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1、 第一章 已完成的任务1.1液压机主要技术规格的确定 1.1.1主要技术规格的内容 主要技术规格是表述机器工作性能的指标。通常包括以下部分：第一，主要规格，又称主要参数，它是表示液压机主要特征的参数。第二，各执行机构各工艺动作的压力。第三，工作空间，包括各执行机构固定模具的工作表面对主机工作台面（或中心线）的最大距离和最小距离，工作台尺寸等。第四，各工艺动作的速度。第五，机器外形尺寸，总功率和总重量。 本设计是5000KN四柱式通用液压机，其主要参数： （1）公称压力 KN 5000； （2）滑块行程 mm 900； （3）滑块开口高度 mm 1500； （4）滑块工作速度 mm/s 10；
2、（5）工作台尺寸 mm 14001400； （6）液压垫压力 KN 1000； （7）液体工作压力 MPa 25； （8）电动机功率 KW 45.5； （9）顶出力 KN 630； （10）顶出行程 mm 300.1.2液压机上横梁的结构的设计与确定 1.2.1上横梁的结构形式上横梁位于立柱上部，用于安装工作缸，承受工作中全部的反作用力。对于柱塞式工作缸，还可安装回程缸及其他辅助装置。本设计是5000KN四柱式通用液压机，采用的结构如图1-1所示。 图1-1 上横梁结构图 对于中小型液压机其结构形式主要有：铸造和焊接两种。但不论采用铸造或焊接组成的上横梁都应该进行必要的热处理，消除其内应力。1
3、.2.2上横梁与油缸的联接形式上横梁与油缸的联接方式常见有以下两种： （1）依靠圆螺母固定油缸； （2）依靠法兰盘固定油缸。本设计采用的是第一种方式，依靠圆螺母固定油缸。其结构如图1-2所示。 图1-2 用圆螺母固定的结构 1-上横梁 2-油缸 3-圆螺母当油缸加压时，油缸台肩传递反作用力于横梁，连接零件不受反作用力的作用，只有当油缸回程工作时，回程力作用于连接零件上。故连接零件的强度只满足回程力要求即可。1.3液压机工作台的结构的设计与确定 1.3.1工作台的结构形式 工作台是主机的安装基础，台面上固定模具，工作中承受机器本体的重量及全部载荷。亦可安装顶出缸，回程缸及其他辅助装置。工作台所选
4、以及其结构形式与上横梁相同。本设计是5000KN四柱式通用液压机，其采用的是铸造结构。其结构形式如图1-3所示。 1.3.2工作台与顶出缸的联接形式对于中小型通用液压机，一般来说顶出力不大。顶出缸结构采用活塞式。其结构形式如图1-4所示。此结构优点为结构简单，安装方便。缺点是顶出力集中于顶出活塞端面的很小面积内，因此对较大制件的顶出不方便。 图1-3 工作台的结构形式 图1-4 工作台与顶出缸联接方式 1-工作台 2-顶出缸 3-螺母 1.3.3固定模具的结构 为了固定模具，一般情况下在工作台面上设有T型槽，按GB158-59标准尺寸进行加工。T型槽的尺寸和数量主要依据液压机的回程吨位（即加压
5、制件后的拔模力）和顶出制件的最大压力设计。用于中小型液压机的T型槽形式尺寸见表1-1。 表 1-1 T型槽（GB158-59） (mm) 1.4液压机立柱的结构的设计与确定 1.4.1立柱的结构形式立柱是四柱式液压机重要的支撑件和受力件，同时又是活动横梁的导向基准。因此立柱应有足够的强度和刚度，导向表面应有足够的精度、光洁度和必要的硬度。常见的结构形式有： 1）两梁都用立柱台肩支撑，用锁紧螺母上下加以锁紧。 2) 两梁都用调节螺母支撑，用锁紧螺母上下加以锁紧。 3）上横梁用立柱肩支撑，调节螺母安装于工作台面上，两端用锁紧螺母锁紧。 4）上横梁用立柱台调节螺母支撑，立柱肩台支持于工作台面上，两端
6、用锁紧螺母锁紧。本设计采用的是第四种结构形式，因其精度调整和加工不复杂，精度调整简单可靠。其结构形式如图1-5所示。 图1-5 立柱结构形式安装时需通过螺母对立柱进行锁紧，其预紧原理和基本方法与通用曲柄压力机组合机身的预紧相似。螺母预紧后，必须用防松装置锁紧，以防螺母脱落。1.5液压机活动横梁的结构的设计与确定 1.5.1活动横梁的结构形式 活动横梁的主要作用为，与主油缸的活塞杆连接传递液压机的压力，通过导向套沿立柱导向面上下往复运动，安装固定模具及工具等。因此要有较好的强度、刚度及导向结构。活动横梁选用的材料与上横梁、工作台相同，常采用同样的材料来制造，以使毛坯的制造工艺相类似，便于制造。活
