压砖机机身及液压系统设计【8张CAD图纸+毕业论文】【答辩通过】

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压砖机机身及液压系统设计

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摘要
国产压砖机的技术参数、技术性能等己达到或部分超过国外先进压砖机的水平，但液压系统的设计主要借助于经验，而理论上的研究工作较少。因此，对自动压砖机的液压系统理论基础仅进行研究，为改进、优化液压系统，提高压制次数，缩短循环时间，提升压砖机的产能提供理论支持有一定的积极意义。本文主要任务就是了解液压压砖机的整体结构，对液压机本体结构的主要部件进行强度核算，保证机器的运行安全。同时根据压力和流量这两个液压系统的主要参数来选择液压元件、辅件和原动机的规格。最后对液压机的技术性能进行估算，以便从几种设计方案中比较出最佳方案，或判断其设计质量。本文中进行了：系统压力损失计算，系统效率计算，系统发热与温升计算，液压冲击计算等。

关键词：压砖机；本体结构；优化设计

Abstract
The design and manufacturing level of hydraulic automation tile press has taken remarkable achievement not only by introduction, duplication and digestion of oversea advanced equipment, but also by independent manufacturing of hydraulic automation tile press with knowledge authorization. Although the technological parameters and functions of domestic hydraulic automation tile press has been gained or exceeded partly oversea advanced technological level of hydraulic automation tile press, design on the hydraulic system is based on working experience with less theoretic research. Therefore, it is positive to do theoretic base research on hydraulic system to improve, optimize hydraulic system, shorten cycle time and increase production. Learn the whole construction of the hydraulic jewel press machine, and figure up the strength of the main components to ensure its safe running. Pressure and flow capacity are the main parameter of hydraulic system, according to which we can calculate and choose the specifications of elements, auxiliaries and the prime motor. And last,estimate the technical data of hydraulic press to cull a best one from the several designed plans, or to judge its quality. This paper contains: calculations of system pressure, system efficiency, system heat emitting and temperature raising, hydraulic shock and so on.
key words: brick press noumenon configuration optimum design

目录
1 绪论…………………………………………………………………………………………..1
1.1液压压砖机的现状与发展趋势…………………………………………………………..1
1.1.1国内液压压砖机的现状与发展趋势………………………………………………….1
1.1.2国外液压压砖机的现状与发展趋势………………………………………………….2
2 设计计算的内容和步骤……………………………………………………………………..4
3 液压机本体结构及设计计算………………………………………………………………..5
3.1液压压砖机液压系统的组成及功能……………………………………………………..5
3.2液压压砖机的液压回路…………………………………………………………………..5
3.3本体结构的选择…………………………………………………………………………..5
3.4立柱的强度计算…………………………………………………………………………..6
3.5横粱的强度与刚度计算…………………………………………………………………..7
4 确定液压系统的主要参数…………………………………………………………………..11
4.1 初选系统压力…………………………………………………………………………….11
4.2 计算液压缸主要尺寸及其选择………………………………………………………….11
4.3 计算液压马达排量……………………………………………………………………….15
4.4 计算液压缸或液压马达流量…………………………………………………………….16
4.4.1液压缸的最大流量…………………………………………………………………….16
4.4.2 液压马达的最大流量…………………………………………………………………16
4.5 液压马达的选用………………………………………………………………………….17
5 拟订液压系统图……………………………………………………………………………..18
5.1 确定和选择基本回路…………………………………………………………………….18
5.2 调速方式的选择………………………………………………………………………….18
5.3 油路循环形式的选择…………………………………………………………………….19
5.4 需要综合考虑的其他问题……………………………………………………………….19
6 液压元件的选用……………………………………………………………………………...21
6.1 液压泵的选择……………………………………………………………………………..21
6.1.1 确定液压泵的工作压力……………………………………………………………….23
6.1.2 确定液压泵的流量…………………………………………………………………….23
6.1.3 选择液压泵的规格…………………………………………………………………….24
6.1.4 确定驱动液压泵的功率……………………………………………………………….24
6.2 控制阀的选择…………………………………………………………………………….26
6.2.1 压力控制阀的选择原则……………………………………………………………….26
6.2.2 流量控制阀的选择…………………………………………………………………….26
6.2.3 方向控制阀的选择…………………………………………………………………….26
6.3 蓄能器的选择…………………………………………………………………………….28
6.4 管道种类的选择………………………………………………………………………….28
6.4.1 管道内径的确定……………………………………………………………………….29
6.4.2管道壁厚的确定………………………………………………………………………..30
6.4.3 管接头的选择………………………………………………………………………….31
6.5确定油箱容量……………………………………………………………………………..31
6.6 过滤器的选用…………………………………………………………………………….32
6.7 液压油的选用…………………………………………………………………………….33
7 液压系统性能估算…………………………………………………………………………...35
7.1 系统压力损失计算………………………………………………………………………..35
7.2 系统效率估算……………………………………………………………………………..36
7.3 液压冲击估算……………………………………………………………………………..37
8 压制油缸优化设计…………………………………………………………………………...39
8.1前言………………………………………………………………………………………...39
8.2单层厚壁油缸的应力和应变分析………………………………………………………...39
8.3薄壁油缸的应力和应变分析……………………………………………………………...41
8.3.1油缸压力为零时，薄壁油缸的应力和应变…………………………………………..42
8.3.2油缸应力为P时，薄壁油缸的应力和应变…………………………………………..43
8.4薄壁油缸的优化设计……………………………………………………………………...44
8.4.1优化目标的提出………………………………………………………………………..44
8.5总结………………………………………………………………………………………...45
结论……………………………………………………………………………………………...46
致谢……………………………………………………………………………………………...47
参考文献………………………………………………………………………………………...48
附录……………………………………………………………………………………………...49
附录1………………………………………………………………………………………..49
附录2……………………………………………………………………………………….58

1 绪论
全自动液压压砖机是集机、电、液、气、计算机技术和陶瓷工艺技术高度一体化的高科技专用设备，也是当代世界墙地砖生产线上最关键的装备。说它专用，主要是出于它的加工原料为含少量水的喷雾干燥颗粒状泥粉料，成形工艺技术是按照特定的升压线实施多次加压及排气，有别于一般的液压力机。说它关键，主要是在流水线上作业，前面连接着原料加工，后面连接着干燥烧成，压砖机能否正常应对前后的环节的生产，甚至对整条流水线的正常运转都有着重大的意义。

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内容简介：: 摘要国产压砖机的技术参数、技术性能等己达到或部分超过国外先进压砖机的水平，但液压系统的设计主要借助于经验，而理论上的研究工作较少。因此，对自动压砖机的液压系统理论基础仅进行研究，为改进、优化液压系统，提高压制次数，缩短循环时间，提升压砖机的产能提供理论支持有一定的积极意义。本文主要任务就是了解液压压砖机的整体结构，对液压机本体结构的主要部件进行强度核算，保证机器的运行安全。同时根据压力和流量这两个液压系统的主要参数来选择液压元件、辅件和原动机的规格。最后对液压机的技术性能进行估算，以便从几种设计方案中比较出最佳方案，或判断其设计质量。本文中进行了：系统压力损失计算，系统效率计算，系统发热与温升计算，液压冲击计算等。关键词：压砖机；本体结构；优化设计AbstractThe design and manufacturing level of hydraulic automation tile press has taken remarkable achievement not only by introduction, duplication and digestion of oversea advanced equipment, but also by independent manufacturing of hydraulic automation tile press with knowledge authorization. Although the technological parameters and functions of domestic hydraulic automation tile press has been gained or exceeded partly oversea advanced technological level of hydraulic automation tile press, design on the hydraulic system is based on working experience with less theoretic research. Therefore, it is positive to do theoretic base research on hydraulic system to improve, optimize hydraulic system, shorten cycle time and increase production. Learn the whole construction of the hydraulic jewel press machine, and figure up the strength of the main components to ensure its safe running.Pressure and flow capacity are the main parameter of hydraulic system, according to which we can calculate and choose the specifications of elements, auxiliaries and the prime motor. And last,estimate the technical data of hydraulic press to cull a best one from the several designed plans, or to judge its quality. This paper contains: calculations of system pressure, system efficiency, system heat emitting and temperature raising, hydraulic shock and so on. key words: brick press noumenon configuration optimum design- 64 -目录1 绪论.11.1液压压砖机的现状与发展趋势.11.1.1国内液压压砖机的现状与发展趋势.11.1.2国外液压压砖机的现状与发展趋势.22 设计计算的内容和步骤.43 液压机本体结构及设计计算.53.1液压压砖机液压系统的组成及功能.53.2液压压砖机的液压回路.53.3本体结构的选择.53.4立柱的强度计算.63.5横粱的强度与刚度计算.74 确定液压系统的主要参数.114.1 初选系统压力.114.2 计算液压缸主要尺寸及其选择.114.3 计算液压马达排量.154.4 计算液压缸或液压马达流量.164.4.1液压缸的最大流量.164.4.2 液压马达的最大流量164.5 液压马达的选用.175 拟订液压系统图.185.1 确定和选择基本回路.185.2 调速方式的选择.185.3 油路循环形式的选择.195.4 需要综合考虑的其他问题.196 液压元件的选用.216.1 液压泵的选择.216.1.1 确定液压泵的工作压力.236.1.2 确定液压泵的流量.236.1.3 选择液压泵的规格.246.1.4 确定驱动液压泵的功率.246.2 控制阀的选择.266.2.1 压力控制阀的选择原则.266.2.2 流量控制阀的选择.266.2.3 方向控制阀的选择.266.3 蓄能器的选择.286.4 管道种类的选择.286.4.1 管道内径的确定.296.4.2管道壁厚的确定.306.4.3 管接头的选择.316.5确定油箱容量.316.6 过滤器的选用.326.7 液压油的选用.337 液压系统性能估算.357.1 系统压力损失计算.357.2 系统效率估算.367.3 液压冲击估算.378 压制油缸优化设计.398.1前言.398.2单层厚壁油缸的应力和应变分析.398.3薄壁油缸的应力和应变分析.418.3.1油缸压力为零时，薄壁油缸的应力和应变.428.3.2油缸应力为P时，薄壁油缸的应力和应变.438.4薄壁油缸的优化设计.448.4.1优化目标的提出.448.5总结.45结论.46致谢.47参考文献.48附录.49附录1.49附录2.581 绪论全自动液压压砖机是集机、电、液、气、计算机技术和陶瓷工艺技术高度一体化的高科技专用设备，也是当代世界墙地砖生产线上最关键的装备。