500t中小型液压机设计附设计图纸毕业论文设计说明书

XXXX大学

毕业设计

题目： (中小型液压机设计)500T液压机设计(附设计图纸学院：机械工程学院专业：机械设计与制造及自动化班级：XXX学号：2010XXX

学生姓名： XXX 导师姓名： XXX 完成日期： 2014年6月XX日

诚信声明

本人声明：

1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；

2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料；

3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。

作者签名：日期：年月日

XXXX大学

毕业设计（论文）任务书

题目： 500t 液压机设计

姓名XXX学院机械工程学院专业机械设计制造及其自动化班级XXX 学号2010XXXX

指导老师 XXX 职称教授教研室主任

一、基本任务及要求：

查阅20篇以上参考文献，设计一500t液压机，完成总装图和规定的零部件图，并按规定格式撰写文献综述、开题报告、毕业设计说明书。要求：方案可行，机构合理，经济实用，并满足给定的以下设计技术条件。参数：公称压力:5000kN：最大工作压力：25MPa；开口高度：1500mm ；滑块最大行程：900mm：工作台面有效尺寸（长X宽）：1400mmX1400mm。

二、进度安排及完成时间：

1. 准备阶段 1周

了解设计内容，明确课题任务及要求，搜集有关技术文献资料，自学CAD/CAM软件和相关设计技术。

2. 确定设计方案 2周

完成文献综述和开题报告，提出解决课题问题的初步方案，并对方案优、缺点进行比较，并分析实施可行性，按实际条件确定方案。

3. 实习 1周

4. 具体设计 9周

液压机的总体设计，液压机液压系统设计，各部分的基本尺寸的计算和验证，部件装配图、零件图设计。

5. 撰写毕业设计说明书 2周

按湖南工程学院毕业设计说明书相关标准要求撰写毕业设计说明书。

6. 毕业答辩 1周

进行毕业答辩准备，完成毕业答辩。

目录

摘要：.................................................................... I Abstract：.. ........................................................................................................... II 第1章绪论.. (1)

1.1 引言 (1)

1.2 液压机的发展及工艺特点 (1)

1.3 本论文研究的主要内容 (2)

第2章液压机的本体结构设计 (3)

2.1 液压机的设计参数 (3)

2.1.1液压机主体结构特点 (3)

2.1.2 500T液压机的设计参数 (4)

2.2 上横梁结构的设计 (4)

2.2.1结构形式 (4)

2.2.2形状尺寸要求 (5)

2.2.3上横梁与工作缸的联接方式 (6)

2.3 工作台的结构设计 (6)

2.3.1结构形式 (6)

2.3.2加工技术要求 (7)

2.3.3工作台与顶出缸的联接方式 (7)

2.3.4固定模具结构 (8)

2.4 立柱设计 (9)

2.4.1结构形式 (9)

2.4.2形状尺寸计算及要求 (10)

2.4.3立柱螺母 (11)

2.5 活动横梁结构的设计 (12)

2.5.1结构形式 (12)

2.5.2形状和尺寸要求 (13)

2.5.3立柱导套 (14)

2.5.4活动横梁与活塞杆联接方式 (15)

2.6充液阀 (15)

2.6.1充液阀的工作原理 (16)

2.6.2充液阀的结构形式 (16)

2.7 液压机总装图设计 (17)

第3章液压机液压系统的计算 (18)

3.1 液压机主要设计参数 (18)

3.1.1绘制液压缸速度循环图、负载图 (18)

3.1.2绘制顶出缸工作循环图、负载图 (20)

3.2 拟定液压系统原理图 (22)

3.2.1动作分析 (22)

3.2.2释压回路设计 (24)

3.2.3液压机液压机液压系统的动作循环 (24)

3.3 液压缸基本参数计算 (25)

3.3.1 液压缸主缸基本尺寸计算 (25)

3.3.2液压缸顶出缸的设计 (28)

3.4 液压系统流量计算 (30)

3.4.1主缸所需要流量计算 (30)

