【正文】 、功率損失小、動作速度快、易于集成的特點，從 70 年代初期開始出現(xiàn)，至今已得到了很快的發(fā)展。我國從 1970 年開始對這種閥進行研究和生產(chǎn)，并已將其廣泛的應(yīng)用于冶金、鍛壓等設(shè)備上，顯示了很大的優(yōu)越性。 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，液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； （ 2） 有頂出裝置，以便于頂出工件； （ 3） 液壓機具有點動、手動和半自動等工作方式，操作方便； （ 4） 液壓機具有保壓、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； （ 5） 液壓機的工作壓力、壓制速度和行程范圍可隨意調(diào)節(jié)，靈活性大。 1）能源裝置 —— 液壓泵。它將動力部分（電動機或其它遠動機）所輸出的機械能轉(zhuǎn)換成液壓能，給系統(tǒng)提供壓力油液。 2）執(zhí)行裝置 —— 液壓機（液壓缸、液壓馬達） 。通過它將液壓能轉(zhuǎn)換成機械能，推動負載做功。 3）控制裝置 —— 液壓閥。通過它們的控制和調(diào)節(jié)，使液流的壓力、流速和方向得以改變，從而改變執(zhí)行元件的力（或力矩）、速度和方向，根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為村力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為益流閥 (安全閥 )、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。 4）輔助裝置 —— 油箱、管路、蓄能器、濾油器、管 接頭、壓力表開關(guān)等 .通過這些元件把系統(tǒng)聯(lián)接起來，以實現(xiàn)各種工作循環(huán)。 5）工作介質(zhì) —— 液壓油。絕大多數(shù)液壓油采用礦物油，系統(tǒng)用它來傳遞能量或信息。 第二章 小型壓力機的液壓系統(tǒng)原理設(shè)計 小型壓力機機身屬于四立柱機身。機身由上橫梁、下橫梁和四根立柱組成。液壓機的各個部件都安裝在機身上，其中上橫梁的中間孔安裝工作缸，下橫梁的中間孔安裝頂出缸，工作臺面上開有開有 T型槽，用來安裝模具?；顒訖M梁的四個角上的孔套裝在四立柱上，上方和工作缸活塞相連接，由其帶動橫梁上下運動。機身在液壓機工 作中承受全部的工作載荷。 工作缸采用活塞式雙作用缸，當壓力油進入工作缸上腔，活塞帶動橫梁向下運動，其速度慢，壓力大，當壓力油進入工作缸下腔，活塞向上運動，其速度較快，壓力較小，符合一般的慢速壓制、快速回程的工藝要求。 活動橫梁是立柱式液壓機的運動部件，位于液壓機機身的中間，中間圓孔和上橫梁的工作活塞桿連接，四角孔在工作活塞的帶動下，靠立柱導向作上下運動，活動橫梁的底面也開有 T型槽，用來安裝模具。 在機身下部設(shè)有頂出缸，通過頂桿可以將成型后的塑件頂出。 液壓機的動力部分是高壓泵，將機械 能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗埽蛞簤簷C的工作缸和頂出缸提供高壓液體。 圖 ：小型壓力機 工況分析 本次設(shè)計是在畢業(yè)實習時，根據(jù)浙江省瑞安市一家客戶的要求，根據(jù)客戶提供的工況條件，立式安裝的主液壓缸活塞桿帶動滑塊及動橫梁在立柱上滑行時，運動部件的質(zhì)量為 500Kg。 1．工作負載 工件的壓制抗力即為工作負載： 3615 0 10 9. 8 1. 47 10tFN? ? ? ? ? 2. 摩擦負載 靜摩擦阻力： 500 980fsFN? ? ? ? 動摩擦阻力： 50 0 49 0fd ? ? ? ? 3. 慣性負載 0 . 3( ) 5 0 0 7 5 00 . 2n vF m Nt?? ? ? ?? 60. 5 10 0. 02 4 12 00 0bFN? ? ? ? 自重： 4900G mg N?? 4. 液壓缸在各工作階段的負載值 ： 其中： ? ? m? —— 液壓缸的機械效率，一般取 m? =。 表 ： 工作循環(huán)各階段的外負載 工況 負載組成 推力 F/m? 啟動 8080b fsF F F G N? ? ? ? 加速 8340b fd mF F F F G N? ? ? ? ? 