2000KN四柱式通用液壓機(jī)設(shè)計(jì),2000KN四柱式通用液壓機(jī)設(shè)計(jì),kn,四柱式,通用,液壓機(jī),設(shè)計(jì) 機(jī)電工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：2000KN四柱式通用液壓機(jī)設(shè)計(jì)與計(jì)算 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制作及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： xx 學(xué)生姓名： xx 學(xué) 號(hào)： xxx 畢業(yè)時(shí)間： 齊齊哈爾工程學(xué)院教務(wù)處制 II 目 錄 摘 要 V Abstract VI 第1章 緒論 1 1.1 課題背景及目的與意義 1 1.2 液壓機(jī)的發(fā)展概況 1 1.2.1 液壓機(jī)在現(xiàn)代工業(yè)中的地位 1 1.2.2 我國(guó)液壓機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1 1.2.3 國(guó)外液壓機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 2 1.2.4 液壓機(jī)的總體發(fā)展趨勢(shì) 3 1.3 液壓機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 3 1.3.1 液壓機(jī)的工作原理 3 1.3.2 液壓機(jī)的特點(diǎn) 5 1.4 液壓機(jī)的分類 6 1.5 本章小結(jié) 6 第2章 液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 2.1 液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)參數(shù) 7 2.1.1 液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 7 2.1.2 2000KN液壓機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù) 7 2.2 上橫梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8 2.2.1 結(jié)構(gòu)形式 8 2.2.2 形狀尺寸要求 9 2.2.3 上橫梁與工作缸的聯(lián)接方式 10 2.3 工作臺(tái)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 11 2.3.1 結(jié)構(gòu)形式 11 2.3.2 加工技術(shù)要求 11 2.3.3 工作臺(tái)與頂出缸的聯(lián)接方式 12 2.3.4 固定模具的結(jié)構(gòu) 12 2.4 立柱 14 2.4.1 結(jié)構(gòu)形式 14 2.4.2 形狀尺寸要求 15 2.5 充液閥 15 2.5.1 充液閥工作原理 16 2.5.2 充液閥的結(jié)構(gòu)形式 17 2.6 工作缸 17 2.6.1 結(jié)構(gòu)形式 17 2.6.2 設(shè)計(jì)尺寸 18 2.7 活動(dòng)橫梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 22 2.7.1 結(jié)構(gòu)形式 22 2.7.2 加工技術(shù)要求 22 2.7.3 形狀和尺寸要求 23 2.8 本章小結(jié) 23 第3章 液壓機(jī)的強(qiáng)度與剛度計(jì)算 24 3.1 工作缸的強(qiáng)度計(jì)算 24 3.1.1 缸體的強(qiáng)度計(jì)算 24 3.1.2 缸口部分的強(qiáng)度計(jì)算 27 3.2 活塞部分的強(qiáng)度計(jì)算 29 3.2.1 活塞頭部導(dǎo)向套計(jì)算 29 3.2.2 活塞頭部鎖母螺紋應(yīng)力計(jì)算 30 3.2.3 活塞與活動(dòng)橫梁端面擠壓應(yīng)力 31 3.2.4 活塞與活動(dòng)橫梁聯(lián)接螺母計(jì)算 32 3.3 上橫梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度計(jì)算 33 3.3.1 受力分析 33 3.3.2 主截面（Ⅰ—Ⅰ）強(qiáng)度計(jì)算 33 3.3.3 主截面（Ⅱ—Ⅱ）強(qiáng)度計(jì)算 35 3.4 本章小結(jié) 36 附錄一 四柱式萬(wàn)能液壓機(jī)精度（JB1293-73） 37 附錄二 常用資料及數(shù)據(jù) 40 附錄三 普通公制螺紋的螺栓、螺釘及雙頭螺栓的許用應(yīng)力 41 結(jié) 論 42 致 謝 43 參考文獻(xiàn) 44 45 摘 要 作為世界加工中心,我國(guó)機(jī)械工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的基礎(chǔ)作用越來(lái)越明顯。液壓機(jī)技術(shù)水平的高低直接影響到國(guó)家機(jī)械工業(yè)的發(fā)展水平。四柱式通用液壓機(jī)是液壓機(jī)產(chǎn)品的一個(gè)重要組成部分,擁有自主的液壓機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)是使國(guó)家機(jī)械工業(yè)能在世界競(jìng)爭(zhēng)中取勝的重要保證,對(duì)其展開(kāi)研究有重要的理論和實(shí)際意義。 本文完成了2000KN四柱式通用液壓機(jī)本體的設(shè)計(jì),并采用二維制圖軟件AutoCAD對(duì)其進(jìn)行研究。論文提出了2000KN四柱式通用液壓機(jī)的技術(shù)參數(shù),擬定了機(jī)器的結(jié)構(gòu)形式，著重對(duì)工作缸做了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)計(jì)算，對(duì)液壓機(jī)工作缸柱塞和活動(dòng)橫梁的結(jié)構(gòu)連接以及回程部分進(jìn)行了簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)。根據(jù)液壓機(jī)設(shè)計(jì)理論完成了整體機(jī)架結(jié)構(gòu)及主要結(jié)構(gòu)部件的設(shè)計(jì)與理論計(jì)算并詳細(xì)討論了該機(jī)器的預(yù)緊問(wèn)題。對(duì)液壓機(jī)本體的總體結(jié)構(gòu)和的關(guān)鍵部件進(jìn)行了強(qiáng)度計(jì)算與分析,主要內(nèi)容包括:結(jié)構(gòu)中應(yīng)力集中情況分析,初始設(shè)計(jì)方案修正,最終獲得了滿足強(qiáng)度和剛度要求的機(jī)架設(shè)計(jì)。