Y32-25四柱液压机及其液压泵站毕业设计

本科生毕业设计本科生毕业设计 Y32-25 四柱液压机及其液压泵站设计 The design of Y32-25 four-column hydraulic press and hydraulic power pack 学生姓名 所在专业 所在班级 申请学位 指导教师 副指导教师 答辩时间 机械设计制造及其自动化 工学学士 职称 职称 教授 2008 年 6 月 16 日 目录 目目录录 设计总说明 .I INTRODUCTIONINTRODUCTION . II 1 绪论 . 3 2 液压机液压系统设计 . 4 2.1 明确系统设计要求，确定系统设计方案。 . 4 2.2 分析系统工况，确定主要参数 . 4 2.2.1 工况分析 . 4 2.2.2 液压机主要参数 . 5 2.2.3 四柱液压机的工作循环图： . 5 2.3 拟定液压系统原理图 . 6 2.4 液压元件的计算和选择 . 8 2.4.1 工作缸的计算选择 . 9 2.4.1.1 液压缸的工作压力确定 . 9 2.4.1.2 液压缸主要几何尺寸的计算 . 9 2.4.1.3 液压缸行程 S 的确定. 9 2.4.1.4 液压缸型号的选择 . 9 2.4.2.1 顶出缸工作受力分析 . 9 2.4.2.2 顶出缸几何尺寸的确定 . 10 2.4.2.3 顶出缸行程 S 的确定. 10 2.4.2.4 顶出缸型号的选择 . 10 2.4.3 液压泵的选择 . 10 2.4.3.1 液压泵的工作压力 . 10 2.4.3.2 泵的流量确定 . 11 2.4.3.3 选择液压泵的规格 . 11 2.4.3.4 与液压泵匹配的电动机的选定 . 11 2.4.4液压阀的选择. 11 2.4.5确定管道尺寸. 12 2.2.6 液压油箱容积的确定 . 12 3.四柱液压机主机的设计计算 . 12 3.1 四柱液压机的总体结构分析 . 12 3.2 四柱液压缸机身机构的设计分析 . 13 3.2.1 上横梁的设计和验算 . 13 目录 3.2.2 工作台的设计和验算 . 18 3.4.3 导向柱的设计和验算 . 20 3.4.4 活动横梁的设计和验算 . 21 总结 鸣谢. 23 参考文献 . 24 设计总说明 设计总说明 液压机是用于调直、压装、冷冲压、冷挤压和弯曲等工艺的压力加工机械，在重型 机械制造业、航空工业、塑料及有色金属加工工业等之中，已成为重要设备。 本次要设计的是 Y32-25 四柱液压机及其液压泵站设计，参考原机，主缸最大压制 力为 250kN，采用三梁四柱结构，并设有主压力油缸和在原有液压机的基础上增加了顶 出缸，改变了一些外形结构，使其外形更合理化，而且又更改了原来的液压系统。现能 够执行主缸滑块快速下行，慢速加压，泄压，快速回程和顶出缸的顶出，退回，在做薄 板拉伸时实现坯料的压紧等动作，具有结构紧凑，精度高，操作简单特点。 关键词：四柱液压机；三梁四柱；顶出缸；薄板拉伸。 I ABSTRACT INTRODUCTIONINTRODUCTION The hydraulic press is used in straightening, pressing the attire, the cold stamping, the impact extrusion and curving and so on the craft shaping machineries。 