【正文】 左位， 液壓 油進(jìn)入頂出缸 的 下腔，頂出缸頂出 加工件 ，然后 1YA 失電， 2YA得電，閥 6移到 右位，頂出缸 開(kāi)始 回程；回程結(jié)束后， 2YA 失電，閥 6 移到 中位，工作循環(huán)完成，系統(tǒng)回到原始狀 態(tài)。當(dāng)電氣擋塊碰到行程開(kāi)關(guān)時(shí) ， 3YA 失電，控制油路斷開(kāi)，閥 3 關(guān)閉，此時(shí)單向順序閥（平衡閥）2在 主缸 的 下腔形成背壓，與 活動(dòng)橫梁的自身重量相抵消，至此快速下行的階段已經(jīng)結(jié)束 。只有在閥 6 處于右位工作時(shí) （ 即頂出缸活塞是下行狀態(tài)時(shí) ） ， 壓力油才會(huì)通入換向閥 4， 接著 主缸才能動(dòng)作。 （ 5）泄壓換向 的 方法 液壓機(jī)在壓制行程完畢 之 后，主液壓缸上腔 的 壓力很高， 主機(jī)會(huì)在高壓的作用下發(fā)生彈性變形，液壓油也受到壓縮 ， 著兩者會(huì) 儲(chǔ)存 相當(dāng)大的能量。 （ 3）壓制速度的調(diào)整 在壓制的過(guò)程中，壓制速度是不斷變化的 。 （ 2）減速方式 選擇與設(shè)計(jì) 液壓機(jī)的活動(dòng)橫梁下行接近加工零件時(shí)，壓制速度會(huì)由快變慢，且速度變化較大 。液壓機(jī)常采用的快速行程方式有 好幾 種，在這里 本機(jī)采用自重快速下行方式。 流量 q由零增為 2300 cm3/s，其變化規(guī)律為 32300 4 6 0 ( / )5q S S cm s?? 式（ ） 17 功率 ? ? 29. 6 1. 77 46 0 44 16 81 4. 2P pq S S S S? ? ? ? ? ? 式（ ） 求 P 關(guān)于 S的導(dǎo)數(shù)，得 39。 （ 3）快速回程時(shí) 33 2 3 0 .0 4 6 0 .0 5 0 .0 0 2 3 / 1 3 8 / m inq A V m s L? ? ? ? ? 式（ ） 式中 2A —— 表示 主缸有桿腔的有效工作面積 ； 3V —— 表示液壓缸回程速度。 各階段負(fù)載見(jiàn)表 31 ，負(fù)載圖見(jiàn)圖 31，工作壓力圖見(jiàn)圖 32。 （ 2）對(duì)液壓系統(tǒng)動(dòng)作和性能的要求 ：如主機(jī)的工作循環(huán)、液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方式（往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)）、自動(dòng)化程度、調(diào)速范圍、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和精度、負(fù)載狀況及其工作范圍。在此討論的是靜態(tài)的、經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法， 通過(guò)這種方法 可以 設(shè)計(jì)出 一個(gè)能實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能的傳動(dòng)系統(tǒng)。 側(cè)板裝有油位計(jì)和注油口，其中油位計(jì)和注油口應(yīng)距離較近， 以便于注油者 進(jìn)行 觀察。 下橫梁上一般安裝有移動(dòng)工作臺(tái)，有的 還安 裝有頂出器，下橫梁的兩側(cè)一般還有測(cè) 梁 ，以便 于 安裝移動(dòng)工作缸、導(dǎo)向塊及拉帶等 部件 。工作缸孔的配合采用 44Dcd ，為了 方 便安裝，下孔的直徑 應(yīng)當(dāng) 比上孔 的直徑 大 10～ 20mm。 上橫梁的設(shè)計(jì) 上橫梁 上 除 了要設(shè)計(jì) 工作缸孔和立柱孔以外，有 的 還需 設(shè)計(jì) 安裝回程缸 的孔 。橫梁在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)避免厚度有突然變化的部分，在過(guò)渡區(qū)應(yīng)該設(shè)計(jì)出較大的圓角，因?yàn)槌叽绲耐蝗蛔兓瘯?huì)產(chǎn)生較大的集中應(yīng)力，大大降低零件的可靠性 。 