最后利用AutoCAD軟件對(duì)2000KN四柱式通用液壓機(jī)總裝配圖及主要零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，完成了液壓機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：液壓機(jī) 工作缸 強(qiáng)度 Abstract As the world machining center,the engineering industry of our country plays a more and more evident role in national conomical construction. The technical level of hydraulic press will directly affect the level of development of the engineering industry.the four column hydraulic press is an important component of the hydraulic press product,devoted to a study on it has a great theoretical and practical significance.The first part briefly introduced mould industry and the current situation in the future. Mentioned the factors restricting the development of mold. The second part of a process of the workpiece analysis, mold design package. According to plastic mold design manual and the relevant experience of the formula necessary, according to results of the injection machine used. Further completion of the standard and non-standard choice of the design. Part III completion of the general assenbly drawing and the main detail drawing,completion of the entire structure of hydraulic press. . Key words： Hydraulic Press;Slave Cylinder;Strength Calculation 第1章 緒論 1.1 課題背景及目的與意義 通過(guò)2000KN四柱式通用液壓機(jī)設(shè)計(jì)與計(jì)算，了解液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理，掌握液壓機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟，以及液壓缸和橫梁的設(shè)計(jì)與計(jì)算方法。 1.2 液壓機(jī)的發(fā)展概況 1.2.1 液壓機(jī)在現(xiàn)代工業(yè)中的地位 流體傳動(dòng)與控制技術(shù)的主要代表液壓技術(shù)自上世紀(jì)初面世以來(lái)，即“融合”到裝備制造業(yè)中，成為其一個(gè)十分重要的基礎(chǔ)領(lǐng)域，同時(shí)，液壓技術(shù)將裝備制造業(yè)作為其主要的應(yīng)用領(lǐng)域，曾經(jīng)引領(lǐng)著裝備制造業(yè)一系列的技術(shù)進(jìn)步。因此液壓技術(shù)對(duì)裝備制造業(yè)而言，從來(lái)就有著較強(qiáng)的推動(dòng)和影響作用，對(duì)裝備制造業(yè)等諸多領(lǐng)域有著前置和后置效應(yīng)，扮演著重要而關(guān)鍵的角色。21世紀(jì)初，中國(guó)裝備制造業(yè)得益于國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的歷史機(jī)遇，在諸多領(lǐng)域取得了重要的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，其中中國(guó)液壓技術(shù)也扮演了重要的角色，并反映了它與時(shí)俱進(jìn)的技術(shù)進(jìn)步。 液壓機(jī)是利用液壓傳動(dòng)技術(shù)進(jìn)行壓力加工的設(shè)備。它與機(jī)械壓力機(jī)相比，具有壓力和速度可在廣泛的范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)整，可在任意位置輸出全部功率和保持所需壓力，結(jié)構(gòu)布局靈活，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作可很方便地達(dá)到所希望的配合關(guān)系等等很多優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)液壓元件具有高度的通用化、標(biāo)準(zhǔn)化特點(diǎn)，設(shè)計(jì)及制造均較為簡(jiǎn)單，所以液壓機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)得到了日益廣泛的應(yīng)用。 1.2.2 我國(guó)液壓機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1.2.2.1 我國(guó)液壓機(jī)的現(xiàn)狀 我國(guó)金屬塑性成型設(shè)備經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，已經(jīng)從只能生產(chǎn)單機(jī)（諸如各種普通、專用壓力機(jī)、液壓機(jī)、鍛錘）發(fā)展到能夠生產(chǎn)裝備機(jī)械化、半自動(dòng)化和自動(dòng)化鍛壓生產(chǎn)線，大中型鍛壓機(jī)和具有各種特殊功能的先進(jìn)特種金屬塑性成型設(shè)備。在引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)技術(shù)和合作生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，極大地提高了金屬塑性成型設(shè)備的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力和制造水平。近年來(lái)，隨著我國(guó)以汽車(chē)為龍頭的制造業(yè)的飛速發(fā)展，大大刺激了塑性加工的技術(shù)進(jìn)步，新興的金屬塑性成型裝備可確保通用產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性。國(guó)產(chǎn)大型精密高效的成套設(shè)備、自動(dòng)化生產(chǎn)線、FMC、FMS等高新技術(shù)、高附加值的金屬塑性成型生產(chǎn)設(shè)備正在裝配著我國(guó)的制造業(yè)。到目前為止，國(guó)產(chǎn)金屬塑性成型設(shè)備產(chǎn)品已有一千多種。 1.2.2.2 發(fā)展趨勢(shì) 1.板材加工設(shè)備 進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)的汽車(chē)制造業(yè)飛速發(fā)展，面對(duì)這一形勢(shì)，我國(guó)的板材加工工藝及設(shè)備有了長(zhǎng)足的發(fā)展。 （1）重型機(jī)械壓力機(jī)及覆蓋件生產(chǎn)線、大型多工位壓力機(jī) ①單機(jī)連線自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線；②大型多工位壓力機(jī) （2）數(shù)控板沖、剪、折機(jī)床及柔性加工生產(chǎn)線 ①數(shù)控沖床；②數(shù)控沖剪復(fù)合機(jī)及柔性加工線；③數(shù)控折彎?rùn)C(jī) （3）板材無(wú)模多點(diǎn)成形壓力機(jī) （4）高速壓力機(jī) （5）數(shù)控激光切割機(jī) 2.