液压设计说明书-冲压模液压系统设计

攀枝花学院本科学生课程设计任务书题目 冲压模液压系统设计1、课程设计的目的学生在完成《液压传动与控制》课程学习的基础上••运用所学的液压基本知识••根据液压元件••各种液压回路的基本原理••独立完成液压回路设计任务；从而使学生在完成液压回路设计的过程中••强化对液压兀器件性能的掌握••理解不冋回路在系统中的各自作用。能够对学生起到加深液压传动理论的掌握和强化实际应用能力的锻炼。2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）冲压模的凸模安装在油缸上..凹模安装在工作台上..在工作台上10mm处安装有一接近开关••当冲压油缸快速下行到接近开关处时••变为慢速下降••直到将钢板冲进凹模••到达凹模的底部时••开时保压5秒••然后快速返回。设计参数••快速下行速度：m/s；慢进下行速度：m/s；快速返回速度：m/s最大冲压力：700KN；快速行程:350mm；慢事行程：100mm..。3、主要参考文献［1］ 成大先.机械设计手册［M］。北京：化学工业出版社..2004.［2］ 李壮云.中国机械设计大典［M］。南昌:：江西科学技术出版社..［3］ 王文斌.机械设计手册［M］。北京：机械工业出版社..［4］ 雷天觉.液压工程手册。北京。机械工业出版社。19904、课程设计工作进度计划内容学时明确主机对液压系统的要求••进行工作过程分析4初步确定液压系统的参数••进行工况分析和负载图的编制14确定液压系统的方案••拟定液压系统图4确定液压系统零件的类型••并选择相应的液压兀件••确定辅助装置4液压系统的性能运算2集成块的结构设计和制图及编制技术文件12合计1周指导教师（签字） 日期 年 月 日教研室意见：年 月 日学生（签字）：接受任务时间： 年 月 日注：任务书由指导教师填写。

课程设计（论文）指导教师成绩评定表称名目题分值得分工作表现20%度态习口2口试程宀洱幾过获通道03量2口能35%E□匕匕能厶冃诈技揺和数。识验论知实结学理的所处值用确价运正有匕匕匕匕B厶冃厶冃HLd□并种出各提工匕匕口厶冃力W;氣调收他有其；事案。从方力和施能就实的文的识关题知相课新阅述取劃论获立地及独好息能较信E刻力(匕匕厶冃计计设设Ld□、、试晰谢清磧氧0伏數能操完3口运计能设;助力辅能和FTT二FTT二理理处处怖技0K匕匕辣厶冃>结析力验分能实合析死综分算{济计力经对能术o1xO力匕匕厶冃的合宀示成果质量45%篇化、范质>>文纸论图<或计(设图、度插幅程5量叵口简合遍谨综呼新创口指导教师评语日月年签师教指液压机是一种用静压来加工金属、塑料、橡胶、粉末制品的机械..在许多工业部门得到了广泛的应用。液压机的类型很多..其中四柱式液压机是最为典型..应用也最广泛。这种液压机在它的四个立柱之间安置着主、辅两个液压缸。主液压缸驱动上滑块..实现“快速下行—慢速下行、加压—保压—卸压换向—快速返回—原位停止”的动作循环。在这种液压机上..可以进行冲剪、弯曲、翻边、拉深、装配、冷挤、成形等多种加工工艺关键词液压系统..液压机..冲压模摘要 I明确系统设计要求…………1………………1…………1冲压模液压系统的工作原理…………………1主机动作循环图………………1运动参数和负载参数分析………………23确定液压缸参数编制工况图……………34拟定液压系统图……………55液压元件的选择…………777896液压系统性能的运算……………………96.1压力损失和调定压力的确定………9沿程压力损失……………………9局部压力损失……………………10总的压力损失……………………10压力阀的调定值计算……………10………………………117油箱设计……………………12TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"7.1壁厚、箱顶及箱顶元件的设计 12\o"CurrentDocument"7.2箱壁、清洗孔、吊耳、液位计的设计 12\o"CurrentDocument"7.3箱底、放油塞及支架的设计 13……………13…………13参考文献………………………141．明确系统设计要求..设计要求1、主机的用途、主要结构、总体布局；主机对液压系统执行元件在位置布置和空间尺寸以及质量上的限制。2、主机的工艺流程或工作循环；液压执行元件的运动方式（移动、转动或摆动）及其工作范围。3、主机各液压执行元件的动作顺序或互锁要求..各动作的同步要求及同步精度。4、液压吃性元件的负载和运动速度的大小及其变化范围。5、对液压系统工作性能（如工作平稳性、转换精度等）、工作效率、自动化程度等方面的要求。6、液压系统的工作环境和工作条件..如周围介质、环境温度、湿度、尘埃情况、外界冲击振动等。7、其他方面的要求..如液压装置在外观、色彩、经济性等方面的规定或限制。设计任务说明．冲压模液压系统的工作原理：冲压模的凸模安装在油缸上..凹模安装在工作台上..在工作台上10mm处安装有一接近开关..当冲压油缸快速下行到接近开关处时..变为慢速下降..直到将钢板冲进凹模..到达凹模的底部时..开时保压5秒..然后快速返回。设计参数..快速下行速度：/s；慢进下行速度：/s；最大冲压力：700KN；快速行程：350mm；慢事行程：100mm..起动时间为0.02s。．首先根据主机要求画出动作循环图..