In heavy-duty machinery manufacturing industry , aviation industry , plastic and non-ferrous metal processing industries etc， the hydraulic press has already become important equipment. This secondary design is The design of Y32-25 four-column hydraulic press and hydraulic power pack. Refer to the hydraulic press which is original, the biggest suppression strength of the master cylinder is 250kN. The hydraulic press uses the structures of three beams and four columnar, and is equipped with the main pressure cylinder, increasing a cylinder of going against in the foundation of original hydraulic press .The design changed some contour structure, causes its contour ismore rationalized. Moreover, it changed the system of original hydraulic. Presently, the hydraulic press can make the slide of the master cylinder downward fast, compress slow and decompress, return quick. The cylinder of going against can go against, returns. The cylinder cans alsocontracts semi finished material when making the thin steel plate stretch. The hydraulic press has compact structure and high precision.What is more, it is operated simply. KEYWORDS:KEYWORDS: The hydraulic press with four columns; three beams and four columnar; the cylinder of going against; make the thin steel plate stretch II 广东海洋大学 2008 届本科生毕业设计 1 绪论 毕业设计是高等工业院校学生毕业前进行的全面综合训练， 是培养学生综合运用所 学知识与技能解决实际问题的教学环节，是学生在校获得的最后训练机会，也是对学生 在校期间所获得知识的检验。 这次设计的题目是：Y32-25 四柱液压机及其液压泵站设计。 液压机是锻压、冲压、冷挤、校直、弯曲、粉末冶金、成型、打包等加工工艺中广 泛应用的压力加工机械设备。液压压力机是压力机的一种类型。随着微电子技术、液压 技术等的发展和普及应用，液压机有了更进一步的发展。为与中、小批量生产相适应， 需要能够快速调整的加工设备，这使液压机成为理想的成型工艺设备。特别是当液压机 系统实现具有对压力、行程速度单独调整功能后，不仅能够实现对复杂工件以及不对称 工件的加工，而且，实现了极低的废品率。这种加工方式还适合于长行程、难成型以及 高强度的材料。 可变的动力组合、 短的加工时间、 根据工件长度的简易的压力行程调整， 这与机械加工系统相比，有其优越性。 这一次设计的主要内容包括： 1.压力机液压系统原理设计； 2.压力机总装配设计； 3.压力机零部件设计； 4.液压泵站设计； 5.压力机三维实体工作原理动画演示设计（动画要与实际真实尺寸成比例） ； 6.液压元件选型及液压泵站设计； 7.编写设计说明书。 设计的时候我认识到毕业设计的重要性，它是我们综合大学期间所学知识的一次应 用演练，不仅仅是对我们四年所学的专业知识掌握程度的考验，也是对我们培养的创新 思维能力，独立思考能力的一次检验。