说它专用，主要是出于它的加工原料为含少量水的喷雾干燥颗粒状泥粉料，成形工艺技术是按照特定的升压线实施多次加压及排气，有别于一般的液压力机。说它关键，主要是在流水线上作业，前面连接着原料加工，后面连接着干燥烧成，压砖机能否正常应对前后的环节的生产，甚至对整条流水线的正常运转都有着重大的意义。1.1 液压压砖机的现状与发展趋势1.1.1 国内液压压砖机的现状与发展趋势中国现已是世界公认的墙地砖生产大国，有着世界最大的压砖机市场。但在压砖机上，却一直依赖于进口，其中主要来年自意大利和德国，自国家“七五”计划以来，由国家建材局组织实施的墙地砖技术装备现代化和国产化项目不断取得进步，在自主开发与国外先进技术相结合，引进技术与消化吸收相结合的方针指导下，国产液压压砖机取得了从无到有、从小到大的重大发展和技术进步，填补了国内空白，并且产品还开始出口到东南亚等国。目前国内己生产出从百吨到万吨等多种规格的液压压砖机，累计达近万台。国产液压压砖机在主要技术参数、主要技术性能、主机结构、液压系统、电路系统等方面己达到国外先进水平，能在上线生产可靠运行，完全可替代进口相同吨位压砖机。国内已掌握液压压砖机的设计和制造技术，具有设计、制造各种结构和各种吨位压砖机的能力和经验。随着压砖机的种类越来越齐全，吨位越来越大，技术越来越成熟，一批批拥有丰富理论知识和实际经验的专业科研队伍逐步形成。相信在不久以后，在世界的舞台上，中国将会成为压砖机强国，国产压砖机将会起着举足轻重的作用，也必将为社会发展作出重大贡献。与国外的液压压砖机相比，虽说国产压砖机在主要技术参数、主机结构型式以及液压元件、密封件、电气元件的选用上，它们已无多大区别，但在压砖机的性能、质量、可靠性、工艺水平、外观等方面尚有一定的差距。要尽快赶上或超过国外液压压砖机的水平，还应该做好几点工作: 1)继续研究和完善液压压砖机的主机结构、液压系统、电控部分，使之特点化，国外产品的共同点都是以液压机构为工作机构，引入当代的科技成果，逐步完善，最终走向机电液一体化的高技术装备，但他们又都保持着企业的特点，如在液压油路的设计、控制显示手段、机架结构、布料系统设计等。因此，行业人士看压砖机，一看就知道是什么压砖机，又都知道是哪个公司生产的压砖机，也能评论这些压砖机的优点与劣势。 2)时刻关注国外液压压砖机的最新技术，及时消化吸收并创新体现在国内的液压压砖机上，使国产液压压砖机能跟随科技进步和市场需求的变化不断改进产品，开发新产品。国外的压砖机企业紧跟行业终端产品而开发，紧跟社会的新科技不断提高，在这一点上值得国内同行借鉴。 3)成本意识有待提高，在保证液压压砖机的可靠性、先进性和精品的前提下，应注意降低制造成本，使国产液压压砖机价格低于国外液压压砖机，增强市场竞争力。1.1.2 国外液压压砖机的现状与发展趋势从20世纪70年代至今，国内外墙地砖压制成形机械设备有了很大的发展，取得了长足的进步。意大利、德国、日本、中国等国家的一些陶瓷机械制造公司不断推出了一大批结构日益完善、生产效率高、自动化程度高的全自动液压压砖机。这些全自动液压压砖机总的特点是压制力大，主机结构刚度大，压制制度(压力、压制速度、压制时间)灵活可调，各种参数数字显示，压制过程监控，故障跟踪显示，程序存储方便，自动化程度高，高效节能，性能可靠，操作维护简单，并且可以满足不同墙地砖压制成形工艺的要求。意大利是墙地砖压制成形机械设备主要生产国，有萨克米(Sacmi )、西蒂(SiTi),娜塞提(Nassetti )、唯高(Welko )四家公司。德国生产全自动液压压砖机的公司有莱斯布赫(LAEIS BUCHER)公司、道尔斯特(DORST)公司、内奇(Netzsch )公司，但目前国内使用的德国墙地砖成形液压压砖机主要是莱斯.布赫公司制造。综观国外全自动液压压砖机近几年的发展，结合国内外等多家液压压砖机产商的产品特点，不难概括出今后全自动液压压砖机的发展趋势: 1)朝大吨位发展3000, 4000, 5000, 7200吨等系列大吨位液压压砖机已于数年前进入市场，有消息称，10000吨以上液压压砖机也己投入生产。2)推出宽台面的液压压砖机不少公司推出了一些宽台面的液压压砖机，增加砖坯的压制块数，以提高生产率。3)液压系统趋于简化，注重系统的节能最典型的是国外液压压砖机液压系统动力源己从传统的定量泵驱动发展为新型的高效变量泵驱动。增加了一些压力能回收油路，尽量减少能量消耗。4)注重液压系统的清洁和过滤因为液压系统的故障75%均由于是液压油的不洁而造成的，故各公司都十分注重液压系统的清洁和液压油的过滤，普遍采用全过滤方式(即在主泵的进、出口均设置过滤器)，提高过滤精度。5)增加机架的整体刚性，减少压制时机架的弹性变形6)大量采用电液比例控制技术电液比例技术是作为连接现代电子技术和大功率液压设备之间的桥梁，已经成为现代控制工程技术的基本构成之一，在近15年中得到了广泛应用。它具有节能、可靠、简化系统、调节方便和价格较低等优点。国外液压压砖机首先在料车的速度控制上应用了电液比例控制技术，其后应用到活动横梁的速度控制上，近年来又有应用到顶模装置的速度控制上。采用电液比例控制技术和先进的检测元件，可使料车速度、活动横梁速度、顶模装置的速度在任意行程任意位置实现无级调节与转换，且转换位置准确，重复精度高，调节方便、易实现。7)采用先进的PLC控制系统可实现各种参数的自动显示，压制程序的修改，过程的监控，故障诊断的实时帮助和随机教学等功能。 8)全新概念的布料系统为满足人们对砖坯装饰的要求越来越高，使生产的砖达到天然石材的效果，因此近两年来在布料系统上做了许多的研究和改进，如二次布料装置、自由布料技术等。2 设计计算的内容和步骤液压系统有液压传动系统和液压控制系统之分。前者以传递动力为主，追求传动特性的完善；后者以实施控制为主，追求控制特性的完善。但从结构和组成原理看，二者无本质的差别。本次设计，是液压传动系统的设计。一台机器究竟采用什么样的传动方式，必须根据机器的工作要求，对机械、电力、液压、和气压等各种传动方案进行全面的方案论证，正确估计液压传动的必要性、可行性和经济性。当确定采用液压传动。设计内容和步骤如图2-1所示。液压系统性能估算是否符合要求全自动液压压砖机压制油缸优化设计明确设计依据进行工况分析对立柱和三梁进行强度核算液压缸的设计液压元件选择和专用件设计图2-1 设计流程图3 液压机本体结构及设计计算3.1 液压压砖机液压系统的组成及功能所有的液压压砖机液压系统都是由动力部分、控制部分、执行部分及辅助部分四大部分组成。1)动力部分。动力部分主要由电动机和柱塞泵(或叶片泵)组成，向液压系统提供压力油。2)控制部分。控制部分一般由压力控制阀、方向控制阀、流量控制阀三大类的阀件组成。液压压砖机的液压系统一般将这些阀件组成三大集成块，即顶模、布料集成块，系统压力调节集成块和压制循环集成块。控制部分的作用是在限位开关(包括行程开关和接近开关)和延时器的配合下，按照压制成形的工艺要求，控制液压压砖机各个执行机构动作的先后次序，以实现运动循环的同步化。3)执行机构部分。执行机构是将压力能转变为机械能，主要包括油缸和液压马达。油缸的作用是实现直线往复运动，将压力直接传递给坯体;液压马达是作回转运动。一般是液压马达通过一个带移动导杆的曲柄导杆机构(曲拐)将液压马达的回转运动变换为料车的往复直线运动。4)辅助部分。辅助部分主要由油箱、冷却器(加热器)、管路与接头、滤油器、蓄能器等组成。它们的功能是贮存油液、控制油温、输送油液、对油液进行过滤、清除油液中的杂质，储存能量等。3.2液压压砖机的液压回路液压压砖机的工作原理一般是用一张液压原理图(或称为液压系统图)来表示的，它表示液压压砖机液压系统各执行元件能实现的动作循环及控制方式，一般还配有一张压制曲线图，即表示电磁铁得失电的工作循环图。通过液压原理图可以分析构成液压压砖机的液压回路由哪些基本回路构成，回路的特点和基本性能等;可以分析各执行机构每一个动作时的液压油走向，从中找出各液压元件的作用，各液压元件的相互影响。因此熟悉掌握液压压砖机的液压原理图是从事液压压砖机设计、使用、调整、维修及排除设备液压故障等方面工作的工程技术人员和技术工人的基本功，也是排除液压压砖机液压故障的基础，是查找液压故障的一种最基本的方法。3.3本体结构的选择液压机本体结构设计应考虑以下三个基本原则：1)尽可能好地满足工艺要求，便于操作；2)具有合理的强度与刚度，使用可靠，不易损坏；3)具有很好的经济性，重量轻，制造维修方便。其中，工艺要求是最主要的影响因素。由于在液压机上进行的工艺是多种多样的，因此液压机的本体结构型式也必然是多种多样的。从机架型式看，有立式与卧式。从机架组成方式民有立拄式、单臂式和框架式，立往式中又分四柱、双注、三住及多住等。从工作缸的数量看，有单缸，三缸或多缸。双柱下拉式在过去传统的三梁四柱式结构中，液压机本体的重心高出地面很多，稳定性控差。60年代开始，出现下拉式(下传动)结构，如图所示，它由两根立柱及上、下横梁组成一个可动的封闭式框架，工作缸安装在下横梁上，也随框架一起运动，而工作柱塞则固定在不动的固定梁上。固定梁上还装有立校的导套和回程缸，立柱按对角线布置。下拉式结构的优点为：1)压机重心低几乎与地面处于同一水吨因此稳定性好。在偏心载荷作用T，当下拉式结构机架变形很大冰重心S仍在原位，而在上传动结构中。在偏线作用下，重心S偏移很多，从而引起机架的严重晃动。2)工作缸在地面以下，地面上几乎没有什么管道，当用油为工作介质时，不易着火，比较安全。管道连接处不受压机晃动或机架变形的影响，不易损坏。3)上横梁宽度不决定于工作缸外径，因此上横梁可设计得较窄，便于操作。4)立柱按对角线布置，立纵横两个方向上可布置活动工作台及横向移砧装置，操作工人右较宽广的工作视野，压机辅助工具也有较大的工作空间。5)压机地面上高度小，可安装在高度较低的车间里。但其缺点为：1)地坑深度大大加深，地下工程量较大。2)运动部分质量较大，惯性大。由于下拉式结构具有较多的优点，因此得到迅速推广。中小型锻造液压机中近年逐渐采用此种结构。由以上优缺点比较，故HF1100全自动液压机采用本机架结构。3.4 立柱的强度计算本液压机立柱的初步设计尺寸为 d=23.4cm(立柱光滑部分直径)退刀槽处过渡圆角半径r为3 cm。立柱材料为45#钢正火处理。则立柱下端上螺纹到光滑部分过渡区局部结沟尺寸的最小直径为20.4cm。由于是小型液压机，应将立柱考虑为插入端的悬臂梁，m=0.25。e为载荷作用点相对液压机中心线的偏心距，此处取e=2 式（3-1） 4F= = =1.31 式（3-2）0.1 =0.1=8.49 式（3-3） = =2000疲劳强度核算由于已设计退刀槽处过渡圆角半径r为30mm 式（3-4）式（3-5）从有关资料14中查出理论应力集中系数值为1.46，对于45#钢，正火状态，q值可取为0.70，则有效应力集中系数为： =1+q(1)=1+0.7(1.461)=1.32 式（3-6）则=1.321487=1962而为2000，因此该机架结构是安全的。3.5横粱的强度与刚度计算 (1)概述三个横梁(上横梁、活动横梁及下横梁)外形轮廓尺寸很大，为了节约金属和减轻重量，一般做成箱形，在安装各种缸、柱塞及立柱的地方做成圆筒形，中间加设筋板，承载大的地方筋板较密，以提高刚度，降低局部应力。合理地布置筋板，可以使横梁重量轻，又有足够的强度和均匀的刚度。筋板一般按方格形或辐射形布置。横梁由铸造或焊接制成，目前以铸造为多，一般采用ZG35B铸钢，2000KN以小液压机也有用铸铁的。在设计铸造横梁时，应注意使各部分厚度没有突然的变化，以避免不均匀冷却而产生内应力，在各处连接过渡区应有较大的圆角。随着轧制板材和焊接技术的发展，钢板焊接横梁也日益增多，其特点为加工周期短结构重量轻、强度高及外形美观。一般采用A3或16Mn板材。但大型焊接横梁要求焊接技术较高，焊后整体退火往往要求大型热处理设备，特别是由于焊接应力及变形规律不易掌握，使用时易产生裂纹，因此受到一定限制。(2)上横梁的强度及刚度计算方法由于上横梁的刚度远大于立拄的刚度，因此可以将上横梁简化为简支梁，支点间距离为宽边立柱中心距。工作缸压力简化为作用于法蓝半圆环重心上的两个集中力。图3-1为经过以上简化的单缸液压柱上横粱受力图。最大弯矩在梁的中点图3-1 单缸液压机上梁受力简图式中 P-液压机公称压力(N)； D-缸法蓝的环形接触面平均直径(cm)； -立柱宽边中心距(cm)。最大剪力为最大挠度在梁的中点，由于梁的跨度与高度相比不是很大，因此应考虑剪力对挠度的影响，梁中点的挠度为式（3-7）式中 E梁的弹性模量；J梁的截面惯性矩；G梁的剪切弹性模量；F梁的截面积， K仅与截面形状及尺寸有关，矩形截面K1.2本液压机的设计中， P=1.1N D=17.83cm t=166cm Q=5.5N将以上数据代入最大挠度计算公式得 =0.336mm相对挠度 =mm/M0.15mm/M 式（3-8）比允许值大，所以刚度适中，强度方面是安全的。(3)活动梁的强度对单缸液压机，一般只校核活动横梁承压面上的挤压应力，如材料为ZG35，则许用挤压应力为（8001200）。对三缸液压机，在两侧缸加压时，活动横梁承受弯矩。对于大型液压机，尚需考虑活动横梁的自重G。活动横梁很少因为强度不够而损坏，但生产中曾出现过违章操作将活动横梁压在限程套上加压而引起破坏。再此，关于活动横梁的强度校核就不做过多阐述。（4）下横梁的强度及刚度计算本设计中液压机下横梁的载荷为均布载荷分布，受力简图如图3-2图3-2最大弯矩为式中 q为均布力 q= 式（3-9） = =8333.33为均布力分布宽度，若设=最大弯矩为 = 式（3-10）最大挠度为式（3-11）本设计中，=166cm K=1.2由上已知条件得 mm =0.15mm/M 式（3-12）比允许值大，所以刚度适中，强度方面是安全的。4 确定液压系统的主要参数压力和流量是液压系统的主要参数。根据这两个参数来计算和选择液压元、辅件和原动机的规格。当系统压力选定后，液压缸的主要尺寸或马达排量即可确定，接着就可根据液压缸的速度或液压马达的转速确定其流量。4.1 初选系统压力以下表4-1是目前我国几类机械常用的系统工作压力，他反映了这些系统繁荣特点和选用工作压力的经验。表4-1机械常用的系统压力设备类型机床农用机械、小型工程机械及辅助机构液压机、中大型挖掘机重型机械磨床组合机床龙门刨床拉床系统压力（MPA）0.82352881010162032系统压力选定得是否合理，直接关系到整个系统设计的合理程度。