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

1、1 緒論1.1課題簡介金屬材料的產(chǎn)量和技術(shù)含量是一個國家國民經(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)方法簡單，便于調(diào)正，便于改換規(guī)格，同時生產(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。本課題通過對所要加工板料的尺寸和形狀要求，設(shè)計了具體可行的液壓式槽型彎板機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡單，采用了液壓系統(tǒng)控制具有性能穩(wěn)定、動作平穩(wěn)、速度控制方便等優(yōu)點(diǎn)。1.2本課題主要任務(wù)課題內(nèi)容：本課題是液壓式槽型彎板機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，以槽型彎板機(jī)主要加工的平板壁厚35mm為主參數(shù)，通過計算設(shè)計出彎板機(jī)的結(jié)構(gòu)。該課題主要要求設(shè)計的機(jī)構(gòu)操作簡單方便、安全可靠。用計算機(jī)繪圖軟件完成整體方案及主要零部件設(shè)計，且方案合理，可行。設(shè)計者必須復(fù)習(xí)機(jī)械設(shè)計、液壓傳動等有關(guān)的專業(yè)知識，收集整理設(shè)計所需的資料，并且通過對文獻(xiàn)資料的查找和閱讀，且結(jié)合實(shí)際的問題進(jìn)行設(shè)計。本課題對液壓式槽型彎板機(jī)工件折彎的工藝要求進(jìn)行必要的

3、研究，并在此設(shè)計原理的基礎(chǔ)上確定了該彎板機(jī)的工作控制程序，整理設(shè)計資料，認(rèn)真編寫畢業(yè)設(shè)計說明書。同時，畫出液壓系統(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)使用簡單的模具可對金屬板材進(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。

4、并實(shí)現(xiàn)了彎板機(jī)的多臺聯(lián)動，拓寬了彎板機(jī)的工藝范圍。數(shù)控液壓式板料彎板機(jī)是問世最早，應(yīng)用最廣泛，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)最多的金屬板材加工機(jī)床。“十五”期間，中國數(shù)控液壓式彎板機(jī)已經(jīng)進(jìn)入國際先進(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和修正系統(tǒng)，保證受力狀態(tài)下工作臺與滑塊相對位置的精確性；成熟完善的工藝軟件，自動編程功能及彩屏顯示，可實(shí)現(xiàn)多種折彎工件的工藝儲存與輪番生產(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

5、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)。不過近年來，數(shù)控板料彎板機(jī)出現(xiàn)了有液壓驅(qū)動向機(jī)械傳動回歸的動向。這種回歸不是機(jī)械傳動簡單地代替液壓驅(qū)動，而是采用伺服電機(jī)帶動滾珠絲桿直接驅(qū)動折彎滑塊，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，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，我國的數(shù)控液壓板料彎板機(jī)在計數(shù)層面上已具備了網(wǎng)絡(luò)化的條件，并開始出現(xiàn)向網(wǎng)絡(luò)化和單

6、元化發(fā)展的趨勢。2.2 現(xiàn)有液壓式槽型彎板機(jī)的產(chǎn)品介紹CP系列電眼同步數(shù)控液壓折彎機(jī)CP系列液壓折彎機(jī)是上動式的數(shù)控液壓折彎機(jī)，它通過伺服比例閥上的各類閥門的動作來驅(qū)動左右油缸伸長與返回，這過程中帶動機(jī)器活動梁的上升與下降?；顒恿旱耐竭\(yùn)作是結(jié)合了電子尺訊號反饋及伺服比例閥發(fā)出的流量，通過瑞士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)對話，模擬折彎工序，不同角度工件的折彎可以一次成型。圖2.1CP系列電眼同步數(shù)控液壓折彎機(jī)外觀圖CP系列屬于三點(diǎn)式無反饋懸空折彎，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，活動梁下降

7、的距離可以準(zhǔn)確得到控制。Y軸重復(fù)性定位精度極高?；顒恿鹤笥矣透仔谐桃部梢詥为?dú)控制，屬于兩軸配置，設(shè)備可完成錐形工件的折彎，例如:工件左邊88度,工件右邊92度。此系列的折彎機(jī)可以按操作者的要求來完成不同角度的折彎,一次成型。設(shè)備的角度精度在全長的折彎內(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600mm長的滾珠絲杠，通過伺服電機(jī)驅(qū)動來完成工件定位(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、不同長度、多道折彎工序的工作折彎，大大提高了工作效率。對于較大噸位的設(shè)備，

8、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)鍵零部件國外進(jìn)口，生產(chǎn)的規(guī)格在50至500噸，折彎工件的長度在1.6米至8米長。液壓彎板機(jī)機(jī)器為全鋼焊接機(jī)構(gòu)，液壓上傳動，振動消除應(yīng)力，機(jī)器強(qiáng)度高、剛性好。液壓擺式剪板機(jī)是通過采用主油缸（固定在墻板上）做向下剪切運(yùn)動、氮?dú)飧谆爻?，因此簡化液壓系統(tǒng)、運(yùn)行更穩(wěn)定。擺式剪板機(jī)的上刀架在剪切過程中繞一固定軸線作圓弧擺動，通過杠桿作用，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，并能無極調(diào)節(jié)上刀架的行程量，大大提高工作效率。圖2.2液壓彎板機(jī)數(shù)控系統(tǒng)功能（荷蘭 Delem

9、）：全中文顯示，便于操作。后擋料裝置為機(jī)動塊調(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，減少磨損，提高定位精度，具有自動或手動搜索參考點(diǎn)功能。具有斷電位置記憶功能，對參數(shù)、位置及程序進(jìn)行現(xiàn)場保護(hù)。具有多步加工編程功能，可實(shí)現(xiàn)多步動運(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 現(xiàn)有液壓式彎板機(jī)存在的問題國內(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題。推彎有的甚至靠卷揚(yáng)機(jī)和鋼絲繩驅(qū)動；推速不穩(wěn)定，忽快忽慢，導(dǎo)致彎

