冲压模液压系统液压设计.doc

学院学生课程设计（论文）题 目： 攀枝花学院课程设计 冲压模液压系统 学生姓名： 所在院(系)： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及自动化 班 级： 电子1班 指 导 教 师： 职称： 讲 师 2010年6月20日教务处制前言 现代机械一般多是机械、电气、液压三者紧密联系，结合的一个综合体。液压传动与机械传动、电气传动并列为三大传统形式，液压传动系统的设计在现代机械的设计工作中占有重要的地位。因此，液压传动课程是工科机械类各专业都开设的一门重要课程。它既是一门理论课，也与生产实际有着密切的联系。为了学好这样一门重要课程，除了在教学中系统讲授以外，还应设置课程设计教学环节，使学生理论联系实际，掌握液压传动系统设计的技能和方法。液压传动课程设计的目的主要有以下几点： 1、综合运用液压传动课程及其他有关先修课程的理论知识和生产实际只是，进行液压传动设计实践，是理论知识和生产实践机密结合起来，从而使这些知识得到进一步的巩固、加深提高和扩展。 2、在设计实践中学习和掌握通用液压元件，尤其是各类标准元件的选用原则和回路的组合方法，培养设计技能，提高学生分析和嫁接生产实际问题的能力，为今后的设计工作打下良好的基础。 3、通过设计，学生应在计算、绘图、运用和熟悉设计资料（包括设计手册、产品样本、标准和规范）以及进行估算方面得到实际训练。攀枝花学院本科学生课程设计任务书题目冲压模液压系设计1、课程设计的目的学生在完成液压传动与控制课程学习的基础上，运用所学的液压基本知识，根据液压元件，各种液压回路的基本原理，独立完成液压回路设计任务；从而使学生在完成液压回路设计的过程中，强化对液压元器件性能的掌握，理解不同回路在系统中的各自作用。能够对学生起到加深液压传动理论的掌握和强化实际应用能力的锻炼。2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）冲压模的凸模安装在油缸上，凹模安装在工作台上，在工作台上10mm处安装有一接近开关，当冲压油缸快速下行到接近开关处时，变为慢速下降，直到将钢板冲进凹模，到达凹模的底部时，开时保压5秒，然后快速返回。设计参数，快速下行速度：0.035 m/s；慢进下行速度： 3 mm/s；最大冲压力：950KN；快速行程：350mm ；慢事行程：100mm ，起动时间为0.2s。3、主要参考文献1 成大先. 机械设计手册M。北京：化学工业出版社，2004.2 李壮云. 中国机械设计大典M。南昌:：江西科学技术出版社，2002.13 王文斌. 机械设计手册M 。北京：机械工业出版社，2004.84 雷天觉. 液压工程手册。北京。机械工业出版社。19904、课程设计工作进度计划内容学时明确主机对液压系统的要求，进行工作过程分析4初步确定液压系统的参数，进行工况分析和负载图的编制14确定液压系统的方案，拟定液压系统图4确定液压系统零件的类型，并选择相应的液压元件，确定辅助装置4液压系统的性能运算2集成块的结构设计和制图及编制技术文件12合计1周指导教师（签字）日期年 月 日教研室意见：年 月 日学生（签字）： 接受任务时间： 年 月 日注：任务书由指导教师填写。攀枝花学院本科课程设计 摘要攀枝花学院本科课程设计 目录目 录摘 要1 明确系统设计要求11.1设计要求11.2设计任务说明1 1.2.1冲压模液压系统的工作原理11.2.2 主机动作循环图22 运动参数和负载参数分析33 确定液压缸参数编制工况图54拟定液压系统图75液压元件的选择9 5.1液压泵9 5.2阀类元件及辅助元件9 5.3油管元件10 5.4油箱的容积计算116液压系统性能的运算126.1 压力损失和调定压力的确定12 6.1.1 沿程压力损失12 6.1.2 局部压力损失126.1.3 总的压力损失136.1.4压力阀的调定值计算136.2油液温升验算13参考文献15攀枝花学院本科课程设计 1 明确系统设计要求1明确系统设计要求1.1，设计要求1、主机的用途、主要结构、总体布局；主机对液压系统执行元件在位置布置和空间尺寸以及质量上的限制。2、主机的工艺流程或工作循环；液压执行元件的运动方式（移动、转动或摆动）及其工作范围。3、主机各液压执行元件的动作顺序或互锁要求，各动作的同步要求及同步精度。