3.4.2顶出缸所需要流量计算 (31)

3.5 液压泵额定压力、流量计算及泵的规格选择 (31)

3.6 电动机的选择 (33)

3.7 各液压缸工况功率计算 (33)

3.7.1主缸各工况功率计算 (33)

3.7.2顶出缸功率 (34)

3.8 电动机额定功率及型号确定 (35)

3.9 液压元件的选择 (35)

3.10 液压油管设计 (35)

第4章液压机的强度与刚度计算 (37)

4.1 工作缸的强度计算 (37)

4.1.1结构尺寸及形式 (37)

4.1.2 缸体的强度计算 (38)

4.1.3缸口部分强度计算 (40)

4.2 充液阀的设计计算 (42)

4.2.1充液阀技术要求 (42)

4.2.2主阀设计计算 (42)

4.2.3 控制活塞

D计算 (43)

C

4.2.4弹簧的设计计算 (43)

4.3 工作台结构的强度与刚度计算 (46)

4.3.1计算条件 (46)

4.3.2工作台的弯矩与剪力计算 (46)

第５章液压系统安全稳定性验算 (48)

5.1 主缸各工况时的压力损失验算 (48)

5.2 顶出缸各工况时的压力损失验算 (49)

5.3 液压系统发热和温升验算 (51)

第6章液压站的设计 (52)

6.1 液压站简介 (52)

6.2 液压油箱设计 (52)

结论 (54)

参考文献 (55)

致谢 (56)

500T液压机设计

摘要：液压机（又名：油压机）液压机是一种利用液体静压力来加工金属、塑料、橡胶、木材、粉末等制品的机械。它常用于压制工艺和压制成形工艺，如：锻压、冲压、冷挤、校直、弯曲、翻边、薄板拉深、粉末冶金、压装等等。

本文主要对500t液压机设计和液压系统的工作原理作了一个详细说明，并对500t 液压机的液压系统进行了全面的设计和计算。首先根据设计要求计算出主要的数据，并依照数据画出液压机主机装配图及其零件图，其次对液压机液压系统进行设计与计算，画出其液压机系统原理图，再次对液压机强度与刚度进行计算与校核，液压系统安全稳定性验算，最后设计其液压站，完善总装配图。

关键词：500T液压机；液压站；液压系统

500T hydraulic press

Abstract：Hydraulic machine (also known as: hydraulic machine hydraulic machine) is a static pressure using liquid to the processing of metal, plastic, rubber, wood, powder and other products. It is often used for pressing and pressing forming process, such as: forging, stamping, cold extrusion, straightening, bending, flanging, sheet metal drawing, powder metallurgy, pressing etc..

In this paper, the main principle of 500T hydraulic press hydraulic system design and made a detailed description, hydraulic system of 500T hydraulic machine and the design and calculation of the comprehensive. Firstly, according to the design requirements of main data calculated according to the data, and draw the hydraulic press in accordance with the data of the host assembly drawing and part drawing and secondly to hydraulic press hydraulic system design and calculation, draw the principle of its hydraulic system diagram, again for calculation and checking, strength and stiffness of hydraulic press hydraulic system safety and stability checking, final design of the hydraulic station, Improve the general assembly drawing.

Keywords: 500T hydraulic machine;hydraulic pressure station;hydraulic system

第1章绪论

1.1 引言

液压机（又名：油压机）液压机是一种利用液体静压力来加工金属、塑料、橡胶、木材、粉末等制品的机械。它常用于压制工艺和压制成形工艺，如：锻压、冲压、冷挤、校直、弯曲、翻边、薄板拉深、粉末冶金、压装等等。

