic machine, which is widely used in many areas of machine-building industry. Such as forging, sheet metal stamping,

5、cold extrusion of metal, plastic products, abrasive products, diamond shape, Calibration packaging, packing, pressure blocks, rubber injection molding, the processing of titanium sponge, wood-based panel hot-pressing, powder metallurgy, as well as Explosives molded and other areas which is a wide ra

6、nge of different industries. In this paper, the requirements to pass out of the hydraulic design of the main technical specifications of the machine, and then carry out a variety of four-pillar hydraulic machine demonstration program compared to the optimal design selected. Program in accordance wit

7、h the optimal model, followed by the design of the completion of this machine (mainly), hydraulic systems and pumping stations. In the design of the machines, according to progressive principles, giving priority to design the size parameters of the hydraulic cylinder, and then using the good-size on

8、e by one based on the completion of column size to design and verificate the Columns, the beams and the platforms. In the design of the hydraulic system, by referring to the Hydraulic schematic of the hydraulic machine, and then analyze the design of hydraulic machines in order to achieve the operat

9、ional requirements of the design of various parts of sub-block loop system, linking them together to form the design of the hydraulic system. In the design of pumping stations, the main work is choosing of the hydraulic pump and the motor, and design of fuel tanks. Finally, good design of the variou

10、s parts of hydraulic pressure to zero, components assembled together to complete the assembly of the hydraulic machine.The design of hydraulic driving force is an independent body and electrical system, centralized control of the use of buttons, can be achieved to three types of work, such as adjust

11、ing, manually and semi-automatic. The working pressure and the speed of downlink and fast no-load speed and scope of operation of the itinerary of the hydraulic machine can be adjusted according to process. And to complete the top out process, can taking the top out process, Drawing process. Each pr

12、ocess have set-Pressure and Set-range, will be two-way process for the choice of action.Keyword:Hydraulic machine; hydraulic cylinder; columns; beams; hydraulic pump; pumping station; platforms目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc229895696 引言 PAGEREF _Toc229895696 h 1 HYPERLINK l _Toc229895697 1 液壓機的基本概

13、況 PAGEREF _Toc229895697 h 1 HYPERLINK l _Toc229895698 液壓機的工作原理及液壓系統(tǒng)的組成 PAGEREF _Toc229895698 h 1 HYPERLINK l _Toc229895699 液壓機的工作原理 PAGEREF _Toc229895699 h 1 HYPERLINK l _Toc229895700 液壓系統(tǒng)的組成 PAGEREF _Toc229895700 h 2 HYPERLINK l _Toc229895701 液壓技術(shù)的應(yīng)用與優(yōu)缺點及發(fā)展概況 PAGEREF _Toc229895701 h 2 HYPERLINK l _

14、Toc229895702 液壓機的發(fā)展概況 PAGEREF _Toc229895702 h 2 HYPERLINK l _Toc229895703 液壓技術(shù)的優(yōu)點及不足 PAGEREF _Toc229895703 h 3 HYPERLINK l _Toc229895704 液壓機的用途、特點及技術(shù)參數(shù) PAGEREF _Toc229895704 h 4 HYPERLINK l _Toc229895705 2 液壓機本體結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算與校核 PAGEREF _Toc229895705 h 4 HYPERLINK l _Toc229895706 本機機構(gòu)的方案確定 PAGEREF _Toc2298

15、95706 h 4 HYPERLINK l _Toc229895707 主要技術(shù)規(guī)格的確定 PAGEREF _Toc229895707 h 4 HYPERLINK l _Toc229895708 方案論證選擇 PAGEREF _Toc229895708 h 7 HYPERLINK l _Toc229895709 液壓缸部件的設(shè)計與校核 PAGEREF _Toc229895709 h 10 HYPERLINK l _Toc229895710 液壓缸的基本尺寸的確定 PAGEREF _Toc229895710 h 10 HYPERLINK l _Toc229895711 液壓缸結(jié)構(gòu)的設(shè)計 PAGE

16、REF _Toc229895711 h 12 HYPERLINK l _Toc229895712 液壓缸強度的校核 PAGEREF _Toc229895712 h 13 HYPERLINK l _Toc229895713 立柱式機架的設(shè)計與校核 PAGEREF _Toc229895713 h 15 HYPERLINK l _Toc229895714 立柱的設(shè)計 PAGEREF _Toc229895714 h 15 HYPERLINK l _Toc229895715 立柱的校核 PAGEREF _Toc229895715 h 19 HYPERLINK l _Toc229895716 橫梁的設(shè)計與

17、校核 PAGEREF _Toc229895716 h 25 HYPERLINK l _Toc229895717 上橫梁的設(shè)計與校核 PAGEREF _Toc229895717 h 25 HYPERLINK l _Toc229895718 活動橫梁的設(shè)計與校核 PAGEREF _Toc229895718 h 29 HYPERLINK l _Toc229895719 移動工作臺及其它輔助裝置的設(shè)計 PAGEREF _Toc229895719 h 33 HYPERLINK l _Toc229895720 工作臺結(jié)構(gòu)的設(shè)計 PAGEREF _Toc229895720 h 33 HYPERLINK l

18、_Toc229895721 工作臺與頂出缸的連接方式 PAGEREF _Toc229895721 h 34 HYPERLINK l _Toc229895722 固定模具的結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc229895722 h 34 HYPERLINK l _Toc229895723 工作臺強度的校核 PAGEREF _Toc229895723 h 35 HYPERLINK l _Toc229895724 3 液壓機傳動系統(tǒng)的設(shè)計 PAGEREF _Toc229895724 h 37 HYPERLINK l _Toc229895725 系統(tǒng)圖的設(shè)計及其分析 PAGEREF _Toc22989572