大重型鍛造裝備 （1）水鍛機(jī) （2）熱模鍛壓力機(jī) （3）大噸位螺旋壓力機(jī) （4）大型彎曲校正設(shè)備 3.特種鍛造設(shè)備 （1）特種軋制設(shè)備 ①輥鍛機(jī)；②楔橫軋機(jī)；③數(shù)控輾環(huán)機(jī) （2）擺動(dòng)輾壓機(jī) （3）冷擠壓機(jī) （4）數(shù)控彎管機(jī) 1.2.3 國(guó)外液壓機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 美國(guó)、德國(guó)、日本的汽車(chē)工業(yè)如此發(fā)達(dá)，得益于其塑性加工技術(shù)及裝備的領(lǐng)先地位。當(dāng)前的世界塑性加工技術(shù)及裝備向以下幾個(gè)方面發(fā)展： 1.金屬塑性成型設(shè)備及自動(dòng)化 （1）冷沖壓設(shè)備 ①單機(jī)聯(lián)線自動(dòng)化；②大型多工位壓力機(jī) （2）鍛造設(shè)備 2.高速化復(fù)合化相結(jié)合，提高設(shè)備加工效率 在追求高速化加工的同時(shí)，還必須盡可能縮短生產(chǎn)輔助時(shí)間，以取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。在數(shù)控壓機(jī)上配備伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的三坐標(biāo)上下料裝置，可使沖壓中心實(shí)現(xiàn)高效板材加工。 3.設(shè)備控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 具有現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互聯(lián)、互動(dòng)操作性、分散功能模塊、開(kāi)放式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，是壓力機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展方向，對(duì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化具有明顯的推動(dòng)作用。 4.注重環(huán)境保是當(dāng)今世界性的潮流 許多國(guó)外技術(shù)塑性成型設(shè)備愈來(lái)愈重視環(huán)保問(wèn)題，如在數(shù)控轉(zhuǎn)塔壓力機(jī)上，工作臺(tái)普遍采用柔性的尼龍刷支撐代替?zhèn)鹘y(tǒng)的滾珠支撐，以減少噪聲污染；變速壓機(jī)實(shí)現(xiàn)快速下降，慢速?zèng)_裁工件，快速回程，使振動(dòng)和噪聲大大降低。特別是歐洲市場(chǎng)，已基本貫徹ISO14000系列標(biāo)準(zhǔn)，金屬塑性成型設(shè)備必須通過(guò)CE認(rèn)證。 1.2.4 液壓機(jī)的總體發(fā)展趨勢(shì) 液壓機(jī)是材料成型設(shè)備中的重要一員，在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中有著舉足輕重的地位，其發(fā)展趨勢(shì)也倍受關(guān)注。 20世紀(jì)60年代以后，金屬塑性成型設(shè)備改變了從19世紀(jì)開(kāi)始的向重型和大型方向發(fā)展的趨勢(shì)，轉(zhuǎn)而向高速、高效、自動(dòng)、精密、專用、多品種生產(chǎn)等方向發(fā)展。各種機(jī)械控制的、數(shù)字控制的和計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)鍛壓機(jī)械以及與之配套的操作機(jī)、機(jī)械手和工業(yè)機(jī)器人也相繼研制成功?，F(xiàn)代化的金屬塑性成型機(jī)械科產(chǎn)生精確制品，有良好的勞動(dòng)條件，對(duì)環(huán)境污染很小。 1.3 液壓機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1.3.1 液壓機(jī)的工作原理 液壓機(jī)是一種以液體為介質(zhì)用來(lái)傳遞能量以實(shí)現(xiàn)多種鍛壓工藝的機(jī)器。 液壓機(jī)是根據(jù)帕斯卡原理制成，其工作原理如圖1-1所示。兩個(gè)充滿液體具有柱塞的封閉容腔由管道相連通，當(dāng)柱塞1上作用有力P1時(shí)，液體的壓強(qiáng)為p=P1/A1,A1為柱塞1的橫截面積。根據(jù)帕斯卡原理：在密閉容器中液體壓力在各個(gè)方向上完全相等，壓強(qiáng)p將傳遞到容腔內(nèi)的每一個(gè)點(diǎn)，大柱塞2上將產(chǎn)生向上的作用力P2，使工件3變形，且 P2=P1(A2/A1) 式中A2—柱塞2的橫截面積。 液壓機(jī)一般由本體（主機(jī)）及液壓系統(tǒng)兩部分組成。 圖1-1 液壓機(jī)工作原理 圖1-2 液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)圖 1-小柱塞 2-大柱塞 3-工件 1-上橫梁2-立柱3-下橫梁4-回程缸5工件 6-回程柱塞7-活動(dòng)橫梁8-工作柱塞9-工作缸 最常見(jiàn)的液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖如圖1-2所示。它由上橫梁1，下橫梁3，四個(gè)立柱2和16個(gè)內(nèi)外螺母組成一個(gè)封閉框架，框架承受全部工作載荷。工作缸9固定在上橫梁1上，工作缸內(nèi)裝有工作柱塞8，它與活動(dòng)橫梁7相連接，活動(dòng)橫梁以4根立柱為導(dǎo)向，在上、下橫梁之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活動(dòng)橫梁下表面一般固定有上模，而下模則固定于下橫梁3的工作臺(tái)上。當(dāng)高壓液體進(jìn)入工作缸并作用于工作柱塞上時(shí)，產(chǎn)生了很大的作用力，推動(dòng)柱塞，活動(dòng)橫梁及上模向下運(yùn)動(dòng)，使工件5在上、下模之間產(chǎn)生塑性變形?；爻虝r(shí)，工作缸通低壓液體，高壓液體進(jìn)入回程缸，推動(dòng)回程活塞6及活動(dòng)橫梁向上運(yùn)動(dòng)，回到原始位置，完成一個(gè)工作循環(huán)。 液壓機(jī)的工作循環(huán)一般包括停止、沖液行程、工作行程及回程。上述的不同行程是由操縱系統(tǒng)控制液壓系統(tǒng)中各種功能的閥門(mén)動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)包括各種高低壓泵、高低壓容器（油箱、沖液罐、蓄勢(shì)器等）、閥門(mén)及相應(yīng)的連接管道等。其傳動(dòng)方式可分為泵直接傳動(dòng)和泵-蓄勢(shì)器傳動(dòng)兩種。 1.3.2 液壓機(jī)的特點(diǎn) 與其他鍛壓設(shè)備相比，液壓機(jī)具有以下特點(diǎn)： （1） 基于液壓傳動(dòng)的原理，執(zhí)行元件（缸及柱塞或活塞）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。結(jié)構(gòu)上易于實(shí)現(xiàn)很大的作用力，較大的空間及較長(zhǎng)的行程，因此適應(yīng)性強(qiáng)，便于壓制大型工件或較長(zhǎng)較高的工件。 （2） 在行程的任何位置均可產(chǎn)生壓力機(jī)額定的最大壓力?？梢栽谙罗D(zhuǎn)點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間保壓，這對(duì)許多工藝是十分需要的。 （3） 可以用簡(jiǎn)單的方法（各種閥門(mén)）在一個(gè)工作循環(huán)中調(diào)壓或限壓，而不至超載，容易保護(hù)各種模具。 （4） 滑塊（活動(dòng)橫梁）的總行程可以在一定范圍內(nèi)任意地?zé)o級(jí)地改變，滑塊行程的下轉(zhuǎn)點(diǎn)可以根據(jù)壓力或行程的位置來(lái)控制或改變。 （5） 滑塊速度可在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)工藝過(guò)程對(duì)滑塊速度的不同要求。用泵直接傳動(dòng)時(shí)，滑塊速度的調(diào)節(jié)與壓力及行程無(wú)關(guān)。 （6） 與鍛錘相比，工作平穩(wěn)，撞擊、振動(dòng)和噪聲較?。粚?duì)工人健康、廠房基礎(chǔ)、周?chē)h(huán)境及設(shè)備本身都有很大好處。 液壓機(jī)缺點(diǎn)： （1） 用泵直接傳動(dòng)時(shí)，安裝功率比相應(yīng)的機(jī)械壓力機(jī)大。 （2） 由于工作缸內(nèi)升壓及降壓都需要一定時(shí)間，閥的換向時(shí)間較長(zhǎng)以及空程速度不夠高，因此在快速性方面不如機(jī)械壓力機(jī)，故高速?zèng)_壓自動(dòng)機(jī)仍以機(jī)械壓力機(jī)為主。近年來(lái)液壓機(jī)在快速性方面已有不少改進(jìn)。 （3） 由于液體具有可壓縮性，如卸載時(shí)瞬時(shí)釋放能量，會(huì)引起振動(dòng)（壓機(jī)本體或系統(tǒng)），因此不太適合于沖裁、剪切等工藝。 （4） 工作液體有一定使用壽命，到一定時(shí)間應(yīng)更換。 1.4 液壓機(jī)的分類 液壓機(jī)有如下幾種分類方法： （1） 按傳遞壓強(qiáng)的液體種類分類 可分為油壓機(jī)和水壓機(jī)兩大類。 （2） 按機(jī)身結(jié)構(gòu)形式分類 可分為梁柱式（如三梁四柱式）、單臂式（C型）、框架式和臥式等。 （3） 按工藝用途分類 可分為如下幾種： ①鍛造液壓機(jī) 用于自由鍛造、鋼錠開(kāi)坯以及有色與黑色金屬模鍛； ②沖壓液壓機(jī) 用于各種板材沖壓，其中有單動(dòng)、雙動(dòng)等結(jié)構(gòu)形式； ③一般用途液壓機(jī) 如各種萬(wàn)能式通用液壓機(jī)； ④校正壓裝液壓機(jī) 用于零件校形及裝配； ⑤層壓液壓機(jī) 用于膠合板、刨花板、纖維板、絕緣材料板、等的壓制； ⑥擠壓液壓機(jī) 用于各種有色金屬和黑色金屬的線材、管材、棒材及型材擠壓； ⑦壓制液壓機(jī) 用于粉末冶金、塑料制品壓制成型； ⑧打包、壓塊液壓機(jī) 用于將金屬切屑及廢料的壓塊與打包； ⑨手動(dòng)液壓機(jī) 一般為小型液壓機(jī)，用于試壓、壓裝等要求力量不大的手工工序； ⑩其他液壓機(jī) （4） 按活動(dòng)橫梁的運(yùn)動(dòng)方式分類 可分為：①上壓式液壓機(jī)；②正裝式液壓機(jī)；③下拉式液壓機(jī) （5） 按傳動(dòng)形式分類 可分為：①泵直接傳動(dòng)液壓機(jī)；②泵-蓄勢(shì)器傳動(dòng)液壓機(jī)。 1.5 本章小結(jié) 本章主要簡(jiǎn)介液壓機(jī)在現(xiàn)代工業(yè)中的地位及其在國(guó)內(nèi)外的總體發(fā)展趨勢(shì)，以及目前的發(fā)展水平，并介紹液壓機(jī)的特點(diǎn)、分類及其工作原理。 第2章 液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)參數(shù) 液壓機(jī)的本體是液壓機(jī)的兩大組成部分之一，一般由機(jī)架、液壓缸部件，運(yùn)動(dòng)部分及其導(dǎo)向裝置所組成。 2.1.1 液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)最顯著的特點(diǎn)是工作空間寬敞、便于四面觀察和接近模具。整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性較好，但立柱需要大型圓鋼或鍛件。 液壓機(jī)最大的缺點(diǎn)是承受偏心載荷能力較差，最大載荷下偏心距一般為跨度（即左右方向的中心距）的百分之三左右；由于立柱剛度較差，在偏載下活動(dòng)橫梁與工作臺(tái)間易產(chǎn)生傾斜和水平位移；同時(shí)立柱導(dǎo)向面磨損后不能調(diào)整和補(bǔ)償。這些缺點(diǎn)在一定程度上限制了它的應(yīng)用范圍。 2.1.2 2000KN液壓機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù) 主要技術(shù)規(guī)格是表述機(jī)器工作性能的指標(biāo)。通常包括以下部分：第一，主要規(guī)格，又稱主參數(shù)，它是表示液壓機(jī)主要特性的參數(shù)。第二，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)各工藝動(dòng)作的壓力。第三，工作空間，包括各執(zhí)行機(jī)構(gòu)固定模具的工作表面對(duì)主機(jī)工作臺(tái)面的最大距離和最小距離、工作臺(tái)尺寸等。第四，各工藝動(dòng)作的速度。第五，機(jī)器外形尺寸、總功率和總重量。 本設(shè)計(jì)為2000KN四柱式通用液壓機(jī)，其主要技術(shù)規(guī)格為： （1） 公稱壓力 2000KN （2） 液體最大工作壓力 25MPa （3） 回程壓力 400KN （4） 頂出壓力 250KN （5） 拉伸時(shí)壓邊壓力 210KN （6） 工作臺(tái)距地面高度 500mm （7） 活動(dòng)橫梁下平面距工作臺(tái)面最大距離 1120mm （8） 活動(dòng)橫梁最大行程 710mm （9） 頂出缸距工作臺(tái)面最大距離 295mm （10） 頂出活塞最大行程 200mm （11） 工作臺(tái)有效面積（前后×左右） 900×900mm （12） 活動(dòng)橫梁行程速度 空載下行程 100mm/s 加壓慢速行程 12mm/s 回程最大 55mm/s （13） 頂出活塞行程速度 回程最大 90mm/s 頂出最大 40mm/s （14） 主機(jī)輪廓尺寸 左右 1240mm 前后 900mm 地面以上高度 3950mm （15） 機(jī)器占地面積 左右 2615mm 前后 2120mm 地面以上高度 3950mm （16） 總功率 22.75kw 2.2 上橫梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.2.1 結(jié)構(gòu)形式 上橫梁位于立柱上部，用于安裝工作缸，承受工作缸的反作用力，亦可安裝回程缸及其他輔助裝置。 對(duì)于中小型液壓機(jī)，其結(jié)構(gòu)形式有：鑄造及焊接兩種。 本設(shè)計(jì)為2000KN四柱式通用液壓機(jī)，上橫梁采用鑄造結(jié)構(gòu)，材料為HT200，其結(jié)構(gòu)形式如圖2-1所示。 不論采用鑄造或焊接形式的上橫梁，都應(yīng)進(jìn)行必要的熱處理，消除其內(nèi)應(yīng)力。 上橫梁結(jié)構(gòu)無(wú)論采用鑄造或是焊接形式，都應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)成上、下封閉的箱式結(jié)構(gòu)，以便受力后使應(yīng)力分布較合理。此外，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到起重和清砂的方便。上橫梁斷面分布應(yīng)根據(jù)其受力情況來(lái)考慮，一般梁的中部高度較兩端稍高。