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1、第9章 液压机,9. 1.1 概述,液压机的基本工作原理是帕斯卡原理。它利用液体的压力能,依靠静压作用使工件变形,或使物料被压制成型。 液压机通常由主机、操纵控制系统及泵站三大部分组成。,一、液压机工作原理及分类,1、工作原理,图9-1 YQ32系列液压机,图9-2 液压机工作原理 1、小柱塞 2、大柱塞,如图,两个充满工作液体的具有柱塞或活塞的容腔由管道连接,当小柱塞上作用的力为F1时,在大柱塞上将产生向上的作用力F2,迫使制件变形,且: F2=F1A2/A1 A1、A2 分别为小柱塞和大柱塞的工作面积。,按工作介质分类: 液压机的工作介质为液体,主要有两种,采用乳化液的一般称为水压机,采用
2、油的称为油压机。 水压机乳化液价格便宜,不燃烧,不易污染工作场地,故耗油量大的以及热加工用的液压机多为水压机。 油压机在防腐蚀、防锈和润滑性能方面,油优于乳化液。但油的成本高,也易污染工作场地。,2、分类,二、 液压机的特点与应用,1、优点: 容易获得最大压力。 容易获得大的工作行程,并能在行程的任意位置发挥全压,适合要求工作行程大的场合。 容易获得大的工作空间。 压力与速度可以在大范围内方便地进行无级调节,而且可按工艺要求在某一行程作长时间的保压。另外,还便于调速和防止过载。 设计、制造、操作和维修方便,便于实现遥控与自动化。,2、缺点: 对液压元件精度要求较高,结构较复杂,机器的调整和维修
3、比较困难。 高压液体易泄露,不但污染工作环境,浪费压力油,对于热加工场所还有火灾的危险。 效率较低,且运动速度慢,降低了生产率,对于快速小型的液压机,不如曲柄压力机简单灵活。,3、液压机主要应用领域: 金属薄板件的冲压拉深成形工艺。主要用在汽车、家电行业中金属覆盖件的成形加工。 金属机械零件的压力成形。主要包括模压成形、金属型材的挤压成形、冷热模锻、自由锻造等加工工艺。 粉末制品行业。如磁性材料、粉末冶金等。 非金属材料的压制成形,如SMC成型、汽车内饰件的热压成型、橡胶制品等。 木制品的热压成型。比如植物纤维板材、型材的热压加工。 其他应用。如压装、校正、塑封、压印等工艺。,三、液压机的分类
4、,1、按用途分类 手动液压机:一般为小型液压机,用于压制、压装等工艺。 (2) 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。 (3) 冲压液压机:用于各种板材冲压。 校正压装液压机: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等的压制。行程大,层数多,层间距离大,可压制的板数较多。 (6) 挤压液压机:用于挤压各种有色金属和黑色金属的线材、管材、棒材及型材。 (7) 压制液压机:用于粉末冶金及塑料制品压制成型等。 (8) 打包、压块液压机:用于将金属切屑等压成块及打包等。,图9-4 YS系列手动液压机,图9-5 YDZ 1000 柱式自由锻造液
5、压机,图9-6 YQ27系列单动冲压液压机,图9-8 YJ61系列金属挤压液压机,图9-7 YHL41系列单柱校正压装液压机,2、按动作方式分类 (1) 上压式液压机:该类液压机的工作缸安装在机身上部,操作方便,容易实现快速下行,应用最广。 (2) 下压式液压机:该类液压机的工作缸装在机身下部,重心位置较低,稳定性好,制品可避免漏油污染。 双动液压机:上活动横梁分为内、外滑块,分别由不同的液压缸驱动,压力为内外滑块压力的总和。工作方式灵活,适合金属板料的拉深成形,在汽车制造业应用广泛。 (4) 特种液压机:如角式液压机、卧式液压机等。,图9-10 Y34系列下压式油压机,图9-9 下压式液压机
