xx大学毕业设计（论文）前言液压机是利用液压传动技术进行压力加工的设备，在制品成型生产中应用非常广泛。自19世纪以来发展迅速，已成为工业生产中必不可少的设备之一。液压机几乎适用于所有需要压力加工的工艺，目前广泛应用于金属薄板的冲压拉深成形；金属机械零件的压力成形；粉末制品行业；非金属材料的压制成形；木制品的热压成形等领域。液压机是最早应用液压传动的机械之一，目前液压传动已成为压力加工机械的主传动形式，在重型机械制造业，航空工业，塑料及有色金属加工工业等之中，液压机已成为重要设备。我国是个机械大国，因此液压机在我国占有相当重要的地位。它主要广泛应用于矿山机械、工程机械、起重运输机械、船舶机械、冶金矿山机械、农用机械等等。随着我国机械业的兴起，液压机的开发设计也面临着重大的发展。及“十一五”规化指出的对“先进制造技术的发展思路”的提出，液压机的开发设计也将走向成熟化，稳定化，大型化，所以对液压机的设计要求越来越高。本书主要叙述和分析了液压机的总体设计，液压机的主缸设计，液压机各部件的选型设计等。提供了参考图例，以便于理解。全书共分三章：第一章绪论，主要介绍了本文的设计内容，液压机的工作原理，液压机的特点及分类等。第二章液压机本体结构的设计与选择，主要介绍了液压机的典型结构，选择原因，主机结构以及主缸的设计等。第三章液压机的主缸设计，主要介绍了液压缸的分类，液压缸的主要参数，通用液压缸的典型结构，主缸主要零件设计，活塞等等。由于本文编者的水平有限，本书一定存在不少缺点和错误，敬请各位使用者、读者给予提出指正意见。1 绪论1.1液压机概述液压机是一种利用液体压力能来传递能量，以实现各种压力加工工艺的机器。早在1662年，帕斯卡就发现了利用液体产生很大力量的可能性，1795年英国人Bramah取得了第一个手动液压机的专利。直到18591861年，维也纳铁路工场有了第一批用于金属加工的液压机，它们分别是7000kN、10000 kN和12000 kN。1884年在英国曼彻斯特首先使用了锻造钢锭用的锻造水压机，由于它与锻锤相比具有很多优点，因此发展很快，1893年建造了当时最大的120MN的锻造水压机。80年代以来，液压机技术有了飞速发展，主要表现在以下几个方面：1）迅速采用数控（NC）及计算机控制（CNC）技术，以实现工艺过程自动化及提高各运动部分的控制精度。2）出现了快速换模装置，它包括设立中间模具库、模具转台、横向换砧装置及快速夹紧机构等，以适应多品种小批量的市场需求。3）采用各种先进的快速滑阀或插装阀，减少阀的换向时间，使阀的响应时间减少到10ms以下。4）采用各种有效的缓冲装置，以减少冲裁时的振动及噪声，扩大液压机的应用范围。5）逐步向柔性加工系统（FMS）发展，即把微电子技术、自动检测及反馈、工业机器人和自动仓库结合在一起，将多台不同功能的设备组成柔性加工系统或中心，以适应中小批量多品种工件的自动化合理加工。1.1.1国内液压机技术发展情况1949年新中国成立以后，我国建立了独立自主的完整工业体系，液压机的研发也逐渐受到重视。19571962年，我国开始自行设计，自行制造各种锻压设备，期间生产了将近30台10000kN到31500kN 中型锻造水压机及两台120MN到125MN的大型锻造水压机，初步建立了一支设计和制造液压机的队伍。60年代，我国先后成套设计制造了一些大型液压机，如300MN的有色金属模锻水压机，120MN有色金属挤压水压机，80MN黑色金属模锻水压机等。进入70年代，我国已具备向国外出口多吨位液压机的能力，其设计制造已达到了一定的先进水平。进入21世纪以来，我国的液压机技术及生产能力已趋于成熟，国内市场占有率高达90以上。2005年，国内液压机销售额就达到了13亿元人民币左右。