所以在毕业设计一开始的阶段，我就明确了此次 设计的目的，认真查阅了各种资料，回顾了大学期间所学到的专业知识，并在几天的毕 业实习中获得了很多信息，为以后的设计打好了良好的基础，做好了准备。而在做设计 的过程中，我加大了搜集资料的力度和广度，并且认真，精心设计，在参考了同类液压 机的机构和工作原理，最后终于完成了安排的任务。然而，由于时间的限制，还有自身 设计水平高低的约束，在设计的过程中难免会有一些错误和错漏，所以设计可能不是很 精确， 还待时间和实践的检验。 希望能够得到老师的指点批正， 让我从错误中认识自我， 在实践中磨练，从而不断得到进步。 3 广东海洋大学 2008 届本科生毕业设计 2 液压机液压系统设计 2.1 明确系统设计要求，确定系统设计方案。 我所要设计的四柱液压机主缸最大压制力为 250KN；可完成锻压、冲压、冷挤、校 直、弯曲、粉末冶金、成型等压力加工工艺；设有主压力油缸和顶出油缸；要求液压机 完成的主要动作是：主缸滑块的快速下行慢速加压保压（保压时间可调）泄压 快速回程以及在任意点停止。顶出缸活塞的顶出退回，在做薄板拉伸时还可实现 坯料的压紧等。 液压机采用三梁四柱结构，液压元件的运动方式为移动，对周围环境没有特别的要 求，在常温下工作。 2.2 分析系统工况，确定主要参数 2.2.1 工况分析 压机主机主要由上横梁，活动横梁，工作台，导柱，上滑块和下滑块顶出机构以及 底座组成。液压机的主要运动是上滑块机构和下滑块顶出机构的运动。上滑块运动由主 液压缸（上缸）驱动，顶出机构由辅助液压缸（下缸）驱动。液压机的活动横梁结构通 过四个导柱导向、主缸驱动，实现上滑块机构“快速下行慢速加压保压快速回程 原位停止”的动作循环。下缸布置在工作台中间孔内，驱动下滑块顶出机构实现“向 上顶出向下退回”或“浮动压边下行停止顶出”的两种动作循环。 F F w F f F a (2-1) 1 P2 根据四柱液压机的工作特点，液压缸所受 外负载 F 主要包括三 种类型， 式中F w 工作负载，对于液压机来说，即为最大的压制力，这里F w 为 250KN； F a 运动部件速度变化时的惯性负载； F f 摩擦阻力负载，在本液压机里，由于导柱十分光滑，而且滑块是在垂直方 向上的运动，可以忽略不计。 分析在各个工作循环阶段的外负载如下： 快速下行F 下行 =F a 慢速加压F 加压Fw F a 快速回程F 回程Fa 可见，在加压过程中， 主缸受的负载为最大。其中F a 主要是活动横梁在加压过程的 重力，因为在加压过程速度变化极小，所以惯性负载可以忽略。 F amg= vg 7.810-6740500759.8 2.1103N (2-2) 式子中 钢 7.8106kg /mm3 即有F F w F a 2502.1 252.1kN 4 广东海洋大学 2008 届本科生毕业设计 根据上述结果，可以得到下面的速度和负载循环图如下图 图 2-1 速度循环图图 2-2负载循环图 2.2.2 液压机主要参数 根据设计要求，在参考同类四柱液压机的结构以及其规格后，初步定出的 Y32-25 型四柱液压机的主要技术规格为： 1) 2) .公称压力： 250KN .液体最大工作压力： 16Mpa 3) .顶出压力: 50KN 4) .活动横梁下平面至工作台最大距离： 600mm 5) .滑块最大行程： 450mm 6) .滑块最大下行速度： 30mm/s 7) .滑块回程最大速度： 70mm/s 8) .顶出缸最大行程： 140mm 9) .工作台有效尺寸： 500500mm 2.2.3 四柱液压机的工作循环图： 5 广东海洋大学 2008 届本科生毕业设计 图 2-3工作循环图 2.3 拟定液压系统原理图 2.3.1 确定系统类型确定系统类型 根据设计的液压机的工作要求， 分析主机的类型， 作业环境等， 确定采用开式系统。 