在立柱中心距較小時(shí)，為了便于加工，常設(shè)計(jì)成等高粱。與立柱聯(lián)接部位的高度，雖受力較小。一般也不小于中間高度的二分之一。 圖2-1 鑄造上橫梁結(jié)構(gòu)圖 2.2.2 形狀尺寸要求 上橫梁通過(guò)立柱聯(lián)接成機(jī)身上半部，并安裝工作油缸。為使其組成的空間合乎要求，以及活塞運(yùn)行平穩(wěn)，因此要求上橫梁安裝油缸孔的軸線與安裝油缸的臺(tái)肩平面應(yīng)垂直，上橫梁與調(diào)節(jié)螺母接觸面與主油缸臺(tái)肩接觸應(yīng)平行，以及立柱穿過(guò)孔的上下平面應(yīng)平行等等。結(jié)合生成情況，具體要求為： （1） 安裝主油缸孔的軸線與油缸臺(tái)肩的貼合平面不垂直度可允差≤0.06/1000mm。 （2） 調(diào)節(jié)螺母的接觸平面與油缸臺(tái)肩的貼合平面不平行度可允差≤0.05/1000mm。 （3） 鎖緊螺母接觸面與調(diào)節(jié)螺母接觸面（立柱穿過(guò)孔的上平面與下平面）間不平度可允差≤0.16/1000mm。 （4） 油缸鎖緊螺母平面與油缸臺(tái)肩貼合平面間不平行度可允差≤0.12/1000mm。 （5） 與油缸外圓配合公差為H8/f9,或高于此級(jí)。 （6） 立柱孔尺寸一般比立柱插入端直徑大1～2mm。 2.2.3 上橫梁與工作缸的聯(lián)接方式 上橫梁與油缸聯(lián)接方式常見(jiàn)有以下兩種： 圖2-2 用圓螺母固定的結(jié)構(gòu) 圖2-3 用法蘭盤(pán)固定的結(jié)構(gòu) （1）依靠圓螺母固定油缸。如圖2-2，上橫梁1，油缸2，圓螺母3。油缸外圓與上橫梁定位孔配合一般選用D4/dc4，利用圓螺母將油缸緊固于上橫梁上。 （2）利用法蘭盤(pán)固定油缸。如圖2-3，上橫梁1，油缸2，法蘭盤(pán)3，雙頭螺栓4，螺母5。與上一種方法相似，用法蘭盤(pán)及螺栓螺母代替圓螺母。 上述兩種方法都是采用聯(lián)接零件來(lái)固定油缸的位置。當(dāng)油缸加壓時(shí)，油缸臺(tái)肩傳遞反作用力于橫梁，聯(lián)接零件（圓螺母或法蘭盤(pán)）不受反作用力的作用，只有當(dāng)油缸回程工作時(shí)，回程力作用于聯(lián)接零件上。故聯(lián)接零件的強(qiáng)度只需滿足回程力要求即可。油缸為柱塞式時(shí)，聯(lián)接零件只承受部件的重量。 除了上述兩種固定方法外，還可采用上橫梁與油缸鑄成一整體的形式。 2.3 工作臺(tái)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.3.1 結(jié)構(gòu)形式 工作臺(tái)是主機(jī)的安裝基礎(chǔ)，臺(tái)面上固定模具，工作中承受機(jī)器本體的重量及全部載荷。亦可安裝頂出缸，回程缸及其他輔助裝置。 圖2-4 鑄造工作臺(tái)結(jié)構(gòu)圖 工作臺(tái)所選材料以及其結(jié)構(gòu)形式和上橫梁相同。本設(shè)計(jì)為2000KN四柱式通用液壓機(jī)之工作臺(tái)，采用鑄造結(jié)構(gòu)，材料選用HT20-40。中間的臺(tái)階孔為安裝頂出缸用，其結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。 2.3.2 加工技術(shù)要求 工作臺(tái)是整機(jī)的基礎(chǔ)性零件，是安裝模具的基準(zhǔn)。此外，在工作臺(tái)上還要安裝頂出缸和其他零部件。因此，對(duì)工作臺(tái)面的不平度、各部件安裝定位基面均應(yīng)有必要的技術(shù)要求。根據(jù)生產(chǎn)情況，具體要求為： （1） 工作臺(tái)臺(tái)面不平直度，按JB293-73標(biāo)準(zhǔn)允差≤0.05/1000mm。 （2） 安裝頂出缸孔的軸線與頂出缸臺(tái)肩貼合平面間不平行度允差小于0.03/300mm。 （3） 頂出油缸臺(tái)肩之貼合面與工作臺(tái)面間不平行度允差小于0.05/300mm。 （4） 立柱鎖緊螺母之貼合平面與工作臺(tái)臺(tái)面間不平行度允差小于0.16/300mm。 （5） 立柱孔尺寸一般比立柱插入端直徑大1mm左右。 2.3.3 工作臺(tái)與頂出缸的聯(lián)接方式 圖2-5 工作臺(tái)與頂出缸聯(lián)接方式 對(duì)于中小型通用液壓機(jī)，一般來(lái)說(shuō)頂出力不大。常采用的結(jié)構(gòu)如圖2-5。工作臺(tái)1，頂出缸2，螺母3，頂出缸結(jié)構(gòu)采用活塞式。此結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便。缺點(diǎn)為頂出力集中于頂出活塞端面的很小面積內(nèi)，因此對(duì)較大制件的頂出不方便。 2.3.4 固定模具的結(jié)構(gòu) 為了固定模具，一般情況在工作臺(tái)面上設(shè)有T型槽，按GB158-59標(biāo)準(zhǔn)尺寸進(jìn)行加工。用于中小型液壓機(jī)的T型槽型式尺寸見(jiàn)表2-1。 表2-1 T型槽（GB158-59） （mm） 注 1.盡可能不采用括號(hào)內(nèi)的尺寸。 2.“a”尺寸公差根據(jù)用途可按D1、D4、D6或自由公差選取。 3.“a”兩邊光潔度按采用精度等級(jí)決定，其余均按▽3加工。 4.可做成帶有鑄造后不加工的槽。 （a）交叉布置 （b）平行布置 圖2-6 T型槽布置圖 T型槽的尺寸和數(shù)量主要根據(jù)液壓機(jī)回程噸位（即加壓制件后的拔模力）和頂出制件的最大壓力設(shè)計(jì)。對(duì)于尺寸較小的工作臺(tái)，T型槽常用交叉布置（圖2-6a），尺寸較大的工作臺(tái)的T型槽，常采用平行布置（圖2-6b）。 2.4 立柱 立柱是四柱式液壓機(jī)重要的支承件和受力件，同時(shí)又是活動(dòng)橫梁的導(dǎo)向基準(zhǔn)。因此，立柱應(yīng)有足夠的強(qiáng)度與剛度，導(dǎo)向表面應(yīng)有足夠的精度、光潔度和必要的硬度。 2.4.1 結(jié)構(gòu)形式 （a） （b） （c） （d） 圖2-7 立柱結(jié)構(gòu)形式 立柱與上橫梁、工作臺(tái)的聯(lián)接方式是表明立柱結(jié)構(gòu)的主要特征。在選擇立柱結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮到它與上橫梁、工作臺(tái)間應(yīng)可靠預(yù)緊、安裝方便和便于調(diào)整機(jī)器的精度。 常用結(jié)構(gòu)形式有： （1） 兩梁都用立柱臺(tái)肩支承，用鎖緊螺母上下加以鎖緊。（圖2-7a） （2） 兩梁都用調(diào)節(jié)螺母支承，用鎖緊螺母上下加以鎖緊。（圖2-7b） （3） 上橫梁用立柱肩支承，調(diào)節(jié)螺母安裝于工作臺(tái)面上，兩端用鎖緊螺母鎖緊。（圖2-7c） （4） 上橫梁用立柱臺(tái)調(diào)節(jié)螺母支承，立柱肩臺(tái)支持在工作臺(tái)面上，兩端用鎖緊螺母鎖緊。（圖2-7d） 上述結(jié)構(gòu)可以看出：第一種結(jié)構(gòu)中，上橫梁與工作臺(tái)間距由立柱臺(tái)肩尺寸來(lái)保證。因此，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝配方便。但裝配后機(jī)器精度不能調(diào)整，預(yù)緊也較困難。因此，僅在無(wú)活動(dòng)橫梁又無(wú)精度要求的小型簡(jiǎn)易液壓機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)采用。第二種結(jié)構(gòu)組成零件最多。