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編號(hào)： 　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書 題 目：　　液壓機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)　 設(shè)計(jì)與計(jì)算 學(xué)　　院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 李玉寒 學(xué) 號(hào)： 1000110121 指導(dǎo)教師單位： 　 機(jī)電工程學(xué)院 　 姓 名： 　　宋宜梅 　　 職 稱： 教 授 題目類型：¨理論研究 ¨實(shí)驗(yàn)研究 t工程設(shè)計(jì) ¨工程技術(shù)研究 ¨軟件開(kāi)發(fā) 2013年12月13日 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容 液壓機(jī)是利用液壓傳動(dòng)技術(shù)進(jìn)行加工的設(shè)備，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用，如鍛造液壓機(jī)，模鍛液壓機(jī)、沖壓液壓機(jī)、制造炸藥及火箭固體燃料用的液壓機(jī)，萬(wàn)能液壓機(jī)等。它們具有許多優(yōu)點(diǎn)：如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)布局靈活；可以根據(jù)工藝要求來(lái)靈活改變其壓力與行程；可以根據(jù)工藝要求十分方便的在各種部位布置所需的液壓缸；與機(jī)械壓力機(jī)相比，具有壓力和速度可在廣泛的范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)速；可在任意位置輸出全部功率和保持所需壓力；各執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作可很方便地達(dá)到所希望的配合關(guān)系；振動(dòng)小、易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制及自動(dòng)控制等等。 本項(xiàng)目主要內(nèi)容有：設(shè)計(jì)前查閱相關(guān)資料，了解四柱式通用液壓機(jī)的工作原理、設(shè)計(jì)過(guò)程，設(shè)計(jì)一臺(tái)四柱式通用液壓機(jī)主機(jī)部分。通過(guò)工作要求計(jì)算出液壓機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格，進(jìn)行多種四柱式液壓機(jī)的方案論證比較，選出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。根據(jù)最優(yōu)方案，依次設(shè)計(jì)完成主機(jī)結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)和泵站的設(shè)計(jì)計(jì)算。進(jìn)行動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算及必要的校核計(jì)算；完成總裝配圖及主要零部件圖的繪制，編制設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書等。 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的要求與數(shù)據(jù) 本液壓機(jī)根據(jù)帕斯卡原理設(shè)計(jì)成一種利用液體壓力能來(lái)傳遞能量的機(jī)器。一般由液壓機(jī)主機(jī)、液壓操縱系統(tǒng)及泵站三大部分組成。 本液壓機(jī)設(shè)計(jì)的基本要求為公稱壓力：630噸，工作行程：700毫米，工作空間高度：1120毫米；要求設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，加工方便，工藝性好，設(shè)計(jì)規(guī)范符合相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。 三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的工作 1、完成二萬(wàn)字左右的畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）；在畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）中必須包括詳細(xì)的300-500個(gè)單詞的英文摘要； 2、獨(dú)立完成與課題相關(guān)，不少于四萬(wàn)字符的指定英文資料翻譯（附英文原文）； 3、繪圖工作量折合A0圖紙3張以上，其中必須包含兩張A3以上的計(jì)算機(jī)繪圖圖紙； 四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) [1] 俞新陸. 液壓機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007. [2] 吳生富. 150MN鍛造液壓機(jī)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003. [3] 吳宗澤. 機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)[M]. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2012.11 [4] 天津市鍛壓機(jī)床廠.中小型液壓機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算[M]. 天津：天津人民出版社，1987. [5] 濮良貴. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京：高教出版社，2001.6. [6] 孫桓. 機(jī)械原理[M]. 北京：高等出版社，2001.5. [7] 陳啟松. 液壓傳動(dòng)與控制手冊(cè)[M]. 上海：科學(xué)技術(shù)出版社，2006. [8] 符煒等. 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué). 長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)出版社，2001. [9] 王明強(qiáng). 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)[M]. 北京：科學(xué)出版社，2002. [10] Homer D·Eckhardt.Kinematic Design of Machines and Mechanisms. McGraw-Hill.1998. 五、試驗(yàn)、測(cè)試、試制加工所需主要儀器設(shè)備及條件 計(jì)算機(jī)一臺(tái) CAD設(shè)計(jì)軟件 任務(wù)下達(dá)時(shí)間： 2013年12月17日 畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)始與完成時(shí)間： 2013年12月17日至 2014年05 月26日 組織實(shí)施單位： 教研室主任意見(jiàn)： 簽字： 2013年12月14日 院領(lǐng)導(dǎo)小組意見(jiàn)： 簽字： 2013 年12月16日 編號(hào)： 　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告 題 目：液壓機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 院 （系）： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 李玉寒 學(xué) 號(hào)： 1000110121 指導(dǎo)教師單位： 　 機(jī)電工程學(xué)院 　 姓 名： 　　宋宜梅 　　 職 稱： 教 授 題目類型：¨理論研究 ¨實(shí)驗(yàn)研究 t工程設(shè)計(jì) ¨工程技術(shù)研究 ¨軟件開(kāi)發(fā) 2013年12月27日 1． 畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、重點(diǎn)和難點(diǎn)等 一、主要內(nèi)容 液壓機(jī)是利用液壓傳動(dòng)技術(shù)進(jìn)行加工的設(shè)備，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用，如鍛造液壓機(jī)，模鍛液壓機(jī)、沖壓液壓機(jī)、制造炸藥及火箭固體燃料用的液壓機(jī)，萬(wàn)能液壓機(jī)等。 設(shè)計(jì)工作的主要內(nèi)容有： 1、查閱資料，了解四柱式通用液壓機(jī)的工作原理、設(shè)計(jì)過(guò)程，設(shè)計(jì)一臺(tái)四柱式通用液壓機(jī)主機(jī)部分。 2、通過(guò)工作要求計(jì)算出液壓機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格，進(jìn)行多種四柱式液壓機(jī)的方案論證比較，選出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。根據(jù)最優(yōu)方案，依次設(shè)計(jì)完成主機(jī)結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)和泵站的設(shè)計(jì)計(jì)算。 3、進(jìn)行動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算及必要的校核計(jì)算；完成總裝配圖及主要零部件圖的繪制，編制設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書等。 二、設(shè)計(jì)重點(diǎn) 1、計(jì)算出液壓機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格，進(jìn)行多種四柱式液壓機(jī)的方案論證比較，選出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。 