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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書、指導(dǎo)書
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書、指導(dǎo)書
學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院
專業(yè)年級(jí)： 2010機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名: 武帥軍 學(xué) 號(hào): 20101133
設(shè)計(jì)(論文)題目： 木塑復(fù)合材料熱壓成型機(jī)設(shè)計(jì)
起 迄 日 期:
指 導(dǎo) 教 師: 陳輝
教研室負(fù)責(zé)人: 易春峰
日期: 2014年 2 月 20 日
1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：
木塑復(fù)合材料熱壓成型機(jī)設(shè)計(jì)
2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題的目的：
本設(shè)計(jì)的目的在于應(yīng)用大學(xué)生在校期間所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，如機(jī)械制圖與技術(shù)制圖、機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)、工程材料與熱處理等課程知識(shí)，設(shè)計(jì)木塑復(fù)合材料熱壓成型機(jī)的機(jī)構(gòu)。要求對(duì)木塑復(fù)合材料熱壓成型機(jī)的總體結(jié)構(gòu)及零部件設(shè)計(jì)、零部件的計(jì)算、裝配圖及零部件圖的繪制、設(shè)計(jì)說明書的撰寫、設(shè)備使用說明書的編寫等等，為畢業(yè)后的工作或進(jìn)一步深造打下良好的基礎(chǔ)。
3．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、工作要求等）：
主要內(nèi)容及要求：
對(duì)木塑復(fù)合材料熱壓成型機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，熱壓機(jī)采用三梁四柱式，此結(jié)構(gòu)應(yīng)用廣泛，公稱力設(shè)計(jì)為1000kN，通過更換模具可適應(yīng)多種不同形狀尺寸零件的加工，也可進(jìn)行沖壓、擠壓等加工，具有很廣的使用范圍。
4．課題的成果要求〔包括畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、圖表、實(shí)物樣品等〕：
1、圖紙10張以上，其中：
①、總裝圖圖紙1張；
②、1號(hào)圖紙（原理圖）2張；
③、其余7～8張；
④、所有圖紙從幅面、邊框、線條、標(biāo)注、標(biāo)題欄、技術(shù)要求、尺寸線、數(shù)字、文字、字母等的形式、字體大小均需嚴(yán)格按照“制圖標(biāo)準(zhǔn)”和“公差標(biāo)準(zhǔn)”進(jìn)行繪制和標(biāo)注。
2、設(shè)計(jì)說明書（論文）1本，1.5萬(wàn)字以上（約30頁(yè)），版面、字體、圖表、頁(yè)眉等嚴(yán)格按學(xué)校教務(wù)處網(wǎng)上提供的格式處理；要求有中英文題目、摘要、關(guān)鍵詞、目錄、前言、正文（可設(shè)小標(biāo)題）、結(jié)束語(yǔ)、參考文獻(xiàn)等內(nèi)容。
3、圖紙按標(biāo)準(zhǔn)摺疊方法摺疊好，加銅版紙封面裝訂成冊(cè)（大16開）；設(shè)計(jì)說明書、譯文（中英文）、任務(wù)書、指導(dǎo)書、開題報(bào)告、實(shí)習(xí)報(bào)告、評(píng)閱書亦用銅版紙封面裝訂成冊(cè)。（用檔案袋裝好）。
4、所有設(shè)計(jì)成果、文件需有電子文檔提供。
5．課題完成步驟和方法（收集資料或采集數(shù)據(jù)的方法和地點(diǎn)，分析技術(shù)，制作技巧，設(shè)計(jì)使用的工具等）：
1）、收集資料數(shù)據(jù)：根據(jù)不同的設(shè)計(jì)階段，收集資料和數(shù)據(jù)要貫切設(shè)計(jì)的全過程，開始階段可集中3～5天在圖書館、教科書、網(wǎng)上、相關(guān)雜志上查找資料，亦可到有關(guān)工廠、市場(chǎng)上參觀實(shí)習(xí)等。
2）設(shè)計(jì)方案的確定
3）、需熟悉計(jì)算機(jī)及相關(guān)軟件的使用方法，所有設(shè)計(jì)工作必須按照要求在計(jì)算機(jī)上完成（尤其是圖形、函數(shù)式的計(jì)算、打印材料等），如能做相關(guān)的運(yùn)動(dòng)仿真分析則更好。
6．主要參考文獻(xiàn)：
1. 鄧星鐘主編 ，機(jī)電傳動(dòng)控制（第三版）， 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2001
2. 鄭文緯，吳克堅(jiān)主編 ，機(jī)械原理（第七版），北京：高等教育出版社，1997
3. 謝存禧，邵明主編 ，機(jī)電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)， 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999
4. 濮良貴，紀(jì)名剛主編 ，機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）， 北京：高等教育出版社，2001
5. 張德泉，陳思夫，林彬主編，機(jī)械制造設(shè)備及其設(shè)計(jì)，天津：天津大學(xué)出版社，2003
6. 吳宗澤，羅圣國(guó)主編 ，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版），北京：高等教育出版社，1999
7. 周宏雄，孫宗禹.，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化英語(yǔ)教程，長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)出版社，2000
7．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃：
起 迄 日 期
工 作 內(nèi) 容
2012年3月1日～3月10日
3月11日～3月20日
3月21日～3月31日
4月1日～4月15日
4月15日～4月30日
5月1日～5月10日
5月10日～5月17日
5月17日～5月22日
收集設(shè)計(jì)資料，包括參觀實(shí)習(xí)（自行安排）,方案比較，翻譯外文參考資料，寫出實(shí)習(xí)報(bào)告、開題報(bào)告。
確定設(shè)計(jì)方案，畫出傳動(dòng)原理圖，與指導(dǎo)教師討論修改，方案中必須有具體的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，如型號(hào)、功率、轉(zhuǎn)速等，打印出實(shí)習(xí)報(bào)告和開題報(bào)告。
進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，為撰寫設(shè)計(jì)說明書做文字、參數(shù)計(jì)算等方面做準(zhǔn)備，并形成初步文件。
完成裝配圖、部件圖、零件圖的繪制設(shè)計(jì)工作（并用word文檔處理），并提供電子文檔給指導(dǎo)老師審閱。
完成電子文檔的設(shè)計(jì)說明書的全部工作，提供給指導(dǎo)老師審閱。
根據(jù)指導(dǎo)老師的審閱意見全面修改圖紙、設(shè)計(jì)說明書，形成正式版本，再交指導(dǎo)老師審閱。
根據(jù)指導(dǎo)老師審閱意見進(jìn)行最后一次修改，打印出符合要求的紙質(zhì)文檔和相同的電子文檔作為畢業(yè)設(shè)計(jì)成果交指導(dǎo)老師。
做畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯的準(zhǔn)備工作：
①、 擬出答辯提綱；
②、 做好答辯的多媒體播放材料（包括文字、圖表或動(dòng)畫等）；
在教師參與下試答辯一次
所在專業(yè)審查意見：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
學(xué)院意見：
院領(lǐng)導(dǎo)：
年 月 日
5