3)小 型 液壓機(jī)立柱 很 多斷在下橫梁 上從螺紋到光滑部分的過(guò)渡區(qū)的截面上，這是因?yàn)檫@里存在著壓力集中，而且還要承受較大的彎矩。在進(jìn)行立柱的強(qiáng)度計(jì)算式，應(yīng)該考慮到這些不利因素。注意到這個(gè)問(wèn)題，在對(duì)柱塞進(jìn)行加工時(shí)必須保證其表面具有足夠的光潔度和硬度 ，否則會(huì)影響柱塞的密封壽命，最終影響生產(chǎn)效率。 故 662 5 1 0 3 4 0 2 1 .2 52 2 0 0 1 0 mm? ???? 式（ ） 取整 ? =22mm 缸筒外徑 的計(jì)算 6 1 2DD??? 式（ ） 式中 1D —— 表示缸筒外徑。它 壓缸的 結(jié)構(gòu) 及用途： 液壓缸部件通?？煞譃橹健⒉?動(dòng)柱塞式、 活塞式 三種。工作缸固定住上橫梁上，活動(dòng)橫梁以立柱為導(dǎo)向，在上下 橫梁之間 做 往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活動(dòng)橫梁下 表 面固定有上 砧 ，下 砧 則固定在下橫梁上 表 面。 液壓缸工作循環(huán)圖如圖 13 所示。 它通過(guò) 控制 工作液體的流向來(lái)使各執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成 工藝要求 所需的動(dòng)作 ，從而借助執(zhí)行元件完成各種加工工藝。 而在我國(guó)，液壓壓力機(jī)也得到了較快發(fā)展，在六十年代，我國(guó)設(shè)計(jì)并制造出了一系列大型液壓機(jī)，當(dāng)中比較典型的包括 300000KN 的有色金屬模鍛水壓機(jī)、 120200KN 有色金屬擠壓水壓機(jī)。 工程學(xué)院可以公布學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以將本 學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品 或成果。在確定了液壓機(jī)初步設(shè)計(jì)方案后，決定采用傳統(tǒng)理論方法對(duì) 其 設(shè)計(jì)、計(jì)算 、強(qiáng)度校核，采用 AutoCAD 設(shè)計(jì)軟件對(duì)上橫梁、 下橫梁 、 活動(dòng)橫梁 、 液壓缸、 立柱、機(jī)身結(jié)構(gòu)進(jìn)行了工程繪圖，確定其液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，給出了液壓系統(tǒng)的工作說(shuō)明書(shū)，并對(duì)其進(jìn)行了可行性分析，最后對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)分析，得出切實(shí)可行 的方案 。相對(duì)其他加工設(shè)備而言，液壓壓力機(jī)具有諸多優(yōu)點(diǎn)：（ a）工作靈活，工作壓力、速度、行程可以調(diào)節(jié)；（ b）具有保壓、延時(shí)、自動(dòng)回程功能，并帶有 頂出功能，在加工完成后，可頂出加工件；（ c）工作臺(tái)平面面積大，工作總行程長(zhǎng)，可實(shí)現(xiàn)多種加工工藝。工作缸固定在上橫梁上，工作缸 內(nèi)裝 備著 工作柱塞， 工作柱 2 塞 與活動(dòng)梁相連接 ，工作柱塞的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)由液壓系統(tǒng)控制，而工作柱塞的動(dòng)作直接確定活動(dòng)橫梁的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 。從立柱的數(shù)量看，有立柱式、單臂式和框架式。當(dāng)高壓液體進(jìn)入工作缸后，推動(dòng)活塞桿 進(jìn)行或向上或向下的運(yùn)動(dòng) 。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 易于制造 ，但只能單方向作用，反向運(yùn)動(dòng)則需要 借助 回程缸來(lái)實(shí)現(xiàn)。 柱塞可以加工成實(shí)心的，也可以加工成空心的 。 通常柱塞的表面需要進(jìn)行熱處理， 7 常采用的表面熱處理工藝有：火焰表面淬火、調(diào)質(zhì)處理、表面鍍 鉻、氮化處理等。