畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）液壓式槽型彎板機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、1 緒論1.1課題簡(jiǎn)介金屬材料的產(chǎn)量和技術(shù)含量是一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)實(shí)力的重要標(biāo)志。其中板材的應(yīng)用最為廣泛。板材產(chǎn)品薄而寬的斷面決定了板材產(chǎn)品在生產(chǎn)和應(yīng)用上有其特有的優(yōu)越條件。從生產(chǎn)上講，板材生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單，便于調(diào)正，便于改換規(guī)格，同時(shí)生產(chǎn)效率高、重量輕。其中，槽型板的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛。槽形板是一種梁板結(jié)合的構(gòu)件。肋設(shè)于板的兩側(cè)，相當(dāng)于小梁，用來(lái)承受板的荷載。為便于擱置和提高板的剛度，在板的兩端常設(shè)端肋封閉?？缍容^大的板，為提高剛度，還應(yīng)在板的中部增設(shè)橫肋。由于槽型板的諸多優(yōu)點(diǎn)，被大量應(yīng)用于工業(yè)、建筑業(yè)、橋梁建設(shè)等很多方面。近年來(lái)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，液壓式槽型彎板機(jī)也得到廣泛的使用，而且已經(jīng)投入了

2、實(shí)際生產(chǎn)中。1.2 本課題主要任務(wù)課題內(nèi)容：該課題是設(shè)計(jì)一個(gè)液壓式槽型彎板機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以槽形彎板機(jī)主要加工的平板壁厚35mm為主參數(shù)，其它參數(shù)自擬。該課題主要要求該機(jī)構(gòu)操作簡(jiǎn)單方便、安全可靠。用計(jì)算機(jī)繪圖軟件完成整體方案及主要零部件設(shè)計(jì)；方案合理，可行。設(shè)計(jì)者必須復(fù)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)、液壓傳動(dòng)等有關(guān)的專業(yè)知識(shí)，收集整理設(shè)計(jì)所需的資料，并且通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)資料的查找和閱讀，且結(jié)合實(shí)際的問(wèn)題，本課題打算設(shè)計(jì)一液壓式槽型彎板機(jī)。本課題擬對(duì)液壓彎板機(jī)工件折彎的工藝要求進(jìn)行必要的研究，并設(shè)計(jì)以液壓缸制的滑塊的機(jī)械機(jī)構(gòu)和與之相適應(yīng)的液壓控制系統(tǒng)，并在此設(shè)計(jì)原理的基礎(chǔ)上確定了該彎板機(jī)的工作控制程序，整理設(shè)計(jì)資料，認(rèn)真編

3、寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。同時(shí)，畫(huà)出液壓系統(tǒng)原理圖，主體結(jié)構(gòu)裝配圖和主要零件圖。2. 液壓式槽型彎板機(jī)的現(xiàn)狀及使用2.1 液壓式槽型彎板機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀彎板機(jī)使用簡(jiǎn)單的模具可對(duì)金屬板材進(jìn)行各種角度的直線彎曲。已獲得所需的金屬板材制件。操作簡(jiǎn)單，模具通用性強(qiáng)，運(yùn)行成本低，因此獲得廣泛的應(yīng)用。目前，液壓式彎板機(jī)已經(jīng)取代了機(jī)械式彎板機(jī)。液壓式彎板機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于有較大的工作行程，在行程的任一點(diǎn)都可以產(chǎn)生最大公稱力；折彎行程、壓力、速度可調(diào)，易于實(shí)現(xiàn)數(shù)控：可實(shí)現(xiàn)快速趨近，慢速折彎，符合工件的工藝要求；采用多缸同步系統(tǒng)，極大地提高了折彎精度。并實(shí)現(xiàn)了彎板機(jī)的多臺(tái)聯(lián)動(dòng)，拓寬了彎板機(jī)的工藝范圍。數(shù)控液壓式板料彎板機(jī)是問(wèn)世最

4、早，應(yīng)用最廣泛，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)最多的金屬板材加工機(jī)床。“十五”期間，中國(guó)數(shù)控液壓式彎板機(jī)已經(jīng)進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)水平的行列。目前，數(shù)控液壓式彎板機(jī)普遍采用bosch公司或hoerbiger公司的數(shù)字式閉路液壓系統(tǒng)和delem公司或cybelec公司的專用數(shù)控系統(tǒng)；采用動(dòng)態(tài)壓力補(bǔ)償系統(tǒng)，側(cè)梁變性補(bǔ)償系統(tǒng)，溫度補(bǔ)償系統(tǒng)，板材厚度及反彈在線檢測(cè)和修正系統(tǒng)，保證受力狀態(tài)下工作臺(tái)與滑塊相對(duì)位置的精確性；成熟完善的工藝軟件，自動(dòng)編程功能及彩屏顯示，可實(shí)現(xiàn)多種折彎工件的工藝儲(chǔ)存與輪番生產(chǎn)；滑塊的最大空程速度和工作速度分別達(dá)到了100毫米/秒和10毫米/秒，大大提高了彎板機(jī)的的工作效率；多軸數(shù)控保證了板料的精確送進(jìn)。不