19、5 h 37 HYPERLINK l _Toc229895726 動作路線的確定 PAGEREF _Toc229895726 h 37 HYPERLINK l _Toc229895727 回路系統(tǒng)的設(shè)計 PAGEREF _Toc229895727 h 38 HYPERLINK l _Toc229895728 液壓系統(tǒng)的工作原理 PAGEREF _Toc229895728 h 40 HYPERLINK l _Toc229895729 液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算 PAGEREF _Toc229895729 h 41 HYPERLINK l _Toc229895730 負載的計算 PAGEREF _Toc2

20、29895730 h 41 HYPERLINK l _Toc229895731 負載圖和速度圖的繪制及液壓缸工作壓力的計算 PAGEREF _Toc229895731 h 42 HYPERLINK l _Toc229895732 閥類元件的選擇 PAGEREF _Toc229895732 h 42 HYPERLINK l _Toc229895733 4 液壓機動力系統(tǒng)的選擇與設(shè)計 PAGEREF _Toc229895733 h 43 HYPERLINK l _Toc229895734 動力裝置的選擇 PAGEREF _Toc229895734 h 44 HYPERLINK l _Toc2298

21、95735 液壓泵工作壓力的計算 PAGEREF _Toc229895735 h 44 HYPERLINK l _Toc229895736 電動機的選擇 PAGEREF _Toc229895736 h 47 HYPERLINK l _Toc229895737 泵站的設(shè)計計算 PAGEREF _Toc229895737 h 48 HYPERLINK l _Toc229895738 油箱的設(shè)計計算 PAGEREF _Toc229895738 h 48 HYPERLINK l _Toc229895739 管道的設(shè)計計算 PAGEREF _Toc229895739 h 53 HYPERLINK l _

22、Toc229895740 泵站布置 PAGEREF _Toc229895740 h 56 HYPERLINK l _Toc229895741 泵站設(shè)備的布置 PAGEREF _Toc229895741 h 56 HYPERLINK l _Toc229895742 電動機與液壓泵的連接方式 PAGEREF _Toc229895742 h 56 HYPERLINK l _Toc229895743 5 液壓機的總裝 PAGEREF _Toc229895743 h 56 HYPERLINK l _Toc229895746 結(jié)論 PAGEREF _Toc229895746 h 58 HYPERLINK

23、l _Toc229895746 謝 辭 PAGEREF _Toc229895746 h 59 HYPERLINK l _Toc229895747 主要參考文獻 PAGEREF _Toc229895747 h 60引言液壓機是利用液壓傳動技術(shù)進行加工的設(shè)備。隨著液壓技術(shù)的發(fā)展，液壓機在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用，例如鍛造液壓機，模鍛液壓機、沖壓液壓機、制造炸藥及火箭固體燃料用的液壓機，萬能液壓機。它們具有許多優(yōu)點：如結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)構(gòu)布局靈活；可以根據(jù)工藝要求來靈活改變其壓力與行程；可以根據(jù)工藝要求十分方便的在各種部位布置所需的液壓缸；與機械壓力機相比，具有壓力和速度可在廣泛的范圍內(nèi)無級調(diào)速

24、；可在任意位置輸出全部功率和保持所需壓力；各執(zhí)行機構(gòu)動作可很方便地達到所希望的配合關(guān)系；振動小、易于實現(xiàn)計算機控制及自動控制等等。特別是近年來，液壓技術(shù)及液壓元件、計算機控制技術(shù)等有了迅速發(fā)展，使得各種液壓機的性能日趨完善。層壓液壓機、擠壓液壓機、壓制及注射液壓機、打包壓塊液壓機等一些液壓設(shè)備在科學(xué)生產(chǎn)中也得到廣泛的應(yīng)用。1 液壓機的基本概況1.1 液壓機的工作原理及液壓系統(tǒng)的組成液壓機的工作原理液壓機系根據(jù)帕斯卡原理制成，是一種利用液體壓力能來傳遞能量的機器。液壓機一般由本體（主機）、操縱系統(tǒng)及泵站三大部分組成。液壓機的工作循環(huán)一般包括停止、充液行程、工作行程及回程，現(xiàn)分述如下。(1) 充液

25、行程 操縱手把由“停止”位置移到“充液行程”位置，分配器搖桿軸逆時針轉(zhuǎn)動，回程缸排水閥打開，活動橫梁靠自重下降，回程缸中液體排入充液罐或水泵站的水箱。此時工作缸內(nèi)液體壓力下降，在工作缸和充液罐中液體壓力差的作用下，充液閥自動打開，充液罐內(nèi)的低壓液體大量流入缸內(nèi)，實現(xiàn)動梁空程向下的充液行程。(2) 工作行程 充液行程結(jié)束后，充液閥應(yīng)完全關(guān)閉，回程缸仍通低壓。操縱手把被移動到“工作行程”位置，搖桿軸繼續(xù)作逆時針轉(zhuǎn)動，工作缸進水閥打開，高壓液體經(jīng)充液閥腔進入工作缸，作用于柱塞上，并通過動梁對工件進行壓力加工。(3) 回程 工作行程結(jié)束時，操縱手把被反向移動到“回程”位置，搖桿軸反向作順時針轉(zhuǎn)動，工作

