塑性成形及工艺设备-s3

第三章液压机,应用范围:,板材压制成形，管、棒、线、型材挤压成形，金属锻造成形、粉末冶金，塑料及橡胶制片，胶合板压制、耐火砖压制，轮轴压装、校直等。,1.柱塞泵,第一节 液压元件,利用柱塞在缸体柱塞孔中做往复运动时所产生的容积变化来吸油和排油的。,分类：,按照柱塞轴沿缸体轴向或径向安置，柱塞泵分轴向柱塞泵和径向柱塞泵。,根据泵配流方式不同，有配流盘配流和阀配流。,1.1 径向柱塞泵的工作原理,图31 径向柱塞泵的工作原理 1定子 2转子 3配流轴 4衬套 5柱塞,1.2 轴向柱塞泵的工作原理,图33 斜盘式轴向柱塞泵的工作原理1斜盘 2柱塞 3缸体 4配流盘 5传动轴,2.液压缸,液压缸常用结构形式有活塞式、柱塞式两大类。液压缸按供油方式可分为单作用缸和双作用缸。,活塞式液压缸按活塞杆形式可分为单活塞杆液压缸和双活塞杆液压缸。,将压力能转为机械能。通过液压缸部件推动活动横梁，使工件成形。,2.1 单活塞杆液压缸,图33 单活塞杆液压缸计算简图（a）活塞杆伸出 （b）活塞杆退回 （c）差动连接,2.2 双活塞杆液压缸,图34 双活塞杆液压缸计算简图,2.3 柱塞式液压缸,柱塞式液压缸是一种单作用缸，工作时只能向一个方向输出力和速度，而回程时则要依靠外力。,3.二通插装阀,3.1 二通插装阀基本结构,图3-5 二通插装阀的典型结构 图3-6 二通插装阀基本插件 1先导阀 2控制盖板 3插装元件 (a) 基本插件结构 (b) 符号 4插装阀体 P压力油口 T回油口 1阀套 3阀心 3弹簧,3.2 二通插装阀的工作原理,(1) 方向控制阀工作原理,图37 插装阀组成换向阀,(2) 压力控制阀工作原理,(a) (b)图38 插装阀组成的压力控制(a)溢流阀、顺序阀 (b)溢流阀、卸荷阀,(3) 流量控制阀工作原理,图39 插装阀用作流量控制阀(a) 节流阀 (b)符号1调节螺杆 3阀套 3锥阀心,1.液压机的工作原理,第二节 液压机的结构和工作原理,根据静态下密闭容器中液体压力等值传递的帕斯卡原理制成，是一种利用液体的压力来传递能量以完成各种成形加工工艺的机器。,工作原理:,由于A2A1，使得F2F1；,液压机能利用小柱塞（泵的柱塞）上较小的动作力F1在大柱塞（液压机的柱塞）上产生很大的力F2,图310 液压机的工作原理1小柱塞 2大柱塞 3锻件,2 液压机的特点与分类,2.1 液压机的特点,优点：,(1) 最突出的优点是容易获得大的压力。,(2) 容易获得大的工作行程，并可在全行程的任意位置施加最大的工作压力；在工作行程的任意位置都可以回程。,(3) 容易获得大的工作空间。,(4) 工作压力可以调整，可以实现保压，并可防止过载。,(5) 调速方便。,(6) 液压机结构简单，操作方便。,(7) 液压机工作平稳。,缺点：,(1) 液压机采用液体作为工作介质(液压油、机械油或乳化液)，因而对液压元件的精度和密封条件要求较高。,(2) 液压机的工作速度较其它锻压设备低，不太适合冲裁、剪切等切断类工艺；,（3）液压机的调整、维修较机械压力机困难，且工作液体有一定的使用寿命，到一定时间就需更换。,2.2 液压机的分类,(1) 手动液压机 (2) 锻造液压机(3) 冲压液压机(4) 一般用途液压机 (5) 校正压装液压机 (6) 层压液压机 (7) 挤压液压机 (8) 压制液压机(9) 打包、压块液压机(10)其他液压机,型号表示：,YA32-315,3 液压机的典型结构,液压机的本体结构：,1）尽可能好的满足工艺要求，便于操作；,2）具有合理的强度和刚度，使用可靠，不易损坏；,3）经济性好，质量轻，制造维修方便；,由机架部件、液压缸部件、运动部分及导向装置等组成,典型结构形式:,机架形式：,机架组成：,工作缸的数量：,立式与卧式,立柱式、单臂式和框架式,立柱式又分为四柱、双柱、三柱及多柱式,单缸、双缸、多缸,机架形式：立式与卧式,四柱式卧式压机、工作油缸与固定板紧固一起，在油压的作用下活塞杆可横向运动。,四柱卧式液压机，特别适用于钢瓶凹底压制,3.1 梁柱组合式,分为：四柱、双柱、 三柱、多柱,最典型：三梁四柱式,三梁四柱式,图311 三梁四柱式液压机结构简1工作缸 2工作柱塞 3上横梁 4立柱 5下横梁 6活动横梁 7回程缸 8回程柱塞 9小横梁 10拉杆 11上砧 13下砧,由上横梁、下横梁、四个立柱和12个内外螺母组成封闭框架，框架承受全部工作载荷。