【正文】 由于四柱式組合機架是一個高次超靜定空間框架，在進行受力分析時，需采取一些簡化假設：由于一般液壓機的機架結構對稱于中間平面，載荷也對稱于中間平面，因此可將空間框架簡化為平面框架；立柱與上、下橫梁為剛性連接；不考慮安裝應力及溫度應力。有些液壓機在下橫梁底部裝有頂出缸，以頂出工件在拉伸時產生的壓邊力。本次設計液壓機工作形成速度=，回程速度=。本次設計液壓機立柱中心距=1120700(mmmm)。在四柱式液壓機中，立柱寬邊中心距為L，窄邊中心距為B。本次設計工作臺尺寸為給定原始數(shù)據(jù)900900mm。(4）工作臺尺寸：在如鍛造、模煅及沖壓等加工工藝中，往往設置移動工作臺。反映了液壓高度方向上的工作空間的大小，應根據(jù)模具及墊板高度、工作行程大小以及所需空間的大小來確定。(3）最大凈空距（開口高度）H。反映里液壓機高度方向上工作空間的大小，應根據(jù)模具及墊板高度工作行程大小以及放入取出工件所需空間的大小等工藝因素來確定。本次設計液壓機標稱壓力為給定原始數(shù)據(jù)2500KN。標稱壓力是液壓機的主要設計參數(shù)。2 液壓機本體設計 本章主要針對中型三梁四柱式液壓機進行本體設計，其主要內容為對該型液壓機的主要參數(shù)進行選擇，對液壓機主要部件尺寸進行計算，并對部件剛度、強度進行校核，以使所設計液壓機能夠達到生產工藝要求。(4）壓元件集成化，標準化。(3）自動化、智能化。目前，隨著科技發(fā)展的日新月異，液壓機的技術含量也在日益增高，其主要發(fā)展趨勢可分為如下幾點：(1）高速化、高效化、低能耗，提高液壓機的工作效率，降低生產成本。這種控制方式的主要特點為：具有友好的人機交互性；可順利實現(xiàn)對工件參數(shù)（如壓力、速度、行程）的單獨調整，能進行復雜工件、不對稱工件的加工；預存工作模式，縮短調整時間，與柔性加工要求相適應；可通過軟件來消除高速下的換向沖擊，以降低噪聲，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；在安全方面可利用軟件進行故障診斷，并自動修復故障和顯示錯誤。(3）應用高級微處理機（或工業(yè)控制計算機）的高性能控制系統(tǒng)。當前，國內有部分廠家采用該控制系統(tǒng)，如天津鍛壓機械廠有60%的產品采用PLC控制來提高可靠性和控制性。目前，該機型廣泛應用于各種生產機械和自動化生產過程中，早期的可編程控制器只能進行簡單的邏輯控制，隨著技術的不斷發(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），不僅可以進行邏輯控制，還可以對模擬量進行控制，擴大了控制器的功能。(2）采用可編程控制器（PLC）的控制系統(tǒng)。主要用于單機工作，加工產品精度不高的大批量生產，也可組成簡單的生產線。當前，國內外液壓機產品中控制系統(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)。微電子技術飛速發(fā)展，為改進液壓機的性能，提高穩(wěn)定性、加工效率等方面提供了前提條件。(2）在安全性方面，國外某些采用微處理器控制的高性能液壓機利用軟件實現(xiàn)故障的檢測和維修，產品可實現(xiàn)負載檢測、自動模具保護和錯誤診斷等功能。國外已廣泛采用封閉式循環(huán)油路設計，可有效地防止泄露和污染，更重要的是防止灰塵、空氣和化學物質侵入系統(tǒng)，延長了機器的使用壽命。良好的工藝使機器在過濾、冷卻及防止沖擊振動等方面有明顯的改善[2]。中、小型液壓機橫梁多數(shù)為整體結構，而大型液壓機橫梁由于受制造和運輸能力的限制往往設計成組合形式，并利用鍵和拉緊螺栓連接。