26、缸進水閥先關(guān)閉，然后工作缸進水閥打開，卸掉工作缸和管道中高壓液體的壓力，接著回程缸進水閥打開，使回程缸和充液閥接力器通高壓液體，強迫打開充液閥。動梁在回程缸高壓液體作用下向上運動，迫使工作缸中大量液體排入充液罐或低壓緩沖器。(4) 停止 將操縱手把移動到“停止”位置，工作缸排水閥繼續(xù)打開，工作缸通低壓，而此時回程缸進水閥和排水閥都關(guān)閉，液體被封閉在回程缸內(nèi)，故動梁可停在操作空間的任意位置。液壓機的動力裝置具有兩種基本形式：泵直接傳動和泵蓄勢器傳動。有時為了供給液壓機以更高壓力的工作液體，在工作缸與分配器間增設(shè)增壓器。增壓器的低壓缸由泵或泵蓄勢器站供給一定壓力的工作液體，經(jīng)增壓器增壓后，供給液壓

27、機工作缸使用。液壓機的工作介質(zhì)主要有兩種，采用乳化液的一般稱為水壓機，采用油的稱為油壓機，兩者統(tǒng)稱為液壓機。油壓機中應(yīng)用最廣的是機械油，有時也采用透平油或其他類型液壓油。油在防腐蝕、防銹和潤滑性能方面都比乳化液好，油的粘度比較大，也容易密封。因此，近年來，采用油為工作介質(zhì)的越來越多。液壓系統(tǒng)的組成 液壓系統(tǒng)一般有以下幾部分組成：(1) 能源部分 其功用是電動機的機械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，如各類液壓泵。(2) 執(zhí)行元件部分 包括各類液壓缸和液壓馬達。其功用是將油液的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能以帶動工作部件運動。(3) 控制調(diào)節(jié)元件部分 包括各種壓力閥，流量閥和換向閥。其功用是調(diào)節(jié)與控制液壓系統(tǒng)中液流的壓

28、力、流量和流動方向，以滿足工作部件所需要的力（力矩）、速度（轉(zhuǎn)速）和運動方向（運動循環(huán)）的要求。(4) 輔助元件部分 能源部分、執(zhí)行元件部分、控制元件部分這三項組成部分之外的其它元件都稱輔助元件，包括油箱、油管、管接頭、濾油器、蓄能器、壓力表、加熱（冷卻）器等等。它們對于保證液壓系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性具有重要的作用。 此外，還有液壓油，即傳動介質(zhì)。1.2 液壓技術(shù)的應(yīng)用與優(yōu)缺點及發(fā)展概況液壓機的發(fā)展概況液壓傳動技術(shù)是一門新的學(xué)科技術(shù)，它的發(fā)展歷史雖然較短，但是發(fā)展的速度卻非常之快。自從1795年制成了第一臺壓力機起，液壓技術(shù)進入了工程領(lǐng)域；1906年開始應(yīng)用于國防戰(zhàn)備武器。第二次世界大戰(zhàn)期間

29、，由于軍事工業(yè)迫切需要反應(yīng)快、精度高的自動控制系統(tǒng)，因而出現(xiàn)了液壓伺服控制系統(tǒng)。從60年代起，由于原子能、空間技術(shù)、大型船艦及電子技術(shù)的發(fā)展，不斷地對液壓技術(shù)提出新的要求，從民用到國防，由一般的傳動到精確度很高的控制系統(tǒng)，這種技術(shù)得到更加廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。在國防工業(yè)中：海、陸、空各種戰(zhàn)備武器均采用液壓傳動與控制。如飛機、坦克、艦艇、雷達、火炮、導(dǎo)彈及火箭等。在民用工業(yè)中：有機床工業(yè)、冶金工業(yè)、工程機械、農(nóng)業(yè)方面，汽車工業(yè)、輕紡工業(yè)、船舶工業(yè)。另外，近幾年又出現(xiàn)了太陽跟蹤系統(tǒng)、海浪模擬裝置、飛機駕駛模擬、船舶駕駛模擬器、地震再現(xiàn)、火箭助飛發(fā)射裝置、宇航環(huán)境模擬、高層建筑防震系統(tǒng)及緊急剎車裝置等，

30、均采用了液壓技術(shù)。總之，一切工程領(lǐng)域，凡是有機械設(shè)備的場合，均可采用液壓技術(shù)。目前，各類液壓機的發(fā)展趨勢向著高精度、集成化與精密化、數(shù)控化、自動化與網(wǎng)絡(luò)化、柔性化、高生產(chǎn)率與高效率、環(huán)境保護與人身安全保護和成線化與成套化方向發(fā)展。液壓技術(shù)的優(yōu)點及不足(1) 它的發(fā)展如此之快，應(yīng)用如此之廣，其原因就是液壓技術(shù)有著優(yōu)異的特點，歸納起來： 單位功率的重量輕、結(jié)構(gòu)尺寸小。據(jù)統(tǒng)計，軸向柱塞泵每千瓦功率的重量只有1.5-2N，而直流電機則高達15-20N。這說明在同等功率下，前者的重量只有后者的10-20%；至于尺寸相差更大，前者約為后者的12-13%。 反應(yīng)速度快。電動機轉(zhuǎn)動部件的慣量可達到其輸出轉(zhuǎn)距的

31、50%左右，而液壓馬達則不大于5%。所以在加速中同等功率的電動機需一秒到幾秒的時間，而液壓馬達只需0.1秒。 大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速，而且調(diào)速性能好。調(diào)速范圍可達200-250（100：1至2000：1），而電動機通常只能達到20。 能傳遞較大的力或轉(zhuǎn)距。傳遞較大的力或轉(zhuǎn)距是液壓傳動的突出優(yōu)點。 易實現(xiàn)功率放大。這在控制系統(tǒng)中是非常重要的一個特點，它可以減少執(zhí)行部件所需的操縱力，以微小的信號輸入而得到較大的功率輸出。 操縱、控制調(diào)節(jié)比較方便、省力，易實現(xiàn)自動化。尤其和電氣控制結(jié)合起來，能實現(xiàn)復(fù)雜的順序動作和遠程控制。 液壓系統(tǒng)易于實現(xiàn)過載保護；由于用油作為傳動介質(zhì)，故能自動潤滑，元件使用壽命較長

