【文章內(nèi)容簡介】 面用調(diào)節(jié)螺母支持，用鎖緊螺母加以鎖緊。 從以上結(jié)構(gòu)可以看出：第 一種結(jié)構(gòu)中，上橫梁與工作臺的距離由軸肩來決定，安裝方便，結(jié)構(gòu)簡單，裝配也簡單。所以我這一次設(shè)計的液壓機就用第一種結(jié)構(gòu)。 導(dǎo)柱的輕度計算 在中心載荷作用下立柱承受壓應(yīng)力和拉應(yīng)力，其應(yīng)力計算公式如下： ? ?????? nDP （ kgf／ cm2 ） （ 3— 1） 式中： P—— 公稱壓力 ( kgf) 14 D0 立柱最小直徑 （ cm） n立柱 數(shù)量（ n=4） ??? 立柱許用拉伸應(yīng)力。 在實際生產(chǎn)中，完全的受力均衡是不太現(xiàn)實的，在機器安裝的過程中難免會出現(xiàn)受力不均，安裝有偏差的情況，所以上面的公式只是一種很理想的情況，在實際的設(shè)計選用中應(yīng)該選用許用應(yīng)力較低的情況。 下工作臺的結(jié)構(gòu)分析與計算 下工作臺是壓機的主要工作部位，將模具放在下工作臺上，通過活塞桿的作用產(chǎn)生壓力。對工件的生產(chǎn)起著決定性的作用，所以下工作臺的表面要有足夠的強度和硬度以及與上工作臺有足夠的平行度 下工作臺的結(jié)構(gòu)與上工作臺基本一樣 ，用螺釘與活動橫梁相連接，采用鍛造的方式生產(chǎn)，選材時與上工作臺一樣，以便于是毛坯的制造工藝相類似，更方便的制造。 工作臺的強度計算：將工作臺看成是自由放在兩支點上的彎曲梁來考慮，支點距離即為立柱的中心距，在壓機進行工作時，壓力通過模具然后作用在制件上，由于該壓機的模具與工件具有對稱結(jié)構(gòu)，而且模具是居中安裝的，所以可以把工作臺看成是中間部分受均不載荷的梁如圖 37 所示。 圖 36 下工作臺面板 15 圖 37 在工作臺的中心截面處所受的彎矩是最大的： Mmax= ?????? ? 24 1BBP= ?????? ? 2 = （ kgf／ cm） （ 3— 2） 式中： P公稱壓力 （ kgf） B立柱中心距（左右） （ cm） B1下模與工作臺接觸面左右寬度，受力分布載荷長度。（ cm） B1 的數(shù)值計算式根據(jù)下模與工作臺面的接觸面積 S 而定的，一般取 B1=（ —— ） B。也可以按這下面的公式算出來： S=???P （ 3— 3） 其中： ??? —— 擠壓應(yīng)力 （ kg／ cm2 ）根據(jù)工作臺的材料而定的。 S= B1b1 其中： b1 —— 下模與工作臺前后面接觸寬度 在實際計算過程中，為了式計算方便，可以取 b1 = B1 所以 B1既是最小模板的接觸寬度 工作臺前后輪廓尺寸： 210 222 ??????? dBB =（ cm ） （ 3— 4） 16 其中 B。 已知的有效寬度 （模具的寬度） （ cm） d立柱的臺肩（外徑） （ cm） 1? 內(nèi)側(cè)余量 （ cm） 2? 外側(cè)余量 （ cm） 立柱中心孔左右的距離計算： B= 10 ???dB =79（ cm） （ 3— 5） 立柱 中心孔前后的距離，按工作臺前后的長度，立柱的連接情況以及外側(cè)余量來確定。 活動橫梁的結(jié)構(gòu)分析與計算 活動橫梁是液壓機中傳遞動力的最主要的部件，通過與活塞的連接，傳遞液壓機的動力；通過導(dǎo)柱的導(dǎo)向作用實現(xiàn)精確的上下往復(fù)運動；在加工過程中通過模具對工件施壓。因此活動橫梁必須要有很好的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，還要有一定的強度和硬度。 活動橫梁的材料與上橫梁的材料一樣，便于進行批量生產(chǎn)。活動橫梁除了要有很好的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)外，還要有足夠的承載能力。因為此次設(shè)計的壓機活動橫梁沒有彎曲傾向，所以可只按承壓能力來設(shè)計。