1、機電工程學院畢業(yè)設計說明書設計題目: 200噸樹脂磨具成型壓機設計 學生姓名： 劉新橋 學 號： 200848050907 專業(yè)班級： 機制F0809 指導教師： 任彩霞 2012年 5月 10日目 錄第一章 設計題目總體說明1第二章 設計分析42.1 壓機主機結構設計42.2 最佳設計分析52.3 液壓機整體結構設計分析7第三章 液壓機主機結構設計計算93.1 立柱結構分析及計算103.1.1 立柱結構設計103.1.2 立柱的強度計算123.1.3 立柱螺紋強度計算123.1.4 立柱的螺母及預緊133.2 橫梁結構分析及計算143.2.1 上橫梁結構設計及計算153.2.2 活動橫梁結構

2、設計及計算163.2.3 下橫梁結構設計173.2.4 液壓缸結構設計183.2.4 工作臺面結構設計22第四章 液壓工作站結構設計244.1 液壓控制系統原理及分析244.2 液壓控制系統元件選擇及分析25第五章 工作臺結構設計28設計總結30致謝32參考文獻33第一章 設計題目總體說明本次畢業(yè)設計的題目為：200噸樹脂磨具成型壓機設計。樹脂磨具是指在磨具的制造中，在原材料中添加樹脂結合劑，使生產出來的磨具性能更優(yōu)，經濟效益更好，使用壽命更高的一種新型的磨具形式，而且在目前工業(yè)生產中，磨具的消耗量與日劇增，幾乎涉及到工業(yè)生產的更個環(huán)節(jié)，尤其是磨削加工，對磨具的性能更是要求很高，在滿足生產需要

3、的同時，提高磨具的性能，延長使用壽命，降低成本，這種新型的磨具必將受到消費者的信賴。與普通的砂輪類磨具相比，樹脂磨具由于添加了樹脂結合劑，所以它的強度比較高，比一般的磨具性能要有優(yōu)越性。另外還可以在磨具之中添加入具有加強作用的纖維網或者鋼筋，比如我們常見的薄型切割片和磨片。磨具是一項工業(yè)消耗品，市場需求量大，磨削過程磨損快而且發(fā)熱量將大，磨具的損耗加大，而且磨具的更換周期特別短，因此使用性能優(yōu)越的樹脂磨具對現代磨削加工業(yè)具有突破性的進步意義。樹脂磨具的生產加工一般都是依靠磨料壓機來制作的，將生產磨具的原材料金剛砂或者其他形式的原材料添加上樹脂結合劑，在給定的公稱壓力作用下，通過外部動力源提供動

4、力，將材料壓制成為需要的結構形式，然后按照顧客的需要和要求，經過一系列的再加工將磨具生產成為滿足要求的工業(yè)產品。樹脂磨具成型壓機大多采用的都是液壓動力，也有一些小型的液壓機采用的是水壓機、氣壓機，但目前工業(yè)生產需要的壓機絕大部分都是液壓機，液壓機使用的是液壓油，生產過程中運行平穩(wěn)，液壓油性能穩(wěn)定，而且噪音振動影響都比較小，較其他形式的壓機更受歡迎。液壓機的發(fā)展在我們國家只有幾十年的時間，從1957年-1958年之間，我們國家獨立自行設計并自行制造了第一批25000KN的中型鍛壓水壓機，到了20世紀80年代，隨著我們國家的改革開放政策發(fā)展，國民經濟得到了迅猛發(fā)展，液壓機的設計能力及制造水平都得到

5、了很大的發(fā)展。雖然我們國家的液壓機發(fā)展起步比較晚，較國外其他的發(fā)達國家落后很多，但通過幾十年的發(fā)展，也趕上了國際的步伐。目前各類液壓機的發(fā)展趨勢為：1.高精度；2.液壓系統的集成化和精密化；3.數控化、自動化與網絡化；4.柔性化；5高生產率與高效率；6.環(huán)境保護與人身安全保護；7.成線化與成套化。200噸樹脂磨具成型壓機在設計過程中需要了解的內容有：液壓機的組成部分，壓機的動力驅動方式，壓機的本體結構形式，壓機的本體結構組成；液壓工作原理，液壓工作站的組成，液壓工作站的布局；工作臺的結構形式，工作臺的動力形式，工作臺的工作原理，工作臺組成。結合這些在設計中需要完成的工作要求，首先我們需要對液壓

6、機的工作原理和工作過程進行詳細地了解，液壓機的工作原理是液壓機在液壓工作站提供的動力作用下推動活塞運動，從而推動工作平臺的運動，在給定的公稱壓力作用下完成對材料的加壓，然后卸載，這就是液壓機的工作原理。其次，我們需要考慮的就是液壓工作站的工作原理，液壓機是怎樣控制的，怎樣才能完成加壓過程。然后需要了解的是工作臺的工作原理，工作臺是怎樣完成對原材料的操作，怎樣完成對生產完成的產品的取出工作。這些都是在設計過程中需要完成的作業(yè)。液壓機在外觀上大致相同，只是公稱壓力不同，所以壓機的外形尺寸各不相同。壓機主要有三部分組成：液壓工作站、壓機、工作臺。液壓工作站主要有電動機、液壓泵以及一系列傳遞液壓油動力

7、的組件，主要作用在于為壓機提供動力及壓制產品。壓機主要有三梁四柱組成：三根橫梁，其中兩根固定橫梁、一根活動橫梁，四根立柱主要作用在于支撐橫梁。工作臺主要是三工位和兩工位的。成型液壓機的工作過程如下：首先在量具上稱量一定量的原材料金剛砂，將材料置于其模具中，使用專用工具將材料撫平整，然后將一片圓形樹脂結合劑置于材料之上，然后再次稱量一定量原材料置于樹脂結合劑之上，使用工具撫平整。然后將模具推入壓機活動橫梁工作臺之上，開啟壓機，首先壓機快速啟動移動到特定位置，然后慢速移動并在液壓站提供的壓力下開始對模具加壓，完成保壓一段時間以后液壓工作站撤去壓力，活動橫梁工作臺在自身壓力作用下下降，回復到工作臺平