由于調(diào)節(jié)螺母起立柱臺(tái)肩的支承作用，且可調(diào)整兩梁的支承距離，對(duì)立柱有關(guān)軸向尺寸要求不嚴(yán)格，緊固較容易。但對(duì)立柱螺紋精度以及調(diào)節(jié)螺母精度要求較高，機(jī)器精度調(diào)整較麻煩。第三及第四種結(jié)構(gòu)基本相同，精度調(diào)整和加工也不很復(fù)雜，但總裝后立柱預(yù)緊不如第二種方便。本設(shè)計(jì)采用第四種結(jié)構(gòu)，加工情況與第三種相同，但精度調(diào)整較第三種簡(jiǎn)便可靠。 2.4.2 形狀尺寸要求 立柱為液壓機(jī)的重要零件，是活動(dòng)橫梁的導(dǎo)向基準(zhǔn)。結(jié)合生產(chǎn)情況具體要求為： （1） 立柱導(dǎo)向面表面粗糙度為Ra0.4μm。 （2） 立柱導(dǎo)向面錐度及橢圓度不大于公差之半。 （3） 立柱導(dǎo)向面軸線不平直度允差不大于0.05/1000mm。 （4） 與工作臺(tái)貼合之端面對(duì)立柱導(dǎo)向表面之跳動(dòng)量允差不大于0.05mm。 （5） 材料一般選用35或45鋼。毛坯應(yīng)正火處理，消除鍛造過(guò)程的內(nèi)應(yīng)力。 （6） 立柱導(dǎo)向表面有條件應(yīng)進(jìn)行熱處理，表面硬度不低于HRC45，也可進(jìn)行表面鍍硬鉻處理，鍍層厚度為0.02～0.04mm。 2.5 充液閥 充液閥實(shí)質(zhì)上是可控單向閥的一種?，F(xiàn)代液壓機(jī)為了提高生產(chǎn)率或熱壓成型時(shí)減少工件的溫降，要求有較快的空程速度和回程速度，往往是壓制速度的幾十倍。 對(duì)于中小型液壓機(jī)，若運(yùn)動(dòng)部件重量較小時(shí)，采用快速油缸是減少功率的有效措施之一?？焖儆透撞糠?，由油泵直接供油，而外缸同樣需依靠充液閥來(lái)吸油補(bǔ)充其不足。充液閥按其工作原理可分為常開(kāi)式及常閉式兩種，中小型液壓機(jī)一般均采用常閉式結(jié)構(gòu)。 2.5.1 充液閥工作原理 充液閥的作用有兩個(gè)，如圖2-8。第一，當(dāng)活動(dòng)橫梁自重下行時(shí)，油缸上腔產(chǎn)生真空，吸開(kāi)充液閥，油箱之油液通過(guò)充液閥大量流入主缸上腔，填充其不足。第二，當(dāng)活動(dòng)橫梁快速回程時(shí)，油缸上腔之油液通過(guò)充液閥迅速排入油箱。 圖2-8 充液閥原理圖 圖2-9 立式充液閥結(jié)構(gòu)原理 圖2-8是充液閥的典型結(jié)構(gòu)形式。它是常閉的自動(dòng)開(kāi)啟式的，具有很大的閥徑，采用蕈形閥和雙彈簧結(jié)構(gòu)，質(zhì)量小，慣性小，動(dòng)作靈活可靠。這種充液閥裝在缸底，并整個(gè)浸在充液箱的油中?；顒?dòng)橫梁下行時(shí)，缸內(nèi)產(chǎn)生真空，在大氣壓力的作用下，克服小彈簧的力量，但單向閥開(kāi)啟，油箱的油大量充入油缸。當(dāng)活動(dòng)橫梁減速及加壓時(shí)，缸內(nèi)真空度消失，小彈簧使單向閥自動(dòng)關(guān)閉，這時(shí)，壓力油推動(dòng)活塞完成工作行程及加壓行程。單向閥在高壓下緊緊關(guān)閉，防止主缸高壓油泄漏?；爻虝r(shí)，接操縱油壓p，推動(dòng)控制活塞，克服大彈簧的力量推動(dòng)單向閥，當(dāng)油缸泄壓后，單向閥被頂開(kāi)，油缸內(nèi)油液通過(guò)單向閥迅速排回充液箱，實(shí)現(xiàn)回程動(dòng)作。 2.5.2 充液閥的結(jié)構(gòu)形式 圖2-9為立式充液閥結(jié)構(gòu)，上述充液閥無(wú)泄壓裝置，因此，在充液閥排油時(shí)都必須使油缸先泄壓，即需外加泄壓裝置。本設(shè)計(jì)為2000KN四柱式通用液壓機(jī)，使用立式無(wú)泄壓裝置的充液閥，采用QF1預(yù)泄換向閥泄壓。也可采用其他元件泄壓。 帶泄壓閥的充液閥特點(diǎn)是將上述兩作用合并在一起，在充液閥本身增加泄壓元件。 2.6 工作缸 液壓缸是液壓機(jī)的主要部件之一，其作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功，即在高壓液體的作用下，推動(dòng)活塞（或柱塞）使活動(dòng)橫梁下行，并將液體壓力經(jīng)活動(dòng)橫梁傳到工件上，使工件產(chǎn)生變形。 2.6.1 結(jié)構(gòu)形式 液壓機(jī)上所用的液壓缸基本上都是高壓缸。按其結(jié)構(gòu)的不同可分為柱塞式、活塞式和雙頭柱塞式。實(shí)際使用中采用何種結(jié)構(gòu)要根據(jù)液壓機(jī)的總體結(jié)構(gòu)、缸的總壓力及行程大小、液壓機(jī)的工作條件及生產(chǎn)廠的制造能力等因素綜合確定。 柱塞式液壓缸的基本結(jié)構(gòu)如圖2-10所示。是一種單作用液壓缸，只能從一個(gè)方向加壓，當(dāng)高壓液體從進(jìn)油口輸入時(shí)，在液體壓力作用下柱塞被向外推出進(jìn)行工作，此時(shí)柱塞2在導(dǎo)套3內(nèi)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)套起導(dǎo)向作用，4為密封，用以保持液體壓力，防止高壓液體泄漏，密封下有壓套5、法蘭6及螺柱螺母8、9等零件組成，它們主要起支承密封的作用。由于柱塞式液壓缸是單作用的，反向運(yùn)動(dòng)要靠另外的回程缸實(shí)現(xiàn)，只有在上移式液壓缸中可以靠運(yùn)動(dòng)部件本身的重量回程。 柱塞式液壓缸的內(nèi)壁與柱塞不接觸（鍛造缸間隙為10～15mm，鑄造缸為20～30mm）。這樣，出了安裝導(dǎo)套和密封部分外，內(nèi)壁其余部分可以粗加工甚至不加工，液壓缸的加工可大為簡(jiǎn)化（尤其是對(duì)直徑或行程較長(zhǎng)的缸），因此，柱塞式液壓缸廣泛應(yīng)用于大中型液壓機(jī)上。 圖2-10 柱塞式液壓缸結(jié)構(gòu)形式 2.6.2 設(shè)計(jì)尺寸 2.6.2.1 主要尺寸的確定 液壓缸內(nèi)徑可按下式計(jì)算： (2-1) 公稱壓力F=2000KN,液體最大工作壓力p=25MPa。將上述數(shù)據(jù)帶入式（2-1）可得 根據(jù)附表1，將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑D=320mm。 活塞桿直徑d按及附表2活塞桿外徑直徑系列，圓整到相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封元件。本設(shè)計(jì)選取d=280mm.。 按下式計(jì)算液壓缸外徑： （2-2） 當(dāng)工作油壓p已知時(shí)，可按，計(jì)算缸筒的外徑，即D1=1.4D，代入數(shù)據(jù)可得D1=420mm。 2.6.2.2 缸底厚度計(jì)算 液壓缸缸底為帶孔的平底，按下式計(jì)算： （2-3） 將數(shù)據(jù)帶入式（2-3）可得 2.6.2.3 液壓缸工作行程的確定 液壓缸工作行程長(zhǎng)度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來(lái)確定，并參照附表3中的系列尺寸選取標(biāo)準(zhǔn)值，L=500mm。 2.6.2.4 缸蓋厚度的確定 一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強(qiáng)度要求可用下式進(jìn)行近似計(jì)算。 有孔時(shí)： （2-4） 式中t—缸蓋有效厚度，m； D2—缸蓋止口內(nèi)徑，m； d0—缸蓋孔的直徑，m； py—實(shí)驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.25～1.5）倍,Mpa。 