KN四柱式通用液压机设计与计算.docx

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KN四柱式通用液压机设计与计算

机电工程系本科毕业设计（论文）

毕业设计（论文）题目：

2000KN四柱式通用液压机设计与计算

专业：

机械设计制作及其自动化

指导教师：

xx

学生姓名：

xx

学号：

xxx

毕业时间：

齐齐哈尔工程学院教务处制

摘要

作为世界加工中心,我国机械工业在国民经济中的基础作用越来越明显。

液压机技术水平的高低直接影响到国家机械工业的发展水平。

四柱式通用液压机是液压机产品的一个重要组成部分,拥有自主的液压机设计技术是使国家机械工业能在世界竞争中取胜的重要保证,对其展开研究有重要的理论和实际意义。

本文完成了2000KN四柱式通用液压机本体的设计,并采用二维制图软件AutoCAD对其进行研究。

论文提出了2000KN四柱式通用液压机的技术参数,拟定了机器的结构形式，着重对工作缸做了结构设计和数据计算，对液压机工作缸柱塞和活动横梁的结构连接以及回程部分进行了简要设计。

根据液压机设计理论完成了整体机架结构及主要结构部件的设计与理论计算并详细讨论了该机器的预紧问题。

对液压机本体的总体结构和的关键部件进行了强度计算与分析,主要内容包括:

结构中应力集中情况分析,初始设计方案修正,最终获得了满足强度和刚度要求的机架设计。

最后利用AutoCAD软件对2000KN四柱式通用液压机总装配图及主要零部件进行了设计，完成了液压机的整体结构设计。

关键词：

液压机工作缸强度

Abstract

Astheworldmachiningcenter,theengineeringindustryofourcountryplaysamoreandmoreevidentroleinnationalconomicalconstruction.Thetechnicallevelofhydraulicpresswilldirectlyaffectthelevelofdevelopmentoftheengineeringindustry.thefourcolumnhydraulicpressisanimportantcomponentofthehydraulicpressproduct,devotedtoastudyonithasagreattheoreticalandpracticalsignificance.Thefirstpartbrieflyintroducedmouldindustryandthecurrentsituationinthefuture.Mentionedthefactorsrestrictingthedevelopmentofmold.

Thesecondpartofaprocessoftheworkpieceanalysis,molddesignpackage.Accordingtoplasticmolddesignmanualandtherelevantexperienceoftheformulanecessary,accordingtoresultsoftheinjectionmachineused.Furthercompletionofthestandardandnon-standardchoiceofthedesign.

PartIIIcompletionofthegeneralassenblydrawingandthemaindetaildrawing,completionoftheentirestructureofhydraulicpress.

.

Keywords：

HydraulicPress;SlaveCylinder;StrengthCalculation

第1章绪论

1.1课题背景及目的与意义

通过2000KN四柱式通用液压机设计与计算，了解液压机的结构与工作原理，掌握液压机的设计计算步骤，以及液压缸和横梁的设计与计算方法。

1.2液压机的发展概况

1.2.1液压机在现代工业中的地位

流体传动与控制技术的主要代表液压技术自上世纪初面世以来，即“融合”到装备制造业中，成为其一个十分重要的基础领域，同时，液压技术将装备制造业作为其主要的应用领域，曾经引领着装备制造业一系列的技术进步。

因此液压技术对装备制造业而言，从来就有着较强的推动和影响作用，对装备制造业等诸多领域有着前置和后置效应，扮演着重要而关键的角色。

21世纪初，中国装备制造业得益于国民经济持续发展的历史机遇，在诸多领域取得了重要的发展和技术进步，其中中国液压技术也扮演了重要的角色，并反映了它与时俱进的技术进步。

液压机是利用液压传动技术进行压力加工的设备。

它与机械压力机相比，具有压力和速度可在广泛的范围内无级调整，可在任意位置输出全部功率和保持所需压力，结构布局灵活，各执行机构动作可很方便地达到所希望的配合关系等等很多优点。

同时液压元件具有高度的通用化、标准化特点，设计及制造均较为简单，所以液压机在国民经济各部门得到了日益广泛的应用。

1.2.2我国液压机的现状及发展趋势

1.2.2.1我国液压机的现状

我国金属塑性成型设备经半个多世纪的发展，已经从只能生产单机（诸如各种普通、专用压力机、液压机、锻锤）发展到能够生产装备机械化、半自动化和自动化锻压生产线，大中型锻压机和具有各种特殊功能的先进特种金属塑性成型设备。