5、過(guò)近年來(lái)，數(shù)控板料彎板機(jī)出現(xiàn)了有液壓驅(qū)動(dòng)向機(jī)械傳動(dòng)回歸的動(dòng)向。這種回歸不是機(jī)械傳動(dòng)簡(jiǎn)單地代替液壓驅(qū)動(dòng)，而是采用伺服電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲桿直接驅(qū)動(dòng)折彎滑塊，形成新型數(shù)控板料彎板機(jī)。伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)在于，能耗，噪音，污染以及制造維修成本大為降低，同時(shí)，機(jī)床的可靠性，工作速度和效率得以提高。該類數(shù)控彎板機(jī)滑塊速度可達(dá)100毫米/秒，折彎速度10-15毫米/秒，回程速度70毫米/秒；滑塊定位精度為0.035毫米，重復(fù)定位精度為0.01毫米。至此，我國(guó)的數(shù)控液壓板料彎板機(jī)在計(jì)數(shù)層面上已具備了網(wǎng)絡(luò)化的條件，并開(kāi)始出現(xiàn)向網(wǎng)絡(luò)化和單元化發(fā)展的趨勢(shì)。2.2 現(xiàn)有液壓式槽型彎板機(jī)的產(chǎn)品介紹2.2.1 cp系列電眼

6、同步數(shù)控液壓折彎?rùn)C(jī)cp系列液壓折彎?rùn)C(jī)是上動(dòng)式的數(shù)控液壓折彎?rùn)C(jī),它通過(guò)伺服比例閥上的各類閥門(mén)的動(dòng)作來(lái)驅(qū)動(dòng)左右油缸伸長(zhǎng)與返回,這過(guò)程中帶動(dòng)機(jī)器活動(dòng)梁的上升與下降?；顒?dòng)梁的同步運(yùn)作是結(jié)合了電子尺訊號(hào)反饋及伺服比例閥發(fā)出的流量,通過(guò)瑞士cybelec數(shù)控系統(tǒng)完成。數(shù)控操作器備有10寸的顯示屏幕,液晶顯示,可以人機(jī)對(duì)話,模擬折彎工序,不同角度工件的折彎可以一次成型。cp系列屬于三點(diǎn)式無(wú)反饋懸空折彎,上刀的刀頭與下模v形槽的刃口確定了工件的折彎角度。由于電子尺的讀數(shù)精度為0.005mm,活動(dòng)梁下降的距離可以準(zhǔn)確得到控制。y軸重復(fù)性定位精度極高?；顒?dòng)梁左右油缸行程也可以單獨(dú)控制,屬于兩軸配置,設(shè)備可完成錐形

7、工件的折彎,例如:工件左邊88度,工件右邊92度。此系列的折彎?rùn)C(jī)可以按操作者的要求來(lái)完成不同角度的折彎,一次成型。設(shè)備的角度精度在全長(zhǎng)的折彎內(nèi)可以控制在0.5.按客戶的要求,我們也可以在設(shè)備上裝備有60omm長(zhǎng)的滾珠絲杠,通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)來(lái)完成工件定位(x軸)尺寸,伺服電機(jī)的分辨為0.01mm ,工作的定位精度為0.05mm,操作者在熟悉了數(shù)控機(jī)床的操作后可以更快完成不同角度、不同長(zhǎng)度、多道折彎工序的工作折彎,大大提高了工作效率。對(duì)于較大噸位的設(shè)備,機(jī)器可備上撓度補(bǔ)償配置,工作撓度可控制在每米0.75mm之內(nèi)。設(shè)備適用于大噸位、超長(zhǎng)工件的折彎及生產(chǎn)批量大的工序上。設(shè)備的關(guān)鍵零部件國(guó)外進(jìn)口。我廠

8、生產(chǎn)的規(guī)格在50至500噸,折彎工件的長(zhǎng)度在1.6米至8米長(zhǎng)。2.2.2 液壓彎板機(jī) 機(jī)器為全鋼焊接機(jī)構(gòu)，液壓上傳動(dòng)，振動(dòng)消除應(yīng)力，機(jī)器強(qiáng)度高、剛性好。液壓擺式剪板機(jī)是通過(guò)采用主油缸（固定在墻板上）做向下剪切運(yùn)動(dòng)、氮?dú)飧谆爻?，因此?jiǎn)化液壓系統(tǒng)、運(yùn)行更穩(wěn)定。擺式剪板機(jī)的上刀架在剪切過(guò)程中繞一固定軸線作圓弧擺動(dòng)，通過(guò)杠桿作用，支點(diǎn)受力小，可提高剪切刃壽命、機(jī)器壽命，整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，并能無(wú)極調(diào)節(jié)上刀架的行程量，大大提高工作效率。 數(shù)控系統(tǒng)功能（荷蘭 delem）：全中文顯示，便于操作。后擋料裝置為機(jī)動(dòng)塊調(diào)整，具有單向和雙向定位功能，能有效消除絲杠間隙，具有退讓選料功能，避免擋料裝置與工件的干涉，減少磨

9、損，提高定位精度，具有自動(dòng)或手動(dòng)搜索參考點(diǎn)功能。具有斷電位置記憶功能，對(duì)參數(shù)、位置及程序進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)。具有多步加工編程功能，可實(shí)現(xiàn)多步動(dòng)運(yùn)行，完成多工步零件一次性加工，提高生產(chǎn)效率。采用防護(hù)柵與電器箱聯(lián)鎖人生安全保護(hù)裝置。采用先進(jìn)的集成式液壓系統(tǒng)，可靠性好2.2.3 現(xiàn)有液壓式彎板機(jī)存在的問(wèn)題國(guó)內(nèi)研制的各種彎板機(jī)，人為控制因素太多，產(chǎn)品質(zhì)量得不到很好的控制，尤其在推速控制方面存在許多問(wèn)題。推彎有的甚至靠卷?yè)P(yáng)機(jī)和鋼絲繩驅(qū)動(dòng)；推速不穩(wěn)定，忽快忽慢，導(dǎo)致彎板表面出現(xiàn)皺褶；彎板幾何形狀不規(guī)矩等問(wèn)題。國(guó)外的大中型彎板機(jī)國(guó)外既有機(jī)械式，也有液壓式。機(jī)械式結(jié)構(gòu)龐大，重量重，占據(jù)空間大，成本高。液壓式都為雙缸