它的原理是利用帕斯卡定律制成的利用液体压强传动的机械，种类很多。当然，用途也根据需要是多种多样的。如按传递压强的液体种类来分，有油压机和水压机两大类。

1.2 液压机的发展及工艺特点

作为液压机两大组成部分的主机和液压系统，由于技术发展趋于成熟，国内外机型无较大差距，主要差别在于加工工艺和安装方面。良好的工艺使机器在过滤、冷却及防止冲击和振动方面，有较明显改善。在油路结构设计方面，国内外液压机都趋向于集成化、封闭式设计，插装阀、叠加阀和复合化元件及系统在液压系统中得到较广泛的应用。特别是集成块可以进行专业化的生产，其质量好、性能可靠而且设计的周期也比较短。机是制品成型生产中应用最广的设备之一，自19世纪问世以来发展很快，液压机在工作中的广泛适应性，使其在国民经济各部门获得了广泛的应用。由于液压机的液压系统和整机结构方面，已经比较成熟，目前国内外液压机的发展不仅体现在控制系统方面，也主要表现在高速化、高效化、低能耗；机电液一体化，以充分合理利用机械和电子的先进技术促进整个液压系统的完善；自动化、智能化，实现对系统的自动诊断和调整，具有故障预处理功能；液压元件集成化、标准化，以有效防止泄露和污染等四个方面近年来在集成块基础上发展起来的新型液压元件组成的回路也有其独特的优点，它不需要另外的连接件其结构更为紧凑，体积也相对更小，重量也更轻无需管件连接，从而消除了因油管、接头引起的泄漏、振动和噪声。逻辑插装阀具有体积小、重量轻、密封性能好、功率损失小、动作速度快、易于集成的特点，从70年代初期开始出现，至今已得到了很快的发展。我国从1970年开始对这种阀进行研究和生产，并已将其广泛的应用于冶金、锻压等设备上，显示了很大的优越性。

液压机工艺用途广泛，适用于弯曲、翻边、拉伸、成型和冷挤压等冲压工艺，压力机是一种用静压来加工产品。适用于金属粉末制品的压制成型工艺和非金属材料，如塑料、玻璃钢、绝缘材料和磨料制品的压制成型工艺，也可适用于校正和压装等工艺。

由于需要进行多种工艺，液压机具有如下的特点：

（1）工作台较大，滑块行程较长，以满足多种工艺的要求；

（2）有顶出装置，以便于顶出工件；

（3）液压机具有点动、手动和半自动等工作方式，操作方便；

（4）液压机具有保压、延时和自动回程的功能，并能进行定压成型和定程成型的操作，特别适合于金属粉末和非金属粉末的压制；

（5）液压机的工作压力、压制速度和行程范围可随意调节，灵活性大。

1.3 本论文研究的主要内容

本人系统学习了液压系统技术的知识，查阅了一些相关的文献资料，在此基础上，结合本人的设想和设计工作中需要解决的任务，主要进行了以下几项工作：（1）完成500T液压机主机的设计。。

（2）拟定500T液压机液压液压原理图。

（3）完成500T液压机液压站的设计。

（4）对液压系统进行校核设计。

第2章液压机的本体结构设计

2.1 液压机的设计参数

2.1.1液压机主体结构特点

四柱式液压机是液压机中最常见、应用最广的一种结构形式。其主要特点是加工工艺性较其他类型的压力机简单。图2-1为立式单缸四柱式液压机典型结构。它的机身是由上横梁、工作缸（下横梁）和四根立柱组成。工作缸安装在上横梁内。活动横梁与工作缸联接成一整体，以立柱为导向上下运动，并传递工作缸内产生之力量，对制件进行压力加工。由于机身联接成以整体框架，故机身承受整个工作力量。

按工作缸（主缸）的安装方式有垂直位置及水平位置的不同，可分为立式及卧式两种。一般挤压液压机多采用卧式结构。

按工作缸的数量分又可分为单缸、双缸及多缸各种形式。

四柱式液压机主要不足之处：第一，由于用四立柱作架体，机身刚度较框架式小。第二，由于用四立柱作导向，活动横梁内导套与四立柱损后不易调正。

四柱式液压机组成部分可分为:包括工作油缸,活动横梁等；机身部分：由上横梁，工作台及立柱组成；辅助部分：包括顶出缸、移动工作台等。

图 2-1 四柱式液压机

2.1.2 500T液压机的设计参数

主要技术规格是表述机器工作性能的指标。通常包括以下部分：第一，主要规格，又称主要参数，它是表示液压机主要特征的参数。第二，各执行机构各工艺动作的压力。第三，工作空间，包括各执行机构固定模具的工作表面对主机工作台面（或中心线）的最大距离和最小距离，工作台尺寸等。第四，各工艺动作的速度。第五，机器外形尺寸，总功率和总重量。