7、动横梁与上横梁、工作台选用材料相同，常采用同样的材料来制造 ，制造工艺相类似，便于制造。活动横梁的结构设计除考虑导向精度要求外，还应根据压制工艺中的承载要求来定。活动横梁与柱塞联接部位，开有环形的集油槽，以便贮存油缸缸口部漏渗的油液。铸件应将壁厚设计均匀，防止应力集中，设计必要的加强筋并便于清砂及起重要求。本设计采用的材料是其45铸造钢，结构为铸造结构。其结构形式如图1-6所示。 图1-6 活动横梁的结构形式 1.5.2立柱导套活动横梁导向的正确性，关系到机器的精度，工作缸密封件与导向面的磨损情况，加工制件的尺寸精度，模具使用寿命及机身的受力情况。因此，应合理选择导向结构与配合要求。中小型液压
8、机一般采用固定式导套。本设计是5000KN四柱式通用液压机，采用的是固定式导套，其结构形式如图1-7所示。 图1-7 固定式导套 导套可用黄油做润滑剂。外端面上应该装有毛毡或专用防尘圈，以防止灰尘和脏物进入导套内表面。导套应有一定的厚度，以防止导套压入动梁孔后内孔变形。导套内孔与立柱之间配合一般为D3/dc3D4/dc4，导套内外圆应同心，要求在一次装卡下加工成型。较大的导套毛坯应进行时效处理，消除其内应力。本设计采用的是第一种形式。其结构简单，润滑方便。1.5.3活动横梁与活塞杆联接方式活动横梁与活塞（柱塞)杆联接形式有活塞（柱塞）杆端部结构和活动横梁相应部分的结构及联接零件组成。联接结构按
9、其性质可区分为可动联接及固定联接两类。可动联接结构是以球面铰链联接的方法，将活塞（柱塞）与活动横梁联接。可动联接一般在多缸式液压机侧缸上采用。对于单缸式液压机以及多缸式主作用油缸活塞（柱塞）与活动横梁联接形式都采用固定联接。固定联接要求活动横练及主缸安装基准等有较好的加工精度，否则就可能工作时产生不平稳脉动等现象。但固定联接对精度调整较有利。在活动横梁承受偏心力矩时，活塞（柱塞）承受一部分弯曲力矩，并将此力矩通过油缸导套传给上横梁和立柱。固定联接结构是通过活塞（柱塞）端面及圆柱面与活动横梁配合联接成不能相对移动的整体。本设计是5000KN四柱式通用液压机，是单缸式结构，采用的是固定联接结构。其
10、结构形式如图1-8所示。图1-8 活塞与活动横梁的联接结构活动横梁孔与活塞（柱塞）头部配合一般采用D4/dc4或高于此配合精度，并应有一定的插入深度，使活塞（柱塞）与活动横梁联接成一钢体。对于活塞式结构油缸与活动横梁连接零件的强度应根据回程吨位来计算。1.5.4固定模具结构活动横梁下平面同工作台相同，并设有T型槽。1.6液压机的相关计算1.6.1工作台的计算 1.6.1.1受力计算工作台中心有一个中心孔，其直径为34cm，工作台材料选用HT20-40，台面挤压许用应力取=1000kgf/。故可得模具垫板最小尺寸应为： 按圆的直径计算，则垫板直径d=42.34cm,取垫板宽度b=40cm。立柱中
11、心距为160cm,则取B/b=1/4B，均布载荷q=4P/Bkgf/cm.图1-9为工作台受力简图。 在1-1截面上的弯矩为： 最大剪切力： 图1-9 工作台受力简图 1.6.1.2 1-1截面的强度计算 按上述计算方法， 可得1-1截面特征如下： h1=30cm h2=28cm 在受拉截面上的弯曲应力： 对于剪切应力在1-1截面上很小，其最大值出现在长度为（0)和（B)两段上，并由立板承受，立板高度H=64cm，宽度B=16cm。故在上述两段中性截面上最大剪切应力为：=1.5Q/BH=1.5=366kgf/1.6.1.3 2-2断面上强度计算在距10cm处（见图1-9）即T型槽处其等量截面简截面图1-10所算。在2-2截面处弯矩： 由于简化之2-2截面为工字形截面。其惯性矩为： 由计算可知，强度满足要求。 图1-10 2-2截面之简化截面1.7液压机总装图设计1.7.1 液压机总装图设计 经过对金属塑性成型设备和中小型液压机的设计与计算以及液压机的一些相关资料的查阅，对液压机的总体结构有了一些认识和了解，通过对液压机的上横梁、工作台、立柱、活动横梁等结构的设计与确定，利用CAD绘图软件，将液压机的总装配图绘制出来。其结构如图1-11所示。第二章 未完成项目 2.1液压机充液阀部装图设计与计算 2.2液压机工作台零件图设