2运动参数和负载参数分析由于冲压机作上下直线运动..且行程不大（450mm）..故可选择单杆液压缸作执行件。根据技术要求和已知参数对液压缸各工况负载进行计算..液压缸各工况负载工况计算公式外负载/N其它工况质量忽略不计0慢速压制F€700000£700000根据已知参数..工况计算公式时间/s快速下降l350t €1v507慢速压制l100t=亠= 2v 8保压t€55快速返回t€—450€94v509利用以上数据并在负载和速度过渡过阶段做粗略的线性处理得如图所示的冲压机液压缸负载循环图和速度循环图如图2.1所示。F：N）；700R00LPO□1般下曜压制舷■「决速返回r '1■111•丨3确定液压缸参数编制工况图计算液压缸有效面积P€25MPa将液压缸的无杆腔作为主工作腔•.考虑到液压缸下降时•.滑块1自重采用液压方式平衡••即要有一定的背压力••通过调节溢流阀3来产生背压

力•.取背压力P€0.5MPa••则可计算出液压缸无杆腔的有效面积..取机械效率2为耳€0.9m液压缸无杆腔的有效面积：A €700000 €0.03m21耳,P0.9,25,106m1液压缸内径：D€ €:4X0.03€0.195m=195mmTOC\o"1-5"\h\z兀 兀按GB/T2348-1993..取标准值D=200mm=20cm。根据有杆腔无杆腔面积比取标准值d=一”、 兀 兀液压缸的实际有效面积为：A€—D2€—,202€314cm214 4

A= (D2一d2)= (202一12.52)€191.3cm22 4 4对于双作用单活塞缸来说••如3.1图所示。A——活塞无杆腔侧有效面积••m2,A——活塞有杆腔侧有效面积••m212P——供油压力（工作油压）••MPaD——活塞直径（即液压缸内径）••md 活塞杆直径••m工作阶段计算公式负载/N工作腔压力/Pa输入流量cm3/sL/min快速下降FP€ q€vA1 Aq 1 111m2826010000001570减速压制保压FP€ q€vA2 Aq 2 211m70000025000000快速返回FP€ q€vA3Aq 3 3223）循环中各阶段的功率计算如表3.2：减速保压P€pq€25„106„251.2„10-6=6280W减速保压2224拟定液压系统图考虑到液压机工作时所需功率较大..固采用容积调速方式。（1）当液压缸反向回程时..泵的流量恢复全流量供油。液压缸的运动方向采用在位四通M型电磁换向阀和二位二通电磁换向阀控制。停机时三位四通换向阀处于中位..使液压泵卸荷；（2） 为了防止压力头在下降过程中因自重而出现速度失控的现象..在液压缸有杆腔回路上设置一个调速阀；（3） 为了压制时保压..在无杆腔进油路上和有杆腔回油路上设置一个液控单向阀；（4） 为了使液压缸下降过程中压力头由于自重使下降速度越来越快..在三位四通换向阀处于右位时..回油路口应设置一个溢流阀作背压阀使回油路有压力而不至于使速度失控；（5） 为了使系统工作时压力恒定..在泵的出口设置一个溢流阀..来调定系统压力。由于本机采用接近开关控制..利用接近开关来切换换向阀的开与关以实行