將數(shù)據(jù)帶入式（2-4）可得 2.6.2.5 液壓缸最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定 當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)的距離H稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度（圖2-11）。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小，將使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。 圖2-11 液壓缸的導(dǎo)向長(zhǎng)度 對(duì)一般液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H應(yīng)滿足以下要求： (2-5) 式中 L—液壓缸的最大行程； D—液壓缸的內(nèi)徑。 將數(shù)據(jù)帶入式（2-5）可得 活塞的寬度B一般取為(0.6～1.0)D；缸蓋的導(dǎo)向長(zhǎng)度L1，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑D而定。當(dāng)D＜80mm時(shí)，取L1=(0.6～1.0)D；當(dāng)D＞80mm時(shí)，取L1=(0.6～1.0)d。 2.6.2.6 缸體長(zhǎng)度（高度）的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長(zhǎng)度還要考慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體不應(yīng)大于內(nèi)徑的20～30倍。 2.7 活動(dòng)橫梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 圖2-12 活動(dòng)橫梁結(jié)構(gòu)圖 活動(dòng)橫梁的主要作用為：與主油缸活塞桿聯(lián)接傳遞液壓機(jī)的壓力；通過(guò)導(dǎo)向套沿立柱導(dǎo)向面上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)；安裝與固定模具及規(guī)矩等。因此需要有較好的強(qiáng)度、剛度及導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。 2.7.1 結(jié)構(gòu)形式 活動(dòng)橫梁選用的材料與上橫梁、工作臺(tái)相同，常采用同樣的材料來(lái)制造，以使毛坯的制造工藝相類似，便于制造。 根據(jù)壓制工藝性質(zhì)，若活動(dòng)橫梁無(wú)論在何種情況下都無(wú)彎曲，例如：粉末冶金液壓機(jī)或軸類零件壓裝專用液壓機(jī)，計(jì)算時(shí)就可以僅按承壓能力來(lái)設(shè)計(jì)。因此，活動(dòng)橫梁常是上面敞開(kāi)的箱形梁，中部高度也可設(shè)計(jì)較低。 鑄件應(yīng)將壁厚設(shè)計(jì)均勻，開(kāi)有環(huán)形的集油槽，以便貯存油缸缸口部漏滲的油液，其結(jié)構(gòu)如圖2-12所示。 2.7.2 加工技術(shù)要求 鑄件應(yīng)將壁厚設(shè)計(jì)均勻，防止應(yīng)力集中，設(shè)計(jì)必要的加強(qiáng)筋，并便于清砂及起重要求。材料選用HT200，鑄件在加工前，應(yīng)退火處理，消除內(nèi)應(yīng)力。鑄件外觀表面不得有凹凸現(xiàn)象，必須保證鑄件輪廓的弧線、直線和平面；鑄件不得有影響質(zhì)量的氣孔、裂紋等缺陷，冒口處要鏟除磨平；鑄件必須清理凈型砂，非加工面一律涂上紅色防銹漆。 2.7.3 形狀和尺寸要求 活動(dòng)橫梁是液壓機(jī)主要運(yùn)動(dòng)部件，為保證液壓機(jī)符合精度要求，因此，要求四立柱導(dǎo)向套孔軸線應(yīng)相互平行，它應(yīng)與聯(lián)接活塞桿孔的中心線平行；上述這些孔軸線都應(yīng)與活動(dòng)橫梁下平面相垂直；與活塞桿接觸平面對(duì)下平面亦要求平行等。結(jié)合生產(chǎn)氣孔具體要求為： （1）聯(lián)接活塞桿孔軸線與四立柱孔軸應(yīng)互相平行，其不平度允差不大于0.10/1000mm。 （2）活動(dòng)橫梁下平面不平直度，按JB1293-73標(biāo)準(zhǔn)允差為≤0.05/1000mm。 （3）聯(lián)接活塞桿孔軸線與四立柱孔軸線對(duì)下平面不垂直度允差≤0.06～0.10/1000mm。 （4）下平面對(duì)上平面不平行度允差≤0.06/1000mm。 （5）四立柱孔中心距公差，前后、左右均為≤0.20mm，對(duì)角線上孔間距公差按下式計(jì)算求出： （2-6） 式中 —對(duì)角線上孔間距及公差，mm。 —左右方向上孔間距及公差，mm。 —前后方向上孔間距及公差，mm。 （6） 四立柱孔與導(dǎo)套外圓配合精度D3/gd，中心孔與活塞桿外圓配合精度D4/dc。 2.8 本章小結(jié) 本章主要介紹了液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，對(duì)上橫梁、工作臺(tái)、活動(dòng)橫梁、立柱以及工作缸等地結(jié)構(gòu)形式和形狀尺寸要求等進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹。 第3章 液壓機(jī)的強(qiáng)度與剛度計(jì)算 3.1 工作缸的強(qiáng)度計(jì)算 根據(jù)第2章的設(shè)計(jì)計(jì)算，可知主油缸的外徑D1=420mm，油缸內(nèi)徑D=320mm，活塞桿直徑d=280mm。 其實(shí)際工作壓力為：主壓力P=0.785p(N),回程壓力P回=0.785（）p(N),p為液體工作壓力（MPa）,本設(shè)計(jì)中選用的p為250MPa。 根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸，得： 主壓力： 回程壓力： 3.1.1 缸體的強(qiáng)度計(jì)算 3.1.1.1 中段強(qiáng)度 缸體材料選用35鍛鋼，應(yīng)用第四強(qiáng)度理論進(jìn)行計(jì)算。 =100～120MPa 式中符號(hào)尺寸見(jiàn)圖3-1 3.1.1.2 支承臺(tái)肩處強(qiáng)度計(jì)算 1.支承臺(tái)肩結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3-2，其接觸面擠壓應(yīng)力： 式中： []—許用擠壓應(yīng)力（MPa） []≤120MPa 圖3-1 油缸結(jié)構(gòu)圖 圖3-2 油缸支承臺(tái)肩處尺寸 2.從圖3-2可見(jiàn)，臺(tái)肩處斷面上的合成應(yīng)力為彎曲應(yīng)力與拉伸應(yīng)力之和。即 式中： T= h=20mm h1==52.5mm —材料波松比系數(shù)。 鋼：=0.3；鑄鐵：=0.25 得： 代入數(shù)據(jù)，可求出Ma： =16KN ＜[] 3.1.1.3 缸底強(qiáng)度計(jì)算 缸底結(jié)構(gòu)如圖3-3，按圓形平板彎曲計(jì)算： 圖3-3 缸底結(jié)構(gòu)尺寸 圖3-4 缸口結(jié)構(gòu) 式中： p=25MPa D=320mm B=110mm ∵D1=120mm D2=20mm ∴=0.78 代入上式，可得： ＜[] 3.1.2 缸口部分的強(qiáng)度計(jì)算 3.1.2.1 作用在缸口導(dǎo)套及法蘭盤(pán)上的力 KN 式中符號(hào)見(jiàn)圖3-4，尺寸為： D1=320mm d=280mm KN 3.1.2.2 螺栓計(jì)算 螺栓選用12個(gè)M30的沉頭螺栓，材料為45鋼，M30的螺紋內(nèi)徑為d內(nèi)=26.2。