中南林業(yè)科技大學(xué)畢業(yè)答辯 指導(dǎo)教師 木塑復(fù)合材料熱壓成型機(jī)設(shè)計(jì) 班級(jí) 匯報(bào)人 學(xué)號(hào) 設(shè)計(jì)要求對(duì)木塑復(fù)合材料熱壓成型機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì) 公稱力設(shè)計(jì)為1000kN 通過更換模具可適應(yīng)多種不同形狀尺寸零件的加工 也可進(jìn)行沖壓 擠壓等加工 具有很廣的使用范圍 選題意義本設(shè)計(jì)的目的在于應(yīng)用大學(xué)生在校期間所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí) 如機(jī)械制圖與技術(shù)制圖 機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì) 工程材料與熱處理等課程知識(shí) 設(shè)計(jì)木塑復(fù)合材料熱壓成型機(jī)的機(jī)構(gòu) 要求對(duì)木塑復(fù)合材料熱壓成型機(jī)的總體結(jié)構(gòu)及零部件設(shè)計(jì) 零部件的計(jì)算 裝配圖及零部件圖的繪制 設(shè)計(jì)說明書的撰寫 設(shè)備使用說明書的編寫等等 為畢業(yè)后的工作或進(jìn)一步深造打下良好的基礎(chǔ) 設(shè)計(jì)要求及選題意義 設(shè)計(jì)方案的確定 此次設(shè)計(jì)熱壓機(jī)采用三梁四柱式 此結(jié)構(gòu)應(yīng)用廣泛 該機(jī)的四根立柱上安裝有驅(qū)動(dòng)上滑塊的液壓缸 主要零部件的設(shè)計(jì) 大小心軸的設(shè)計(jì) 大小心軸的設(shè)計(jì) 液壓缸的設(shè)計(jì) 熱壓機(jī)機(jī)體設(shè)計(jì) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 主要零部件的設(shè)計(jì) 主缸的設(shè)計(jì) 主要零部件的設(shè)計(jì) 主缸活塞的設(shè)計(jì) 主要零部件的設(shè)計(jì) 主缸活塞桿的設(shè)計(jì) 主要零部件的設(shè)計(jì) 頂出缸的設(shè)計(jì) 主要零部件的設(shè)計(jì) 頂出缸活塞的設(shè)計(jì) 主要零部件的設(shè)計(jì) 頂出缸缸體的設(shè)計(jì) 主要零部件的設(shè)計(jì) 立柱的設(shè)計(jì) 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 致謝 首先 感謝我的指導(dǎo)老師 感謝她在我的研究和學(xué)習(xí)過程中給予我的指導(dǎo)和幫助 在大學(xué)生活中 老師對(duì)我的言傳身教以及給予我許多無(wú)私的關(guān)心和幫助 所有這些不僅是我得以順利地完成本文 而且更是使我終身受益 我還要感謝系里的各位老師 他們?yōu)槲业漠厴I(yè)設(shè)計(jì)提出諸多良好的建議以及努力方向 使我得以較快地完成設(shè)計(jì) 其次 我還要特別感謝我的母校 為我提供了一個(gè)先進(jìn)的學(xué)習(xí) 工作環(huán)境 能讓我順利完成各個(gè)課程 謝謝指正 THEEND 木塑復(fù)合材料熱壓成型機(jī)設(shè)計(jì)
摘 要
本文針對(duì)木塑復(fù)合材料熱壓成型機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，熱壓機(jī)采用三梁四柱式，此結(jié)構(gòu)應(yīng)用廣泛，公稱力設(shè)計(jì)為1000kN，通過更換模具可適應(yīng)多種不同形狀尺寸零件的加工，也可進(jìn)行沖壓、擠壓等加工，具有很廣的使用范圍。
三梁四柱式熱壓機(jī)包括液壓缸、橫梁、立柱及充液裝置等。動(dòng)力機(jī)構(gòu)由油箱、高壓泵、控制系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)、壓力閥、方向閥等組成。熱壓機(jī)通過泵和油缸及各種液壓閥實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，調(diào)節(jié)和輸送，完成各種工藝動(dòng)作的循環(huán)。
該熱壓機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)作靈敏可靠，速度快，能耗小，噪音低，壓力和行程可在規(guī)定的范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，操作簡(jiǎn)單。在本設(shè)計(jì)中，通過查閱大量文獻(xiàn)資料，設(shè)計(jì)了液壓缸的尺寸、熱壓機(jī)本體，擬訂了液壓原理圖，并且按壓力和流量的大小選擇了液壓泵，電動(dòng)機(jī)，控制閥，過濾器等液壓元件和輔助元件。最后還使用AutoCAD軟件繪制了該熱壓機(jī)的裝配圖和主要零件圖。
關(guān)鍵詞：三梁四柱；熱壓機(jī)；液壓缸；液壓系統(tǒng)
Abstract
In this paper, wood plastic composite molding machine design , pressing machine with three beam four-post , this structure is widely used , nominal force designed to 1000kN, through the replacement of mold can be adapted to a variety of different shapes and sizes of parts processing, can also be stamping, extrusion processing, with a very wide range.
Three -beam four- pressing machine includes hydraulic cylinders, beams, columns and liquid-filled devices. Power sector by the fuel tank, high pressure pumps, control systems , motors, pressure valves, directional valve. Pressing machine achieved through a variety of pumps and hydraulic cylinders and valves of energy conversion, regulation and transport , completing the cycle of various craft movement.
The pressing machine compact structure , sensitive and reliable , high speed , low energy consumption, low noise , pressure and stroke can be adjusted within a specified range, simple operation. In this design , through access to a lot of literature, design size , pressing machine body hydraulic cylinders , hydraulic schematics drawn up , and according to the size of the selected pressure and flow hydraulic pumps, motors, control valves, hydraulic filters, etc. components and auxiliary components. Finally, the use of AutoCAD software to draw a diagram of the pressing machine assembly and major parts diagram .
Keywords:Three beam four-post ; Pressing machine ; Hydraulic cylinder ;Hydraulic system
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第一章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 壓力機(jī)概述 1
1.2.1壓力機(jī)發(fā)展的概況 1
1.2.2壓力機(jī)工作原理 2
第二章 熱壓機(jī)的本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4
2.1 本體結(jié)構(gòu)與機(jī)架形式 4
2.2 基本參數(shù)的確定 4
第三章 液壓缸設(shè)計(jì) 7
3.1液壓缸的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7
3.1.1液壓缸的類型 7
3.1.2鋼筒的連接結(jié)構(gòu) 7
3.1.3缸底結(jié)構(gòu) 7
3.1.4油缸放氣裝置 8
3.1.5緩沖裝置 8
3.2 缸體結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)確定 8
3.2.1主缸參數(shù) 8
3.2.2頂出缸參數(shù) 9
3.3各缸動(dòng)作時(shí)的流量 9
3.3.1 主缸進(jìn)油流量與排油流量 9
3.3.2 頂出缸的進(jìn)油流量與排油流量 10
3.4 液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算 11
3.4.1 主缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 11
3.4.2 頂出缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 15
第四章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及元件選擇 20
4.1液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 20
4.2 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 21