8、面，工人師傅將模具取出置于工作站上，通過工作臺下方的氣缸頂出模具，然后取出產品，完成壓制以后產品需要進行檢驗，將產品置于專用檢測裝置上，檢測產品的均勻度，合格的產品送人下一個工序，不合格的產品需要重新填補均勻。結合在前面提到的在設計過程中需要考慮的那些問題，以及我們進到工廠車間所做的調研結果，可以將本次畢業(yè)設計的主要內容和要求羅列為以下幾點，作為接下來開始壓機設計工作的指導和安排。首先，本次畢業(yè)設計的設計內容為：1) 樹脂磨具成型厚度為3mm,直徑為300mm，孔徑32mm； 2) 根據樹脂成份，計算樹脂磨具所需的壓力；3) 設計樹脂成型壓機。其次，本次畢業(yè)設計的工作要求為： 1) 結合設計內

9、容，完成外文文獻翻譯。 2) 查閱相關資料。 3) 完成實習報告或方案論證報告。 4) 機械部分設計與計算。 5) 繪制裝配圖和零件圖（共折合約4張A0圖） 6) 按照學校要求撰寫設計說明書。 7) 所有設計內容需做電子檔一份備存。本次畢業(yè)設計就是我們大學四年學習生活的一個總結，可以說它是我們大學生涯的一個結束點，也可以說它是我們新的職業(yè)生涯的起始點。在畢業(yè)設計中我們需要運用到我們在大學四年中學習到的各種文化知識，在設計的時候我們可以對以前學到的知識進行一次復習和總結。另外，做這項設計也是對我們的學習能力、思考能力和嚴謹的工作態(tài)度的培養(yǎng)，只有在不斷的學習和思考中，我們才能完成對問題的解決，這對

10、以后的工作學習都是一次很好的嘗試鍛煉和能力培養(yǎng)。而且在設計中，我們通過實際的調研學習，深入到工廠車間觀察了解機器的結構，了解機器的工作過程，理解機器的工作原理。通過調研學習發(fā)現問題，提出問題，然后通過查閱資料、瀏覽網頁、詢問指導老師等方式培養(yǎng)我們解決問題的能力。通過一次一次的深入，一步一步的改正，反復的查閱各種資料文獻，最終完成設計要求，在這個過程中好好磨練一下自己，為以后的工作做準備。第二章 設計方案分析液壓機根據其主機的結構形式大致可以分為單柱活塞式液壓機、龍門液壓機、三梁四柱式液壓機三種形式。每種結構形式的液壓機都有適合該種結構形式的生產環(huán)境和生產范圍，生產的產品尺寸大小、操作人員可以利

11、用的工作空間大小、液壓機的公稱壓力大小都是影響總體設計方案選擇的因素。因此，在設計過程中可以根據生產需要和產品需要選擇合適的設計方案。2.1 壓機主機結構方案選擇 單柱活塞式液壓機具有整體結構的剛性好，導向性能相對較好，運行速度較快等一系列特點，單柱活塞式液壓機一般都采用的是整體焊接的堅固開式結構，這種幾個可以使液壓機機身保持足夠好的剛性，同時也擁有寬敞的操作空間。由于單柱液壓機主機只有一個立柱，在較大的公稱壓力作用下工作時，整體受力會產生偏移，在生產磨具時會在生產制品的一側產生較大誤差。單柱式活塞液壓機機身結構最大的缺點就是是機身為懸臂梁受力，因此機身的變形較大，而且機架剛度很差。在大中型液

12、壓機設計中，如果對精度要求較高的時候，一般情況下都可考慮采用這一結構形式來設計液壓機。雙柱活塞式液壓機又可以叫龍門式液壓機，這種結構形式的液壓機適用于各大、中、小型企業(yè)進行壓制外形作業(yè)，在此機構的基礎上裝上壓力表又可以進行千斤頂測試。其工作原理為：通過上腔進油，在液壓力作用下，活塞向下運動，柱塞推動活動橫梁運動，產生壓力實現壓制磨具的功能，壓制完成后下腔進油推動活塞向上運動，使活動橫梁向上運動。雙柱液壓機適用于小壓力下磨料制品生產。上壓式四柱液壓機：機器具有獨立的動力機構和電氣系統，采用按鈕集中控制，可實現調整、手動及半自動三種工作方式：機器的工作壓力、壓制速度，空載快下行和減速的行程和范圍，

13、均可根據工藝需要進行調整，并能完成頂出工藝，可帶頂出工藝、拉伸工藝三種工藝方式，每種工藝又為定壓，定程兩種工藝動作供選擇，定壓成型工藝在壓制后具有頂出延時及自動回程。下壓式液壓機采用下壓式，在壓制過程中液壓站提供的動力需要克服活動橫梁的重力作用，在一定程度上消耗大量的能量，雖然在完成壓制工步后靠自身重力可以回復原來的位置，在設計大噸位的壓機時不適合使用。四柱式結構最顯著的特點是工作空間寬敞、便于四面觀察和接近模具，整機結構簡單，工藝性較好，但立柱需要大型圓鋼或鍛件。最大的缺點是承受偏心載荷能力較差，最大載荷下偏心距一般為跨度的3%左右，由于立柱剛度較差，在偏再下活動橫梁與工作臺間易產生傾斜和水