2.3.2 选择液压回路选择液压回路 根据要求，采用压力控制回路、换向回路、电磁阀快慢速转向回路、平衡锁紧回路、 泄压回路、保压回路等 2.3.3 组合液压系统组合液压系统 制定的液压系统原理图如下： 6 广东海洋大学 2008 届本科生毕业设计 图 2-5液压系统原理图 液压系统工作分析： 该系统采用“主，辅泵”供油方式，主液压泵1 是一个高压、大流量、恒功率控制 的压力反馈变量柱塞泵，远程控制阀5 控制高压溢流阀 4 限定系统最高工作压力；辅助 泵 2 是一个低压小流量定量泵，其作用是为液控单向阀的正确动作提供控制油源。液压 机的工作特点是工作缸竖直放置，当上滑块组件没有接触到工件时，系统为空载高速运 动；当上滑块接触到工件以后，系统压力急剧升高，且上缸的运动速度迅速降低，直至 为零，系统进行保压。 系统的工作原理如下： （1）.启动按下启动按钮，主泵1 和辅助泵 2 同时启动，此时系统中所有电磁铁 均处于失电状态， 主泵 1 供油经过电液换向阀 6 中位和阀 16 中位流回油箱 （卸荷状态） ， 辅助泵 2 的油由低压溢流阀 3 回到油箱。 （2）.上缸快速下行按下快速下行按钮，电磁铁 YA1、YA5 得电，电磁换向阀 6 右位接入系统，控制油液经电磁阀11 右位使液控单向阀 12 打开，上缸带动滑块实现空 载快速运动。由于上缸竖直放置，且滑块组件的质量较大，上缸在上组件自重作用下快 速下降，此时泵1 虽处于最大流量状态，但仍不能满足上缸快速下降的流量需要，因而 在上腔会形成负压，上油箱 15 的油液在一定的外部压力作用下，经液控单向阀 14（充 7 广东海洋大学 2008 届本科生毕业设计 压阀）进入上缸上腔，实现对上缸上腔的补油。 （3）.上缸慢速接近工件并加压当上滑块组件降至一定位置时（调好） ，压下行 程开关 XK2 后，电磁铁 YA5 失电，阀11 左位接入系统，使液控单向阀 12 关闭，上缸下 腔油液经背压阀 10、阀 6 右位、阀 16 中位回油箱。这时，上缸上腔压力升高，充液阀 14 关闭。 上缸滑块组件在泵 1 供油的压力油作用下慢速接近要压制成型的工件。 当上缸 滑块组件接触工件后，由于负载急剧增加，使上腔压力进一步升高，压力反馈恒功率柱 塞变量泵 1 的输出流量将自动减少，上缸活塞的速度降低。 （4）.保压 当上缸的上腔压力达到预定值时，压力继电器 7 发出信号，使电磁铁 YA1 失电，电磁阀6 处于中位状态，上缸的上，下腔封闭，由于阀14 和 8 有很好的密封 性能，使上腔实现保压，其保压时间由压力继电器7 控制的时间继电器调整实现。保压 期间，主泵 1 的油经过阀 6 和 16 的中位后卸压。 （5）.上缸上腔泄压、回程当保压过程结束，时间继电器发出信号使电磁铁 YA2 得电，此时阀 6 处于左位，上缸上腔还未卸压，压力很高，卸荷阀 9（带尼阻孔）呈开 启状态，主泵1 的压力油经阀 9 中的尼阻孔回油。这时主泵1 在较低压力下运转，此压 力不足以使主缸活塞回程，但能打开液控单向阀 14 中的锥阀上的卸荷阀芯，主缸上腔 的高压油经此卸荷阀芯的开口而泄回充液油箱 15， 这是卸压过程。 这一过程持续到主缸 上腔的压力降低，由主缸上腔压力油控制的卸荷阀9 的阀芯开口量逐渐减少，使系统的 压力升高并推开液控单向阀 14 中的主阀芯，主缸开始快速回路。 （6）停止当主缸滑块上的挡铁压下行程开关 XK1 时，电磁铁 YA2 失电，主缸活 塞停止运动。 （7）顶出缸的顶出和退回 当电磁铁 YA3 得电，换向阀 16 右位接入系统。此时的 油液流动情况为： 进油路：泵 1换向阀 6 中位换向阀 16 右位下缸 21 下腔； 回油路：下缸 21 上腔换向阀 16 右位油箱。 下缸 21 活塞上升，顶出压好的工件。当电磁铁 YA3 失电，YA4 得电，换向阀 16 左 位接入系统，下缸活塞下行，使滑块组件退回原位。 （8）浮动压边做薄板拉伸压边时，要求顶出缸既保持一定压力，又能随着主缸 滑块的下压而下降。这时在主缸动作前 YA3通电，顶出缸顶出后 3YA立即又断电，顶 出缸下腔的油液被阀 16 封住。当主缸滑块下压时顶出缸活塞被迫随之下行，顶出缸下 腔回油经节流阀 18 和背压阀 20 流会油箱，从而建立起所需的压边压力。溢流阀 19 是 当节流阀 18 阻塞时起安全保护作用的。 