由于橫梁的輪廓尺寸很大，為了節(jié)約金屬和減輕重量，一般都做成空心箱形結構，中間加設肋板，承載大的地方肋板較密，以提高剛度，減低局部應力，肋板一般按方格形或輻射形分布，在安裝各種缸、柱塞（或活塞）及立柱的地方做成圓筒形，以使其環(huán)行支撐面的剛度盡可能一致，并用肋板與外壁相互之間連接起來。立柱通常用如下材料制成：35鋼、45鋼、40Cr、20MnV、20MnSiMo等。圖12 液壓機典型結構圖三梁四柱式液壓機的主要部件有：⑴立柱：立柱是機架的主要支撐部件和主要受力件，又是活動橫梁的導向件，因此對立柱有較高的強度、剛度和精度要求。當高壓液體進入工作缸后，對柱塞產生很大的壓力，推動柱塞、活動橫梁及上砧向下運動，使工件在上、下砧之間產生塑性變形?；顒訖M梁以4根立柱為導向，在上、下橫梁之間往復運動。三梁四柱式液壓機結構如圖所示，它由上橫梁、下橫梁、4個立柱和16個內外螺母組成一個封閉的框架，框架承受全部的工作載荷。(10）其它液壓機：包括輪軸壓裝、沖孔等專門用途的液壓機。(8）壓制液壓機：用于各種粉末制品的壓制成型，如粉末冶金。(6）層壓液壓機：用于膠合板、刨花板、纖維板及絕緣材料板的壓制。(4）一般用途液壓機：用于各種工藝，通常稱為萬能（通用）液壓機。(2）鍛造液壓機：用于自由鍛、鋼錠開坯及金屬模鍛。按照功能用途分可分為手動液壓機、鍛造液壓機、沖壓液壓機、一般用途液壓機、校正包裝液壓機、層壓液壓機、擠壓液壓機、壓制液壓機、打包液壓機、專用液壓機等10余種類型。除了大型的鍛件的鍛造、拉伸、剪切、擠壓等工序外，還應用于塑料壓型、層壓板、粉末冶金、廢金屬處理、棉花打包等工序。所以液壓機的最高工作速度受到限制。(2）液壓機的工作速度較其他設備低。除了以上優(yōu)點外液壓機還有一些缺點，比如：(1）液壓機采用液壓油為工作介質，因而對液壓元件的精度要求和密封條件要求較高。 (9）液壓機基本的動作方式有三種：單動、雙動、三動。振動和噪聲都較小，利于改善工人的勞動強度和工作條件。液壓機還易于實現(xiàn)自動控制和遙控。液壓機的本體結構很簡單，而且容易制造。例如，實現(xiàn)空程下降和回程時高速，工作行程時慢速，而且這種調速是無級的。(5）調速方便。液壓系統(tǒng)有調壓裝置，可以根據(jù)要求來調整液體的壓力。將高壓液體通入中間的工作缸能得到第一級壓力；通入兩側的工作缸能得到第二級壓力；3個工作缸同時通入高壓液體就得到第三級壓力。(4）工作壓力可以調整，可以實現(xiàn)保壓，并可防止過載。(3）有更大的工作空間。而且必須在下止點后才能回程，如果過載將會悶車，導致?lián)p壞。(2）有更大的工作行程，并可在全行程的任意位置施加最大的工作壓力；在工作行程的任意位置都可以回程。由于采用了液壓傳動，其動力設備可以與主機分開，可以適當加大柱塞的直徑或采用多缸聯(lián)合工作的方式來獲得更大的工作壓力。曲柄壓力機是靠曲柄連桿機構傳遞能量，由于受到曲柄連桿機構強度的限制，一般只制造到100MN以下。在鍛造過程中鍛錘是靠沖擊力打擊鍛件，因而會產生較強的振動。近年來，隨著微電子技術、液壓技術等的發(fā)展，液壓機有了更進一步的發(fā)展，其高技術含量增多，眾多機型已采用CNC或PC機來控制，提高了產品加工質量和生產率[1]。隨著金屬壓制和拉伸制品的需求逐年增高，對產品品種的要求也日益增多；另一方面，產品的生產批量也逐漸縮小。 液壓機的特點及分類液壓機是制品成型生產中應用最廣的設備之一。按照液體靜壓力傳遞原理，這個單位壓力p將以不變的數(shù)值傳遞到液體的每一個質點，并且其作用方向垂直于其作用面。柱塞和連通器之間設有密封裝置，使得連通器內部形成一個完全密封的空間，液體不會外泄。