自动控制；为使液压缸在压制时不至于压力过大•.设置一个压力继电器•.利用压力继电器控制最大压力••当压力达到调定压力时••压力继电器发出电信号••控制电磁阀实现保压；液压系统原理图••■SYArzlgYArMgYArM动作信号来源电磁阀1YA3YA快速下行按下启动按钮霸速压制至11达接近开关K#—————————保压压力继电器到设定值—————————决速返回时间继电盅到时—————停止到接近幵关KL液压元件的选择5.1液压泵由液压缸的工况图..可以看出液压缸的最高工作压力出现在加压压制阶段时P€25MPa..此时液压缸的输入流量很小..且进油路元件较少故泵到液压缸的1进油压力损失估计取为AP€0.5MPa所以泵的最高工作压力P€0.5,25€25.5MPa，液压泵的最大供油量q按液压缸最大输入流量(/min)计算..取泄漏系数K=1.1,则q€1.1x94.2=103.6L/min。根据以上计算结果查阅[1]••选用规格为CY14-1B的轴向柱塞泵.额定压力MPa..排量为100ml/r,额定转速为1200r/min..流量为q=120L/mir。由于液压缸在保压时输入功率最大..这时液压缸的压力为25.5MPa..流量为1.1x15.1€16.6L/min,取泵的总效率„€0.85。则液压泵的驱动电机所要的功率为：P€ €25.5x166€8.3KW..根据此数60„ 60x0.85据按JB/T9619-1999.选取Y160M-4型电动机.其额定功率P=11KW.•额定转速1460r/min,按所选电动机的转速和液压泵的排量•.液压泵最大理论流量q€nxv€1460x100/1000=146L/min大于计算所需的流量/min..满足使用要t求。阀类元件及辅助元件

序号元件名称额定压力/MPa额定流量ml/r型号及规格说明1轴向柱塞泵120CY14-1B额定转速1200r/min驱动电机功率为11KW2溢流阀32120YF3-*-20B-C通径20mm3背压阀32120YF3-*-20B-C调压范围是4三位四通换向阀12034DF3Y-H10B-D5调速阀321252FRM166二位二通电磁换向阀120A-H*32L7液控单向阀32125CPGD6-E-04-508压力继电器35——HED1KA最咼工作压力60MPa油管元件各元件间连接管道的规格按元件接口处尺寸决定..液压缸进出油管则按输入排出的最大流量计算..由于液压泵具体选定之后液压缸在各个阶段的进出位置已与已定数值不同••••快退••速度v,v与设计要求相近•.这表明所选液压13泵的型号••规格是适宜的。流量速度快进工进快退输入流量L/minq€(Axq)/(A—A)1 1 p 1 2314x16.6 —= —42.5314—191.3q—15.11q—q—103.61 p排出流量L/minq—(Axq)/A2211—191.3x42.5—q—(Axq)/A2211191.3x15.1「q—(Axq)/A2112—314x103.6—— —厶J.7314— —7・厶314— —丄/u191.3运动速度m/minv—p/(A一A)1 p 1 2—16.6x10—35v—q/A211-15・1x1°-048v—q/A3 1 2103.6x10 “— —542314-191.3314 —191.3由表中数值可知••当油液在压力管中速度取2m/min时..按式d=2, —算€XV得..液压缸进油路油管内径d二2, 425，1°6二21.24mm；液压缸回油路进 \€,2,103,60管内径d二2.：103.6，106二33.16mm；这两根油管按［1］选用..进油管的外回 ^兀,2,103,60径①=34mm..内径①=25mm..回油路管的外径①=50mm..内径①=40mm。油箱的容积计算容积计算按式由V=„q.•由于液压机是高压系统..„=11。所以油箱的容P积V=„q二11,16.6二182.6L..按［1］JB/T7938-1999规定取标准值V=250LP液压系统性能的运算6.1压力损失和调定压力的确定由上述计算可知..工进时油液流动速度较小..通过的流量为/min,主要压力损失为阀件两端的压降可以省略不计。快进时液压杆的速度叮分6013需04=°.。23加s..此时油液在进油管的速度142.5x42.5x10…3v=—p= =1.44m/sA0.25kx252x10-6x60沿程压力损失沿程压力损失首先要判断管中的流动状态..此系统采用N32号液压油..室1.0x10-4温为20度时y=1.0x10-4m2/s.•所以有R=vd/丫=1.44x25x10-3=1.0x10-4e

