第3章-液压机汇总课件

1、第三章 液压机 了解液压机的工作原理、特点及各种分类方法。 掌握液压机构件 学习液压机的编号规定。3.1 概述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。液压机的重要性： 20080511让中国的大飞机翱翔蓝天,中国商用飞机有限责任公司在上海成立.大型液

2、压机源于航空、航天工业发展的需要！自由锻液压机： 19世纪末，美国（全球首台） 1.26万吨 1961年， 上海江南造船厂 1.2 万吨 2006年， 齐齐哈尔一重 1.5 万吨（追平） 2007年， 四川德阳二重 1.6 万吨（世界一） 全世界曾先后制造过20多台万吨以上的液压机，其中我国在20世纪60年代初制成2台。特点：其一是它的主机重2200多吨，高23.6米，基础深入地下40米，有13个大件，6个主缸，4根大立柱，3个大横梁。水压机的4根大立柱每根大约有18米高，1米粗，80吨重。每根立柱都有几个大螺帽，一个大螺帽就有56吨重。三个大横梁（上横梁，下横梁，动横梁）每个都有几百吨重。其

3、二是精密，3500牛顿/厘米2的高压水要用12台高压水泵，16个高压容器和100多个高低压阀门进行联动控制，有关机件都必须有高度的精密性、密封性、准确性和灵活性。模锻液压机： 德国：19世纪40年代最先制造出1.8万吨的巨型模锻液压机。 目前全世界共有万吨级模锻液压机30余台（美、俄各有10余台，约占总台数和总吨位的70），其建造背景均源于航空、航天工业发展的需要。模锻液压机： 2011年，世界上拥有4万吨级以上模锻液压机的国家只有美、俄、法 3国： 俄罗斯：7.5万吨级（目前最大吨位）2台 （A380起落架就是在该设备上完 成的4.25m，3210kg） 法 国：6.5万吨级1台 美 国：5

4、万吨级4台 我国最大的是3万吨级，重庆市西南铝业集团有限公司，于1971年制造。吨位较小，框梁等航空件无法实现整体化，不能完全满足大型飞机对综合性能、可靠性和寿命的要求。模锻液压机（中国）： 2012年3月31日上午，我国首台400MN（4万吨）重型航空模锻液压机在西安阎良国家航空高技术产业基地热试成功，顺利锻造出其首个大型盘类件产品。解决一直困扰中国的大型钛合金整体框、梁和大型涡轮盘等难变形精密模锻件的设计和制造问题，从而有力保障中国大飞机项目的研制。这是我国向实现大型航空模锻件自主研制迈出的重要而坚实的一步。模锻液压机（中国）： 2007年12月，中国二重在四川德阳宣布，大飞机制造的关键设

5、备世界最大的模锻液压机（ 8万吨）项目已获中国国家发改委批准并正式启动。总投资15亿元。 清华大学已经设计出16万吨模锻液压机，只因目前我国制造业尚不需要如此之大 的模锻液压机，一旦国家需要，即可出图制造。 ARJ21 -700中程客机是目前中国试制出的民航客机。 2012年2月13日至14日， ARJ21 -700飞机型号合格适航审定工作进入局方审定试飞阶段。2014.3.15-4.28完成第一次环球飞行（自然结冰）。3.2 液压机工作原理 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。图4-1 YQ32系列液压机F2=F1A2/A1A1、

6、A2 分别为小柱塞和大柱塞的工作面积。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F23.2 液压机的结构基本结构组成：本体部分操纵部分动力部分本体由上、下横梁、活动横梁、四根立柱组成；立柱通过螺母与上、下横梁紧固连接，组成封闭的框架（称为机身）。工作缸固定在上横梁的缸孔内，工作缸的活塞与活动横梁相连接；活动横梁下表面和下横梁的上表面有T形槽，用于安装模具；活动横梁通过导向套导向，沿立柱上下活动；回程时，工作缸下腔通高压液体；工作时，工作缸上腔通高压液体，推动活塞、活动横梁及模具上下运动；顶出缸下腔通高压液体，可使顶出活塞上升顶出工件。2、液压系统及工

7、作循环过程 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。通过两个三位四通换向阀来实现液压机的各种行程动作。工作缸顶出缸（1）空程向下（快速下行）：换向阀3置于回程位置，换向阀5置于工作位置；不足油液由充液罐10通过充液阀9补充。工作缸顶出缸工作缸顶出缸（2）工作行程（慢速下行）：换向阀3置于回程位置，换向阀5置于工作位置；当上模接触工件后，下行阻力增大，工作缸上腔压力增大，充液阀9自动关闭（慢行）。（3）保压换向阀3置于回程位置，换向阀5置于停止位置；液压泵通过换向阀5卸荷，工作缸上腔油液被液控单向阀8封闭在缸内（保压）。工作缸顶出缸（4）回程换向阀3