2.42.4 液压元件的计算和选择液压元件的计算和选择 8 广东海洋大学 2008 届本科生毕业设计 2.4.1 工作缸的计算选择 2.4.1.1 液压缸的工作压力确定 本设计取用 16Mpa 2.4.1.2 液压缸主要几何尺寸的计算 根据载荷力的大小和选定的系统压力来计算液压缸内径 D D 4F 2 p 1 d P cm 11 p D 4 (2-3) 1P11 式中 D液压缸内径（m） ； F液压缸推力（kN） ； P选定的工作压力（Mpa）;由前面可知 P=16Mpa； d/D 取 0.71 得：D 4F 2 p 1 d P cm 11 p D 4252100 0.14m 1 2 3.14161060.951 10.71 16 按照1中表 2-4 给出的缸筒内径尺寸系列圆整为标准值后取 D=140cm 活塞杆直径 d 的计算 根据式，d 0.71D=0.71140 99.4cm (2-4) 由1中表 2-5 给出的活塞杆外径尺寸系列圆整成标准值后为 d100cm 2.4.1.3 液压缸行程 S 的确定 液压缸行程主要是由液压机的设计要求确定， 根据1表 2-6 给出的行程参数系列， 得 S450cm 2.4.1.4 液压缸型号的选择 根据液压机结构特点，选择端部法兰联接的液压缸，综合各种要求最后选择的液压 缸型号为：HSGF-140/100AE 2.4.2 顶出缸的计算选择 2.4.2.1 顶出缸工作受力分析 由分析顶出缸的工作特点和受力可知： 9 广东海洋大学 2008 届本科生毕业设计 F F w 50kN，根据系统要求和设计的方便，顶出缸的液体压力也选择 P=16Mpa。 2.4.2.2 顶出缸几何尺寸的确定 根据液压机结构和计算工作缸的方法，顶出缸内径尺寸 D为 D 4F 2 p 1 d p cm 11 p D 450000 0.062m， 2 1 3.14161060.951 10.71 16 圆整后选择 D=63mm 而顶出缸活塞直径 d根据工作压力的大小和往复运动速度比，可得 d0.5D0.50.630.315m，圆整后，选择 d32mm 2.4.2.3 顶出缸行程 S 的确定 根据顶出缸工作特点和机床结构的要求，顶出缸的行程 s 选择为 S140mm 2.4.2.4 顶出缸型号的选择 根据工作台的结构特点和计算出来的顶出缸基本尺寸后，选择端部法兰连接方式， 确定顶出缸的型号为：HSGF-63/32AE 2.4.3 液压泵的选择 2.4.3.12.4.3.1 液压泵的工作压力液压泵的工作压力 根据液压系统的实际工作压力，决定选用压力补偿变量柱塞泵。 考虑到正常工作中进油管路有一定的压力损失，所以泵的工作压力为： P p P max P (2-5) 1p5 式中P p 液压泵的最大工作压力 ； p max 执行元件的最大工作压力； P进油管路中的压力损失，初算时简单系统可取 0.20.5Mpa。 这里选择 0.5Mpa。 所以得：P p P max P16+0.516.5Mpa 另外考虑到一定的压力储备量，并确保泵的寿命，因此选泵的额定压力 P n 1. 251. P p 。选用P n1.5Pp 24.8Mpa 6 10 广东海洋大学 2008 届本科生毕业设计 2.4.3.2 液压泵的流量 液压泵的最大流量应该为： q p K L (q) max (2-6) 15 式子当中，q p 液压泵的最大流量； (q) max 同时动作的各执行元件所需要流量之和的最大值。如果这时溢 流阀正进行工作，尚需加溢流阀的最小溢流量 23L/min K L 系统泄漏系数，一般取K L =1.11.3,本设计取 1.1 分析液压机工作情况，可知在滑块快速回程时流量为： q 回程 vA 7 (0.1420.102) 4 527.52ml / s31.7L/min (2-7) 在快速下行的流量为： q 下行v A 3 0.142 4 461.58ml / s27.7L/min (2-8) 得： q 回程 q 下行 所以有：q p K L (q) max 1.131.735L/min 2.4.3.3 选择液压泵的规格 根据以上算出来的p p 和q p ，再查阅有关手册，现选用 25YCY14-1B，压力补偿变量 柱塞泵，该 泵的主 要参 数为：排 量，泵 的额 定压力为 31.5Mpa，电动机转 速为 n H 1500r /min，容积效率 v 0.92，总效率为 0.8 2.4.3.4 与液压泵匹配的电动机的选定 由于在快速回程和快速下行的时候，负载都很小，所以取在加压的时候的负载。 