2、根據(jù)最優(yōu)方案，依次設(shè)計(jì)完成主機(jī)結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)和泵站的設(shè)計(jì)計(jì)算。 3、進(jìn)行動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算及必要的校核計(jì)算。 4、繪制總體裝配圖和重要零件圖。 5、撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明論文。 三、設(shè)計(jì)難點(diǎn) 1、最優(yōu)設(shè)計(jì)方案的確定。 2、動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。 3、總體裝配圖的繪制。 4、設(shè)計(jì)說(shuō)明書的撰寫。 2．準(zhǔn)備情況（查閱過(guò)的文獻(xiàn)資料及調(diào)研情況、現(xiàn)有設(shè)備、實(shí)驗(yàn)條件等） 一、 查閱過(guò)的文獻(xiàn)資料及調(diào)研情況 [1] 俞新陸. 液壓機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007. [2] 俞新陸. 液壓機(jī)現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1987. [3] 吳宗澤. 機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002. [4] 天津市鍛壓機(jī)床廠.中小型液壓機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算[M]. 天津：天津人民出版社，1987. [5] 濮良貴. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京：高教出版社，2001.6. [6] 孫桓. 機(jī)械原理[M]. 北京：高等出版社，2001.5. [7] 俞新陸. 液壓機(jī)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1982. [8] 符煒等. 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué). 長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)出版社，2001. [9] 王明強(qiáng). 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)[M]. 北京：科學(xué)出版社，2002. [10] Homer D·Eckhardt.Kinematic Design of Machines and Mechanisms. McGraw-Hill.1998. 二、 現(xiàn)有設(shè)備、實(shí)驗(yàn)條件 1、 計(jì)算機(jī)一臺(tái)。 2、 AutoCAD2010設(shè)計(jì)軟件。 3、 UG NX 8.0 設(shè)計(jì)軟件。 4、 Office 辦公軟件。 3、 實(shí)施方案、進(jìn)度實(shí)施計(jì)劃及預(yù)期提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)資料 一、實(shí)施方案 1、查閱以上參考文獻(xiàn)積累知識(shí)，和老師溝通并分析整體流程，進(jìn)行多種方案論證比較，確定最后的設(shè)計(jì)方案。 2、依次設(shè)計(jì)計(jì)算主機(jī)結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)和泵站，設(shè)計(jì)計(jì)算動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)并進(jìn)行必要的校核計(jì)算。 3、繪制主要零部件圖和總體裝配圖。 4、設(shè)計(jì)說(shuō)明說(shuō)的編寫。 二、進(jìn)度實(shí)施計(jì)劃 2014-01-01~2014-03-01 查找相關(guān)資料，列出時(shí)間安排表，翻譯外文資料； 2014-03-02~2014-03-10 計(jì)算出液壓機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格，進(jìn)行多種四柱式液壓機(jī)的方案論證比較，選出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案； 2014-03-11~2014-04-10 根據(jù)最優(yōu)方案，依次設(shè)計(jì)完成主機(jī)結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)和泵站的設(shè)計(jì)計(jì)算； 2014-04-11~2014-05-10 進(jìn)行動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算及必要的校核計(jì)算，完成總裝配圖及主要零部件圖的繪制； 2014-05-11~2014-05-26 設(shè)計(jì)說(shuō)明書的編寫。 三、預(yù)期提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)資料 1、完成二萬(wàn)字左右的畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）；在畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）中必須包括詳細(xì)的300-500個(gè)單詞的英文摘要； 2、獨(dú)立完成與課題相關(guān)，不少于四萬(wàn)字符的指定英文資料翻譯（附英文原文）； 3、繪圖工作量折合A0圖紙3張以上，其中必須包含兩張A3以上的計(jì)算機(jī)繪圖圖紙。 指導(dǎo)教師意見(jiàn) 指導(dǎo)教師（簽字）： 2013年12月　　日 開(kāi)題小組意見(jiàn) 開(kāi)題小組組長(zhǎng)（簽字）： 2014年1 月　　日 院（系、部）意見(jiàn) 主管院長(zhǎng)（系、部主任）簽字： 2014年1月　　日 - 4 - 2014年機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)進(jìn)度計(jì)劃表 學(xué)生姓名：李玉寒 學(xué)號(hào)：1000110121 序號(hào) 起止日期 計(jì)劃完成內(nèi)容 實(shí)際完成內(nèi)容 檢查日期 檢查人簽名 1 2013.12.17—12.23 查閱有關(guān)液壓機(jī)設(shè)計(jì)的資料 2 2013.12.24—12.30 查找翻譯資料 3 2013.12.31-2014.1.6 撰寫并提交開(kāi)題報(bào)告 4 2014.1.7-1.13 計(jì)算和方案比較，確定最優(yōu)方案 5 3.4-3.10 設(shè)計(jì)計(jì)算主機(jī)結(jié)構(gòu) 6 3.11-3.17 設(shè)計(jì)計(jì)算液壓系統(tǒng)和泵站 7 3.18-3.24 設(shè)計(jì)計(jì)算動(dòng)力系統(tǒng) 8 3.25-3.31 設(shè)計(jì)計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng) (本表同時(shí)作為指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生的16次考勤記錄) 2014年機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃表（續(xù)） 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 序號(hào) 起止日期 計(jì)劃完成內(nèi)容 實(shí)際完成內(nèi)容 檢查日期 檢查人簽名 9 4.01-4.07 校核計(jì)算 10 4.08-4.14 繪制裝配圖、拆畫零件圖 11 4.15-4.21 繪制裝配圖、拆畫零件圖 12 4.22-4.28 修改、復(fù)核、完善設(shè)計(jì)，翻譯相關(guān)英文材料 13 4.29-5.05 翻譯相關(guān)英文材料 14 5.06-5.12 撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書 15 5.13-5.19 撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書 16 5.20-5.26 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，提交論文 任務(wù)下達(dá)時(shí)間：2013年12月17日　　　　(本表同時(shí)作為指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生的16次考勤記錄) 第 2 頁(yè) 共 2 頁(yè) 編號(hào)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 題 目：液壓機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 院 （系）： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 李玉寒 學(xué) 號(hào)： 1000110121 指導(dǎo)教師單位： 機(jī)電工程學(xué)院 姓 名： 宋宜梅 職 稱： 教 授 題 目 類 型 ： 理 論 研 究 實(shí) 驗(yàn) 研 究 工 程 設(shè) 計(jì) 工 程 技 術(shù) 研 究 軟 件 開(kāi) 發(fā) 2014 年 6 月 4 日 摘 要 根據(jù)任務(wù)書的要求，在設(shè)計(jì)前查閱了相關(guān)資料，了解了四柱式通用液壓機(jī)的工作 原理、設(shè)計(jì)過(guò)程，設(shè)計(jì)了一臺(tái)四柱式通用液壓機(jī)的主機(jī)部分。