5MN双动液压机本体设计说明书

1、精选优质文档-倾情为你奉上本科毕业设计5MN双动液压机本体设计说明书李姣龙燕 山 大 学2011年 6 月 本科毕业设计5MN双动液压机本体设计说明书学院（系）：机械工程学院塑性成型系 专 业： 锻压 学生 姓名： 学 号： 指导 教师： 答辩 日期： 2011-6-23 燕山大学毕业设计任务书学院：机械工程学院 系级教学单位：塑性成型系 学号2学生姓名李姣龙专 业班 级07锻压2班题目题目名称5MN双动液压机本机设计题目性质模拟题目类型工程设计题目来源燕山大学锻压研究所主要内容完成5MN双动液压机本体设计。熟悉和掌握液压机设计的方法和一般规律，学会使用相关的设计资料，初步形成进行独立设计的能

2、力。基本要求绘制A0规格设计图纸3张；编写2万字的设计说明书；翻译5000字的相关英文资料。参考资料液压机中小型液压机设计机械设计手册有关设计资料及图纸周 次第 14 周第 58周第 912 周第1316周第1718周应完成的内容文献综述开题报告资料翻译方案设计总装图设计零部件图设计上机绘图整理说明书审图、答辩指导教师：赵石岩职 称： 讲师 2011年2月27日系级教学单位审批： 年 月 日摘要本文主要指出了双动液压机的重要地位及我国独立发展双动液压机的重要性，我国板料成型液压机的发展进程，和双动液压机目前存在的问题，在此基础上分析了各种本体结构的优缺点并总结出发展趋势，机架形式从各种本体结构

3、入手，从而分析比较得出5MN双动液压机本体结构的总体设计方案。由给定的技术参数进行具体本体结构设计，包括机架、立柱、导向装置、上下横梁和动梁及液压缸的结构设计、尺寸确定及强度刚度校核等；最终确定出该压机的本体结构并进行展望。关键词：双动液压机；机架；横梁；液压缸AbstractThis paper shows the importance of the double acting tool and independent development of our status and the importance of forging presses, the development proces

4、s of the hydraulic press in China, and the problems of double acting hydraulic press at present, on this bases analyse the variety of body structures and summed up the advantages and disadvantages of the development trend so as to draw comparison of them. So wo can draw the design program of 5MN dou

5、ble acting hydraulic press body structure .By the given technical parameters designed the concrete structure, including the rack, column, orientation devices, up and down beams and the dynamic beams and the structural design of hydraulic cylinder, the size, determining and checking the strength and

6、stiffness; eventually identified the body of the press structure and outlook.Keywords: Double acting tool; rack; beam; hydraulic cylinder目录第1章 绪论1.1双动液压机的重要地位对任何国家来说，制造产业是综合国力及技术水平的体现，而板料成型行业的发展是制造产业的基础和关键1。液压机的发展是板料成型行业发展的前提。国外板料成型、特别是汽车车身件成型的工艺和机床设备、仪表、家电等制造行业又有了重大发展，许多旧有的概念和传统的生产方法已被突破，新的生产率更高、质量

7、更佳、经济效益更好的工艺正在迅速推广，甚至生产组织形式也发生了很大变化。单动压力机的发展是双动压力机。有了这个工具系统，可以使上下模具具有理想的高度和形状2、3.4。所以发展双动液压机在振兴我国制造产业，保证国民经济的持续发展和国防建设进步有着重要意义。1.2我国板料成型液压机的发展进程我国液压机制造设备起源于上海、沈阳的几家工厂。三年经济恢复时期初步建立了锻压机械的生产基础，到1950年已经能生产3O吨闭式底传动双动拉伸压力机。当然我国液压机发展的初期主要靠仿制生产。从二五期间到三年调整期，我国已经开始着手自行设计一些产品。等到三五期间，已能自行设计制造大型闭式单、双点压力机，双动双点拉伸压

8、机，400吨以下多工位压机，仅向二汽提供各种成型设备就达100多种、500多台。六五到七五期间，我国已经开始着手依靠外国先进技术，提高自身设计水平。期间，济二同美国VERSON公司签定了技术合作合同并引进小松制作所的大型机械压力机设计制造技术。通过消化与创新，我国成型设备已基本能满足中国汽车工业的发展需求。八五以后以市场为导向，在和国外技术合作和合作生产的同时，大力开发CAD、CAPP和CAM，提高了设计制造水平和竞争力提高了设计制造水平和竞争力。例如，中国重机公司组织济二和上重采用小松技术，在美国通用公司OPEL项目竞标中取胜，进一步显示了我国压机的水平和实力。目前我国在双动液压机的制造方面

