设备管理_塑性成形设备概述

第9章液压机 9 1 1概述 液压机的基本工作原理是帕斯卡原理 它利用液体的压力能 依靠静压作用使工件变形 或使物料被压制成型 液压机通常由主机 操纵控制系统及泵站三大部分组成 一 液压机工作原理及分类 1 工作原理 图9 1YQ32系列液压机 图9 2液压机工作原理1 小柱塞2 大柱塞 如图 两个充满工作液体的具有柱塞或活塞的容腔由管道连接 当小柱塞上作用的力为F1时 在大柱塞上将产生向上的作用力F2 迫使制件变形 且 F2 F1 A2 A1A1 A2分别为小柱塞和大柱塞的工作面积 按工作介质分类 液压机的工作介质为液体 主要有两种 采用乳化液的一般称为水压机 采用油的称为油压机 水压机 乳化液价格便宜 不燃烧 不易污染工作场地 故耗油量大的以及热加工用的液压机多为水压机 油压机 在防腐蚀 防锈和润滑性能方面 油优于乳化液 但油的成本高 也易污染工作场地 2 分类 二 液压机的特点与应用 1 优点 容易获得最大压力 容易获得大的工作行程 并能在行程的任意位置发挥全压 适合要求工作行程大的场合 容易获得大的工作空间 压力与速度可以在大范围内方便地进行无级调节 而且可按工艺要求在某一行程作长时间的保压 另外 还便于调速和防止过载 设计 制造 操作和维修方便 便于实现遥控与自动化 2 缺点 对液压元件精度要求较高 结构较复杂 机器的调整和维修比较困难 高压液体易泄露 不但污染工作环境 浪费压力油 对于热加工场所还有火灾的危险 效率较低 且运动速度慢 降低了生产率 对于快速小型的液压机 不如曲柄压力机简单灵活 3 液压机主要应用领域 金属薄板件的冲压拉深成形工艺 主要用在汽车 家电行业中金属覆盖件的成形加工 金属机械零件的压力成形 主要包括模压成形 金属型材的挤压成形 冷热模锻 自由锻造等加工工艺 粉末制品行业 如磁性材料 粉末冶金等 非金属材料的压制成形 如SMC成型 汽车内饰件的热压成型 橡胶制品等 木制品的热压成型 比如植物纤维板材 型材的热压加工 其他应用 如压装 校正 塑封 压印等工艺 三 液压机的分类 1 按用途分类 手动液压机 一般为小型液压机 用于压制 压装等工艺 2 锻造液压机 用于自由锻造 钢锭开坯以及有色与黑色金属模锻 3 冲压液压机 用于各种板材冲压 校正压装液压机 用于零件校形及装配 5 层压液压机 用于胶合板 刨花板 纤维板及绝缘材料板等的压制 行程大 层数多 层间距离大 可压制的板数较多 6 挤压液压机 用于挤压各种有色金属和黑色金属的线材 管材 棒材及型材 7 压制液压机 用于粉末冶金及塑料制品压制成型等 8 打包 压块液压机 用于将金属切屑等压成块及打包等 图9 4YS系列手动液压机 图9 5YDZ1000柱式自由锻造液压机 图9 6YQ27系列单动冲压液压机 图9 8YJ61系列金属挤压液压机 图9 7YHL41系列单柱校正压装液压机 2 按动作方式分类 1 上压式液压机 该类液压机的工作缸安装在机身上部 操作方便 容易实现快速下行 应用最广 2 下压式液压机 该类液压机的工作缸装在机身下部 重心位置较低 稳定性好 制品可避免漏油污染 双动液压机 上活动横梁分为内 外滑块 分别由不同的液压缸驱动 压力为内外滑块压力的总和 工作方式灵活 适合金属板料的拉深成形 在汽车制造业应用广泛 4 特种液压机 如角式液压机 卧式液压机等 图9 10Y34系列下压式油压机 图9 9下压式液压机工作原理 图9 11Y71系列上压式四柱型液压机 图9 12双动液压机 图9 13卧式金属挤压成型液压机 3 按机身结构分类 1 柱式液压机 液压机的上横梁与下横梁 工作台 的连接采用立柱 由锁紧螺母锁紧 压力较大的液压机多为四立柱结构 机器稳定性好 采光也较好 2 整体框架式液压机 机身由铸造或型钢焊接而成 一般为空心箱形结构 抗弯性能较好 立柱部分做成矩形截面 便于安装平面可调导向装置 活动横梁运动精度较高 在塑料制品和粉末冶金 薄板冲压液压机中获得广泛应用 4 按传动形式分类 1 泵直接传动液压机 每台液压机单独配备高压泵 中小型液压机多为这种传动形式 2 泵蓄能器传动液压机 高压液体采用集中供应的办法 可节省资金 提高液压设备的利用率 但需要高压蓄能器和一套中央供压系统 以平衡低负荷和负荷高峰时对高压液体的需要 在使用多台液压机 尤其多台大中型液压机 的情况下较为可行 9 1 2主要技术参数 一 最大总压力 工称压力 液压机的最大总压力或称液压机的吨位 是表示机器压制能力的主要参数 一般用它表示机器规格 例如国产 250液压机即表示最大总压力为250吨的塑料 液压机 液压机的最大总压力是根据成型制品所需的压制能力来定 压制能力可按下式计算 N 压制能力 吨 P0 压制压力 