在液压系统功率一定的情况下，若系统压力选得过低，则液压元、辅件的尺寸和重量就增加，系统造价也相应增加；若系统压力选得过高，则液压设备的重量、尺寸和造价会相应降低。例如，飞机液压系统的压力从21MPa到28MPa，则其重量下降约5，所以以及减小13。然而，若系统压力选得过高，由于对制造液压元、辅件的材质、密封、制造精度等要求的提高，反而会增大液压设备的尺寸、重量和造价，其系统效率和使用寿命也会相应下降，因此不能一味追求高压。就目前的技术和材质情况，一般认为选取压力为35MPa左右为最经济。根据此表，本次设计选系统压力为32MPa。4.2 计算液压缸主要尺寸及其选择如何从现有国产液压缸四大系列若干种规格中，选用所需要的液压缸，应综合考虑以下两个方面：1)应从占用空间的大小、重量、刚度、成本和密封性等方面，比较各种液压缸的缸筒、缸盖、缸底、活塞、活塞杆等零部件的结构形式、各零部件的连接方式，已经油口连接方式，密封结构、排气和缓冲装置等。2)应根据负载特性和运动方式综合考虑液压缸的安装方式，使液压缸只受运动方向的负载而不受径向负载。液压缸的安装方式有法兰型、销轴型、耳环型、拉杆型等安装方式，在选定时，应使液压缸不受复合力的作用并应考虑易找正性、刚度、成本和可维护性等。综合考虑液压缸的结构和安装方式后，即可确定所需液压竿的规格液压缸由缸筒、活塞、活塞杆、端盖和密封件等主要部件构成。液压缸可作成缸筒固定活塞杆运动形式和活塞杆固定缸筒运动形式。本设计所采用的是缸筒固定活塞杆运动形式。为满足各种机械的不同用途，液压缸种类繁多，其分类根据结构作用特点，活塞杆形式、用途和安装支撑形式来确定。按供油方式可分为单作用缸和双作用缸。单作用缸只往缸的一侧输入压力油，活塞仅作单向出力运动，靠外力使活塞杆返回。双作用缸则分别向缸的两侧输入压力油，活塞的正反向运动均靠液压力来完成。由液压气动系统设计手册得知，工程液压缸为双作用单活塞杆液压缸，安装方式多采用耳环型。所以本液压系统选用双作用单活塞杆液压缸如图4-1液压执行元件实质上是一种能量转换装置，液压缸把输入液体的液压能转换成活塞直线移动或叶片回转摆动的机械能予以输出。所谓输入的液压能是指输入工作液体所具有的流量Q和液力P，输出的机械能对活塞杆缸是指叶片轴摆动时所具有的速度V和扭矩M。这些所有参数都是靠工作容积的变化来实现的，所以说，液压缸也是一种容积式的执行元件，它具有容积液压元件的共性。图4-1 液压缸计算简图本设计采用双作用单活塞杆油缸，当无杆腔为工作腔时式（4-13）有杆腔为工作腔时式（4-14）式中当用以上公式确定液压缸尺寸时，需要先选取回油腔压力，即背压P2和杆径比d/D.表4-2所列为根据回路特点选取背压的经验数据。表4-2 背压经验数据回路特点背压（MPA）回路特点背压（MPA）回油路上设有节流阀0.20.5采用补油泵的闭式回路11.5回油路上有背压阀或调速阀0.51.5根据上表选P2为0.5杆径比d/D一般下述原则选取：当活塞杆受拉时，一般取d/D=0.30.5,当活塞杆受压时，为保证活塞杆的稳定性，一般取d/D=0.50.7。杆径比d/D还常常用液压缸的往返速比i=v2/v1（其中v1,v2分别为液压缸的正反行程速度）的要求来选取，其经验数据如表4-3所列。表4-3 液压缸常用往返速比i1.11.21.331.461.612dD0.30.40.50.550.620.7一般工作机械返回行程不工作，其速度可以大一些，但也不宜过大，以免产生冲击。一般认为i1.61较为合适。如采用差动连接，并要求往返速度一致时，应取=，即d=0.7D.即d/D=0.7,即i=2。由此可求出液压缸的内径为：D=138，表4-4 液压缸内径尺寸系列81012162025324050638090100（110）125（140）160（180）200（220）250320400500630根据上表，将所得液压缸尺寸圆整到标准值为D=140计算得活塞杆直径d=80表4-5 活塞杆直径系列45678101214162022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400以上两表分别选自（GB2348-80），圆整到此标准值，是为制造时采用标准的密封件。此外，也可已确定的D值在下表中直接查出d值：表4-6 不同缸内径和往返速比的活塞杆直径缸内径D往返速比21.461.331.251.1540282220181450352825221863453532282280554540352890605045403210070555045351108060555040125907060554514010080706050160110908070551801251009080632001401101009070由此，液压缸内径与活塞杆直径变为已知，所以又可求出液压缸无杆有效面积分别为32400、23300。根据以上分析及液压气动系统设计手册本设计选取的液压缸的型号为。其缸径为140mm,活塞杆直径为80mm，速比为1.46，推力为246.3KN，拉力为165.88KN，最大行程为4000mm。4.3 计算液压马达排量液压马达是用来拖动外负载做功的，它将油液的压力能转换成旋转形式的机械能。按照其工作职能，属于执行元件。液压马达的主要性能参数包括排量、流量和容积效率。排量是指在没有泄露的情况下，马达每转一转所需要的液压油的体积。排量恒定不变的马达叫做定量马达，排量可以调节的马达叫变量马达。流量是指马达在单位时间内所需要的液压油的体积。与液压泵一样，液压马达的流量也有理论流量和实际流量之分。如果液压马达的排量为Q，欲使马达以转速q旋转，则所需要的理论流量Q=nq.但泄漏不可避免。液压马达的排量式（4-15）式中根据上式可求得液压马达排量为450m/r4.4 计算液压缸或液压马达流量4.4.1 液压缸的最大流量式（4-16）式中A 液压缸的有效面积（）则4.4.4.2 液压马达的最大流量式（4-17）式中则456L/min4.5 液压马达的选用以已确定的液压马达的基本参数、排量、转拒、转速、工作压力，作为依据，再从满足基本参数的若干中液压马达中挑选转速范围、滑差特性、总效率、容积效率等符合系统要求，并从占用空间、安装条件以及在工作机构上的布置等方面综合考虑后，择优选定。由于本设计为小型液压机，所以选用柱塞马达。其技术参数为：型号为A6V，最大排量为28.1500mL/r,最高压力为40Mpa，最大理论转矩为1432543N.m。5 拟订液压系统图拟订液压系统图是液压系统设计中的一个重要步骤。这一步要做的工作：一是选择基本回路，二是把选出的回路组成液压系统。下面概要的介绍一下:5.1 确定和选择基本回路表5-1 液压马达的应用范围马达类型适用工况应用实例马达类型适用工况应用实例齿轮马达负载转矩不大，速度平稳性要求不高钻床、风扇轴向柱塞马达负载速度大，有变速要求，负载转矩较小，低速平稳性要求高起重机、铲车、铰车、内然机车、数控机床叶片马达负载转矩不大，要求燥声较小磨床回转工作台，机床操纵系统球塞马达负载转矩较大，速度中等塑料机械、行走机械等摆线马达负载速度中等，要求体积较小塑料机械、煤矿机械、挖掘机、行走机械内曲线径向马达负载转矩很大，转速低，平稳性要求高挖掘机、拖拉机、起重机、采煤机牵引部件它是决定主机动作和性能的基础，是构成系统的骨架。这就要抓住各类机器液压系统的主要矛盾。如对速度的调节、变换和稳定要求较高的机器，则调速换接回路往往是组成这类机器液压系统的基本回路；对输出力、力矩或功率调节有主要要求而对速度要求无严格要求的机器，如本挖掘机，其功率的调节和分配是系统设计的核心，其系统特点是采用复合油路、功能调节回路等。为了说明本设计液压系统的动作过程，以后将介绍动臂提升回路和行走回路。5.2 调速方式的选择由于驱动液压泵的原动机有电动机和内燃机两种，所以液压系统的调速方式也相应有减压调速和油门调速两种方式。如液压机等，一般用电动机做原动机，其液压系统一般只能用液压调速；而象本设计所设计的工程机械等多用内燃机做原动机，其液压系统既可采用油门调速又可采用液压调速，经比较，选用液压调速。油门调速，就是通过调节内燃机发动机油门的大小来改变发动机的转速（即改变液压泵的转速），从而改变液压泵的流量，以达到对执行机构的调速要求，实质上是一种容积调速。油门调速无溢流损失，可减少系统发热，但调速范围受到发动机最低转速的限制，因此还往往配以液压调速。液压调速分为节流调速、容积调速和容积节流调速三大类。主要根据工况图上压力，流量和功率的大小，以及系统对温升、工作平稳性的要求来选择调速回路。例如，压力较低、功率较小、负载变化不大、工作平稳性要求不高的场合，宜选用节流阀调速回路；功率较小、负载变化较大、速度平稳性要求较高的场合，宜采用调速阀调速回路；功率中等，要求温升小时，可采用容积调速；即要温升小又要工作平稳性较好时。宜采用容积节流调速；功率较大（25KW）以上，要求温升小而稳定性，要求不高的情况，宜采用容积调速回路。如本设计。5.3 油路循环形式的选择液压系统的油路循环形式有开式和闭式两种。这主要取决于系统的调速方式：节流调速、容积节流只能采用开式系统；而容积调速多采用闭式系统。开式与闭式系统的比较下表5-2。根据分析，本系统采用开式油路循环形式，即执行元件的排油回油箱，油液经过沉淀、冷却后再进入液压泵的进口。5.4 需要综合考虑的其他问题1)要注意防止回路间可能存在的相互干扰2)提高系统效率，防止系统过热这就要求在选择回路以及整个设计过程中，力求减少系统的压力和容积损失。3)防止液压冲击由于工作机构运动速度的变换（启动、变速、制动）工作负载突然消失以及冲击性负载等原因，往往会产生液压冲击，影响系统的正常工作。这需要采取相应的防止措施。对液压缸到达行程终点因惯性引起的冲击，可在液压缸端部设缓冲装置或采用行程节流阀回路；对负载突然变化时产生的冲击，可在回路上加背压阀；如为冲击性负载，可在执行元件的进出口处设置动作敏捷的超载安全阀；为防止由于换向阀换向过快而引起的冲击，可采用换向速度可调的电液换向阀等；对于大型液压机，由于困在液压缸内的大量高压油突然释压而引起的冲击，可采用节流阀以及带卸压阀的液控单向阀等元件控制高压油逐渐卸压的方法，来防止冲击。表5-2 开式与闭式系统的比较循环形式开式闭式适应工况一般均能适应，一台液压泵可向多个执行元件供油限于要求换向平稳、换向速度高的一部分容积调速系统。一般一台液压泵只能向一个执行元件供油结构特点和造价结构简单，造价低结构复杂，造价高散热散热好，但油箱大散热差，常用辅助液压系统泵换向冷却抗污染能力较差，可采用压力油箱来改善较好，但油液过滤要求较高管路损失及功率管路损失大，用节流调速时，效率低管路损失较小，用容积调速时，效率较高4)确保系统安全可靠液压系统运行中的不稳定因素是多样的，例如异常的负载、停电、外部环境条件的急剧变化，操作人员的误操作等，都必须有相应的安全回路或措施，确保人身和设备安全。例如，为了防止工作部件的漂移、下滑、超速等，应有锁紧、平衡、限速等回路；为了防止操作者的误操作，或由于液压元件失灵而产生误操作，应有误动作防止回路等。5)应尽量采用标准化、通用化元件，这可缩短制造周期便于互换和维修。6 液压元件的选用6.1 液压泵的选择，参照下表6-1选择：表6-1 液压泵的性能和应用范围类型性能参数齿轮泵叶片泵螺杆泵柱塞泵内啮合外啮合单作用双作用轴向径向轴配流直轴端面配流斜轴端面配流阀配流楔块式摆线转子压力范围小于301.616小于25小于6.36.3322.510小于40小于40小于701020排量范围0.83002.51500.365013200.5480192000.25600.23600小于42020720续表61类型性能参数齿轮泵叶片泵螺杆泵柱塞泵内啮合外啮合单作用双作用轴向径向轴配流楔块式摆线转子直轴端面配流斜轴端面配流阀配流流量脉动13小于等于31127小于11515小于等于14小于2小于等于14应用范围机床、工程机械、农业机械、航空、船舶、一般机械机床、注塑机、液压机、起重机、工程机械、飞机精密机床食品化工工程机械、锻压机械、运输机械、矿山机械、冶金机械、船舶、飞机等根据此表，可选择单作用叶片泵，又经查表得，型号CY141B，排量为2.525.mL/r,转数为10001500r/min，工作压力为32MPa。6.1.1 确定液压泵的工作压力液压泵的最大工作压力为式（6-1）执行元件的最大工作压力液压泵出口到执行元件入口之间的压力损失。初算时可按经验数据选取：管路简单、流速不大的取;管路复杂、流速较大的取。而见下表：表6-2 泵工作时的最高压力工况缸工作压力进油管道损失泵最高压力说明快进9.75.415.1工进36.57.043.5快退163.519.5有计算查表已知，执行元件的最大工作压力为40，压力损失选取1.0，则液压泵的最大工作压力为：2 =36.5+1.0=37.5MPa 式（6-2）6.1.2 确定液压泵的流量多液压缸同时动作时，液压泵的流量要大于同时动作的几个液压缸所需的最大流量，并要考虑系统的漏损和液压泵磨损后容积效率的下降，由于本设计采用差动液压缸回路时，液压泵所需流量为：式（6-3）式中分别为液压缸有杆腔、无杆腔的有效面积；活塞的最大移动速度。K系统泄漏系数，一般取1.11.3；大流量取小值，小流量取大值；在确定流量时，尚需加上溢流阀的最小溢流量，一般取23L/min。经计算为：，由表6-1可知小于等于14L/min.，选用12L/min.6.1.3 选择液压泵的规格按照系统中拟订的液压泵的形式，根据其最大工作压力和流量，参照产品样本就可选择液压泵的规格。CY141B。需要指出的是，按上式确定的仅是系统静态时，液压泵的最大工作压力。系统工作过程中存在过渡过程的动态压力，其数值往往要比静态压力大得多，液压泵也不例外。故所选液压泵的最大工作压力不但不得超过该泵的额定压力，从安全性、可靠性考虑，还应留有较大余地。一般推荐，所选定的液压泵的额定压力应比该泵最大工作压力大25%60%，使液压泵有一定的压力储备。高压系统的压力储备宜取小值，中、低压系统的压力储备宜取大值；最高压力出现时间较短的，其压力储备可取小些；反之，应取大些。另外，液压泵的转速与他的寿命、燥声、气穴等紧密相关。产品样本上给出了容许转速范围，但一般不使泵在最低、最高转速下长期运行。特别是用内燃机驱动的液压泵，当油温低时，在低速运行，则吸油困难，且因润滑不良，造成卡咬失效故障；高转速运行，则易产生气蚀、震动、异常磨损等有害现象。6.1.4 确定驱动液压泵的功率对于双连泵，实现快进、工作循环的回路，所以在计算双联泵所需功率时，根据快进、工进两个阶段的工作压力、流量分别计算其所需驱动功率，然后取较大者。计算过程如下：当工进时，液压泵的最大工作压力为37.5，液压泵的压力和流量比较定，则液压泵的驱动功率式（6-4）式中液压泵的最大工作压力；液压泵的流量；液压泵的总效率。液压泵的总效率既是液压泵的容积效率与其机械效率之乘积。各类液压泵的总效率可参考上表数值估取，液压泵规格大取大值；规格小取小值；变量泵一般取小值。表6-3 液压泵的总效率液压泵类型齿轮泵螺杆泵叶片泵柱塞泵总效率0.60.80.650.850.70.850.80.9所以K W 式（6-5）当快进时液压泵的最大工作压力为15.1，则KW 式（6-6）显然652.5大于226.5，则取驱动液压泵的功率为652.5。另外提一点，如果求的的是限压式变量叶片泵的驱动功率，可按流量特性曲线拐点处的流量、压力值计算，一般，拐点所对应的压力为液压泵最大压力的80%，故其驱动功率的计算公式为式（6-7）式中液压泵的流量；液压泵的最大工作压力则式（6-8）工作循环中，液压泵的压力和流量变化比较大，则需分别算出循环中各阶段所需功率，然后按下式计算平均功率。式（6-9）式中、一个工作循环中，各阶段所需时间；一个工作循环中各阶段所需的功率。若液压泵是用电动机驱动的，则可按上述计算公式算得的功率和液压泵的转速，从产品样本中选定标准的电动机。但是，必须进行核算，使每个阶段电动机的超载量都在允许范围内。一般电动机在短时间内可允许超载25%。