14、平位移，同時立柱導向面磨損后不能調整和補償。這些缺點在一定程度上限制了它的應用范圍。對比可知，四柱液壓機在本次設計200噸樹脂磨具成型設計中較合適，經濟實惠，能耗小，生產產品精度高，生產效率高，因此選用上壓式四柱液壓機的設計作為本次設計方案。2.2 最佳方案分析四柱液壓機是油泵把液壓油輸送到集成插裝閥塊，通過各個單向閥和溢流閥把液壓油分配到油缸的上腔或者下腔，在高壓油的作用下，使油缸進行運動。液壓機是利用液體來傳遞壓力的設備。液體在密閉的容器中傳遞壓力時是遵循帕斯卡定律。四柱液壓機的液壓傳動系統由動力機構、控制機構、執(zhí)行機構、輔助機構和工作介質組成。 動力機構通常采用油泵作為動力機構，一般為積

15、式油泵。為了滿足執(zhí)行機構運動速度的要求， 選用一個油泵或多個油泵。低壓（油壓小于2.5MP）用齒輪泵；中壓（油壓小于6.3MP）用葉片泵；高壓（油壓小于32.0MP)用柱塞泵。各種可塑性材料的壓力加工和成形，如不銹鋼板鋼板的擠壓、彎曲、拉伸及金屬零件的冷壓成形，同時亦可用于粉末制品、砂輪、膠木、樹脂熱固性制品的壓制。其加工工作過程為：操作工人將磨料放入模具中，分布均勻后推人固定橫梁工作臺上，液壓泵工作，將液壓油通入油箱上腔，在油壓作用下推桿向下運動推動活動橫梁向下，完成加壓過程，然后向油箱下腔通入液壓油，推動活塞向上運動，此時取出已加工完成的產品置于工作臺上，通過工作臺上的突出頂桿對準模具中心

16、孔，加壓將磨具從模具中頂出。四柱式液壓機機身結構最顯著的特點就是液壓機整體的工作空間范圍比較寬敞，結構比較簡單，便于操作人員從四面進行觀察和接近模具，液壓機的工藝性能較好，但是立柱承受較大載荷，因此立柱材料需要大型圓鋼或鍛件。四柱液壓機的最大的缺點是立柱承受偏心載荷的能力比較差，在最大載荷作用下偏心距一般為液壓機整體跨度的3%左右，而且立柱剛度較差，這些缺點在一定程度上限制了它的應用范圍。四柱活塞式液壓機工作原理圖2-2如下：圖2-2 四柱活塞式液壓機工作原理圖2.3 液壓機整體方案選擇1、動力機構的選擇本次設計主要目的是根據已知的條件公稱壓力和產品的結構尺寸來設計液壓機的整體結構，首先需要設

17、計的結構就是液壓機的主機結構，主機主要有三個橫梁，四根立柱，還有提供壓力的動力機構-液壓缸。本次設計的公稱壓力為200噸，屬于中小型液壓機的范圍，所以在選材方面偏向于中小型的尺寸，因此液壓機的動力機構選擇為單個液壓缸，由各種控制閥配合在一起完成控制作用，最終為液壓缸提供足夠大壓力油，從而完成壓制工作。2、加工工藝的確定 本次設計的液壓機主機結構中各部分，根據結構形式和大小尺寸等因素分析可知，三個橫梁采用的是鑄造件，然后再在橫梁的一個或兩個表面上進行銑平面，根據配合的精度要求，依次進行粗加工。精加工。另外，四根立柱要求承受較大的應力，為了滿足足夠的強度和剛度，立柱材料選用鍛造件，然后再采用車削的

18、加工方法，保證立柱的表面粗糙度和表面的平面度，與橫梁連接的工作面板需要承受較大的壓力作用，而且需要足夠高的表面粗糙度和平面度，一般情況下，工作面板選取鍛造的鋼件。此外液壓缸結構可以由標準件和其他零件組合裝配獲得。3、運動路線的選擇根據生產的加工要求和液壓機結構特點，主工作缸的工藝過程為：活動橫梁快速下降慢速下降工作加壓保壓延時快速回程原位停止。4、總體布置本次設計的任務為對液壓機主機、液壓工作站、工作臺進行設計，主機結構中主要就是立柱與橫梁的連接，液壓缸與上橫梁和活動橫梁的連接，在設計過程中需要對這些連接結構進行設計和計算并進行強度校核，以確保設計的機構能滿足設計要求。液壓工作站部分主要就是各

19、種控制閥和電動機、液壓泵的連接，根據加工的需要完成各種工作需要的轉換，另外就是油箱的設計，為了整體的布局美觀和布置節(jié)省空間，一般將控制閥及輔助工具放置在油箱上方，通過合適的連接方式裝配在一起。最后就是工作臺部分的結構選擇和設計，工作臺面上主要就是模具，工作臺上方的頂出裝置一般有兩種情況，一種是氣壓傳動，在工作臺面上設計專用的夾具，將模具置于夾具上，通過氣壓傳動，將模具頂開。另一種形式就是腳踩的連桿機構，通過一系列的傳遞作用，將工作人員腳施加的壓力傳遞到模具上，完成磨具的取出過程。第三章 液壓機主機結構設計計算四柱式液壓機目前在國內外都屬于最常見的，也都是較其它形式的液壓機應用最廣泛的。四柱液壓

20、機四根立柱承受載荷均勻，在中小型液壓機中屬于承壓能力較強的一種形式，而且結構簡單，容易制造和維護，也便于工作人員操作，安全性能好。另外，四柱式液壓機由于其結構的優(yōu)勢，可以在情況允許的時候在工作臺相對的位置上相繼工作，這種設計也在很大程度上提高了生產效率，深受用戶的歡迎。典型的四柱液壓機結構如圖3-1所示：圖3-1 四柱式液壓機主機上各零件初步設計可取下列數值：（1）立柱：按平均拉伸應力取500公斤力/平方厘米的時候來決定立柱的最小斷面直徑。（2）上橫梁高度：一般初步取值為立柱中心距的0.4-0.8倍。（3）活動橫梁高度：一般初步取值為立柱中心距0.3-0.6倍。在中心載荷受力時，取較小數值。若