8、置于回程位置，换向阀5置于回程位置；反向打开液控单向阀8和充液阀9，工作缸上腔油液排入充液罐中。工作缸顶出缸（5）停止换向阀3置于停止位置， 换向阀5置于停止位置；工作缸下腔油液被液控单向阀7封闭在缸内（活塞可停靠在任意所需位置）。液压泵通过换向阀3中位卸荷；工作缸顶出缸（6）顶出缸顶出换向阀3置于顶出位置，换向阀5置于停止位置；顶出缸下腔通油，顶出活塞上升顶出工件。工作缸顶出缸工作缸顶出缸（7）顶出缸回程换向阀3置于回程位置，换向阀5置于停止位置；顶出缸上腔通油，顶出活塞下行。一、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

9、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。3.3 液压机的分类二、按用途分类(1)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。(4)一般用途液压机：各种万能式通用液压机。(5)校正压装液压机：用于零件校形及装配。(6)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。(7)挤压液压机：用于挤压各种有色金属和黑色金

10、属的线材、管材、棒材及型材。(8)压制液压机：用于粉末冶金及塑料制品压制成型等。(9)打包、压块液压机：用于将金属切屑及废料压成块及打包。(10)其它液压机：用于冲孔拔伸等。三、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3-8 下压式液压

11、机工作动画图3-8 上压式液压机工作动画卧式金属挤压成型液压机四、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。四柱式框架式3.4 液压机的技术参数及型号型号表示：锻压机械的组、型（系列）代号及主参数：（ JB/T 99651999 ）1、每类锻压机械分为10组，每组分为10个型（

12、系列），用两位数字组成，位于类代号或结构变化代号之后。2、主参数采用实际数值或实际数值的十分之一（仅限于公称力kN 和能量kJ）表示，位于组、型（系列）或特性代号之后，并用短横线“”隔开。3、组、型（系列）的划分及型号中主参数的表示方法应符合要求。组型锻压机械名称主参数名称单位手动液压机04手动液压机公称力kN冲压拉伸液压机20单柱单动拉伸液压机公称力kN21单柱冲压液压机公称力kN26精密冲裁液压机总力kN27单动薄板冲压液压机公称力kN28双动薄板拉伸液压机公称拉伸力/总力kN/kN一般用途液压机30单柱液压机公称力kN31双柱液压机公称力kN32四柱液压机公称力kN33四柱上移式液压机公

13、称力kN34框架液压机公称力kN36切边液压机公称力kN38单柱冲孔液压机公称力kN表3-3 液压机组、型（系列）的划分（JB/T 99651999）YA32-315校正、压装液压机40单柱校直液压机公称力kN41单柱校正压装液压机公称力kN42双柱校直液压机公称力kN43四柱校直液压机公称力kN45龙门移动式液压机公称力/工作台长宽kN/mmmm47单柱压装液压机公称力kN层压液压机51胶合板热压机公称力/热板尺寸kN/mm52刨花板热压机公称力/热板尺寸kN/mm53纤维板热压机公称力/热板尺寸kN/mm55塑料贴面板热压机公称力/热板尺寸kN/mm挤压液压机61金属挤压液压机公称力kN6

14、5碳极挤压液压机公称力kN68模腔挤压液压机公称力kN续表3-3 液压机组、型（系列）的划分（JB/T 99651999）压制液压机70侧压式粉末制品液压机公称力kN71塑料制品液压机公称力kN72磁性材料液压机公称力kN74陶瓷砖压制液压机公称力kN75超硬材料压制液压机公称力kN76耐火砖液压机公称力kN78磨料制品液压机公称力kN79粉末制品液压机公称力kN打包、压块液压机81金属打包液压机公称力kN82非金属打包液压机公称力kN83金属屑压块液压机公称力kN其它液压机90金属压印液压机公称力kN92轮轴压装液压机公称力kN93等静压液压机公称力kN98模具研配液压机公称力kN续表3-3

15、 液压机组、型（系列）的划分（JB/T 99651999）3.1.2 液压机的特点与应用优点： 容易获得最大压力及较大的工作空间。 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。 工作平稳，冲击和振动小，噪音小。 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。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

16、于快速小型的液压机，不如曲柄压力机简单灵活。通用压力机与液压机性能对比表3.3 液压机的本体结构组成：机架部件、液压缸部件、运动部分以及导向装置结构形式：梁柱组合式液压机、单臂式液压机、框架式液压机一、典型结构形式概述1、梁柱组合式（三梁四柱式）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。2、单臂式机架为整体铸钢结构或钢板焊接结构。多用于冲压液压机和小型液压机单臂式液压机 结构简单，操作方便，但机架刚性较差。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3、双柱下拉式两根立柱+上下横梁可动的封闭式框架1、压

