【正文】 b加可動(dòng)墊塊：在工作缸活塞和活動(dòng)橫梁間加裝一個(gè)可動(dòng)墊塊，液壓機(jī)空程向下時(shí)，活塞與動(dòng)梁一起下降，接觸工件后活塞回程上升，此時(shí)輔助油缸動(dòng)作，將可動(dòng)墊塊塞入活塞與活動(dòng)橫梁之間，工作時(shí)活塞重新下降，通過(guò)墊塊將動(dòng)梁下壓，進(jìn)行切變、落料等工藝，因而活塞可只在行程上端點(diǎn)附近工作，使材料斷裂時(shí)工作缸上腔的容積減少，所儲(chǔ)存的彈性能量相應(yīng)減少。（2）吸油管及回油管應(yīng)插入最低液面以下，以防止吸空和回油飛濺產(chǎn)生氣泡。根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過(guò)閥的最大流量來(lái)選取控制閥，按產(chǎn)品樣本或手冊(cè)選取標(biāo)準(zhǔn)元件。下表為2500kN通用液壓機(jī)的電磁鐵動(dòng)作順序表。順序閥18的調(diào)整壓力應(yīng)稍大于充液閥14所需的控制壓力，以保證閥14開(kāi)啟。節(jié)流調(diào)速是通過(guò)改變回路中流量控制元件通流截面積的大小來(lái)控制流入執(zhí)行元件或自執(zhí)行元件流出的流量，以調(diào)節(jié)其運(yùn)動(dòng)速度，所以只能采用開(kāi)式系統(tǒng)。1—定量泵 2—節(jié)流閥 3—溢流閥圖4—5 調(diào)壓回路系統(tǒng)中需要的流量為Q1,由節(jié)流閥2調(diào)節(jié)，一般QBQ1，油液在節(jié)流閥前受阻，致使液壓泵出口管道系統(tǒng)的壓力增高，達(dá)到溢流閥3的調(diào)定壓力時(shí)，溢流閥開(kāi)啟，有溢流量Q2流過(guò)。當(dāng)液壓缸工進(jìn)時(shí)，速度可由節(jié)流閥調(diào)定，壓力反饋式變量泵的輸出流量與液壓缸速度相適應(yīng)。速度控制回路包括調(diào)節(jié)液壓缸運(yùn)動(dòng)速度的調(diào)速回路以及使工作進(jìn)給速度改變的速度換接回路。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，液壓機(jī)要實(shí)現(xiàn)“空程快速下降—慢速下降加壓—保壓—卸壓及回程—停止”的工作循環(huán)，故采用液壓傳動(dòng)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，采用液壓缸作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，F(xiàn)=2500kN。液壓機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的基本要求可歸納如下：（1）在操作特點(diǎn)上，要求能實(shí)現(xiàn)對(duì)模時(shí)的微動(dòng)調(diào)整操作、手動(dòng)操作和半自動(dòng)操作。圓度和圓柱度公差不大于直徑公差之半，內(nèi)孔中的環(huán)行油槽和直油槽要淺而寬，保證良好的潤(rùn)滑。活塞形式選擇如圖35所示：圖35 活塞結(jié)構(gòu)圖活塞與活塞桿連接形式如圖36所示：活塞的密封采用Y型橡膠密封圈，活塞材料采用高強(qiáng)度鑄鐵HT200300或球墨鑄鐵。總阻力包括公稱壓力；密封裝置的摩擦力；回油腔因背壓作用產(chǎn)生的阻力和活塞與活塞桿的重力等，即最大牽引力 (37)① 公稱壓力根據(jù)本次設(shè)計(jì)給定初始條件確定為2500KN。按主機(jī)類型選擇相、對(duì)應(yīng)工作壓力，液壓機(jī)屬于高壓機(jī)械，工作壓力選擇范圍為20——30Mpa，初步定本次設(shè)計(jì)工作壓力為25Mpa。