【文章內(nèi)容簡介】 換向閥右位接通，泵向下腔供油，同時上腔的油通過比例伺服閥流回油箱，活塞向上運動，完成了一個工作循環(huán)。 系統(tǒng)基本工作參數(shù) 最大沖載孔徑和沖載板厚的確定 要求系統(tǒng)最大工作載荷kN 沖載力的計算公式： （21） 式中：——沖載周長（mm） ——板材厚度（mm） ——材料抗剪強度（MPa）。 材料抗剪強度不僅與材料的性質(zhì)有關(guān)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(guān)。為簡化計算，可按表21選用值表21材料抗剪強度值選用孔徑Z=Z=（5~）t(~) (2~)t(~) (~) =t 該系統(tǒng)中Z=，由表可以看出沖孔直徑相對于板材厚度越大時，其抗剪強度越小，對于沖床，板材厚度一般相對于沖孔直徑來說很小，所以在該系統(tǒng)中選用=。 所以沖孔時沖載力計算公式為： （22）式中： ——材料抗拉強度（MPa），為計算方便取剛才的抗拉強度=550MPa。由公式（22）可得出針對不同的板料厚度本沖床所能沖載的最大孔徑不同，見表22表22 一定厚度時改沖床所能沖載的最大孔徑板厚t（mm）12345孔徑D（mm）1759045302218圖中t代表板厚，s代表滑塊行程。當(dāng)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(dāng)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。 系統(tǒng)壓力選定 壓力選定過程中系統(tǒng)壓力越高液壓缸尺寸越小，所以壓力應(yīng)選擇盡量高，所以溢流閥調(diào)定壓力定位MPa。 周期和行程 要求該高速沖床最大行程s=40mm，不同的工作行程，系統(tǒng)的沖壓頻率（周期）也不同，當(dāng)工作行程為12mm時，沖載頻率f=300次/min，此時周期：=60/f=第3章 確定執(zhí)行元件 液壓缸基本參數(shù)確定液壓缸是該系統(tǒng)的主要元件，它能直接帶動沖頭進行沖壓工作。按照工作要求和工作特點，自行設(shè)計了沖壓缸。 缸筒的設(shè)計計算 缸筒是液壓缸的主體零件，它與缸蓋、活塞等零件構(gòu)成密閉容腔，形成內(nèi)壓，推動活塞桿運動。設(shè)計缸筒時，不僅要保證液壓缸的作用力、速度和行程，而且必須有足夠的強度和剛度，以便抵抗液壓力和其他外力的作用。另外缸筒與活塞之間的相對運動，既要能滑動自如，又要能夠保持密封，所以必須具有一定的幾何精度、表面光潔度和配合精度[5]。（1）內(nèi)徑D計算高壓時系統(tǒng)最大壓力為p=25MPa，最大負載max=200kN，初定系統(tǒng)阻力f=25kN。工作時，活塞受力公式為： +=p=178。/4式中： ——液壓缸內(nèi)徑（mm）；——沖壓力（kN）； ——系統(tǒng)阻力(kN)； p——系統(tǒng)壓力(MPa)； ——液壓缸活塞桿面積（mm2）；液壓缸內(nèi)徑計算公式： ≥=按照表31缸筒內(nèi)徑系列（GB/T23481993）810121620253240506380100110125140160180200(2）缸筒材料缸筒的材料一般要求有做夠的沖擊韌性和強度，目前，普遍采用缸筒材料是熱軋或冷拔無縫鋼管。近幾年來由專業(yè)廠提供內(nèi)圓已經(jīng)研磨和外圓精加工的高精度冷拔無縫鋼管，按所需長度切割材料。本次材料選用45號鋼冷拔無縫鋼管。內(nèi)徑110mm 壁厚15mm。(3) 缸筒厚度校核在中低壓液壓系統(tǒng)中，缸筒壁厚往往由結(jié)構(gòu)工藝要求決定，一般不要求校核，但在高壓系統(tǒng)中按照下列情況進行校核：當(dāng)/D時為薄壁，可按下式校核： （31）式中：——最高允許壓力，一般規(guī)定=， ==——缸筒材料許用應(yīng)力，當(dāng) /時為厚壁，按下式進行校核： （32）缸筒采用45號無縫鋼管，壁厚=15mm，/=15/110=，所以用公式（32）進行厚度校核： mm15mm,所以=15mm滿足強度要求。 活塞桿活塞桿為實心結(jié)構(gòu)，材料為45號鋼。先按照壓縮拉伸強度來計算活塞桿直徑d：mm式中： ——活塞桿材料許用應(yīng)力，=MPa計算出活塞桿直徑后見表32進行圓整。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(yīng)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(yīng)選擇合適的活塞桿直徑。差動快速下降時活塞速度： （33）活塞退回時速度： （34）要降低運動時間，則應(yīng)對求最大值，求得mm，即時活塞運動時間最少。參照表33活塞桿直徑系列選區(qū)d=80mm。表33活塞桿直徑10121416182022252832364045505663708090110110125140160180200液壓缸基本參數(shù)為：液壓缸內(nèi)徑D=110mm，活塞桿直徑d =80mm，缸筒厚度mm，活塞行程s=40mm。 