【正文】 在設(shè)計(jì)中需要完成的工作要求，首先我們 需要對(duì)液壓機(jī)的工作原理和工作過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)地了解，液壓機(jī)的工作原理是液壓機(jī)在液壓工作站提供的動(dòng)力作用下推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)工作平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，在給定的公稱(chēng)壓力作用下完成對(duì)材料的加壓，然后卸載，這就是液壓機(jī)的工作原理。雖然我們國(guó)家的液壓機(jī)發(fā)展起步比較晚，較國(guó)外其他的發(fā)達(dá)國(guó)家落后很多， 但通過(guò)幾十年的發(fā)展，也趕上了國(guó)際的步伐。磨具是一項(xiàng)工業(yè)消耗品，市場(chǎng)需求量大，磨削過(guò)程磨損快而且發(fā)熱量將大，磨具的損耗加大，而且磨具的更換周期特別短，因此使用性能優(yōu)越的樹(shù)脂磨具對(duì)現(xiàn)代磨削加工業(yè)具有突破性的進(jìn)步意義。5wT 第一章 設(shè)計(jì) 題目 總體說(shuō)明 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目為： 200 噸樹(shù)脂磨具成型壓機(jī)設(shè)計(jì)。The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。 樹(shù)脂磨具 是指在磨具的制造中，在原材料中添加樹(shù)脂結(jié)合劑，使生產(chǎn)出來(lái)的磨具性能更優(yōu)，經(jīng)濟(jì)效益更好，使用壽命更高的一種新型的磨具形式，而且在目前工業(yè)生產(chǎn)中，磨具的消耗量與日劇增，幾乎涉及到工業(yè)生產(chǎn)的更個(gè)環(huán)節(jié)，尤其是磨削加工，對(duì)磨具的性能更是要求很高，在滿足生產(chǎn)需要的同時(shí)，提高磨具的性能，延長(zhǎng)使用壽命，降低成本，這種新型的磨具必將受到消費(fèi)者的信賴(lài)。 樹(shù)脂 磨具的生產(chǎn)加工一般都是依靠磨料壓機(jī)來(lái)制作的，將生產(chǎn)磨具的原材料金剛砂或者其他形式的原材料添加上樹(shù)脂結(jié)合劑，在給定的公稱(chēng)壓力作用下，通過(guò)外部動(dòng)力源提供動(dòng)力，將材料壓制成為需要的結(jié)構(gòu)形式，然后按照顧客的需要和要求，經(jīng)過(guò)一系列的再加工將磨具生產(chǎn)成為滿足要求的工業(yè)產(chǎn)品 。目前各類(lèi)液壓機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)為： ； The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。其次，我們需要考慮的就是液壓工作站的工作原理，液壓機(jī)是怎樣控制的，怎樣才能完成加壓過(guò)程。壓 機(jī)主要有三部分組成：液壓工作站、壓機(jī)、工作臺(tái)。 成型液壓機(jī)的工作過(guò)程如下：首先在量具上稱(chēng)量一定量的原材料金剛砂，將材料置于其模具中，使用專(zhuān)用工具將材料撫平整，然后將一片圓形樹(shù)脂結(jié)合劑置于材料之上，然后再次稱(chēng)量一定量原材料置于樹(shù)脂結(jié)合劑之上，使用工具撫平整。 首先，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)內(nèi)容為： 1) 樹(shù)脂磨具成型厚度為 3mm,直徑為 300mm，孔徑 32mm； 2) 根據(jù)樹(shù)脂成份，計(jì)算樹(shù)脂磨具所需的壓力； 3) 設(shè)計(jì)樹(shù)脂成型壓機(jī)。 4) 機(jī)械部分設(shè)計(jì)與計(jì)算。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中我們需要運(yùn)用到我們?cè)诖髮W(xué)四年中學(xué)習(xí)到的各種文化知識(shí)，在設(shè)計(jì)的時(shí)候我們可以對(duì)以前學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行一次復(fù)習(xí)和總結(jié)。通過(guò)一次一次的深入，一步一步的改正，反復(fù)的查閱各種資料文獻(xiàn)，最終完成設(shè)計(jì)要求，在這個(gè)過(guò)程中好好磨練一下自己，為以后的工作做準(zhǔn)備。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以根據(jù)生產(chǎn)需要和產(chǎn)品需要選擇合適的設(shè)計(jì)方案。在大中型液壓機(jī)設(shè)計(jì)中，如果對(duì)精度要求較高的時(shí)候，一般情況下都可考慮采用這一結(jié)構(gòu)形式來(lái)設(shè)計(jì)液壓機(jī)。 上壓式四柱液壓機(jī)： 機(jī)器具有獨(dú)立的動(dòng)力機(jī)構(gòu)和電氣系統(tǒng)，采用按鈕集中控制，可實(shí)現(xiàn)調(diào)整、手動(dòng)及半自動(dòng)三種工作方式：機(jī)器的工作壓力、壓制速度，空載快下行和減速的行程和范圍，均可根據(jù)工藝需要進(jìn)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，每種工藝又為定壓，定程兩種工藝動(dòng)作供選擇，定壓成型工藝在壓制后具有頂出延時(shí)及自動(dòng)回程。