17、力机本体重心低，稳定性好。2、工作缸在地面以下，地面上几乎没有什么管道，当用油介质工作时，安全；管道连接处不受压力机晃动或机架变形影响，不易损坏。3、压力机地面以上部分高度小，上横梁宽度不受工作缸直径的限制，可设计较小，便于操作。1、具有地坑深度，地下行程大；2、运动部分质量大，惯性大。适用于中小型锻造液压机优点缺点4.框架式 结构与闭式机械压力机的框架相似 广泛用于塑料制品、粉末冶金、薄板冲压及挤压液压机中。整体框架式液压机组合框架式液压机框架式结构的优点： 刚性好 整体框架式：上下横梁+立柱铸为整体 组合框架式：采用预应力结构，当承受载荷时，框架所产生的变形量小，并且当活动横梁受到偏心载荷

18、时，活动横梁偏转所引起的侧推力，由立柱承担，拉杆不受弯曲，由于立柱横向尺寸大，且多为箱形结构，抗弯性好。 导向精度高：有导向装置进行导向，且间隙可调整，提高了抗侧推力的能力。 抗疲劳能力强(指组合式框架)二、机架部件（最常见：梁柱组合式机架）一、 立柱 作用： 支撑机架，承受全部工作载荷； 给活动横梁导向。 对立柱的要求： 具有较高的强度、刚度和精度。立柱材料、结构尺寸、制造质量、与横梁的连接方式、预紧程度等对液压机的工作性能影响很大。3.3.2 机架部件立柱立柱与横梁连接形式立柱的结构与材料立柱的预紧方式立柱的导向c) 立柱与横梁的连接形式a)双螺母式 b)锥台式 c)锥套式2、立柱的结构与

19、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 过程：o 立柱、横梁安装到位； o 内外螺母冷态拧紧； o 加热立柱两端； o 拧紧外螺母； o 冷却后即产生很大的预紧力。=2L/(EP) 为“冷态拧紧”后螺母还需旋转的角度；L-横梁立柱孔的深度； -预紧应力； P-立柱螺纹的螺距E-立柱材料的弹性模量 超压预紧 过程： o 液压机加载到公称压力的1.25倍； o 螺杆受拉弹性伸长； o 此时拧紧内螺母即可。超压预紧时，横梁和立柱

20、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。 液压预紧：采用专用预紧螺母。 液压预紧螺母1-管接头 2-立柱 3-柱塞 4-垫片 5-横梁H=L/E-预紧应力L-横梁与立柱的配合长度E-立柱材料的弹性模量4、立柱的导向二、 横梁（上横梁、下横梁、活动横梁）结构：空心箱形结构，中间加设肋板。由整体 铸造或钢板焊接而成。中小型液压机横 梁多为整体结构，大型液压机一般为组 合式，并用键和拉紧螺栓连接。材料：生产批量较大的小型液压机，其横梁材 料多为HT200、ZG270-500；单件小批生 产时，多采用Q235或16Mn钢板焊接。下横梁将压力能转为机械能。通过液

21、压缸部件推动活动横梁，使工件成形。（一）液压缸结构概述柱塞式活塞式差动柱塞式3.3.3 液压缸部件液压缸的结构柱塞式液压缸 b) 活塞式液压缸 c) 差动柱塞式液压缸1-缸体 2-柱塞 3、16、18-导套 4、15-密封 5、14-压套 6-法兰 7、19-防尘圈 8、9-螺栓和螺母 10-活塞 11-活塞环 12-堵头 13-压盖 17-双头柱塞 20-盖1） 柱塞式液压缸高压油作用使得柱塞在导套内运动；导套导向，4为密封装置；结构简单，反向运动需回程缸来实现；此结构在大中型液压机中应用最多。柱塞只单向受力而运动，反向运动依靠柱塞自重或其它外力2）活塞式液压缸活塞双向运动，两方向都有密封要

22、求，因此缸内表面全长上都需加工，制造成本较高；在中小型液压机上应用普遍，大型液压机上应用不多。单活塞杆双作用液压缸活塞双向受液压力而运动，在行程终了时不减速，双向受力及速度不同3）差动柱塞式液压缸比柱塞式结构多了一处导套、一处密封，提高了承受偏心载荷的能力及导向效果；多用于卧式液压机或立式液压机回程缸。双头柱塞式液压缸（二）导套与密封（1）液压缸导套导套长度与工作柱塞直径的比值H/d一般为0.51.0，对立式柱塞缸一般为0.40.8，卧式一般0.81.5。（2）密封常用的有V形、U形、Y形、O形、人字形等,材料有耐油橡胶、聚氨酯橡胶、聚氯乙烯塑料、聚四氟乙烯塑料、尼龙等。要求：密封性能好，能随

