双动薄板冲压机液压系统设计 摘 要 关键词：钣金件；工程机械 ；损失高效 Double action thin steel plate punch press hydraulic system design Abstract Along with sheet metal industrys and so on astronautics, automobile, steamboat unceasing progresses, the market is getting higher and higher to the thin steel plate qualitys demand, is also getting higher and higher to the thin steel plate ramming performance, not only the request production efficiencys enhancement, the production quality requests strictly. Therefore, the thin steel plate punch press to the sheet metal blanking, the stretch, the forming, curving, processing crafts and so on adjustment gets up is important, simultaneously can also have the enhancement production efficiency and the production quality. the recent years, our countrys engineering machinery has made the vigorous progress, the hydraulic transmission technology played the role which wanted very important. Moreover, along with the hydraulic transmission technologys fast development and the widespread application, it has become the important technology which industry the machinery, professions and so on farewell gift of food construction machinery small may lack. However, although the hydraulic technique has made the very big progress in the mechanical energy and the pressure energy transformation, but it still has the problem in the energy loss and the transmission efficiency. Because, in the hydraulic system, along with the fat liquor flowing, has the quite many liquid energy loss, this kind of energy loss not only manifests in the fat liquor flowing process in the internal friction loss, but also reflected that in systems volumetric loss, causes the system energy use factor to reduce, the transmission efficiency is unable to enhance. Gao Nenghao and the low efficiency cause the fat liquor to give off heat increase, enable the performance not to be able to achieve the ideal condition, brings for hydraulic techniques further development bonds. Therefore, the exploration and the research highly effective hydraulic transmission technology, enhanced its overall performance to become one of hydraulic technique area research key. 目录 1 1 1.1 课题提出的背景及目的 1 1.2 液压系统的优点和缺点及发展趋势 2 1.2.1 液压系统的优点 2 1.2.2 液压系统的缺点 2 1.2.3 液压系统发展趋势 2 2 双动薄板冲压机液压系统的参数 5 2.1 动作要求 5 2.2 给定参数 5 3 制定基本方案和绘制液压系统图 7 3.1 制定基本方案 7 3.2 绘制液压系统图 7 3.3 液压系统工作原理 8 4初步确定液压系统参数 9 4.1 液压缸参数的计算与选用 9 4.1.1受力分析 9 4.1.2 初选系统工作压力 13 4.1.3 计算缸的主要结构尺寸 14 4.1.4 计算活塞缸所需流量 16 4.1.5 计算柱塞缸所需流量 17 4.2 液压泵的选择 18 4.2.1 确定液压泵的最大工作压力 18 4.2.2 确定液压泵的的流量 19 4.2.3 选择液压泵的规格 19 4.3 选择电动机 19 4.4 液压阀的选择 20 4.4.1 溢流阀的选择 20 4.4.2 换向阀的选择 21 4.4.3 