4.3選擇液壓元件 22
4.3.1 選擇液壓泵和確定電動(dòng)機(jī)功率 22
4.3.2 選擇液壓控制閥 23
4.3.3選擇輔助元件 24
第五章 熱壓機(jī)機(jī)體設(shè)計(jì) 25
5.1 立柱設(shè)計(jì) 25
5.1.1立柱設(shè)計(jì)計(jì)算 25
5.1.2連結(jié)形式 26
5.1.3立柱的螺母及預(yù)緊 27
5.1.4 立柱的導(dǎo)向裝置 28
5.1.5 限程套 29
5.2 底座設(shè)計(jì) 29
5.3 橫梁設(shè)計(jì) 29
5.3.1 上橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 29
5.3.2活動(dòng)橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 30
5.3.3 下橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 30
5.3.4 各橫梁參數(shù)的確定 30
第六章 熱壓機(jī)的安裝、維護(hù)與保養(yǎng) 31
6.1熱壓機(jī)的安裝 31
6.2熱壓機(jī)的安裝 31
6.2.1維修保養(yǎng) 31
6.2.2安全操作規(guī)程 32
總 結(jié) 33
參考文獻(xiàn) 34
致 謝 35
37
第一章 緒論
1.1 研究背景及意義
塑材料制造的關(guān)鍵技術(shù)是如何保證稻殼粉的高填充量，使稻殼粉填充量高達(dá)80%~90%以達(dá)到制品有較低的生產(chǎn)成本和較高的使用性能。作為在高填充量的前提下如何確保材料有高的流動(dòng)性和滲透性從而能促使熱塑熔膠能充分地粘接稻殼粉，達(dá)到共同復(fù)合的力學(xué)性能及其他方面的使用性能，主要需解決以下幾個(gè)方面的問題：
（1）原材料（塑料、稻殼粉種類）的選擇及如何提高塑料與稻殼粉之間界面結(jié)合力。因?yàn)閷?duì)于兩相復(fù)合界面往往成為應(yīng)力集中區(qū)，因此提高復(fù)合材料力學(xué)性能的關(guān)鍵是提高界面的相容性。
（2）制品的成型設(shè)備及成型工藝――如何提高稻殼粉在體系中共混分散的能力及建立足夠的成型壓力。
（3）成型模具的設(shè)計(jì)與冷卻定型技術(shù)――產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量提高的關(guān)鍵因素。
聚合物中可以加入一些人工沸石，這種鋁硅酸鹽分子捕捉粉體可以吸收材料中的異味。通過粉體中大量的結(jié)晶空洞，吸附劑可以捕捉產(chǎn)生異味的有機(jī)小分子。分子捕捉吸附劑已經(jīng)成功應(yīng)用于聚烯烴擠出管材、注射和擠出吹塑的器皿、隔絕包裝材料，擠出外包裝和密封材料。分子吸附粉體還可以作為除濕劑加入塑料中以除去其中的水氣。
不同尺寸和形狀的擠出制品增加了木塑復(fù)合材料的多樣性當(dāng)型材不要求具有連續(xù)片形結(jié)構(gòu)或者是部件具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，木塑型材可以是通過注射成型或者是模壓成型。加工者有時(shí)要面對(duì)木塑材料在加工過程中如何完全充模的問題，為了解決這個(gè)問題，他們需要減少木質(zhì)填料的用量以增加熔體的流動(dòng)性。
熱塑性木塑復(fù)合材料（WPC）是采用木纖維或植物纖維填充、增強(qiáng)，經(jīng)熱壓復(fù)合、熔融擠出等不同加工方式制成的改性熱塑性材料。近年隨全球資源日趨枯竭，社會(huì)環(huán)保意識(shí)日見高漲，對(duì)木材和石化產(chǎn)品應(yīng)用提出了更高要求。在這樣的背景下，設(shè)計(jì)適合的木塑復(fù)合材料熱壓成型機(jī)顯得尤為重要。
1.2 壓力機(jī)概述
1.2.1壓力機(jī)發(fā)展的概況
壓力機(jī)的發(fā)展歷史只有100年。壓力機(jī)是伴隨著工業(yè)革命的的進(jìn)行而開始發(fā)展的，蒸汽機(jī)的出現(xiàn)開創(chuàng)了工業(yè)革命的時(shí)代，傳統(tǒng)的鍛造工藝和設(shè)備逐漸不能滿足當(dāng)時(shí)的要求。因此在1839年，第一臺(tái)蒸汽錘出現(xiàn)了。此后伴隨著機(jī)械制造業(yè)的迅速發(fā)展，鍛件的尺寸也越來(lái)越越大，鍛錘做到百噸以上，即笨重又不方便。在1859-1861年維也納鐵路工廠就有了第一批用于金屬加工的7000KN、10000KN和12000KN的液壓機(jī)，1884年英國(guó)羅切斯特首先使用了鍛造鋼錘用的鍛造液壓機(jī)，它與鍛錘相比具有很好的優(yōu)點(diǎn)，因此發(fā)展很快，在1887-1888年制造了一系列鍛造液壓機(jī)，其中包括一臺(tái)40000KN的大型水壓機(jī)，1893年建造了當(dāng)時(shí)最大的12000KN的鍛造水壓機(jī)。
在第二次世界大戰(zhàn)后，為了迅速發(fā)展航空業(yè)。美國(guó)在1955年左右先后制造了兩臺(tái)31500KN和45000KN大型模鍛水壓機(jī)。
近二十年來(lái)，世界各國(guó)在鍛造操作機(jī)與鍛造液壓機(jī)聯(lián)動(dòng)機(jī)組，大型模鍛液壓機(jī)，擠壓機(jī)等各種液壓機(jī)方面又有了許多新的發(fā)展，自動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)控制的新技術(shù)在液壓機(jī)上得到了廣泛的應(yīng)用，機(jī)械化和自動(dòng)化程度有了很大的提高。
再來(lái)看一下我國(guó)的情況，在解放前，我國(guó)屬于半殖民地半封建社會(huì)的國(guó)家，沒有獨(dú)立的工業(yè)體系，也根本沒有液壓機(jī)的制造工業(yè)，只有一些修配用的小型液壓機(jī)。
解放后我國(guó)迅速建立獨(dú)立自主的完整的工業(yè)體系，同時(shí)仿造并自行設(shè)計(jì)各種液壓機(jī)，同時(shí)也建立了一批這方面的科研隊(duì)伍。到了六十年代，我國(guó)先后成套設(shè)計(jì)并制造了一些重型液壓機(jī)，其中有300000KN的有色金屬模鍛水壓機(jī)，120000KN有色金屬擠壓水壓機(jī)等。特別是近十年來(lái)，又有了一些新的發(fā)展。比如，設(shè)計(jì)并制造了一批較先進(jìn)的鍛造水壓機(jī)，并已向國(guó)外出口，與此相應(yīng)的，我國(guó)也陸續(xù)制造了各種液壓機(jī)的系列及零部件標(biāo)準(zhǔn)。
但是，我們也應(yīng)清楚地意識(shí)到我們與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大的差距，還不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)的需要。許多先進(jìn)的設(shè)備和大型機(jī)仍需進(jìn)口，目前應(yīng)充分發(fā)揮我們的優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)我國(guó)在這方面的競(jìng)爭(zhēng)力，這不僅是有助于我們從制造業(yè)大國(guó)向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變也是國(guó)家安全的需要。
1.2.2壓力機(jī)工作原理
（1）壓力機(jī)功能簡(jiǎn)介
壓力機(jī)是利用液壓傳動(dòng)技術(shù)進(jìn)行壓力加工的設(shè)備，廣泛用于金屬鍛壓、冷擠壓、粉末冶金以及金屬、橡膠和塑料等成型制品加工的壓力機(jī)械，也是最早應(yīng)用液壓技術(shù)的機(jī)械之一。與其他壓力機(jī)相比，它具有壓力和速度可在大范圍內(nèi)無(wú)極調(diào)整，可在任意位置輸出全部功率和保持所需壓力、結(jié)構(gòu)布置靈活，各執(zhí)行結(jié)構(gòu)可很方便地達(dá)到所希望的動(dòng)作配合等優(yōu)點(diǎn)。
壓力機(jī)有多種型號(hào)規(guī)格，其壓制力從幾十噸到上萬(wàn)噸。按工作介質(zhì)可分為水壓機(jī)和油壓機(jī)兩種。用乳化液做介質(zhì)的液壓機(jī)，稱為水壓機(jī)，其壓制力很大，多用于重型機(jī)械廠和造船廠等。用礦物油型液壓有做介質(zhì)的液壓機(jī)成為油壓機(jī)，產(chǎn)生的壓智力較水壓機(jī)小，在許多工業(yè)部門得到廣泛的應(yīng)用。
圖1-1壓力機(jī)
液壓機(jī)的類型很多，多為立式,其中四柱式液壓機(jī)最為典型，應(yīng)用也最為廣泛。其基本結(jié)構(gòu)如圖1-1。
（2）壓力機(jī)的工作原理簡(jiǎn)介
該機(jī)的四根立柱上安裝有驅(qū)動(dòng)上滑塊的液壓缸。液壓機(jī)的壓制工藝要求液壓缸的工作循環(huán)為：快速下行→慢速加壓→保壓延時(shí)→快速返回→原位停止;并且壓力速度和保壓時(shí)間可調(diào)節(jié)。工藝循環(huán)圖如圖1-2所示。
圖1-2 壓力機(jī)工藝循環(huán)圖
第二章 熱壓機(jī)的本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)為四柱式熱壓機(jī)，熱壓件是寬×厚為40×4（mm）的板條，熱壓件材料是木塑復(fù)合材料，此材料的彈性模量是4 GPa，彎曲模量是3.6 GPa，抗拉強(qiáng)度是19 MPa，彎曲強(qiáng)度是35 MPa，要求最終熱壓彎曲成下上模半徑分別為53 mm和50 mm、50 mm和47 mm、33 mm和30 mm、30 mm和27 mm、23 mm和20 mm、20 mm和17 mm的六組不同半徑的V形件，并設(shè)計(jì)其彎曲模。