9、已经具有一定的水平和实力5、6、7。1.3双动液压机目前存在的问题1.3.1液压机的计算机三维造形发展不足虽然CAD/CAM应经发展多年，但在液压机仿形方面仍显得稍有不足8。1.3.2液压机的效率低据理论分析与实验表明，对压力行程较小的工艺，如陶瓷、耐火材料压制，模锻件的切边和拔长等工艺，仅液压缸及管道内贮存的能量，接近工件变形能的1/2。若减少该损失，可使效率提高30-40%。对于压力行程较大的工艺，因能量损失相对变形功较小，对效率影响较小。另外精密锻压机械的发展不足，更是制约了液压机的发展9。1.3.3压制结束回程时的能量释放问题压制结束回程时贮存的能量要无功释放，易于引起液压机的剧烈振动

10、与噪音，若释放缓慢，影响液压机的快速性。释放能量一般采用节流的形式，使该部分能量大多转化成热能，油温升高，缩短传动介质的使用寿命。由于热传递，在热锻中油温上升更快10。1.3.4液压机的锻造速度提高问题传统的大、中型液压机多采用充液的方式实现快速空程。速度较大时易于产生断流和水击，限制了空程速度，且有一套复杂的充液系统，增加了压机的高度。制约了液压机锻造速度的提高11，12。1.4双动液压机的发展趋势1.4.1新建大型成型压力机开始采用多连杆技术 其优点是：滑块拉延过程中速度慢且均匀，空行程运行速度快，生产效率高；用较小的偏心距实现较大的滑块行程，更便于上下料操作。1.4.2液压油逐渐取代乳化

11、液 油具有传动平稳、传动及控制元件标准化程度高、泵站投资少等优势，特别是其控制技术日益成熟，可大大提高压机的控制水平。近年来随着液压元件及密封技术的不断进步，泵站、管道及液压缸已可做到基本不渗漏，其工作周期也显著延长。因此用油取代乳化液作为传动介质已成趋势。目前，除部分大型锻造液压机外，多数液压机均为油压机。1.4.3大型压机的机械化程度大幅提高 各国早期建造的大型压机多数经过改造，辅机配备更加齐全。大多数压机配备了锻造操作机和砧库，有的还配备了大截面切割机、尺寸测量系统等先进的辅助设备。1.4.4产品的生命周期愈来愈短 随着现代生产力的不断发展和社会生产的国际化，以科学技术为代表的世界范围内

12、的竞争日趋激烈产品的升级换代和应对市场的快速转型对制造业提出了更高的要求，产品的生命周期愈来愈短，多品种小批量的生产逐渐成为主导生产形式因此，提高相应的成形技术和制造水平是一个具有普遍意义的大课题。1.4.5压力机必须提供必要的自锁装置 假如工具系统内的压力过载保护装置不能提供过载保护，那么锻造压力机必须提供过载保护装置。1.4.6自动化程度越来越高 对着自动化的发展，单动液压机的不足越来越明显。而双动液压机的出现则很大程度上解决了这一不足。双动液压机的内外滑块采用行程控制，压边滑块由快转慢压住物料边缘，拉伸滑块带着上模快速移动至物料，速度转慢，压力增大，使物料受力拉伸成型，要求整个运动过程中

13、滑块运动平滑无振动，确保压制过程质量，使制品光滑无皱纹。1.5课题研究的意义在没有双动液压机时，筒形件及一些板型材料的的生产一直存在着精度不够、材料消耗大、工艺难以控制等问题。随着对工业制造技术的日益增长，以及液压机技术的迅速发展，双动液压机越来越受到重视。从而进行5 MN双动液压机本体结构设计便有了一定的实际意义13。而双动液压机随着发展，用途功能越来越多，所以其应用越来越广泛在航空、汽车、拖拉机、机床、仪表、家电等制造行业的应用越来越广泛。第2章 液压机本体结构发展状况2.1液压机机架形式的确定2.1.1梁柱式结构 三梁四柱式液压机是最常见的一种传统结构型式，早期大型自由锻造液压机通常采用