21、為偏心載荷較大時取較大數值。（4）各梁結構：根據實際情況應盡可能設計成箱形斷面結構形式。四柱液壓機的一些基本參數表一般如表3-1所示：表3-1 四柱液壓機基本參數公稱壓力t63100200315500上滑塊行程mm500600700800900滑塊下平面至工作臺面的最大距離mm800900112012501500工作臺有效尺寸左右*前后mm500*500630*630900*9001120*11201400*1400頂出缸公稱壓力t16254063100頂出行程mm2002503003504003.1 立柱結構分析及計算立柱式機架是實際生產中壓機結構最常見的機架形式，一般由4根立柱通過上端和下

22、端的緊固螺母分別將上、下橫梁緊固地連接在一起，組成一個剛性的空間框架。 立柱結構設計 在中、小型液壓機設計中，常用的連接形式有以下幾種，如圖3-2所示： （1） （2） （3） （4）圖3-2 立柱結構形式 形式（1）是立柱通過臺肩分別承載上橫梁和底座，然后用鎖緊螺母將立柱和上橫梁、底座緊固在一起。在這種結構形式中，上橫梁的下表面與底座的上表面間的距離與平行度，全部只能依靠這4根立柱上的臺肩間結構尺寸來保證，因此這個形式的結構裝配簡單，不需要做調整，不過裝配以后機架整體的精度也都沒辦法再進行調整了，而且這個連接方式對立柱臺肩間尺寸精度要求都很高。因此，這種結構形式在小型簡易的并且在無精度要求的

23、液壓機設計中應用比較多。大中型的液壓機不太適合選用。形式（2）立柱上端通過臺肩承載上橫梁，而下端依靠兩個螺母來連接底座和立柱，雖然調整和加工不是很復雜，但立柱的預緊效果不好。形式（3）跟形式（2）相似，只是將上下連接方式調換一下，雖然精度調整比方式（2）方便，但這兩種方式都不適合。形式（4）是將立柱上下都做成內外螺母式的結構，用螺母代替形式（1）中的臺肩的作用，上橫梁下表面和底座上表面的水平度以及兩個平面之間的平行度和距離都要依靠在裝配時內螺母的調整，調整比較麻煩，不利于實際生產需要。對比以上四種連接形式，我們可以很清楚各形式的優(yōu)缺點，因此在立柱連接形式選擇的時候，我們會很明確的選用形式（1）

24、所示的連接形式。 立柱的強度計算液壓機主機結構立柱與三根橫梁組成了一個封閉形式的受力框架，在承受偏心載荷的時候，立柱不僅要承受立柱軸向的拉力，還要承受在橫向上產生的側推力和彎矩。但在某些液壓機中，例如中小型的液壓機中，由于工作需要而經常承受反復加載和反復卸載，尤其是在反復卸載的時候會有能量的突然釋放，這些情況都會引起液壓機整體的振動，因此立柱的強度計算比較復雜，需要考慮的因素比較多。四柱液壓機四根立柱均勻分布，在液壓缸施加載荷作用時，一般情況下立柱承受的是中心載荷，四根立柱平均承受軸向的拉伸載荷。其中 -液壓機承受的公稱壓力（N）； -立柱結構中最小直徑（cm）； -立柱的數量； 立柱使用材料

25、的許用拉伸應力，對45鋼，一般可取50-80MPa。將結構尺寸代人上式知：=由于立柱與橫梁連接孔在制造和裝配過程中存在制造偏差和裝配誤差，在液壓缸施加壓力的過程中，立柱會承受一定的偏心載荷，由于偏心載荷與軸向應力相比遠小于軸向應力，因此可以忽略這部分的影響。 立柱螺紋強度計算 根據結構設計的結果已知：d=14cm，=12cm，S=0.3cm，h=15cm，k=0.8 n=4，= 螺紋受力為： 螺紋底端厚度為a=KS=0.80.3=0.24cm 剪切應力為： 擠壓應力為： 立柱的螺母及預緊 立柱螺母一般情況下都是圓柱形的，小型液壓機的螺母一般都做成整體式的，當立柱的直徑在150mm以上時，才會將

26、立柱螺母做成組合式的，由兩個半螺母通過螺釘緊固在一起，一般都使用的是35-45鍛鋼材料或者是鑄鋼件。 根據機械行業(yè)標準JB/T 2001.73-1999，立柱螺母的尺寸都是有要求的，螺母外徑大約為螺紋直徑的1.5倍左右。小型液壓機中的螺紋形式一般都選用公制細牙螺紋，大中型液壓機一般會選用45度的齒形螺紋。立柱的預緊一般可以分為加熱預緊和液壓預緊。加熱預緊屬于比較常用的預緊方法，這種預緊方式需要在立柱的頂端開加熱孔，其深度應該略大于橫梁配合的高度，同時在裝配時需要在立柱兩邊同時加熱。使用液壓預緊的方式一般操作比較簡單，需要的時間較短，效率也非常高，所以這種預緊的方式也越來越普遍被使用。立柱螺母一

27、般形式如圖3-3所示圖3-3 立柱螺母3.2 橫梁結構分析及計算液壓機主機結構中非常重要的部件就是主機的三個橫梁，其中包括上橫梁、活動橫梁和底座。主機的橫梁結構外形尺寸一般都比較大，重量也比較大，占主機結構全部重量的絕大部分，所以說為了節(jié)約材料，減輕主機結構的總重量，一般情況下橫梁結構都做成箱型結構，在安裝液壓缸或立柱的位置上都做成圓筒形結構，在較大的橫梁結構中做成中間加設肋板的箱體結構，在承受載荷較大的位置設置足夠的肋板，從而提高橫梁整體的剛度，降低局部的應力，防止由于應力不均衡而造成的損壞或事故。將橫梁做成箱體結構，再配合著肋板的加固，一方面可以減輕橫梁的重量，另一方面又可以提高橫梁整體的