快進 7590b fdF F F G N? ? ? ? 工進 1477590fd t bF F F F G N? ? ? ? ? 快退 5390fd bF G F F N? ? ? ? 負載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制 負載圖按上面的數(shù)值繪制，速度圖按給定條件繪制，如圖 2所示： 2． 3 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 確定供油方式 考慮到該機床在工作進給時需要承受較大的工作壓力，系統(tǒng)功率也較大，現(xiàn)采用 軸向柱塞泵 63SCY14－ 1B，具有將 32MPa 壓力的純凈液壓油輸入到各種油壓機、液動機等液壓系統(tǒng)中，以生產(chǎn)巨大的工作動力，該柱塞泵結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，工作壓力高，流量調(diào)節(jié)方便。 自動補油保壓 回路的設(shè)計 保壓回路的功用是使系統(tǒng)在液壓缸不動或因工件變形而產(chǎn)生微小位移的工況下能保持穩(wěn)定不變的壓力。考慮到設(shè)計要求，保壓時間要達到 5s，壓力穩(wěn)定性好。選用液控單向閥保壓回路，則保壓時間較長，壓力穩(wěn)定性高，選用 M型三位四通換向閥，利用其中位滑閥機能，使液壓缸兩腔封閉，系統(tǒng)不卸荷。設(shè)計了自動補油回路，且保壓時間由電氣元件時間繼電器控制。此回路完全適合于保壓性能較高的高壓系統(tǒng)，如液壓機等。 自動補油的保壓回路系統(tǒng)圖的工作原理：按下起動按紐，電磁鐵 1YA 通電，電磁換向閥 6右位接入系統(tǒng)，油液一部分壓力油通過節(jié)流調(diào)速 閥 8進入主缸上腔；另一部分油液將液控單向閥 7打開，使主缸下腔回油，主缸活塞帶動上滑塊快速下行，主缸上腔壓圖 ：速度負載循環(huán)圖 力降低，其頂部充液箱的油經(jīng)液控單向閥 14 向主缸上腔補油。當主缸活塞帶動上滑塊接觸到被壓制工件時，主缸上腔壓力升高，液控單向閥 14 關(guān)閉，充液箱不再向主缸上腔供油，且液壓泵流量自動減少，滑塊下移速度降低，慢速加壓工作。當主缸上腔油壓升高到壓力繼電器 11 的動作壓力時，壓力繼電器發(fā)出信號，使電磁閥 1YA 斷電，換向閥 6 切換成中位；這時液壓泵卸荷，液壓缸由換向閥 M型中位機能保壓。同時壓力繼電器還向時間繼電器發(fā)出信號， 使時間繼電器開始延時。保壓時間由時間繼電器在 024min調(diào)節(jié)。 釋壓回路的設(shè)計 釋壓回路的功用在于使高壓大容量液壓缸中儲存的能量緩緩的釋放，以免它突然釋放時產(chǎn)生很大的液壓沖擊。一般液壓缸直徑大于 25mm、壓力高于 7Mpa 時，其油腔在排油前就先須釋壓。 根據(jù)生產(chǎn)實際的需要，選擇用節(jié)流閥的釋壓回路。其工作原理：當保壓延時結(jié)束后，時間繼電器發(fā)出信號，使電磁閥 6YA 通電，二位二通電磁換向閥 10 處于下位，從而使主缸上腔壓力油液通過節(jié)流閥 9，電磁閥 10，與油箱連通，從而使主缸上腔油卸壓，釋壓快慢由節(jié)流閥調(diào) 節(jié)。 當此腔壓力降至壓力繼電器的調(diào)定壓力時，換向閥 6 切換至左位，液控單向閥 7 打開，使液壓缸上腔的油通過三位四通電磁閥 6，二位二通電磁閥 5，和順序閥 4 排到液壓缸頂部的充液箱 13 中去，此時主缸快速退回。使用這種釋壓回路無法在釋壓前完全保壓，釋壓前有保壓要求時的換向閥也可用 Y型，并且配有其它的元件。 機器在工作的時候，如果出現(xiàn)機器被以外的雜物或工件卡死，這是泵工作的時候，輸出的壓力油隨著工作的時間而增大，而無法使液壓油到達液壓缸中，為了保護液壓泵圖 ：液壓系統(tǒng)原理擬定圖 及液壓元件的安全，在泵出油處加一 個直動式溢流閥 1，起安全閥的作用，當泵的壓力達到溢流閥的導通壓力時，溢流閥打開，液壓油流回油箱，起到安全保護作用。在液壓系統(tǒng)中，一般都用溢流閥接在液壓泵附近，同時也可以增加液壓系統(tǒng)的平穩(wěn)性，提高加工零件的精度。 主缸運動工作循環(huán) （ 1） 快速下行。按下起動按鈕，電磁鐵 1YA 通電。