最大的缺點(diǎn)是承受偏心載荷能力較差，最大載荷下偏心距一般為跨度的 3%左右，由于立柱剛度較差，在偏再下活動(dòng)橫梁與工作臺(tái)間易產(chǎn)生傾斜和水平位移，同時(shí)立柱導(dǎo)向面磨損后不能調(diào)整和補(bǔ)償。液壓機(jī)是利用液體來(lái)傳遞壓力的設(shè)備。為了滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度的要求， 選用一個(gè)油泵或多個(gè)油泵。 四柱式液壓機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)最顯著的特點(diǎn)就是 液壓機(jī)整體的工作空間范圍比較寬敞，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，便于操作人員從四面進(jìn)行觀察和接近模具，液壓機(jī)的工藝性能較好，但是立柱承受較大載荷，因此立柱材料需要大型圓鋼或鍛件。5wT7 圖 22 四柱活塞式液壓機(jī)工作原理圖 液壓機(jī)整體方案選擇 動(dòng)力機(jī)構(gòu)的選擇 本次設(shè)計(jì)主要目的是根據(jù)已知的條件公稱(chēng)壓力和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸來(lái)設(shè)計(jì)液壓機(jī)的整體結(jié)構(gòu)，首先需要設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)就是液壓機(jī)的主機(jī)結(jié)構(gòu)，主機(jī)主要有三個(gè)橫梁，四根立柱，還有提供壓力的動(dòng)力機(jī)構(gòu) 液壓缸。另外，四根立柱要求承受較大的應(yīng)力，為了滿足足夠的強(qiáng)度和剛度，立柱材料選用鍛造件，然后再采用車(chē)削的加工方法，保證立柱的表面粗糙度和表面的平面度，與橫 梁連接的工作面板需要承受較大的壓力作用，而且需要足夠高的表面粗糙度和平面度，一般情況下，工作面板選取鍛造的鋼件。 總體布置 本次設(shè)計(jì)的任務(wù)為對(duì)液壓機(jī)主機(jī)、液壓工作站、工作臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，主機(jī)結(jié)構(gòu)中主要就是立柱與橫梁的連接，液壓缸與上橫梁和活動(dòng)橫梁的連接，在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要對(duì)這些連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算并進(jìn)行 強(qiáng)度校核，以確保設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)能滿足設(shè)計(jì)要求。 The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。典型的四柱液壓機(jī)結(jié)構(gòu)如圖 31 所示： 圖 31 四柱式液壓機(jī) 主機(jī)上各零件初步設(shè)計(jì)可取下列數(shù)值： The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。在中心載荷受力時(shí)，取較小數(shù)值。 立柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在中、小型液壓機(jī)設(shè)計(jì)中，常用的連接形式有以下幾種，如圖 32 所示： The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。大中型的液壓機(jī)不太適合選用。 The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。 四柱液壓機(jī)四根立柱均勻分布，在液壓缸施加載荷作用時(shí)，一般情況下立柱承受的是中心載荷，四根立柱平均承受軸向的拉伸載荷。5wT13 k g fnzpp 1 6 2 0154 521 ????? 螺紋底端厚度為 a=KS=?= 剪切應(yīng)力為： 211 / cmk gfadp ????? ??? 擠壓應(yīng)力為： ? ? 222 kg f/ c 1620 ????擠壓? 立柱的螺母及預(yù)緊 立柱螺母一般情況下都是圓柱形的，小型液壓機(jī)的螺母一般都做成整體式的，當(dāng)立柱的直徑在 150mm 以上時(shí)，才會(huì)將立柱螺母做成組合式的，由兩個(gè)半螺母通過(guò)螺釘緊固在一起，一般都使用的是 3545 鍛鋼材料或者是鑄鋼件。加熱預(yù)緊屬于比較常用的預(yù)緊方法，這種預(yù)緊方式需要在立柱的頂端開(kāi)加熱孔，其深度應(yīng)該略大于橫梁配合的高度，同時(shí)在裝配時(shí)需要在立柱兩邊同時(shí)加熱。主機(jī)的橫梁結(jié)構(gòu)外形尺寸一般都比較大，重量也比較大，占主機(jī)結(jié)構(gòu)全部重量的 絕大部分，所以說(shuō)為了節(jié)約材料，減輕主機(jī)結(jié)構(gòu)的總重量，一般情況下橫梁結(jié)構(gòu)都做成箱型結(jié)構(gòu)，在安裝液壓缸或立柱的位置上都做成圓筒形結(jié)構(gòu)，在較大的橫梁結(jié)構(gòu)中做成中間加設(shè)肋板的箱體結(jié)構(gòu)，在承受載荷較大的位置設(shè)置足夠的肋板，從而提高橫梁整體的剛度，降低局部的應(yīng)力，防止由于應(yīng)力不均衡而造成的損壞或事故。