6.2 控制阀的选择在液压系统中，液压控制阀用来控制液压系统中的压力、流量及油液的流动方向，从而控制液压执行元件的启动、停止、改变运动的速度、方向，力以及动作顺序等，以满足各类液压设备对运动、速度、力或转矩的要求。因此，液压阀的性能直接影响到液压系统的静特性、动特性及工作可靠性。根据用途与工作特点，分为：压力控制阀，（如溢流阀、减压阀等），流量控制阀（如节流阀、调速阀等）、方向控制阀（如单向阀、换向阀等）。6.2.1 压力控制阀的选择原则压力：压力控制阀的额定压力应大于液压系统可能出现的最高压力，以保证压力控制阀的正常工作。压力调节范围：系统调节压力应在阀的压力调节范围之内。流量：通过压力控制阀的实际流量应小于压力阀的额定流量结构类型：按结构类型及工作原理，压力控制阀分直动型和先导型两类。直动型压力控制阀结构简单，灵敏度高，应采用直动型溢流阀。先导型压力控制阀的灵敏度和响应速度比直动型阀低一些，而调压精度不直动型高，广泛用于高压及大流量和精度要求较高的场合。在本次设计的两条主油路中各采用一个通过全流量的一次过载溢流阀（主安全阀），溢流压力25Mpa。每个油缸和换向阀之间均设有压力31Mpa的二次过载溢流阀和补油阀，以避免在换向阀回到中位时，工作装置由于惯性使各油缸管路产生过大的压力并受其冲击而损坏。当油缸出现负压时，补油阀能够使油缸从回油路进行补油，防止元件和管道内产生吸空现象。6.2.2 流量控制阀的选择压力：系统压力的变化必须在阀的额定压力之内流量：通过流量控制阀的实际流量应小于该阀的额定流量。流量范围：流量控制阀的流量调节范围应大于系统要求的流量范围。特别注意，在选择节流阀和调速阀时，所选阀的最小稳定流量应满足执行机构的最低稳定速度的要求。在本系统中，在挖掘机动臂油缸的大腔回路装有了单向节流阀，防止动臂超速下降。6.2.3 方向控制阀的选择压力：液压系统的最大压力应低于阀的额定压力流量：流经方向控制阀的最大流量一般不应大于阀的额定流量滑阀机能：滑阀机能只换向滑阀处于中位时的通路形式。不同滑阀机能的阀在换向时冲击的大小不同，能够实现的功能也不同操纵方式：应根据需要，选择合适的操纵方式如手动、机动、电动、液动等此外，还应考虑安装及联结方式、尺寸、价格、使用寿命及维修方便性、货源情况等。在本设计系统中，多路换向阀起到了至关重要的作用。一个泵输出的油，经过多路换向阀分别驱动回转马达斗杆油缸和行走马达。因为液压阀的性能直接影响到液压系统的静特性、动特性等，所以选择的正确与否至关重要。所以在实际选择中，还要注意以下几点： 1)确定通过阀的实际流量此时，要注意通过管路的流量与油路串、并联的关系：油路串联时系统的流量即为油路中所通过的流量；油路并联且各油路同时工作时系统的流量等于各条油路通过流量的和。2)注意单活塞杆液压缸两腔回油的差异活塞外伸和内缩时的回油流量是不同的，内缩时无杆腔回油流量与外伸时有杆腔的回油流量之比，等于两腔活塞面积之比。以上1.2两款，强调的都是通过阀的实际流量（不是按泵的流量），作为选择阀的主要参数之一。若通过阀的实际流量确定小了，将导致阀的规格选得偏小，使阀的局部压力损失过大，引起油温过高等弊端，严重时会造成系统不能正常工作。3)既要正确选用滑阀中位机能也要把握滑阀的过度状态机能滑阀的过度状态机能是指换向过度位置滑阀的油路连通状况，掌握滑阀的过渡状态机能，以便检查滑阀在换向过渡过程中，是否因有油路全被堵死情况。而导致系统瞬时压力无穷大的情况。4)注意卸荷溢流阀与外控顺序阀作卸荷阀的区别卸荷溢流阀主要用于装有蓄能器的液压回路中，当蓄能器充液压力达到卸荷溢流阀的设定压力时，它自动使液压泵卸荷。有的卸荷溢流阀，内装单向阀，用来防止蓄能器中的饿压力油倒流。此时，由蓄能器向系统供油并保持压力。当蓄能器中油液压力降到卸荷溢流阀的设定压力的85%左右时，卸荷溢流阀关闭，液压泵恢复向蓄能器充液。5)控制阀的使用压力、流量、不要超过其额定值如控制阀的使用压力、流量超过了其额定值，就易引起液压卡紧和液动力，对控制阀工作品质产生的不良影响。另一方面，也要注意，不要使通过减压阀、顺序阀的流量远小于其额定流量。否则，易产生振动或其他不稳定现象。这时，要在回路上采取必要的措施。6)注意合理选用液控单向阀的卸压当液控单向阀的出口存在背压时，宜选用外泄式，其他情况可选内泄式。有的设备升降装置液压系统，就因设计考虑不周，该用外泄式液控单向阀，但选用了内泄式，造成系统有强烈振动和噪声。7)注意电磁换向阀和电液换向阀的应用场合电磁换向阀电磁铁的类型（直流式、交流式）和阀的结构一经确定，阀的换向时间就确定了；电液换向阀，可通过调节其控制油路上节流器的开度来调整其换向时间。此外，换向平稳性要求较高，宜采用换向时间可调的电液换向阀，但因采用了电磁换向阀，导致换向过程液压冲击强烈，伴随设备颤振，影响产品质量。6.3 蓄能器的选择蓄能器是储存和释放液体压力能的装置。在液压系统中，蓄能器可作为辅助动力源，紧急动力源，补充泄露和保压，液体的补充装置、压力和流量补偿装置。吸收液体脉动和压力冲击，输送异性或有毒液体等。蓄能器的种类、特点与应用见下表6-4，以便加以选择：通过比较。我觉得气瓶式蓄能器最适合本系统，所以选择它。6.4 管道种类的选择主要包括：管道种类、管道尺寸的确定和管接头选择液压传动系统常用的管道有钢管、橡胶软管、尼龙管等。选择的主要依据是工作压力、工作环境和液压装置的总体布局等，视具体工作条件、参考有关液压手册以后加以确定。一般应尽量用硬管，因硬管阻力小，安全，成本低。表6-4 蓄能器的种类特点与应用种类特点用途安装要求重锤式结构简单，压力稳定，容量较小，体积大，笨重，运动惯性大，反应不灵敏，密封处易漏油仅作蓄能器用，在大型固定设备中采用柱塞上升极限位置应设安全装置或指示器弹簧式结构简单，容量小，反应较灵敏，不宜用于高压，不适合于循环频率较高的场合仅供小容量及低压回路做缓冲用应尽量靠近振动器气体加载式气瓶式容量大，惯性小，反应灵敏，占地小，没有摩擦损失，气体易混入油内，影响液压气体平稳性适用于大流量，低压回路一般充惰性气体，油口应向下垂直安装，管路之间应设置开关活塞式油气隔离。工作可靠。但反应不灵敏，容量较小，缸体加工和活塞密封性能较高蓄能，吸收脉动气囊式油气隔离，反应灵敏，尺寸小，重量轻，气囊及壳体制造较困难，要求在一定温度范围内工作折合型气囊容量大，适于蓄能，波纹型用于吸收冲击6.4.1 管道内径的确定管道内径一般根据所通过的最大流量和允许流速，按下式计算。 =1.13 式（6-11）式中 Q 通过管道的最大流量； V 管道内液流允许流速；D 管道内径。经表6-5选管内液体允许流速为2m/s,通过管道的最大流量根据（JB827-66）选择为40L/min，则=1.13=1.130.65m 式（6-12）根据此数值在机械工程手册3462页即可查出管外径为75mm，管接头连接螺纹为M602，公称压力为3.5MPa，为钢管。由流体力学知，提高流速会使压力损失增大，减小流速势必增加管道内径及其辅件的体积和重量。同时，流速与液压冲击密切相关，流速增大，冲击压力增大。另外，管道液流速与元件、回路的正常工作也有密切关系。如液压泵吸油管路上的压力降就不能太大，否则会造成泵的气穴现象。回油管路压力损失过大，会产生高的背压，影响元件正常工作性能。因此，在设计液压系统管路时，要限制流速。下表给出的是允许流速的推荐值。表中数据是对石油基油液而言的，对于水-油乳化液，其允许流速可比表中推荐值大25%。一般情况下，是按管路的压力降不大于系统的工作压力的5%6%为原则选取流速的。表6-5 允许流速推荐值油液流经的管路（元件）允许流速（m/s）油液流经的管路（元件）允许流速（m/s）装有过滤器的吸油管路0.51.5压油管路无过滤器的吸油管路1.5310MPa5回油管路23大于15MPa7压油管路短管及局部收缩处4.5102.5MPa3安全阀30455.0MPa46.4.2管道壁厚的确定通常按下式计算：式（6-13）式中管道壁厚；p 管道承受的最高工作压力； d 管道内径；n 安全系数，参照有关手册选用。因为管道内径为65mm,1,3.5MPa,10mm,则 =10mm 式（6-14）6.4.3 管接头的选择在选择管接头时，必须使他具有足够的通流能力和较小的压力损失，同时做到装卸方便、连接牢固、密封可靠、外型紧凑。根据下表6-6即可选得管接头的类型为螺纹连接管接头6.5确定油箱容量油箱用来储油、散热和分离油中所含的空气与杂质。按其特点可分为开式和冲压式，后者多用于自行式机械合理确定油箱容量是保证液压系统正常工作的重要条件，确定油箱容量通常有以下两种办法：1)按下列经验公式确定式（6-15）式中V 油箱容量；LQ 液压泵的总额定流量，L/min;经验系数。经验系数a的值可按下表6-6选择：表6-6 经验系数a行走机械低压系统中压系统锻压系统冶金机械12245761210对行走设备或经常间断工作的设备，其系数可取较大值，所以选=7而液压泵的最大流量为12，所以=7L表6-7 硬管接头的分类与结构形式分类螺纹连接管接头法兰连接管接头特点装卸方便，能承受较大的振动和冲击，使用期限长适用于薄壁钢管、铜管对管子外径无特殊要求，需仔细清洗安装时进行焊接，需仔细清洗通径3423323421080工作压力16032035160320320用途工程机械，汽车，气轮机、机床等中低压液压系统重型机械、锻压机械的液压系统常用于管道通径大于32mm的液压系统2)按发热量计算公式确定根据油的允许温升和系统发热量，确定油箱容量。在此不再赘述。6.6 过滤器的选用在液压和润滑系统中，过滤器的作用是控制系统油液的污染度在关键元件所允许的范围内，以保证系统的工作可靠性和元件的使用寿命。系统油液的污染度和所采用的过滤器精度与侵入系统的污染物数量等诸多因素有关。过滤器的选择应考虑如下几点： 1)具有足够的通流能力、压力损失要小。 2)过滤精度应满足设计要求。 3)过滤器的材质应与所选流体介质相容，采用乳化液等难燃介质时，过滤器的通流能力应提高23倍。 4)滤心要有足够的强度，为保证滤心堵塞后及时更换，应带有压差信号发生器等保护措施。但对高过滤精度要求的场合，如液压伺服系统，不允许安装旁通安全阀。 5)滤心更换、清洗及维护方便。按滤芯的结构分类，可分为：1)网式过滤器由滤孔小网起过滤作用2)线隙式过滤器滤芯由金属丝烧结而成，依靠金属丝间微小的间隙来滤除污染物的颗粒3)纸制过滤器滤芯为多层酚醛树脂处理过的微孔滤纸，由微孔滤除杂质4)磁性过滤器、烧结式过滤器、纤维过滤器、合成树脂过滤器等由于纸制滤油器比一般其他类型过滤精度高，可滤除液压介质的微细杂质，可安装压差发信号装置，这种过滤器，有适用于高压管路的两种，所以本设计选择纸制滤油器，其技术参数见表6-8：6.7 液压油的选用液压设备出现故障，有些是由于液压油选择不当多引起的。选择液压油时需要考虑的因素很多，其中最主要的是根据使用条件选用粘度合适的液压油。在确定液压油粘度时，应该着重考虑以下因素：工作压力的高低、改造环境温度的高低、工作部件运动速度的大小和液压泵对表6-8 纸制滤油器型号通径流量重量压力损失(最小/大)压力过滤精度H10S15104小于0.8/0.3531.510或20H25S15255H63S206310.2小于0.1/0.35H100S2510012.7H160S3216018.8小于0.15/0.35H250FS4025023H400FS5040035小于0.2/0.35H630FS6563042A10S10102.6小于0.05/0.3516A25S15252.9A63S25634.5小于0.07/0.35A100S321006A160S401607.5考虑到重量、流量等，本设计选用的型号是ZU-H25S液压油粘度的要求。考虑的具体原则是：1)系统压力较高时，为了减少容积损失，宜选用粘度较高的液压油；压力较底时，可选用粘度较底的液压油；高压系统可选用加有抗磨损添加剂的抗磨液压油。2)环境温度高，宜选用高粘度液压油；环境温度低，宜选用低粘度液压油。3)工作部件运动速度较低的往复运动液压系统，宜选用低粘度的液压油，工作部件做旋转运动的液压系统，可选用粘度较高的液压油。4)各类液压泵对液压油有一个许用范围，其最大粘度主要取决于该泵的自吸能力，其最小粘度主要考虑泄漏和自润滑。各类液压泵的许用粘度范围可查阅有关液压手册。此外，还要综合考虑其他因素：如液压设备必须在极低的温度下启动，可选用低凝点液压油。如液压设备在具有失火危险的场合工作时，应选用抗燃液压油。如液压系统连续工作或液压系统中使用加热器时，宜选用抗氧化性好的液压油。在选用液压油时，还应考虑密封、涂料、金属材料等和液压油相容性，液压设备的精密程度几液压油的价格及供应情况等。对于特殊要求的机械（如精密机床等），除了应选用合适粘度的液压油外，还要求具有较高的粘度指数，较好的消泡性和氧化稳定性等。如需和静压导轨系统综合用，可选用液压导轨油。7 液压系统性能估算在液压系统设计计算过程中及终了，需要对它的技术性能进行估算，以便从几种设计方案中比较出最佳方案，或判断其设计质量。这些估算一般包括：系统压力损失计算，系统效率计算，系统发热与温升计算，液压冲击计算等。7.1 系统压力损失计算当系统元、辅件规格和管道尺寸确定后，并绘出管路装配草图，即可进行系统压力损失的计算。它包括管路的沿程压力损失、局部压力损失及阀类元件的局部损失，即式（7-1）其中式（7-1）式（7-1）式（7-2）式中l-管道长度；d-管道内径；v-液流平均速度；-局部阻力和沿程阻力系数； -阀的额定流量；-通过阀的实际流量；-阀的额定压力损失，它是元件的一种性能指标，可由产品样本中查得。则=0.28+0.27+0.25=0.8Mpa, 小于压力损失的最大值4Mpa。如果计算出的比在初选工作压力时选定的压力损失大得多的话，就应该重新调整元、辅件的规格和管道尺寸，但选定值与计算值不要相差太远。因为压力损失太大，不但影响系统效率，而且对系统的某些性能也有不良影响。比如在定量泵系统中，如果系统压力损失太大，快速运动时系统压力就有可能超过溢流阀或卸荷阀的调定压力，致使液压泵的部分流量通过溢流阀或卸荷阀的回油箱；在变量泵系统中，就会有较大的反馈压力作用到变量机构上，使变量泵流量变小；上述两种情况都会使执行元件快速运动时速度降低。对于包括有快速下行、工进工作的立式液压缸，如果依靠自重充液实现快速下行时，倘若压力损失过大，将会出现背压抵消重力，从而降低液压缸的快速下行速度。为了保证液压缸的下行速度，应使系统压力损失满足以下条件。式中运动部件所受重力；液压缸工作腔压力；液压缸回油腔压力；液压缸上腔有效作用面积；液压缸下腔有效作用面积；摩擦阻力.其中式中液压泵工作压力；进油管路压力损失。经验算，本设计符合要求。管路压力损失对系统性能的影响管路压力损失通常按快速工况计算。管内流速过高，引起管道振动和压力损失增大。管路压力损失太大，在定量泵系统中，快速时系统压力将超过溢流阀的调整压力；在变量泵或双泵系统中，快速时系统压力将超过转换压力，使流入缸的流量减少，缸的运动速度达不到预期的效果。因此需根据压力降重新调整元件各种压力，以保证快速运动的要求。在一般系统中，快速运动往往是空载，若压力损失增大不多，管道损失不太大是允许的。若管道损失过大，则需要重新选择管道尺寸，或提高泵的工作压力等。7.2 系统效率估算液压系统效率是系统的输出功率（即执行元件的输出功率）之比，即式（7-3）它也可写为式（7-4）式中液压泵的输出功率；执行元件的输入功率。显而易见，上式中的公式和比值正是液压泵的总效率和执行元件的效率，即式（7-5）而执行元件的输入功率与液压泵的输出功率之比，正是回路效率，即式（7-6）因为它所描述的恰好是液压泵到执行元件之间这段油路的功率利用程度。由上述分析可知，系统效率表达式可改写为从实用角度出发，回路效率表达式可写为下面的一般形式，即 = 式（7-7）式中每个同时动作的执行元件的工作压力和流量；系统输给同时动作的执行元件的功率；每个同时运转的液压泵的工作压力和流量；经利用此公式估算，本设计合乎要求。