28、強度和剛度。橫梁一般都是由鑄造或焊接而成的，目前國內外的液壓機橫梁結構一般都是鑄造而成的，大多數采用的是鑄鋼，例如ZG35鑄鋼。也有一些公稱壓力在2000KN以下的小型液壓機采用的是鑄鐵，例如HT20-40。在設計橫梁結構時要注意各部分結構的厚度變化均勻，特別是鑄造件，鑄造的成品一般要求是厚度要均勻，不能有突然較大的變化，以免在鑄造中冷卻的時候由于不均勻冷卻，而在橫梁上產生內應力。在橫梁的設計中，橫梁的寬邊尺寸是由立柱寬邊的中心距和工作液壓缸的位置而決定，其中上橫梁和活動橫梁的窄邊應該盡可能小點，橫梁的立柱孔高度一般是取立柱直徑的2.5至3.5倍左右，橫梁的中間高度由橫梁的整體強度來決定的。

29、上橫梁結構設計及計算上橫梁的作用主要在于連接液壓缸和連接立柱，在四個邊角上需要和四根立柱線連接，在中間位置需要和液壓缸體相連接。與立柱連接時屬于間隙配合，也就是上橫梁預留的立柱孔一般都比立柱插入上橫梁部分的外徑大一些，在中小型液壓機設計中一般預留下12mm的間隙，避免由于立柱裝配時產生的誤差重疊而導致裝不進去的現象。上橫梁與液壓缸連接時，由于液壓缸缸體結構尺寸較大，上橫梁中間結構為圓柱形的空洞，為了能使液壓缸與上橫梁連接緊固，在液壓缸缸體上制作螺紋結構，然后在液壓缸與上橫梁連接的位置，通過鎖緊螺母將液壓缸緊固在上橫梁上，設計這種結構需要考慮的因素有以下幾種：1） 活塞工作過程中液壓缸缸體與上橫

30、梁連接位置承受的壓力。由于活塞工作過程中，活塞桿需要提供足夠的作用力來完成產品的壓制工作，這個過程中產生的作用力對上橫梁的反作用力較大，這就要求上橫梁與缸體連接位置足夠牢靠，防止由于作用力偏大而導致缸體與上橫梁連接受損，造成嚴重的生產事故。2） 液壓缸缸體與上橫梁連接位置的平面度。由于活塞桿在缸體內做往復運動，推動活動橫梁在四根立柱上上下往復運動，這就要求活塞桿與上橫梁的平面垂直度達到一定要求，缸體與上橫梁連接平面和上橫梁的平面度要高。3） 用于鎖緊液壓缸缸體與上橫梁的鎖緊螺母同樣需要緊密配合。鎖緊螺母不僅要能夠鎖緊兩種結構，還要能夠保證兩種結構平行度足夠高，從而保證鎖緊以后能夠保證活塞桿與橫

31、梁的垂直度。4） 缸體結構尺寸要設計合適。液壓缸缸體在上橫梁中放置時間隙要足夠小，間隙偏大時容易導致裝配產生較大誤差，一方面會導致立柱受力不均衡，影響整體結構的穩(wěn)定性，影響使用壽命，另一方面會導致缸體與上橫梁的垂直度偏差較大，在活塞工作工程中，活塞桿推力方向偏離軸向，造成生產事故。由于橫梁一般都制造成箱體結構，在三個方向上結構尺寸相差不大，在初步計算時將橫梁化為簡支梁來計算。由于上橫梁的整體剛度要遠大于立柱上的剛度，可以將上橫梁簡化為簡支梁，支點的距離取立柱的中心距。工作缸的公稱壓力簡化如圖3-4所示圖3-4 上橫梁受力圖最大彎矩是在橫梁的中點 其中 -液壓機的公稱壓力（N）； -液壓缸的臺肩

32、直徑（cm）； -立柱中心距（cm）。將結構尺寸代人公式計算出=3361520kgf/cm最大剪力為最大撓度在橫梁的中點其中 -橫梁的彈性模量； -橫梁的截面慣性矩； -截面形狀系數； -橫梁的剪切彈性模量； -橫梁的截面積。則上橫梁在公稱壓力作用下的總變形為=0.0266cm。 活動橫梁結構設計及計算 活動橫梁的主要作用是與活塞桿連接來傳遞液壓缸的動力，然后與工作面板相連接用來完成對產品的壓制?；顒訖M梁四個角設計為四個孔與立柱相連接，通過軸孔的配合，以立柱作為導向，實現活動橫梁在立柱上的往復運動，因此活動橫梁要能夠承受一定的壓力。除了要用足夠的承受壓力的能力，活動橫梁還要有一定的剛度和抗彎能

33、力，因此常常設計為壁厚均勻的箱體結構?；顒訖M梁與活塞桿的連接方式有很多種， 考慮到與活塞桿連接一方面需要保證有足夠的承壓能力，另一方面保證活動橫梁的剛度和強度，在橫梁結構設計時考慮使用階梯軸與橫梁配合，盡量保證橫梁的強度。在本次設計中采用了下圖示的聯接方式將活動橫梁與活塞桿連接在一起，其結構具體如圖3-5所示：圖3-5 活動橫梁與活塞桿連接方式活動橫梁在工作過程中，做上下往復運動不承受彎矩，可只考慮橫梁受壓狀況。采用鑄鐵件時，活動橫梁抗壓許應力可取800公斤力每平方厘米，采用鑄鋼件時，抗壓許用應力可取1200公斤力每平方厘米.當活動橫梁工作時最大彎矩為其它計算方法同上橫梁的方法，對于鑄鐵件許用

