【正文】 技術含量相對比較低，缺乏高檔機型，這與機電一體化和中小批量柔性生產的發(fā)展趨勢不相適應 。 在油路結構設計方面，國內外都趨向于集成化、封閉式設計。插裝閥、疊加閥和復合化元件及系統(tǒng)在液壓系統(tǒng)中得到廣泛的應用。 在安全性方面，國外某些采用微處理器控制的高 性能液壓機利用軟件進行故障的檢測和維修，產品可實現(xiàn)負載檢測、自動模具保護和錯誤診斷等功能。 [4]。 液壓拉伸機的發(fā)展趨勢可分為： 自動化，智能化。微電子技術的高速發(fā)展為液壓機的自動化和智能化提供了充分的條件。 高速化，高效化，低能耗。提高液壓機的工作效率，降低生產成本。 液壓元件集成化，標準化。集成的 畢業(yè)設計（論文） 2 液壓系統(tǒng)減少了管理連接，有效地防止泄漏和污染。標準化的元件為機器的維修帶來了方便。 在環(huán)保、節(jié)能方面，今后在液壓機的設計及制造中應引起各制造企業(yè)的足夠重視。 液壓拉伸機的研究意義 液壓傳動與其它傳動相比有以下特點： ，液壓裝置能 比電氣裝置產生出 產生更大的動力， 換句話說 ，在同等功率下，液壓裝置的體積小、重量輕、結構緊湊。 2. 液壓裝置工作平穩(wěn)，換向沖擊小，便于實現(xiàn)頻繁換向。 3. 液壓裝置容易做到對速度的無級調速，而且調速范圍大，并且對速度的調節(jié)還可以在工作過程中進行。 ，能實現(xiàn)自潤滑，使用壽命長。 ，可以很方便地對液體的流動，壓力和流量進行調節(jié)和控制。 液壓拉伸機的研究內容 液壓 拉伸 機的設計是由加工對象和工件的工藝要求決定的。 在 整個設計過程首先應詳細分析壓 制工件對各執(zhí)行機構的動作（包括壓力、速度、相對位置關系），工作空間和裝卸料要求等。并根據加工的實際條件，參考液壓機設計的一些典型結構和對搜集的同類產品結構性能等參考資料進行分析比較，確定總體設計方案，然后對主要零部件及核算檢驗 [7]。 在液壓 拉伸 機設計過程中，我們需要解決的問題有如下幾點： 1．分析壓制工藝過程對設計機器的要求，確定主要技術規(guī)格和動作線圖。 2．總體設計方案的確定。 3．主要零部件強度和剛度計算。 4．液壓系統(tǒng)設計。 5．電氣系統(tǒng)設計。 6．現(xiàn)場服務。 本設計主要解決液壓缸、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng) 的設計 [8]。 畢業(yè)設計（論文） 3 第 2章 液壓拉伸機總體設計 液壓拉伸機主要設計參數(shù) （ 1）擬設計的 四柱液壓機 主要技術參數(shù)見 表 表 液壓機技術參數(shù) 參 數(shù) 參 數(shù) 項 400KN 公稱力（最大負載） 25MPa 工進時液體最大工作壓力 120KN 主缸回程力 80KN 頂出缸頂出力 500mm 主缸滑塊行程 250mm 頂出活塞行程 （ 2） 四柱 液壓 拉伸 機的主要功能 通過液壓傳動系統(tǒng)傳遞動力，完成零件的壓力成型加工。 （ 3） 四柱液壓 拉伸 機的適用范圍 液壓 拉伸 機主要用于 冷擠、校直、彎曲、沖裁、拉伸 、 粉末冶金、翻邊、壓裝等成型工藝 。 液壓拉伸機工作原理的分析 液壓 拉伸 機的基本組成 四柱液壓 拉伸 機主要由主機、液壓控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)三部分組成。 其中主機包括工作臺、導柱、滑塊、上缸、頂出缸等結構；液壓系統(tǒng)由控制元件、執(zhí)行元件、輔助元件、動力裝置、工作介質等組成；電氣控制控制系 畢業(yè)設計（論文） 4 統(tǒng)主要由繼電器 、接觸器、按鈕、行程開關、電器控制柜等組成 。 液壓拉伸機的工作原理 （ 1） 四柱液壓機工作原理分析 四柱液壓機的動作順序通過電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)控制，控制順序框圖如圖 。 啟 動電氣系統(tǒng) 液壓系統(tǒng) 液壓機主機行程開關手 動 圖 從上面的控制順序框圖可以看出，液壓機的工作原理由電氣控制系統(tǒng)控制液壓系統(tǒng)，液壓控制系統(tǒng)再控制主機工作，主機動作觸及行程開關，將信號反饋給電氣控制系統(tǒng)，實現(xiàn)循環(huán)控制。 （ 2） 四柱液壓 拉伸 機工作循環(huán)分析 四柱液壓 拉伸 機工 作循環(huán)如圖 所示。 四柱液壓 拉伸 機工作循環(huán)如圖 （ a） ，滑塊在自重的作用下快速下行，碰到行程開關后由快進變?yōu)楣みM，隨后進行加壓、保壓。保壓時間完成后，滑塊快速回程，直到回到原來的位置，停止運動；圖 （ b） 表示頂出缸的工作循環(huán)過程，主缸快進、工進、保壓、退回停止后，頂出缸才運動，將工件頂出。 畢業(yè)設計（論文） 5 滑塊快速下行 工進、加壓 保壓頂出快速回程 停止 圖 四柱液壓機工作循環(huán)圖 液壓拉伸機工藝方案設計 （ 1）控制方式的選擇 采用液壓系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)相結合的控制方式。具有調整、手動 、半自動三種工作方式，可實現(xiàn)定壓、定程兩種加工工藝； （ 2）液壓系統(tǒng)： 液壓油路采用封閉式回路，供油方式選用變量泵供油， 針對液壓機快進時供油不足以及工進時的高壓特性，系統(tǒng)應設有補油和卸壓裝置； （ 3）電氣控制： 采用繼電器、行程開關、接觸器、手動按鈕等元件進行手動、半自動控制； （ 4）主機 ： 主機結構形式采用“三梁四柱”的形式，主缸和頂出缸為執(zhí)行元件。 畢業(yè)設計（論文） 6 液壓拉伸機總體布局方案設計 1主機 2液壓油管 3控制臺 4插裝閥 5液壓泵裝置 6液壓油箱 7電氣控制柜 圖 四柱液壓機總體布局簡圖 圖 為液壓機整體布局簡圖，分為三個部分，即：主機、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)的所有部件都集中安裝在液壓油箱上，使液壓站布局結構變得緊湊。電氣控制元件集中設計在電氣柜中。啟動、停止、快進、頂出、調整、等控制按鈕設置在控制臺上，方便及時操作。 液壓拉伸機零部件的設計 主機載荷的分析 液壓結構形式為三梁四柱式，工進加壓的負載作用在橫梁和導柱上，受載時橫梁受壓，導柱受拉，受力如圖 所示 畢業(yè)設計（論文） 7 橫梁導柱 F負載 T導柱拉力 圖 橫梁、導柱受力圖 導柱的設計 材料選擇：導柱在工作過程中主要承受拉力，材料必須具備較高的抗拉強度。導柱材料選擇 45 圓鋼，也可選用鍛件形式。 熱處理要求：導柱除了承受拉力之外，外圓柱表面與滑塊之間還存在摩擦力。為了減少導柱表面的磨損，通過表面熱處理提高表面硬度增加表面耐摩性?？偟臒崽幚砉に嚍檎{質和表面淬火。 理論設計計算： 液壓機的最大負載約為 400kN，通過力傳遞后，最后由四根導柱承受400kN 的拉力， 作用在每根導柱上的拉力為 100kN。由許用拉應力公式 ()，可計算導柱的安全直徑 D。 AF?][? () 式中： ][? — 許用應力；取 45鋼 ][? =80～ 100MPa； F— 軸向拉力； A— 橫截面積。 即： = = 畢業(yè)設計（論文） 8 圓整后取導柱直徑 D=40mm，為了防止四根導柱因瞬間的受力不均而被破壞， 導柱直徑可適當加大，取 D=60mm。 橫梁設計 材料選擇：橫梁工作時的受力為彎曲力，材料應具有一定的抗彎強度。選用 45鋼，毛坯采用鍛件。 熱處理要求：橫梁進行調質處理。 理論計算校核： 橫梁受力可以簡化為簡直梁 ,中間受載的情形，如圖 所示。 截 面 11 截 面 11 圖 橫梁滑塊受力簡圖 初步確定橫梁的長、寬、高尺寸分別為 1500、 123 575mm，截面為矩形。即：在負載作用下的剪力 和彎矩如圖 所示 。 畢業(yè)設計（論文） 9 圖 (a) 剪力圖 (b) 彎矩圖 由彎矩圖 (b)可知，橫梁 C 點 1— 1 截面彎矩最大，該截面是危險截面。為了保證橫梁能夠正常工作，必須對該截面進行強度校核。正應力計算公式為： WMmaxmax ?? () 式中： max? — 最大彎曲正應力； maxM — 最大彎矩 ； W — 抗彎截面系數(shù) ( 3m )。 矩形截面抗彎系數(shù) W 計算公式為： 62bhW? () 式中： b — 矩形截面的寬； h — 矩形截面的高。 即： 畢業(yè)設計（論文） 10 32 mW ??? MP am mkN .475 3m a x ??? 