鑄件應(yīng)將壁厚設(shè)計 均勻，以此來防止出現(xiàn)引力集中現(xiàn)象，在活動橫梁與活塞桿的連接處，還應(yīng)設(shè)置肋板加強筋和凸臺。材料也為 ： 17 圖 37 活動橫梁結(jié)構(gòu)圖 由于活動橫梁是主要運動部件，為了保證液壓機的精度要求，必須要保證橫梁空中心線與導(dǎo)柱的中心線重合，活塞桿的中心線應(yīng)該與立柱中心線平行，這樣才能保證液壓機在工作時橫梁式垂直上下運動的，從而保證了產(chǎn)品厚度的均勻。 活動橫梁與活塞桿的連接方式直接決定了壓機運動的平穩(wěn)性，是由活塞桿的端部位置和活動橫梁的相應(yīng)部位通過螺釘進行連接的，如下圖所示： 18 圖 38 活塞桿與活 動橫梁的連接 在圖中可以看出，活塞桿 1 與活動橫梁 2 用螺釘 4 進行連接的， 3是墊片。 活動橫梁的強度計算： 活動橫梁在工作時主要受的是活塞桿的推力以及下工作臺面的反作用力。所以計算活動橫梁的強度時可以看做是自由放在兩支點上的彎曲梁來計算，立柱中心點的距離即為兩支點的距離。對于此次設(shè)計的單缸液壓機，可以簡化成只受一個集中力的作用，則中間截面處彎矩： BPM ?? 41max = ?? =（ kgf／ cm） （ 3— 6） 其中 P液壓機公稱壓力 （ kgf） B立柱中心距離 （ cm） 立柱的螺母的選擇 由以上可知，我這次設(shè)計的固定橫梁與導(dǎo)柱之間采用的是軸肩定位的方式，上下軸肩都需要用螺母來進行固定。立柱的螺母通常是圓柱形，設(shè)計成一個整體的，立柱直徑在 150mm 以上時需要做成組合式的，由兩個半螺母用螺栓緊固而成。材料用 34— 45 鍛鋼或鑄鋼。立柱螺母的外徑大約為螺紋直徑的 倍，內(nèi)螺母一般與外螺母是一樣高的，大約是螺紋直徑的 倍。為了保證加工的精度，立柱螺母的的軸線必要要與上下橫梁的結(jié)合 面相垂直，垂直度要求必須保證在 以內(nèi)，要是螺紋能與其端面一起加工最好不過了。 螺母強度計算： 作用在每一圈螺紋上的力： 19 nZPP 2? = kgfkgf 1 2 5 0154 5 ??? （ 3— 7） 式中： P2 立柱所受的總拉力（ kgf） n—— 立柱數(shù)量 Z工作螺紋圈數(shù)shz? h螺紋高度 （ cm） s螺距 （ cm） 20 第四章 液壓缸的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計液壓缸需要考慮的問題 ①要盡可能地減小所設(shè)計的液壓缸的外形尺寸，使結(jié)構(gòu)簡單緊固耐用。 ②必須保證每個零部件有足夠的硬度、強度、剛度和耐久性。 ③活塞、活塞桿和導(dǎo)軌之間的軸線必須要相互平行。 ④要有良好的密封，防止有泄露。 ⑤盡量設(shè)計的液壓缸制造起來較容易，維修方便，且成本較低。 ⑥要保證活塞運動時所需的動力。 液壓缸的類型 液壓缸按結(jié)構(gòu)形式，可以分為活塞缸，柱塞缸和擺動缸三類?；钊缀椭啄軌?qū)崿F(xiàn)往 復(fù)運動，輸出推力和速度，擺動缸則能夠?qū)崿F(xiàn)小于 360 度的往復(fù)運動，輸出轉(zhuǎn)矩和角速度。液壓缸也可以幾個組合起來或者和其他機構(gòu)組合起來，就可以實現(xiàn)特殊的用途。我這次設(shè)計的壓機用的是單桿式活塞缸，如下圖 41所示： 圖 41 單桿式活塞缸的差動連接 由圖 41 可知，活塞只有一端帶有活塞桿。單桿液壓缸也有缸體固定和或是阿甘固定兩種形式，但它們的工作臺移動范圍都是活塞有效行程的兩倍。 21 液壓缸的一些基本結(jié)構(gòu) 由下圖可知，缸口部分結(jié)構(gòu)采用防塵圈， Y型密封圈，導(dǎo)向套和鎖緊裝置組成。用來密封和指引活塞桿。缸底采用 平地結(jié)構(gòu)形式，與壓機底部連在一起?，F(xiàn)在大多數(shù)的壓機都是采用平底結(jié)構(gòu)，這樣的設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，工藝性能好，壓機運行平穩(wěn)。