7.3 液压冲击估算在液压系统中，当管道内液流速度发生急剧变化时，系统内就会产生压力剧烈变化，形成很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。产生液压冲击的原因很多，例如换向阀迅速的开启或关闭油路；液压缸和液压马达的启动和制动；液压缸或液压马达受到大的冲击负载等。液压冲击的危害很大，不但会使系统产生振动与噪声，而且会导致液压元件、密封装置等的损坏。因此，分析、计算和设法减轻液压冲击是很重要的。由于影响液压冲击的因素很多，很难用准确方法计算，故多数采用实验方法确定。但有防止液压冲击的一般方法，如下：1)在保证工作周期的原则下，尽量减慢换向速度。如电液换向阀，可控制通过先导阀的压力和流量来减缓主换向阀的换向速度；电磁换向阀，可考虑带阻尼器或设计成正开口的滑阀结构。但阀芯移动速度较慢，使电磁铁的线圈长期通过大电流，会造成发热、烧伤。2)在滑阀完全关闭前，减慢液体的流速。可在阀芯的棱边上开长方形或V行槽，或作成半锥角为25的节流锥面。3)适当加大管径，缩短导管长度，避免不必要的弯曲；或采用软管。8压制油缸优化设计8.1前言全自动液压压砖机的核心部分是压制油缸的运动。压机的规格是以压制油缸所能产生的最大压制力而划分的。因此，压制油缸的设计是压机设计制造中的关键之一。压机的结构形式不一，所采用的压制油缸的结构形式也有较大的差别。目前，国内研制的压机一般将压制油缸安装在上横梁内，即用一钢制的钢套安装在上横梁内，使其和上横梁组合而成压制油缸。为了获得相应的压力，通常油压很高，一般在3040MPa之间，因此，压制油缸应有足够的强度和刚度，以防破裂和渗漏。钢套与上横梁的装配形式有两种:一种是钢套采用间隙配合，即钢套采用单层厚壁油缸结构，目前，国内制造的压机基本采用此方案。由于单层厚壁油缸应力沿壁厚的分布不均匀，当应力最大处。满足强度要求时，其余部分的应力都比较小，材料没有得到充分的利用;第二种方案是构，即钢采用薄壁钢套结套本身不足以承受高压，而是通过薄壁钢套与上横梁内孔的过盈配合，使钢套产生一定的预压力，这样就限制了钢套在油压作用下的向外变形，从而提高了钢套的承载能力，充分发挥了材料的作用。值得指出的是，本文所指的薄壁钢套结构(即二层压配式组合钢套结构)不同于一般的组合式钢套。因为该结构的外套筒为上横梁，它的尺寸主要由压机承受的弯矩所决定，在优化设计时，优化准则不能用内筒和外筒的内壁应力相等的原则。文章旨在通过对这二种钢套结构进行分析，以期得到压制油缸设计的合理参数。8.2单层厚壁油缸的应力和应变分析压机主油缸采用厚壁钢套结构如图1所示。该圆筒只承受主油缸的工作压力P的作用。则截面内任意半径为r处的切向应力和径向应力。按材料力学中的拉美公式可计算如下: 式（8-1）式（8-2）式中，P-油缸工作压力;a-为钢套内半径;b-为钢套外半径; -为径向应力; -为切向应力(环向应力);r-为钢套横截面内任意点的半径。这时圆筒内的应力分布如图8-1所示，应力和的绝对值都是在内壁r= a处最大，随:值的增大而逐渐减小。钢套在工作油压P作用下，内半径a扩大，变形量为，即钢套任意一点的径向位移可由下式计算:图8-1 厚壁钢套结构示意图图8-2 厚壁钢套只有内压时的应力分布示意图式（8-3）式中为材料的泊桑系数;E为材料的弹性模量;其余符号同前。当:r=a时，由此可见，为拉应力，为压应力，对壁内任一点而言，就是该点的主应力，其剪应力式（8-4）式(8-4)表明随r的减小而变大，当r=a时，在钢套内侧面上，达到最大值，式（8-5）因为钢套是塑性材料，根据材料力学第三强度理论有式（8-6）式中，材料许用应力8.3薄壁油缸的应力和应变分析采用薄壁油缸结构时，其钢套与上横梁采取过盈配合，上横梁可简化为一个圆筒，其结构见图8-3。因此，内外两圆筒之间产生相互作用的预紧压力，由于预紧压力的存在，使得主油缸外径减小，整机结构更为紧凑。下面对这种压配组合式油缸的内筒薄壁油缸的应力和应变进行分析。图8-3 薄壁油缸结构简图图8-4 薄壁油缸只承受装配压力时应力分布示意图8.3.1油缸压力为零时，薄壁油缸的应力和应变设为过盈装配时，内外圆筒之间产生的预紧压力，其值决定于过盈量。设内外圆筒弹性模量E及泊松系数均相等时，可由下式计算: 式（8-7）当时，= 0，-内外筒配合的过盈量;c-外筒的外半径;b-内筒的外半径;a-内筒的内半径。此时，内筒只承受装配时产生的预紧压力，在此压力作用下，圆筒横截面上任意一点的应力状态可由下式计算: 式（8-8）式（8-9）式（8-10）其应力分布如图4所示，r=a时，的绝对值最大。r=b时，和都是压应力，的绝对值最大。时，绝对值随r值减小而增大。即r=a时，的绝对值最大。可由下式得出任意一点的径向位移式（8-11）将(8-11)式代人，则有: 式（8-12）时，。当r=a时式（8-13）当a和确定时，薄壁油缸内壁的变形规律为:(1)b不变，则径向位移随c增加而增加;(2)c不变，则径向位移随b增加而减小。8.3.2油缸应力为P时，薄壁油缸的应力和应变油缸压力为P时，薄壁油缸的受力状态如图8-5所示，虚线表示油缸外壁无内压时的大小，显然，随着油缸工作压力的增加，油缸外套将承受更大的压力，为装配压力和工作压力P在内外筒之间引起的接触应力之矢量和，也可以认为是由装配过盈量及在工作压力P作用下(不考虑预应力)内筒外壁的径向位移之和产生的接触应力。图8-5 油缸压力为P时，薄壁油缸受力状态设=0时，在油缸工作压力P的作用下，并将r=b代人公式得式（8-14）那么可知式（8-15）对于内筒上任意一点的应力状态，可按下式计算式（8-16）式（8-17）式（8-18）内筒上任意一点的径向位移为: 式（8-19）当r=a时式（8-20）8.4 薄壁油缸的优化设计8.4.1 优化目标的提出关于压配式组合钢套的优化设计问题已有人提出，其优化准则是以等强度观点提出的。如前所述，在压机油缸的设计中，外套筒是压机横梁，它的截面尺寸设计受油缸压力因素的影响很小，主要决定于压机所承受的压制力的大小。也就是说，压机油缸的外套筒的结构参数外套筒外半径。和外套筒内半径(也可认为是内套筒外半径)b的关系是由上横梁的应力状态决定。本文在不考虑上横梁的受力情况下，给出c和b的关系式式（8-21）H为满足上横梁要求的最小壁厚(外套筒壁厚)，它的确定由上横梁的设计计算可得。在本文中，将H设为常量(注:不同的压机H值不同)。这样压机油缸的结构参数包括外套筒壁厚H、内筒外半径b、内半径a和内外套筒配合的过盈量等。我们提出在满足强度和刚度要求的前提下，使油缸的结构尺寸最小为目标，并以油缸截面面积构成第一优化目标式（8-22）同时，我们认为在满足要求的情况下，过盈量应尽可能小，使该组合油缸的装配工艺相对简单。这样就得到第二优化目标式（8-23）8.5 总结该文提出的压机油缸钢套的设计计算方法，为钢套有关参数的确定提供了理论依据，对压机的设计有一定的参考价值。取负值，说明在理想状态时，可以不采取过盈配合，即小负荷时可充分发挥内筒的材料功能;如果内压超过一定的值时，外筒受力。从这个意义上说，压机油缸的内筒的外直径和外筒的内直径公差等级都可以取较低等级，但是，其形状公差要求严格。所以，在油缸设计时，此处仍应采用小的过盈配合。结论本文对液压压砖机的本体结构及部分液压控制元件进行了计算及选型，在完成设计流程图的前提下，对液压泵及液压缸等主要元件进行强度校核，从而保障机器的运行寿命及生产安全。在液压压砖机的结构初步成型后，通过对液压系统的性能进行估算以及压制油缸的优化设计，使得机器能够得到最大的工作效率。但是在设计中还有许多不尽人意的地方，比如对液压系统基本回路方面的知识了解的比较肤浅！还有在对液压系统进行估算时常常把某些意义相近的概念相混淆！希望这些知识会在以后的不断学习中有所提高！参考文献1 俞新陆主编，液压机.北京：，19822 官忠范主编，液压传动系统北京：机械工业出版社， 19983 王春行主编，液压控制系统第2版北京：机械工业出版社 20004 林建亚，何存心主编液压元件北京：机械工业出版社 19885 雷天觉主编，新编液压工程手册.北京：北京理工大学出版社 19986 路甬祥主编，液压气功技术手册北京：机械工业出版社 20027 郑洪生主编，气压传动与控制北京：机械工业出版社 19968 黄宜，章宏甲主编，液压传动北京：机械工业出版社 19939 李建启等主编液压挖掘机回转节能装置北京：工程机械 199110 官忠范主编，液压系统设计失误实例剖析及对策.沈阳工业大学学报.1992： 11 王积伟，黄宜等主编，液压与气压传动第2版北京：机械工业出版社12 SMC corporation. Vacuum Pad, CAT. E804_A. Tokyo: 1989：（265269）13 Jean U. Thoma. Modern Oilhydraulic Engineering. Trade Press. LTD. 1970（232233）附录附录1NC technology and equipment, trends and countermeasures -Alexander LudwigAbstract: This paper describes the current world NC technology and equipment and the development trend of Chinas CNC equipment and technology development and industrialization of the status quo, based on this discussion in Chinas WTO accession and opening up further deepen under the new circumstances, the development of China NC technology and equipment, and enhance the countrys information industry and the level of international competitiveness of the importance of strategy and tactics from the two dimensions of the development of Chinas technology and equipment NC Viewpoints. Industrial equipment of the technological level and degree of modernization of the national economy as a whole is determined by the level and degree of modernization, NC technology and equipment is the development of new high-tech industries and cutting-edge industries (such as information technology and related industries, biotechnology and related industries, aviation, aerospace and other defense industrial) enabling technology and the most basic equipment. Marx once said that the difference between various economic times, what is not production, and production is how, what labor production. Manufacturing technology and equipment, is the most basic of human activities in the production of capital goods, and numerical control technology is todays advanced manufacturing technology and equipment, the core technology. The world today manufacturing CNC technology widely used to enhance manufacturing capability and the level of increase on the dynamic ability to adapt to changing market and competitive ability. In addition to the worlds industrialized countries will NC NC technology and equipment as a national strategic commodities, not only to take significant measures to develop its own CNC technology and its industries, but also in the high-tech key technology and equipment NC aspects of the implementation of Chinas policy of closures and restrictions. In short, vigorously develop its NC technology as the core of advanced manufacturing technology has become the worlds least developed countries to accelerate economic development and enhance the overall national strength and an important way to statehood. NC technology is the use of digital information on the mechanical movement and the work process control technology, NC NC technology equipment is the representative of new technologies on traditional manufacturing industries and new manufacturing formation of the infiltration of electromechanical integration products, the so-called Digital equipment, and its technical covering many areas: (1) Machinery Manufacturing Technology (2) information processing, processing, transmission technology, (3) automatic control technology, (4) servo drive technology; (5) sensor technology; (6) software technology. 