10、，而且液壓和電氣控制系統(tǒng)均因解決同步問(wèn)題增加相應(yīng)的元件和費(fèi)用，重要的是引進(jìn)國(guó)外彎管機(jī)設(shè)備的價(jià)格是十分昂貴的。3 便攜式通用登高器液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3.1 課題內(nèi)容及要求課題內(nèi)容：該課題是設(shè)計(jì)一個(gè)液壓式槽型彎板機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以槽形彎板機(jī)主要加工的平板壁厚35mm為主參數(shù)，其它參數(shù)自擬，推進(jìn)力根據(jù)板厚計(jì)算而定，其它參數(shù)自擬。要求該機(jī)構(gòu)操作簡(jiǎn)單方便、安全可靠。用計(jì)算機(jī)繪圖軟件完成整體方案及主要零部件設(shè)計(jì)；方案合理，可行，實(shí)現(xiàn)課題要求的液壓系統(tǒng)及其液壓系統(tǒng)元件的選用。3.2 擬訂設(shè)計(jì)方案液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)器設(shè)計(jì)的一部分，它的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器的用途、特點(diǎn)和要求，利用液壓傳動(dòng)的基本原理，擬訂出合理的液壓

11、系統(tǒng)圖，再經(jīng)過(guò)必要的計(jì)算來(lái)確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來(lái)選用液壓元件的規(guī)格和進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。3.2.1 液壓系統(tǒng)工況分析在開(kāi)始設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，首先要對(duì)機(jī)器的工作情況進(jìn)行詳細(xì)的分析，此處應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面。a）確定了該機(jī)器中需要液壓傳動(dòng)的部件是伸縮式液壓缸，且該伸縮缸需要根據(jù)其行程、負(fù)載來(lái)設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)。b）運(yùn)動(dòng)的工作順序和執(zhí)行元件的工作循環(huán)：伸縮缸的伸出、停止、縮回的工作順序由人工來(lái)控制，執(zhí)行元件的工作循環(huán)也是隨工作需要而變化的。c）調(diào)速的范圍和具體的速度值也可視當(dāng)時(shí)情況而定，要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。d）系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須實(shí)現(xiàn)液壓缸的多缸同步運(yùn)動(dòng)。3.2.2 液壓系統(tǒng)的主要元件（1）動(dòng)力元件（液壓泵

12、） 它的作用是把液體利用原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓力能；是液壓傳動(dòng)中的動(dòng)力部分。 （2）執(zhí)行元件（液壓缸、液壓馬達(dá)） 它是將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。 （3）控制元件 包括調(diào)速閥，溢流閥和換向閥等。它們的作用是根據(jù)需要無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的速度，并對(duì)液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。 （4）輔助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括過(guò)濾器、蓄能裝置、管件及油箱等，它們同樣十分重要。 （5）工作介質(zhì) 工作介質(zhì)是指各類液壓傳動(dòng)中的液壓油或乳化液，它通過(guò)液壓泵和液壓缸等實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。擬定液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖時(shí)整個(gè)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最重要的一環(huán)，它的好壞從根本上影響整個(gè)液壓系統(tǒng)。一般的方

13、法是：先根據(jù)具體的動(dòng)作性能要求選擇液壓基本回路，然后將基本回路加上必要的連接措施有機(jī)地組合成一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)，擬定液壓系統(tǒng)圖時(shí)，應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：1. 所用液壓執(zhí)行元件的類型液壓執(zhí)行元件有提供往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸，提供往復(fù)擺動(dòng)的擺動(dòng)缸和提供連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓馬達(dá)。在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，可按設(shè)備所要求的運(yùn)動(dòng)情況來(lái)選擇，在選擇時(shí)還應(yīng)比較、分析、以求設(shè)計(jì)的整體效果最佳。2. 液壓回路的選擇在確定了液壓執(zhí)行元件之后，要根據(jù)設(shè)備的工作特點(diǎn)和性能要求，首先確定對(duì)主機(jī)主要性能起決定性影響的主要回路。3. 液壓回路的綜合液壓回路的綜合是把選出來(lái)的各種液壓回路放在一起，進(jìn)行歸并、整理、再增加一些必要的元件

14、或輔助油路，使之成為完整的液壓轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)行這項(xiàng)工作時(shí)還必須注意以下幾點(diǎn)：1） 盡可能省去不必要的元件，以簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。2） 最終綜合出來(lái)的液壓系統(tǒng)應(yīng)保證其工作循環(huán)中的每個(gè)動(dòng)作都安全可靠，無(wú)相互干擾。3） 盡可能提高系統(tǒng)的效率，防止系統(tǒng)過(guò)熱。4） 盡可能使系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)合理，便于維修檢測(cè)。5） 盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)元件，減少自行設(shè)計(jì)的專用件。3.2.3 擬訂液壓系統(tǒng)原理圖a) 確定供油方式考慮到該登高器在工作時(shí)負(fù)載較小，速度較低，從節(jié)省能源考慮，泵源系統(tǒng)宜選用齒輪泵。b) 調(diào)速方式的選擇在中小型專用機(jī)床的液壓系統(tǒng)中，進(jìn)給速度的控制一般采用節(jié)流閥和調(diào)速閥。根據(jù)登高器速度、負(fù)載不高的要求，且為了滿足通用性的要