32、。 液壓元件已標準化、系列化和通用化，便于設(shè)計和選用。液壓元件的布置更換方便，成本較低。(2) 液壓傳動與控制目前尚有一些缺點，如： 一定的泄漏現(xiàn)象，使容積效率降低，不易實現(xiàn)定比傳動，而且會污染環(huán)境，解決不好，對運動的平穩(wěn)性有一定的影響。但這種現(xiàn)象在逐漸地得到克服和控制。 液在流動中產(chǎn)生一定的阻力損失。在高壓高速下會使油溫升高，影響油的粘性和元件的壽命。 液壓元件制造精度要求高，使用維護比較嚴格。 液壓系統(tǒng)的故障原因有時不易查明。 液壓機的用途、特點及技術(shù)參數(shù)液壓機工藝用途廣泛，適用于彎曲、翻邊、拉伸、成型和冷擠壓等沖壓工藝，壓力機是一種用靜壓來加工產(chǎn)品。適用于金屬粉末制品的壓制成型工藝和非金

33、屬材料，如塑料、玻璃鋼、絕緣材料和磨料制品的壓制成型工藝，也可適用于校正和壓裝等工藝。由于需要進行多種工藝，壓機具有如下的特點：(1) 工作臺較大，滑塊行程較長，以滿足多種工藝的要求； 有頂出裝置，以便于頂出工件； 機具有點動、手動和半自動等工作方式，操作方便； 機具有保壓、延時和自動回程的功能，并能進行定壓成型和定程成型的操作，特別適合于金屬粉末和非金屬粉末的壓制； 機的工作壓力、壓制速度和行程范圍可隨意調(diào)節(jié)，靈活性大。2 液壓機本體結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算與校核 液壓機的設(shè)計也和其它任何機械設(shè)計一樣，是由加工對象工件的工藝要求決定的。因此整個設(shè)計過程首先應(yīng)該詳細分析壓制工件對各執(zhí)行機構(gòu)的動作（包括壓

34、力、速度、相對位置關(guān)系和運動精度），工作空間和裝卸料要求等等。并根據(jù)加工的實際條件；確定主要技術(shù)規(guī)格和動作線圖，參考液壓機設(shè)計的一些典型結(jié)構(gòu)和對搜集的同類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能等參考資料進行分析比較，確定總體設(shè)計方案，然后對主要零部件提出具體的要求，進行詳細核算。在此基礎(chǔ)上繪制全部零件圖和裝配圖。2.1 本機機構(gòu)的方案確定主要技術(shù)規(guī)格的確定主要技術(shù)規(guī)格是表述機器工作性能的指標。確定液壓機主要技術(shù)規(guī)格事設(shè)計工作中最重要的步驟之一。因為它直接關(guān)系到所設(shè)計的機器是否能滿足零件壓制的質(zhì)量和生產(chǎn)率要求。同時它也是設(shè)計各零部件的依據(jù)，它對零部件的尺寸、要求加工設(shè)備的能力和整機成本有極大的影響。 首先確定主參數(shù)，根據(jù)

35、任務(wù)書要求設(shè)計公稱壓力為630t 的四柱式通用液壓機，查閱JB/T 611-1991標準規(guī)定，應(yīng)選擇公稱壓力為630t 。再查JB/T9965-1999標準規(guī)定，可確定所需設(shè)計的四柱式通用液壓機的型號為Y32-630。以壓制零件為其主要用途，規(guī)定壓制零件的最大長度為400mm，可根據(jù)擠壓零件的長度、變形程度、擠壓零件的材料和擠壓方式，設(shè)計出相應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)，從而得到模具外形尺寸、安裝面積和閉合高度。相應(yīng)的決定了工作臺面積，上滑塊下平面的有效面積和閉合高度，毛坯尺寸、上滑塊行程和頂出行程。凸模面積： 2-1凸模直徑： 2-2凸模有效長度： 2-3在反擠壓時毛坯高度和毛坯直徑：（b為擠壓零件的底部厚

36、度） 2-4上滑塊高壓行程： 2-5上滑塊總行程： 2-6頂出行程： 2-7為裝卸零件方便所需的余量，為凹模裝料口部余量，為頂出活塞行程余量。取用反擠壓制取30號鋼，銅和鋁的零件時，其相關(guān)參數(shù)如下表：表 2-1P0dHmaxD0bSPS1S230號鋼50%80%235260140139621556732916793銅50%90%125200806346037811367202215800525250鋁50%99%457513210346067318730215800800250在正擠壓時各參數(shù)關(guān)系式， 2-8取用正擠壓制取30號鋼，銅和鋁的零件時，其相關(guān)參數(shù)如下表：表 2-2PdHD0bSPS

37、1S230號鋼50%80%15025035640673121617278638594354400銅50%90%125200415400251019539720549400400鋁50%99%4575163104404002311005010195745514400400另外，根據(jù)對冷擠壓有關(guān)工藝和現(xiàn)有設(shè)備的統(tǒng)計分析，有下列關(guān)系。 上滑塊回程壓力 下頂出最大壓力 下頂出回程力P4很小，可由結(jié)構(gòu)決定。 下頂出力 下頂出行程 上頂出行程其余參數(shù)查閱四柱通用液壓機的基本參數(shù)（JB/T 9957.2-1999），綜上所述，Y32-630四組式通用液壓機主要技術(shù)規(guī)格如下： 公稱壓力： 630kN 上滑塊壓