1 NC technology development trends NC technology applications not only to the traditional manufacturing sector has brought revolutionary changes in the manufacturing industry as a symbol of industrialization, and along with the constant development of NC technology and the expansion of the area of application, he comes to some important sectors (IT , automobiles, light industry, health care, etc.), playing an increasingly important role in these industries because of digital equipment needed is the development of the modern trend. Judging from the current NC Technology and the world view of the trend of the development of equipment, and its main research focus in the following areas 1 4. 1.1 high-speed, high-technology and equipment finishing the new trend Efficiency, and quality is the main body of advanced manufacturing technology. High-speed, high-finishing technologies can greatly improve the efficiency, improve product quality and grades, shortening the production cycle and improve market competitiveness. For this reason Japan will tip its technology research as five of the modern manufacturing technology, and international production Engineering Society (CIRP) will be identified as the center of the 21st century one of the research directions. In the car industry, the annual production of 300,000 is 40 seconds beats / units, and car variety processing equipment is the key problems must be solved one of the aviation and aerospace industry, processing for more than thin-walled parts and the thin line, stiffness poor material for aluminum or aluminum alloy, and only in high cutting speed cutting force small circumstances, can these tendons, wall processing. Recently a large overall aluminum alloy billets hollowing out approach to manufacture wings, fuselage and other parts to replace large number of parts by many rivets, screws and other foodstuff to connect to the component strength, stiffness and reliability has been upgraded. All of the processing equipment to the high-speed, high-precision and high flexibility requirements. EMO2001 show from the point of view, high-speed machining centers to speed up to 80 m / min, or even higher, air speed of 100 m / min or so. At present many of the worlds automobile plants, including Chinas Shanghai General Motors Corp., have already been used in high-speed machining center of the production line of alternative combinations machine. CINCINNATI the United States HyperMach largest machine tool to speed up to 60 m / min, and rapid 100 m / min, the acceleration of 2 g, spindle speed reached 60 000r/min. A thin-walled processing aircraft parts, only 30 min, and the same high-speed milling machine parts in the general processing takes 3 h, in the general milling machine processing to 8 h; Germany DMGs dual-spindle lathe spindle speed and acceleration respectively 12 *! 000 r / mm and 1 g. In the processing accuracy, the past 10 years, the general level of machining precision CNC machine has been raised to 10 m 5 m, precision-machining center from 3 to 5 m, and increased to 1 1.5 m, and ultra-precision machining accuracy has entered nanotechnology - (0.01 m). In the reliability of foreign NC device MTBF value has reached more than 6 000h, the servo system MTBF value reached more than 30000 h, showing very high reliability. In order to achieve high-speed, high-finishing, ancillary components such as the spindle, linear motors have been rapid development of application areas further expanded. 1.2 5-axis machining and composite machining and rapid development On a 5-axis machining 3D parts can be the best tool for cutting geometry, and not only finish high, and also greatly improve efficiency. Generally believed that, one 5-axis machine tools can be equivalent to the efficiency of 2 - 3-axis machine tools, in particular the use of cubic boron nitride and other superhard materials for high-speed milling cutter hardened steel components, the 5-axis machining comparable 3-axis Processing play higher efficiency. But in the past because of 5-axis CNC system, host of complex reasons, its price than the 3-axis CNC machine tool is several times higher, and the more difficult programming technology, restricted the 5-axis machine tool development. At present, due to the emergence of electro-spindle, and make the attainment of the 5-axis machining spindle head composite structure substantially simplified its manufacturing difficulties and costs lowered significantly, NC system narrowing the price gap. Therefore promotion of the first type of spindle 5-axis machine tools and machining complex (including 5-sided machining) development. In EMO2001 exhibition, the new Japan-5-sided machining machine tool spindle first compound can be realized four vertical plane processing and the processing of arbitrary angle, making 5-sided machining and 5-axis machining can be realized on the same machine, tilted surface can be realized and inverted cone-processing. German companies at DMG DMUVoution Series machining centers, in a fixture of 5-sided machining and 5-axis machining, CNC system can be controlled or CAD / CAM direct or indirect control. 1.3 intelligent, open, network-based CNC system, as one of the major trends in the development of 21 NC equipment will be is a certain intelligent systems, intelligent content included in the NC system in all aspects: the pursuit of processing efficiency and the quality of the intelligent processing, such as the adaptive process control, process Automatic Generation of parameters; drive to improve performance and to facilitate the use of the intelligent connections, such as feedforward control, the electrical parameters of adaptive computing, automatic identification load automatically selected model, self-tuning, etc.; simplify programming, simplifying the operation Intelligent, such as intelligent automatic programming, and intelligent human-machine interface; also intelligent diagnosis, intelligent monitoring the contents of the system to facilitate the diagnosis and maintenance. To address the traditional system of NC NC closed and the application software industry production existing problems. Many countries to open CNC systems research, such as the United States of NGC (The Next Generation Work-Station/Machine Control), the EC OSACA (Open System Architecture for Control within Automation Systems), Japan OSEC (Open System Environment for Controller), Chinas ONC (Open Numerical Control System). CNC system has become open NC The future of the system. The so-called open CNC system is the development of CNC system can be run in a unified platform, and the machine tool manufacturers and end-users, by changing, adding or tailoring of objects (NC function), a serialization, and easy to the customers specific application and technical know-how to control system integration, rapid realization of different varieties, different grades of open CNC system and form a distinctive brand products. NC current open