液體壓力傳遞原理為：在充滿液體的密閉容器中，施于任一點的單位外力，能傳播至液體全部，其數(shù)值不變，其方向垂直于容器的表面。目錄四柱式液壓機總體及液壓系統(tǒng)設計畢業(yè)論文目錄摘 要 IAbstract I1 液壓機概述 1 1 液壓機的特點及分類 2 2 液壓機的分類 3 液壓機典型結構 4 5 62 液壓機本體設計 7 7 8 8 11 11 1剛度計算 173 液壓機主缸設計 18 19 19 19 20 20 21 21 液壓缸缸筒的計算 22 25 缸筒螺紋連接部分計算 26 27 29 29 活塞桿的強度計算 29 活塞桿穩(wěn)定性驗算 30 31 導向套結構及相關計算 31 緩沖裝置 32 排氣閥的設計 33 與液壓缸相關的連接結構設計 34 液壓缸與上橫梁連接結構設計 34 活塞桿與活動橫梁連接結構設計 354 液壓機的液壓系統(tǒng)設計 37 37 37 37 38 39 39 40 40 40 40 41 43 46 47 50 液壓泵的選擇 50 52 52 55 575液壓機的振動及減振措施 59 59 596結論 60致謝 61參考文獻 6133河北科技師范學院2011屆本科畢業(yè)設計1 液壓機概述本章對液壓機整體情況做出介紹，內容涉及液壓機的原理，液壓機的特點、分類，以及液壓機的典型結構介紹，目前國內外液壓機的發(fā)展現(xiàn)狀及未來液壓機的發(fā)展趨勢等。液壓機是根據(jù)靜態(tài)下液體壓力等值傳遞的帕斯卡原理制成的，它是一種利用液體壓力工作的機器。根據(jù)這一原理，制成了液壓機和其他液壓機械，如圖11所示： 圖 11 液壓機原理圖在一個充滿液體的連通器內，一端裝有面積為的小柱塞，另一端裝有面積為的大柱塞。當在小柱塞上施加一個外力時，則作用在液體上的單位壓力為。這樣在連通器的另一端的大柱塞上作用著垂直于其底面的單位壓力p，使其產生向上的推力。目前，液壓機的最大標稱壓力已達750MN，用于金屬的模鍛成型。為與中小批量生產相適應，需要能快速調整的加工設備，這使液壓機成為理想的成型工藝設備，特別是當液壓機系統(tǒng)實現(xiàn)具有對壓力、行程、速度單獨調整功能后，不僅能實現(xiàn)對復雜工件以及不對稱工件的加工，而且，廢品率非常低，與機械加工系統(tǒng)相比，有極大的優(yōu)越性。液壓機有以下幾個優(yōu)點：(1）液壓機最大的特點是容易獲得最大的壓力。為了提高打擊效率和減輕振動，需要有很大的砧座和良好的地基，因而鍛錘不可能造得很大。液壓機利用靜壓力工作，不需要大的砧座和堅實的地基。目前大型液壓機均已造到100MN以上。機械傳動的曲柄壓力機的滑塊行程是不變的，并且只能在滑塊下止點前較小的行程內產生標稱壓力。液壓機則與其相反，所以液壓機對要求工作行程較長而且變形均勻的工藝（如拉伸、積壓等）十分適應。液壓機本體沒有龐大的機械傳動機構，其液壓缸可根據(jù)操作的要求來布置，因而可以容易地獲得較大的工作空間。例如，有三個缸的液壓機可以很容易地獲得三級不同的工作壓力。液壓機可以作長時間的保壓。他的安全裝置，能可靠地防止過載。通過調整通入工作缸液體的流量，可以實現(xiàn)各種行程速度。(6）液壓機結構簡單，操作方便。特別是中、小型的液壓機，由于液壓元件的標準化、系列化和通用化程度的提高，使其設計與制造更為簡便，成本降低。(7）液壓機工作平穩(wěn)。(8）液壓機的動力傳動為柔性傳動，較機械加工復雜的傳動系統(tǒng)簡單。但其拉伸過程中只有單一的直線驅動力，是加工系統(tǒng)有較長的使用壽命和較高的工件成品率。另外，不可避免的泄露會帶來環(huán)境的污染。由于液體流動時會產生較大的阻力損失，當液壓機高速運動時，這種損失就更為明顯。