1、毕 业 设 计四柱下压式压力机的设计学生姓名：专业班级：指导教师：学 院：2014 年 6 月四柱下压式压力机的设计摘要四柱液压机一般由主体及动力系统、液压控制系统三大部分组成。液压机主机部分包括横梁、液压缸、充液装置及立柱等。动力系统则包括电动机、高压泵、油箱、压力阀、控制系统、方向阀等等组成。液压机一般采用的是 PLC 控制系统，通过油缸和泵以及各种液压阀实现能量的调节，输送和转换，完成各种工作运动的循环。该系列液压机具有独立的动力系统和液压控制系统，并采用单键可恢复式按钮控制，并且可实现自动和手动两种方式操作。这种设计出来的液压机的结构是相对紧凑点的，在它工作的时候，其灵敏度是非常不错的
2、，而且可靠，速度迅速，能耗较小，噪音低，压力和行程都在规定的范围以内任意调节，操作方便简单。本设计，经过查阅大量的文献资料，拟订了液压缸的尺寸，设计并绘制了液压原理图，按压力以及流量的大小选择了电动机，液压泵，过滤器，控制阀等液压元件和辅助元件。关键词 液压机；下拉式；四柱；设计The design of the four pillars press pressAbstractHydraulic machine generally consists of the main body and the power system, hydraulic control system has three
3、 major components. Hydraulic machine host section includes beams, hydraulic cylinders, filling device and column, and so on. Power system includes a motor, high pressure pumps, tanks, pressure valves, control systems, directional valve and so composed. Hydraulic machine is generally used PLC control
4、 system, the regulation of energy, transportation and conversion through pumps and various hydraulic cylinders and valves, all kinds of work to complete the cycle movement. The series hydraulic machine has independent power systems and hydraulic control systems, and the use of one-touch buttons to r
5、esume control, and can be achieved in two ways automatic and manual operation.Within the hydraulic structure is compact, sensitive and reliable work, speed quickly, less energy consumption, low noise, pressure and stroke are prescribed range arbitrary regulation, convenient and simple to operate.The
6、 design, through access to a large number of documents, prepared a hydraulic cylinder size, design and draw a hydraulic schematic. The pressing force and the size of the flow of selected motors, hydraulic pumps, filters, hydraulic control valves and other components and auxiliary components.Keywords
7、 Hydraulic machines; Drop-down ; poster; Design目录摘要Abstract1 前言 .11.1 研究背景 .11.2 国内外发展状态 .11.2.1 国内状况 .11.2.2 国外状况 .21.3 研究内容 .22 液压机总体方案的设计 .42.1 液压传动系统的基本原理 .42.2 液压传动系统的组成 .42.3 总体布局方案设计 .53 液压机本体结构设计 .63.1 液压机基本技术参数 .63.2 立柱结构设计 .63.2.1 立柱设计计算 .63.2.2 连结形式 .73.2.3 立柱的螺母及预紧 .83.2.4 立柱的导向装置 .93.2.