23、液体压力的提高自动提高密封性，摩擦阻力小，寿命长，维修简单，易拆换，成本低，制造容易。顶出装置 作用：顶出；压边。二、附属装置 工作过程 浮动压边过程(压边 力由溢流阀控制)注意：油缸上、下腔进油处活动横梁保险装置打料装置冲裁缓冲器目的：减缓材料被冲断时的能量释放，保护设 备（板料被冲断之前就要起作用）。原理：节流。速度 快时节流阀 阻力大，速 度慢时阻力 小。一、对液压系统的要求1、 能够实现对模时的调整动作，手动操作或半自动操作；2、 能够实现空程快速运动和回程快速运动；3、 工作压力不能太高，一般20-30MPa；4、 大中型液压机一般要求具有压力分级；5、 工作行程结束，回程将要开始前

24、能够对主 缸进行卸压，以减少对设备的冲击。3.4 液压系统二、液压元件 辅助元件：油箱、油管、管接头、蓄能器等 动力元件：液压泵 执行元件：液压缸、液压马达。将油压能量转 变为机械能。 控制元件：各种控制阀。控制液压系统油液的压力、流量及其流动方向，满足执行元件对速度、力、和运动方向的要求。分为：方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀。 三、Y32-315液压系统分析1、电机起动动作： 主油泵3、控制油泵1启动； 所有电磁铁处于断电状态， 3输出的油经10和4流回 油箱； 1输出的油经溢流阀2流回 油箱，油压保持恒定。动作： 电磁铁1YA、5YA通电，10、 11换到右位； 控制泵1的油打开阀12

25、，主缸 下腔的油经12、10及4流回油 箱，活动横梁下行； 阀14打开(负压作用)，主缸 上腔通油箱； 3 输出的油经10、16流入主 缸上腔。2、活动横梁快速下降3、活动横梁减速下行动作： 活动横梁接近工件时，触动 行程开关ST2，5YA 断电，11复位，12关闭； 主缸下腔的油经背压阀13、10、4 流入油箱； 主缸上腔负压消失，14关闭； 310活塞下行，使活动横梁慢速下行。 4.加压/保压动作： 电磁铁和阀状态同前，模具接触工件，主缸上腔压力上升到一定值后推动液动滑阀15换位（换到上位，为卸压做准备），主缸下腔的油可经13、18流回油箱。 1YA 断电，14、16封闭主缸上腔，保压。压

26、力继电器17的作用：油压低于一定值时，其发讯，1YA通电，泵向上缸补油升压。5.卸压回程2YA通电，压力油 阀10左位 打开阀14 上腔油液流回充液箱。另一压力油 15 18 回油箱当上腔压力 一定值后，15复位，18关闭，14完全打开，压力油经10并顶开阀12进入主缸下腔 活动横梁回程，上腔油经14回油箱打开14中卸荷阀6.顶出缸顶出3YA通电 阀4换至左位压力油经阀10和阀4进入顶出缸下腔，顶出缸上腔油液经阀4排回油箱，顶出活塞上行顶出。7、顶出缸回程4YA通电 阀4换至右位压力油经阀10和阀4进入顶出缸上腔，顶出缸下腔油液经阀4排回油箱，顶出缸回退。8.浮动压边顶出缸上行至上死点位置后，

27、3YA断电。活动横梁下行压住压边圈，迫使顶出活塞与之同行。顶出缸下腔油液经节流阀6和溢流阀5流回油箱。调节溢流阀5的溢流压力可改变压边力的大小。9、停止全部电磁铁断电，泵卸荷。主缸下腔油液被单向阀12和13的锥面密封，活动横梁悬空。HD-026双动拉深液压机液压系统分析启动快速下行慢速下行加压保压卸压回程顶出缸顶出顶出缸退回停止 1M、2M起动 液压泵15； 油 29 油箱，液压泵在卸荷状态下工作。1、起动a)5YA通电 阀22开启主缸下腔油经22回油箱梁快速下降b) 1YA、8YA、9YA通电，29关闭，30开启，阀9换位， 30和24进入活塞上腔；油 经9进入阀1的控制腔，1 打开，主缸上腔进油。2、拉深梁/压边梁快速下降3、慢速下行a)ST2开关发讯，5YA/9YA断，1YA/6YA/8YA通插装阀22的控制腔接远程调压阀11，11把22半关闭，在主缸下腔产生背压，同时使阀9换向，充液阀1关闭。b) 此时，拉深梁和压边梁的下行，靠油泵向主缸上腔供液，使拉深梁和压边梁下行缓慢。4、加压a) ST3开关发讯6YA断电，1YA/5YA/8YA通电 22 24开启，拉深梁下降 压边缸的油压缩，余油进入