system architecture norms, communications specification, the standard configuration, operation platform, the system functions as well as NC NC system software development tools, and is the core of the current study. NC network equipment in the last two years internationally renowned Machine Tool Exposition of a new bright spot. NC network equipment will be great to meet production lines, manufacturing systems, manufacturing enterprise information integration needs is a new manufacturing paradigm as agile manufacturing, virtual enterprise, the basis of global manufacturing unit. Some well-known at home and abroad CNC machine tools and CNC system manufacturing company in the past two years introduced a related new concepts and prototypes, such as EMO2001 exhibition, Japan Yamasaki file (Mazak) exhibited CyberProduction Center (Intelligent Production Control Center, or CPC), Japan Okuma (Okuma) machine tool companies exhibited the IT plaza (Information Technology Square, as IT Plaza); Germanys Siemens (Siemens) at the companys Open Manufacturing Environment (open manufacturing environment, or OME ), reflecting the network CNC machining to develop in the direction of the trend. 1.4 emphasis on new technical standards, the establishment of norms 1.4.1 on the NC system design and development norms As mentioned earlier, open CNC system better interoperability, flexibility, adaptability, scalability, the United States, the EC and Japan, and other countries have implemented strategic development plan, and open architecture CNC system norms (OMAC, OSACA, OSEC) research and development of the worlds three largest economies in the short term was almost the same as the scientific programme and the development of norms, NC foretells a new technology changes the coming period. China in 2000 also began in China ONC CNC system of research and normative framework for the development. 1.4.2 on the NC Standard NC manufacturing standards of the development of information a trend. CNC technology was born 50 years after the exchange of information are based on the ISO6983 standard, that is, by G and M code describe how (how) processing, and its essential character-oriented process, it is clear that he has become increasingly unable to meet modern NC High-speed technology development needs. To this end, the international community is research and development of a new CNC system standard ISO14649 (STEP-NC), the aim is to provide a system not dependent on the specific neutral mechanism, can describe the entire life cycle of products within the unified data model in order to achieve the manufacturing process, as well as various industrial fields standardized product information. STEP-NC is likely NC technology is a revolution, the development of the NC and the entire manufacturing sector, it will have far-reaching implications. First, the STEP-NC A new manufacturing philosophy, the traditional manufacturing concepts, NC machining process are concentrated in a single computer. And in the new standards, the NC program can be distributed on the Internet, which is open CNC technology, the network of the direction of development. Secondly, the STEP-NC NC system can be greatly reduced processing drawings (about 75%), preparation of processing time (approximately 35%) and processing time (approximately 50%). At present, Europe and the United States attach great importance to the STEP-NC research, Europe launched the STEP-NC IMS plan (1999.1.1 2001.12.31). Participating in the scheme from Europe and Japan 20 CAD / CAM / CAPP / CNC users, vendors and academic institutions. United States STEP Tools Inc. is the world of manufacturing data exchange software development, he has developed for CNC machining exchange of information super model (Super Model), its goal is to use a unified description of all norms process. At present this new data exchange format has been equipped with SIEMENS, and the European OSACA FIDIA NC-NC prototype of the system was verified. 2 Two pairs of NC technology and the development of basic industries estimate CNC technology in China started in 1958, the last 50 years of development history can be broadly classified into three stages: the first stage, from 1958 to 1979, that is a closed stage of development. At this stage, as foreign technology blockade and our basic conditions, the development of NC technology more slowly. The second stage is in the countrys June 5, July 5, and during the Eighth Five early, that is, the introduction of technology, digestion and absorption, initially established system of the domestic stage. At this stage, due to reform and opening up and national attention, and research and development environment and the improvement of the international environment, Chinas CNC technology research and development as well as in the area of domestic products has made considerable progress. The third stage is in the countrys Eighth Five and later Ninth Five-Year period, that is the implementation of the industrialization of research into market competition stage. At this stage, Chinas domestic industries of CNC equipment has made substantial progress. In the Ninth Five-Year, the China CNC machine tool of the domestic market share of 50%, with domestic CNC system (universal type) also reached 10%. Throughout Chinas CNC technology nearly 50 years of development history, particularly after four five-year plan and tackle the general view in the following results. A. laid the basis for the development of numerical control technology, basically mastered the modern CNC technology. China has basically mastered from the NC system, servo-driven, NC console, accessories, and parts of the plane and its technical basis, the majority of whom possesses the technology has been the basis for the development of commercialization, technology has been part of the commercialization and industrialization of. B. initially formed a NC industrial base. In the research results and commercialization of the technology on the basis of the establishment of the NC Central China, such as aerospace, such as production capacity NC NC systems production plant. Maryland Motor Works, a group of central NC servo system and servo motor manufacturing plant, as well as Beijing No. 1 Machine Tool Plant, Jinan first of a number of CNC machine tool plant host plant. These factories basically formed the countrys industrial base NC. C. NC established a research, development, the basic team management personnel. While in the research and development of NC technology and industrialization of China has made remarkable progress, but we have to clearly recognize that Chinas high-end CNC technology research and development, especially in the industrialization of the status quo and the technological level of Chinas practical needs