在實際加工過程中，缸壁受的力比缸底要大，所以通常采用平底的結(jié)構(gòu)形式。下端蓋與底座也采用整體式結(jié)構(gòu)，這樣使壓機的整體結(jié)構(gòu)相對簡單，安裝較為方便。上下端蓋與缸筒缸體通過焊接連接在一起，之間用一個 O 型密封圈，防止壓力油的滲透。如圖 42 所示： 圖 42 液壓缸 缸筒與端蓋通常有五種連接方式：①法蘭式連接結(jié)構(gòu)，用法蘭直接連接，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，且易于加工和裝配。但該結(jié)構(gòu)的外形尺寸較大，安裝時占用的空間較大，所以該結(jié)構(gòu)多用于鑄鐵材料的缸筒。②焊接結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)適合于永久連接的結(jié)構(gòu)，連接的強度高，承受的工作壓力大，但焊接時容易產(chǎn)生焊接變形，所以多用較短的液壓缸，一旦做成功就不能更改。③螺紋結(jié)構(gòu)，這種連接方式重量輕，體積小，占用的空間小，但是對材料的要求高，加工工藝復(fù)雜。④拉桿 式結(jié)構(gòu)，用四根長拉桿將上下端蓋與缸筒連接在一起，這種結(jié)構(gòu)的拉桿徑向尺寸較大，一般只適用于活塞桿較短的液壓缸。⑤半環(huán)式結(jié)構(gòu)，這種方式結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，裝配起來也很方便，但是需要在缸筒上開槽，這樣就降低了缸筒原來的剛度和強度，這種結(jié)構(gòu)一般只用于沒有縫隙的缸筒結(jié)構(gòu)中。此次設(shè)計的壓機活塞行程較短，且不需要 22 更改，對工件要產(chǎn)生足夠的壓力，所以采用焊接式結(jié)構(gòu)。 圖 43 螺紋式結(jié)構(gòu) 圖 44 半環(huán)式結(jié)構(gòu) 圖 45 拉桿式結(jié)構(gòu) 23 圖 46 焊接式結(jié)構(gòu) 圖 47 法蘭式結(jié)構(gòu) 活塞與活塞桿的連接方式主要也有 五種：①整體式結(jié)構(gòu)：將活塞與活塞桿連接成一個整體機構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)簡單，強度高，工作可靠性高。但是這種結(jié)構(gòu)制造起來復(fù)雜，加工工序較多，適合于液壓機較小的場合。②錐銷式連接：這種結(jié)構(gòu)裝配起來簡單方便，直接用錐銷將活塞與活塞桿連接在一起，但是這種結(jié)構(gòu)產(chǎn)生推動力較小，只適合在小作用力的場合。③螺紋連接：將活塞桿的底部做成螺紋式的與活塞進行配合，結(jié)構(gòu)緊湊，但是活塞加工螺紋以后降低了活塞的強度，所以這種結(jié)構(gòu)不適合在較大的作用力場合，適合在低壓系統(tǒng)中。④焊接式結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，易于制造，但是容易產(chǎn)生焊接變形。⑤半環(huán) 式結(jié)構(gòu)：這種結(jié)構(gòu)連接緊湊，強度高，適合在高壓系統(tǒng)中。但是這種結(jié)構(gòu)加工起來比較復(fù)雜，裝拆也較復(fù)雜。 24 圖 48 體式結(jié)構(gòu) 圖 49 錐銷式結(jié)構(gòu) 圖 410螺紋連接 圖 411 焊接結(jié)構(gòu) 圖 412 半環(huán)式結(jié)構(gòu) 確定活塞的主要參數(shù) 液壓缸內(nèi)經(jīng) D 和活塞桿外徑 d是由最大總負載 F和選取的工作壓力 P決定的， d和 D 之間的比列關(guān)系由下表所示。根據(jù)選擇的液壓機的類型，初步選擇液壓缸的工作壓力為 25MPa，根據(jù)液壓機的工作過程分析，選擇單桿式軸向柱塞泵，活塞桿在快速向上運動時采用的是差動連接，利用上下腔的壓力差來實現(xiàn)快速空載運行。 25 表 41 液壓缸工