34、應力取350公斤力每平方厘米，對于鑄鋼件許用應力取600-700公斤 力每平方厘米。一般情況下，活動橫梁很少因為強度不夠而出現損壞的現象，主要出現問題的地方在于螺母連接出現松動，臺肩尺寸不夠，承載能力受限。 下橫梁結構設計 下橫梁也就是主機的底座，主要作用是承載液壓機主機部分的重量，另一方面承載壓力作用。底座在四個邊角位置與上橫梁和活動橫梁類似，需要四個孔與立柱配合，特別是和上橫梁相似，因為他們同樣要用鎖緊螺母將立柱與橫梁連接在一起，所以其結構形狀類似與上橫梁的下表面。因為底座還要承受整個主機的重量，所以其結構尺寸較大，承壓能力較強。底座一般均為鑄造件，而且底座除了上端面需要跟工作面板配合，精

35、度要求高一點，其它的結構無精度要求，在滿足強度和承壓能力的范圍內，設計美觀成為一項目標。結合本次設計要求和尺寸限制，考慮到其整體布局，本次液壓機設計中底座的結構形式設計為如圖3-6所示：圖3-6 底座的結構形式 液壓缸結構設計液壓缸是液壓機工作的主要部件，液壓缸主要完成的是往復運動。一般液壓工作缸可選用柱塞式、活塞式或差動柱塞式等幾種形式。柱塞式液壓缸只能做單向作用，反向運動需要回程缸來實現，本設計不適合選用柱塞缸，本次設計選用了活塞式液壓缸作為動力執(zhí)行元件?；钊揭簤焊着c上橫梁的連接在前面已經介紹過了。液壓缸結構如圖3-7所示：圖3-7 液壓缸結構 液壓缸的材料可以由油壓的大小和工作缸的尺寸

36、大小來選擇，對于小型的液壓機可以使用灰口鑄鐵，常用的就是HT200-HT350之間的，其次要求要死高一點的可以選用球墨鑄鐵，再其次要求更高一點的就選用鑄鋼。對于活塞式液壓缸，缸和活塞的配合大多采用的是基孔制間隙配合，當使用橡膠作為密封材料時，缸筒內徑采用H8、H9公差等級，與活塞配合一起可以組成H8/f8、H8/g8、H8/h7等一系列不同的間隙配合。對于活塞式液壓缸，國家都有一些標準化的構件。按照國家標準GB/T 2348-1993可知，液壓缸內徑以及活塞桿外徑分別如表3-2、表3-3所示：表3-2 液壓缸內徑系列810121620253240506380（90）100（110）125（14

37、0）160（180）200（220）250（280）320（360）400（450）500表3-3 活塞桿外徑系列4568101214161820222528323640455056637080901001101251401601802002202502803203601、主油缸結構尺寸（1）油缸內徑 按標準取整=0.320m（2）活塞桿直徑 按標準取=0.280m其中 p為液體工作壓力，在本設計中選用p為250公斤力每平方厘米 根據結構尺寸得： （3）主壓力 P=0.785×32×32×250=198000 （4）回程壓力 P1=0.785×250&#

38、215;（32×32-22×22）=196252、 密封裝置選擇 在液壓缸中存在幾種結構配合和相對運動，各種結構之間都需要一些密封裝置和輔助工具來改善液壓缸的性能，密封裝置的選擇也能對液壓缸產生很大的影響。一般情況下密封裝置可分為Y型密封裝置和O型密封裝置，Y型密封圈主要用于往復運動中兩構件間的密封，由其工作原理可知，Y型密封圈在安裝時，需要將唇口朝向壓力高的一側才能發(fā)揮較好的作用，因此Y型密封圈只能夠在單一方向上向起作用。在配合時一般都選用兩個Y型密封圈，將其唇口朝相反的方向放置，在往復運動中可以很好的實現密封的作用。O型密封圈主要作用于一些機械部件之間，在靜止狀態(tài)下或者

39、沒有相對運動的情況中來防止油液泄露。與Y型密封圈作用不同，O型密封圈主要用于沒有相對運動的兩構件之間，而Y型密封圈主要用于具有往復運動的兩構件之間，在運動過程中，阻止結構中的液體流出，一方面保證環(huán)境的清潔，另一方面主要保證整體的能量傳遞，減少能量損失。油缸密封結構尺寸如表3-4所示：表3-4 油缸密封結構尺寸油缸直徑DmmS（間隙），mmRmm直徑方向最大值0-21MPa21-45MPa18-390.30.150.340-590.40.20.560-1990.450.250.8200-2590.50.31.2260-3500.50.31.5350-UP0.60.352.03、主油缸強度計算 對

40、于較長的液壓缸，中間部分一般采用的是等厚度均勻分布內壓的圓筒結構。除了軸向存在拉應力z外，還有內壓引起的徑向應力r。根據液壓缸工作的情況可知，缸體受力條件不同，一般可以分為中間強度、缸口臺肩、缸底強度、缸口臺肩三部分來分別計算各處的強度。（1） 中段強度計算液壓缸選用45#鑄鋼件，運用第四強度理論計算知：其中P=250,D=450mm，d=320mm則，故中段強度滿足要求。（2） 缸底強度計算 其中P=250,=15cm，d=32cm則，故缸底強度滿足要求。（3） 缸口臺肩強度計算4、活塞的選擇 活塞的結構一般有整體式和組合式的兩種結構，整體式活塞是指活塞與活塞桿做成一個整體，這種方式的活塞一

41、般大多用于直徑較大的活塞，采用這個結構方式的活塞一般需要在活塞端部使用活塞環(huán)來密封，對于尺寸較大的活塞，為了減輕活塞整體的重量，都將活塞桿內部做成中空的結構。組合式活塞是指活塞頭和活塞桿分別制造，然后將活塞頭和活塞桿通過輔助工具組合在一起，這種形式的活塞制造比較方便，安裝和修理也比較方便，在某些部件受損以后，可以通過更換部分組件進行修理，在一定程度上改善了生產效率，降低了生產成本?；钊c液壓缸內壁之間一般都是采用精度較高的間隙配合，活塞的表面硬度一般情況下是不能太大的，這是為了避免在相對滑動的時候對液壓缸內壁產生較大的損傷。不過活塞屬于傳遞動力的部件，所以活塞必須具有一定的強度?；钊谥圃斓臅r