所以對(duì)大小型 液壓機(jī)的立柱 強(qiáng)度進(jìn)行 計(jì)算 時(shí) 應(yīng)有所區(qū)別 。 故 4l bnFD z??? 6 364 5 3 1 0 106 0 0 1 0 3 .1 4 mm? ? ???? ? ? ? 式（ ） 考慮到立柱的局部有螺紋加工， 取 lD =80mm 橫梁的設(shè)計(jì) 經(jīng)驗(yàn)分析 由于三個(gè)橫梁的尺寸較大，直接鑄造成實(shí)心的質(zhì)量會(huì)相當(dāng)大，不符合實(shí)用性，同時(shí)也不符合經(jīng)濟(jì)性要求，故橫梁一般設(shè)計(jì)成箱體結(jié)構(gòu)。 橫梁的窄邊尺寸應(yīng)該盡量小點(diǎn)，這是為了便于鍛造吊車的吊鉤接近液壓機(jī)的幾何中心。因此使用 的過(guò)程中 應(yīng)經(jīng)常注意擰緊松脫的螺母。為 防止工作缸漏出的液體積存在 活動(dòng)橫梁 的內(nèi)部 ， 應(yīng)當(dāng)將上板蓋設(shè)計(jì)成封閉式的 ，并能 夠順利排出積存的液體 。 油 箱一般用 4mm左右的鋼板焊接而成， 有時(shí) 也可鑄造。油箱側(cè)管應(yīng)設(shè)置 有 清掃窗孔，在油箱清洗時(shí) 可以打開(kāi)， 以 便于檫拭油箱 的 內(nèi)部。 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)器設(shè)計(jì)的一 個(gè)重要 部分，它與主機(jī)的設(shè)計(jì)是 密切 相關(guān)的。 （ 5）其他方面的要求，如液壓裝置在質(zhì)量、外形尺寸、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等 12 方面的規(guī)定和限制。壓制行程 100 mm，在開(kāi)始的 80 mm內(nèi)等速運(yùn)動(dòng)。 87 3. 6 98 .2 8PS?? 式（ ） 令 39。 頂出缸 結(jié)構(gòu)參數(shù) 計(jì)算 頂出力： 54 10dFN?? ， 回程力： 52 10dhFN?? 。高壓泵的流量供慢速壓制和回程的時(shí)候使用 。若加工工藝要求活動(dòng)滑塊在接觸到加工件之前 21 就必須減速，那就只能選用行程控制方式進(jìn)行減速，因?yàn)?壓力順序控制方式是在接觸加工件后才開(kāi)始減速的 。 （ 4）壓制壓力及保壓 在壓制的過(guò)程中，液壓系統(tǒng)的工作壓力主要取決于工作負(fù)載。經(jīng)查閱參考資料得知比較合理的 泄壓方法的原理是 活塞回程之前， 在 液壓缸下腔油壓尚未升高 的時(shí)候 ，先 將 上腔的高壓油接通油箱， 使上腔的高壓緩慢降低 。 液 壓系統(tǒng) 的 電磁鐵動(dòng)作見(jiàn)表 32，液壓元件規(guī)格明細(xì)表見(jiàn)表 33。 下行過(guò)程結(jié)束后 ， 按動(dòng) 手動(dòng)按鈕使 5YA 失電， 4YA得電，換向閥 4換向 。 液壓泵的選擇 液壓系統(tǒng)所需 的 壓力 612 1 0 2 4 . 40 . 9 0 . 9 1p Fp M P aA? ?? ? ?? 式（ ） 式中 F —— 表示系統(tǒng)的最大負(fù)載，即壓制終了階段的負(fù)載； ? —— 表示液壓缸的工作效率； 1A —— 表示主液壓缸無(wú)桿腔的有效工作面積。 以上各閥的工作壓力均取 p＝ 32 MPa。 根據(jù)額定壓力 范圍 和排量可選用軸向柱塞泵，其型號(hào)為 110YCY141C?；爻探Y(jié)束后，閥 4回到 中位，主缸靜止不動(dòng)。 主缸在自重 的 作用下實(shí)現(xiàn)快速空程下行，由于活塞快速下行時(shí)液壓泵 注入 主缸上腔的 液壓油不足以填充上腔增大的體積 ， 于是在 上腔形成負(fù)壓， 這時(shí) 充液筒中的油液經(jīng)充液閥 1 注入到 主 缸 的上腔內(nèi) 。 本 系統(tǒng) 采用兩個(gè)換向閥 進(jìn)行 串聯(lián)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)兩缸的互鎖控制（見(jiàn)圖 37）。這里選用后者，因?yàn)殚_(kāi)液壓泵保壓的液壓系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，容易設(shè)計(jì) 。