45 鋼 的彎 曲許 用 應 力 [ ? ]=100MPa ，而 橫 梁的 最大 彎 曲應 力max? =，遠小于材料的許用應力，經過校核，設計尺寸滿足要求。 主機工作臺的設計 液壓機工作臺主要受壓，由于工作臺不是很高，剛度要求可以滿足，因此在設計計算時只要進行抗壓強度的校核即可，校核過程從略。 材料選擇：工作臺主要受壓，材料選用鑄鋼 45。 工藝要求： 機械加工時，工作臺表面做成 T形槽，如圖 所示。 圖 工作臺 T形槽 控制臺的設計 材料選擇：控制臺主要用于安裝控制按鈕，不承受動載荷，強度要求不是很高，滿足使用要求即可，材料選用 Q235A。 加工工藝：控制臺的制作加工采用焊接方式完成。 外形設計：控制臺外形尺寸設計應考慮操作方便。外形簡圖如圖 所示。 畢業(yè)設計（論文） 11 1控制按鈕 2控制面板 3控制臺底座 圖 液壓拉伸機控制臺外形簡圖 畢業(yè)設計（論文） 12 第 3 章 液壓系統(tǒng)的設計 概述 液壓系統(tǒng)的設計是整個 機器 設計中的 一部分 ，它的任務是根據機器的用途 、 特點和要求，利用液壓傳動的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖，在經過必要的計算來確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來選用液壓元件的規(guī)格和進行系統(tǒng)的結構設計。 液壓系統(tǒng)的主要組成 液壓傳動系統(tǒng)主要是由以下五個部分組成： ： 把機械能轉換成流體壓力能的裝置。常見的是液壓泵或空氣壓縮機，給系統(tǒng)提供壓力油或壓縮空氣。 ： 把流體的壓力能轉換成機械能輸出的裝置。它可以是做直線運動的液壓缸或氣缸，也可以是作回轉運動的液壓馬達或氣壓馬達。 ： 對系統(tǒng)中流體壓 力、流量和流動方向進行控制或調節(jié)的裝置，以及進行信號轉換、邏輯運算和放大等功能的信號控制元件。如溢流閥、流量控制閥、換向閥等。 ： 保證系統(tǒng)正常工作所需要的上述三種以外的裝置。如油箱、過濾器、分水過濾器、消聲器、管件等。 ： 工作介質是指傳動液體或傳動氣體，在液壓傳動系統(tǒng)中通常稱為液壓油液，在氣壓傳動系統(tǒng)中通常指壓縮空氣 。 液壓系統(tǒng)的 工況分析 對液壓系統(tǒng)的工作要求 以及工況分析 是設計液壓系統(tǒng)的根據。 首先必須對機器的結構、工作情況、工藝要求、技術特性進行充分的了解 并進行 詳細的分析。 應確 定以下 幾個問題： 1. 明確哪些機構的運動需要用液壓傳動來完成。 2. 明確液壓系統(tǒng)應具備的主要性能。包括根據工作情況確定的最大負載、力或力矩、工作行程、速度或轉速、調速范圍以及對運動的平穩(wěn)性、動作精度和效率的要求等。 3. 明確各運動的工作順序或自動工作循環(huán)。最好做出機器各機構的工作順序或自動工作循環(huán)的圖表，并注意到各運動之間存在的聯(lián)鎖作用。 畢業(yè)設計（論文） 13 4. 明確液壓系統(tǒng)工 作條件和環(huán)境條件。周圍介質、環(huán)境溫度、濕度大小、風砂與塵埃情況、外界沖擊振動等 。防火與防爆等方面的要求。 5. 明確經濟性與成本等方面的要求 。 負載分析及繪制負載圖和速度圖 液壓拉伸機啟動時，主缸上腔充油主缸快速下行，慣性負載隨之產生。此外，還存在靜摩擦力、動摩擦力負載。由于滑塊不是正壓在導柱上，不會產生正壓力，因而滑塊在運動過程中所產生的摩擦力會遠遠小于工作負載，計算最大負載時可以忽略不計。液壓機的最大負載為工進時的工作負載。通過各工礦的負載分析，液壓機主缸所受外負載包括工作負載、慣性負載、摩擦阻力負載，即： F=Fw+Ff+Fa 式中： F — 液壓缸所受外負載 ； Fw — 工作負載； Ff — 滑塊與導柱、活塞與缸筒之間的摩擦阻力負載，啟動時為靜摩擦阻力負載，啟動后為動摩擦力負載； Fa — 運動執(zhí)行部件速度變化時的慣性負載。 （ 1）慣性負載 Fa計算 計算公式： Fa=tvgG ??? 式中： G — 運動部件重量； g — 重力加速度 ； v? — t? 時間內的速度變化量； t? — 加速或減速時間，一般情況取 t? =～ 。 查閱相同型號的四柱液壓機資料，初步估算橫梁滑塊的重量為 。由液壓機所給設計參數(shù)可及： v? =，取 t? =，代入公式 中。 即： Fa =2