通過(guò)工作要求計(jì)算出液 壓機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格，進(jìn)行多種四柱式液壓機(jī)的方案論證比較，選出了最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。 根據(jù)最優(yōu)方案，依次設(shè)計(jì)完成了液壓系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)和泵站的設(shè)計(jì)計(jì)算。 液壓機(jī)主缸是液壓機(jī)的主要工作部件，液壓機(jī)主缸的性能直接影響著液壓機(jī)整體 工藝水平。通過(guò)細(xì)致的分析及理論研究解決易損部分設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中存在的問(wèn)題，可以使 液壓缸整體上達(dá)到工藝強(qiáng)度要求，提高液壓缸應(yīng)用的工藝水準(zhǔn)及使用壽命。所以對(duì)液 壓機(jī)主缸進(jìn)行細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)對(duì)液壓機(jī)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)有著至關(guān)重要的作用。 本論文從總體上對(duì)液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)，主要結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行設(shè)計(jì)及必要的校核，對(duì)液 壓機(jī)主缸主要參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行分析、驗(yàn)算,從而力爭(zhēng)使液壓機(jī)主缸能 夠滿足生產(chǎn)工藝要求，并從整體上提高液壓機(jī)的工藝水準(zhǔn)，使液壓機(jī)設(shè)計(jì)水平更上一 個(gè)新的臺(tái)階。 關(guān)鍵詞：液壓機(jī)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；液壓缸 I Abstract According to the mission statement of requirements before designing the access to relevant information, to understand the working principle of universal four-column hydraulic machine, the design process, the design of a common host part of a four-post hydraulic press. Through the work required to calculate the main technical specifications of hydraulic machines, for a variety of four-column hydraulic machine demonstration program compares to elect the optimal design. According to the optimal solution, in order to complete the design of the hydraulic system, the host structure and pumping station design calculations. Hydraulic master cylinder is the main working parts of hydraulic press, hydraulic press master cylinder direct impact on the performance of the overall technological level of hydrauli c machines. Through careful analysis and theory to solve the structure vulnerable part of the d esign problems in it , and the hydraulic cylinder can be reached technological strength of the o verall requirements of the application of technology to improve the standard of the hydraulic c ylinder and life. So the cylinder for hydraulic design of meticulous calculation of the design and production of hydraulic machines has a vital role. This paper generally focus on the body structure of the hydraulic press, and design the m ajor structural components and its necessary check , calculation of the main parameters of the hydraulic master cylinder, and analysis and checking the results. To strive to make the hydrau lic master cylinder to meet the requirements of production press and raise the overall technolo gical level of the hydraulic press, and hydraulic press design level to advance to a new level. Keywords: Hydraulic press；Structural Design；Hydraulic cylinder II 目 錄 引言 ...........................................................1 1 液壓機(jī)的基本知識(shí) ............................................2 1.1 概述 ..................................................................2 1.2 液壓機(jī)的型號(hào)和主要技術(shù)規(guī)格 ............................................3 1.2.1 液壓機(jī)的型號(hào) .........................................................3 1.2.2 液壓機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格 .................................................3 1.3 液壓機(jī)的分類 ..........................................................5 1.4 液壓機(jī)的發(fā)展概況 ......................................................5 2 四柱式通用液壓機(jī)總體方案設(shè)計(jì) ................................6 2.1 四柱式通用液壓機(jī)的工作原理和動(dòng)作循環(huán)分析 ..............................6 2.1.1 四柱式液壓機(jī)的工作原理分析 ...........................................6 2.1.2 四柱式液壓機(jī)的動(dòng)作順序分析 ...........................................6 2.1.3 四柱式液壓機(jī)的工作循環(huán)分析 ...........................................7 2.2 主要技術(shù)規(guī)格的確定 ....................................................7 2.3 四柱式通用液壓機(jī)的總體設(shè)計(jì) ............................................9 2.3.1 四柱式液壓機(jī)各部分的方案選擇 .........................................9 2.3.2 總體布局設(shè)計(jì) .........................................................9 3 四柱式液壓機(jī)液壓系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) .........................10 3.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) .........................................................10 3.1.1 液壓傳動(dòng)概述 ........................................................10 3.1.