2.1 本體結(jié)構(gòu)與機(jī)架形式
三梁四柱式上傳動(dòng)機(jī)架是最常見的結(jié)構(gòu)形式，廣泛應(yīng)用于各種用途的液壓機(jī)中。在這種結(jié)構(gòu)中，上下橫梁與立柱應(yīng)組成一個(gè)剛性封閉框架，它要承受液壓機(jī)的全部工作載荷，不應(yīng)有任何松動(dòng)，因此液壓機(jī)的地基是不承受工作載荷的。
2.2 基本參數(shù)的確定
對(duì)于V形件（圖2-1）
圖2-1 自由彎曲示意圖
（2.1）
式中 ——彎曲結(jié)束時(shí)的自由彎曲力；
——彎曲件寬度（mm）；
——彎曲件厚度（mm）；
——彎曲件的彎曲半徑（mm）；
——材料的強(qiáng)度極限（MPa）；
——安全系數(shù)，一般取k=1.3。
代入數(shù)據(jù)，得
可知此力較小。
根據(jù)表2-1，本設(shè)計(jì)選取公稱力為1000 kN。
表2.1 各種液壓機(jī)主參數(shù)系列（JB/T 611—1991）(節(jié)選)
序號(hào)
液壓機(jī)名稱
單位
主參數(shù)（公稱力）系列
34
三梁四柱式液壓機(jī)
KN
400，630，1000，1600，2000，2500，3150，4000，5000，6300，8000，10000，16000
三梁四柱式熱壓機(jī)的外形如圖2-2。
圖2-2 三梁四柱式液壓機(jī)
根據(jù)表2-2可知1000 kN 液壓機(jī)的基本參數(shù)。
表2-2 三梁四柱式液壓機(jī)的基本參數(shù)（JB/T 9957.2—1999）(節(jié)選)
名稱
單位
參數(shù)
公稱力P
kN
1000
滑塊行程S
mm
600
開口高度H
mm
900
空程下行
mm/s
22
工作
mm/s
14
回程
mm/s
47
工作臺(tái)面有效尺寸
左右x前后(BxT)
mm
720x580
頂出力P1
kN
190
頂出行程S1
mm
200
第三章 液壓缸設(shè)計(jì)
3.1液壓缸的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1.1液壓缸的類型
圖3-1雙作用單活塞桿液壓缸
液壓缸選用雙作用單活塞桿液壓缸，活塞在行程終了時(shí)緩沖。因?yàn)楣ぷ鬟^程中需要往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從圖可見，油缸被活塞頭分隔為兩腔，側(cè)面有兩個(gè)進(jìn)油口，因此，可以獲得往復(fù)的運(yùn)動(dòng)。實(shí)質(zhì)上起到兩個(gè)柱塞缸的作用。此種結(jié)構(gòu)形式的油缸，在中小型液壓機(jī)上應(yīng)用最廣。
3.1.2鋼筒的連接結(jié)構(gòu)
在設(shè)計(jì)中上、頂出缸都選擇法蘭連接方式。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工，易裝卸。
主缸采用前端法蘭安裝，頂出缸采用后端法蘭安裝。
缸口部分采用了Y形密封圈、導(dǎo)向套、O形防塵圈和鎖緊裝置等組成，用來(lái)密封和引導(dǎo)活塞桿。由于在設(shè)計(jì)中缸孔和活塞桿直徑的差值不同，故缸口部分的結(jié)構(gòu)也有所不同。
3.1.3缸底結(jié)構(gòu)
缸底結(jié)構(gòu)常應(yīng)用有平底、圓底形式的整體和可拆結(jié)構(gòu)形式。
平底結(jié)構(gòu)具有易加工、軸向長(zhǎng)度短、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。所以目前整體結(jié)構(gòu)中大多采用平底結(jié)構(gòu)。圓底整體結(jié)構(gòu)相對(duì)于平底來(lái)說受力情況較好，因此，在相同應(yīng)力，重量較輕。另外，在整體鑄造的結(jié)構(gòu)中，圓形缸底有助于消除過渡處的鑄造缺陷。但是，在液壓機(jī)上所使用的油缸一般壁厚均較大，而缸底的受力總是較缸壁小。因此，上述優(yōu)點(diǎn)就顯得不太突出，這也是目前在整體結(jié)構(gòu)中大多采用平底結(jié)構(gòu)的一個(gè)原因。然而整體結(jié)構(gòu)的共同缺點(diǎn)為缸孔加工工藝性差，更換密封圈時(shí)，活塞不能從缸底方向拆出，但由于較可拆式缸底結(jié)構(gòu)受力情況好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，因此在中小型液壓機(jī)中使用也較廣。
在設(shè)計(jì)中選用的是平底結(jié)構(gòu)。
3.1.4油缸放氣裝置
通常油缸在裝配后或系統(tǒng)內(nèi)有空氣進(jìn)入時(shí)，使油缸內(nèi)部存留一部分空氣，而常常不易及時(shí)被油液帶出。這樣，在油缸工作過程中由于空氣的可壓縮性，將使活塞行程中出現(xiàn)振動(dòng)。因此，除在系統(tǒng)采取密封措施、嚴(yán)防空氣侵入外，常在油缸兩腔最高處設(shè)置放氣閥，排出缸內(nèi)殘留的空氣，使油缸穩(wěn)定的工作
排氣閥的結(jié)構(gòu)形式包括整體式和組合式。在設(shè)計(jì)中選用的是整體式。
整體式排氣閥閥體與閥針合為一體，用螺紋與鋼筒或缸蓋連接，靠頭部錐面起密封作用。排氣時(shí)，擰松螺紋，缸內(nèi)空氣從錐面間隙中擠出，并經(jīng)斜孔排出缸外。這種排氣閥簡(jiǎn)單、方便、但螺紋與錐面密封處同心度要求較高，否則擰緊排氣閥后不能密封，會(huì)造成泄露。
3.1.5緩沖裝置
緩沖裝置的工作原理是使鋼筒低壓腔內(nèi)油液(全部或部分)通過節(jié)流把動(dòng)能轉(zhuǎn)換為熱能，熱能則由循環(huán)的油液帶到液壓缸外
緩沖裝置的結(jié)構(gòu)有恒節(jié)流面積緩沖裝置和變節(jié)流型緩沖裝置。在設(shè)計(jì)中我采用的是恒節(jié)流面積緩沖裝置，此類緩沖裝置在緩沖過程中，由于其節(jié)流面積不變，故在緩沖開始時(shí)，產(chǎn)生的緩沖制動(dòng)力很大，但很快就降低下來(lái)，最后不起什么作用，緩沖效果很差。但是在一般系列化的成品液壓缸中，由于事先無(wú)法知道活塞的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度以及運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量和載荷等，因此為了使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于設(shè)計(jì)，降低制造成本，仍多采用此種節(jié)流緩沖方式。
3.2 缸體結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)確定
3.2.1主缸參數(shù)
（1）主缸的內(nèi)徑
（注：所用公式都來(lái)源于文獻(xiàn)【10】【17】）
===0.226M （3-1）
按標(biāo)準(zhǔn)取整=0.220m
（2）主缸活塞桿直徑
===0.175m （3-2）
按標(biāo)準(zhǔn)取整=0.180m
（3）主缸實(shí)際壓力:
= （3-3）
（4）主缸實(shí)際回程力:
= （3-4）
3.2.2頂出缸參數(shù)
（1）頂出缸的內(nèi)徑
===0.0984m
按標(biāo)準(zhǔn)取整=0.1m
（2）頂出缸的活塞桿直徑
===0.0485m
按標(biāo)準(zhǔn)取整=0.05m
（3）頂出缸實(shí)際頂出力:
=
（4）頂出缸實(shí)際回程力：
=
3.3各缸動(dòng)作時(shí)的流量
3.3.1 主缸進(jìn)油流量與排油流量
（1）快速空行程時(shí)的活塞腔進(jìn)油流量
= （3-5）
（2）快速空行程時(shí)的活塞腔的排油流量
== （3-6）
（3）工作行程時(shí)的活塞腔進(jìn)油流量
==
（4）工作行程時(shí)的活塞腔的排油流量
==
（5）回程時(shí)的活塞桿腔進(jìn)油流量
==
（6）回程時(shí)的活塞腔的排油流量
==
3.3.2 頂出缸的進(jìn)油流量與排油流量
（1）頂出時(shí)的活塞腔進(jìn)油流量
=
（2）頂出時(shí)的活塞桿的排油流量
==
（3）回程時(shí)的活塞桿腔進(jìn)油流量
==
（4）回程時(shí)的活塞腔的排油流量
==
表3-1主缸鋼筒所選材料
型號(hào)
≥／MPa
≥／MPa
≥／%
45
610
360
14
3.4 液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算
3.4.1 主缸的設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）筒壁厚計(jì)算
公式: =++ （3-7）
當(dāng)～0.3時(shí)，用使用公式:
==0.042 m （3-8）
取 =0.050m
--為缸筒材料強(qiáng)度要求的最小，M --為鋼筒外徑公差余量，M
--為腐蝕余量，M --試驗(yàn)壓力，16M時(shí)，取=1.25P
P—管內(nèi)最大工作壓力為25 M --鋼筒材料的許用應(yīng)力，M =/n
--鋼筒材料的抗拉強(qiáng)度，M n—安全系數(shù)，通常取n=5
當(dāng)時(shí),材料使用不夠經(jīng)濟(jì),應(yīng)改用高屈服強(qiáng)度的材料.
（2）筒壁厚校核
額定工作壓力, 應(yīng)該低于一個(gè)極限值,以保證其安全.