由于液壓機具有以上特點，得到了廣泛的應用。 液壓機的分類液壓機按照機架結構形式分為梁柱式、組合框架式、整體框架式、單臂式等。其各自類型對應的常見工藝如下：(1）手動液壓機：用于一般壓制、壓裝等工藝。(3）沖壓液壓機：用于各種薄板、厚板的沖壓。(5）校正壓裝液壓機：用于零件的校正及裝配。(7）擠壓液壓機：用于擠壓各種有色及黑色金屬材料。(9)包、壓塊液壓機：用于將金屬碎屑及廢料壓成塊。 液壓機典型結構液壓機結構中較典型的主要有三梁四柱式、雙柱下拉式、框架式和單臂式等，其中三梁四柱式液壓機為通用型液壓機的常用型式，本次畢業(yè)設計采用此類型液壓機為設計對象，這里只對此型液壓機作以介紹。工作缸固定在上橫梁上，工作缸內有工作柱塞與活動橫梁相連接?；顒訖M梁下面固定有上砧，而下砧則固定與下橫梁上的工作臺上。同時在完成工作之后實現(xiàn)回程運動。立柱所用的材料、結構尺寸、制造質量及其與橫梁之間的連接方式、預緊程度等因素，都對液壓機的工作性能甚至使用壽命有著很大的影響。⑵橫梁：橫梁包括上橫梁、下橫梁（或稱底座）和活動橫梁（或稱滑塊），是液壓機的重要部件。橫梁有鑄造結構和焊接結構兩種，生產批量較大的中、小型液壓機其橫梁多為鑄鐵件（材料多為HT200）或鑄鋼件（材料多為ZG275500）；近年來采用焊接結構的日漸增多，材料一般為Q235或16Mn鋼板。液壓機的液壓系統(tǒng)和整機機構等方面發(fā)展已經相當成熟，國內外機型無較大差距，主要差別在于加工工藝和安裝方面。(1）油路設計方面，國內外都趨向于集成化、封閉式設計，插裝閥、疊加閥和復合化元件及系統(tǒng)在液壓系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。由于加工工藝等方面的原因，國內采用封閉式循環(huán)油路設計的系統(tǒng)還不多見。(3）液壓機的發(fā)展最主要體現(xiàn)在控制系統(tǒng)方面。相比之下，國內機型雖然品種齊全，但技術含量相比較低，缺乏高檔機型，這與機電液一體化和中小批量柔性發(fā)展趨勢不相適應。其電路結構簡單，技術要求不高，成本較低，相應控制功能簡單，適應性不強?，F(xiàn)在國內許多液壓機廠還以該機型為主，國外眾多廠家只是保留了對該機型的生產能力，而主要面向技術含量更高的機型組織生產。該系統(tǒng)是在繼電器控制和計算機控制發(fā)展的基礎上開發(fā)出來的并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，將自動化技術、計算機技術、通訊技術溶為一體的新型工業(yè)自動控制裝置?？删幊炭刂破饔休^高的穩(wěn)定性和靈活性，但還是介于繼電器控制和工業(yè)控制之間的一種控制方式，與工業(yè)控制機相比還有很大差距。國外的廠家如丹麥的STENHQJ公司采用STEMENS的可編程控制器，實現(xiàn)對壓力和位移的控制。該控制方式是在計算機控制技術成熟發(fā)展的基礎上采用的一種高科技含量的控制方式，以工業(yè)控制機或單片/單板機作為住控制單元，通過外圍數(shù)字接口器件（如A/D或D/A板等）或直接應用數(shù)字閥實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)的控制，同時利用各種傳感器組成閉環(huán)回路式的控制系統(tǒng)，達到精確控制的目的?，F(xiàn)在，國外眾多液壓機生產廠家都生產這種高性能的工業(yè)控制機控制方式的液壓機產品，如美國的MULTIPRESS；丹麥的STENHQJ和加拿大的BROWN BOGGS等公司，而國內少有該類產品。