公斤 cm2 F 压制面积cm2 n 模具内成型型腔的数目 二 工作液的压力 工作液压力是液压机设计中比较重要的参数 工作液压力的高低影响工作油缸的大小 液压机的结构尺寸 液压传动系统的设计以及机器的维修等一系列问题 因此 在确定工作压力时 一定要考虑各方面的因素 按照压力标准系列进行确定 目前国内塑料液压机所使用的工作压力有160 300 320 500公斤 cm2等数种 多数用300公斤 cm2左右的工作压力 液压机的工作压力不宜过低 否则 为了满足液压机最大总压力的需要 就要有较大的工作油缸 使液压机结构庞大 重量增加 三 最大回程力 最大回程力 活动横梁在回程时要克服各种磨擦阻力 回油压力以及构件重力 上压式 经验值估算为 最大总压力 的20 50 四 升压时间 升压时间虽然在一些液压机的性能参数中并未列出 但它却是液压机一个比较重要的技术指标 因为在塑料压制过程中不仅需要液压机产生足够的力 而且当被压制塑料正处于粘度最低 流动性最好时 要求液压机的压力能迅速达到最大值 才能保证塑料充满模具 得到满意的制品 因此 液压机工作压力必须在一定时间内升高到所需要的数值 根据经验 目前500吨以下的塑料液压机 要求升压时间大约在10秒以内 为了保证塑料充模均匀 升压时间在一个合适的值 升压时间太长 会使整个成型同期延长 升压时间太短 短时间内压力骤升 不利于散热 也不利于排气 液压机型号表示方法 图9 14液压机型号表示方法 例如 Y32A 315表示最大总压力为3150kN 经过一次变型的四柱立式万能液压机 其中32表示四柱式万能液压机的组型代号 9 2液压机动力装置 液压机的泵站即动力装置必须产生所需的流量计压力的高压液体 一般动力装置的常见形式有泵直接驱动传动式和泵 蓄能器传动两大类 简单的液压控制系统简介液压机的工作循环一般包括 空程向下 充液行程 工作行程 保压 回程 停止 顶出缸顶出 顶出缸回程等 1 泵直接驱动传动式液压机的特点1 活动横梁的行程速度取决于泵的供液量 与工艺过程中的锻件变形阻力无关 2 泵的供液压力和所消耗的功率与本加工工件的变形阻力有关 工件变形阻力 泵的供液压力和所消耗的功率 反之则减小 3 泵站系统简单 占地面积小 基本投资省 日常维护和保养方便 泵直接驱动传动原理 泵直接传动的液泵按液压机的最大工作速度和工作压力的选定 由于油泵压力 流量及功率的增大 使得泵直接传动形式 广泛应用到大中性液压机中 1 泵 蓄能器传动液压机的特点1 液压泵和蓄能器的供液压力保持在蓄能器压力波动值范围内 2 能力的消耗与液压机行程的大小成正比 而与工件变形阻力无关 3 液压机工作行程的速度取决于工件的变形阻力 阻力大时 速度小 4 基本投资大 占地面积大 泵 蓄能器传动原理 目前 泵 蓄能器传动方式已被多个领域所淘汰 在国内大多用于热态金属的挤压与锻造 9 3液压机的典型液压系统 液压系统液压机的两大组成部分之一 控制液压机和辅助机构的行程和动作 一般为高压 大流量系统 液压机液压系统的一般要求 1 能实现调整 手动 半自动操作 2 能实现空程和回程快速运动 3 根据具体情况确定液体压强 多为20 32MPa 4 回程要求预泄压 5 中型以上要有压力分级 液压系统之一 一般通用滑阀式 液压缸部件 液压机的执行机构三种结构 活塞缸 应用于中小型液压机 柱塞缸 应用与大中型液压机 差动柱塞缸 应用与卧式液压机 主要组成部件 缸体 柱塞 活塞 导套 密封等 附属装置 液压垫 顶出缸 作用类同于曲柄压力机中的气垫不同点 易于获得大的作用力 压力稳定且调整容易 动作控制灵活 9 5机身 作用 承受全部工作载荷 安装其它零部件 为活动横梁提供导向 常见结构 梁柱式 单臂式 组合框架式 钢丝缠绕式 板框式 铰链式等 梁柱式机身传统结构 应用广泛 几乎所有用途的液压机 常见有三梁四柱式 多柱式 双柱下拉式 三柱卧式 四柱卧式等 组成方式 用立柱内 外螺母将上 下横梁联结成刚性框架 特点 结构简单 制造容易 精度一般 三梁四柱式液压机的传统结构 应用最为广泛 多柱式 立柱 重要支撑与受力件 多为锻件 要求严格 常用材料 35 45 40Cr 20MnMo 20MnSiMo等 导向部分光滑 Ra0 8以下 表面耐磨 中小型为实心 3000吨以上空心 与立柱联结形式有多种 预紧方法与曲柄压力机立柱预紧相同 立柱与横梁的联结形式 立柱导套 安装在活动横梁上 以立柱为导轨进行导向 一般采用较软的材料 目的 不会磨损立柱表面 摩擦面的杂质会嵌入导套 不会划伤立柱 多为剖分式 有3 5 斜度 横梁 特点 外形轮廓大 承受载荷大 局部接触应力大 一般为箱形结构 制造方法 铸造 重量较大 适用于中小型批量生产 焊接 重量较轻