油液在管中的流动状态为层流••则阻力损失系数九=64/R€64/360=0.178..e若取进油和回油的管路长均为2m..油液的密度为,€900kg/m3..则进油路上的沿程压力损失为2 900„p€从l/dxp/2xv2€0.178X- X9—X1.442=1.33x104pa。入i 25x10-3 2局部压力损失局部压力损失包括管道安装和管接头的压力损失和通过液压阀的局部压力损失..由于管道安装和管接头的压力损失一般取沿程压力损失的10%..而通过液压阀的局部压力损失则与通过阀的流量大小有关..若阀的额定流量和额定压力损失分别为q和„q••则当通过阀的流量为q时的阀的压力损失„q••由rrrq 42.5„p€„px(生)2算得„P€0.5X(—)2€0.063MPa〈原估算值0.5MPa，所以是气 rq g 120r安全的。同理快进时回油路上的流層叮2€气罟€25-9L/min则回油管1路中的速度V€25.9路中的速度V€25.9X10-360x0.25kx402x10-6€0.34m/s；由此可以计算出64 64Re€Vd2O.34x40x10-3/1・0x10-4€136<2320<层流）“Re€136€°47，所以回油路上的沿程压力损失为pv-T€pv-T€0.47x240x10-3900x0.3422€0.13x104Pa。总的压力损失由上面的计算所得求出：EA 1913„P€„p+—„p€(0.0133+0.0013)<-91-(0.0133+0.0013)=0.024MPa尢尢A尢 3141这与估算值有差异•应该计算出结果来确定系统中的压力阀的调定值。压力阀的调定值计算由于液压泵的流量大••在工进泵要卸荷••则在系统中卸荷阀的调定值应该满足快进时要求..因此卸荷阀的调定值应大于快进时的供油压力p€工+,Ap€700+0.024€2.26MPa....所以取溢流阀的调定压力值为pA 31412.7MPa因为忽略工作凸模的自重•.所以背压阀的调定压力—可任意取值•.取背p€0.15MPa背在整个工作循环中..工进和快进快退所占的时间相差不大..所以..系统的发热和油液温升可用一个循环的情况来计算。.工进时液压缸的有效功率为：P€Fv€700000„0.008=5.6KW0泵的输出功率p€pq€6.28KWi因此工进液压系统的总发热量为：H€p-p€6.28-5.6€0.68KWii0按式(11—2)求出油液温升近似值AT€(0.68„103)/3'2502=17.1。C温升没有超出允许范围•液压系统中不需要设置冷却器。系统发热量的计算在液压系统中..损失都变成热量散发出来。发热量已在油温验算时计算出..所以H€0.68KW散热量的计算当忽略系统中其他地方的散热••只考虑油箱散热时••显然系统的总发热功率H全部由油箱来考虑。这时油箱散热面积A的计算公式为人=旦KAt式中A—油箱的散热面积(m2)H—油箱需要的散热功率(W)△t—油温(一般以55OC考虑)与周围环境温度的温差K—散热系数。与油箱周围通风条件的好坏而不同•通风很差时K=8〜9；良好时K=15〜17.5；风扇强行冷却时K=20〜23；强迫水冷时K=110〜175。所以油箱散热面积A为：A€ € €2.34m2KAt17„17.1油箱设计由前面计算可知••该液压系统所需油箱的内内体积为：=250L..且选择开式油箱..考虑到油箱的整体美观大方,将其设计成为带支撑脚的长方体形油箱。根据有关手册及资料初步确定其外形尺寸为如表所示：表油箱的轮廓参数公称容量B1L1H近似油深最小壁厚250L500mm1000mm670mm500mm3mm基于上表中数据设计油箱如附录B。7.1壁厚、箱顶及箱顶元件的设计由表中数据分析可采取钢板焊接而成••故取油箱的壁厚为：€=3mm••并采用将液压泵安装在油箱的上表面的方式..故上表面应比其壁要厚..同时为避免产生振动••则顶扳的厚度应为壁厚的2倍以上••所以取：€二2,3二6mm.•并顶在液压泵与箱顶之间设置隔振垫。在箱顶设置回油管、泄油管、吸油管、通气器并附带注油口••即取下通气帽时便可以进行注油..当放回通气帽地就构成通气过滤器..其注油过滤器的滤网的网眼小于250um..过流量应大于20L/min。另外..由于要将液压泵安装在油箱的顶部..为了防止污物落入油箱内..在油箱顶部的各螺纹孔均采用盲孔形式..其具体结构见油箱的结构图。7.2箱壁、清洗孔、吊耳、液位计的设计在此次设计中采用箱顶与箱壁为不可拆的连接方式••由于油箱的体积也相对不大••采用在油箱壁上开设一个清洗孔••在法兰盖板中配以可重复使用的弹性密封件。法兰盖板的结构尺寸根据油箱的外形尺寸按标准选取•具体尺寸见法兰盖板的零件结构图•此处不再作详细的叙述。为了便于油箱的搬运•