4、液压吃性元件的负载和运动速度的大小及其变化范围。5、对液压系统工作性能（如工作平稳性、转换精度等）、工作效率、自动化程度等方面的要求。6、液压系统的工作环境和工作条件，如周围介质、环境温度、湿度、尘埃情况、外界冲击振动等。7、其他方面的要求，如液压装置在外观、色彩、经济性等方面的规定或限制。1.2 设计任务说明1.2.1冲压模液压系统的工作原理：冲压模的凸模安装在油缸上，凹模安装在工作台上，在工作台上10mm处安装有一接近开关，当冲压油缸快速下行到接近开关处时，变为慢速下降，直到将钢板冲进凹模，到达凹模的底部时，开时保压5秒，然后快速返回。设计参数，快速下行速度： 0.035m/s；慢进下行速度：3mm/s；最大冲压力：950KN；快速行程：350mm；慢事行程：100mm，起动时间为0.2s。1.2.2首先根据主机要求画出动作循环图，如图1.1所示图1.115 攀枝花学院本科课程设计 2 运动参数和负载参数分析2 运动参数和负载参数分析由于冲压机作上下直线运动，且行程不大（450mm），故可选择单杆液压缸作执行件。根据技术要求和已知参数对液压缸各工况负载进行计算，计算结果如下见表2.1表2.1液压缸各工况负载工况计算公式外负载/N其它工况质量忽略不计0慢速压制950000根据已知参数，各工况持续时间近似计算结果见表2.2表2.2工况持续时间工况计算公式时间/s快速下降10慢速压制33.3保压5快速返回（）11.25利用以上数据并在负载和速度过渡过阶段做粗略的线性处理得如图所示的冲压机液压缸负载循环图和速度循环图如图2.1所示。图2.1液压缸负载循环图和速度循环图图2.1攀枝花学院本科课程设计 3 确定液压缸参数编制工况图3 确定液压缸参数编制工况图（1）计算液压缸有效面积根据表23.2-7先选择液压缸的工作压力将液压缸的无杆腔作为主工作腔，考虑到液压缸下降时，滑块自重采用液压方式平衡，即要有一定的背压力，通过调节溢流阀3来产生背压力，取背压力，则可计算出液压缸无杆腔的有效面积，取机械效率为液压缸无杆腔的有效面积：液压缸内径：按GB/T2348-1993，取标准值D=220mm=22cm。mm取标准值d=16cm液压缸的实际有效面积为：对于双作用单活塞缸来说，如3.1图所示。图3.1活塞缸活塞无杆腔侧有效面积，,活塞有杆腔册有效面积，P供油压力（工作油压），MPaD活塞直径（即液压缸内径），md活塞杆直径，m（2）液压缸在工作循环中各阶段的压力和流量计算见表3.1表3.1各阶段的压力和流量计算工作阶段计算公式负载/N工作腔压力/Pa输入流量快速下降00133080.12减速压制保压9500001146.87快速返回0071643.13（3）循环中各阶段的功率计算如表3.2：表3.2各阶段的功率计算减速保压 由表3.1和3.2的数据绘出工况图3.2 图3.2凸模液压机液压缸工况图攀枝花学院本科课程设计 5 液压元件的选择4拟定液压系统图考虑到液压机工作时所需功率较大，固采用容积调速方式。（1）为满足速度的有极变化，采用压力补偿变量液压泵供油，即在快速下降的时候，液压泵以全流量供油。当转化成慢速加压压制时，泵的流量减水，最后流量为0；（2）当液压缸反向回程时，泵的流量恢复全流量供油。液压缸的运动方向采用在位四通M型电磁换向阀和二位二通电磁换向阀控制。停机时三位四通换向阀处于中位，使液压泵卸荷；（3）为了防止压力头在下降过程中因自重而出现速度失控的现象，在液压缸有杆腔回路上设置一个单向阀；（4）为了压制时保压，在无杆腔进油路上和有杆腔回油路上设置一个液控单向阀；（5）为了使液压缸下降过程中压力头由于自重使下降速度越来越快，在三位四通换向阀处于右位时，回油路口应设置一个溢流阀作背压阀使回油路有压力而不至于使速度失控；（6）为了使系统工作时压力恒定，在泵的出口设置一个溢流阀，来调定系统压力。由于本机采用接近开关控制，利用接近开关来切换换向阀的开与关以实行自动控制；（7）为使液压缸在压制时不至于压力过大，设置一个压力继电器，利用压力继电器控制最大压力，当压力达到调定压力时，压力继电器发出电信号，控制电磁阀实现保压；终上所述拟定液压机系统原理，如图4.1图4.1液压系统原理图5 液压元件的选择 5.1 液压泵由液压缸的工况图，可以看出液压缸的最高工作压力出现在加压压制阶段时，此时液压缸的输入流量很小，且进油路元件较少故泵到液压缸的进油压力损失估计取为所以泵的最高工作压力液压泵的最大供油量按液压缸最大输入流量（80.12L/min）计算，取泄漏系数K=1.1,则。