【正文】 工作特點是高頻、高速、高壓[4]。 材料抗剪強度不僅與材料的性質(zhì)有關還與材料硬化強度，材料相對厚度，凹凸模相對間隙（Z/t）以及沖載速度有關。當空行程運動時，若忽略摩擦力的影響系統(tǒng)負載為零，在沖頭沖壓工作的過程中，負載逐漸增大，當沖頭到達板厚的1/3處時，沖壓力最大，隨著沖載的進行，壓力又逐漸減小。 缸筒的設計計算 缸筒是液壓缸的主體零件，它與缸蓋、活塞等零件構成密閉容腔，形成內(nèi)壓，推動活塞桿運動。工作時，活塞受力公式為： +=p=178。內(nèi)徑110mm 壁厚15mm。表32液壓缸活塞桿直徑推薦值活塞桿受力情況受拉伸受壓縮，工作壓力（MPa）5577活塞桿直徑（~）() （~）該系統(tǒng)最大工作壓力為25MPa，所以活塞桿直徑：=77mm沖床液壓系統(tǒng)中，活塞有較高的運動速度，可以降低沖壓周期，所以活塞桿應盡量選擇的大些，以提高液壓缸回程速度，但因為快進過程采用了差動連接，若活塞桿直徑太大，其快速下降的速度便會降低，所以應選擇合適的活塞桿直徑。 液壓缸進油口尺寸通過上面計算，液壓缸進油口尺寸見表34 表34 25MPa 系列單桿液壓缸螺紋連接油口安裝尺寸（ISO 81371986）缸徑D（mm）ECEE(mm)501263， 80M27216100，125M33220160，200M42225250，320M50232400，500M50238 液壓缸應設在兩端的極限位置，一般布置在缸筒或前后端蓋上。 液壓缸的密封 液壓缸依靠密封油容積的變化傳動力和速度，液壓油在系統(tǒng)及元件的容腔內(nèi)流動或暫存時，由于壓力、間隙、粘度等因素的變化，而導致少量工作介質(zhì)越過容腔邊界，由高壓腔向低壓腔或外界流出，造成泄漏。液壓缸密封件選用取決于壓力速度溫度和工作介質(zhì)等因素。（1）活塞的密封選用DICHTOMATIK公司的K03組合式孔用密封圈，其最高工作壓力為40MPa。（3）活塞桿的防塵活塞桿在伸縮過程中直接與外界接觸，常有灰塵、砂粒、鐵屑等污物落在活塞桿上。按活塞桿基本參數(shù)選用AD4880/88981。通用型液壓缸又分為三種典型結構形式：拉桿型、焊接型、法蘭型液壓缸。活塞行程s=12mm時，沖壓頻率f=300次/min，則一周期內(nèi)，泵向液壓缸的排油量應于液壓缸向油箱的排油量相等，所以系統(tǒng)需要的總流量： L/min 泵的選用根據(jù)排量和壓力要求，選用GFZB組合泵。沖壓板厚為1mm，行程10mm時，其沖壓頻率可以達到300次/min 以上，但是行程等于12mm時，頻率未達到300次/min，所以系統(tǒng)回路中加入了蓄能器，它作為輔助動力源在必要時刻釋放儲存的油液，提高流量，從而可以提高活塞運動速度。 蓄能器充氣壓力p的確定 當蓄能器作為輔助動力源、補償泄漏、緊急動力源時，應使蓄能器總容積V盡量小，而單位容積的儲能盡量大，膠囊壽命應盡量長。行程為12mm沖壓板厚1mm時，頻率要達到300次/min，假定快速下降時活塞速度為=17cm/s，快速返回時活塞速度為=18cm/s，則一個周期內(nèi)，系統(tǒng)中所需耗油總量為：=泵在一個周期內(nèi)的總供油量為：L代入公式（213）得L(2) 總容積V計算蓄能器的總容積的是指氣腔與液控的容積之和，對于氣囊式蓄能器為充氣容積。 管路按材料不同可分為無縫鋼管、耐油橡膠軟管、純銅管、尼龍管等幾種。管路內(nèi)徑一般由下式確定 式中：——管路內(nèi)徑（mm） ——流量（L/min）； ——流速（m/s）； 對吸油管道取≤~；對壓油管道≤~（壓力高時取大值）；對回油管≤~。 油箱容積的估算經(jīng)驗公式為：式中： ——油箱的容積（L）——液壓泵的總額定流量（L/min）；經(jīng)計算 =8min，=40L/min代入公式得V=320L，選用油箱400L。因此采用強制冷卻的辦法，通過冷卻器來控制油液的溫度。風量2210m179。 閥的選用 比例伺服閥的選擇比例控制閥是一種按輸入的電氣信號連續(xù)的按比例的對油流的壓力、流量和方向進行遠距離控制的閥。該液壓系統(tǒng)選用atos公司的DLHZORTE14L7141型高性能比例換向閥，響應時間≤10ms，滯環(huán)≤%，輸入[10v~+10v]的電壓信號。