,1、 立柱,立柱的作用：支撑、受力、导向,（1）立柱与横梁的连接形式双螺母式锥台式锥套式,双螺母式,锥套式,锥台式,特点：,通过四个内外螺母与上下横梁固定在一起。加工、维修方便，被普遍采用；但螺母易松动。,通过两个外螺母及立柱上的内锥台与上下横梁固定在一起。刚性较好，可防止横梁与立柱相对水平运动；但锥台加工困难，尺寸公差要求高，精度难保证；,通过与立柱分离的锥形套来代替下横梁的内螺母或锥台。多用于大型液压机。,双螺母式,锥台式,锥套式,（2）立柱的结构与材料,立柱材料：35钢、45钢、40Cr、20MnV等；,采用空心立柱（立柱直径较大，防止锻造加工后立柱中心存在原始缺陷）；,立柱多做成实心的，两端带预紧用的加热孔；,中小型液压机,大型液压机,（3）立柱的预紧方式, 加热预紧, 超压预紧,超压预紧时，横梁和立柱都发生挠曲变形，接触面贴合不好，各螺母拧紧程度不同，难以保证机架的水平度和垂直度。,在总压力超过公称压力1.25倍进行加载，立柱受拉伸长，拧紧螺母。,（4）立柱的导向,立柱同时对活动横梁的运动起导向作用，主要靠活动横梁和立柱的导向套来实现的。活动横梁上、下运动时的运动精度主要取决于导套的导向精度，这直接关系到工作缸密封件与导向面的磨损情况、加工制件的尺寸精度、模具寿命及立柱与机身的受力状况等。,(2) 横梁,上横梁、下横梁(或称底座)、活动横梁(或称滑块),横梁有铸造结构和焊接结构两种，生产批量较大的中、小型液压机其横梁多为铸铁件(材料多为HT300)或铸钢件(材料多为ZG275500)；单件小批生产用Q235和16Mn焊接。 近年来采用焊接结构的日渐增多，材料一般为Q235或16Mn钢板。,中、小型液压机横梁多数为整体结构，而大型液压机横梁由于受制造和运输能力的限制往往设计成组合式，并利用键和拉紧螺栓联接。,外形轮廓尺寸大，一般做成空心箱形结构，中间加设肋板；,肋板一般按方格形或辐射形布置。,图313 横梁结构图 (a)上横梁 (b)活动横梁,图313 横梁结构图 (c)下横梁,3.2 双柱下拉式,由两根立柱及上下横梁组成可动的封闭式框架。,适用于中小型锻造液压机。,1) 下拉式结构的优点,(1) 液压机重心低，几乎与地面处于同一水平，因此稳定性好。,(2) 工作缸在地面以下，地面上几乎没有什么管道，当油为工作介质时，不易着火，比较安全。,(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，在纵横两个方向上可布置活动工作台及横向移砧装置，操作工人有较宽广的工作视野，液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,(1) 地坑深度大大加深，地下工程量较大(见图316)。 (2) 运动部分质量较大，惯性大。,2) 下拉式结构的缺点,(a) (b)图316 下拉式与上传动结构高度尺寸的比较(a)下拉式结构高度尺寸 (b)上传动结构高度尺寸,3.3 框架式,框架式液压机,整体框架式将上、下横梁与立柱直接铸或焊接为一个整体，取消了螺纹连接，刚度好；大型常用。,组合框架采用预应力结构，承受工作负载时，框架变形量小。受到偏心载荷时，由于立柱横向尺寸较大，且为箱形结构，抗弯性好。小型常用，刚度好，铸造或焊接做成整体。,整体和组合,图317框架式液压机 1主缸 3侧缸 3拉紧螺栓 4上横梁 5活动横梁 6活动横梁保险装置 7液压打料装置 8导轨 9立柱 10活动工作台 11顶出装置 12下横梁,与梁柱式机身的液压机相比，框架式液压机具有如下特点：,(1) 机身刚度好。,(2) 导向精度高。,(3) 立柱抗疲劳能力大大增强。,3.4 单臂式,小型锻造液压机、冲压液压机和校正压装液压机,机架为整体铸钢结构或钢板焊接结构。,结构简单，操作方便，但机架刚性较差。,3.4 单臂式,小型锻造液压机、冲压液压机和校正压装液压机,图318 5000kN单臂锻造液压机的本体结构简图 1工作柱塞 2横梁 3拉杆 4小横梁5回程柱塞 6工作缸 7回程缸 8导向装置 9机架。,第三节 液压机的主要参数,以三梁四柱式液压机为例,1 液压机的基本参数及其选用,(1) 标称压力(kN)；(2) 最大净空距H(开口高度)；(3) 最大行程S；(4) 立柱中心距；(5) 回程力；(6) 允许最大偏心距；(7) 活动横梁的运动速度；(8) 移动工作台尺寸及行程；(9) 顶出力。