6、工作原理,图9-11 Y71系列上压式四柱型液压机,图9-12 双动液压机,图9-13 卧式金属挤压成型液压机,3、按机身结构分类 (1) 柱式液压机:液压机的上横梁与下横梁(工作台)的连接采用立柱,由锁紧螺母锁紧。压力较大的液压机多为四立柱结构,机器稳定性好,采光也较好。 (2) 整体框架式液压机:机身由铸造或型钢焊接而成,一般为空心箱形结构,抗弯性能较好,立柱部分做成矩形截面,便于安装平面可调导向装置。活动横梁运动精度较高,在塑料制品和粉末冶金、薄板冲压液压机中获得广泛应用。,4、按传动形式分类 (1) 泵直接传动液压机:每台液压机单独配备高压泵,中小型液压机多为这种传动形式。 (2) 泵
7、蓄能器传动液压机:高压液体采用集中供应的办法,可节省资金,提高液压设备的利用率,但需要高压蓄能器和一套中央供压系统,以平衡低负荷和负荷高峰时对高压液体的需要。在使用多台液压机(尤其多台大中型液压机)的情况下较为可行。,9.1.2 主要技术参数,一、最大总压力(工称压力),液压机的最大总压力或称液压机的吨位,是表示机器压制能力的主要参数,一般用它表示机器规格。例如国产250液压机即表示最大总压力为250吨的塑料()液压机()。液压机的最大总压力是根据成型制品所需的压制能力来定,压制能力可按下式计算。,N-压制能力(吨)。 P0-压制压力(公斤/cm2)。 F-压制面积cm2。 n-模具内成型型腔
8、的数目。,二、工作液的压力,工作液压力是液压机设计中比较重要的参数。工作液压力的高低影响工作油缸的大小、液压机的结构尺寸、液压传动系统的设计以及机器的维修等一系列问题。因此,在确定工作压力时,一定要考虑各方面的因素,按照压力标准系列进行确定。目前国内塑料液压机所使用的工作压力有 160、 300、320、500公斤cm2等数种,多数用 300公斤cm2左右的工作压力。液压机的工作压力不宜过低,否则,为了满足液压机最大总压力的需要,就要有较大的工作油缸,使液压机结构庞大,重量增加。,三、最大回程力,最大回程力 :活动横梁在回程时要克服各种磨擦阻力、回油压力以及构件重力(上压式)。 经验值估算为(
9、最大总压力)的20-50% 。,四、升压时间,升压时间虽然在一些液压机的性能参数中并未列出,但它却是液压机一个比较重要的技术指标。因为在塑料压制过程中不仅需要液压机产生足够的力,而且当被压制塑料正处于粘度最低、流动性最好时,要求液压机的压力能迅速达到最大值,才能保证塑料充满模具,得到满意的制品。因此,液压机工作压力必须在一定时间内升高到所需要的数值。根据经验,目前500吨以下的塑料液压机,要求升压时间大约在 10秒以内。,为了保证塑料充模均匀,升压时间在一个合适的值。升压时间太长,会使整个成型同期延长,升压时间太短,短时间内压力骤升,不利于散热,也不利于排气。,液压机型号表示方法:,图9-14
10、 液压机型号表示方法,例如:Y32A315表示最大总压力为3150kN,经过一次变型的四柱立式万能液压机,其中32表示四柱式万能液压机的组型代号。,9.2 液压机动力装置,液压机的泵站即动力装置必须产生所需的流量计压力的高压液体。一般动力装置的常见形式有泵直接驱动传动式和泵-蓄能器传动两大类。,简单的液压控制系统简介 液压机的工作循环一般包括:空程向下(充液行程)、工作行程、 保压、回程、停止、顶出缸顶出、顶出缸回程等。 1.泵直接驱动传动式液压机的特点 1)活动横梁的行程速度取决于泵的供液量,与工艺过程中的锻件变形阻力无关。 2)泵的供液压力和所消耗的功率与本加工工件的变形阻力有关,工件变形