15、求，在沒(méi)有電源供給的情況下仍能使用，此處選用調(diào)速閥，這種調(diào)速回路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，閥安裝也較方便。c) 伸縮回路的選擇用三位四通換向閥來(lái)控制伸出、停止、縮回的換向動(dòng)作，為了確保系統(tǒng)的安全，回路中安裝了溢流閥。最后把所選擇的液壓回路組合起來(lái)，即可組成圖1所示的液壓系統(tǒng)原理圖。圖1液壓系統(tǒng)原理圖3.3 液壓缸的設(shè)計(jì)3.3.1液壓缸設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題不同的液壓缸有不同的設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求。一般在設(shè)計(jì)液壓缸的結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：1） 盡量使液壓缸的活塞桿處在受拉狀態(tài)下承受最大負(fù)載，或在受壓狀態(tài)下具有良好的縱向穩(wěn)定性。2） 考慮液壓缸行程終了處的制動(dòng)問(wèn)題和液壓缸的排氣問(wèn)題。缸內(nèi)如無(wú)緩沖裝置和排氣裝置，在系

16、統(tǒng)中需要相應(yīng)的措施。但是并非所有的液壓缸都要考慮這些問(wèn)題。3） 根據(jù)主機(jī)的工作要求和結(jié)構(gòu)要求，正確確定液壓缸的安裝、固定方式。但液壓缸只能一端定位。4） |液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)需根據(jù)推薦的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡可能做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，加工、裝配和維修方便。1. 液壓缸主要參數(shù)的確定1）初選液壓缸的工作工作壓力2）計(jì)算液壓缸的尺寸3）活塞桿穩(wěn)定性校核4）求液壓缸的最大流量2.液壓缸主要尺寸的確定1） 液壓缸工作壓力的確定液壓缸工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)備的類型來(lái)確定，對(duì)不同用途的液壓設(shè)備，由于工作條件的不同，通常采用的壓力范圍也不同。設(shè)計(jì)時(shí)，可用類比法來(lái)確定，初步確定p1=3mpa。表2-1

17、液壓設(shè)備常用的工作壓力設(shè) 備 類 型機(jī) 床農(nóng)業(yè)機(jī)械或中型工程機(jī)械液壓機(jī)、重型機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械磨 床組合機(jī)床龍刨床門(mén)拉 床工作壓力p/（mpa）0.82.03528810101620322） 液壓缸內(nèi)徑d和活塞桿直徑d的確定由圖a可知式中-液壓缸工作壓力，初算時(shí)可取系統(tǒng)工作的壓力-液壓缸回油腔背壓力，初算時(shí)無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算，可先根據(jù)表2-2估計(jì)p2=0.7mpa；-活塞桿直徑與液壓缸內(nèi)徑之比，可按表2-3選取=0.5；-工作循環(huán)中最大的外負(fù)載 所要加工材料選用25#鋼，加工成形材料如下圖根據(jù)所選的材料得到其屈服強(qiáng)度抗彎斷面系數(shù)： （l=1000mm d=4mm） 抗彎力矩： 得 則抗彎力的大?。?

18、（b=100mm） 由于在板材壓彎的過(guò)程中，當(dāng)角度變化時(shí)所需的工作負(fù)載也會(huì)隨之增大，因此工作負(fù)載取抗彎力的1.5倍左右，即表2-2 執(zhí)行元件背壓的估計(jì)值系 統(tǒng) 類 型背 壓 (mpa)中、低壓系統(tǒng)08mpa簡(jiǎn)單的系統(tǒng)和一般輕載的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.20.5回油路帶調(diào)速閥的調(diào)速系統(tǒng)0.50.8回油路帶背壓閥0.51.5采用帶補(bǔ)液壓泵的閉式回路0.81.5中高壓系統(tǒng)816mpa同上比中低壓系統(tǒng)高50%100%高壓系統(tǒng)1632mpa如鍛壓機(jī)械等初算時(shí)背壓可忽略不計(jì)表2-3 液壓缸內(nèi)徑d與活塞桿直徑d的關(guān)系按機(jī)床類型選取 d/d按液壓缸工作壓力選取 d/d機(jī)床類別d/d工作壓力p/(mpa)d/d磨床、桁

19、磨及研磨機(jī)床0.20.320.20.3插床、拉床、刨床0.5250.50.58鉆、鏜、車、銑床0.7570.620.7070.7液壓缸密封處摩擦力，它的精確值不易求得，常用液壓缸的機(jī)械效率進(jìn)行估算。 （2-2）式中-液壓缸的機(jī)械效率，一般 =,初定為0.9將代入式（2-1），可求得d為 =79.3mm （2-3）活塞桿直徑可由值算出由計(jì)算所得的d與d值分別按表2-4與2-5圓整到相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封文件。 表2-4 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列（gb2348-80） （mm）810121620253240506380（90）100（110）125（140）160（180）200（220）2

20、50320400500630注:括號(hào)內(nèi)數(shù)值為非優(yōu)先選用值 表2-5 活塞桿直徑系列（gb2348-80） （mm）456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400對(duì)選定后的液壓缸內(nèi)徑d，必須進(jìn)行最小穩(wěn)定速度的驗(yàn)算。要保證液壓缸節(jié)流腔的有效=0.5 f=11000n =0.9 =3 =0.7d取80mm d=80x0.5=40mm3） 液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算在面積a，必須大于保證最小穩(wěn)定速度的最小有效面積，即= (2-4)-流量閥的最小穩(wěn)定流量，一般從選定流量閥的產(chǎn)品樣本中查得；-液