38、力： 第一級 630kN 第二級 400kN 頂出壓力： 100kN 回程壓力： 170kN 退回壓力： 70kN 開口高度： 700mm 活動橫梁下平面距工作臺面最大距離： 1400mm 工作臺距離地面距離： 800mm 滑塊行程： 450mm 頂出行程： 400mm 頂出活塞上平面距工作臺面最大距離： 160mm 工作臺有效面積： 10001000mm 上滑塊平面尺寸： 10001000mm活動橫梁行程速度， 空程下行最大： 150mm/s 工作最大： 25mm/s 回程最大： 120mm/s頂出活塞行程速度， 頂出最大： 60mm/s 退回最大： 90mm/s主機輪廓尺寸， 左右： 16

39、40mm 前后： 1000mm 地面上高： 5290mm 地面下深： 600mm機器占地面積， 左右： 4550mm 前后： 1500mmkW 全機重量： 45t方案論證選擇四柱式液壓機的安裝方式有很多種。不同的安裝方法，用于不同的場合。具體分析如下圖：圖a類型四柱式液壓機，從結(jié)構(gòu)上看，其活動橫梁和上橫梁結(jié)構(gòu)比較簡單，且尺寸寬度不夠，故承載能力不強。因此其公稱載荷不能滿足本設(shè)計所要求公稱壓力。另外，該四柱式液壓機，活動橫梁與工作臺之間空間很大，且整機具有雙向動力，故主要用于雙向薄板拉伸。圖b類型四柱式液壓機，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造成本高。其工作臺上是、安裝有3個電動馬達。其屬于專用式液壓機三通彎曲

40、擠壓。圖c類型四柱式液壓機，工作缸安裝在上橫梁內(nèi)，活動橫梁與工作缸得活塞聯(lián)接成一整體，以立柱為導(dǎo)向上下運動，并傳遞工作缸內(nèi)產(chǎn)生之力量，對制件進行壓力加工。由于機身連接成一整體框架，故機身承受整個壓力工作力量。按工作缸的安裝方式有垂直位置及水品位置得不同?？煞至⑹郊芭P式兩種。也可發(fā)展成立臥聯(lián)合式。按工作缸的數(shù)量來分可分為單缸、雙缸、三缸及多缸各種型式。其有很寬的公稱壓力設(shè)計范圍，是四柱式液壓機中應(yīng)用最廣的類型。a b c d圖2-1 各種四柱式液壓機圖d類型四柱式液壓機，就結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且安裝也很麻煩，屬于大型液壓機范疇。其基本特征與圖c相同，主要應(yīng)用在高噸位液壓機的設(shè)計上。綜上所述，參閱本設(shè)計

41、任務(wù)書要求，設(shè)計一臺公稱壓力為630t的四柱式液壓機，選用圖c方案最為合理。2.2 液壓缸部件的設(shè)計與校核液壓缸部件的作用在于把液體壓力轉(zhuǎn)換成機械功。高壓液體進入缸內(nèi)后，作用于柱塞上，經(jīng)過活動橫梁將力傳到工件上，使工件產(chǎn)生塑性變形。其通?？梢苑譃橹?、活塞式和差動柱塞式三種。柱塞式液壓缸，由于結(jié)構(gòu)簡單，因此在水壓機中應(yīng)用較多；活塞式液壓缸，由于活塞在運動的兩個方向都需要密封，因此缸的內(nèi)表面在全長上均需加工，精度和光潔度要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；而差動柱塞式液壓缸多用作回程缸，與活動橫梁聯(lián)接比較簡單。因此本設(shè)計液壓機選擇差動柱塞式液壓缸。液壓缸的基本尺寸的確定快進時采用差動連接，并通過充液補油法來實現(xiàn)

42、，這種情況下液壓缸無桿腔工作面積應(yīng)為有桿腔工作面積的6倍，即活塞桿直徑與缸筒直徑成的關(guān)系?？爝M時，液壓缸回油路上必須具有背壓,防止上壓板由于自重而自動下滑，根據(jù)液壓工程手冊表12.3-13中推薦值，可取=2Mpa，快進時，液壓缸是做差動連接，但由于油管中有壓降存在，有桿腔的壓力必須大于無桿腔，估計時可取,快退時，回油腔是有背壓的，這時亦按1Mpa來估算。工進時的壓力（推力）根據(jù)下列圖2-2來計算液壓缸面積： 2-9 液壓缸工作腔的壓力 26Mpa 液壓缸回油腔的壓力 1MPa 2-10 2-11按GB2348-80將這些直徑圓整成進標準值時得：, 由此求得液壓缸面積的實際有效面積為： 2-12

43、 2-13液壓缸實際所需流量計算：圖2-2 液壓缸工作原理圖 (1) 工作快速空程時所需流量 2-14液壓缸的容積效率，取 (2) 工作缸壓制時所需流量 (3) 工作缸回程時所需流量液壓缸結(jié)構(gòu)的設(shè)計圖2-3 液壓缸結(jié)構(gòu)圖本設(shè)計液壓機液壓缸的支承采用法蘭支承，液壓缸以法蘭支承并安裝在橫梁內(nèi)，由缸外壁的兩個環(huán)形面積與橫梁相配合，配合等級為。缸內(nèi)進入高壓液體時，通過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釘固定在橫梁上。本設(shè)計液壓機液壓缸導(dǎo)套采用抗壓耐磨的青銅鑄造。導(dǎo)套長度與工作柱塞直徑的比值采用0.8。根據(jù)我國工作缸導(dǎo)套標準，導(dǎo)套與液壓缸內(nèi)壁的配合采用，與柱塞的配合采用，