由于立柱的疲勞斷裂大部分發(fā)生在立柱根部截面變化的進(jìn)度區(qū)，為此在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，需考慮過(guò)渡區(qū)的應(yīng)力集中，即： (27)式中為有效力集中系數(shù)：式中——應(yīng)力集中的敏感系數(shù)，~； ——彈性狀態(tài)下理論應(yīng)力集中系數(shù)，~。考慮到不同工藝條件及密封等，補(bǔ)充做如下假設(shè)：工件較窄，不妨礙活動(dòng)橫梁轉(zhuǎn)動(dòng)，因此在工件處沒(méi)有側(cè)向水平支反力；兩側(cè)立柱導(dǎo)套間隙一樣，因此在活動(dòng)橫梁傾斜十，兩邊立柱均勻受力；各處的作用力及支反力均假定為集中力。(5）立柱中心距(mmmm)。集成的液壓系統(tǒng)減少了管路連接，有效地防止泄露和污染，標(biāo)準(zhǔn)化的元件為機(jī)器的維修帶來(lái)方便?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)許多液壓機(jī)廠還以該機(jī)型為主，國(guó)外眾多廠家只是保留了對(duì)該機(jī)型的生產(chǎn)能力，而主要面向技術(shù)含量更高的機(jī)型組織生產(chǎn)。⑵橫梁：橫梁包括上橫梁、下橫梁（或稱底座）和活動(dòng)橫梁（或稱滑塊），是液壓機(jī)的重要部件。(5）校正壓裝液壓機(jī)：用于零件的校正及裝配。(8）液壓機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)為柔性傳動(dòng)，較機(jī)械加工復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單。液壓機(jī)本體沒(méi)有龐大的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其液壓缸可根據(jù)操作的要求來(lái)布置，因而可以容易地獲得較大的工作空間。目前，液壓機(jī)的最大標(biāo)稱壓力已達(dá)750MN，用于金屬的模鍛成型。按照液體靜壓力傳遞原理，這個(gè)單位壓力p將以不變的數(shù)值傳遞到液體的每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，并且其作用方向垂直于其作用面。而且必須在下止點(diǎn)后才能回程，如果過(guò)載將會(huì)悶車，導(dǎo)致?lián)p壞。液壓機(jī)還易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和遙控。(2）鍛造液壓機(jī)：用于自由鍛、鋼錠開(kāi)坯及金屬模鍛。圖12 液壓機(jī)典型結(jié)構(gòu)圖三梁四柱式液壓機(jī)的主要部件有：⑴立柱：立柱是機(jī)架的主要支撐部件和主要受力件，又是活動(dòng)橫梁的導(dǎo)向件，因此對(duì)立柱有較高的強(qiáng)度、剛度和精度要求。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外液壓機(jī)產(chǎn)品中控制系統(tǒng)分為以下三種類型：(1）以繼電器為主控制元件的傳統(tǒng)型控制系統(tǒng)。(3）自動(dòng)化、智能化。(4）工作臺(tái)尺寸：在如鍛造、模煅及沖壓等加工工藝中，往往設(shè)置移動(dòng)工作臺(tái)。液壓機(jī)工作時(shí)，由于模具不對(duì)稱、工作變形阻力不對(duì)稱（加工零件形狀不對(duì)稱或加熱不均勻）、工件放置位置不正等多種因素都可能造成偏載受力狀態(tài)。帶入數(shù)值計(jì)算得 所以立柱強(qiáng)度符合靜載合成應(yīng)力要求。液壓缸的壓力為油液作用在單位面積上的壓力 。綜合以上各項(xiàng)要求初步確定缸筒材料選擇為35GrMo無(wú)縫鋼管，其材料參數(shù)為：1000MPa，==850MPa。 