21、壓缸的最低速度，有設(shè)計(jì)要求給定。如果液壓缸節(jié)流閥的有效工作面積a不大于計(jì)算所得的最小有效面積，則說(shuō)明液壓缸不能保證最小穩(wěn)定速度，此時(shí)必須增大液壓缸的內(nèi)徑，以滿足速度穩(wěn)定的要求。3） 液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來(lái)計(jì)算。液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因其壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)分薄壁圓筒和厚壁圓筒。液壓缸的內(nèi)徑d與其壁厚的比值的圓筒稱為薄壁圓筒。起重運(yùn)輸機(jī)械h式中-液壓缸壁厚（m）-液壓缸內(nèi)徑（m）-試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力（1.251.5）倍（mpa）；-缸筒材料的許用應(yīng)力。其值為：鍛鋼：=1101

22、20mpa; 100110 mpa; 100110 mpa; 60 mpa ;25mpa。在中低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計(jì)算所得液壓缸的壁厚往往很小，使缸體的剛度往往很不夠，如在切削加工過(guò)程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過(guò)程卡死或漏油。因此一般不作計(jì)算，按經(jīng)驗(yàn)選取，必要時(shí)按上式進(jìn)行校核。對(duì)于 時(shí),應(yīng)按材料力學(xué)中的厚壁圓筒公式進(jìn)行壁厚的計(jì)算。對(duì)脆性及塑性材料 液壓缸壁厚算出后，即可求出缸體的外徑為 式中值應(yīng)按無(wú)縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，或按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。 選高強(qiáng)鑄鐵：=100mpa由公式： =1.62 取10mm4） 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

23、參照表2-6中的系列尺寸來(lái)選取標(biāo)準(zhǔn)值。 表2-6 液壓缸活塞行程參數(shù)系列（gb2349-80） （mm）255080100125160200250320400500630800100012501600200025003200400040639011014018022028036045055070090011001400180022002800390024026030034038042048053060065075085095010501200130015001700190021002400260030003800由表工作行程取160mm5） 缸蓋厚度的確定一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度 t

24、按強(qiáng)度要求可用下面兩式進(jìn)行近似計(jì)算。無(wú)孔時(shí) 有孔時(shí) 式中 -缸蓋有效厚度（m）；-缸蓋止口內(nèi)徑（m）；-缸蓋孔的直徑（m）。無(wú)孔時(shí) 取6） 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支撐面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支撐面中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小，將使液壓缸的初始 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。對(duì)一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度h應(yīng)滿足以下要求 式中 l-液壓缸的最大行程；d-液壓缸的內(nèi)徑活塞的寬度b一般取b=(0.61.0)d ；缸蓋滑動(dòng)支撐面的長(zhǎng)度,根據(jù)液壓缸內(nèi)徑而定；當(dāng)d80mm 時(shí)，取=(0.61.0)d。為保證最小導(dǎo)向長(zhǎng)度h，若過(guò)分增大和b都是不

25、適宜的，必要時(shí)可在缸蓋與活塞之間增加一隔套k來(lái)增加h的值。隔套的長(zhǎng)度c由需要的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度h決定，即 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度：h=120mm活塞的寬度b 一般取b=60mm7） 缸體長(zhǎng)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。一般液壓缸缸體長(zhǎng)度不應(yīng)大于內(nèi)徑的2030倍。 算得內(nèi)部長(zhǎng)度260mm缸體外形長(zhǎng)度再加上兩端端蓋的厚度 強(qiáng)度校核液壓缸的缸筒壁厚、活塞桿直徑 d 和缸蓋處固定螺栓的直徑，在高壓系統(tǒng)中必須進(jìn)行校核。（1）缸筒壁厚校核 液壓缸缸筒壁厚校核時(shí)分薄壁和厚壁兩種情況。當(dāng)時(shí)為薄壁，壁厚按下式進(jìn)行校核=1.62mm 大于1.2 符合條件式中，

26、d為缸筒內(nèi)徑；為缸筒試驗(yàn)壓力，當(dāng)缸的額定壓力小于等于16mpa時(shí)取=1.5，當(dāng)大于16mpa時(shí)取=1.25；為缸筒材料的許用應(yīng)力，=，為材料抗拉強(qiáng)度，n為安全系數(shù)，一般取n =5。當(dāng) 時(shí)，壁厚按下式進(jìn)行校核 在使用校核時(shí)，若液壓缸缸筒與缸蓋采用半環(huán)連接，應(yīng)取缸筒壁厚最小處的值。(2)活塞桿直徑校核 活塞桿的直徑d的校核按下式進(jìn)行=80x0.5=40mm符合條件式中，f為活塞桿上的作用力；為活塞桿材料的許用應(yīng)力，=。（3）液壓缸蓋固定螺栓直徑校核 液壓缸蓋固定螺栓在工作過(guò)程中同時(shí)承受拉應(yīng)力和扭應(yīng)力，其螺栓直徑可按下式進(jìn)行校核式中，f為液壓缸負(fù)載；z為固定螺栓個(gè)數(shù)；k為螺紋擰緊系數(shù)，k=1.121