44、內(nèi)壁光潔度為。本設(shè)計液壓機工作缸與柱塞之間的密封采用夾布橡膠人字形密封，由支承環(huán)、人字形密封圈及壓環(huán)組成。在高壓液體作用下，密封圈自動貼緊被密封件，起到密封作用。其工作溫度在。查閱人字形夾布橡膠密封圈數(shù)量選用表(HG4-337-66)mm。根據(jù)上面計算的數(shù)據(jù)，液壓缸內(nèi)徑為,柱塞直徑為 ，可初取液壓缸其他基本參數(shù)l=1000mm ，h=1500mm ，b=160mm ，h1=1000mm ，h2=850mm ，h3=125mm h4=175mm ，h5=135mm ，h6=115mm ，d1=160mm ，d2=140mm ，d3=160mm其結(jié)構(gòu)簡圖如上圖2-3。液壓缸強度的校核液壓缸損壞的部

45、位多數(shù)是在法蘭與缸壁聯(lián)接的圓弧部分，其次在缸壁向缸底過渡的圓弧部分，少數(shù)在圓筒筒壁產(chǎn)生裂紋。從液壓缸使用情況來看，一般在損壞時都已承受了很高的工作加載次數(shù)，裂紋時逐步形成和擴展的，屬于疲勞損壞。(1) 用法蘭支承的缸的圓筒中段除油軸向拉應(yīng)力 外尚有由內(nèi)壓p引起的徑向壓應(yīng)力和切向拉應(yīng)力。其三向應(yīng)力狀態(tài)如下圖2-4所示： 2-15 2-16 2-17取r=r1=500mm按上式計算得，,。應(yīng)用第四強度理論：圖2-4 缸的中段應(yīng)力圖 2-18 經(jīng)計算，最大合成當量應(yīng)力發(fā)生在缸內(nèi)壁： 2-19(2) 缸底部分參考現(xiàn)有相關(guān)資料，均把平底缸當作受均布載荷作用的周邊剛性固定的中心有孔圓板來考慮。因此最大彎曲

46、應(yīng)力發(fā)生在圓板的周邊。根據(jù)第三強度理論，最大當量應(yīng)力為： 2-20 p缸內(nèi)液體壓力(26MPa)； t缸底厚度(cm)； 缸底因開孔而引入的削弱系數(shù)，本設(shè)計液壓機液壓缸采用的是鑄鋼材料，對于鑄鋼件，。圖2-5 缸底的力學(xué)計算模型故本設(shè)計液壓機液壓缸初取參數(shù)符合強度要求。2.3 立柱式機架的設(shè)計與校核立柱是四柱式液壓機重要的支承件和手里劍，同時又是活動橫梁的導(dǎo)向基準。因此，立柱應(yīng)有足夠的強度與剛度，導(dǎo)向表面應(yīng)有足夠的精度、光潔度和必要的硬度。立柱的設(shè)計立柱式機架的常用的連接型式有：(1) 兩橫梁都用立柱臺肩支承，用鎖緊螺母上下加以鎖緊。(2) 兩橫梁都用調(diào)節(jié)螺母支承，用鎖緊螺母上下加以鎖緊。(3

47、) 上橫梁用立柱臺肩支承，調(diào)節(jié)螺母安裝于工作臺面上，兩端用鎖緊螺母鎖緊。(4) 上橫梁用立柱臺調(diào)節(jié)螺母支承，立柱臺肩支持在工作面上，兩端用鎖緊螺母鎖緊。下述結(jié)構(gòu)可以看出：第一種結(jié)構(gòu)中，上橫梁與工作臺間距由立柱臺肩尺寸來保證。因此。結(jié)構(gòu)簡單，裝配方便。但裝配后機器精度不能調(diào)整，預(yù)緊也比較困難。因此，僅在無活動橫梁又無精度要求的小型簡易液壓機設(shè)計時使用。第二種結(jié)構(gòu)組成零件最多。由于調(diào)節(jié)螺母起立柱臺肩的支承作用，且可調(diào)整兩梁的支承距離，對立柱有關(guān)軸向尺寸要求不嚴格，緊固較容易。但對立柱螺紋精度以及調(diào)節(jié)螺母精度要求較高。機器精度調(diào)整較麻煩。第三即第四種結(jié)構(gòu)基本相同，精度調(diào)整和加工也不很復(fù)雜，但總裝后立

48、柱預(yù)緊不如第二種方便。第四種結(jié)構(gòu)加工情況與第三種相同，但精度調(diào)整較第三種可靠。 (1) (2) (3) (4) 圖2-6 立柱的結(jié)構(gòu)形式 因此，本設(shè)計液壓機立柱采用第四種結(jié)構(gòu)形式。立柱為液壓機的重要零件，是活動橫梁的導(dǎo)向基準。結(jié)合選用的第四種結(jié)構(gòu)考慮：(1) 立柱導(dǎo)向面光潔度為。(2) 立柱導(dǎo)向面錐度及橢圓度不大于公差之半。(3) 立柱導(dǎo)向面軸線不平直度允差不大于0.05/1000毫米。(4) 與工作臺貼合之端面對立柱導(dǎo)向表面之跳動量允差不大于0.05毫米。(5) 材料選用45鍛鋼件。毛坯應(yīng)真火處理，消除鍛造過程的內(nèi)應(yīng)力。(6) 立柱導(dǎo)向表面有條件應(yīng)進行熱處理，表面硬度不低于HRc45。立柱螺