這時的油路進油路為： 變量泵 1→換向閥 6 右位→節(jié)流閥 8→壓力繼電器 11 和 液壓缸 15 上腔 回油路為： 液壓缸下腔 15→已打開的液控單向閥 7→換向閥 6右位→電磁閥 5→背壓閥 4→油箱 油路分析：變量泵 1的液壓油經(jīng)過換向閥 6的右位，液壓油分兩條油路：一條油路通過節(jié)流閥 7 流經(jīng)繼電器 11，另一條路直接流向液壓缸的上腔和壓力表。使液壓缸的上腔加壓。液壓缸 15下腔通過液控單向閥 7經(jīng)過換向閥 6的右位流經(jīng)背壓閥，再流到油箱。因為這是背壓閥產(chǎn)生的背壓使接副油箱旁邊的液控單向閥 7 打開，使副油箱 13 的液壓油經(jīng)過副油箱旁邊的液控單向閥 14給液壓缸 15上腔補油。使液壓缸快速下行，另外背壓閥 接在系統(tǒng)回油路上，造成一定的回油 阻力，以改善執(zhí)行元件的運動平穩(wěn)性。 （ 2） 保壓時的油路情況： 油路分析：當上腔快速下降到一定的時候，壓力繼電器 11 發(fā)出信號，使換向閥 6的電磁鐵 1YA斷電，換向閥回到中位，液壓系統(tǒng)保壓。而液壓泵 1 在中位時，直接通過 圖 ：液壓系統(tǒng)總體設(shè)計圖 背壓閥直接回到油箱。 （ 3） 回程時的油路情況： 液壓缸下腔回油路為： 變量泵 1→換向閥 6 左位→液控單向閥 7→液壓油箱 15的下腔 液壓缸上腔回油路為： 液壓腔的上腔→液控單向閥 14→副油箱 13 液壓腔的上腔→節(jié)流閥 8→換向閥 6左位→電磁閥 5→背壓閥 4→油箱 油路分析： 當保壓到一定時候，時間繼電器 發(fā)出信號，使換向閥 6 的電磁鐵 2YA通電，換向閥接到左位，變量泵 1 的液壓油通過換向閥旁邊的液控單向閥流到液壓缸的下腔，而同時液壓缸上腔的液壓油通過節(jié)流閥 9（電磁鐵 6YA 接通），上腔油通過換向閥10接到油箱，實現(xiàn)釋壓，另外一部分油通過主油路的節(jié)流閥流到換向閥 6，再通過電磁閥 19，背壓閥 11流回油箱。實現(xiàn)釋壓。 頂出缸運動工作循環(huán) （ 1） 向上頂出 當電磁鐵 4YA 通電， 5YA 失電，三位四通換向閥 6 處于中位時，此時頂出缸的進油路為： 液壓泵→換向閥 19 左位→單向節(jié)流閥 18→下液壓缸下腔 頂出缸的回油 路為： 下液壓缸上腔→換向閥 19左位→油箱 （ 2）停留 當下滑塊上移動到其活塞碰到頂蓋時，便可停留在這個位置上。 （ 3）向下退回 當停留結(jié)束時，即操作員取下工件時，啟動開關(guān)，使電磁閥 3YA通電（ 4YA 斷電），閥 19 換為右位。壓力油進入頂出缸上腔，其下腔回油，下滑塊下移。進油路： 液壓泵→換向閥 19 右位→單向節(jié)流閥 17→下液壓缸上腔 回油路： 下液壓缸下腔換向→閥 19右位→油箱 (4) 原位停止 當下滑塊退到原位時，是在電磁鐵 3YA， 4YA 都斷電，換向閥 19處于中位時得到的。 第三章 液壓系統(tǒng)的計算和元件選型 3． 1 確定液壓缸主要參數(shù) 按液壓機床類型初選液壓缸的工作壓力為 25Mpa,根據(jù)快進和快退速度要求，采用單桿活塞液壓缸?？爝M時采用差動連接，并通過充液補油法來實現(xiàn)，這種情況下液壓缸無桿腔工作面積 1A 應(yīng)為有桿腔工作面積 2A 的 6 倍，即活塞桿直徑 d 與缸筒直徑 D 滿足56dD? 的關(guān)系。 快進時，液壓缸回油路上必須具有背壓 2p ,防止上壓板由于自重而自動下滑，根據(jù)《液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊》表 22 中，可取 2p =1Mpa，快進時，液壓缸是做差動連接，但由于油管中有壓降 p? 存在， 有桿腔的壓力必須大于無桿腔，估計時可取 1p MPa?? ,快退時，回油腔是有背壓的，這時 2p 亦按 2Mpa 來估算。 液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d的確定 以單活塞桿液壓缸為例來說明其計算過程。 11 1 2 2 1 1 2()6m AF A P A P A P P? ? ? ? ? 1P —— 液壓缸工作腔的壓力 Pa 2P —— 液壓缸回油腔的壓力 Pa 故： 3 2212 61() 1 5 0 1 0 9 .80 .0 6 6 22() ( 2 5 ) 0 .9 1 06 6mFA m mPP? ??? ? ?? ? ? ? 圖 ：單活塞桿液壓缸計