加压时的流量为： 3.14142 q 加压Av v 1153.86ml / s9.24L/min 44 d2 所以所需电动机的功率为 P p pqp 16.59.24 3.2kW (2-9) 1p6 600.8 查阅电动机产品样本，选用 Y132S-4(B3)电动机。 2.4.4液压阀的选择 根据液压系统的特点，本设计选择的液压元件的规格为： 11 广东海洋大学 2008 届本科生毕业设计 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 代号 S10A0 4WE10G10/AW220-50 4WE10F10/AW220-50 JCS-02N YN-100 SV20P DBDSG1/2P WU160X100-J 25YCY14-1B CBF-E25 DBDSG1/2P DBDSG1/2P LFL10C 名称 单向阀 电磁换向阀 电磁换向阀 压力继电器 压力表 液控单向阀 溢流阀 网式滤油器 轴向柱塞泵 齿轮泵 背压阀 卸荷阀 节流阀 数量 1 1 1 1 2 2 3 1 1 1 2 1 1 通过流量 40L/min 40L/min 40L/min 40L/min 40L/min 50L/min 25ml/r 25ml/r 40L/min 40L/min 25L/min 2.4.52.4.5确定管道尺寸 油管内径尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸而定。经分析选用的液压元件特 点以及液压系统特点，选用 d20mm。 2.4.62.4.6 液压油箱容积的确定液压油箱容积的确定 经分析本系统的压力情况，液压油箱有效容量 V=（612）Qp，Qp 为液压泵额定流 量。现在选用为 250L 的油箱。 3.四柱液压机主机的设计计算 3.1 四柱液压机的总体结构分析 四柱式液压机是液压机中最常见，应用最广的一种结构形式，其主要特点是加工工 艺性较其他类型液压机简单。 本次设计的液压机采用三梁四柱结构， 工作缸是立式安装。 液压机机身是由上横梁，工作台，活动横梁和四根立柱组成。工作缸安装在上横梁内。 活动横梁与工作缸的活塞通过连接器联接在一起，以立柱为导向上下运动，并传递工作 缸内产生的推力，对制件进行压力加工。 设计的四柱液压机外形如下： 12 广东海洋大学 2008 届本科生毕业设计 图 3-1液压机外形图 3.2 四柱液压缸机身机构的设计分析 3.2.1 上横梁的设计和验算 上横梁位于立柱的上部，用于安装主缸，承受主缸的反作用力。本设计的上横梁采 用铸造结构，材料为 HT200。 其外形结构如下图： 13 广东海洋大学 2008 届本科生毕业设计 图 3-2上横梁外形图 上横梁强度计算: 由于上横梁安装工作缸，液压机加压工作时，上横梁承受其反作用力，上横梁强度 计算可以认为力作用在平均半圆即支撑台肩的半环形的重心上。 