相應(yīng)回路圖 見(jiàn)圖 36。 123451 01 21 34 Y A5 Y A3 Y AKP 圖 36 液壓系統(tǒng)回路圖 在主缸實(shí)現(xiàn)自重快速行程時(shí)， 三位四通 換向閥 4切換到右邊位置工作（下行位置），同時(shí)電磁換向閥 5斷電，控制油路 k使液控單向閥 3打開(kāi)，液壓缸下腔通過(guò)閥 3 快速排油， 液壓缸 上腔從充液筒及液壓泵得到油液，實(shí)行滑塊 的 快速空程下行。 確定液壓機(jī)的液壓系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 方案時(shí)要重點(diǎn)考慮下列問(wèn)題： （ 1）快速行程方式 20 液壓機(jī)液壓缸的尺寸較大，在快速下行時(shí)速度也較大，從工況圖看出，此時(shí)需要 很大的流量 ，至少為 546 L/min，這樣大流量的油液如果 直接由 液壓泵供給 ，則泵的容量 需要 很大 ，很難滿足要求 。其變化規(guī)律為 9 .6 0 .7 49 .6 9 .6 1 .7 75p S S?? ? ? ? 式（ ） 式中 S—— 表示 行程（ mm），由壓頭開(kāi)始回程時(shí)算起 。 （ 2）工作行程 時(shí) 32 1 2 0. 09 1 0. 01 0. 00 09 1 / 54 .6 / m inq A V m s L? ? ? ? ? 式（ ） 式中 2V —— 表示液壓缸工進(jìn)速度。 壓制力：初壓階段由零上升到 F1 = 210 6 N = 210 5 N 終壓階段上升到 F2 = 210 6 N 回程力（壓頭離開(kāi)工件時(shí)的力）：一般沖壓液壓機(jī)的壓制力 與回 程力 之比為 5～ 10，本壓 力 機(jī)取為 5，故回程力為 Fh = 5410? N。因此，在開(kāi)始設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)， 必須先 對(duì)機(jī)械設(shè)備 的 工作情況進(jìn)行詳細(xì)的分析，明確 設(shè)備 對(duì)液壓系統(tǒng)提出的要求，具體 需要熟知的內(nèi)容 包括： （ 1）主機(jī)的用途、類型、主要結(jié)構(gòu)、總體布局以及對(duì)液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件在位置布置和空間尺寸上的限制。 11 3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 主要討論液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和計(jì)算方法。 吸油管路和回油管路 被 隔開(kāi)，吸油腔與黃油腔用濾網(wǎng)隔開(kāi) 以便 過(guò)濾系統(tǒng)回油。 考慮到要 保證整個(gè)壓機(jī)的 剛性 ， 下橫梁的剛度要求應(yīng)當(dāng)稍微嚴(yán)格一些 。 為了 保證工作缸 的 支承面上 具 有均勻的剛度， 上橫梁工作孔應(yīng) 當(dāng)設(shè)計(jì) 成圓 柱形的支承筒形式 ，從而不會(huì)出現(xiàn)由于上梁不均勻變形而使支承反力局部 集中，降低缸 使用壽命 的情況 。至于小型液壓機(jī)，大多設(shè)計(jì)成整體結(jié)構(gòu) [6]。橫梁大多通過(guò)鑄造制成，有時(shí)也可采用焊接工藝。故在立柱加工時(shí)，應(yīng)盡量提高立柱的加工質(zhì)量。液壓機(jī)在工作過(guò)程中做頻率較高的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，快進(jìn)時(shí)的加載和在卸載時(shí)能量的釋放 還 會(huì)引起機(jī)架的振動(dòng) 。 柱塞的表面質(zhì)量 柱塞在導(dǎo)向套中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，受到偏心載荷時(shí)還會(huì)發(fā)生小角度的傾斜，因此柱塞受到的磨損會(huì)比較嚴(yán)重。 液壓缸內(nèi)徑計(jì)算 從文獻(xiàn) [3]中查得 22DpF???? ????? 式（ ） 式中 p—— 表示工作壓力，根據(jù)表 21確定工作壓力 p=25MPa； D—— 表示液壓