在設(shè)計(jì)橫梁結(jié)構(gòu)時(shí)要注意各部分結(jié)構(gòu)的厚度變化均勻，特別是鑄造件，鑄造的成品一般要求是厚度要均勻，不能有突然較大的變化，以免在鑄造中冷卻的時(shí)候由于不均勻冷卻，而在橫梁上產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。與立柱連接時(shí)屬于間隙配合，也就是上橫梁預(yù)留的立柱孔一般都比立柱插入上橫梁部分的外徑大一些，在中小型液壓機(jī)設(shè)計(jì)中一般預(yù)留下 1~2mm 的間隙，避免由于立柱裝配時(shí)產(chǎn)生的誤差重疊而導(dǎo)致裝不進(jìn)去的現(xiàn)象。由于活塞桿在缸體內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)活動(dòng)橫梁在四根立柱上上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這就要求活塞桿與上橫梁的平面垂直度達(dá)到一定要求，缸體與上橫梁連接平面和上橫梁的平面度要 高。液壓缸缸體在上橫梁中放置時(shí)間隙要足夠小，間隙偏大時(shí)容易導(dǎo)致裝配產(chǎn)生較大誤差，一方面會(huì)導(dǎo)致立柱受力不均衡，影響整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，影響使用壽命，另一方面會(huì)導(dǎo)致缸體與上橫梁的垂直度偏差較大，在活塞工作工程中，活塞桿推力方向偏離軸向，造成生產(chǎn)事故。5wT16 圖 34 上橫梁受力圖 最 大彎矩是在橫梁的中點(diǎn) ?????? ?? ?DpM 212m ax 其中 P 液壓機(jī)的公稱(chēng)壓力（ N）； D 液壓缸的臺(tái)肩直徑（ cm）； l 立柱中心距（ cm）。5wT17 活動(dòng)橫梁的主要作用是與活塞桿連接來(lái)傳遞液壓缸的動(dòng)力，然后與工作面板相連接用來(lái)完成對(duì)產(chǎn)品的壓制。在本次設(shè)計(jì)中采用了下圖示 的聯(lián)接方式將活動(dòng)橫梁與活塞桿連接在一起，其結(jié)構(gòu)具體如圖 35所示： 圖 35 活動(dòng)橫梁與 活塞桿連接方式 活動(dòng)橫梁在工作過(guò)程中，做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)不承受彎矩，可只考慮橫梁受壓狀況。5wT18 下橫梁也就是主機(jī)的底座，主要作用是承載液壓機(jī)主機(jī)部分的重量，另一方面承載壓力作用。結(jié)合本次設(shè)計(jì)要求和尺寸限制，考慮到其整體布局，本次液壓機(jī)設(shè)計(jì)中底座的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)為如圖 36所示： 圖 36 底座的 結(jié)構(gòu)形式 液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓缸是液壓機(jī)工作的主要部件，液壓缸主要完成的是往復(fù)運(yùn)動(dòng)。液壓缸結(jié)構(gòu)如圖 37所示： The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 23481993可知，液壓缸內(nèi)徑以及活塞桿外徑分別如表 3表 33所示： 表 32 液壓缸內(nèi)徑系列 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （ 90） 100 （ 110） 125 （ 140） 160 （ 180） 200 （ 220） 250 （ 280） 320 （ 360） 400 （ 450） 500 表 33 活塞桿外徑系列 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 主油缸結(jié)構(gòu)尺寸 The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。 O 型密封圈主要作用于一些機(jī)械部件之間，在靜止?fàn)顟B(tài)下或者沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的情況中來(lái)防止油液泄露。除了軸向存在拉應(yīng)力σ z 外，還有內(nèi)壓引起的徑向應(yīng)力σ r。 The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。不過(guò)活塞屬于傳遞動(dòng)力的部件，所以 活塞必須具有一定的強(qiáng)度。 The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。在滿足強(qiáng)度和裝配要求的前提下，面板上的沉頭孔設(shè)計(jì)了八個(gè)，防止裝配不緊而出現(xiàn)加工事故。 2） 活動(dòng)橫梁快速下降：電磁換向 閥 5和電液換向閥 4右邊磁鐵得電，然后 The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。 液壓控制系統(tǒng)元件選擇及分析 液壓控制系統(tǒng)要想完成一次加壓的全部動(dòng)作過(guò)程，需要使用的液壓元件有：電動(dòng)機(jī)、液壓泵、三位四通電液換向