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(yīng)設(shè)在兩端的極限位置，一般布置在缸筒或前后端蓋上。選擇油口尺寸的主要參數(shù)是油管直徑。油管的有效通油直徑應(yīng)保證油液流速在2——，這樣可以減少壓力損失，提高效率，減輕震動和噪音，油口的連接方式有螺紋連接，法蘭連接等，本液壓缸油口選用螺紋連接。 該液壓缸是最高工作壓力為25MPa的單活塞桿液壓缸，有經(jīng)查表26選用連接螺紋尺寸為M332。 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(dǎo)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。密封元件可以防止液壓缸的泄漏及外界塵埃和異物的侵入[6]。密封裝置的優(yōu)劣勢將直接影響液壓缸的工作性能。密封不好的液壓缸，不僅會污染環(huán)境、降低容積效率、增加功率損失，有時還會影響液壓缸的正常工作[7]。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。密封件的合理選用對液壓缸有重要的意義。密封效果決定了液壓缸的容積效率；密封摩擦力的大小，決定了液壓缸的機械效率；密封材料的耐熱性能，影響液壓缸的加工溫度；液壓缸的工作速度，也受密封件的限制；密封件的材料和系統(tǒng)采用的工作溫度；液壓缸的工作速度，也受密封件的限制；密封件的材料和系統(tǒng)采用工作介質(zhì)要有相容性；動密封件的摩擦阻力要小，即摩擦系數(shù)要小而穩(wěn)定，特別是靜、動摩擦系數(shù)差值要小[8]。密封件的耐磨性要好，磨損后應(yīng)有一定程度的自動補償，制造簡單、裝拆方便、成本低廉。（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。溫度30~100℃。按照缸筒內(nèi)徑選擇的型號為：K0311000117 。（2）活塞桿的密封活塞桿與蓋處的密封采用DICHTOMATIK公司的MA39雙唇軸用Y形圈，該形圈最高工作壓力可達40MPa，溫度40~100℃，,根據(jù)活塞桿直徑選擇其型號為：MA3980/22965。（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。若將污物帶勁液壓缸。不僅會加劇零件的磨損、產(chǎn)生劃痕，而且會影響液壓系統(tǒng)的正常工作，因此要安裝防塵裝置。 活塞防塵圈選用DICHTOMATIK公司AD48雙唇防塵圈，它是雙向作用的防塵圈，其使用壽命特別長，使用溫度40~100℃。按活塞桿基本參數(shù)選用AD4880/88981。 液壓缸摩擦力的計算 液壓缸的密封裝置設(shè)置在活塞與缸筒之間，活塞桿與缸蓋之間，因此液壓缸總的密封摩擦阻力為： （35）式中： ——缸總的密封摩擦力（kN）； ——活塞與缸筒間的密封摩擦力（kN）； ——活塞桿與端蓋間的密封摩擦力（kN）。（1） 活塞與缸筒間采用組合密封圈，此處摩擦力計算公式為：= （36）式中：——摩擦系數(shù)，組合密封圈各組成部分材料不同，此處取=；——密封處工作壓力（Pa），Pa——密封處直徑（mm），此處=；——密封件的寬度（mm），由樣本=。由于密封摩擦力隨系統(tǒng)壓力變化，所以活塞與缸筒間摩擦力：N=（2） 活塞桿與端蓋間采用Y型唇密封，摩擦力計算公式為： （37）式中 ：——摩擦系數(shù)，Y形密封圈的材料為聚氨酯AU92，此處=； ——密封處工作壓力（Pa），Pa； ——密封處直徑（mm），此處=； ——密封件的寬度（mm），由樣本= 則活塞桿與缸蓋間的摩擦力： kN 液壓缸基本結(jié)構(gòu) 液壓缸分為通用型液壓缸和專用型液壓缸兩種，專用型液壓缸是專為某一用途設(shè)計的液壓缸，以滿足該用途的特殊要求，在結(jié)構(gòu)、材料、加工精度等方面都有特殊要求；而通用液壓缸無特殊的使用要求，結(jié)構(gòu)簡單，零部件符合標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的要求，因此用途較廣泛。通用型液壓缸又分為三種典型結(jié)構(gòu)形式：拉桿型、焊接型、法蘭型液壓缸。法蘭型液壓缸，其工作特點是額定壓力高，通常額定壓力35MPa，外形尺寸大[9]。適用于較嚴(yán)酷的沖擊負載和外界工作條件，也叫重載型液壓缸，選用法蘭缸[10]。 泵的選擇 泵的排量 排量為液壓泵主軸旋轉(zhuǎn)一周所排出的液體體積。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(yīng)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。 電機的選擇泵的輸出功率為： 的電機。 速度驗算 空行時速度驗算差動下行階段：當(dāng)行程為12mm時，周期為T=＜，此時頻率f=1/= ，即每分鐘沖壓346次。 沖壓板厚為1mm時速度驗算 行程12mm時，差動下行階段cm/s 所需時間：s 沖壓階段：cm/s 所需時間：s 返回階段：cm/s所需時間：s周期：T=++=此時頻率f=1/=，即每分鐘沖壓265次。沖壓板厚為1mm，行程10mm時，其沖壓頻率可以達到30