本次設計研究的液壓系統(tǒng)壓力高流量大，所以選用先導式溢流閥，查看樣本，選用YFL10K型溢流閥，其額定流量40L/min，通徑10mm，調(diào)壓范圍16~32MPa。第4章 沖床液壓系統(tǒng)結構設計 閥塊的總裝結構圖 閥塊的總裝是由閥塊、閥和閥塊的底座等組成，閥塊在液壓系統(tǒng)中的作用是控制液壓油的流向，閥塊的總裝如圖41所示。它是在工業(yè)革命時代發(fā)明的，現(xiàn)在廣泛用于各個工業(yè)領域及汽車制動上。這一切都要求工程師在設計階段就能夠精確地預測出產(chǎn)品或工程的技術性能，需要對結構的靜、動力強度以及溫度場、流場、電磁場和滲流等技術參數(shù)進行分析計算。 有限元的發(fā)展介紹有限元法的起源可以追溯到20世紀初，當時有一些研究人員利用等價彈性桿來近似模擬連續(xù)的彈性體。之后，一些應用數(shù)學家、物理學家和工程師由于各種原因都涉足過有限元的概念。直到1963年Melosh RJ在論文中提出有限元法的基礎是變分基礎，它是基于變分原理的一種新型Ritz法（采用分區(qū)插值方案的新型Ritz法）。迄今為止，有限元法除了發(fā)展其自身的理論和發(fā)放外，還外延到其他領域，如隨即有限元法等。在飛機制造行業(yè)，以前通過做風洞試驗檢驗飛機的各項性能，如今許多試驗都是通過電腦仿真實現(xiàn)的。最可貴的是該系統(tǒng)已放到了互聯(lián)網(wǎng)絡上，世界各地的用戶可以在任何時候，任何地方，采用一臺計算機使用這一軟件。其基本思想是將一個連續(xù)的實際結構（彈性連續(xù)體）劃分為一組有限個、且按一定的方式相互連接在一起的單元的組合體進行研究。利用離散而成的有限元集合體代替原來的彈性連續(xù)體，建立近似的力學模型，對該模型進行數(shù)值計算，通過對這些單元分別進行分析，建立其位移與內(nèi)力之間的關系，以變分原理為工具，將微分方程化為代數(shù)方程，再將單元組裝成結構，形成整體結構的剛度方程。離散化是有限元法的基礎，必須依據(jù)結構的實際情況，決定單元的類型、數(shù)目、形狀、大小以及排列方式，這樣做的目的是：將結構分割成足夠小的單元，使得簡單位移模型能足夠近似地表示精確解，同時又不能太小，否則計算量很大?？梢?，有限元分析的主要內(nèi)容是：單元離散化、單元分析、整體分析。有限元方法計算精度高，速度快，可縮短設計試制周期和降低成本。有限元法可用于各種模擬和分析方法中，在固體力學、流體力學、機械工程、土木工程、電器工程等領域得到了廣泛應用。結構的離散化關系到計算精度與計算效率，結構離散化處理主要包括3個方面內(nèi)容：單元類型選擇、單元劃分、節(jié)點編碼。其具體處理形式為：在一個機構總體剛度矩陣中單元剛度矩陣元素之間的分塊疊加。方程組的解法主要有兩種：直接解法和迭代解法。（6）后處理與計算結果的評價得到節(jié)點位移后，可進一步得到應變、應力等量，并進行結果的可視化后處理，進行各種物理量的圖形及動畫顯示等實用操作。③ 劃分網(wǎng)格（產(chǎn)生節(jié)點及單元）。③ 求解。 圖51 缸筒網(wǎng)格然后對缸筒加荷載，設定約束條件，計算。分析缸桿可以承受的最大載荷，如圖55和圖56所示。黎明液壓有限公司液位液溫計XYW2001150150中國本文在對液壓缸設計的同時，為保證液壓缸的缸筒和缸桿滿足工作條件對其進行了液壓缸缸桿和缸筒的靜力分析和應力變形分析，其結果滿足工作條件。通過此次畢業(yè)設計，我對沖床液壓系統(tǒng)設計有了更加深刻的了解，在設計中，學到了很多實踐性的東西，并且此次畢業(yè)設計還讓我學會了如何進行論文格式的編排，如何協(xié)調(diào)可以利用的資源等。本課題承蒙沈陽中之杰流體傳動控制有限公司的幫助和支持，得到很多專業(yè)的前輩指點，特此致謝。采用了比例換向閥，利用它的高頻響應來實現(xiàn)快速換向；為實現(xiàn)液壓缸的快速運動，系統(tǒng)中采用了差動連接快速運動油路。