在生产台数和总吨位上，我国液压机生产产量处于国际领先地位。但我国的液压机在技术水平上与国外还存在较大差距，部分关键件，如高档的液压元件和电控元件还得依靠国外进口。国产液压机普偏存在质量可靠性低，漏油问题严重，关键件加工质量低等问题。在今后的发展中，国产液压机还得在自动上下料，多工位，快速高速，依托电液比例技术，传感器，电子，计算机，网络等以及环保方面加大研发力度。1.2液压机的工作原理液压机根据帕斯卡原理制成，其工作原理如图1-1。两个充满工作液体的具有柱塞或活塞的容腔由管道相连接，当小柱塞1上的作用力为F1时，液体的压力为，A1为柱塞1的工作面积。根据怕斯卡原理：在密闭的容器中，液体压力在各个方向上是相等的，则压力P将传递到容腔的每一点，因此在大柱塞2上将产生向上的作用力F2，迫使工件3变形，且 (1-1)式中，A2大柱塞2的工作面积。1、小柱塞 2、大柱塞 3、工件图1-1液压机原理图 Figure 1 -1 hydraulic machine diagram液压机一般由本体（主机）及液压系统两部分组成。最常见的液压机本体由上横梁、下横梁4个立柱和16个内外螺母组成的一个封闭框架，框架承受全部工作载荷。工作缸固定在上横梁上，工作缸内装有工作柱塞，它与活动横梁相连接。活动横梁以四根立柱为导向，在上、下横梁之间往复运动。在活动横梁的下表面上，一般固定有上模，而下模则固定于下横梁上的工作台上。当高压液体进入工作缸后，在工作柱塞上产生很大的压力，并推动柱塞、活动横梁及上模想下运动，使工件在上、下模之间产生塑性变形。回程缸固定在下横梁上，其中有回程柱塞，他与活动横梁相连接。回程时，工作缸通低压，高压液体进入回程缸，推动回程柱塞向上运动，带动活动横梁回到原始位置，完成一个工作循环。液压机的工作循环一般包括停止、充液行程、工作行程及回程。上述的不同行程由操纵系统控制液压系统中各种阀的动作来实现。1.2.1 液压系统的传动方式泵直接传动液压机的液压系统包括各种高、低压泵，各种高低压容器（油箱、充液罐等），各种阀及相应的连接管道。其传动方式通常为泵直接传动。泵直接传动是由泵将高压液体直接供给液压机的工作缸及其他辅助装置，其最简单的液压系统如图1-2所示。它通过两个手动3位4通滑阀来实现各种行程。1、充液行程滑阀5处于交叉相通的“工作”位置，控制顶出器活塞缸的滑阀3处于交叉相通的“回程”位置。工作缸11的下腔通过开启的液控单向阀7及滑阀5通低压油箱，活动横梁从上停止位置靠自重下降，油泵输出的低压油液通入11的上腔，充填活塞下行中空出的容腔，不足的油液由充液阀9补入，直到上粘接触工件为止。2、工作行程滑阀5仍处于交叉相通的位置，当上粘接触工件后，阻力增大，油泵出口压力随之增高，高压油液进入11的上腔，推动活塞下行，对工件进行压力加工。充液阀自动关闭，工作缸下腔的油液继续排回油箱。图1-2 活塞式液压缸Figure1-2 Hydraulic cylinder pistion 1、2、6溢流阀 3、5手动滑阀 4单向阀 7、8液控单向阀 9充液阀 10充液罐 11工作罐 12顶出器活塞缸3、回程滑阀5处于直接的“回程”位置，3仍处于“回程”位置，泵将高压油液输入11的下腔，同时打开液控单向阀8，使工作缸11的上腔卸压，然后打开冲液阀9，活塞带动活动横梁上行，上腔的油排入充液罐10。4、停止滑阀5及3均放在停止位置。油泵通过阀3卸荷，11下腔的油液被液控单向阀7封闭于缸内，支持活塞及运动部分停于任意所需的位置，完成一个工作循环。1.2.2液压机的特点及分类液压机与其他锻压设备相比具有以下特点：1) 基于液压传动的原理，执行元件（缸及柱塞或活塞）结构简单，结构上易于实现很大的工作压力、较大的工作空间和较长的工作行程，因此适应性强，便于压制大型工件或较长较高的工件。