根据以上计算结果查阅1 ，选用A7V107斜轴式轴向柱塞泵，额定压力P=35MPa，排量为107ml/r,最高转速为1000r/min，流量为q=150L/min。功率91kW,转矩594Nm。由于液压缸在保压时输入功率最大，这时液压缸的工压力为30.5MPa，流量为,取泵的总效率。则液压泵的驱动电机所要的功率为：，根据此数据按JB/T9619-1999，选取Y160L-6型电动机，其额定功率，额定转速970r/min,按所选电动机的转速和液压泵的排量，液压泵最大理论流量大于计算所需的流量88.13L/min，满足使用要求。5.2阀类元件及辅助元件根据阀类元件及辅助元件所在油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流量可选出这些液压元件的型号及规格见表5.1序号元件名称额定压力/Pa额定流量ml/r型号及规格说明1定量泵32107A7V107额定转速1000r/min驱动电机功率为91KW2溢流阀31.5120DBDS15G10/15通径15mm3背压阀31.5120DBDS15G10/154三位四通换向阀31.5120DG4V-5-CC-H5单向节流阀31.5140MK15G1.2/2(单向行程调速阀)6二位二通电磁换向阀31.5120DSG-03-2D2-A-507液控单向阀321008压力继电器_10HED1KA20/35H表5.15.3 油管元件各元件间连接管道的规格按元件接口处尺寸决定，液压缸进出油管则按输入排出的最大流量计算，由于液压泵具体选定之后液压缸在各个阶段的进出位置已与已定数值不同，所以重新计算如下表5.2说明液压缸快进，快退，速度, 与设计要求相近，这表明所选液压泵的型号，规格是适宜的。表5.2液压缸在各个阶段的流量和速度流量速度快进工进快退输入流量L/min=排出流量L/min运动速度m/min由表中数值可知，当油液在压力管中速度取2.1m/min时，按式算得，液压缸进油路油管内径；液压缸回油路管内径；这两根油管按1选用，进油管的外径，内径，回油路管的外径，内径。5.4 油箱的容积计算 容积计算按式由，由于液压机是高压系统，。所以油箱的容积，按1JB/T7938-1999规定取标准值攀枝花学院本科课程设计 6 液压系统性能的运算6 液压系统性能的运算6.1 压力损失和调定压力的确定 由上述计算可知，工进时油液流动速度较小，通过的流量为6.87L/min,主要压力损失为阀件两端的压降可以省略不计。快进时液压杆的速度，此时油液在进油管的速度6.1.1 沿程压力损失沿程压力损失首先要判断管中的流动状态，此系统采用N32号液压油，室温为20度时，所以有，油液在管中的流动状态为层流，则阻力损失系数，若取进油和回油的管路长均为2m，油液的密度为，则进油路上的沿程压力损失为。6.1.2 局部压力损失 局部压力损失包括管道安装和管接头的压力损失和通过液压阀的局部压力损失，由于管道安装和管接头的压力损失一般取沿程压力损失的10%，而通过液压阀的局部压力损失则与通过阀的流量大小有关，若阀的额定流量和额定压力损失分别为，则当通过阀的流量为q时的阀的压力损失，由算得原估算值0.5MPa,所以是安全的。同理快进时回油路上的流量则回油管路中的速度；由此可以计算出（层流）; ,所以回油路上的沿程压力损失为 。6.1.3 总的压力损失由上面的计算所得求出：这与估算值有差异，应该计算出结果来确定系统中的压力阀的调定值。6.1.4压力阀的调定值计算由于液压泵的流量大，在工进泵要卸荷，则在系统中卸荷阀的调定值应该满足快进时要求，因此卸荷阀的调定值应大于快进时的供油压力，所以卸荷阀的调定压力值应该取2.6MPa为好。溢流阀的调定压力值应大于卸荷阀的调定压力值0.30.5MPa，所以取溢流阀的调定压力值为3.0MPa。6.2油液温升验算在整个工作循环中，工进和快进快退所占的时间相差不大，所以，系统的发热和油液温升可用一个循环的情况来计算。（1）快进时液压缸的有效功率可忽略不计。快进时液压系统的发热量几乎为0。同样的快退时液压系统的发热量也为0。（2）工进时液压缸的有效功率为：泵的输出功率因此工进液压系统的发热