14、这种型式。其特点是大量采用重型铸锻件铸造的三梁，铸造的重型立柱。压机结构笨重，性价比低，而且刚性较差，不能满足锻造仪表、小家电等精密件的精度要求。如梅斯塔450MN压机横梁的挠度达每米0.6mm，上、下横梁500万次就破坏，立柱和缸200万次就破坏。压机的使用经验证明整体铸件、铸件组合或铸焊结构的疲劳寿命不高14。2.1.2整体框架式结构整体框架式主机架为整体焊接或整体铸造。但其在运输和装备上存在着很多问题15。2.1.3三梁多柱组合式对于大吨位多功能液压机，其大吨位使得本体结构设计制造变得复杂，受制造、安装、运输等条件的限制，本体往往采用分体组合结构16。而对于本机来说不适用。2.1.4板框

15、结构多板组合框架式。对于大型多向锻造用液压机，其大吨位和对液压机刚度的更高要求使得本体结构设计变得更加复杂。无论非预应力结构的形式如何改变，其上、下横梁总会承受巨大的弯矩，立柱承受巨大的拉弯联合作用。“T”型钩头和螺栓夹固形成的叠板框架都会造成大量应力集中源17。2.1.5钢丝缠绕预应力结构针对“C”型框架结构存在的问题，重型预应力钢丝缠绕结构逐渐发展起来。预应力钢丝缠绕结构(如图2-1)是用高强度钢丝将半圆形的上下梁和立柱捆绑缠绕在一起，钢丝在逐层缠绕时被施加预先设计好的拉力，从而在上下梁和立柱上最终累加，产生超出公称吨位的预压应力18。但是钢丝缠绕结构使其缸的布置等变得难以处理。图2-1

16、钢丝缠绕结构液压机简图2.2液压缸的结构型式及数量的变化液压缸分柱塞式、活塞式和差动柱塞式三种结构。活塞式液压缸不用回程缸，可以减少缸的个数，节约成本，同时使横梁的结构变得简单，受力均匀。由米塞斯屈服准则可知每种液压缸材料对应一个液体极限压力而且对应有壁厚的最小值。由于液压缸壁厚的影响，若要得到大的公称压力可通过增加液压缸数量来实现，但这必将分散油压的作用面积，增大液压缸的安装空间，进而降低压制强度。因此，在液压机的发展历程中，主工作缸的数量逐渐减少，而液压缸的吨位则逐渐变大19。2.3导向装置的选择对梁柱式结构压机来说，以立柱为导向装置。立柱上导套的形式可分为圆柱面导套、球面导套和平面可调间

17、隙导套。圆柱面导套在偏载下为线接触，受力情况不好，易磨损，导向精度低；球面导套是全线长接触，磨损小但结构复杂；平面可调间隙导板为面接触，间隙调节方便，导向精度高，被现在新压机广泛采用20。第3章 5MN双动液压机本体结构及设计计算3.1液压机本体结构设计应考虑的基本原则 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.具有很好的经济性，重量轻，制造维修方便21。 4.具有很高的性能。使液压机工作速度块、效益高。 5.保证液压机的安全性能，有防止滑块下落的安全栓，双手操作按钮等安全措施，有独立的冷却系统。其中，工艺要求是最主要的影响因素。由于在液压机上

18、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。从机架形式看，有立式和卧式。从机架组成方式看，有立柱式、单臂式和框架式等。从工作缸的数量上看，有单缸、三缸或多缸。工艺要求严重影响着液压机的结构。3.2技术参数公称压力P： 5 MN介质压力p： 25 MPa最大工作行程S： 800 mm净空高度H： 1200 mm工作速度V： 50 mm/s内滑块公称压力P1： 3 MN回程力P1回： 0.6 MN内滑块有效尺寸L1×B1（长×宽）： 500×500 mm回程速度v1： 150 mm/s外滑块工程压力P2： 2MN回程力P2回： 0.47MN外滑

19、块有效尺寸L2×B2（长×宽）： 1200×1200 mm回程速度v2： 150 mm/s顶出力P3： 1 MN顶出行程S3： 350 mm顶出速度V3: 40mm/s技术参数的具体含义如下：公称压力是指设备名义上能产生的最大压力，在数值上等于液压机液压系统的额定液体压力与工作柱塞（或活塞）的总面积的乘积（取整数），它反映了液压机的主要工作能力，是液压机的主参数。最大净空高是指活动横梁在上限位置时从工作台上表面到活动横梁下表面的距离。最大净空高反映了液压机在高度方向上的工作空间的大小。它应根据模具及相应垫板的高度，工作行程大小以及放入坯料大小等因素来确定。最大净空