2) 在行程的任何位置均可产生压力机额定的最大压力。可以在下转换点长时间保压，这对许多工艺来说，都是十分需要的。3) 可以用简单的办法（各种阀）在一个工作循环中调压或限压，不易超载，容易保护各种模具。4) 滑块的总行程可以在一定的范围内任意的无级地改变，滑块行程的下转换点可以根据压力或行程位置来控制或改变。5) 滑块速度可以在一定范围内在相当大的程度上进行调节，从而可以适应工艺过程对滑块速度的不同要求。用泵直接传动时，滑块速度的调节可以与压力及行程无关。6) 与锻锤相比，工作平稳，撞击、震动和噪声较小，对工人健康，厂房基础周围环境及设备本身都有很大好处。液压机的缺点：1) 用泵直接传动时，安装功率比相应的机械压力机大2) 由于工作缸内升压及降压都需要一定时间，阀的换向也需要一定时间，而且空程速度不够高，因此在快速性方面不如机械压力机。3) 由于液体有可压缩性，在快速卸载时，可能会引起压机本体或液压系统的振动，因此不太适合与冲裁、剪切等工艺。4) 工作液体有一定使用寿命，到一定时间应更换。锻压机械共分为八类，类别代号用汉语拼音字母表示，液压机的类别代号为正体大写“Y”液压机又按其用途分为十个组别：1) 锻造液压机：用于自由锻造、钢锭开坯以及有色与黑色金属模锻；2) 冲压液压机：用于各种薄板及厚板冲压，其中有单动、双动及橡皮模冲压等；3) 一般用途液压机：各种万能式通用液压机；4) 校正、压装用液压机：用于零件校形及装配；5) 层压液压机：用于胶合板、刨花板、纤维板及绝缘材料板的压制6) 挤压、拉伸、穿孔液压机：分别用于挤压各种有色金属及黑色金属的线材、管材、棒材及型材，工作的拉伸及穿孔等工艺。7) 压制液压机：分别用于各种粉末制品的压制成形，如粉末冶金、人造金刚石、耐火砖及碳极的压制成形，塑料及硫化橡胶制品的压制等；8) 打包、压块液压机：用于将金属切屑及废料压块与打包，非金属料的打包等；9) 各种专用液压机；分别用于轮轴压装、电缆包覆、模膛反印等各种专用工序；10) 手动液压机：为小型液压机，用于试压、压装等要求力量不大的手工工序。1.2.3 液压成型机主要技术参数 基本参数是液压机的基本技术数据，是根据液压机的工艺用途及结构类型来确定的，它反映了液压机的工作能力及特点，也基本上定下了液压机的轮廓尺寸本体总重。另外，基本参数也是用户选购时的主要依据。为了使产品系列化、通用化和标准化，以尽可能少的规格和尺寸来充分满足多种多样的工艺要求，从而大大简化设计工作及制造工艺，有利于组织专业化生产、降低成本、提高质量和便于修配，应尽可能制订出各种液压机基本参数的标准系列。现以三梁四柱式液压机为例，介绍液压机的基本参数：1) 公称压力（公称吨位）及其分级公称压力是指液压机名义上能产生的最大力量，在数值上等于工作液体压力和工作柱塞总工作面积的乘积（取整数），它反映了液压机的主要工作能力。为了充分利用设备，节约高压液体并满足工艺要求，一般大中型液压机将公称压力分为两级或三级。泵直接传动的液压机不需要从结构上进行压力分级。2) 最大净空距（开口高度）H最大净空距H是指活动横量停在上限位置时，从工作台上表面到活动横量下表面的距离，见图1-3(1)图1-3（1）液压机基本参数示意图Figure 1 -3(1) hydraulic machine diagram图 1-3（2）液压机基本参数示意图Figure 1 -3(2) hydraulic machine diagram最大净空距反映了液压机在高度方向上工作空间的大小，它应根据模具（工具）及相应垫板的高度、工作行程大小以及放入坯料、取出工件所需空间大小等工艺因素来确定。最大净空距对