,（1） 标称压力(kN)；,指液压机名义上能产生的最大压力（kN），反映了液压机的主要工作能力。,（2）最大净空距H（开口高度）,活动横梁停在上限位置时从工作台上表面到活动横梁下表面的距离。,反映了液压机在高度方向上工作空间的大小。,工作缸底的下平面至工作台上表面的距离。,(3) 最大行程S,指活动横梁能够移动的最大距离；,反映了液压机能加工零件的最大高度。,(4) 立柱中心距；(5) 回程力；(6) 允许最大偏心距；,(7) 活动横梁的运动速度；,包括工作行程速度及空程（充液及回程）速度，变化范围较大。,空程速度一般较高，以提高生产率。但速度太快，停止或换向时易引起冲击及振动。,(8) 移动工作台尺寸及行程；,指工作台上可利用的有效尺寸，反映了液压机工作空间的平面尺寸。,大型锻造或冲压液压机设有移动工作台，此时工作台尺寸指移动工作台的有效平面尺寸。,(9) 顶出力,顶出缸顶出力和顶出行程满足工艺要求,浮动压边可根据顶出缸远程调压阀来调节压边力，且拉深行程不得大于顶出行程,本系列液压机适用于可塑性材料的压制工艺。如冲压、弯曲、翻边薄板拉伸等。也可以从事校正、压装、塑料制品及粉末制品的压制成型。本机具有独立的动力机构和电器系统采用按钮集中控制。可实现调整、手动及半自动三种操作方式。,第四节 液压机的液压系统,1 液压机的液压系统的结构形式和特点,1.1 泵直接传动的特点及优点,图330 泵直接传动液压机原理图1回程缸 3工作缸 3充液阀 4充液罐5一分配器 6一液压泵7液箱,泵直接传动液压机的特点：,(1) 液压机活动横梁的行程速度取决于泵的供液量，而与工艺过程中锻件变形阻力无关。 (2) 高压泵所消耗的功率(压力流量)相当于液压机作功的功率(速度力)。(3) 可利用该恒定的速度及变化的压力作为操纵分配器的信号，实现液压机的自动控制。,泵直接传动的优点是：基本投资少，占地面积少， 日常维护和保养简单。,1.2 泵一蓄势器传动的特点及优点,图331 泵一蓄势器传动液压机原理图1回程缸 3工作缸 3充液阀 4充液罐5分配器 6闸阀 7蓄势器 8液压泵 9液箱,泵一蓄势器传动液压机的特点：,(1) 能量的消耗与液压机行程大小成正比，而与锻件变形阻力无关。(2) 液压机的工作行程速度取决于锻件变形阻力，阻力大速度慢，阻力小速度快。,泵一蓄势器传动的优点是：供液压力基本保持在蓄势器 压力波动值范围之内。,1.3 两种传动形式的选用原则及适用范围,应满足工艺要求。具有较高的生产率。动力装置的初次投资费用及经常运转费用。当地的实际条件。,(1) 两种传动形式的选用原则,(2) 两种传动形式的适用范围,一般说来，单台的中、小型液压机宜采用泵直接传动，但考虑到直接传动的液压机的最大载荷取决于泵系统的压力，并且此压力在液压机的全行程内是有效的，因此，该种传动系统最适用于需要很大能量的挤压型工序。如果一个动力站系统需供数台液压机或供大型液压机(60MN以上)使用，通常认为采用泵一蓄势器传动系统为宜。,2 几种常用液压机的液压系统,液压机的液压系统是液压机的两大组成之一，其作用是通过各种液压元件来控制液压机及其辅助机构完成各种行程和动作。,液压机的液压系统多数属于高压、大流量的范围。它既要全面、准确地满足压制工件的各种工艺要求，又必须尽可能地节约能量，提高能量利用率。其共同要求可归纳如下:,(1)在操作特点上，要求能实现对模时的调整动作、手动操作和半自动操作。(2)在行程速度上，要求能实现空程快速运动和回程快速运动，以节省辅助时间。,(3)在工作液体压力上，一般为30MPa33MPa，对标称压力较小而结构空间较大的，取较低的工作压力；对工件单位变形压力大，液压机标称压力大而台面尺寸又不太大的，取较高的工作液体压力。(4)在工艺特点上，对于小型液压机一般不进行压力分级，对于中型以上的液压机，一般要求具有分级的标称压力，以满足不同工艺的需要。(5)在工作行程结束，回程将要开始之前，一般要求对主缸预卸压，以减少回程时的冲击振动等。,2.1 一般通用液压机,一般通用液压机的工艺用途广泛，适用于金属板料的冲压工艺(弯曲、翻边、拉深、成形、冷挤压等)和金属与非金属粉末制品的压制成形工艺(如粉末冶金、塑料、玻璃钢、绝缘材料、磨料等制品的压制成形)，并可用于校正和压装等工艺。,主缸：快速下行减速压制保压延时卸压回程停止（任意位置）工作循环，且压力、速度和保压时间可调；,顶出缸：顶出、退回、停