MPa=0.35=44MPa （3-9）
=外徑 D=內(nèi)徑
同時(shí)額定工作壓力也應(yīng)該完全塑性變形的發(fā)生:
=2.3320=98.3MPa （3-10）
--缸筒完全塑性的變形壓力, --材料屈服強(qiáng)度MPa
--鋼筒耐壓試驗(yàn)壓力，MPa
=34.4~41.3 MPa （3-11）
（3）缸筒的暴裂壓力
=2.3610=187.4MPa （3-12）
（4）缸筒底部厚度
缸筒底部為平面時(shí):
0.4330.433mm （3-13）
取 mm --筒底厚，MM
（5）核算缸底部分強(qiáng)度
按照平板公式即米海耶夫推薦的公式計(jì)算，缸底進(jìn)油孔直徑為φ20cm則
Ψ===0.6875 （3-14）
= =69.8 MPa （3-15）
按這種方法計(jì)算[]=100MPa <[] 所以安全
（6）缸筒端部法蘭厚度:
==40.4mm （3-16）
取 h=45mm
--法蘭外圓半徑; --螺孔半徑; 螺釘 – M20
b—螺釘中心到倒角端的長(zhǎng)度
=32cm = 42cm =48.5cm = =10cm h=10cm
= =37cm = = =47.25cm
圖3-2 部分工作缸
（7）校核法蘭部分強(qiáng)度：
==0.067cm （3-17）
（3-18）
其中P===110.2=11.02KN/cm （3-19）
==0.0335 （3-20）
=0.367 （3-21）
=1 （3-22）
==0.42 （3-23）
所以 =95.1MPa
（3-24）
=57.1+34.6=91.7 MPa<[] 滿足要求
依據(jù)上面公式當(dāng)墊片的厚度為大于10cm時(shí)就能滿足要求，為了滿足橫梁的強(qiáng)度和工藝性，墊片厚度選用25cm。因此可以推算橫梁的厚度取大于25cm即滿足要求。
（8）缸筒法蘭連接螺釘：
表2.2 螺釘所選材料
型號(hào)
≥／MPa
≥／MPa
≥／%
35
540
320
17
（a）螺釘處的拉應(yīng)力
=MPa==4.5MPa （3-25）
z-螺釘數(shù)8根; k-擰緊螺紋的系數(shù)變載荷 取k=4; -螺紋底徑, m
（b）螺紋處的剪應(yīng)力:
=0.475MPa （3-26）
=MPa （3-27）
-屈服極限 -安全系數(shù); 5
（c）合成應(yīng)力:
== MPa （3-28）
（9）墊片與橫梁間螺釘?shù)男：耍?
（a）螺釘處的拉應(yīng)力
=MPa==3.8MPa （3-29）
z-螺釘數(shù)8根; k-擰緊螺紋的系數(shù)變載荷 取k=4; -螺紋底徑, m
（b）螺紋處的剪應(yīng)力:
=0.475 MPa （3-30）
= MPa （3-31）
-屈服極限 -安全系數(shù); 5
（c）合成應(yīng)力:
== MPa （3-32）
（9）活塞桿直徑d的校核
表2-3 活塞桿所選材料
型號(hào)
≥／MPa
≥／MPa
≥／%
45MnB
1030
835
9
（3-33）
d=0.05m滿足要求
F—活塞桿上的作用力
—活塞桿材料的許用應(yīng)力，=/1.4
3.4.2 頂出缸的設(shè)計(jì)計(jì)算
表2.4鋼筒所選材料
型號(hào)
≥／MPa
≥／MPa
≥／%
45
610
360
14
（1）頂出缸管壁厚：
公式: =++
當(dāng)～0.3時(shí)，用使用公式:
==0.0196m
取 =0.025m
--為缸筒材料強(qiáng)度要求的最小，M --為鋼筒外徑公差余量，M
--為腐蝕余量，M --試驗(yàn)壓力，16M時(shí)，取=1.25P
P—管內(nèi)最大工作壓力為25 M --鋼筒材料的許用應(yīng)力，M =/n
--鋼筒材料的抗拉強(qiáng)度，M n—安全系數(shù)，通常取n=5
當(dāng)時(shí),材料使用不夠經(jīng)濟(jì),應(yīng)改用高屈服強(qiáng)度的材料.
（2）頂出缸筒壁厚校核
額定工作壓力, 應(yīng)該低于一個(gè)極限值,以保證其安全.
MPa=0.35=62.2MPa
=外徑 D=內(nèi)徑
同時(shí)額定工作壓力也應(yīng)該完全塑性變形的發(fā)生:
=2.3320=78.9 MPa
--缸筒完全塑性的變形壓力, --材料屈服強(qiáng)度MPa
--鋼筒耐壓試驗(yàn)壓力，MPa
=27.62～33.14 MPa
（3）缸筒的暴裂壓力
=2.3610=150.4MPa
（4）缸筒底部厚度
缸筒底部為平面:
0.4330.433mm
取 mm
--筒底厚，MM
（5）核算缸底部分強(qiáng)度
按照平板公式即米海耶夫推薦的公式計(jì)算，缸底進(jìn)油孔直徑為φ8cm，則
Ψ===0.68= =43.1MPa
按這種方法計(jì)算[]=100MPa <[] 所以安全
（6）缸筒端部法蘭厚度:h
==36.3mm
取 h=40mm
--法蘭外圓半徑; --螺孔直徑; 螺栓 – M12
b—螺栓中心到倒角端的長(zhǎng)度
=12.5cm = 16cm =20.2cm = =3.5cm h=4cm = =14.25cm = = =20.1cm
（7）校核法蘭部分強(qiáng)度：
==0.182cm
其中 P===137.1=13.71KN/cm
==0.364
=0.175
=1.493
==0.48
所以 =53.9 MPa
=264+39.2=303.2 MPa<[] 滿足要求
（8）缸筒法蘭連接螺釘：
表2.5 螺釘所選材料
型號(hào)
≥／MPa
≥／MPa
≥／%
35
540
320
17
（a）螺栓處的拉應(yīng)力
=MPa==2.9MPa
z-螺栓數(shù)8根; k-擰緊螺紋的系數(shù)變載荷 取k=4; -螺紋底徑, m
（b）螺紋處的剪應(yīng)力:
=0.475MPa
=MPa
-屈服極限 -安全系數(shù); 5
（c）合成應(yīng)力:
== MPa
（9）墊片與橫梁間螺栓的校核
（a）螺栓處的拉應(yīng)力
=MPa==2.9 MPa
z-螺栓數(shù)8根; k-擰緊螺紋的系數(shù)變載荷 取k=4; -螺紋底徑, m
（b）螺紋處的剪應(yīng)力:
=0.475MPa
=MPa
-屈服極限 -安全系數(shù); 5
（c）合成應(yīng)力:
== MPa
（10）活塞桿直徑d的校核：
表2.6 活塞桿所選材料
型號(hào)
≥／MPa
≥／MPa
≥／%
45MnB
1030
835
9
d=0.018m 滿足要求
F—活塞桿上的作用力
—活塞桿材料的許用應(yīng)力，=/1.4
第四章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及元件選擇
4.1液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)是在行程中壓力變化很大，所以在行程中不同階段保證達(dá)到規(guī)定的壓力是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中首先要考慮的。
確定液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)方案時(shí)要重點(diǎn)考慮下列問題：
（1）快速行程方式
液壓機(jī)液壓缸的尺寸較大，在快速下行時(shí)速度也較大，需要的流量較大（289.4 L/min），這樣大流量的油液如果由液壓泵供給；則泵的容量會(huì)很大。液壓機(jī)常采用的快速行程方式可以有許多種，本機(jī)采用自重快速下行方式。
（2）減速方式
液壓機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件在下行行程中快接近制件時(shí)，應(yīng)該由快速變換為較慢的壓制速度。減速方式主要有壓力順序控制和行程控制兩種方式；壓力順序控制是利用運(yùn)動(dòng)部件接觸制件后負(fù)荷增加使系統(tǒng)壓力升高到一定值時(shí)自動(dòng)變換速度；
（3）壓制速度的調(diào)整
制件的壓制工藝一般要提出一定壓制速度的要求，解決這一問題的方很多。本例中采用機(jī)動(dòng)伺服變量泵，故仍利用行程擋塊（塊擋的形狀）來(lái)使液壓泵按一定規(guī)模變化以達(dá)到規(guī)定的壓制速度。
（4）壓制壓力及保壓