节流阀的选择 23 4.4.4 单向阀的选择 24 4.5 液压辅助元件的选择及计算 26 4.5.1 蓄能器的设计 26 4.5.2 管道尺寸的计算 27 4.5.3 液压管及管接头的选择 28 4.5.4 过滤器的选择 29 4.5.5 油箱的初步选择 29 4.5.6 压力表的选择 31 4.5.7 过滤器的选择 31 5 性能验算 32 5.1 验算液压系统性能 32 5.1.1管路沿程压力损失 32 5.2 液压系统发热温升计算 33 5.2.1 计算液压系统的发热功率 33 6 液压站的设计 36 6.1 液压站的设计概述 36 6.2 液压站结构设计的注意事项 37 7 环保性、经济性以及安全性分析 38 7.1 环保性分析 38 7.1.1 污染控制 38 7.1.2 泄漏控制 39 7.2 经济性分析 41 7.3 安全性分析 41 结论 43 感谢 44 参考文献 45 1 绪论 1.1 课题提出的背景及目的 随着航天、汽车、轮船等钣金件工业的不断进步，市场对薄板质量的需求越来越高，对薄板的冲压性能也越来越高，不仅要求生产效率的提高，生产质量更要求严格。因此，薄板冲压机对钣金件冲裁、拉伸、成形、弯曲、校正等加工工艺中起到非常重要，同时也能起到提高生产效率和生产质量。 我们知道毛坯在冲压的过程中要实现尽可能小的冲击，应考虑以下几方面的问题： 1. 拉伸块和压边滑块没有接触工件时，拉伸块和压边滑块快速下降。 2. 拉伸块和压边滑块接近时，拉伸块和压边滑块减速。 3. 压边滑块压紧时，拉伸块开始进入工作行程。 4.拉伸完毕时，拉伸块先回，再带动压边滑块一起回程。 5.顶出缸定出工件。 此外还应考虑在板材拉伸时，为了防止毛坯周边起皱，必须用压边圈把毛坯周边压紧。形状复杂又不对称的工件，要求周边有不同的压力。因此，本机四个压边缸在四个角上。 根据以上情况，本次双动薄板冲压机的设计主要是以达到以上方面为目的的，在设计中，运用所学知识对双动薄板冲压机的液压系统进行设计，提高自己的专业技能。 现在国内外相关液压机有金属冷冲压机、板材冲压机、薄板拉伸成型机、砂轮成型机、塑料制品压制机等。大致主要的循环按下面步骤： 图1.1 1.2 液压系统的优点和缺点及发展趋势 1.2.1 液压系统的优点 1．灵活—密闭液体是最灵活的动力源，具有优秀的力转移性能。利用管道和软管取代机械部件可以排除布局问题。 2．力放大—极小的力可以移动和控制大得多的力。 3．平稳—液压系统在运行过程中平稳和安静。振动保持在最低程度。 4．简易—这种系统中几乎没有运动部件并且磨损点较少，并且系统可自动润滑。5．简洁—与复杂的机械装置相比，部件设计更加简单。例如，液压马达尺寸比产生相同功率的电动机小得多。6．经济—简易和紧凑，使系统经济节能，系统在使用过程中，几乎不损耗功率。7．安全—溢流阀保护系统，不致由于过载而受损。 1.2.2 液压系统的缺点 1. 损失大，效率低，发热大。 2. 不能达到定比传动。 3. 采用油作为介质时还有考虑防火问题。 4. 液压元件精度高，价格较高。 5. 液压系统故障比较难找，对操作人员技术要求比较高。 1.2.3 液压系统发展趋势 1795年英国约瑟夫·布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在伦敦用水作为工作介质,以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机。1905年将工作介质水改为油，又进一步得到改善. 第一次世界大战(1914-1918)后液压传动广泛应用，特别是1920年以后，发展更为迅速。液压元件大约在 19 世纪末 20 世纪初的20年间才开始进入正规的工业生产阶段。 第二次世界大战(1941-1945)期间，在美国机床中有30%应用了液压传动。应该指出，日本液压传动的发展较欧美等国家晚了近 20 多年。在 1955 年前后，日本迅速发展液压传动，1956 年成立了“液压工业会”。 现代液压技术与微电子技术、计算机控制技术、传感技术等为代表的新技术紧密结合，形成一个完善高效的控制中枢，成为包括传动、控制、检测、显示乃至校正、预报在内的综合自动化技术。它是中大功率机械设备实现自动化不可缺少的基础技术，应用面极其广泛。下面从考查其主要服务领域需求人手，来展望液压技术的发展趋势。 1.可靠性和性能稳定性逐渐提高 可靠性和性能稳定性是涉及面最广的综合指标，它包括元、 器、 辅、附件的可靠性，系统的可靠性设计、制造以及可靠性维护三大方面。随着诸如工程塑料、复合材料、高强度轻合金等新材料的应用，新工艺新结构的出现，元、器件性能的可靠性得以大大增加。系统可靠性设计理论的成熟与普及，使合理地进行元器件的选配有了理论依据。此外，过滤技术的完善和精度的提高（过滤器精度可达1一3 μm ，而典型现代液压元件的动态间隙为0 ,5一5 μm ) ，除了能彻底清除固体杂质外，还能分离油中的气体和水分。在线实时油污检测器和电子报警逻辑系统的应用，使得液压系统的维护从过去的简单拆修发展到主动维护，对可预见的诸因素进行全面分析，最大限度地提前消除诱发故障的潜在因素。 2.增强对环境的适应性、拓宽应用范围 液压传动虽然具有很多优点，但由于存在着发热、噪声、工作介质污染等不尽人意的地方，使其应用受到某种程度上的制约。面对环保意识越来越强的未来，应采取相应措施逐步解决和改善以上问题。? 3.工业用液压很多，具体说有： (1)、制动用的，矿上大绞车的制动都是液压的； (2)、起重用的，比如工程机械上都是，还有千斤顶； (3)、支撑用的，矿上的液压支架和单体支柱； (4)、调整方向的，船、飞机都是； (5)、调速和缓冲的，机床；但最近几年弱电的发展，取代了很多液压控制。 (6)、传动作用的； 近年来，我国的工程机械取得了蓬勃的发展，其中， 液压传动技术起到了至关重要的作用。而且，随着液压传动技术的快速发展和广泛应用，它已成为下业机械、下程建筑机械等行业小可缺少的重要技术。然而，尽管液压技术在机械能与压力能的转换方而， 已取得很大进展，但它在能量损失和传动效率上仍然存在 着问题。