缸筒螺紋連接部分計(jì)算缸筒與端部用螺紋連接時(shí)如圖，缸筒螺紋處的強(qiáng)度計(jì)算如圖34所示：圖34 螺紋連接結(jié)構(gòu)示意圖螺紋處的拉應(yīng)力 (321)式中——螺紋連接處承受的最大推力，； ——缸筒內(nèi)徑，；——螺紋外徑，；——擰緊螺紋系數(shù)，不變載荷取，變載荷取代入數(shù)值得 = 螺紋處的剪應(yīng)力 (322)式中——螺紋連接的摩擦系數(shù)，平均值取=代入數(shù)值得 = 合成應(yīng)力 (323)許用應(yīng)力=代入數(shù)值得 所以螺紋連接部分符合強(qiáng)度要求。為了使密封圈的唇邊張開(kāi)，在導(dǎo)向套內(nèi)可開(kāi)軸向通溝。圖 312 活塞桿與活動(dòng)橫梁連接結(jié)構(gòu)圖此結(jié)構(gòu)安裝方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且強(qiáng)度相對(duì)較高，適合安裝在較大型的液壓機(jī)中。（1）工作負(fù)載F。液壓機(jī)工作時(shí)主要有空載下行、工進(jìn)、回程三個(gè)過(guò)程，具體運(yùn)動(dòng)情況可用工作循環(huán)圖和速度圖來(lái)表示，如圖4—1所示： 圖4—1 液壓機(jī)的工作循環(huán)和速度—位移曲線A值的大小直接影響著液壓缸的推力和速度。當(dāng)換向閥處于1位時(shí)，壓力油經(jīng)液控單向閥3進(jìn)入液壓缸左腔，同時(shí)壓力油也進(jìn)入液控單向閥4的控制油口k，打開(kāi)閥4，使液壓缸右腔的回路油經(jīng)閥4及換向閥回油箱，活塞向右運(yùn)動(dòng)。(a)節(jié)流調(diào)速 （b）容積調(diào)速 (c) 容積節(jié)流調(diào)速 圖4—3 調(diào)速回路圖圖4—3（a）所示，定量泵輸出的流量不變，節(jié)流閥通過(guò)改變其通流截面，可以在較大范圍內(nèi)改變液阻，從而改變進(jìn)入液壓缸的流量，調(diào)節(jié)液壓缸的速度。溢流閥在此系統(tǒng)中實(shí)際就起安全保護(hù)閥的作用。該液壓機(jī)就采用這種回路保壓。（5）卸壓回程： 電磁鐵2YA通電，閥10換至左位，壓力油經(jīng)閥10（左位）使充液閥14開(kāi)啟，主缸上腔油經(jīng)閥14排回油箱，油壓開(kāi)始下降。（8）停止：全部電磁鐵處于斷電狀態(tài)，閥4和閥10處于中位，油泵3輸出的油經(jīng)閥10（中位）及閥4（中位）排回油箱，泵卸荷。根據(jù)以上的壓力和流量的數(shù)值查閱產(chǎn)品目錄，最后確定選取250DCY141B型斜盤式軸向柱塞泵。如果按油箱的形狀來(lái)分，還可分為矩形油箱和圓罐形油箱。管道閥門突然關(guān)閉，由于管道內(nèi)流動(dòng)液體的慣性也引起沖擊振動(dòng)，而管道閥門突然開(kāi)啟時(shí)，由于液體突然流動(dòng)，速度急劇變化，也將引起沖擊振動(dòng)。另一方面也可延緩工作缸上腔的卸壓速度以減少?zèng)_擊振動(dòng)。（4）為了保持油液清潔，油箱應(yīng)有周邊密封的蓋板，蓋板上裝有空氣過(guò)濾器。各元件間連接管道的規(guī)格按元件接口處尺寸決定，液壓缸進(jìn)出油管則按輸入、排出的最大流量計(jì)算。準(zhǔn)確計(jì)算需在管路布置圖畫出以后才能進(jìn)行。順序閥18的控制油路被換接至油箱，閥18關(guān)閉，壓力油經(jīng)閥12進(jìn)入主缸下腔，推動(dòng)活塞下行。將液壓系統(tǒng)的主回路和基本控制回路組合起來(lái)，就構(gòu)成了液壓系統(tǒng)。該液壓機(jī)采用M型電液換向閥的卸荷回路，如圖4—6所示：這是一種采用M型電液換向閥卸荷的回路。該液壓機(jī)主要是實(shí)現(xiàn)從空載快速下行到慢速工進(jìn)加壓的速度轉(zhuǎn)換。通過(guò)改變輸入液壓執(zhí)行器的流量、改變液壓缸的有效工作面積A、改變液壓馬達(dá)的排量V三種方法之一均可以達(dá)到調(diào)速的目的。 