在壓制行程中不同階段的系統(tǒng)壓力決定于負(fù)載，為了保證安全，應(yīng)該限制液壓系統(tǒng)的最高壓力，本系統(tǒng)擬在變量泵的壓油口與主油路間并聯(lián)一只溢流閥作安全閥用。
有時(shí)壓制工藝要求液壓缸在壓制行程結(jié)束后保壓一定時(shí)間，保壓方法有停液壓泵保壓與開液壓泵保壓兩種，本系統(tǒng)根據(jù)壓機(jī)的具體情況擬采用開液壓泵保壓；此法的能量消耗較前一種大。但系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單。
（5）泄壓換向方法
若泄壓過快，將引起劇烈的沖擊、振動(dòng)和驚人的聲音，甚至?xí)蛞簤簺_擊而使元件損壞。此問題在大型液壓機(jī)中愈加重要。本例采用帶阻尼狀的電液動(dòng)換向閥，該閥中位機(jī)能是H型，控制換向速度，延長(zhǎng)換向時(shí)間，就可以使上腔高壓降低到一定值后才將下腔接通壓力油。此法最為簡(jiǎn)單，適合于小型壓機(jī)。
（6）主缸與頂出缸的互鎖控制回路
為保障頂出缸的安全，在主缸動(dòng)作時(shí)，必須保證頂出缸的活塞下行到最下位置。本例采用兩個(gè)換向閥適當(dāng)串聯(lián)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)兩缸的互鎖控制（見圖4-1）。
4.2 擬定液壓系統(tǒng)原理圖
在以上分析的基礎(chǔ)上，擬定的液壓系統(tǒng)原理圖如圖4-1所示。
圖4-1 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖
系統(tǒng)的工作過程如下：
液壓泵起動(dòng)后，電液換向閥4及6處于中位，液壓泵輸出油液經(jīng)背壓閥7再經(jīng)閥6的中位低壓卸荷，此時(shí)主缸處于最上端位置而頂出缸在最下端位置，電磁鐵2YA得電，換向閥6在右位工作，此時(shí)5YA得電，換向閥4也在右位工作，液壓泵輸出的壓力油進(jìn)入主缸上腔，此時(shí)3YA也得電，控制油路經(jīng)閥5通至液控單向閥3，使閥3打開，主缸下腔的油能經(jīng)閥3很快排入油箱，主缸在自重作用下實(shí)現(xiàn)快速空程下行，由于活塞快速下行時(shí)液壓泵進(jìn)入主缸上腔的流量不足，上腔形成負(fù)壓，充液筒中的油液經(jīng)充液閥（液控單向閥）1吸入主缸。
當(dāng)電氣擋塊碰到行程開關(guān)時(shí)3YA失電，控制油路斷開，閥3關(guān)閉，此時(shí)單向順序閥（平衡閥）2使主缸下腔形成背壓，與移動(dòng)件的自重相平衡。自重快速下行結(jié)束。與此同時(shí)用行程擋塊使液壓泵的流量減小，主缸進(jìn)入慢速下壓行程，在此行程中可以用行程擋塊控制液壓泵的流量適應(yīng)壓制速度的要求。由壓力表刻度指示達(dá)到壓制行程的終點(diǎn)。
行程過程結(jié)束后，可由手動(dòng)按鈕控制使5YA失電，4YA得電，換向閥4換向，由于閥2帶阻尼器，換向時(shí)間可以控制，而閥4的中位機(jī)能是H型，閥處于中位時(shí)使主缸上腔的高壓油泄壓，然后閥4再換為左位，此時(shí)壓力油經(jīng)閥2的單向閥進(jìn)入主缸下腔，由于下腔進(jìn)油路中的油液具有一定壓力；故控制油路可以使閥1打開，主缸上腔的油液大部分回到充液筒，一部分經(jīng)閥4排回油箱，此時(shí)主缸實(shí)現(xiàn)快速回程。充液筒油液充滿后，溢出的油液可經(jīng)油管引至油箱。
回程結(jié)束后，閥4換至中位，主缸靜止不動(dòng)。
1YA得電，2YA失電，閥6換至左位，壓力油進(jìn)入頂出缸下腔，頂出缸頂出制件，然后1YA失電，2YA得電，閥6換至右位，頂出缸回程；回程結(jié)束后，2 YA失電，閥6換至中位，工作循環(huán)完成，系統(tǒng)回到原始狀態(tài)。液壓系統(tǒng)電磁鐵動(dòng)作見表4-1。
4.1 電磁鐵動(dòng)作循環(huán)表
元件
動(dòng)作
1YA
2YA
3YA
4YA
5YA
主缸快速下行
–
+
+
–
+
主缸慢速下壓
–
+
–
– –
+
主缸泄壓
–
+
–
-
–
主缸回程
–
+
–
+
–
頂出缸頂出
+
–
–
+
–
頂出缸回程
–
+
–
+
–
原位卸荷
–
–
–
–
–
4.3選擇液壓元件
4.3.1 選擇液壓泵和確定電動(dòng)機(jī)功率
① 液壓泵的最高工作壓力就是液壓缸慢速下壓行程終了時(shí)的最大工作壓力
pp = = = 24.6 MPa
因?yàn)樾谐探K了時(shí)流量q＝0，管路和閥均不產(chǎn)生壓力損失；而此時(shí)液壓缸排油腔的背壓已與運(yùn)動(dòng)部件的自重相平衡，所以背壓的影響也可不計(jì)。
② 液壓泵的最大流量
qp≥K（∑q）max
泄漏系數(shù)K = 1.1~1.3，此處取K = 1.1。由工況圖（圖1.3）知快速下降行程中q為最大（q =64.8L/min），但此時(shí)已采用充液筒充液方法來(lái)補(bǔ)充流量，所以不按此數(shù)值計(jì)算，而按工作行程時(shí)的流量計(jì)算。
qmax = q3 =41.23L/min
qp=1.1q3 = 1.1×41.23=45.35L/min
③ 根據(jù)已算出的qP和pP，選軸向杜塞泵型號(hào)規(guī)格為63CCY14-1B，其額定壓力為28MPa，滿足25~60％壓力儲(chǔ)備的要求。排量為63m L/r，電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速為1500 r/min，故額定流量為：q = qn = = 94.5 L/min，額定流量比計(jì)算出的qP大，能滿足流量要求，此泵的容積效率ηv = 0.92。
④ 電動(dòng)機(jī)功率 驅(qū)動(dòng)泵的電動(dòng)機(jī)的功率可以由工作循環(huán)中的最大功率來(lái)確定；由工況分析知，最大功率為5.76 kW，取泵的總效率為η泵 = 0.85。
則P ===6.78kW
選用功率為7.5 kW，額定轉(zhuǎn)速為1440 r/min的電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：Y132m-4（Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)）。
4.3.2 選擇液壓控制閥
閥2、4、6、7通過的最大流量均等于qP，而閥1的允許通過流量為q
q = q1–qP＝289.4–65.9＝223.5 L/min
閥3的允許通過流量為q = q1 = 289.4 = 67.9 L/min
閥8是安全閥，其通過流量也等于qP。
以上各閥的工作壓力均取p＝32 MPa。
本系統(tǒng)所選用的液壓元件見表4-2。
表4-2 液壓機(jī)液壓元件型號(hào)規(guī)格明細(xì)表
序號(hào)
元件名稱
型 號(hào)
規(guī) 格
1
液控單向閥
SV30P-30B
華德：31.5MPa，30通徑，流量400L/min
2
單向順序閥
（平衡閥）
DZ10DP1-40BY
華德：10通徑，流量80L/min，
控制壓力（25~210）×105Pa
3
液控單向閥
SV20P-30B
華德：31.5MPa，20通徑，流量400L/min
4
電液換向閥
WEH25H20B106AET
華德：28MPa，25通徑，流量1100L/min
5
電磁換向閥
3WE4A10B
華德：21MPa，4通徑，流量25L/min
6
電液換向閥
WEH25G20B106AET
華德：28MPa，25通徑，流量1100L/min
7
順序閥
DZ10DP140B210M
華德：10通徑，流量80L/min，
控制壓力（25~210）×105Pa
8
溢流閥
（安全閥）
DBDH20P10B
華德：20通徑，流量250L/min，
調(diào)壓范圍（2.5~40）MPa
9
軸向柱塞泵
63CCY14-1B
32MPa，排量63mL/r，1500r/min
10
主液壓缸
自行設(shè)計(jì)
11
頂出液壓缸
自行設(shè)計(jì)
12
壓力表
Y-100
（0~400）×105Pa
13
壓力表開關(guān)
KF-L8/20E
4.3.3選擇輔助元件
（1）確定油箱容量
由資料，中高壓系統(tǒng)（p>6.3 MPa）油箱容量V =（6~12）qP。
本例取V = 8×qP = 8×94.5 = 756 L（qP用液壓泵的額定流量）.