因为，在液压系统中，随着油液的流动，有相当多的液体能量损失掉，这种能量损失不仅体现在油液流动 过程中的内摩擦损失上，还反映在系统的容积损失上，使系统能量利用率降低，传动效率无法提高。高能耗和低效率又使油液发热增加，使性能达小到理想的状况，给液压技术的进一步发展带来障。因此，探索和研究高效液压传动技术，提高其综合性能就成为了液压技术领域研究的重点之一。 2 双动薄板冲压机液压系统的参数 2.1 动作要求 薄板拉伸的过程其具体动作如图（a）板料5已经装在下模6上，压边滑块2和拉延滑块1快速下行。在接触5之前要减速，图（b）压边圈已经接触板料并且加上了力P2,板料周围被压紧，拉伸滑块1带动上摸3继续下行。图（c）拉延滑块1进行工作过程，压延力为P1。图（d）为拉延完毕过程，拉延缸先回程，回程过程中带动压边滑块和压边圈一起回程。图（e）顶出缸在顶出工件。 图2.1 给定参数 拉伸滑块拉伸力 1000KN 压边滑块压边力 500 KN 顶出缸顶出力 350KN 拉伸滑块回程力 250KN 压边滑块回程力 300KN 系统工作压力 25MPa 拉伸滑块距工作台面最大间隔 1000mm 压边滑块距工作台面最大间隔 500mm 拉伸滑块最大行程 630mm 压边滑块最大行程 200mm 拉伸滑块速度： 空程下行0.1m/s；拉伸下行0.01m/s；回程0.04m/s 压边滑块速度： 下行0.06m/s；回程0.04m/s 3 制定基本方案和绘制液压系统图 3.1 制定基本方案 双动薄板冲压机以液压系统为核心，通过液压缸活塞杆和柱塞杆的伸出来完成动作要求，动作过程中需要用到换向阀来进行方向控制来实现。对于一般中小流量的液压系统，大多通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。对高压大流量的液压系统，现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。本系统采用换向阀的有机组合来实现所要求的动作。速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变化来实现。本系统采用节流调速。用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度。液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作压力或在一定压力范围内工作，一般在节流调速系统中，通常由定量泵供油，用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。节流调速系统一般用定量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。油液的净化装置是液压源中不可缺少的，一般泵的入口要装有过滤器。 3.2 绘制液压系统图 初步设计液压系统图如图3.1 图3.1液压系统原理图 1、16、17、19、20－柱塞缸；2－先导式溢流阀；、12、30－两位四通换向阀；4、11、15-单向阀；5-泵 ；－过滤器；－油箱；8－先导式溢流阀；9-压力表；10－蓄能器；13－节流阀；14－三位四通换向阀；18－活塞缸；21、22、23、24－溢流阀；25、26、27、28、29－液控单向阀。 3.3 液压系统工作原理 拉伸块快进时，阀5正常工作，油经过阀14右腔进入拉延缸18。回油通过阀14和阀12通路位置回油箱。此时，阀30处于作为右位，四个液压缸16、17、19、20自油箱补油。 将阀14置于右路位置，油经过阀13回油箱，实现了压延缸慢进。 当压延滑块接触工件后，泵5的油经阀30向缸16、17、19、20加压，同时缸18中的压力增加，缸7继续下行，完成拉延工艺。 阀14处于左位时，缸18上行，单向阀25、26、27、28、29为通路，各缸中油回油箱7。 阀3处于右位时，来自泵的油进入出缸，工件。阀3换向后，顶出靠自重退回。阀2为溢流阀，顶出器上行时起保护作用，下行时起被压作用。 4初步确定液压系统参数 4.1 液压缸参数的计算与选用 4.1.1受力分析 （1） 活塞缸的受力分析 如图4—1是一个以液压缸为执行元件的液压系统计算简图。各有关参数标注图上，其中Fw是作用在活塞杆上的外部载荷，Fm是活塞与缸壁以及活塞杆与导向套之间的密封阻力。 图4.1液压系统计算简图 用在活塞杆上的外部载荷，包括摩擦力、工作载荷和速度变化而产生的惯性力作用在柱塞上的外部载荷包括工作载荷和作用于柱活塞杆与滑块的总重力。 KN 式中：—活塞杆和滑块的总重量; —重力加速度，mm/s2 本系统液压缸都属于竖直运动，所以没有正压力既没有摩擦力 以上三种载荷称为液压缸为外部载荷 启动加速时 加速下滑时没有工作载荷，只有和即 按文献43-55得行走机械一般取=0.5一1.5 系统所受总外负载为： 查液压缸机械效率＝，可计算出液压缸在各工作阶段的负载情况，如表4.1所示：表4.1液压缸各阶段负载情况 工况 负载计算公式 液压缸负载 总外负载 加速 2373 2497.84 匀 速 2260 2378.94 工进 1000000 1052631.57 回 程 2260 2378.94 图4.2活塞缸负载图 （2）柱塞缸的受力分析 用在活塞杆上的外部载荷，包括摩擦力、工作载荷和速度变化而产生的惯性力作用在柱塞上的外部载荷包括工作载荷和作用于柱活塞杆与滑块的总重力。 KN 式中：—活塞杆和滑块的总重量; —重力加速度，mm/s2 本系统液压缸都属于竖直运动，所以没有正压力既没有摩擦力 以上三种载荷称为液压缸为外部载荷 启动加速时 加速下滑时没有工作载荷，只有和即 按文献43-55得行走机械一般取=0.5一1.5 按文献43-55得行走机械一般取=0.5一1.5 系统所受总外负载为： 查液压缸机械效率＝，可计算出液压缸在各工作阶段的负载情况，如表4.2所示： 表4.2液压缸各阶段负载情况 工况 负载计算公式 液压缸负载 总外负载 加速 2351.18 2474.9

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