42、候，外徑的基本偏差一般采用f級或者g級的。如果采用活塞環(huán)環(huán)密封的話，基本偏差取f6或者f7；如果沒有使用密封的話，基本偏差取f6，活塞內環(huán)和活塞桿之間一般采用滑動配合?；钊麠U的尺寸公差如表3-5所示：表3-5 活塞桿的尺寸公差尺寸<1818-3030-5050-8080-120120-180180-250尺寸公差（f8）-0.016-0.043-0.020-0.053-0.025-0.064-0.030-0.076-0.036-0.090-0.043-0.106-0.050-0.122 工作臺面結構設計在液壓機活動橫梁下端面和底座上端面上都需要安裝上工作臺面，這是由于這兩個端面均為工作平

43、面，也就是液壓機在工作過程中，需要通過這兩個端面對模具的作用，從而實現對磨具的壓制，正是因為這個需要，所以這兩個工作端面需要加上兩塊精度和強度都很高的面板。面板與活動橫梁連接和面板與底座連接一樣，首先面板的尺寸需要根據產品的尺寸來合理的設計和安排，然后面板的表面由于需要跟橫梁端面連接，所以面板的表面是需要經過精加工的，表面粗糙度要求很高。另外，面板作為工作平面，在承載壓力時需要具有足夠的強度和剛度，而且在承壓的同時對面板進行加熱處理，需要在面板中添加加熱的圓柱形加熱棒，通過外接到電路上實現加熱效果，同時完成加壓以后需要快速散熱。其機構形式如圖3-8所示圖3-8 工作面板結構形式 根據需要生產的

44、產品結構尺寸，可以初步的設計出面板中添加加熱棒的尺寸大小和放置的位置，由于面板需要跟橫梁連接，在面板的表面設計了八個沉頭孔，用來使用螺釘將面板緊固到橫梁上。在滿足強度和裝配要求的前提下，面板上的沉頭孔設計了八個，防止裝配不緊而出現加工事故。第四章 液壓工作站結構設計4.1 液壓控制系統原理及分析液壓機能夠完成工作的前提就是通過液壓缸中的液體壓力來完成工作，根據不同用途的液壓機的作用不同，液壓機的控制系統也是千差萬別的，有些液壓機為了完成某項動作而專門設計了某些特殊的環(huán)節(jié)，液壓系統控制主要任務就是在規(guī)定的時間，輸送規(guī)定的壓力和規(guī)定的工作液體，從而使液壓缸以規(guī)定的力量和速度完成預設的工作過程，并在

45、合適的速度下完成回程運動。采用滑閥式液壓控制系統的原理圖如圖4-1所示圖4-1 滑閥式液壓控制系統的原理圖其工作過程為：1） 啟動：液壓泵電機啟動，所有的換向閥都處于斷電狀態(tài)，泵輸出的油通過電液換向閥4流回油箱，泵在空載情況下啟動。2） 活動橫梁快速下降：電磁換向閥5和電液換向閥4右邊磁鐵得電，然后閥5和閥4換至右位，控制泵中的控制油經閥5打開液控單向閥6，主工作缸的油排回油箱，活動橫梁快速下降，同時由于上腔產生負壓，充液閥10向主工作缸上腔充液。3） 活動橫梁慢速加壓：活動橫梁下降至某特定位置會觸動行程開關，使電液換向閥右邊磁鐵斷電，閥5回到左位，液控單向閥6關閉，工作缸下腔油經過支撐閥7排

46、回油箱，活動橫梁不能再靠自身重力下降，而是需要靠泵輸出的壓力油對活塞加壓，促使活塞向下運動。4） 卸載回程：當完成加壓以后，電液換向閥4的左側磁鐵得電，閥4換至左位，壓力油通過閥4使充液閥10開啟，工作缸上腔油經過閥10流回油箱。4.2 液壓控制系統元件選擇及分析液壓控制系統要想完成一次加壓的全部動作過程，需要使用的液壓元件有：電動機、液壓泵、三位四通電液換向閥、兩位四通電磁換向閥、液控單向閥等等。從原理圖中可以看出，在本次設計的液壓控制系統中，需要兩個電動機工作在液壓控制回路中，其中一個電動機作為主電動機，帶動主液壓泵工作，讓整個液壓控制系統開始工作，另外一個電動機主要工作在控制回路中，作為

47、帶動控制液壓泵工作的動力源，在工作過程中通過油液的流向控制液壓機的工作狀態(tài)。液壓控制系統中還用到了一件重要元件就是電液換向閥。電液換向閥是有電液滑閥和液動滑閥組合而成，電磁滑閥在其中起到先導的作用，可以改變控制液流的方向，改變液動滑閥中滑芯的位置，電液換向閥通過較小的電磁鐵就可以控制油路中的液流。另外，液壓工作站油箱也是一個重要組成部分，在設計過程中也需要進行設計工作。油箱的主要作用是盛裝油液，而且還可以散發(fā)油液的溫度，在工作中可以散去混合在油液中的少量的氣體，防止氣體在工作回路中造成惡劣的影響。在吸油口的管道口加上網狀過濾器，在工作過程中可以隔離油液中的污物，起到沉淀污物的作用，油箱結構一般

48、都是采用鋼板焊接而成，雖然不銹鋼板很適合作為油箱的板料，但是由于不銹鋼板的價格偏高，使用不銹鋼板的話消耗的成本較高，一般都很少選用，大多數情況下都是采用鍍鋅鋼板或者在普通鋼板內涂抹上能夠防銹的耐油涂料。其具體結構如圖4-2所示：圖4-2 油箱結構油箱中一般有空氣過濾器、進出有口、隔板、放油閥、油面指示器等結構，空氣過濾器在蓋板上連接油箱內外的空間，防止空氣中的雜質進入油箱，對油箱中的油液產生影響，影響液壓回路的正常運作。在油箱的設計中要充分考慮空氣、溫度、壓力對液壓油的影響，在油箱內部需要設置一些檢測和指示裝置，具體在進行油箱的結構設計時應該主要到一下幾個問題：（1）油箱需要有足夠的內部空間。