基本参数是设压机的基本技术数据，是根据液压机的工艺用途及结构类型确定的，它们反映了液压机的工作能力及特点，也基本上定下了液压机的轮廓尺寸及本体总重。基本参数是用户选购时的主要依据。

表2.1 四柱式通用液压机，其主要参数如下

参数项参数

公称力(最大负载)(KN) 5000

工进时液体最大工作压力(MPa) 25

主缸回程力(KN) 630

顶出缸顶出力(KN) 630

滑块行程（mm）900

顶出行程(mm) 300

开口高度(mm) 1500

主缸滑块快进速度(m/s) 0.1

主缸滑块工进速度(m/s) 0.01

主缸滑块快退速度(m/s) 0.07

顶出活塞顶出速度(m/s) 0.075

顶出活塞退回速度(m/s) 0.023

2.2 上横梁结构的设计

2.2.1结构形式

横梁包括上横梁、下横梁（或工作台）和活动横梁，是液压机的重要部件。

横梁有铸造结构和焊接结构两种，生产批量较大的中小型液压机其横梁多为铸铁件（材料多为HT20-40）；上横梁上安装工作缸的圆孔，一般做成阶梯孔，下孔直径比上孔大10～20mm,以便于安装。上横梁位于立柱上部，用于安装工作缸，承受工作中全部的反作用力。对于柱塞式工作缸，还可安装回程缸及其他辅助装

图 2-2 上横梁结构图

本设计的500Ｔ四柱式通用液压机，上横梁采用的结构形式如图2-2所示。

对于中小型液压机其结构形式主要有：铸造和焊接两种。但不论采用铸造或焊接组成的上横梁都应该进行必要的热处理，消除其内应力。

2.2.2形状尺寸要求

上横梁通过立柱联接成机身上半部，并安装工作油缸。为使其组成的空间合乎要求，以及活塞运行平稳，因此要求上横梁安装油缸孔的轴线与安装油缸的台肩平面应垂直，上横梁与调节螺母接触面与油缸台肩接触应平行，以及立柱穿过孔的上下平面应平行等等。其具体要求为：

（1）安装主油缸孔的轴线与油缸台肩贴合平面不垂直度允差≤0.2mm；

（2）调节螺母接触平面与油缸台肩贴合平面的不平行度允差≤0.2mm；

（3）锁紧螺母接触面与调节螺母接触面（立柱穿过孔的上表面与下表面）间不平度允差≤0.16mm ；

（4）油缸锁紧螺母平面与油缸台肩贴合平面间不平行度允差≤0.12mm ；

（5）与油缸外圆配合公差为H8/f9或高于此级；

（6)立柱孔尺寸比立柱插入端直径大1mm 。

2.2.3上横梁与工作缸的联接方式

上横梁与油缸的联接方式常见有以下两种：

（1）依靠圆螺母固定油缸；

（2）依靠法兰盘固定油缸。

本设计采用的是第一种方式，依靠圆螺母固定油缸。其结构如图2-3所示。 当油缸加压时，油缸台肩传递反作用力于横梁，连接零件不受反作用力的作用，只有当油缸回程工作时，