8、5 限程套 .103.3 横梁参数的确定 .103.3.1 横梁结构设计 .103.3.2 横活动横梁的主要作用 .103.3.3 下横梁结构设计 .103.3.4 各横梁参数的确定 .114 液压系统及元件的设计 .124.1 液压系统原理 .124.1.1 工作原理 .124.2 液压缸的基本结构设计 .134.2.1 液压缸的类型 .134.2.2 钢筒的连接结构 .144.2.3 缸口部分结构 .144.2.4 缸底结构 .144.3 缸体结构的基本参数确定 .154.3.1 主缸参数 .154.3.2 上缸的设计计算 .15结论 .18参考文献 .19致谢 .201 前言1.1 研究
9、背景液压压力机是根据帕斯卡原理制成，利用液体压力能来传递能量的机器。液压机一般由主机、操纵系统及泵站三大部分组成。如图 1-1 所示。泵站是动力源，供给液压机各执行机构及控制机构以高压工作液体；操纵系统属于控制机构，它通过控制工作液体的流向来使个执行几个按照工艺要求完成应有的动作，本体为液压机的执行机构。图 1-1 工作原理图液压机广泛应用于国民经济的各个部门，是一种主要的锻压设备。它具有下列一些特点：（1）结构上易于得到较大的总压力，较大的工作空间及较长的行程，因此便于压制大型工件及较高的工件；（2）与锻锤相比，工作平稳，撞击和振动很小，噪音小，对工人健康，厂房低级，周围环境及设备本身都有很
10、大好处；（3）与机械压力机相比，本体结构比较简单，容易锻造，随着液压元件标准化、系列化、通用化程度的提高，以及专业丁点生产的逐步实现，比较适合与中小厂自行制造；（4）随着大功率高轻型的出现，液压机快速性能已经有了很大的提高，工作速度状况越来越适应于更大范围的应用1.2 国内外发展状态1.2.1 国内状况中国四柱液压机制造业现状：锻压装备是成形机床，四柱液压机为其中的一个重要成员。据中国机床工具工业协会近几年发布的行业统计数据，我国锻压装备的市场容量接近 700 亿元，而约占锻压装备 30%份额的四柱液压机，其市场容量当在 200 亿元左右。至于四柱液压机生产企业数量，虽没有确切统计数据，估计也
11、有近千家。主要是国有改制企业和民营企业。目前，我国四柱液压机产品仍延续中小型四柱液压机的两种分类方法。一是按产品用途划分为通用和专用两大类。二是按产品自身重量划分为一般、大型和重型。自身重量在 10 吨以下称为一般四柱液压机，重量在 1030 吨称为大型四柱液压机，重量在 30吨以上称为重型四柱液压机。通用型、中小型四柱四柱液压机产品的制造，以 100 人以下的中小规模民营企业为主，在中低端市场具有明显的产品价格优势。仅江苏南通如皋市白蒲镇就聚集着通用型四柱液压机制造企业近 50 家，年销售额近 15 亿元。专用型、大重型四柱液压机产品的制造，多集中在具有较强实力的企业。用于汽车工业的面积成形
12、四柱液压机，以隶属于原机械工业部的四柱液压机制造企业为主；用于锻造的体积成形四柱液压机，则以骨干企业和重机企业为主。我国四柱液压机制造企业的产品品种、性能和外观相似性较强。骨干企业几乎可生产用于多工序成形工艺中主工序加工的各系列单机产品，但却缺少专、精、特产品和成套成线产品。四柱液压机产品在交货前，又因缺少工艺验证阶段，常常使企业陷入“产品不出厂放心，发货后烦心”的尴尬境地。1.2.2 国外状况发达国家四柱液压机制造业现状。德国、日本、法国等工业发达国家制造的四柱液压机产品，代表了当代四柱液压机国际先进技术水平。这些工业发达国家的四柱液压机制造企业大都具有以下三个显著特征：第一是锁定目标市场，
13、服务专业成形工艺领域。德国四柱液压机制造企业以汽车、机械通用件和家用电器等现代批量制造业为目标市场。如德国道尔斯特（DORST）技术有限公司专事粉末冶金制品四柱液压机开发，德国迪芬巴赫（Dieffenbacher ）公司专攻玻璃钢制品四柱液压机，而德国舒勒集团 SMG 公司则以生产汽车制造业所需板材面积成形和金属体积成形的四柱液压机为主。上世纪 90 年代初期，天锻、中信和德国SMG 公司在天津开发区合资成立的“天津南德压力机有限公司” ，生产的就是该类产品。日本四柱液压机制造企业同样以汽车等批量制造业为目标市场，服务于各种成形工艺领域。如日本啊米诺（Amino）株式会社，就以生产用于汽车覆盖