49、油箱的油面高度是指油箱高度的0.8倍，一般情況下低壓油箱的油箱有效容積的記為液壓泵每分鐘排量的2到4倍，中壓系統取其5到7倍，高壓取其10到12倍。（2）油箱要有足夠的剛度和強度。油箱一般都采用3到4mm的鋼板焊接而成的，尺寸較大的油箱結構需要添加焊接角、加強肋用來增加油箱整體的強度。當需要將電動機等裝置放置在油箱上蓋板上做成總體式的油箱，蓋板需要根據需要適當加厚。（3）油箱要進行液壓油溫度的檢測和控制。一般油箱中會安裝溫度計用來檢測油液的溫度，正常工作時油箱的溫度一般都在15到65度之間，在溫差較大的工作環(huán)境中，還需要安裝熱交換器。（4）吸油管和回油管距離盡量偏遠。吸油和回油會相互影響，一般

50、情況下都在油箱中設置隔板，將吸油和回油管口隔開，從而增加油液的循環(huán)距離，也可以將回油中的氣體盡量的排出油箱，有利于液壓回路的通暢。另外一般都將管道開口做成傾斜45度的管口，這樣制造的好處是可以增大液流面積，降低油液的流速。第五章 工作臺結構設計工作臺是工作人員用來操作的地方，主要包括工作臺架、模具、電動機及一系列輔助工具，主要完成的工作是首先在量具上稱量一定量的原材料金剛砂，將材料置于其模具中，使用專用工具將材料撫平整，然后將一片圓形樹脂結合劑置于材料之上，然后再次稱量一定量原材料置于樹脂結合劑之上，使用工具撫平整。完成以后才將模具推人壓機中完成壓制工作。工作臺一般可分為兩工位和三工位兩種情況

51、，這兩種方式的區(qū)別在于兩工位的方式是將轉動裝置和頂出裝置組合在一起。而三工位的方式是指將轉動裝置和頂出裝置分開安裝在工作臺上，與三工位的方式相比兩工位的方式整體結構比較簡單，占有的空間比較小。兩工位的方式只需要一個人員就可以操作完成，而三工位的方式在有些情況下需要兩個人員操作，采用三工位的方式影響工作效率，因此在本次設計中，選用兩工位的方式來設計工作臺部分結構。在本次設計中，頂出動力采用的是腳踩的連桿結構。在完成壓制工作后，將模具取出，然后需要將磨具從模具中取出，這個過程需要在模具的下方提供一個頂力，在力的作用下，將模具頂起，然后利用輔助工具將模具打開，使用專用的圓盤將磨具取出。工作臺的結構設

52、計如圖5-1所示圖5-1 工作臺的結構其工作原理為：電動機帶動小帶輪轉動，小帶輪帶動大帶輪轉動，大帶輪與工作臺面圓盤做成整體形式，大帶輪轉動帶動圓盤轉動實現將原材料在模具中撫平整的目的，圓盤和帶輪通過軸承與下方的圓柱連接，圓柱通過圓突臺使用螺釘、螺母與工作臺架中間的橫杠相連接，達到固定的目的。另外，下方的連桿通過圓筒的導向與圓板連接，作為頂桿，用來頂起放置在圓盤上的另外三根頂桿，用來實現頂起模具的作用。一般工廠中常見的有三種頂出裝置，一種是氣壓頂出缸結構，采用氣壓裝置操作方便簡單，不需要耗費人力，這種方式在現代化的自動生產線中使用比較普遍，但這種方式需要氣壓傳動，在設備方面消耗較大，而且空氣對

53、生產影響很多。另一種就是液壓頂出缸，類似與氣壓傳動裝置，需要頂出壓力，在設備設計方面比較耗時，而且成本較高。還有一種就是連桿機構，在工作臺下方安裝一個簡易的連桿機構，通過人力將模具頂出，這種方式雖然耗費人力，但是操作方便，成本較低，雖然在自動化方面跟前面兩種方式相差很遠，但就生產的靈活性和經濟效益綜合考慮選用連桿機構的方式可行，而且設計結構簡單。設計總結 本次畢業(yè)設計從年前指導老師布置了畢業(yè)設計任務時就開始了，我們根據指導老師的提示和安排一步一步進行著各項準備工作。由于畢業(yè)設計需要準備的足夠充分才能為后期的工作做好準備，我們從圖書館還有其他的途徑借到了一些跟設計相關的資料。在學期開始的時候，在

54、老師的帶領下，我們深入到工廠車間進行實地調研學習，對我們即將要設計的機械有一個整體的認識，然后我們通過自己的觀察和提問，對本次設計任務有了更進一步的了解，然后接下來的時間里，我們積極查閱各種資料，開始了這個的畢業(yè)設計。畢業(yè)設計也是我們大學生活的最后一次學習任務了，以前我們都做過各種不同的課程設計，用時一般都是兩周或者三周的時間，在短暫的時間里，我們只是根據現有的材料和數據去完成設計，一般都是借鑒別人的設計思路和設計過程。而本次的畢業(yè)設計與以前的課程設計截然不同。首先，我們需要腳踏實地的投入到這次設計中，由于以前我們做課程設計的時候我們都是按照已有的材料和步驟去完成，而本次畢業(yè)設計就不這樣了，我們需要自己去發(fā)現和設計，沒有現成的資源可以利用，也不能抄襲別人做的東西，只能依靠自己不斷的發(fā)現問題，提出問題，然后想辦法解決問題。通過這次畢業(yè)設計，我學到了很多有用的東西。首先，在這次設計任務開始時我們都接到一個任務