11、阻力泵的供液压力和所消耗的功率,反之则减小。 3)泵站系统简单,占地面积小,基本投资省,日常维护和保养方便。,泵直接驱动传动原理,泵直接传动的液泵按液压机的最大工作速度和工作压力的选定,由于油泵 压力、流量及功率的增大,使得泵直接传动形式,广泛应用到大中性液压机中。,1.泵-蓄能器传动液压机的特点 1)液压泵和蓄能器的供液压力保持在蓄能器压力波动值范围内。 2)能力的消耗与液压机行程的大小成正比,而与工件变形阻力无关。 3)液压机工作行程的速度取决于工件的变形阻力,阻力大时,速度小。 4)基本投资大,占地面积大。,泵-蓄能器传动原理,目前,泵-蓄能器传动方式已被多个领域所淘汰,在国内大多用于热
12、态金属的挤压与锻造,9.3液压机的典型液压系统,液压系统 液压机的两大组成部分之一。 控制液压机和辅助机构的行程和动作。 一般为高压、大流量系统。 液压机液压系统的一般要求: 1)能实现调整、手动、半自动操作。 2)能实现空程和回程快速运动。 3)根据具体情况确定液体压强,多为2032MPa。 4)回程要求预泄压。 5)中型以上要有压力分级。,液压系统之一(一般通用滑阀式),液压缸部件,液压机的执行机构 三种结构: 活塞缸:应用于中小型液压机。 柱塞缸:应用与大中型液压机。 差动柱塞缸:应用与卧式液压机。 主要组成部件: 缸体、柱塞(活塞)、导套、密封等。,附属装置-液压垫(顶出缸),作用类同
13、于曲柄压力机中的气垫 不同点: 易于获得大的作用力。 压力稳定且调整容易。 动作控制灵活。,9.5 机身,作用: 承受全部工作载荷。 安装其它零部件。 为活动横梁提供导向。 常见结构: 梁柱式、单臂式、组合框架式、钢丝缠绕式、板框式、铰链式等。,梁柱式机身 传统结构,应用广泛(几乎所有用途的液压机)。 常见有三梁四柱式、多柱式、双柱下拉式、三柱卧式、四柱卧式等。 组成方式:用立柱内、外螺母将上、下横梁联结成刚性框架。 特点:结构简单、制造容易、精度一般。,三梁四柱式 液压机的传统结构。 应用最为广泛。,多柱式,立柱,重要支撑与受力件,多为锻件,要求严格。 常用材料:35、45、40Cr、20M
14、nMo、20MnSiMo等。 导向部分光滑(Ra0.8以下),表面耐磨。 中小型为实心,3000吨以上空心。 与立柱联结形式有多种。 预紧方法与曲柄压力机立柱预紧相同。,立柱与横梁的联结形式,立柱导套,安装在活动横梁上,以立柱为导轨进行导向。 一般采用较软的材料,目的: 不会磨损立柱表面。 摩擦面的杂质会嵌入导套,不会划伤立柱。 多为剖分式,有35斜度。,横 梁,特点: 外形轮廓大、承受载荷大、局部接触应力大。 一般为箱形结构。 制造方法: 铸造重量较大,适用于中小型批量生产。 焊接重量较轻,适用于大中型生产。,横梁的结构,框架式机身,一般为组合框架式,类似曲柄压力机的机身 主要特点: 刚度好。 导向精度高。 抗疲劳性能好。 制造难度大,成本高。 操作不如梁柱式方便。 应用: 冲压、锻造、挤压等。,单臂式机身,类同于开式曲柄压力机机身。 多用于锻造、校直、厚板冲压等。,几点注意,不同结构机身强、刚度一般符合如下关系: 框架式 梁柱式 单臂式。 但操作方便与工艺适应性常常正好相反。 上传动油压机一般不用于热成形。 偏心载荷不可过大。,