取油箱容量為800 L。
充油筒容量V1 =（2–3）Vg = 3×25 = 75（L）
式中 Vg——主液壓缸的最大工作容積。
在本例中，Vg = A1Smax = 804×31 = 24924cm3 ≈ 25（L）
（2）油管的計(jì)算和選擇
如參考元件接口尺寸，可選油管內(nèi)徑d = 20mm。
計(jì)算法確定：液壓泵至液壓缸上腔和下腔的油管
d = 取v = 4m/s，q = 65.9 L/min
d = = 1.87 cm，選d = 20 mm.
與參考元件接口尺寸所選的規(guī)格相同。
充液筒至液壓缸的油管應(yīng)稍加大，可參考閥1的接口尺寸確定
選d = 32 mm的油管，油管壁厚：δ≥。
選用鋼管：[σ] = ≈ 83.25MPa，取n = 4， σb = 333MPa（10＃鋼）。
σ = = = 3.84 mm，取σ = 4 mm
第五章 熱壓機(jī)機(jī)體設(shè)計(jì)
5.1 立柱設(shè)計(jì)
5.1.1立柱設(shè)計(jì)計(jì)算
先按照中心載荷進(jìn)行初步核算，許用應(yīng)力[]不應(yīng)大于55，并參照同類型液壓機(jī)的立柱，初步定出立柱直徑。
按標(biāo)準(zhǔn)選取立柱螺紋。
立柱螺紋區(qū)到光滑區(qū)過渡圓角應(yīng)盡可能取大些，最好在30~50mm之間。
原設(shè)計(jì)主要參數(shù)為：
F=1000KN
H=900mm
B=360mm(寬邊立柱中心距)
d=30cm(立柱光滑部分直徑)
e=10cm(允許偏心距)
n=4（立柱的根數(shù)）
立柱材料為45#鋼，中頻淬火≥620MPa，≥375MPa
中心載荷時(shí)的應(yīng)力：
===22.2 （5-1）
偏心載荷靜載荷合成應(yīng)力 由于小型液壓機(jī)，可將立柱考慮為插入端的懸臂梁，m=0.25
=+=+=22.2+74.1=96.3 （5-2）
<150,因此是安全的。
對(duì)于截面的45#鋼，≥375MPa，尺寸系數(shù)已考慮在內(nèi)，立柱表面為精車，對(duì)于正火的45#鋼，表面質(zhì)量系數(shù)為0.9，因此[]可取為300MPa.過渡圓角半徑為30mm.
疲勞強(qiáng)度校核：
==0.1 （5-3）
==0.107 （5-4）
從文獻(xiàn)【10】中查出=1.58
K=1=0.70（1.58-1）=1.41 （5-5）
=K=1.41×96.3=104.4<300 （5-6）
[]為200MPa, 因此是安全的。
立柱是四柱液壓機(jī)重要的支承件和受力件，同時(shí)又是活動(dòng)橫梁的導(dǎo)向基準(zhǔn)。因此，立柱應(yīng)有足夠的強(qiáng)度與剛度，導(dǎo)向表面應(yīng)有足夠的精度，光潔度和必要的硬度。
5.1.2連結(jié)形式
立柱式機(jī)架是常見的機(jī)架形式，一般由4根立柱通過螺母將上、下橫梁緊固地連結(jié)在一起，組成一個(gè)剛性的空間框架。在這個(gè)框架中，既安裝了液壓機(jī)本體的主要零部件，又在液壓機(jī)工作時(shí)，承受液壓機(jī)的全部工作載荷，并作為液壓機(jī)運(yùn)動(dòng)部分的導(dǎo)向。整個(gè)機(jī)架的剛度與精度，在很大程度上取決于立柱與上、下橫梁的連接形式與連接的緊固程度。
圖5-1中、小型液壓機(jī)立柱連結(jié)形式
在中、小型液壓機(jī)中，常用的連結(jié)形式有以下4種：
（1）立柱用臺(tái)肩分別支承上、下橫梁，然后用外鎖緊螺母上、下予以鎖緊。這種結(jié)構(gòu)中，上橫梁下表面（工作臺(tái)）上表面間的距離與平行度，全靠4根立柱臺(tái)肩間尺寸的一致性來(lái)保證，因此裝配簡(jiǎn)單，不需調(diào)整，裝配后機(jī)架的精度也無(wú)法調(diào)整，且對(duì)立柱臺(tái)肩間尺寸精度的加工要求很高。因此，這種結(jié)構(gòu)僅在無(wú)精度要求的小型簡(jiǎn)易液壓機(jī)中采用。
（2）內(nèi)外螺母式，即在立柱上分別用內(nèi)、外兩個(gè)螺母來(lái)固定上、下橫梁，用內(nèi)螺母來(lái)起上述臺(tái)肩的支承作用，用外鎖緊螺母上、下予以鎖緊。上橫梁下表面的水平度以及下橫梁（工作臺(tái)）上表面的水平度，兩個(gè)表面之間的平行度與間距的保持，全靠安裝時(shí)內(nèi)螺母的調(diào)整，因此，對(duì)立柱的有關(guān)軸向尺寸要求不高，但對(duì)立柱螺紋精度（與立柱軸線的平行度）及內(nèi)螺母精度（內(nèi)螺母的螺紋對(duì)于上、下橫梁貼合面的垂直度）要求較高，安裝時(shí)調(diào)整比較麻煩。
（3）在與上橫梁連結(jié)處用臺(tái)肩代替內(nèi)螺母，精度調(diào)節(jié)和加工均不很復(fù)雜，但立柱預(yù)緊不如第2種方便。
（4）與第3種形式基本相同，只是在下橫梁處用臺(tái)肩代替內(nèi)螺母，但精度調(diào)節(jié)比第3種簡(jiǎn)便可靠。
在設(shè)計(jì)中選用的是第四種連結(jié)方式。
圖5-2 組合式立柱螺母
5.1.3立柱的螺母及預(yù)緊
立柱螺母一般為圓柱形，小液壓機(jī)的立柱螺母是整體的，立柱直徑在150mm以上時(shí)，做成組合式，由兩個(gè)半螺栓緊固而成，材料用35~45鍛鋼或鑄鋼。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)中我選用的立柱為300mm，所以采用此種結(jié)構(gòu)。
立柱螺母的尺寸已有機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 2001.73——1999，螺母外徑約為螺紋直徑的1.5倍，內(nèi)螺母一般與螺母等高，約為螺紋直徑的0.9倍。
25MN以下的液壓機(jī)，其立柱多做成實(shí)心的，實(shí)心的立柱的兩端要鉆出預(yù)緊螺母用的加熱孔。
立柱的預(yù)緊分加熱預(yù)緊與液壓預(yù)緊。本次設(shè)計(jì)選用的是加熱預(yù)緊方式。
加熱預(yù)緊 比較常用的方法，為此，立柱端部應(yīng)鉆有加熱孔，其深度應(yīng)大于橫梁的高度。在立柱及上橫梁安裝好后，先將內(nèi)、外螺母冷態(tài)擰緊，然后用電熱棒或通入蒸汽等加熱方法使立柱端部伸長(zhǎng)，達(dá)到一定溫度后，將外螺母再向下擰過一個(gè)角度，一般是用螺母外徑上一點(diǎn)轉(zhuǎn)過的弧長(zhǎng)來(lái)度量。立柱冷卻后，就在螺母與橫梁之間產(chǎn)生一個(gè)很大的預(yù)緊力，使螺母不易松動(dòng)。加熱時(shí)應(yīng)注意兩對(duì)角立柱同時(shí)加熱。
5.1.4 立柱的導(dǎo)向裝置
活動(dòng)橫梁運(yùn)動(dòng)及工作時(shí)，一般以立柱為導(dǎo)向，由于活動(dòng)橫梁往復(fù)運(yùn)動(dòng)頻繁，且在偏心加壓時(shí)有很大的側(cè)推力，因此，不可能讓活動(dòng)橫梁與立柱直接接觸，互相磨損，必須選擇耐磨損、易更換的材料作為兩者之間的導(dǎo)向裝置。導(dǎo)向裝置的質(zhì)量直接關(guān)系到活動(dòng)橫梁的運(yùn)動(dòng)精度及被加工件的尺寸精度，也會(huì)影響到工作缸密封件與導(dǎo)向面的磨損情況，對(duì)模具壽命及機(jī)身的受力情況也均有影響，為此，必須合理選擇導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)及配合要求。