20、高液压机的总高、立柱长度、液压机的稳定性以及安装厂房高度都有很大影响。因此既要尽可能满足工艺要求，又要尽量减小压机高度。最大行程S（mm）是指活动横梁能够移动的最大距离。它反映了液压机能加工零件的最大高度。滑块有效有效面积：滑块有效面积不仅与工作台尺寸有关，还限制了所能安装的模具尺寸大小。工作台尺寸：液压机的工作台一般安装在下横梁上，工作台尺寸L×B（mm）是指工作台上可利用的有效尺寸。它反映了液压机工作空间的平面尺寸，也反映了液压机的平面轮廓尺寸。工作台尺寸的大小直接影响所能安装的模具平面尺寸和所能压制工件的最大平面尺寸，一般应使模具平面尺寸小于工作台尺寸，并留有安装、固定的余地，

21、但不能使模具平面尺寸比工作台尺寸小的太多，这样不利于工作台受力。活动横梁运动速度分为工作速度和回程速度，空程速度一般较高，以提高生产率，但速度太快会停止或换向时引起冲击及振动22、23、24。速度较大时易于产生断流和水击，限制了空程速度，且有一套复杂的充液系统，增加了压机的高度。3.3机架形式确定选择三梁四柱式结构，但是采用焊接结构，可以避免其他结构不足。机身为闭式组合框架结构，上横梁、底座分别由四根方立柱支撑。其间通过方键定位。在安装和运输上更节约成本。其结构如图3-1所示。图3-1 机架结构形式简图3.4立柱的设计 立柱设计为由一块宽263 mm厚20 mm和宽350 mm厚20 mm和宽

22、390 mm厚30 mm和宽283 mm厚30 mm以及一块固定拉杆宽140 mm和宽 30mm的钢板焊接而成。立柱材料为45号钢正火处理立柱强度校核：因为上下梁刚度很大，因而可以忽略上、下梁变形引起的弯曲应力，仅受轴向拉力。受力情况为：因为15.99MN>5MN,所以强度足够。3.5拉杆强度校核拉杆直径为156 mm。其所能承受的最大的拉力为所以立柱和拉杆采取如图3-2的组合形式。图3-2 立柱和拉杆的组合形式3.6导向装置的设计5MN双动液压机采用的是平面导向装置。机身中间的拉伸滑块和压边滑块通过每根立柱上布置的两条可调导轨以及推拉螺钉来调节导轨间隙和滑块的运动精度。导套材料采用青铜

23、ZQSn 6-6-3，材质较软，不会使导柱表面拉伤。调节间隙为10 mm，导轨厚度为10 mm宽为50 mm。为了保证内外滑块运动在行程方向上运动的一致性，其采用立柱作为统一的基准。其导轨形式如图3-3。图3-3 导轨形式前后方向和左右方向分别由安装在滑块上和安装在床身立柱上的推拉螺钉来调节导轨的间隙。调解时，应稍松开滑块与拉伸缸活塞杆的连接螺钉，调解完后再拧紧。左右方向调解时，先松开横梁上的导轨的螺钉，如果松开拉螺钉，拧推螺钉，则导轨压进，导轨间隙小。反之松开推螺钉，拧拉螺钉，即可使导轨外移，导轨间隙调大。前后方向则用滑块上的导轨来调节，同样先松开导轨的固定螺钉，松开螺钉，拧紧推螺钉使导轨压

24、进，导轨间隙调小，反之松开推螺钉，拧紧拉螺钉，即可使导轨外移，导轨间隙调大。3.7梁的设计3.7.1上横梁的设计 梁高的确定：假设立柱为圆立柱（直径d）则，取450550×105Pa取=50×106Pa按照经验公式上梁高为:(33.5)d=3×178 mm3.5×178 mm=(534623)mm根据结构需要，设计成870mm。由于上横梁的刚度远大于立柱的刚度，因此可以将上横梁简化为简支梁，支点间的距离为宽边立柱中心距。共有五个工作缸，工作缸相对上横梁的布置如下图3-4所示，根据五个缸的布置特点可以把工作缸压力简化为6个集中力。如图3-5所示。图 3-4

25、 工作缸相对于上横梁的布置图3-5 上横梁受力简图P-压边缸公称压力；Q-拉伸缸缸公称压力；d-作用力接触面平均半径，即缸内径；a-主工作缸中心线到支点的距离。P=0.5 MN,Q=3 MN,d=400 mm，a=397 mm最大弯矩发生在中间截面：最大剪力发生在根部：FQ=P/2+Q=0.5/2+3 MN =3.25MN中间截面惯性矩I中间截面为宽680mm高870mm的矩形梁的截面积F=0.5916m截面中性轴以上面积对中性轴的静矩S=A*Z=(0.5916/2) (87010/2)=0.0128截面中性轴处的宽度B=b=68010-3m截面形状系数K=SF/BI=0.4072弹性模量E=