第6章 沖床液壓站成本估算統(tǒng)計 元件明細名稱規(guī)格數(shù)量單價（元）合計（元）備注柱塞泵GFZB61900900上海氣動技術研究所空氣濾清器PAFBH25F1200200中國圖52缸筒的應力變形圖53 缸筒靜力分析缸桿與缸筒的操作相同，先創(chuàng)建缸桿的有限元模型，定義缸桿的材料屬性，劃分缸桿的網(wǎng)格，如圖54所示。②檢驗結果。(2)施加荷載并求解① 施加荷載。ADINA分析過程包括3個主要的步驟：(1)創(chuàng)建有限元模型① 創(chuàng)建或輸入有限元模型。目前所用的最有效的直接求解法基本上屬于高斯除去法的應用。（4）引入邊界條件在總體剛度方程中引入邊界條件，通過邊界約束條件的施加，排除了系統(tǒng)發(fā)生整體剛性位移的可能性，使得在一定載荷作用下結構位移可以唯一的確定。實體單元的剛度矩陣需要先假設單元內(nèi)部的位移差值模式，由變分原理(最小勢能原理)導出。在汽車領域，有限元法可用于建立汽車結構系統(tǒng)的震動模型，還可以用于設計的剛度與變形分析、設計的應力與疲勞分析、碰撞模擬和塑性變形分析等。當圖形繪制完畢，可立即進行網(wǎng)絡劃分，并進行強度計算。在做應力分析時，無需對零件的幾何形狀作過多的簡化，從而提高了解題精度，擴大了可解的范圍；（2）對于應力集中區(qū)可以減小單元體尺寸來細加考慮；（3）對于各種復雜類型的外載荷都可以采取適當?shù)姆椒▽⑵浞峙渲凉?jié)點處來計算；（4）易于解決有初應力、熱應力的問題；（5）易于處理材料的不均勻性，對各向異性材料也可求解；（6）可以解決材料的非線性和結構的非線性問題；（7）采用大型的通用有限元程序，可一次計算大型復雜結構的應力、位移、震動和穩(wěn)定性。根據(jù)離散化結構的連接方式，將各個單元剛度矩陣進行組集，得到反應整體結構位移與載荷關系的總體剛度方程。所以有限元法中分析的結構已經(jīng)不是原有的物體或結構物，而是同樣材料的眾多單元以一定方式連接成的離散物體。這個把連續(xù)體劃分為離散結構的過程成為有限元的離散化，也叫單元劃分。該系統(tǒng)已為美國、德國、加拿大等國家和地區(qū)及國內(nèi)40多個單位應用，并取得了巨大成果。有限元法應用前景十分廣闊，它不僅在工業(yè)界各個領域的產(chǎn)品設計中占有重要的地位，近來在日用消費品設計方面的優(yōu)勢也已顯著。目前，有限元法在國外已廣泛應用于鐵道、石油化工、航空航天、機械制造、汽車交通、造船、輕工、日用家電等工業(yè)和科學領域。到20世紀60年代末70年代初，出現(xiàn)了大型通用有限元程序，它們以功能強、用戶使用方便、計算結果可靠和效率高而逐漸形成新的技術商品，成為結構工程強有里的分析工具。它是結構分析的一種數(shù)值計算方法，是矩陣方法在結構力學和彈性力學等領域中的發(fā)展和應用。在20世紀40年代，Courant發(fā)表了一篇論文，他第一次嘗試用定義在三角形區(qū)域上的分片連續(xù)函數(shù)和最小位能原理想結合的方法來研究扭轉問題。此時傳統(tǒng)的解決方法往往不可行，需要尋求新的計算方法，為此一大批國內(nèi)外科技工作者致力于這方面的研究。圖43油箱總裝圖 液壓缸結構圖 液壓缸結構圖如圖44所示。閥塊零件圖如圖42所示。(2) 電磁換向閥根據(jù)樣本選用22EIH10BT(3) 液控換向閥 液控換向閥是利用控制油路中的壓力油推動閥芯，變換流體流動方向控制閥。它具有保證液壓系統(tǒng)中壓力的基本穩(wěn)定、實現(xiàn)穩(wěn)壓、調(diào)壓或限壓的作用。現(xiàn)在采用的比例伺服閥是在普通液壓閥的基礎上用電機械轉換器取代原有的控制部分發(fā)展而成，且可以與普通的閥互換。 過濾器該液壓系統(tǒng)在回油路上設置過濾器，在系統(tǒng)油液流回油箱之前，過濾器外界侵入系統(tǒng)的和系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的污物濾除，為了系統(tǒng)提供清潔的油液，此次設計采用RF6010會有過濾器，安裝在油箱的頂部。 冷卻器液壓系統(tǒng)工作時，各種能量損失全部轉化為熱量。 管道壁厚δ按下式計算： 式