圖5-3 導(dǎo)套
導(dǎo)向裝置可分為導(dǎo)套與平面導(dǎo)板兩大類。
（1）導(dǎo)套
對(duì)于圓截面的立柱，都是在活動(dòng)橫梁的立柱孔中采用導(dǎo)套結(jié)構(gòu)，又可分為圓柱面導(dǎo)套和球面導(dǎo)套。
（2）圓柱面導(dǎo)套
在活動(dòng)橫梁的立柱孔中，各裝有上、下兩個(gè)導(dǎo)套，它們由兩半組成，為了拆裝方便，兩半導(dǎo)套的剖分面最好有的斜度，導(dǎo)套兩端裝有防塵用的氈墊。這種導(dǎo)套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。
本次設(shè)計(jì)中采用這種形式的導(dǎo)套。
導(dǎo)套的材料計(jì)算
導(dǎo)套材料一般采用鑄錫青銅ZQSn6-6-3，小液壓機(jī)也有用鐵基粉末冶金的。
導(dǎo)套比壓q的計(jì)算
=1.33 MPa 滿足要求 （5-7）
式中 T——機(jī)架計(jì)算中求得立柱上的側(cè)推力（N）
d——導(dǎo)套內(nèi)孔直徑 (m)
c——導(dǎo)套高度（m）
[q]——許用比壓 （MPa），對(duì)于ZQSn6-6-3，[q]=6~8 MPa
5.1.5 限程套
為防止運(yùn)動(dòng)部分超程，有些液壓機(jī)在下橫梁的4個(gè)立柱上安裝限程套，一般為對(duì)開式，上、下兩端應(yīng)平行，4個(gè)限程套高度應(yīng)一致，內(nèi)孔比立柱直徑大1-2mm，用鑄鐵制造。
圖5-4 立柱安裝限程套
5.2 底座設(shè)計(jì)
底座安裝于工作臺(tái)下部，與基礎(chǔ)相連。底座僅承受機(jī)器之總重量。
底座材料可選用鑄鐵件或焊接結(jié)構(gòu)。主要考慮到外形的美觀，對(duì)精度無(wú)要求。
5.3 橫梁設(shè)計(jì)
5.3.1 上橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
橫梁由鑄造制成，目前以鑄造為多，一般采用ZG35B鑄鋼。 橫梁的寬邊尺寸由立柱的寬邊中心距確定，上梁和活動(dòng)梁的窄邊尺寸應(yīng)盡可能小些，以便鍛造天車的吊鉤容易接近液壓機(jī)中心，梁的中間高度則由強(qiáng)度確定。
設(shè)計(jì)上橫梁時(shí)，為了減輕重量，根據(jù)“ 等強(qiáng)度梁”的概念，設(shè)計(jì)成圖所示的不等高梁，即立柱柱套處的高度h 小于中間截面的高度H。但在過渡區(qū)( A處) 會(huì)有應(yīng)力集中。
由于上橫梁外形尺寸很大，為了節(jié)約金屬和減輕重量，盡量使各個(gè)尺寸在允許的范圍內(nèi)降到最小。梁體做成箱形結(jié)構(gòu)，在安裝缸的地方做成圓筒形，安裝立柱的地方做成方筒形，中間加設(shè)筋板，以提高剛度，降低局部應(yīng)力。
圖5-4梁的不等高結(jié)構(gòu)
5.3.2活動(dòng)橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）活動(dòng)橫梁的主要作用
與工作缸柱塞桿連接傳遞液壓機(jī)的壓力，通過導(dǎo)向套沿立柱導(dǎo)向面上下往復(fù)運(yùn)動(dòng);安裝固定模具及工具等。因此需要有較好的強(qiáng)度、剛度及導(dǎo)向結(jié)構(gòu)?；顒?dòng)橫梁上部與工作缸柱塞相連，下部與上模座相連，梁體結(jié)構(gòu)和受力狀態(tài)都很復(fù)雜。當(dāng)液壓機(jī)工作時(shí)，高壓液體作用于柱塞的力是通過活動(dòng)橫梁及上砧傳遞到鍛件上而做功，活動(dòng)橫梁的上下運(yùn)動(dòng)則依靠梁與立柱的導(dǎo)向裝置。
（2）活塞桿與橫梁的連接
剛性連接 柱塞下端插入活動(dòng)橫梁內(nèi)。此種連接方式在偏心載時(shí)，柱塞跟隨活動(dòng)橫梁一起傾斜，將動(dòng)梁所受偏心力矩的一部分傳給工缸導(dǎo)向套，使導(dǎo)向套承受側(cè)向水平推力或一對(duì)力偶，從而加劇導(dǎo)向套及封的磨損。單缸液壓機(jī)或三缸液壓機(jī)的中間工作缸多采取此種結(jié)構(gòu)。
在活塞桿焊接法蘭用螺釘與橫梁連接，用12根M30的螺釘，達(dá)到預(yù)緊的目的。
5.3.3 下橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
下橫梁的剛度要求應(yīng)略嚴(yán)一些，以保證整個(gè)壓機(jī)的剛性。下橫梁直接與立柱、拉桿、工作臺(tái)、回程缸和頂出器相連，梁體結(jié)構(gòu)和受力狀態(tài)都很復(fù)雜。對(duì)于下橫梁，其設(shè)計(jì)原則與上橫梁相同，是在滿足相連部件最小幾何尺寸要求和工藝要求的條件下，盡可能縮減其縱向、橫向尺寸，這是有效提高梁的剛度、強(qiáng)度和減輕梁的重量應(yīng)首先把握的主要原則。
5.3.4 各橫梁參數(shù)的確定
因?yàn)橐簤焊着c橫梁間的墊片厚度為25cm，因此可以推算橫梁的厚度取大于25cm即滿足要求。考慮在墊片與橫梁的連接面積比墊片與液壓缸的連接面積少一半所以上橫的受力部分厚度選用50cm，因?yàn)橛锌招牟糠?，所以整體厚度選用75cm?；顒?dòng)橫梁受力部分為35cm，整體厚度選用50cm。因?yàn)轫敵龈椎墓Q壓力小，但受力打，所以整體厚度選用40cm。
第六章 熱壓機(jī)的安裝、維護(hù)與保養(yǎng)
6.1熱壓機(jī)的安裝
主機(jī)的四根立柱安裝在下橫梁上固定起來(lái)，下橫梁用地腳螺栓固定在混凝土上，安裝時(shí)，要注意思使立柱的軸線相對(duì)于水平面的垂直度不低于0.08mm（見<機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)>第一巻）立柱上安裝有橫梁，安裝時(shí)要注意，用水平儀來(lái)測(cè)量是否處于水平位置，棟梁為板狀。
液壓機(jī)安裝在穩(wěn)固的基礎(chǔ)上，環(huán)境應(yīng)干燥，空氣中無(wú)腐蝕性氣體，機(jī)器應(yīng)有足夠的空間，便于操作和維修保養(yǎng)。
主體安裝時(shí)一般采用精度為0.1/1000 mm 的水平儀度在油缸的側(cè)面或油缸的端面上，水平儀找到±1格即可，不符時(shí)，加墊鐵片調(diào)正。
壓力機(jī)采用優(yōu)質(zhì)中等精度的粘度的礦物油，油內(nèi)不要含雜質(zhì)以免進(jìn)入油缸后損壞油缸及油塞，影響壓力機(jī)的準(zhǔn)確性。
壓制前，可根據(jù)工件的最大屈服強(qiáng)度，合理的選擇壓制范圍。
壓制過程中，如油泵突然停止工作，應(yīng)立即將所加之負(fù)載缷掉。使油壓降低，檢查后重新開動(dòng)油泵，進(jìn)行壓制，不要在高壓下起動(dòng)油泵或檢查事故原因。
壓制暫停時(shí)，應(yīng)停轉(zhuǎn)油泵，以避免無(wú)故磨損和耗電。
壓制時(shí)，如果電器發(fā)生故障，啟動(dòng)或停止按鈕不起作用時(shí)，應(yīng)立即切斷電源，使