26、200GPa切变模量G=80 GPa最大挠度为： 相对挠度： 比允许值小，刚性好25。3.7.2滑块的设计计算拉伸滑块用钢板焊成箱型梁，上平面和拉伸缸的活塞杆连接；拉伸滑块由拉伸缸带动上下运动，在滑块四角有指教布置的导轨板与立柱上的导轨板块形成导轨副，有润滑站集中提供润滑。假设立柱为圆立柱（直径d）则按照经验公式动滑块的高为:(2.53.5)d=2.5×178mm3.5×178mm=（445623）mm根据机构需要取内滑块高设计为450 mm；外滑块高设计为560 mm。活动横梁一般只校核活动横梁承压面上的挤压应力，材料选择45号钢，许用挤压应力为：对于内滑块：对于外滑块

27、所以挤压强度足够。P工作缸公称压力。D活塞与滑块接触作用面积的有效直径。为了保证一机多用，5MN双动液压机的两个滑块可以用对开螺母连接到一起。其形式如图3-6。图3-6 滑块连接形式3.7.3下横梁的设计假设立柱为圆立柱（直径d）则， 按照经验公式下梁高为:(3.54)d=3.5×178mm4×178mm=（534623）mm根据结构需要，设计成高1150mm，厚度比上横梁要高的多，无需进行刚度和强度校核。根据外滑块尺寸确定工作台尺寸L×B ：1200×1200，3.8液压缸的设计3.8.1 液压缸的形式 根据上文的叙述，5MN双动液压机的压边缸和拉伸缸

28、以及顶出缸均采用活塞缸。3.8.2液压缸的支承于固定形式1. 法兰支承法兰固定 液压缸以法兰支承并安装在横梁内，由缸外壁的环形面积与横梁配合，缸内进入高压液体时，通过法兰与横梁的接触面将反力传给横梁，液压缸本身则靠法兰上的一圈螺钉固定在横梁上。这种结构的缺点是缸壁法兰过渡区存在应力集中，易于疲劳损坏。2.缸底支撑缸底固定 液压缸直接靠缸底固定在横梁上。这种缸不需要法兰，消除了法兰区的应力集中，并可减少缸体毛坯尺寸。缺点是压机高度有较大增加，缸底与横梁的接触情况不易测量。 3.法兰支撑缸底固定液压缸以法兰支撑在横梁上，缸的外壁与横梁配合。但通过缸低处固定在横梁上减小了法兰区，节约了材料，同时增大

29、了液压缸的寿命。所以5MN双动液压机采用这种支撑固定方式。其结构形式如图3-7。图3-7 法兰支撑缸底固定形式3.8.3缸体材料选择工作缸一般由锻钢或铸钢组成，由中碳钢铸成的工作缸，一般多用在20Mpa以下的工作压力，对于在更高压力下工作的工作缸，则由碳钢或合金钢锻成。常用材料为ZG237-500,35,45,20MnMo等。由于本液压机工作缸要承受25 Mpa的液压，工作缸采用低合金锻造。缸体材料为20MnMo,对缸体进行调质处理时，=350372Mpa，b=570Mpa。3.8.4主工作缸的设计 拉伸缸为活塞式油缸。缸体通过法兰支撑，用锁紧螺母将其固定在上横梁的安装孔上，上部安装充液阀，活

30、塞杆通过卡环用螺钉和拉伸滑块来接，在调整拉伸滑块导轨间隙及运动精度时，应适当松开连接螺母，调节完后再重新拧紧。活塞头直径式中 P-缸公称压力（MN）p-液体的工作压力（MN）根据式中计算得D=390.9 mm，圆整后按照JB2001-76 取Dt=400 mm。缸内径D1=Dt+t=400+10 mm=410 mm ，半径 r1=205 mm式中 Dt -活塞头直径t -缸内壁与柱塞间在直径上的间隙值，根据缸的大小及长短来选取，一般锻造液压缸取1015mm活塞杆直径 ×Dt2××D2×p=P1回 解得D=360 mm工作缸外径由下式确定式中 D1-工作缸