平均半环形中心至油缸 的中心的距离为： 2D2 Dd d2 S cm (3-1) 3d D 式中：D油缸台肩外径 cm d油缸台肩内径 cm 由于油缸台肩内外径一般在（0.870.93）/1,所以，上式可以简化为： S D cm (3-2) 所以：S= D 30 9.55 cm 3.14 上横梁受力分布及其弯矩图如下： 14 广东海洋大学 2008 届本科生毕业设计 可见，最大弯矩在台肩半环形重 心点间： M max pB2S (1), (3-3) 4B 所 M m 以 P ( a 4 B B 1 ： x =0 D .64 2503030 (10.64) 1254.3 458 kNcm2 根据强度条件计算其强度： M h kN cm J (3-4) 对于截面变化不大的箱形体梁， 主要计算其最大弯矩处，即是中 心截面上的强度： Mh max max kNcm J (3-5) 式中：M；M max 弯矩；最大 弯矩 kNcm2 J计算截面惯性矩cm4 h计算截面的形心至最外点距离 cm ;应力，许用应力 kNcm2 在已知截面尺寸的情况下，计算截面惯性矩可以将截面适当简化，然后用等量法作 出计算截面：已知上横梁的截面如下 15 广东海洋大学 2008 届本科生毕业设计 下面我们计算上横梁的截面惯性矩： b i 各截面的截面宽度cm h i 各截面的截面高度cm F i 各截面的截面积F i b i hi cm2 (3-6) y i 各截面的形心至上横梁下平面 X 轴的距离cm S i 各截面面积对 X 轴的静矩。S i F i Yi cm3 (3-7) S iYi 各截面面积积和面积形心至 X 轴距离的平方cm4 4YS i Y i F i 2 i cm (3-8) J oi 各截面对中心轴的惯性矩。 1 b ihi 3cm4 (3-9) 12 整个横梁截面形心至梁下平面 X 轴距离： J oi h 1 S cm (3-10) F i i 至梁上平面的距离： h 2 h i h 1 H h 1 (3-11) 整个梁截面对 X 轴的惯性矩： J x J oi S iYi cm4 (3-12) 16 广东海洋大学 2008 届本科生毕业设计 整个梁截面对 O 轴的惯性矩： J J x h 1 2F i cm4 (3-13) 上横梁中性层（O 轴）以上截面的弯曲应力为拉力： Mh 2 2k N c m (3-14) J 中性层以下截面的弯曲应力为压应力： Mh 2 (3-15) 1k N c m J 根据上面的公式和分析上横梁的剖面结构后有：剖面图可以简化为： F 1 h 1 b 1 322.1 66.3cm2 F 2 324 72cm2 F 3 F 1,F4 F 2 ; S 1 F 1 Y 1 66.31.599.45cm3 S 2 66.328.51889.55cm3 S 3 7215 1080cm S 4 S 3 224S 1Y1 FY 66.31.5 149.17cm 1 1 3 S 2Y2 721515 16200cm4 S 3Y3 66.328.528.5 53852cm S 4Y4 S 2Y2 16200cm4 4 11 b 1h 322.133 49.72cm4 1212 1 J o2 3243 3456cm4 12 J o1 J o3;Jo4 J o2 ; J o1 S h F1 i i 2(S 1 S 2 S 3 S 4 )2(99.451889.5510801080) 15.0cm 2(F 1 F 2 F 3 F 4 )2(66.37266.372) 17 广东海洋大学 2008 届本科生毕业设计 h 2 h i h 1 H h 1 301515cm J x J oi S iYi 2(49.7249.7234563456)2(149.17162005385216200) =1.87105cm4 J J x h i 2F i 1.871052(3266.32242722) 1.9104cm4 上横梁中性层以上截面的弯曲应力为拉力： Mh 2 1254.315 1kN /cm2, 4J1.910 即有，符合要求。已知 HT20-40 铸铁件的许用应力3.5kN /cm2 中性层以下的弯曲应力为压应力： Mh1254.315 2。 11kN /cm 4J1.910 即有，符合要求。 上横梁的刚度因为其支点距较小，高度较高和应力取得较低，一般都符合刚度的要 求，所以可以不进行验算。 3.2.2 工作台的设计和验算 工作台是主机的安装基础，台面上固定模具，工作中承受机器本体的重量及全部载 荷，本设计的工作台还装有顶出缸，工作台为铸造结构，使用 HT200。 