方向控制回路主要是控制液壓系統(tǒng)油路中液流的通、斷或流向。的大小與活動(dòng)橫梁和立柱的材料以及工作狀態(tài)有關(guān)。（4）在工藝特點(diǎn)上，對(duì)于小型液壓機(jī)一般不進(jìn)行壓力分級(jí)，對(duì)于中型以上液壓機(jī)，一般要求具有分級(jí)的公稱壓力，以滿足不同工藝的需要。采用緩沖裝置，就是為了避免這種機(jī)械碰撞，緩沖裝置的工作原理是使液壓缸低壓腔內(nèi)油液通過(guò)節(jié)流把動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，熱能由循環(huán)的油液帶到液壓缸外。對(duì)雙作用單邊活塞桿液壓缸，起活塞桿直徑通常根據(jù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)速比（即面積比）來(lái)確定圖36 活塞與活塞桿連接結(jié)構(gòu)圖 (324)代入數(shù)值得 =280 活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算活塞桿在穩(wěn)定工況下，如果只受到軸向推力或拉力，可以近似的用直桿承受拉壓負(fù)載的簡(jiǎn)單強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算 (325)式中——液壓缸工作壓力 ，；——活塞桿直徑，代入數(shù)值得 所以活塞桿強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。④ 活塞與活塞桿的重力本次計(jì)算中忽略不計(jì)?？筛鶕?jù)液壓機(jī)整體工作需要選擇相應(yīng)的流量泵，從而控制液壓缸速度v。橫梁雖通常設(shè)計(jì)成箱形構(gòu)件，且其外形高跨比較大，在進(jìn)行初步設(shè)計(jì)時(shí)，仍可將橫梁簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁進(jìn)行近似計(jì)算[5]。這樣，四柱式組合液壓機(jī)機(jī)架即可簡(jiǎn)化為如圖22所示的平面框架。本次設(shè)計(jì)液壓機(jī)立柱中心距=1120700(mmmm)。標(biāo)稱壓力是液壓機(jī)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)。目前，該機(jī)型廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械和自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，早期的可編程控制器只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的邏輯控制，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，一些廠家采用微電子處理器作為可編程控制器的中央處理單元（CPU），不僅可以進(jìn)行邏輯控制，還可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制，擴(kuò)大了控制器的功能。中、小型液壓機(jī)橫梁多數(shù)為整體結(jié)構(gòu)，而大型液壓機(jī)橫梁由于受制造和運(yùn)輸能力的限制往往設(shè)計(jì)成組合形式，并利用鍵和拉緊螺栓連接。(8）壓制液壓機(jī)：用于各種粉末制品的壓制成型，如粉末冶金。除了以上優(yōu)點(diǎn)外液壓機(jī)還有一些缺點(diǎn)，比如：(1）液壓機(jī)采用液壓油為工作介質(zhì)，因而對(duì)液壓元件的精度要求和密封條件要求較高。將高壓液體通入中間的工作缸能得到第一級(jí)壓力；通入兩側(cè)的工作缸能得到第二級(jí)壓力；3個(gè)工作缸同時(shí)通入高壓液體就得到第三級(jí)壓力。