在引进国际先进技术和合作生产的基础上，极大地提高了金属塑性成型设备的设计开发能力和制造水平。

近年来，随着我国以汽车为龙头的制造业的飞速发展，大大刺激了塑性加工的技术进步，新兴的金属塑性成型装备可确保通用产品的性能、质量和可靠性。

国产大型精密高效的成套设备、自动化生产线、FMC、FMS等高新技术、高附加值的金属塑性成型生产设备正在装配着我国的制造业。

到目前为止，国产金属塑性成型设备产品已有一千多种。

1.2.2.2发展趋势

1.板材加工设备

进入21世纪，我国的汽车制造业飞速发展，面对这一形势，我国的板材加工工艺及设备有了长足的发展。

（1）重型机械压力机及覆盖件生产线、大型多工位压力机

①单机连线自动化冲压生产线；②大型多工位压力机

（2）数控板冲、剪、折机床及柔性加工生产线

①数控冲床；②数控冲剪复合机及柔性加工线；③数控折弯机

（3）板材无模多点成形压力机

（4）高速压力机

（5）数控激光切割机

2.大重型锻造装备

（1）水锻机

（2）热模锻压力机

（3）大吨位螺旋压力机

（4）大型弯曲校正设备

3.特种锻造设备

（1）特种轧制设备

①辊锻机；②楔横轧机；③数控辗环机

（2）摆动辗压机

（3）冷挤压机

（4）数控弯管机

1.2.3国外液压机的发展状况

美国、德国、日本的汽车工业如此发达，得益于其塑性加工技术及装备的领先地位。

当前的世界塑性加工技术及装备向以下几个方面发展：

1.金属塑性成型设备及自动化

（1）冷冲压设备

①单机联线自动化；②大型多工位压力机

（2）锻造设备

2.高速化复合化相结合，提高设备加工效率

在追求高速化加工的同时，还必须尽可能缩短生产辅助时间，以取得良好的技术经济效益。

在数控压机上配备伺服电机驱动的三坐标上下料装置，可使冲压中心实现高效板材加工。

3.设备控制系统的发展趋势

具有现场通信网络、现场设备互联、互动操作性、分散功能模块、开放式互联网络的现场总线技术，是压力机控制技术的发展方向，对实现自动化具有明显的推动作用。

4.注重环境保是当今世界性的潮流

许多国外技术塑性成型设备愈来愈重视环保问题，如在数控转塔压力机上，工作台普遍采用柔性的尼龙刷支撑代替传统的滚珠支撑，以减少噪声污染；变速压机实现快速下降，慢速冲裁工件，快速回程，使振动和噪声大大降低。

特别是欧洲市场，已基本贯彻ISO14000系列标准，金属塑性成型设备必须通过CE认证。

1.2.4液压机的总体发展趋势

液压机是材料成型设备中的重要一员，在现代化工业生产中有着举足轻重的地位，其发展趋势也倍受关注。

20世纪60年代以后，金属塑性成型设备改变了从19世纪开始的向重型和大型方向发展的趋势，转而向高速、高效、自动、精密、专用、多品种生产等方向发展。

各种机械控制的、数字控制的和计算机控制的自动锻压机械以及与之配套的操作机、机械手和工业机器人也相继研制成功。

现代化的金属塑性成型机械科产生精确制品，有良好的劳动条件，对环境污染很小。

1.3液压机的工作原理和结构特点

1.3.1液压机的工作原理

液压机是一种以液体为介质用来传递能量以实现多种锻压工艺的机器。

液压机是根据帕斯卡原理制成，其工作原理如图1-1所示。

两个充满液体具有柱塞的封闭容腔由管道相连通，当柱塞1上作用有力P1时，液体的压强为p=P1/A1,A1为柱塞1的横截面积。

根据帕斯卡原理：

在密闭容器中液体压力在各个方向上完全相等，压强p将传递到容腔内的每一个点，大柱塞2上将产生向上的作用力P2，使工件3变形，且

P2=P1（A2/A1）

式中A2—柱塞2的横截面积。

液压机一般由本体（主机）及液压系统两部分组成。

图1-1液压机工作原理图1-2液压机本体结构图

1-小柱塞2-大柱塞3-工件1-上横梁2-立柱3-下横梁4-回程缸5工件

6-回程柱塞7-活动横梁8-工作柱塞9-工作缸

最常见的液压机本体结构见图如图1-2所示。

它由上横梁1，下横梁3，四个立柱2和16个内外螺母组成一个封闭框架，框架承受全部工作载荷。

工作缸9固定在上横梁1上，工作缸内装有工作柱塞8，它与活动横梁7相连接，活动横梁以4根立柱为导向，在上、下横梁之间往复运动，活动横梁下表面一般固定有上模，而下模则固定于下横梁3的工作台上。

当高压液体进入工作缸并作用于工作柱塞上时，产生了很大的作用力，推动柱塞，活动横梁及上模向下运动，使工件5在上、下模之间产生塑性变形。

回程时，工作缸通低压液体，高压液体进入回程缸，推动回程活塞6及活动横梁向上运动，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、冲液行程、工作行程及回程。

上述的不同行程是由操纵系统控制液压系统中各种功能的阀门动作来实现的。

液压机的液压系统包括各种高低压泵、高低压容器（油箱、冲液罐、蓄势器等）、阀门及相应的连接管道等。

其传动方式可分为泵直接传动和泵-蓄势器传动两种。

1.3.2液压机的特点

与其他锻压设备相比，液压机具有以下特点：

（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作用力，较大的空间及较长的行程，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。

可以在下转点长时间保压，这对许多工艺是十分需要的。

（3）可以用简单的方法（各种阀门）在一个工作循环中调压或限压，而不至超载，容易保护各种模具。

（4）滑块（活动横梁）的总行程可以在一定范围内任意地无级地改变，滑块行程的下转点可以根据压力或行程的位置来控制或改变。

（5）滑块速度可在一定范围内进行调节，以适应工艺过程对滑块速度的不同要求。

用泵直接传动时，滑块速度的调节与压力及行程无关。

（6）与锻锤相比，工作平稳，撞击、振动和噪声较小；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，阀的换向时间较长以及空程速度不够高，因此在快速性方面不如机械压力机，故高速冲压自动机仍以机械压力机为主