there is still a significant gap. Although longitudinal look at the development of our country very fast, but horizontal ratio (compared with other countries) there is a gap between the level of technology not only in certain areas there is a gap between the speed of development, that is, some of sophisticated CNC equipment to expand the gap between the level of technology trends. From the international perspective, the level of Chinas CNC technology and the level of industry estimates are as follows. A. technical level, with foreign advanced level of about 10 to 15 years behind in even more sophisticated technology. B. industry level, the market share of low coverage of small, no large-scale production of components and complete sets of specialized production and low capacity level; appearance of a relatively poor quality, reliability is not high, lack of commercialization; Domestic NC system is not yet set up their own brand, users lack of confidence. C. the capacity for sustainable development, the competition before NC technology research and development, engineering capability is weak; NC efforts to expand the area of application is not strong; relevant standards of the study, formulation, lagging behind. Analysis of the main reasons for the gap exist in the following areas. A. awareness. NC process of the domestic industry arduous, complex and long-term understanding of the characteristics of inadequate market regulations, the blockade and stifle foreign institutional underestimating the difficulties, such as; NC technology to Chinas level and ability of not enough. B. system aspects. From a technical point of concern NC Industrialization of the time, from the system, the perspective of industrial chain NC industries considered when the issue of less quality without the establishment of a complete support system, comprehensive training, service network support system. C. mechanism. Adverse mechanism caused the brain drain, and the technical constraints and technical route innovation, product innovation, and restricting the effective implementation of the planning, often planning vision, implementation difficulties. D. technology. Enterprises in the technical aspects of the capability of independent innovation is not strong, core technical engineering capability is not strong. Machine Tool standards backward, lower level, the CNC system on the new standards inadequate. Three pairs of NC technology and industrial development of the strategic thinking 3.1 strategic considerations China is Zhicaodaguo, transfer of industries in the world, we should try to accept front-end and back-end instead of the transfer, that is, to master core technologies and advanced manufacturing, or in the new round of international industrial restructuring, Chinas manufacturing industry will be further empty core. Our resources, the environment, the market price of the exchange may be only the worlds new economic structure of the international processing center and assembly centers rather than grasp core technology manufacturing centre, which will seriously affect our modern manufacturing process of development. We should stand on national security importance to the strategic height of NC technology and industrial problems, first of all from social security, because manufacturing employment in China is the most populous industries, the manufacturing sector can not only improve the peoples standard of living, but also to ease China the pressure on employment and social stability; followed from national defense and security, the developed countries of the West to NC sophisticated products are classified as national strategic material for our country to achieve the embargo and restrictions, Toshiba incident, and Babcock Andean Report is the best example. 3.2 Development Strategy Chinas basic national conditions from the perspective of the national economy and the strategic demands of the market demand, Chinas manufacturing equipment to enhance the capabilities and competitiveness of the industry as the objective, systematic approach used, choose to lead the early 21st century in China upgrading manufacturing equipment industry to develop the key technologies, as well as support for industry support of the development of technology, supporting research and development of technology as the content, achieving manufacturing equipment industry jump-style development. That market demand-driven, that is, NC terminal products, to complete machine (such as the Large-volume CNC lathes, milling machines, high-speed high-precision CNC machine tool performance, typical of digital machinery, key industries, key equipment, etc.) NC led the development of the industry. Focus on resolving the CNC systems and related components (digital servo systems and motors, high-speed spindle system, and a new annex equipment, etc.) and the reliability of the scale of production. No scale there will be no high-reliability products; no scale there will be no cheap and competitive products; course, the scale of Chinas CNC no equipment ultimately it difficult to make its mark. R & D in high-tech equipment, to emphasize the industry, academia, research and the close integration of end-users, do and proper utilization, and sell off as the target, the country will implement key to solve the country urgently needed . NC in the pre-competitive technology, emphasis on innovation, research and development that have independent intellectual property rights to the technologies and products for Chinas CNC industry, the equipment manufacturing industry and the whole manufacturing sector lay the foundation for sustainable development. References: 1 China Machine Tool Industry Association of Industry Development. CIMT2001 Parade J. World manufacturing technology and equipment market in 2001 (3) :18-20. 2 beam training WANG Xuan, robust-you. Machine tool technology trends in the development of new J. World manufacturing technology and equipment market in 2001 (3): 21-19-28. 3 China Machine Tool Industry Association of NC System Branch. CIMT2001 Parade J. World manufacturing technology and equipment market in 2001 (5) :13-17. 4 Yang Xue-tong, Lidongru, Wen Li, and so on? Away from the CNC technology development strategy research M. Beijing: National Machinery Industry, 2000附录2数控技术和装备发展趋势及对策 -Alexander Ludwig摘要：简要介绍了当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状，在此基础上讨论了在我国加入WTO和对外开放进一步深化的新环境下，发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性，并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技术及装备的几点看法。装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。1数控技术的发展趋势数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面14。11高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极

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