49、母的設(shè)計有整體式和對開式兩種。本設(shè)計液壓機采用對開式。材料選用45鍛鋼件。參閱Q/ZB 173-73標準，大于500噸的液壓機，應(yīng)選用單線細牙鋸齒形螺紋。螺母外徑： 為螺紋直徑由取為130mm，則取，。螺母與上下橫梁貼合面A應(yīng)與螺紋軸線相垂直。一般要求螺紋與其端面在一次裝卡下加工，以保證其垂直度，該端面光潔度不低于。立柱螺母鎖緊孔可在外圓表面銑直槽或打孔。立柱螺母防松裝置常用方法有以下兩種，由于(b)較(a)防松可靠，因此，本設(shè)計液壓機立柱螺母放防松裝置采用(b)方法。圖2-7 防松裝置防松裝置上所選螺釘型號為 GB/T70.1-2000；所選墊片型號為 墊圈16 GB/T7244-1987；

50、所設(shè)計螺母尺寸為 GB/T41-2000；所選墊圈型號為 墊圈130 GB/ZQ4335-1986。個數(shù)全部為3個。根據(jù)本設(shè)計確定的主要技術(shù)規(guī)格，可初取上立柱的基本尺寸參數(shù)：l=3700mm , d=130mm , d2=180mm =130mm，其結(jié)構(gòu)簡圖如下圖2-8：圖2-8 立柱結(jié)構(gòu)簡圖立柱的校核從以上結(jié)構(gòu)分析可以看出：立柱受力情況是由液壓機結(jié)構(gòu)、工藝過程的受力和預(yù)緊狀態(tài)下的手里狀態(tài)決定的。因此，應(yīng)以以下幾個方面來進行計算校核。第一，立柱預(yù)緊狀態(tài)下的受力分析和強度計算。第二，中心載荷下立柱受力分析和強度計算。第三，偏心負荷狀態(tài)下，對柱塞式油缸，立柱和導(dǎo)套間隙均等狀態(tài)下，立柱的受力分析和強

51、度計算。第四，偏心負荷狀態(tài)下，對柱塞式油缸，立柱和導(dǎo)向間隙不等，一側(cè)立柱承受偏心負荷產(chǎn)生的水平力時，立柱的受力分析和強度計算。(1) 中心載荷下立柱強度計算在中心載荷下，立柱只承受拉應(yīng)力，其應(yīng)力計算式如下： 2-21 P公稱壓力 D0立柱最小直徑(D0=11cm) n立柱個數(shù) 立柱許用拉伸應(yīng)力，(2)、偏心載荷作用下立柱強度計算圖2-9 偏心載荷下受力分布液壓機工作時，由于模具不對稱，工作變形阻力不對稱等各種因素必然造成片載受力狀態(tài)。這時，立柱將承受由于偏心載荷產(chǎn)生的附加彎矩和拉力，導(dǎo)套和立柱配合表面承受擠壓，對油缸的密封液將產(chǎn)生不利影響。因此，應(yīng)仔細分析和計算。對柱塞式油缸，偏心載荷如上圖所

52、示。因為Z= 常數(shù)，故M1之極大值，可用下式求出： 2-22既有： 2-23設(shè)，則。即最大彎矩在處。圖2-10 計算圖形強度計算條件為： 2-24將R和M之值帶入上式得： 2-25 P公稱壓力 F計算端面的面積 W計算端面的端面系數(shù) Mk偏心載荷產(chǎn)生的計算力矩設(shè)，則當計算立柱插入工作臺的端面時： ， 2-26當計算立柱插入上橫梁的端面時： ，故，均滿足強度校核要求。(3) 偏心載荷作用下單柱受力時的強度計算以上討論的是在立柱與活動橫梁導(dǎo)套間隙一致，即偏載下活動橫梁對立柱作用力完全均等情況。但實際結(jié)構(gòu)中，由于制造和裝配誤差，間隙不可能相等。因此，將使立柱手里不均勻。當立柱一側(cè)受水平力H時，其計算

53、圖形如下圖：圖2-11 立柱一側(cè)受力計算圖形分析中均取彎矩作用下該斷面拉應(yīng)力為正，反之為負。將圖(a)計算圖形3處解開，代之以未知力X1、X2和X3，得圖(b)所示靜定基圖。應(yīng)用力法方程可得： (1) (2) (3) 2-28應(yīng)用莫爾積分，可得： 2-29將上式結(jié)構(gòu)帶入(1)、(2)、(3)求解得： (4) (5) (6) 2-30由圖 (b)靜力平衡方程可解得各點彎矩為： 2-31由以上各點彎矩得公式可以看出，各點均是Y得函數(shù)，從Y由0到1之間變化時，M1為最大，根據(jù)滑塊力平衡條件： 2-32立柱最大受力一側(cè)所承受得總拉力N為： 2-24立柱一側(cè)受力時得強度條件為： 2-25由 (e0=10

54、cm) (D=18cm) (Y=0.36,Z=0.1,B=140,e=6) 則， 故，均滿足強度校核要求。(4) 立柱得預(yù)緊和計算為了保證機架得精度與剛度，立柱與上橫梁和工作臺聯(lián)接部分可靠預(yù)緊是十分重要的。設(shè)預(yù)緊力為P1，預(yù)緊后立柱變形為，工作臺或上橫梁與立柱預(yù)緊部分受壓區(qū)得變形為，則可作出受力和變形關(guān)系圖。故立柱插入部分得拉應(yīng)力為： 2-26 P2立柱受力 F1每一立柱插入部分得截面積 圖2-12 立柱預(yù)緊力和變形關(guān)系圖立柱臺階處擠壓應(yīng)力： 2-27(5) 立柱螺母強度計算立柱螺母強度計算主要是螺紋強度得計算。作用在每一圈螺紋上的力： 2-28剪切應(yīng)力： 2-29擠壓應(yīng)力： 2-30彎曲應(yīng)力