近年來(lái)，隨著微電子技術(shù)、液壓技術(shù)等的發(fā)展，液壓機(jī)有了更進(jìn)一步的發(fā)展，其高技術(shù)含量增多，眾多機(jī)型已采用CNC或PC機(jī)來(lái)控制，提高了產(chǎn)品加工質(zhì)量和生產(chǎn)率[1]。根據(jù)這一原理，制成了液壓機(jī)和其他液壓機(jī)械，如圖11所示： 圖 11 液壓機(jī)原理圖在一個(gè)充滿液體的連通器內(nèi)，一端裝有面積為的小柱塞，另一端裝有面積為的大柱塞。目前大型液壓機(jī)均已造到100MN以上。(6）液壓機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。 液壓機(jī)的分類液壓機(jī)按照機(jī)架結(jié)構(gòu)形式分為梁柱式、組合框架式、整體框架式、單臂式等?；顒?dòng)橫梁下面固定有上砧，而下砧則固定與下橫梁上的工作臺(tái)上。(3）液壓機(jī)的發(fā)展最主要體現(xiàn)在控制系統(tǒng)方面。現(xiàn)在，國(guó)外眾多液壓機(jī)生產(chǎn)廠家都生產(chǎn)這種高性能的工業(yè)控制機(jī)控制方式的液壓機(jī)產(chǎn)品，如美國(guó)的MULTIPRESS；丹麥的STENHQJ和加拿大的BROWN BOGGS等公司，而國(guó)內(nèi)少有該類產(chǎn)品。最大凈空距是指活動(dòng)橫梁在上限位置時(shí)從工作臺(tái)上表面到活動(dòng)橫梁下表面的距離。 (1）中心載荷。根據(jù)材料力學(xué)可知，這是個(gè)三次靜布定框架問(wèn)題，可用變形法或力法求解。、剛度計(jì)算 (1）受力分析 上橫梁有油缸接觸面積與柱塞間距比值較大時(shí)，上橫梁可視為受兩個(gè)集中應(yīng)力作用；模具與下橫梁接觸面較大，故視為在某個(gè)長(zhǎng)度上作用一均勻分布載荷，如圖29所示，由于機(jī)架受力情況直接影響著它的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)工藝，對(duì)于本次設(shè)計(jì)的三梁四柱式液壓機(jī)機(jī)架仍采用此種受力分析模型，其受彎矩如圖210所示，可通過(guò)對(duì)機(jī)架的受彎矩的分析從而推導(dǎo)得出液壓機(jī)機(jī)身強(qiáng)度、剛度情況：圖29 框架受力圖框架彎矩圖為：圖210 框架彎矩圖 (2）強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)上述受力分析可知，框架仍可采用變形法或力法求解則其有關(guān)節(jié)點(diǎn)的彎矩值為： （216） （217） （218） （219）式中、——系數(shù)，其中，； 、——分別為均布載荷寬度和兩集中載荷的間距與支柱間距的比值； 、——同前。根據(jù)液壓缸的參數(shù)、用途和毛坯來(lái)源等可選用以下材料:等；等。初步確定缸筒底部厚度 .(1)液壓缸缸筒壁厚的較核本次設(shè)計(jì)中液壓缸缸筒壁厚與缸筒內(nèi)徑比值較小，采用薄壁缸筒進(jìn)行較核計(jì)算。 導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)及相關(guān)計(jì)算本次主缸設(shè)計(jì)導(dǎo)向套采用軸套式導(dǎo)向套，該種導(dǎo)套主要是耐磨材料制成，也有用鋼制成并內(nèi)裝有耐磨套或?qū)颦h(huán)的。其結(jié)構(gòu)如圖312所示：此種連接方式的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，所需零件數(shù)量較少，方便拆卸，并且結(jié)構(gòu)組合強(qiáng)度較高，適合較大噸位的液壓機(jī)應(yīng)用。液壓系統(tǒng)的常用執(zhí)行器有液壓缸、液壓馬達(dá)和擺動(dòng)液壓馬達(dá)。其平均值可按下式計(jì)算。特