14、件模具制造的研配四柱液压机和汽车充液成形制件的四柱液压机为主。上世纪 90 年代中期，天锻就曾与啊米诺株式会社合作，生产了四台研配四柱液压机和一台试模四柱液压机，用于天津汽车制造厂模具中心项目。第二是提供完整工序成形工艺成套装备。工业发达国家四柱液压机制造企业注重向成形工艺市场，提供多道次工序的装备，并通过各工序之间的自动衔接，为多工序成形工艺提供完整服务。如德国 SMG 公司在上世纪 80 年代成功开发的冰箱压缩机壳体生产线，覆盖了开卷校平输送冲裁拉伸钻孔堆料等所有工序，每分钟制造 13个壳体或 15 个盖体。第三是注重产品成形工艺研究和工艺验证。德国四柱液压机制造企业十分注重产品使用工艺研
15、究，具有成形工艺的话语权。如德国迪芬巴赫公司既是生产玻璃钢制品四柱液压机的厂家，又是使用玻璃钢制品四柱液压机生产玻璃钢制品的厂家，从而有了充分的使用工艺验证，进而能极大地满足用户的使用工艺要求。1.3 研究内容液压机的设计主要是包含：执行元件、控制元件、动力元件、工作介质以及辅助元件五部分的设计。(1)动力元件： 它的作用则是利用原动机来把机械能转换成液压流体的液压能；动力元件是液压传动系统中的原动力。(2)执行元件： 其作用是将流体的液压能转换成机械能。在其中，马达所做的为旋转运动，油缸所做的为直线运动。(3)控制元件： 则是根据所需要求来调节控制液压系统中工作流体的流量、压力以及流向从而达
16、到对液动机的速度进行无级调节的目的。(4)辅助元件： 这些元件虽然只是起到辅助作用，可是也是不能缺少的。(5)工作介质： 其作用是通过液动机和油泵实现能量的传递以及能量转换的。本文重点设计的是压力机的机械部分。研究设计过程如下：首先，确定压力机的总体方案，对主机进行设计，确定液压机的总体布局。2 液压机总体方案的设计2.1 液压传动系统的基本原理液压传动系统是由密闭容器内的流体压力能的传动，来进行能量传递，控制与转换的一种传动模式。液压传动是以完全密闭容器内所承受压了的流体作为工作介质来传递动力以及运动的一种传动模式。即：先通过动力元件（液压泵）将原动机（如电动机）所输入的机械能转换成为流体的
17、压力能，再通过完全密封的管道以及控制元件等传至执行元件（如液压缸），把液体压力能又转换为机械能，从而驱动工作部件运动。 2对于液压传动，液压油缸应该可以算是一个最简单而且完整的液压传动系统，剖析它的整个工作过程，我们可以非常详细的了解液压传动系统的基本原理。本压力机根据其工作要求，分为手动和自动工作两种工作模式。两种工作模式的各自的工作过程如下：自动工作：滑块快进滑块工进保压泄压滑块回程顶出缸顶出顶出缸退回。其工作循环过程见图 2-1 所示。图 2-1 压力机自动工作循环过程手动工作：滑块启动后可在任意位置手动停止，手动缩回；顶出缸手动顶出，手动退回。2.2 液压传动系统的组成完整的压力机应有
18、主机、液压控制系统、电气控制系统组成。以现有 630T 压力机为蓝本，本次设计也采用传统“三梁四柱” 的主机机型，该型主机主要由主缸、横梁、滑块、导柱、工作台组成，其结构图见图 2-2。液压控制系统主要由液压泵、执行元件、控制元件、辅助元件等组成。本设计的液压系统的电气控制系统是以可编程控制器（PLC）为主控元件的新型控制方式，主要由 PLC、压力变送器、输入电路和输出电路等组成。1-副油箱 2-横梁 3-主缸 4-导柱 5-顶出缸 6-工作台 7-滑块图 2.2 压力机主机结构图2.3 总体布局方案设计了解了四柱液压机的组成、工作过程之后，可初步确定压力机的总体布局，布局图如图 2-3 示。1 主机 2 副油箱 3 油管 4 液压站 5 电气柜 6 控制台图 2.3 四柱液压机总体布局图 2-3 为压力机整体布局简图，分为三个部分，即：主机、液压系统、电气控制系统。液压系统的所有部件都集中安装在液压油箱处，使液压站布局结构变得紧凑。电气控制元 8 件集中设计在电气柜中。启动、停止、快进、顶出、调整、等控制按钮设置在控制台上。