31、内径p-液体的工作压力（MN）-工作缸须用压力 工作缸须用压力取110150Mpa，取D2=540 mm，半径 r2=270 mm 则缸厚为S= r2- r1=270-205=65mm导套 材料为HT 250。密封用来防止高压液体的泄露，对密封的基本要求是：密封性能好， 能随液体压力增高自动提高密封性能，摩擦阻力小，磨损少，寿命长，使用维修简单，易拆换，成本低，制造容易。基于上述要求选择YX型密封和O型密封。 缸底厚度 a取 （1.52）S=（1.52）×65=90130 mm，5 MN双动液压机的拉伸缸缸底取130 mm。缸底强度校核：假设法兰支撑的缸底则根据第三强度理论，最大当量

32、应为而实际缸底受力情况要比假设情况好，所以缸底强度足够。活塞一般用锻钢或铸钢制成，也有分段锻造或铸造后再用电渣焊接而成。活塞塞有实心的也有空心的。大的活塞为了减轻质量和消除内部缺陷一般做成空心的，开口向下。活塞在导向铜套中作往复运动，偏心载荷时还会发生倾斜，因此活塞表面必须具有足够的硬度及小的粗糙度，以免过早磨损，或因表面拉毛，拉成沟槽而导致损坏。活塞表面拉坏后，会直接影响密封寿命，引起高压液体的漏损。活塞一般选用45号钢或50号钢制成也有采用冷硬铸铁的。5 MN双动液压机的拉伸缸的活塞杆也选用45号钢，表面粗糙度1.25以下，表面硬度应高于HRC4045。工作时油口尺寸的确定：工作流量q=V

33、*S=50mm/s×（/4）D2=50mm/s×（/4）×（400×10-3）2=6.2810-3取管内流速V=4.5m/S 管径 取螺纹M50，油口型式选GB/T 2878 A型油口。回程流量q=V*S=150mm/s×（/4）D2=150mm/s×（/4）×（360×10-3）2=15.2610-3取管内流速V=4.5m/S 管径 取螺纹M40，油口型式选GB/T 2878 A型油口。为了保证其快速下行，在缸底取M205的油口。油口型式选GB/T 2878 A型油口拉伸缸螺栓选择：PH=×r12

34、15;p=3.14×（0.205）2×25=3.30MNF= PH/24=103KN剩余预紧力F”=（0.20.6）×F=20.661.8，取F”=21KN总拉力F0= 0.8×F+ F”=124 KN螺栓取12.9级，材料30CrMS, =1080Mpa，=540Mpadc4×1.3 F0/(×)=27.5 mm取dc=30 mm工作缸柱塞和活动横梁的连接形式：工作缸和活动横梁的连接形式有三种，即刚性连接、球面支撑连接和双球面中间杆连接。刚性连接，压机在偏心载荷作用下柱塞和活动横梁一起倾斜，将动梁所受偏心力矩的一部分传给工作缸导向铜

35、套上，使导套受侧向水平推力加剧了其磨损；球面支承连接，柱塞支承于活动横梁的球面座上，当有偏心载荷时，活动横梁倾斜，如果球面润滑良好，球面副可相对滑动，柱塞只传递轴向压力和摩擦力矩，柱塞仍保持垂直，因此侧推力将大大减少，改善了柱塞导套及密封的磨损情况；双球面中间杆连接多用于大型液压机，中间杆的两端均为球面，支承于上下球面座之间，柱塞通过中间杆传递压力，中间杆与柱塞之间有间隙，当液压机受偏心载荷时，中间杆能在球面座中转动，使柱塞保持垂直，因而作用于密封和导套上的侧推力小，导套和密封寿命长。使用时球面保持良好的润滑。5MN双动液压机的拉伸缸的活塞杆选用刚性连接。其形式如图3-8。图3-8 拉伸缸的形

36、式3.8.5压边缸的设计 压边缸为活塞式油缸。缸体通过法兰支撑，用锁紧螺母将其固定在上横梁的安装孔上，上部安装充液阀，活塞杆通过卡环用螺钉和压边滑块来接，在调整压边滑块导轨间隙及运动精度时，应适当松开连接螺母，调节完后再重新拧紧。活塞头直径式中 P-缸公称压力（MN）p-液体的工作压力（MN）根据式中计算得D=159.6 mm，圆整后按照JB2001-76 取Dt=160 mm。缸内径D1=Dt+t=160+10 mm=170 mm ，半径 r1=85 mm式中 Dt -活塞头直径t -缸内壁与柱塞间在直径上的间隙值，根据缸的大小及长短来选取，一般锻造液压缸取1015mm活塞杆直径 /4