55、： 2-31滿足強度校核要求。故本立柱初取基本參數(shù)符合強度要求。2.4 橫梁的設(shè)計與校核液壓機的橫梁分為上橫梁、活動橫梁和下橫梁。三個橫梁外形尺寸很大，為了節(jié)約金屬和減輕重量，一般做成箱型，在安裝各種缸、柱塞及立柱的地方做成圓筒形，中間加設(shè)筋板，承載大的地方筋板較密，以提高剛度，降低局部應(yīng)力。合理的布置筋板，可以使橫梁重量輕，又有足夠的強度和均勻的剛度。筋板一般按方格形或輻射形布置。橫梁由鑄造和焊接制成，目前以鑄造居多，一般采用ZG35B鑄鋼，2000KN以下的小型液壓機也采用鑄鐵。隨著軋制板材和焊接技術(shù)的發(fā)展，鋼板焊接橫梁也日益增多，其具有加工周期短、結(jié)構(gòu)重量輕、強度高及外形美觀等特點。設(shè)計

56、上、下橫梁時，為了減輕重量，根據(jù)“等強度梁”的概念，設(shè)計成不等高梁，立柱柱套處的高度小于中間截面的高度。另外，還應(yīng)正確的設(shè)計與布置鑄造工藝所需的砂孔。出砂孔邊的應(yīng)力集中往往是橫梁產(chǎn)生疲勞裂紋的發(fā)源地。合理的選擇出砂孔的位置、形狀和大小，可以減少應(yīng)力集中程度。盡量避免在受力的主傳力筋上開出砂孔，出砂孔的位置應(yīng)遠離應(yīng)力最大的區(qū)域，出砂孔不要開得過大，其形狀以圓形為好。上橫梁的設(shè)計與校核(1) 上橫梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計上橫梁位于立柱上部，用于安裝工作缸，承受工作缸的反作用力。亦可安裝回程缸及其它輔助裝置。對于中小型液壓機其結(jié)構(gòu)形式主要有：鑄造及焊接兩種。一般上橫梁都采用HT20-40鑄鐵件或ZG35鑄鋼件。

57、小于500T的液壓機采用鑄鐵結(jié)構(gòu)，大于500T的液壓機采用鑄鋼結(jié)構(gòu)。本設(shè)計要求為設(shè)計公稱壓力為630T液壓機，故采用ZG35鑄鋼件鑄造結(jié)構(gòu)。為了受力后應(yīng)力分布較合理，本設(shè)計上橫梁結(jié)構(gòu)采用上、下封閉的箱式結(jié)構(gòu)。此外，還要考慮到起重與清砂的方便。上橫梁斷面分布應(yīng)根據(jù)其受力情況來考慮，一般梁的總部高度較兩端稍高。在立柱中心距較小時，為了便于加工，設(shè)計成等高梁。與立柱聯(lián)接部件的高度，雖受力較小，一般也不小于中間高度的二分之一。本設(shè)計立柱中心距足夠大，故采用總部高度較兩端稍高的結(jié)構(gòu)形式。上橫梁立柱空的配合剪下，原定為，但在實際安裝中，往往因為立柱垂直度公差疊加，而發(fā)生裝不進的現(xiàn)象。所以對于中小型液壓機，

58、應(yīng)有1-2mm的間隙，不配合部分不加工，在直徑上可擴大50mm，而且上孔應(yīng)比下孔的間隙略大。上橫梁工作缸孔應(yīng)做成圓形的支承筒形式，以保證工作缸支承面上有均勻的剛度，不致由于上橫梁不均勻變形而使支承反力局部集中，降低缸的使用壽命。工作缸孔的配合采用，為了便于安裝，下孔的直徑應(yīng)比上孔大10-20mm。由于上橫梁變形和吊缸螺釘松動產(chǎn)生缸的上下竄動，而使上橫梁與工作缸法蘭的支承接觸面出現(xiàn)壓陷現(xiàn)象，破壞了接觸精度，形成沿圓周方向不均勻局部接觸，局部支承過大，導(dǎo)致缸的早期破壞。因此應(yīng)設(shè)計成凸臺，凸臺高度應(yīng)滿足幾次重車量，每次約為3-5mm，一般為10-20mm。其結(jié)構(gòu)簡圖如下圖2-13：圖2-13 上橫梁

59、結(jié)構(gòu)圖根據(jù)本設(shè)計確定的主要技術(shù)規(guī)格，可初取上橫梁的基本尺寸參數(shù)：l=1640mm ，b=1000mm ，h=800mm ，R1=mm ，R2=65mm ，h3=80mmb1=50mm ，a1=130mm ，a2=160mm ，h1=650mm ，h2=260mm ，d2=305mmR3=330mm ，R4=315mm ，R5=570mm(2)、上橫梁強度的校核由于上橫梁的剛度遠大于立柱的剛度，因此可以將上橫梁簡化為簡支梁，支點間的距離為寬邊立柱中心距。工作缸壓力可簡化為作用于法蘭半圓環(huán)重心上的兩個集中力。圖2-14 上橫梁受力簡圖最大彎矩在梁的中點： 2-32 P液壓機的公稱壓力； D缸法蘭的

60、環(huán)形接觸面平均直徑； 立柱寬邊中心距。最大剪力為： 2-33對截面變化不大的箱形體梁，主要計算其最大彎矩處的強度： 2-34 最大彎矩； J計算截面慣性矩； h計算截面的形心至最外點距離。 圖2-15 上橫梁截面圖表2-3 等量截面參數(shù)表截面寬度bi(cm)截面高度hi(cm)截面積Fi(cm2)截面重心至X軸距離Yi(cm)截面對X軸的靜力距Si(cm3)靜力距與面積重心至X軸距離的乘(cm4)各截面積的慣性矩Joi(cm4)56532558040040160006400005804004016000640000565325總計145052475H整個橫梁面形心至梁下平面X軸距離： 2-35