回程力作用于连接零件上。故连接零件的强度只满足回程力要求即可。

图2-3 用圆螺母固定的结构 1-油缸；2-圆螺母；3-上横梁

2.3 工作台的结构设计

2.3.1结构形式

工作台是主机的安装基础，台面上固定模具，工作中承受机器本体的重量及全部载荷。亦可安装顶出缸，回程缸及其他辅助装置。工作台所选以及其结构形3 2 1

式与上横梁相同。本设计的500T四柱式通用液压机，上横梁采用铸造结构。其结构形式如图2-4所示。

图 2-4 工作台的结构形式

2.3.2加工技术要求

1、铸件不得有影像质量的气孔、缩孔、夹渣、裂纹等缺陷；

2、铸件必须清理净型砂、毛刺、冒口应铲除磨光、梁的非加工面一律涂红色防锈漆；

3、铸件在加工前，应退火处理，消除内应力；

4、铸件材料应做机械性能试验，并符合HT20-40要求后方可实施；

5、工作台台面不平直度，按JB1293-73标准允差≤0.1mm。

2.3.3工作台与顶出缸的联接方式

对于中型通用液压机，其顶出力不大，顶出缸结构一般采用活塞式。其结构形式如图2-5所示。此优点为结构简单，安装方便。缺点是顶出力集中于顶出活塞端面的很小面积内，因此对较大制件的顶出不方便。

图2-5 工作台与顶出缸联接方式

1-工作台；2-顶出缸；3-螺母；

2.3.4固定模具结构

为了固定模具，一般情况在工作台面上设有T型槽，按GB158-59标准尺寸进行加工。用于中小型液压机的T型槽型式尺寸见表2-1.

T型槽的尺寸和数量主要根据液压机的回程吨位（即加压制件后的拔模力）和顶出制件的最大压力设计。尺寸较大的工作台的T型槽，常采用平行布置（图2-6）。

表 2-2 T型槽（GB158-59)(mm)

a 8 1

0 1

2

14 16 18 20 2

2

2

4

28 32 36 42 48 5

4

螺杆

直径d 6 8 1

12 14 16 18 2

2

2

24 27 30 36 42 4

8

b 公

称

尺

寸

1

4

1

6

2

24 27 30 33 3

6

4

46 52 60 70 80 9

0 允

差+1.5 +2 +3

c 公

称

尺

寸

6 7 9 11 12 14 15 1

6

1

8

20 22 25 29 34 3

8 允

差+0.5 +1 +2

h 最

小 5 6 8 10 11 13 14 1

6

1

7

21 24 27 32 36 4

2 最

大9 1

3

1

5

18 20 23 25 2

8

3

36 42 46 54 60 7

e 1 1.5 2

注：1.尽可能不用加粗的尺寸；

2.“a”尺寸公差根据用途可按D1、D4、D6或自由公差选取；

3.“a”两边表面粗糙度按采用精度等级决定，其余均按Ra12.5加工；

4.可做成带有铸造后不加工的槽。

图 2-6 T型槽平行布置图

2.4 立柱设计

2.4.1结构形式

立柱是四柱式液压机重要的支撑件和受力件，同时又是活动横梁的导向基准。因此立柱应有足够的强度和刚度，导向表面应有足够的精度、光洁度和必要的硬度。其结构形式为：上横梁用立柱台调节螺母支撑，立柱肩台支持于工作台面上，两端用锁紧螺母锁紧。(图2-7)

由于立柱使用立柱螺母与上下横梁连接为一刚性框架的，因此，保证立柱螺母的拧紧程度，使其与上、下横梁的贴合面密切配合并不产生松动是保持机架刚

A F =][σ度的基本条件。立柱螺母一般为圆形，可制成整体式和对开式，材料一般可选用45锻钢。安装时需通过螺母对立柱进行锁紧，其预紧原理和基本方法与通用曲柄压力机组合机身的预紧相似。螺母预紧后，必须用防松装置锁紧，以防螺母脱落。

图 2-7 立柱的结构形式

2.4.2形状尺寸计算及要求

材料选择：导柱在工作过程中主要承受，材料必须具备较高的抗拉强度。导柱材料选择45圆钢，也可选用锻件形式

热处理要求：导柱除了承受拉力之外，外圆柱表面与滑块之间还存在摩擦力。为了减少导柱表面的磨损，通过表面热处理提高表面硬度增加表面耐摩性。总的热处理工艺为调质和表面淬火。