螺栓拉伸應(yīng)力為： 式中： n—螺栓數(shù)目 n=12 F1—螺栓截面積（mm） F1=0.785 []—許用拉伸應(yīng)力 對(duì)大于M12螺栓 []≤120MPa 對(duì)小于M12螺栓 []≤100MPa ＜[] 3.1.2.3 缸口導(dǎo)套擠壓計(jì)算 缸口導(dǎo)套材料選用HT20-40，導(dǎo)套擠壓應(yīng)力為： 式中符號(hào)見(jiàn)圖3-4，尺寸為： D1=320mm D2=305mm 帶入數(shù)據(jù)，可得： ＜[] 3.1.2.4 法蘭盤(pán)計(jì)算 法蘭材料選用35鋼，故彎曲應(yīng)力： 式中符號(hào)見(jiàn)圖3-4，尺寸為： D3=340mm Dcp==315mm D4=480mm d0=32mm H=65mm 代入數(shù)據(jù)，可得 ＜[彎] 3.2 活塞部分的強(qiáng)度計(jì)算 活塞桿材料為35鋼，活塞桿直徑為280mm，長(zhǎng)度≈2000mm，長(zhǎng)徑比值≈7。在加壓過(guò)程中活塞僅受壓，面積較大。故對(duì)其擠壓及穩(wěn)定性可略去不計(jì)。 3.2.1 活塞頭部導(dǎo)向套計(jì)算 圖3-5 活塞頭部結(jié)構(gòu) 導(dǎo)套材料為HT20-40，活塞頭部結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3-5。導(dǎo)套擠壓應(yīng)力為： 式中符號(hào)見(jiàn)圖3-5，尺寸為： d=280mm d1=200mm S=2mm S2=3mm []—許用擠壓應(yīng)力MPa []=1000MPa 代入數(shù)據(jù)，可得 ＜[] 3.2.2 活塞頭部鎖母螺紋應(yīng)力計(jì)算 鎖母螺紋所受的力 （KN） 式中符號(hào)見(jiàn)圖3-5，尺寸為： D=320mm d1=200mm 帶入數(shù)據(jù)，可得 螺紋剪切應(yīng)力： 螺紋彎曲應(yīng)力： 式中 螺紋選取為M280×4 d中—螺紋中徑（mm）, d中=277.4mm； D內(nèi)—螺紋內(nèi)徑（mm）, d內(nèi)=274.8mm； b—螺紋長(zhǎng)度（mm）, b=56mm； t—螺距（mm）, t=4mm； h—螺紋高度（mm）, h=25.9mm； k—螺紋完滿系數(shù)，對(duì)三角形螺紋取k=0.81。 代入數(shù)據(jù)，可得 ＜ ＜ 3.2.3 活塞與活動(dòng)橫梁端面擠壓應(yīng)力 活動(dòng)橫梁材料選用HT20-40，取許用擠壓應(yīng)力[]=100MPa。得： 圖3-6 活塞與活動(dòng)橫梁聯(lián)接圖 式中各符號(hào)見(jiàn)圖3-6，尺寸為： d=280mm S=5mm d4=125mm S4=3mm 代入數(shù)據(jù)，可得 ＜[] 3.2.4 活塞與活動(dòng)橫梁聯(lián)接螺母計(jì)算 螺紋剪切應(yīng)力： 螺紋彎曲應(yīng)力： 式中各符號(hào)尺寸為： 螺紋選取M150×4故： 螺紋內(nèi)徑 螺紋高度h==2.6mm 式中 b—螺紋長(zhǎng)度（mm）, b=85mm； t—螺距（mm）, t=4mm； K—螺紋完滿系數(shù)，三角形螺紋取K=0.81； P回—回程噸位（KN）, P回=462KN。 代入數(shù)據(jù)，可得 ＜ ＜ 3.3 上橫梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度計(jì)算 3.3.1 受力分析 上橫梁可視為受兩集中力，兩端支承的簡(jiǎn)支梁。圖3-7所示受力圖及剪力彎矩圖。其中： P—公稱壓力（KN），P=2000KN； D—油缸臺(tái)肩尺寸（mm），D=480mm； B—立柱中心距（mm）， B=1000mm； 在主截面（Ⅰ—Ⅰ）所受彎矩： （a）Ⅰ—Ⅰ截面 （b）Ⅰ—Ⅰ等量簡(jiǎn)化截面 圖3-7 上橫梁受力圖 圖3-8 與橫梁Ⅰ—Ⅰ截面及簡(jiǎn)化截面 Ⅰ—Ⅰ截面剪力： 3.3.2 主截面（Ⅰ—Ⅰ）強(qiáng)度計(jì)算 表3-1 主截面（Ⅰ─Ⅰ）強(qiáng)度參數(shù) 序 號(hào) 截面寬度 (mm) 截面高度 （mm） 截面積 （mm） 面積重心至X軸距離 (mm) 截面對(duì)X軸的靜面矩 （mm） 截面矩與面積重心至X軸距離乘積（mm） 各截面積的慣性矩 （mm） 1 100 10 100 505 50500 25502500 8333.33 2 430 60 2580 470 1212600 569922000 7740000 3 210 30 630 425 267750 113793750 472500 4 190 180 3420 330 1128600 372438000 92340000 5 210 90 1890 195 368550 71867250 12757500 6 160 80 1280 110 140800 15488000 6826666.67 7 200 20 400 60 24000 1440000 133333.33 8 420 40 1680 30 50400 1512000 2240000 9 110 10 110 5 550 2750 9166.67 總計(jì) 510 11090 3243750 1171966250 122527500 H 重心至X軸距離： 截面對(duì)X軸的慣性矩： 截面對(duì)X軸（形心軸）的慣性矩： 在受壓截面上彎曲應(yīng)力： 在受拉截面上彎曲應(yīng)力： 由計(jì)算得在主截面（Ⅰ—Ⅰ）上彎曲應(yīng)力小于許用應(yīng)力。 3.3.3 主截面（Ⅱ—Ⅱ）強(qiáng)度計(jì)算 根據(jù)材料力學(xué)可知斷面抗剪切力主要由立柱承受，故可按簡(jiǎn)化截面——矩形（見(jiàn)圖3-9b）來(lái)計(jì)算。其最大應(yīng)力在中心橫斷面。 (a)Ⅱ—Ⅱ截面 （b）Ⅱ—Ⅱ等量簡(jiǎn)化截面 圖3-9 Ⅱ—Ⅱ截面及其簡(jiǎn)化截面 式中： Q—Ⅱ—Ⅱ截面剪切力（KN） B—簡(jiǎn)化截面寬度（mm） B=25mm H—簡(jiǎn)化截面高度（mm） H=480mm ＜ 3.4 本章小結(jié) 本章主要是介紹液壓機(jī)強(qiáng)度與剛度的計(jì)算，通過(guò)受力分析，對(duì)工作缸、活塞部分以及上橫梁進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算并對(duì)其進(jìn)行校核，這是本次液壓機(jī)設(shè)計(jì)的基本保障，通過(guò)校核完全符合要求，這說(shuō)明液壓機(jī)的設(shè)計(jì)是合理的。 附錄一 四柱式萬(wàn)能液壓機(jī)精度（JB1293-73） 1.本標(biāo)準(zhǔn)適用于四柱式萬(wàn)能液壓機(jī)。 2.偏差須按允差欄內(nèi)所列的規(guī)定長(zhǎng)度測(cè)量。當(dāng)實(shí)際可測(cè)量的長(zhǎng)度超過(guò)規(guī)定時(shí)，不能推算，允差不變；小于規(guī)定時(shí)，允差按可能測(cè)量的最大長(zhǎng)度折算。折算結(jié)果，其微米位數(shù)小于5以5計(jì)，超過(guò)5不足10以10計(jì)；但總允差值小于0.01mm，則仍以0.0mm計(jì)。 3.工作臺(tái)面是液壓機(jī)的檢驗(yàn)基準(zhǔn)面。 4.工作臺(tái)板必須符合下列允差： （1）上平面和下平面的不平度允差