27、.5; =, 為材料的屈服點(diǎn)。4.緩沖計(jì)算液壓缸的緩沖計(jì)算主要是估計(jì)緩沖時(shí)液壓缸內(nèi)出現(xiàn)的最大沖擊力，以使用來(lái)校核缸筒強(qiáng)度、制動(dòng)距離是否符合要求。緩沖計(jì)算中如發(fā)現(xiàn)工作腔中的液壓能和工作部件的動(dòng)能不能全部被緩沖腔所吸收時(shí)，制動(dòng)中就可能產(chǎn)生活塞和缸蓋相碰現(xiàn)象。 液壓缸在緩沖時(shí)，緩沖腔內(nèi)產(chǎn)生的液壓能e1和工作部件產(chǎn)生的機(jī)械能e2分別為式中，為緩沖長(zhǎng)度; 為緩沖腔中的平均緩沖壓力；為高壓腔中油液壓力； 、為緩沖腔、高壓腔的有效工作面積；m為工作部件總重量；為工作部件運(yùn)動(dòng)速度；為摩擦力。式中右邊第一項(xiàng)為高壓腔中的液壓能，第二項(xiàng)為工作部件的動(dòng)能，第三項(xiàng)為摩擦能。當(dāng)e1=e2時(shí)，工作部件的機(jī)械能全部被緩沖腔液

28、體所吸收，有上兩式得若緩沖裝置為節(jié)流口時(shí)可調(diào)節(jié)緩沖裝置，在緩沖過(guò)程中的緩沖壓力逐漸降低，假定緩沖壓力線性的降低，則最大的緩沖壓力即沖擊壓力為若緩沖裝置為節(jié)流口變化式緩沖裝置，則由于緩沖壓力始終不變，最大緩沖壓力的值即如式所示。8） 活塞桿穩(wěn)定性的驗(yàn)算當(dāng)液壓缸支承長(zhǎng)度時(shí)，必須考慮活塞桿彎曲穩(wěn)定性并進(jìn)行驗(yàn)算。液壓缸的支承長(zhǎng)度是指活塞桿全部外伸時(shí)，液壓缸支承點(diǎn)與活塞桿前端連接處之間的距離；d為活塞桿直徑。負(fù)載力f小于使其保持工作穩(wěn)定的臨界負(fù)載力，的值與活塞桿的材料、截面形狀、直徑和長(zhǎng)度，以及液壓缸的安裝方式等因素有關(guān)。9) 油口尺寸的確定油口包括油口孔和油口連接螺紋，液壓缸的進(jìn)、出油口可布置在端蓋或

29、缸筒上。油口孔大多屬于薄壁孔（指孔的長(zhǎng)度與直徑之比的孔）。 （3-4） （3-5）式中 c- 流量系數(shù)，接頭處大孔與小孔之比大于7時(shí)， ，小于7時(shí)，；a- 油孔的截面積，m；- 液壓油的密度，kg/m ；-油孔前腔壓力，pa；-油孔后腔壓力，pa；-油孔前后腔壓力差，pa；-液壓缸的內(nèi)徑（該處采用最外面液壓缸的內(nèi)徑）m；v-液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度，m/s。從上式中可見(jiàn)，c、是常量，對(duì)流量影響最大的因素是油口孔的面積a。根據(jù)上式可以求出孔的直徑，以滿足流量的需要，從而保證液壓缸正常工作的運(yùn)動(dòng)速度。其中 c=0.7；=1000 kg/m；=2.5 mpa；=0.1 mpa； mv=0.4 m/s。合并公

30、式（3-4）和（3-5），并帶入數(shù)據(jù)得求得 a=0.00035m2 mm液壓缸油口連接螺紋尺寸應(yīng)符合表3.4的規(guī)定。表3.4 液壓缸油口連接螺紋（gb/t28781993）m50.8m81m101m121.5m141.5m161.5m181.5m201.5m221.5m272m332m422m502m602 根據(jù)計(jì)算結(jié)果結(jié)合液壓油口連接螺紋尺寸的規(guī)定，取液壓缸的油口連接螺紋為m121.5，油口孔直徑mm。3.3.2 液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓缸主要尺寸確定以后，以下是各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要包括：缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)、密封裝置、緩沖裝置、排氣裝置、及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。a）缸

31、體與缸蓋的連接形式缸體是液壓缸的主體，應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、耐磨性和幾何精度，以承受液體壓力和活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的摩擦，并保證良好的密封。缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)。當(dāng)油缸體的材料選用無(wú)鑄鐵時(shí)，它的連接方式多采用法蘭聯(lián)接。因此，設(shè)計(jì)中采用了法蘭連接，其優(yōu)缺點(diǎn)如表3.5。表3.5 法蘭連接（圖示是后缸蓋的連接方式，前缸蓋是螺釘連接的）連接方式結(jié) 構(gòu) 形 式 圖 例優(yōu) 缺 點(diǎn)法蘭連接優(yōu)點(diǎn)：(1) 結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，成本低(2) 容易加工，便于裝拆 (3) 強(qiáng)度較大，能承受高壓缺點(diǎn)：(1) 徑向尺寸較大(2) 重量比螺紋連接的大為了保證缸體和缸蓋連接的可靠性，對(duì)于壓力較高的油缸，應(yīng)該