理论设计计算：

液压机的最大负载为5000KN ，通过力传递后，最后由四根导柱承受5000KN 人拉力，作用在每根导柱上的拉力为1250KN 拉力，

由许用拉应力公式

（2.1）

可计算导柱的安全直径D 。

式中：

-][σ许用应力：取45钢[6]＝80~100MPa

F-轴向拉力：

A －横截面积。

即：圆整后取导柱直径D ＝140mm,为了防止四根导柱因瞬间的受力不均而被破坏，导柱直径可适当加大，取D ＝200mm 。

立柱为液压机的重要零件，是活动横梁的导向基准。其具体的要求有：

1、立柱导向面表面粗糙度为Ra0.8μm；

2、立柱导向面锥度及椭圆度不大于公差一半；

3、立柱导向面轴线不平直度允差不大于0.05/1000mm ；

4、与工作台贴合之端面对立柱导向表面之跳动量允差不大于0.05mm ；

5、材料一般选用35或45锻钢件。毛坯应正火处理，消除锻造过程的内应力；

6、立柱导向表面有条件应进行热处理，表面硬度不低于HRC45，也可进行表面镀硬铬处理，镀层厚度为0.02～0.04mm 。

2.4.3立柱螺母

立柱螺母一般有整体式与对开式两种。对于中小型液压机采用整体式较，材料一般选用45锻钢件。

对于螺纹型式一般对小于或等于500吨的选用公制细牙螺纹螺母高度一般取： H ＝0.7~1.5d 即：mm H 140160875.0=?=

螺母外直径取：D ＝1－1.8d mm H 240160.441=?= 式中d 为螺纹直径，其中mm d 160=

[]m F

D 133.0109014.31025.14466

=????==σπ

2.5 活动横梁结构的设计

2.5.1结构形式

活动横梁的主要作用为，与主油缸的活塞杆连接传递液压机的压力，通过导向套沿立柱导向面上下往复运动，安装固定模具及工具等。因此要有较好的强度、刚度及导向结构。活动横梁选用的材料与上横梁、工作台相同，常采用同样的材料来制造，以使毛坯的制造工艺相类似，便于制造。

活动横梁的结构设计除考虑导向精度要求外，还应根据压制工艺中的承载要求来定。

根据压制工艺性质，若活动横梁无论在何种情况下都无弯曲，例如：粉末冶金液压机或轴类零件压制专用液压机，计算时就可以仅按承压能力来设计。因此，活动横梁常是上面敞开的箱形梁。中部高度也可设计较低。

若被压制零件尺寸较大，多制件同时加压和使用中具有偏心载荷等条件下，就要求活动横梁不但有足够的承压强度，还应具有一定的承载刚度与抗弯能力。此时常将它设计成高度略低于上横梁而壁厚相近的封闭箱形体。

若液压机设有限程套，而活动横梁又可能支承在限程套上，并受全压作用，则活动横梁应有一定的抗弯能力。一般设成封闭的箱形体，结构高度由计算后决定。

无论何种情况，导向部分应有一定的的高度，以保证足够的精度。一般情况下，导向部分高度不应小于活塞行程的二分之一。

活动横梁与柱塞联接部位，开有环形的集油槽，以便贮存油缸缸口部漏渗油液。

铸件应将壁厚设计均匀，防止应力集中，设计必要的加强筋并便于清砂及起重要求。

本设计的活动横梁材料采用HT20-40，为铸造结构。其结构形式如图2-8所示。活动横梁的上部与柱塞（或活塞杆）连接，下部是安装模具的平面，四个角上开有安装导套的立柱孔，立柱可在导套中导向，为使柱塞（或活塞杆）的支撑部位有足够的承压能力，柱塞孔多做成圆筒形，活动横梁的下表面开有T型槽供安装模具用，对冲压液压机该面上常开有打料孔。