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù) ....................................................10 3.1.3 液壓系統(tǒng)原理圖的擬定 ................................................11 3.1.4 液壓系統(tǒng)控制過(guò)程分析 ................................................12 3.1.5 液壓元件的選擇 ......................................................13 3.2 電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) .........................................................13 4 液壓機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核 ...................................14 4.1 液壓缸部件的設(shè)計(jì)與校核 ...............................................14 III 4.1.1 液壓缸的結(jié)構(gòu)形式及方案論證比較 ......................................14 4.1.2 液壓缸的支承形式及方案論證比較 ......................................15 4.1.3 柱塞與活動(dòng)橫粱的連接形式與方案論證比較 ..............................16 4.1.4 液壓缸基本尺寸計(jì)算 .................................................16 4.1.5 缸體強(qiáng)度計(jì)算 ........................................................17 4.2 頂出缸部件的設(shè)計(jì)與校核 ...............................................20 4.2.1 頂出缸的尺寸計(jì)算 ....................................................20 4.2.2 活塞桿穩(wěn)定性的校核 ..................................................21 4.3 上橫梁的設(shè)計(jì)與校核 ...................................................21 4.3.1 上橫梁結(jié)構(gòu)形式及方案論證比較 ........................................21 4.3.2 上橫梁的尺寸計(jì)算 ....................................................22 4.3.3 上橫梁的強(qiáng)度計(jì)算 ....................................................23 4.3.4 上橫梁的剛度計(jì)算 ....................................................23 4.4 工作臺(tái)的設(shè)計(jì)與校核 ...................................................24 4.4.1 工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式與方案論證比較 ......................................24 4.4.2 工作臺(tái)的尺寸計(jì)算 ....................................................24 4.4.3 工作臺(tái)的強(qiáng)度計(jì)算 ....................................................25 4.4.4 工作臺(tái)的剛度計(jì)算 ....................................................25 4.5 立柱組件的設(shè)計(jì)與校核 .................................................26 4.5.1 立柱的連接形式與方案論證比較 ........................................26 4.5.2 立柱的尺寸設(shè)計(jì) ......................................................26 4.5.3 立柱的強(qiáng)度校核 ......................................................27 4.5.4 立柱螺母及預(yù)緊 ......................................................27 4.5.5 立柱螺母的強(qiáng)度校核 ..................................................28 4.6 活動(dòng)橫梁的設(shè)計(jì) .......................................................29 4.6.1 活動(dòng)橫梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ..................................................29 4.6.2 活動(dòng)橫梁尺寸設(shè)計(jì) ....................................................29 4.7 主機(jī)其他部件設(shè)計(jì) .....................................................30 4.7.1 立柱導(dǎo)套 ............................................................30 4.7.2 限程套 ..............................................................30 4.8 主機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .....................................................31 IV 5 液壓機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 .................................32 5.1 液壓泵的計(jì)算與選擇 ...................................................32 5.1.1 液壓泵最高工作壓力的計(jì)算 ............................................32 5.1.2 液壓泵最大流量計(jì)算 ..................................................32 5.1.3 選擇液壓泵的規(guī)格 ....................................................33 5.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 .........................................................33 5.3 油箱的設(shè)計(jì)與計(jì)算 .....................................................33 5.3.1 油箱有效容積的確定 ..................................................33 5.3.2 油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ......................................................34 5.4 油管的設(shè)計(jì)與計(jì)算 .....................................................34 5.4.1 主油缸油管內(nèi)徑計(jì)算 ..................................................35 5.4.2 頂出缸油管內(nèi)徑計(jì)算 ..................................................35 5.5 泵站設(shè)備的布置 .......................................................36 5.5.1 泵站設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問(wèn)題 ................................................36 5.5.2 泵站的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) ..................................................36 6 四柱液壓機(jī)安裝調(diào)試和維護(hù) ...................................37 6.1 四柱液壓機(jī)的安裝 .....................................................37 6.2 四柱液壓機(jī)的調(diào)試 .....................................................37 6.3 四柱液壓機(jī)的保養(yǎng)維護(hù) .................................................38 7 結(jié)論 .......................................................38 謝辭 ..........................................................39 參考 文獻(xiàn) ......................................................40 附錄 ..........................................................41 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書用紙 第 0 頁(yè) 共 41 頁(yè) 0 引言 作為機(jī)械制造行業(yè)中一種重要的生產(chǎn)設(shè)備，鍛壓設(shè)備己廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的 各個(gè)領(lǐng)域。