37、15;Dt2×p-/4×D2×p=P2回 解得D=140 mm工作缸外径由下式确定式中 D1-工作缸内径p-液体的工作压力（MN）-工作缸须用压力 工作缸须用压力取110150Mpa，取D2=240 mm，半径 r2=120 mm 则缸厚为S= r2- r1=120-85=35mm导套 材料为HT 250。其密封也选择YX型密封和O型密封。 缸底厚度 a取 （1.52）S=（1.52）×35=53.575mm，但是5 MN双动液压机的压边缸采用活缸底取102 mm。5 MN双动液压机的压边缸活塞杆也选用45号钢，表面粗糙度1.25以下，表面硬度应高于HR

38、C4045。工作时油口尺寸的确定：工作流量q=V*S=50mm/s×（/4）D2=50mm/s×（/4）×（160×10-3）2=1.0510-3取管内流速V=4.5m/S 管径 取螺纹M32，油口型式选GB/T 2878 A型油口。回程流量q=V*S=150mm/s×（/4）D2=150mm/s×（/4）×（140×10-3）2=2.3110-3取管内流速V=4.5m/S 管径 取螺纹M20，油口型式选GB/T 2878 A型油口。 为了保证其快速下行，在缸底取M205的油口。油口型式选GB/T 2878 A型油

39、口拉伸缸螺栓选择：PH=×r12×p=3.14×（0.085）2×25=0.567MNF= PH/16=28.5KN剩余预紧力F”=（0.20.6）×F=5.717.1，取F”=6.5KN总拉力F0= 0.8×F+ F”=29.3KN螺栓取12.9级，材料30CrMS, =1080Mpa，=540Mpadc4×1.3F/(×)=10.36 mm取dc=12mm工作缸柱塞和活动横梁的连接形式：5MN双动液压机的压边缸的活塞杆选用刚性连接。压边缸形式如图3-9。图3-9 压边缸的形式3.8.6顶出缸的设计 结构形式：活

40、塞、法兰支撑缸底固定活塞头直径式中 P-缸公称压力（MN）p-液体的工作压力（MN）根据式中计算得D=226 mm，圆整后按照JB2001-76 取Dt=250 mm。缸内径D1=Dt+t=250+10 mm=260 mm ，半径 r1=130 mm式中 Dt -活塞头直径t -缸内壁与柱塞间在直径上的间隙值，根据缸的大小及长短来选取，一般锻造液压缸取1015mm活塞杆直径 /4×Dt2×p-/4×D2×p=P3回 解得D=125 mm工作缸外径由下式确定式中 D1-工作缸内径p-液体的工作压力（MN）-工作缸须用压力 工作缸须用压力取110150Mpa

41、，取D2=320 mm，半径 r2=160 mm 则缸厚为S= r2- r1=160-130=30mm导套 材料为HT 250。其密封也选择YX型密封和O型密封。 缸底厚度 a取 （1.52）S=（1.52）×30=4560 mm， 5 MN双动液压机的顶出缸采用活缸底取60 mm。5 MN双动液压机的压边缸活塞杆也选用45号钢，表面粗糙度1.25以下，表面硬度应高于HRC4045。工作时油口尺寸的确定：工作流量q=V*S=50mm/s×（/4）D2=50mm/s×（/4）×（250×10-3）2=1.8310-3取管内流速V=4.5m/S 管

42、径 取螺纹M65，油口型式选GB/T 2878 A型油口。回程流量q=V*S=150mm/s×（/4）D2=150mm/s×（/4）×（140×10-3）2=2.3110-3取管内流速V=4.5m/S 管径 取螺纹M25，油口型式选GB/T 2878 A型油口。拉伸缸螺栓选择：PH=×r12×p=3.14×（0.125）2×25=1.33MNF= PH/16=83.125KN剩余预紧力F”=（0.20.6）×F=16.62649.878，取F”=16.875KN总拉力F0= 0.8×F+ F”=

43、100KN螺栓取12.9级，材料30CrMS, =1080Mpa，=540Mpadc4×1.3F/(×)=17.5 mm 取dc=18mm3.9保证一机多用5MN双动压机能进行单动、双动、三动拉伸的动作。为了保证5MN双动液压机的一机多用，前文已经提到了在滑块上的连接。下面就下横梁结构、工作台结构、液压垫结构三方面来保证能到达目的。3.9.1下横梁上导轨布置下横梁在竖板上固定着六个导轨，其中每个导轨宽100 mm厚10 mm，导套材料采用青铜ZQSn 6-6-3。因为顶出缸导向不需要太精确的，所以导轨间隙制造时配好，无需调节。其形式如图3-10图3-10下横梁上导轨形式3.