32、校核聯(lián)接螺釘，螺釘校核過(guò)程如下：聯(lián)接中，每個(gè)螺釘在危險(xiǎn)剖面上承受的拉力 是工作載荷與剩余鎖緊力之和，有時(shí)還有外部拉力作用f，即 （3-6）式中工作載荷； （3-7）缸蓋所受的合成液壓力；螺釘數(shù)目；油缸內(nèi)油液工作壓力；- 剩余鎖緊力，對(duì)載荷變化的聯(lián)接取，0.61.0。后缸蓋螺釘強(qiáng)度校核由公式3-7得：nnn因此螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為： （3-8）式中稱為計(jì)算載荷。這是因?yàn)槁菁y根部橫截面是危險(xiǎn)剖面，當(dāng)進(jìn)行擰緊時(shí)，在危險(xiǎn)剖面上，同時(shí)存在著拉應(yīng)力和扭應(yīng)力，而螺釘?shù)牟牧嫌质撬苄缘模虼耍鶕?jù)第四強(qiáng)度理論，用合成應(yīng)力表示螺紋危險(xiǎn)剖面上的應(yīng)力加大30%，以考慮螺釘受拉應(yīng)力和扭應(yīng)力的合成作用。當(dāng)該液壓缸工作時(shí)，因高

33、度較大產(chǎn)生較大的扭應(yīng)力，根據(jù)估計(jì)。許用拉應(yīng)力。表3.6 各種鋼的屈服強(qiáng)度鋼號(hào)10a2a3354540cr(mpa)210220240320360650900上式中 安全系數(shù)，一般取對(duì)于45鋼取螺釘材料的流動(dòng)極限（mpa）；所以由公式（2-8）得 =mm螺紋內(nèi)徑；普通螺紋值為；螺紋的螺距。實(shí)際后缸蓋螺釘直徑d=8d1=6.88,符合螺釘強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。前缸蓋螺釘強(qiáng)度校核：前缸蓋校核時(shí)，因?yàn)榍岸松w的螺釘最主要的受了是液壓缸上升時(shí)產(chǎn)生的拉應(yīng)力。各缸前端蓋的螺釘受力情況差不多，最外面缸的前端蓋上的螺釘受力較大一些，在這里只要校核最外面缸的就可以了由公式1-6得：nnn因此螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為： （3-9）式

34、中稱為計(jì)算載荷，這是因?yàn)槁菁y根部橫截面是危險(xiǎn)剖面，當(dāng)進(jìn)行擰緊時(shí)，在危險(xiǎn)剖面上，同時(shí)存在著拉應(yīng)力和扭應(yīng)力，而螺釘?shù)牟牧嫌质撬苄缘?，因此，根?jù)第四強(qiáng)度理論，用合成應(yīng)力表示螺紋危險(xiǎn)剖面上的應(yīng)力加大30%，以考慮螺釘受拉應(yīng)力和扭應(yīng)力的合成作用。許用拉應(yīng)力；上式中 安全系數(shù)，一般取；對(duì)于45鋼取mpa。螺釘材料的流動(dòng)極限（mpa）；所以由公式（3-2）得 =mm螺紋內(nèi)徑；普通螺紋值為；螺紋的螺距。實(shí)際前缸蓋螺釘直徑d=6d1=1.70,符合螺釘強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。b) 活塞桿、活塞的結(jié)構(gòu)活塞應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和較好的滑動(dòng)性及耐磨性，活塞的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)適合它與缸體內(nèi)壁接觸和密封，以及與活塞桿的連接?；钊c活塞桿的連接常

35、采用螺紋連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。表3.7為活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)。表3.7 為活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)連接形式結(jié) 構(gòu) 形 式 圖 例特 點(diǎn)螺紋連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在振動(dòng)的工作條件下容易松動(dòng)，必須用鎖緊裝置。應(yīng)用較多，如組合機(jī)床與工程機(jī)械上的液壓缸 c)密封圈的選用密封圈的選用，應(yīng)根據(jù)密封的部位、使用的壓力、溫度、運(yùn)動(dòng)速度的范圍不同而選用不同類型的密封圈。根據(jù)該系統(tǒng)的密封要求，速度不是很快，壓力較小，對(duì)溫度的要求較低，中低摩擦泄露，再結(jié)合各密封元件的特點(diǎn)，為此缸筒和缸蓋之間選用o型密封圈，活塞與缸蓋之間采用y型密封圈。o型密封圈與y型密封圈的使用參數(shù)如表3.8。表3.8密封圈的使用參數(shù)密封部位截面簡(jiǎn)圖材料壓力范

36、圍溫度范圍速度范圍摩擦泄露缸蓋、活塞nbr10-30+1000.5中/低后端蓋、缸筒nbrfpm6-30+130-15+1800.5中/低 d） 液壓缸的緩沖裝置液壓缸帶動(dòng)工作部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，因運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量較大，運(yùn)動(dòng)速度較高，在液壓力的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)時(shí)具有很大的動(dòng)量。在它們的行程終端，當(dāng)桿頭進(jìn)入液壓缸的端蓋和缸底時(shí)，會(huì)引起機(jī)械碰撞，產(chǎn)生很大的沖擊壓力和噪聲。采用緩沖裝置，就是為了避免這種機(jī)械碰撞，但沖擊壓力仍然存在，大約是額定工作壓力的2倍，這就必然會(huì)嚴(yán)重影響液壓缸和整個(gè)液壓系統(tǒng)的強(qiáng)度及正常工作。緩沖裝置可以防止和減少液壓缸活塞及活塞桿等運(yùn)動(dòng)部件在運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)缸底或端蓋的沖擊，在它們的行程終端實(shí)現(xiàn)速度的遞