液壓機(jī)作為一種通用的鍛壓設(shè)備，主要是利用液壓傳動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)各種壓力 加工工藝，具有功率大、精度高、規(guī)格多的特點(diǎn)。因此在鍛壓 （塑性加工）領(lǐng)域中， 液壓機(jī)被廣泛應(yīng)用于自由鍛造、模鍛、沖壓（板料成形） 、 擠壓、剪切、拉拔成形及 超塑性成形等工藝中。 本設(shè)計(jì)著重?cái)⑹隽艘簤簷C(jī)的泵站、液壓機(jī)的本體結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)計(jì)算以及液壓機(jī)液壓 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)三個(gè)方面，里面詳細(xì)的說(shuō)明了液壓機(jī)的基本工作原理、特點(diǎn)、分類、基本 參數(shù)、液壓機(jī)的本體結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)計(jì)算以及液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，尤其主液壓缸 的設(shè)計(jì)與校核闡述了大量?jī)?nèi)容。 設(shè)計(jì)液壓機(jī)的意義在于其不但具有較大的通用性，適用于塑性材料的成形如簿板 件的落料、拉伸、壓印等；軸類件的校正；零部件的壓裝；粉末制品的壓制。還具有 點(diǎn)動(dòng)、手動(dòng)和半自動(dòng)等操作方式，可按工藝需要任選定時(shí)或定位控制，壓力和行程可 調(diào)，操作靈便、工作可靠。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書用紙 第 1 頁(yè) 共 41 頁(yè) 1 1 液壓機(jī)的基本知識(shí) 1.1 概論 液壓機(jī)是根據(jù)帕斯卡原理制成，是一種利用液體壓力能來(lái)傳遞能量的機(jī)器。在國(guó) 民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用，如鍛造液壓機(jī)，模鍛液壓機(jī)、沖壓液壓機(jī)、萬(wàn) 能液壓機(jī)等。它們具有許多優(yōu)點(diǎn)：如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)布局靈活；可以根據(jù)工藝要求來(lái) 靈活改變其壓力與行程；可以根據(jù)工藝要求十分方便的在各種部位布置所需的液壓缸； 與機(jī)械壓力機(jī)相比，具有壓力和速度可在廣泛的范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)速；可在任意位置輸出 全部功率和保持所需壓力；各執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作可很方便地達(dá)到所希望的配合關(guān)系；振動(dòng) 小、易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制及自動(dòng)控制等等。所以液壓機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門得到了日益 廣泛的應(yīng)用。 液壓機(jī)一般由本體（主機(jī)） 、液壓系統(tǒng)及泵站三大部分組成，如圖 1-1 液壓機(jī)實(shí)例。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書用紙 第 2 頁(yè) 共 41 頁(yè) 2 圖 1-1 液壓機(jī)實(shí)例 1.2 液壓機(jī)的型號(hào)和主要技術(shù)規(guī)格 1.2.1 液壓機(jī)的型號(hào) 目前液壓機(jī)設(shè)計(jì)制造的品種、規(guī)格日益增多，為了不致與其他機(jī)械型號(hào)混淆和在 同一標(biāo)準(zhǔn)下表達(dá)該機(jī)的性能特征，便利生產(chǎn)管理和用戶選用，液壓機(jī)型號(hào)編制 1必須遵 循上級(jí)有關(guān)規(guī)定。 例如，YA32-315 型四柱式萬(wàn)能液壓機(jī)型號(hào)表示為： Y A 3 2315 液壓機(jī)主參數(shù)（此處表示本液壓機(jī)公稱壓力為 315 噸） 組別（2 表示四柱式萬(wàn)能液壓機(jī)） 列別（3 表示一般用途液壓機(jī)） 變形序號(hào)（按 A B C順序，基型則不注） 類別（Y 表示液壓機(jī)類） 鍛壓機(jī)械類別代號(hào)見(jiàn)表 1-11。 表 1-1 鍛壓機(jī)械類別代號(hào) 序號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 類別名稱 機(jī)械壓 力機(jī) 液壓機(jī) 自動(dòng)鍛 壓機(jī) 錘 鍛機(jī) 剪切機(jī) 彎曲校 正機(jī) 其他 漢語(yǔ)簡(jiǎn)稱 機(jī) 液 自 錘 鍛 切 彎 他 拼音代號(hào) J Y Z C D Q W T 主要液壓機(jī)的組型代號(hào)見(jiàn)表 1-21。 表 1-2 主要液壓機(jī)的組型代號(hào) 組型 名稱 組型 名稱 Y12 下拉式鍛造液壓機(jī) Y28 雙動(dòng)薄板沖壓液壓機(jī) Y13 正裝式鍛造液壓機(jī) Y31 雙柱液壓機(jī)（一般用途） Y16 模鍛液壓機(jī) Y32 四柱液壓機(jī)（一般用途） Y27 單動(dòng)薄板沖壓液壓機(jī) Y61 金屬擠壓液壓機(jī) 在生產(chǎn)過(guò)程中，由于工藝的改進(jìn)要求有關(guān)零部件做相應(yīng)改進(jìn)。液壓元件、電氣元 件等的發(fā)展和更替，需要對(duì)產(chǎn)品圖紙進(jìn)行整頓再版。為了區(qū)別這種變化便利生產(chǎn)管理 和技術(shù)管理。因此，對(duì)于這類修改常在型號(hào)最后增加 A B C 等設(shè)計(jì)修改序號(hào)。 1.2.2 液壓機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格 基本參數(shù)是液壓機(jī)的基本技術(shù)數(shù)據(jù)，是根據(jù)液壓機(jī)的工藝用途及結(jié)構(gòu)類型來(lái)確定 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書用紙 第 3 頁(yè) 共 41 頁(yè) 3 的，它們反映了液壓機(jī)的工作能力及特點(diǎn)，也基本定下了液壓機(jī)的輪廓和尺寸及本體 總重。在基本參數(shù)中，最主要的是主參數(shù)。它代表了液壓機(jī)的規(guī)格，因此成為液壓機(jī) 型號(hào)中的主要組成部分。 現(xiàn)介紹三梁四柱式液壓機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格 2： （1）公稱壓力(公稱噸位)及其分級(jí) 公稱壓力是指液壓機(jī)名義上能產(chǎn)生的最大力量，在數(shù)值上等于工作液體壓力和工 作柱塞總工作面積的乘積（取整數(shù)） 。它反映了液壓機(jī)的主要工作能力。 為了充分利用設(shè)備，節(jié)約高壓液體并滿足工藝要求，一般大中型油壓機(jī)將公稱壓 力分為兩級(jí)或三級(jí)。泵直接傳動(dòng)的油壓機(jī)不需要從機(jī)構(gòu)上進(jìn)行壓力分級(jí)。 （2）最大凈空距(開(kāi)口高度)H 最大凈空距 H 是指活動(dòng)橫梁停止在上限位置時(shí)，從工作臺(tái)上表面到活動(dòng)橫梁下表 面的距離，最大凈空距反映了液壓機(jī)高度方向上工作空間的大小，它應(yīng)根據(jù)模具（工 具）機(jī)相應(yīng)墊板的高度、工作行程大小以及以及放入坯料、取出工件所需空間大小等 工藝因素來(lái)確定。因此既要盡可能滿足工藝要求，又要盡量減小壓機(jī)高度，以降低其 造價(jià)。 （3）最大行程 s 最大行程 s 指活動(dòng)橫梁位于上限位置時(shí)，活動(dòng)橫梁的立柱導(dǎo)套下平面到立柱限程 套上平面的距離，也即活動(dòng)橫粱能移動(dòng)的最大距離。 （4）工作臺(tái)尺寸(長(zhǎng)寬) 工作臺(tái)一般安裝在下橫梁上，其上安放模具或工具，工作臺(tái)尺寸是指工作臺(tái)面上 可以利用的有效尺寸。大中型鍛造或厚板沖壓油壓機(jī)，往往還設(shè)置移動(dòng)工作臺(tái)。移動(dòng) 工作臺(tái)的行程則與更換模具及工藝操作有關(guān)。 （5）回程力 計(jì)算回程所需的力量時(shí)，要考慮活動(dòng)部分的重量、回程時(shí)工藝上所需的力量（如 拔模力、提升剁刀等） 、工作缸排液阻力、各缸密封處的摩擦力以及動(dòng)梁導(dǎo)套處的摩擦 力等?；爻塘τ苫钊紫虑还ぷ髅娣e或單獨(dú)設(shè)置的回程缸來(lái)實(shí)現(xiàn)。 （6）活動(dòng)橫梁運(yùn)動(dòng)速度（滑塊速度） 活動(dòng)橫梁運(yùn)動(dòng)速度分為工作行程速度、空程（充液行程）速度及回程速度。 應(yīng)根據(jù)不同的工藝要求來(lái)確定工作行程速度，它的變化范圍很大，并直接影響工 件質(zhì)量和對(duì)泵的功率需求。 （7）允許最大偏心距 e 在液壓機(jī)工作時(shí)，不可避免地要承受偏心載荷。偏心載荷在液壓機(jī)的寬邊與窄邊 都會(huì)發(fā)生。最大允許偏心距是指工件變形阻力接近公稱壓力時(shí)所能允許的最大偏心值。 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，必需考慮此偏心值。 （8）頂出器公稱壓力及行程 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書用紙 第 4 頁(yè) 共 41 頁(yè) 4 有些液壓機(jī)（如模鍛和沖壓液壓機(jī)）往往在下橫梁底部裝有頂出器，以頂出工件 或拉延時(shí)使用。頂出器的力量及行程完全由工藝要求來(lái)確定。 以上所述為三梁四柱結(jié)構(gòu)型式液壓機(jī)的最常見(jiàn)的基本參數(shù)，對(duì)于各種不同工藝用 途及不同結(jié)構(gòu)型式的液壓機(jī)，均有各自不同的基本參數(shù)。 1.3 液壓機(jī)的分類 鍛壓機(jī)械共分為八類，類別代號(hào)用漢語(yǔ)拼音的首字母表示。液壓機(jī)下面又按其用 途分為十個(gè)組別： （1）手動(dòng)液壓機(jī)：用于一般壓制、壓裝等工藝。 （2）鍛造液壓機(jī)：用于自由鍛、鋼錠開(kāi)坯及金屬模鍛。 （3）沖壓液壓機(jī)：用于各種薄板、厚板的沖壓。 （4）一般用途液壓機(jī)：用于各種工藝，通常稱為萬(wàn)能液壓機(jī)。 （5）校正壓裝液壓機(jī)：用于零件的校正及裝配。 （6）層壓液壓機(jī)：用于膠合板、刨花板、纖維板及絕緣材料板的壓制。 （7）擠壓液壓機(jī)：用于擠壓各種有色及黑色金屬材料。 （8）壓制液壓機(jī)：用于各種粉末制品的壓制成形，如粉末冶金、人造金剛石、耐 火材料的壓制。 （9）打包、壓塊液壓機(jī)：用于將金屬碎屑及廢料壓成塊。 （10）其他液壓機(jī)：包括輪軸壓裝、沖孔等專門用途的液壓機(jī)。 1.4 液壓機(jī)的發(fā)展概況 在生產(chǎn)能力及市場(chǎng)方面，國(guó)內(nèi)液壓機(jī)的產(chǎn)量每年都有很大的增長(zhǎng)率。國(guó)內(nèi)液壓機(jī) 從產(chǎn)值和銷售收入上和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家比較，還不具有優(yōu)勢(shì)，但從生產(chǎn)的臺(tái)數(shù)和總噸位 上比較，在國(guó)際上，我國(guó)的液壓機(jī)生產(chǎn)產(chǎn)量處于領(lǐng)先地位。國(guó)內(nèi)進(jìn)口的液壓機(jī)多為一 些專用液壓機(jī)，大部分為日本產(chǎn)品，歐美的產(chǎn)品較少；在產(chǎn)品的技術(shù)水平上，國(guó)內(nèi)液 壓機(jī)單機(jī)的技術(shù)水平達(dá)到了國(guó)際中等或較先進(jìn)水平。一些液壓機(jī)生產(chǎn)企業(yè)通過(guò)技術(shù)引 進(jìn)或與國(guó)內(nèi)外同行業(yè)的合作，技術(shù)發(fā)展很快。但在一些技術(shù)含量較高的液壓機(jī)中，某 些關(guān)鍵技術(shù)，如液壓和電控部分，還要通過(guò)與國(guó)內(nèi)外的企業(yè)或研究單位合作，高檔的 液壓元件和電控元件還主要依靠進(jìn)口。從產(chǎn)品分布上看，低檔的液壓機(jī)主要集中在小 噸位上，一般為小噸位的四柱或單柱液壓機(jī)。在質(zhì)量水平上，隨著用戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要 求的不斷提高，國(guó)內(nèi)各液壓機(jī)生產(chǎn)企業(yè)越來(lái)越重視產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題。由于國(guó)內(nèi)液壓機(jī) 的技術(shù)最早是從前蘇聯(lián)引進(jìn)和吸收的，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的液壓機(jī)在剛度和強(qiáng)度上遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于日 本及韓國(guó)的產(chǎn)品，與歐美的產(chǎn)品相當(dāng)。 和國(guó)外產(chǎn)品比較，我國(guó)的產(chǎn)品在質(zhì)量方面還存在以下不足：在可靠性方面，故障 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書用紙 第 5 頁(yè) 共 41 頁(yè) 5 率還比較大，主要集中在液壓系統(tǒng)方面，多是因?yàn)橐簤汉碗娖髟目煽啃缘鸵鸬模?漏油問(wèn)題在國(guó)產(chǎn)液壓機(jī)中較為普遍；關(guān)鍵件的加工質(zhì)量還需提高。 總體上講，國(guó)產(chǎn)液壓機(jī)在質(zhì)量上和國(guó)外一些較知名公司的產(chǎn)品還有一定的差距， 但隨著國(guó)內(nèi)制造商對(duì)質(zhì)量的不斷重視和管理水平的提高，國(guó)產(chǎn)液壓機(jī)的質(zhì)量會(huì)接近和 趕上國(guó)際水平。 2 四柱式通用液壓機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 2.1 四柱式通用液壓機(jī)的工作原理和動(dòng)作循環(huán)分析 2.1.1 四柱式液壓機(jī)的工作原理分析 圖 2-1 四柱液壓機(jī)工作原理示意圖 液壓機(jī)的工作原理如圖 2-1 所示。兩個(gè)充滿工作液體的具有柱塞或活塞的容腔由 管道相連接，當(dāng)小柱塞 1 上的作用力為 時(shí)，作用在液體上的壓強(qiáng)為 ， 為柱1F1AFp 塞 1 的工作面積。根據(jù)帕斯卡原理：在密閉的容器中，液體壓力在各個(gè)方向都是相等 的，則壓力 將會(huì)容腔的每一點(diǎn)，因此，在大柱塞 2 上將會(huì)產(chǎn)生向上的作用力 ，迫p 2 使工件 3 變形，且 ， 為大柱塞 2 的工作面積。由于 大于 ，所以12FA2 2A1 也大于 ，力被放大了。2F1 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書用紙 第 6 頁(yè) 共 41 頁(yè) 6 2.1.2 四柱式液壓機(jī)的動(dòng)作順序分析 四柱液壓機(jī)的動(dòng)作順序通過(guò)電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)控制，控制順序框圖如圖 2-2。 從控制順序框圖可以看出，液壓機(jī)的工作原理由電氣控制系統(tǒng)控制液壓系統(tǒng)，液 壓控制系統(tǒng)再控制主機(jī)工作，主機(jī)動(dòng)作觸及行程開(kāi)關(guān)，將信號(hào)反饋給電氣控制系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)循環(huán)控制。 啟 動(dòng)電 氣 系 統(tǒng) 液 壓 系 統(tǒng) 液 壓 機(jī) 主 機(jī)行 程 開(kāi) 關(guān)手 動(dòng) 圖 2-2 四柱液壓機(jī)控制順序圖 2.1.3 四柱式液壓機(jī)的工作循環(huán)分析 滑 塊 快 速 下 行 工 進(jìn) 、 加 壓 保 壓 快 速 回 程 停 止頂 出 圖 2-3 四柱液壓機(jī)工作循環(huán)圖 四柱液壓機(jī)工作循環(huán)如圖 2-3（a） ，滑塊在自重的作用下快速下行，碰到行程開(kāi)關(guān) 后由快進(jìn)變?yōu)楣みM(jìn)，隨后進(jìn)行加壓、保壓。保壓時(shí)間完成后，滑塊快速回程，直到回 到原來(lái)的位置，停止運(yùn)動(dòng)；圖 2-3（b）表示頂出缸的工作循環(huán)過(guò)程，主缸快進(jìn)、工進(jìn)、 保壓、退回停止后，頂出缸才運(yùn)動(dòng)，將工件頂出。 2.2 主要技術(shù)規(guī)格的確定 任務(wù)書中本液壓機(jī)設(shè)計(jì)的基本要求為公稱壓力：630 噸，工作行程：700 毫米，工 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書用紙 第 7 頁(yè) 共 41 頁(yè) 7 作空間高度：1120 毫米。查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，可知對(duì)于 6.320000 噸的各種液壓機(jī)， 其公稱壓力應(yīng)按 JB611-64 標(biāo)準(zhǔn) 1規(guī)定，應(yīng)選擇公稱壓力為 630 噸。再查 JB/T9965-1999 標(biāo)準(zhǔn) 1規(guī)定，可確定所設(shè)計(jì)的四柱式通用液壓機(jī)的型號(hào)為 Y32-630。 液壓機(jī)的設(shè)計(jì)也和其他任何機(jī)械設(shè)計(jì)一樣，是由加工對(duì)象工件的工藝要求決 定的。而四柱式通用液壓機(jī)的主要用途為壓制零件，則規(guī)定所壓制零件的最大長(zhǎng)度為 450mm，可以設(shè)計(jì)出相應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)。這樣就可得到模具外形尺寸、安裝面積和閉合 高度。相應(yīng)地決定了工作臺(tái)面積，上滑塊下平面的有效面積和閉合高度。綜上所述， 根據(jù)工藝分析和統(tǒng)計(jì)的分析情況，即可決定主要技術(shù)規(guī)格中的一些主要參數(shù)。其余參 數(shù)可查閱四柱式通用液壓機(jī)的基本參數(shù)（JB/T 9957.2-1999 ） 2。 Y32-630 四柱式通用液壓機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格如下： 序號(hào) 項(xiàng)目 單位 規(guī)格 1 公稱壓力 kN 6300 2 液體最大工作壓力 MPa 32 3 回程壓力 kN 1500 4 頂出壓力 kN 1000 5 退回壓力 kN 700 6 拉伸時(shí)壓邊壓力 kN 800 7 工作臺(tái)距地面高度 mm 800 8 活動(dòng)橫梁下平面距工作臺(tái)面最大距離 H mm 1120 9 活動(dòng)橫梁最大行程 S mm 700 10 頂出活塞上平面距工作臺(tái)最大距離 mm 200 11 頂出活塞最大行程 mm 100 12 工作臺(tái)有效尺寸（前后 x 左右） mm 12098 13 活動(dòng)橫梁行程速度 空載下行最大 工作最大 回程最大 mm/s mm/s mm/s 120 15 100 14 頂出活塞行程速度 頂出最大 退回最大 mm/s mm/s 60 90 15 主機(jī)輪廓尺寸 左右 前后 地面上高 地面下深 mm mm mm mm 1500 1200 4500 550 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書用紙 第 8 頁(yè) 共 41 頁(yè) 8 16 機(jī)器占地面積 左右 前后 mm mm 4000 1500 17 總功率 kW 45 18 全機(jī)重量 t 20 2.3 四柱式通用液壓機(jī)的總體設(shè)計(jì) 2.3.1 四柱式液壓機(jī)各部分的方案選擇 （1）控制方式的選擇： 采用液壓系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)相結(jié)合的控制方式。具有調(diào)整、手動(dòng)、半自動(dòng)三種工作 方式，可實(shí)現(xiàn)定壓、定程兩種加工工藝。 （2）液壓系統(tǒng)： 液壓油路采用封閉式回路，供油方式選用變量泵供油，液壓控制元件采用插裝閥 形式。針對(duì)液壓機(jī)快進(jìn)時(shí)供油不足以及工進(jìn)時(shí)的高壓特性，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有補(bǔ)油和卸壓裝 置。 （3）電氣控制： 采用繼電器、行程開(kāi)關(guān)、接觸器、手動(dòng)按鈕等元件進(jìn)行手動(dòng)、半自動(dòng)控制。 （4）主機(jī)形式： 主機(jī)結(jié)構(gòu)形式采用“三梁四柱”的形式，主缸和頂出缸為執(zhí)行元件。 （5）控制臺(tái)設(shè)計(jì)： 材料選擇：控制臺(tái)主要用于安裝控制按鈕，不承受動(dòng)載荷，強(qiáng)度要求不是很高， 滿足使用要求即可，材料選用 Q235A。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書用紙 第 9 頁(yè) 共 41 頁(yè) 9 2.3.2 總體布局設(shè)計(jì) 圖 2-4 四柱液壓機(jī)總體布局簡(jiǎn)圖 1-主機(jī) 2-液壓油管 3-控制臺(tái) 4-插裝閥 5-液壓泵裝置 6-液壓油箱 7-電氣控制柜 3 四柱式液壓機(jī)液壓系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1.1 液壓傳動(dòng)概述 科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，液壓傳動(dòng)技術(shù)隨之有了比較完善、成熟的理論基礎(chǔ)。 目前液壓傳動(dòng)技術(shù)正向著高壓、高速、大功率、高效、低噪音、經(jīng)久耐用、高度集成 化的方向發(fā)展。 （1）液壓傳動(dòng)優(yōu)越性： 1液壓元件布局靈活； 2液壓傳動(dòng)操作控制方便，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速； 3液壓傳動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)直線傳動(dòng)，可以進(jìn)行自動(dòng)過(guò)載保護(hù)； 4液壓傳動(dòng)采用電液控制相結(jié)合的控制方式，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程 控制； 5液壓系統(tǒng)中液壓元件的磨損比機(jī)械傳動(dòng)小很多，液壓油除了作為傳動(dòng)介質(zhì)外還 起到了潤(rùn)滑的作用，延長(zhǎng)了液壓系統(tǒng)中液壓元件的使用壽命。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書用紙 第 10 頁(yè) 共 41 頁(yè) 10 （2）液壓傳動(dòng)不足： 1液壓傳動(dòng)沿程、局部阻力損失比較大； 2液壓傳動(dòng)壓力高時(shí)泄漏較大，效率降低，處理不好油液還會(huì)對(duì)環(huán)境構(gòu)成污染； 3液壓系統(tǒng)工作環(huán)境受溫度影響較大，不宜在很高和很低的溫度條件下工作； 4液壓傳動(dòng)存在的液壓沖擊、氣蝕、困油現(xiàn)象影響了設(shè)備的安全工作和使用壽命； 5液壓系統(tǒng)工作環(huán)境受溫度影響較大，不宜在很高和很低的溫度條件下工作。 3.1.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)可參考前文所確定的主要技術(shù)規(guī)格： 最大負(fù)載：6300kN； 工進(jìn)時(shí)系統(tǒng)最大壓力： 32MPa； 主缸回程力：1500kN； 頂出缸頂出力： 1000kN； 主缸滑塊快進(jìn)速度：80mm/s； 主缸最大工進(jìn)速度：6mm/s； 主缸回程速度：30mm/s； 頂出缸頂出速度：60mm/s； 頂出缸回程速度：90mm/s 3.1.3 液壓系統(tǒng)原理圖的擬定 液壓機(jī)工進(jìn)時(shí)負(fù)載大，運(yùn)動(dòng)速度慢，快進(jìn)、快退時(shí)的負(fù)載相對(duì)于工進(jìn)時(shí)要小很多， 但是速度卻比工進(jìn)時(shí)要快。為了提高液壓機(jī)的工作效率，可以采用雙泵或變量泵供油 的方式。綜合考慮，液壓機(jī)采用變量泵供油，基本油路如圖 3-1 所示。 圖 3-1 液壓機(jī)基本回路圖 1-液壓缸 2-油箱 3-過(guò)濾器 4-變量泵 5-三位四通電磁換向閥 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書用紙 第 11 頁(yè) 共 41 頁(yè) 11 由于液壓機(jī)工況時(shí)的負(fù)載壓力會(huì)逐步增大，為了使液壓機(jī)處于安全的工作狀態(tài)， 調(diào)速回路采用恒功率變量泵調(diào)速回路。當(dāng)負(fù)載壓力增大時(shí)，泵的排量會(huì)自動(dòng)跟著減小， 保持壓力與流量的乘積恒為常數(shù)，即：功率恒定，如圖 3-2 所示。 圖 3-2 恒功率曲線圖 液壓系統(tǒng)采用插裝集成控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)具有密封性好、流通能力大、壓力 損失小、易于集成等優(yōu)點(diǎn)。液壓機(jī)系統(tǒng)控制原理如圖 3-3 所示。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書用紙 第 12 頁(yè) 共 41 頁(yè) 12 圖 3-3 液壓機(jī)插裝閥控制系統(tǒng)原理圖 1、2、6、18、15、10、11-先導(dǎo)溢流閥 1S、2S、3S-行程開(kāi)關(guān) 3、7-緩沖閥 14 單向閥 4、5、8、9、12、13、16、17、19、20-電磁換向閥 21-補(bǔ)油郵箱 22-充液閥 23、24-液壓缸 25 壓力表 F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8、F9、F10-插裝閥 26-變量泵 27-過(guò)濾器 28、29、30、31 梭閥 3.1.4 液壓系統(tǒng)控制過(guò)程分析 整個(gè)液壓控制系統(tǒng)包括五個(gè)插裝閥集成塊，插裝閥工作原理分析如下： F1、F2 組成進(jìn)油調(diào)壓回路，其中 F1 為單向閥，用于防止系統(tǒng)中液壓油倒流回泵， F2 的先導(dǎo)溢流閥 2 用于調(diào)整系統(tǒng)的壓力，先導(dǎo)溢流閥 1 用于限制系統(tǒng)的最高壓力，緩 沖閥 3 與電磁換向 4 用于液壓泵卸載和升壓緩沖； 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書用紙 第 13 頁(yè) 共 41 頁(yè) 13 F3、F4 組成主缸 23 油液三通回路，先導(dǎo)溢流閥 6 是用于保證主缸的安全閥，緩 沖閥 7 與電磁換向閥 8 用于主缸上腔卸壓緩沖； F5、F6 組成主缸下腔油液三通回路，先導(dǎo)溢流閥 11 用于調(diào)整主缸下腔的平衡壓 力，先導(dǎo)溢流閥 10 為主缸下腔安全閥； F7、F8 組成頂出缸上腔油液三通回路，先導(dǎo)溢流閥 15 為頂出缸上腔安全閥，單 向閥 14 用于頂出缸作液壓墊，活塞浮動(dòng)時(shí)上腔補(bǔ)油； F9、F10 組成頂出缸下腔油液三通回路，先導(dǎo)溢流閥 18 為頂出缸下腔安全閥。 液壓系統(tǒng)電磁鐵動(dòng)作順序見(jiàn)表 3-1。 表 3-1 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)電磁鐵動(dòng)作順序表 執(zhí)行部件 工 況 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 7Y 8Y 9Y 10Y 11Y 12Y 快速下行 + + + 工進(jìn)、加 壓 + + + 保 壓 泄 壓 + 回 程 + + + + 主 缸 停 止 頂 出 + + + 退 回 + + + 頂 出 缸 停 止 注：“+”表示電磁鐵處于得電狀態(tài)。 3.1.5 液壓元件的選擇 通過(guò)液壓系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算查閱液壓手冊(cè) 3，液壓元件選擇見(jiàn)附錄。 3.2 電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 四柱液壓機(jī)的電氣控制系統(tǒng) 5通常采用繼電器控制、PLC 控制、工業(yè)計(jì)算機(jī)控制 等方式。繼電器控制和 PLC 控制是目前用的最多的控制方式。繼電器控制系統(tǒng)主要由 繼電器、接觸器、按鈕、形成開(kāi)關(guān)等元件組成。繼電器控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便， 價(jià)格低廉，抗干擾能力強(qiáng)，但固定的接線方式，使繼電器控制的通用性和靈活性差； PLC 控制系統(tǒng)主要由 CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口、編程器等元件組成。PLC 控制具 有編程簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，通用性強(qiáng)，體積小，設(shè)計(jì)調(diào)試期短，性能穩(wěn)定，抗干擾能力 強(qiáng)，價(jià)格比繼電器控制系統(tǒng)貴。 由于本設(shè)計(jì)任務(wù)主要是液壓機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算，故此處不再對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書用紙 第 14 頁(yè) 共 41 頁(yè) 14 詳細(xì)的設(shè)計(jì)說(shuō)明。 4 液壓機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核 4.1 液壓缸部件的設(shè)計(jì)與校核 4.1.1 液壓缸的結(jié)構(gòu)形式及方案論證比較 液壓缸部件通常可以分為柱塞式、活塞式和復(fù)合式三種。 （1）柱塞式油缸 柱塞式油缸的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 4-1，其原理圖見(jiàn) 4-2。 圖 4-1 柱塞式油缸的結(jié)構(gòu) 圖 4-2 柱塞式油缸原理圖 有圖可見(jiàn)，柱塞式油缸由缸體、柱塞、導(dǎo)向套、缸口密封裝置等零件所組成。利 用缸體的凸緣固定于液壓機(jī)的梁上。 柱塞式油缸由于缸孔不需精加工，甚至不需加工，因而制造簡(jiǎn)單，維修方便，在 水壓機(jī)上應(yīng)用很廣，但只能單方向作用，反向運(yùn)動(dòng)需用回程缸實(shí)現(xiàn)。 （2）活塞式油缸 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書用紙 第 15 頁(yè) 共 41 頁(yè) 15 活塞式油缸結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 4-3，其原理圖見(jiàn)圖 4-4。 由圖可見(jiàn)，油缸被活塞頭分割為兩腔，因此，可以獲得正向和反向的運(yùn)動(dòng)，既能 完 成工作行程又可以實(shí)現(xiàn)回程。實(shí)質(zhì)上，起兩個(gè)柱塞缸的作用。此種結(jié)構(gòu)形式的油缸， 在中小型液壓機(jī)上應(yīng)用最廣。 圖 4-3 活塞式油缸的結(jié)構(gòu) 圖 4-4 活塞式油缸原理圖 （3）復(fù)合式油缸 柱塞式和活塞式油缸為基本的結(jié)構(gòu)型式，在特殊情況下，可以將其組合變形得到 復(fù)合式油缸。 由于本設(shè)計(jì)有四柱式通用液壓機(jī)，型號(hào)為 Y32-630,，屬于中型液壓機(jī)，比較上述 三種結(jié)構(gòu)型式的油缸，選用活塞式油缸最為合理。 4.1.2 液壓缸的支承形式及方案論證比較 （1）法蘭支承 液壓缸以其下部的法蘭支承并安裝在橫梁內(nèi)，由缸外壁的兩個(gè)環(huán)形面積與橫梁相 配合。液壓缸本身則依靠法蘭上一圈螺栓固定在橫梁上。 （2）缸底支承 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書用紙 第 16 頁(yè) 共 41 頁(yè) 16 a.以缸底支承方式安裝在滑塊中，缸底以螺柱拉緊。 b.缸底靠在上橫梁表面，用螺栓或壓板固定。橫梁不用開(kāi)設(shè)安裝液壓缸大孔。 將上述方案比較可知，選用法蘭支承較為合適。 4.1.3 柱塞與活動(dòng)橫粱的連接形式與方案論證比較 柱塞與活動(dòng)橫粱的連接形式主要有兩種：剛性連接和球面支承連接。 （1）剛性連接 柱塞下端插入活動(dòng)橫梁內(nèi)，兩者間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在偏心加載時(shí)，柱塞隨活動(dòng)橫粱 一起傾斜，將活動(dòng)橫梁所受偏心距的一部分傳給液壓缸的導(dǎo)向處，加劇了導(dǎo)向鋼套及 密封墊的磨損。 （2）球面支承 柱塞支承于活動(dòng)橫梁球面座上。當(dāng)偏心加載時(shí)，活動(dòng)橫梁在偏心力矩作用下傾斜， 此時(shí)球面副可相對(duì)滑動(dòng)，側(cè)向力將大大減小，改善了導(dǎo)套及密封墊的磨損，但安裝定 位比較麻煩。 單缸液壓機(jī)及三缸液壓機(jī)的中間缸多采用剛性連接。而多缸及三缸液壓機(jī)的側(cè)工 作缸多采用球面連接。而此液壓機(jī)設(shè)計(jì)為單缸液壓機(jī)，所以柱塞與活動(dòng)橫粱的連接形 式應(yīng)采用剛性連接。 4.1.4 液壓缸基本尺寸計(jì)算 圖 4-5 液壓缸受力簡(jiǎn)圖 由圖 4-5 液壓缸受力簡(jiǎn)圖可得，主缸的內(nèi)徑的計(jì)算公式如下： 式（4-1）pFD14 式中：F1 為液壓缸營(yíng)產(chǎn)生的名義總壓力， （ =6300kN）1 p 為選定的液體工作壓力， （p=32MPa） 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書用紙 第 17 頁(yè) 共 41 頁(yè) 17 代入數(shù)據(jù)得 D=0.500m，所得 D 值圓整后按柱塞標(biāo)準(zhǔn)直徑表 2JB2001-76 選取相近 的標(biāo)準(zhǔn)直徑 =500mm。1D 主缸活塞桿直徑計(jì)算公式如下： 式（4-2） pFd214 式中：F2 為主缸回程壓力， （ =1500kN）2 代入數(shù)據(jù)得 d=0.365m，按標(biāo)準(zhǔn)取整 d=360mm。 4.1.5 缸體強(qiáng)度計(jì)算 （1）中段強(qiáng)度 缸體材料選用 45 號(hào)鋼，最大應(yīng)力出現(xiàn)在缸內(nèi)壁，應(yīng)用第四強(qiáng)度理論進(jìn)行計(jì)算。 式（4-3） MPapD120321max 代入尺寸數(shù)據(jù)，得 =115.5MPa，安全。ax （2）支承臺(tái)肩強(qiáng)度 圖 4-6 油缸支承臺(tái)肩尺寸 支承臺(tái)肩接觸面擠壓壓力計(jì)算公式如下： 式（4-4）)2()(785.032SDP 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書用紙 第 18 頁(yè) 共 41 頁(yè) 18 式中：P=6300kN =67Omm =600mm S=2mm2D3 許用擠壓應(yīng)力,此處取 120MPa 代入數(shù)據(jù)得， =110MPa 120MPa，安全。 （3）缸底強(qiáng)度計(jì)算 按圓形平板彎曲計(jì)算，公式如下： =100MPa 式（4-5）21875.0BpD 式中：D=500mm B=130mm =0.87Di 代入數(shù)據(jù)，得： =98.6MPa< ，安全。21387.05. （4）缸口部分零件強(qiáng)度計(jì)算 1作用在缸口導(dǎo)套及法蘭盤上的力，計(jì)算公式如下： 式（4-6）pdDP)(785.0211 式中： =500mm d=360mm1D 代入數(shù)據(jù)，得： = kN1 520.93)65(78.0 2螺栓計(jì)算 螺栓選用 16 個(gè) M30 雙頭螺柱，材料為 45 號(hào)鋼， M30 螺紋內(nèi)徑為 。cmd2.6內(nèi) 螺栓拉伸應(yīng)力的計(jì)算公式如下： 式（4-7）1nFP 式中：n螺栓數(shù)目，n=16 螺栓截面積（ ） ，1F2cm2214.5678.0cm 許用拉伸應(yīng)力，對(duì)大于 M12 的螺栓， 10 代入數(shù)據(jù)。得： =113MPa< ，安全。4.516980 3缸口導(dǎo)套擠壓計(jì)算 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書用紙 第 19 頁(yè) 共 41 頁(yè) 19 缸口導(dǎo)套材料選用 HT20-40，導(dǎo)套擠壓應(yīng)力的計(jì)算公式如下： =100MPa 式（4-8）)(785.021DP 式中： =500mm =360mm1D2 代入數(shù)據(jù)，得： =83MPa< ，安全。 （5）活塞部分計(jì)算 活塞桿材料為 45 號(hào)鋼，活塞桿直徑為 360mm，長(zhǎng)度大約為 100mm。長(zhǎng)度與直徑 之比值約為 4。在加壓過(guò)程中活塞僅受壓，面積較大。故對(duì)其擠壓及穩(wěn)定性可略去不計(jì)。 1活塞頭部導(dǎo)套材料為 HT20-40，導(dǎo)套擠壓應(yīng)力計(jì)算公式如下： 式（4-9）)2()(785.021SdpD 式中：S=2mm =3mm2S 許用擠壓應(yīng)力，為 100MPa 代入數(shù)據(jù)，得： =48MPa< ，安全。 2活塞與活動(dòng)橫梁端面擠壓應(yīng)力校核 活動(dòng)橫梁材料為 HT20-40，取許用擠壓應(yīng)力 =100MPa。擠壓應(yīng)力計(jì)算公式如下： 式（4-10）)2()(785.042SdP 式中：d=360mm S=5mm =155mm =3mm4d 代入數(shù)據(jù)，得： =41MPa< ，安全。 3活塞與活動(dòng)橫梁聯(lián)接螺母強(qiáng)度校核 螺紋剪切應(yīng)力計(jì)算公式如下： =60MPa 式（4-11）bKdP內(nèi) 回 =120MPa 式（4-12）彎內(nèi) 回彎 23tkh 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書用紙 第 20 頁(yè) 共 41 頁(yè) 20 式中：螺紋選取 M15 40，螺紋內(nèi)徑 =14.48 螺紋高度 h= =2.6cm內(nèi)d2內(nèi)外 d b螺紋長(zhǎng)度（cm） b=8.5cm t螺距（cm） t=0.4cm K螺紋完滿系數(shù)，三角形螺紋取 K=0.81 代入數(shù)據(jù)，得： =19MPa< ， =46MPa< ，安全。彎彎 4.2 頂出缸部件的設(shè)計(jì)與校核 4.2.1 頂出缸的尺寸計(jì)算 （1）材料選擇與技術(shù)要求 頂出缸工作時(shí)的最大工作壓力為 12.5MPa，比主缸的要小，為了保證頂出缸安全 工作，缸體材料也選用無(wú)縫鋼管 45。 缸體的制造要求應(yīng)該滿足液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為 Ra0.40.8m；內(nèi)徑配合采 用 H8H9；內(nèi)徑圓度、圓柱度不大于直徑公差的一半；缸體內(nèi)表面母線的直線度 500mm 長(zhǎng)度之內(nèi)不大于 0.03mm；缸體端面對(duì)軸線的垂直度在直徑每 100mm 上不大于 0.04mm。 （2）頂出缸壁厚的計(jì)算如下： 式（4-13）2DPy 式中： =1.312.5MPa=16.25MPayP D=0.2m = 110MPa 代入數(shù)據(jù)，得： 0.015m，圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑系列后，取頂出缸壁厚為 0.2cm。 （3）頂出缸缸蓋材料、厚度的計(jì)算 缸蓋常用制造材料有 35 鋼、45 鋼、鑄鋼，做導(dǎo)向作用時(shí)常用鑄鐵、耐磨鑄鐵。頂 出缸缸蓋材料選用 35 鋼，缸蓋厚度計(jì)算公式如下： 式（4-14）mMPat 025.125.643.0 取缸蓋厚度 t=25mm。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書用紙