44、9.2 工作台结构工作台上通过T型槽连接模具，工作台上有螺纹孔与下横梁的螺纹孔配合。工作台有两个可以互换，一个可以锻造用，一个可以拉伸用。锻造用的工作台上有一个直径200 mm的孔，用于放顶出锻件用的顶出杆。锻造用的工作台的形式如图3-11。图3-11 锻造用的工作台 拉伸用的工作台上有19个用于顶出工件的顶出缸。其形式如图3-12。图3-12 拉伸用的工作台3.9.3 液压垫结构 液压垫滑块是一个整体锻件，共两件，可互换，一个拉伸用，一个锻造用，四个侧面有六条导轨板导向。液压垫滑块上平面装有一个淬硬的钢板，用以防止顶杆端面在液压垫上平面压出凹坑。液压垫上两个M20深30螺纹孔，可以拧上螺栓，

45、用于向下横梁内放液压垫。其中锻造用的液压垫上有一个深20 mm，直径200 mm的盲孔用于和顶出杆配合。锻造用的液压垫形式如图3-13。图3-13 锻造用的液压垫而拉伸用的液压垫上有19个深20 mm，直径40 mm的盲孔。其形式如图3-14。图3-14 拉伸用的液压垫综上所述5MN双动液压机的结构形式为：机身为闭式组合框架结构，上横梁、底座分别由四根方立柱支承，通过四根拉杆和八个锁紧螺母紧固。机身中间设有拉伸滑块和压边滑块，每根方立柱上布置两个可调导轨，八条导轨分别作拉伸滑块及压边滑块导向用，通过推拉螺钉来调节导轨间隙和滑块运动精度。立柱和上横梁、底座用方键定位。上横梁开有一个拉伸缸安装孔和

46、四个压边滑块的下平面设有T型槽以固定模具用，底座中间孔内设有液压垫，并有导板导向。5MN双动液压机以上结构形式使它有以下几个特点：1、 多用途：压机能进行单动、双动及三动拉伸工艺。本机可以用于薄板拉伸、弯曲、成型等工艺。也可用以整型、校平、压装、落料、挤压等等。使用于航空、汽车、拖拉机、机床、家电等制造行业。2、 高精度：机身的上梁、立柱和工作台被压紧为一个闭式组合框架结构，刚度高，滑块采用四角八面导轨形式，导轨调节方便，导轨精度高，抗偏载能力强。3、 性能高：本机工作速度快、效益高。结论 在对国内外双动液压机结构的分析基础上，借鉴前人的结论和经验，结合所学知识，提出了5MN双动液压机液压机的

47、本体设计方案。具体结论如下： (1)从工艺要求和制造的可行性出发，确定了5M N双动液压机闭式组合框架结构。 (2) 设计了四角八面导轨形式来进行导向。 (3) 对液压机的上、 下横梁及水平缸侧梁等重要部件的整体结构进行了强度和刚度分析，对其整体结构设计的合理性进行了考察，并根据分析结果对初始方案设计进行了修正。 (4) 根据立柱与梁的接触面的受力状态，对预紧力的大小进行了考察。 (5) 根据液压缸的设计原则设计的各个液压缸的具体结构，并进行了相应强度校核。 展望:双动液压机的设计、制造与工业应用在一定意义上是国家制造业综合能力的体现。深入研究、开发双动液压机的工艺与装备技术具有重要的现实意义

48、。本论文工作仅仅对5 M N双动液压机本体结构设计方案提出了初步分析依据，对于确立该液压机的合理、可行的整体设计方案尚须进行更为详尽、深入的分析，尤其是在液压机的工艺适应能力，整体工作性能等方面还要做大量的分析、研究工作。专心-专注-专业参看文献1 李焕芳冷冲压模具发展现状J中国高新技术企业，2010（15）：52 E. Doege, R. BohnsackClosed Die Technologies for Hot ForgingJJournal of Materials Processing Technology，2000：165-1703 鲜小华.四柱双动液压机液压系统的改进与设计J.

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50、l of Materials Processing Technology，2003：4364429 Hyoji Yoshimura, Katsuhisa TanakaPrecision Forging of Aluminum and SteelJ，Journal of Materials Processing Technology，2000:196-20410 H. Karbasian, A.E. TekkayaA review on Hot StampingJ，Journal of Materials Processing Technology，2010:2103-211811 杨明亮传统结

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