工作台外形为： 18 广东海洋大学 2008 届本科生毕业设计 下面我们验算一下其性能。 工作台承受液压机的总吨位。 与上横梁的计算一样，假设为自由 放在两个支点上的弯曲梁来考虑， 支点距离为立柱中心距，工作时压 力通过模具作用于制件，由于大多 数制件和模具具有对称的形状，并 且模具应居中安装，因此可以认为 工作台是一个中间部分承受均布载 荷的梁。其受力情况如图： 中心截面处的弯矩为最大弯矩， 为： M max Bp (B1)k N c m 42 (3-15) 19 广东海洋大学 2008 届本科生毕业设计 式中：P为公称压力，P=250kN。 B为立柱中心距cm B 1 为下模与工作台接触左右宽度，为分布载荷长度，一般取B 1 (0.35 这里取B 1 0.5B, 0.6)B。 BP2500.558 (B1) (58) 2718kN cm 4242 工作台的强度运算其他部分和上横梁的计算方法一样， 经过计算， 其强度符合要求， 结构是安全可靠的。 所以有：M max 3.4.3 导向柱的设计和验算 导向柱是四柱液压机重要的支撑件和受力件， 同时又是活动横梁的导向基准。 因此， 导向柱应该有足够的刚度和强度，导向表面还应有足够的精度，光洁度和必要的精度。 而且在设计的时候还要考虑到它与上横梁，工作台间应可靠预紧，安装方便和便于调整 机器的精度。 其设计结构为： 导向柱的强度分析： 由分析可知，立柱受力情况是由液压机结构，工艺过程的受力和预紧状态下的受力 状态决定的。因此仔细分析以上因素后，我们选择导向柱在中心载荷下的受力分析和强 度计算。 在中心载荷作用下，立柱支撑手拉伸应力，其应力可以按照下式计算： P (3-16) 0.785D 0 2n 式子当中： P为公称压力kN D 0 为立柱最小直径。D 0 4.2cm n立柱数量 n4 20 广东海洋大学 2008 届本科生毕业设计 立柱许用拉伸应力 所以有： P250 2 4.5kN cm 220.785D 0 n0.7854.2 4 立柱的材料为 45 钢，所以立柱，立柱的强度符合要求，立柱是安全可靠的。 完全的中心载荷和受力完全均等，仅仅是一种理想的状态。实际结构中，各零件联 接处不可避免的会有不均匀现象。立柱断面变化处的应力集中，还有工作中总会由于模 具安装不准确，工件变形阻力不对称等各种因素使得实际应力分布不均匀，形成局部应 力较计算应力为高的现象。因此，许用应力取得较低是必要的，合理的。 3.4.4 活动横梁的设计和验算 活动横梁的主要作用是：与油缸活塞杆连接传递液压机的压力，通过导向套立柱导 向面上下往复运动， 安装和固定模具机工具等， 因此活动横梁需要有较好的强度， 精度， 刚度及导向结构。本设计的活动横梁使用铸造结构，材料的选择和其他横梁一样，使用 HT200。 其设计外形图为： 活动横梁强度分析： 活动横梁在工作时，不承受弯矩，可以仅考虑其受压，其抗压许用应力，对铸铁件 21 广东海洋大学 2008 届本科生毕业设计 来说，可以取800kg/cm2。 在活动横梁工作的时候，如果限位套上承受所有的压力，此时应考虑力作用在中心 上，支点距为立柱中心距，最大弯矩为： 1 (3-17)M max PBk N c m 4 1 得M max 25058 3625kN cm 4 活动横梁弯曲应力得求 法和上横梁得计算方 法相同，许用应力对铸铁件取 N 3500 2/ cm 经过验算证明， 活动横梁得强度要求是符合要求的， 活动横梁可以安全可靠的工作。 22 广东海洋大学 2008 届本科生毕业设计 总结 鸣谢 几十天的毕业设计即将过去，再过几天就是毕业答辩的时间了，回顾这两个月来的 设计过程，不禁发出一声感叹！这是一个辛苦漫长，紧张而又充实的旅程，前进的方向 有平坦的大道，也有布满荆棘的小路，然而当你克服一个又一个的困难，从困难中发掘 出自己想要的知识的时候，那种喜悦，那种成就感是那么的吸引人，令人深陷其中。在 做毕业设计的过程，就好比是在攀登一座高山，现在山峰就在眼前，无限的风光转眼就 摆在自己的面前，这能不令人鼓起勇气，加