37、減，直至為零。緩沖裝置的工作原理是使缸筒低壓腔內(nèi)油液（全部或部分）通過(guò)節(jié)流把動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，熱能則由循環(huán)的油液帶到液壓缸外。該產(chǎn)品液壓缸帶動(dòng)筐運(yùn)動(dòng)時(shí)，工作壓力較小，運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量不是很大，速度較低，而且液壓缸收縮時(shí)是靠自重運(yùn)動(dòng)的，并在回油時(shí)有節(jié)流閥的控制，則不需要在行程末端設(shè)置緩沖裝置。e）排氣裝置如果排氣閥設(shè)置不當(dāng)或者沒(méi)有設(shè)置，壓力油進(jìn)入液壓缸后，剛內(nèi)仍會(huì)村有空氣。由于空氣具有壓縮性和之后擴(kuò)張性，會(huì)造成液壓缸和整個(gè)液壓系統(tǒng)在工作中的顫振和爬行，影響液壓缸的正常工作。例如，液壓導(dǎo)軌磨床在加工過(guò)程中，如果工作臺(tái)進(jìn)給液壓缸內(nèi)存有空氣，就會(huì)引起工作臺(tái)進(jìn)給時(shí)的顫振和爬行，這不僅會(huì)影響被加工表面的粗糙度和

38、形位公差等級(jí)，而且會(huì)損壞砂輪和磨頭等機(jī)構(gòu)；如果這種現(xiàn)象發(fā)生在煉鋼轉(zhuǎn)爐的傾倒裝置液壓缸中，那將會(huì)引起鋼水的動(dòng)蕩潑出，這是十分危險(xiǎn)的。為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，除了防止空氣進(jìn)入液壓系統(tǒng)外，必須在液壓缸上設(shè)排氣閥。因?yàn)橐簤焊资且簤合到y(tǒng)的最后執(zhí)行元件，會(huì)直接反映出殘留空氣的危害。排氣閥的位置要合理，水平安裝的液壓缸，其位置應(yīng)設(shè)在缸體兩腔端部的上方；垂直安裝的液壓缸，應(yīng)設(shè)在端蓋的上方，均應(yīng)與壓力腔相通，以便安裝后調(diào)試前排除液壓缸內(nèi)之空氣。由于空氣比油輕，總是向上浮動(dòng)，不會(huì)讓空氣有積存的殘留死角。該處液壓缸是垂直安裝的，應(yīng)設(shè)在上方，因?yàn)樵撘簤焊椎纳锨皇遣恍柽M(jìn)油的，所以設(shè)計(jì)成直接與外界相通的，活塞處也只是用密

39、封圈密封的，所以缸內(nèi)如果有空氣可以直接通過(guò)缸體上腔排出，無(wú)須另外設(shè)計(jì)排氣閥，為了排氣方便順暢，上部端蓋出還留有豁口（見(jiàn)圖3.7液壓缸前端蓋圖）。該處就相當(dāng)于用上腔和上端蓋的豁口代替排氣閥。而且對(duì)于該液壓系統(tǒng)有空氣最多就是速度稍微的變化，影響也不嚴(yán)重，不會(huì)影響其正常工作。f）液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)該液壓缸由于其工作時(shí)是豎立的，固定方式還要待具體的工作環(huán)境而定，由于液壓缸缸體不是太長(zhǎng)，所以固定了液壓缸的尾部即可達(dá)到固定的目的。設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)將液壓缸與法蘭盤(pán)做成了一個(gè)整體，方便了液壓缸的安裝，結(jié)構(gòu)如下圖所示。 液壓缸的安裝方式 其安裝方式可以隨著工作環(huán)境的不同而采用不同的安裝方式，后端蓋留有較大的余量用

40、螺栓固定。3.3.3 總體的結(jié)構(gòu)圖 總體的裝配圖（因尺寸懸殊太大，無(wú)法清楚顯示，具體形狀看零件圖。）a) 液壓缸裝配圖液壓缸的裝配圖b) 壓板 壓板將板料固定和壓緊，方便板料進(jìn)行壓彎加工，零件圖如下。壓板圖c) 壓桿 壓桿將3工作缸連成一組，達(dá)到了多缸同步的目的，提高了槽型板成品的質(zhì)量，零件圖如下。壓桿圖d) 支撐板支撐板固定在底座上，起到支撐和固定液壓缸的功能，零件圖如下。支撐板圖e) 導(dǎo)軌 導(dǎo)軌是為了固定壓桿在工作過(guò)程中垂直運(yùn)動(dòng)，不會(huì)受板料屈服應(yīng)力的影響，而導(dǎo)致槽型板無(wú)法成形，其零件圖如下。導(dǎo)軌圖f) 底座底座主要作用是固定定位各個(gè)零部件，其零件圖如下。底座圖g) 模型模型確定了加工得到槽型板的形狀，其零件圖如下。模型圖結(jié) 論本課題設(shè)計(jì)的是液壓式槽型彎板機(jī)，液壓式槽型彎板機(jī)的主要執(zhí)行部件是伸縮式液壓缸，伸縮式液壓缸是多級(jí)液壓缸,因其安裝距離短、行程長(zhǎng)的特點(diǎn),在船舶、車輛等要求安裝空間有限而行程要求卻很高的場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用。根據(jù)所要加工板料的要求，計(jì)算出液壓缸的各種參數(shù)，選擇材料，校核各參數(shù)的可行性，最終確定了液壓缸的結(jié)構(gòu)。同時(shí)，還考慮到如何解決多缸同步的問(wèn)題。目前液壓式彎板機(jī)早已投入生產(chǎn)，不過(guò)現(xiàn)有液壓式彎板機(jī)的