10、板表面出現(xiàn)皺褶，彎板幾何形狀不規(guī)矩等問題。國外的大中型彎板機(jī)國外既有機(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，而且液壓和電氣控制系統(tǒng)均因解決同步問題增加相應(yīng)的元件和費(fèi)用，重要的是引進(jìn)國外彎管機(jī)設(shè)備的價格是十分昂貴的。3 液壓式槽型彎板機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計說明書3.1 課題內(nèi)容及要求課題內(nèi)容：該課題是設(shè)計一個液壓式槽型彎板機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，以槽形彎板機(jī)主要加工的平板壁厚35mm為主參數(shù)（取板厚4mm），計算出推進(jìn)力。要求該機(jī)構(gòu)操作簡單方便、安全可靠。用計算機(jī)繪圖軟件完成整體方案及主要零部件設(shè)計。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

11、訂設(shè)計方案液壓系統(tǒng)的設(shè)計是整個機(jī)器設(shè)計的一部分，它的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器的用途、特要求，利用液壓傳動的基本原理，擬訂出合理的液壓系統(tǒng)圖，再經(jīng)過必要的計算來確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來選用液壓元件的規(guī)格和進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 液壓系統(tǒng)工況分析在開始設(shè)計液壓系統(tǒng)時，首先要對機(jī)器的工作情況進(jìn)行詳細(xì)的分析，此處應(yīng)考慮下幾個方面。（1）確定了該機(jī)器中需要液壓傳動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)載來設(shè)計其結(jié)構(gòu)。（2）運(yùn)動的工作順序和執(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控制，執(zhí)行元件的工作循環(huán)也是隨工作需要而變化的。（3）調(diào)速的范圍和具體的速度值也可視當(dāng)時情況

12、而定，要求運(yùn)動平穩(wěn)。（4）系統(tǒng)設(shè)計時必須實(shí)現(xiàn)液壓缸的多缸同步運(yùn)動。3.2.2 液壓系統(tǒng)的主要元件（1）動力元件（液壓泵） 它的作用是把液體利用原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓力能；是液壓傳動中的動力部分。 （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)需要無級調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的速度，并對液壓系統(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)是指各類液壓傳動中的液壓油或乳化液，它通過液壓泵和液壓缸等實(shí)現(xiàn)

13、能量轉(zhuǎn)換。擬定液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖時整個液壓系統(tǒng)設(shè)計中最重要的一環(huán)，它的好壞從根本上影響整個液壓系統(tǒng)。一般的方法是：先根據(jù)具體的動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)地組合成一個完整的液壓系統(tǒng)，擬定液壓系統(tǒng)圖時，應(yīng)考慮以下幾個方面的問題：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)動的液壓缸，提供往復(fù)擺動的擺動缸和提供連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動的液壓馬達(dá)。在設(shè)計液壓系統(tǒng)時，可按設(shè)備所要求的運(yùn)動情況來選擇，在選擇時還應(yīng)比較、分析、以求設(shè)計的整體效果最佳。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，首先確定對主機(jī)主要性能起決定性影響的

14、主要回路。3 液壓回路的綜合液壓回路的綜合是把選出來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或輔助油路，使之成為完整的液壓轉(zhuǎn)動系統(tǒng)，進(jìn)行這項(xiàng)工作時還必須注意以下幾點(diǎn)：（1）盡可能省去不必要的元件，以簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。最終綜合出來的液壓系統(tǒng)應(yīng)保證其工作循環(huán)中的每個動作都安全可靠，無相互干擾。（2）盡可能提高系統(tǒng)的效率，防止系統(tǒng)過熱。（3）盡可能使系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)合理，便于維修檢測。（4）盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)元件，減少自行設(shè)計的專用件。最后把所選擇的液壓回路組合起來，即可組成圖3.1所示的液壓系統(tǒng)原理圖。圖3.1液壓系統(tǒng)原理圖3.3 液壓缸的設(shè)計液壓缸設(shè)計中應(yīng)注意的問題不同的液壓缸有不同的設(shè)計內(nèi)

15、容和要求。一般在設(shè)計液壓缸的結(jié)構(gòu)時應(yīng)注意以下幾個問題：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問題和液壓缸的排氣問題。缸內(nèi)如無緩沖裝置和排氣裝置，在系統(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)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，盡可能做到結(jié)構(gòu)簡單、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

16、.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)備的類型來確定，對不同用途的液壓設(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)計時，可用類比法來確定，初步確定p1=3MPa。表3-1 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的確定式中-液壓缸工作壓力，初算時可取系統(tǒng)工作的壓力-液壓缸回油腔背壓力，初算時無法準(zhǔn)確計算，可先根據(jù)表2-2估計p2=0.7MPa；-活塞桿直徑與液壓缸內(nèi)徑之比

17、，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圖3.2槽型板根據(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 則抗彎力的大小： （b=100mm） 由于在板材壓彎的過程中，當(dāng)角度變化時所需的工作負(fù)載也會隨之增大，因此工作負(fù)載取抗彎力的3倍左右，即，則每個工作缸的工作負(fù)載。表3-2 執(zhí)行元件背壓的估計值系 統(tǒng) 類 型背 壓 (MPa)中、低壓系統(tǒng)08MPa簡單的系統(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

18、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)械等初算時背壓可忽略不計表3-3 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、珩磨及研磨機(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。式中-液壓缸的機(jī)械效率，一般 =,初定為0.9將代入式中，可求得D為=67.6mm活塞桿直徑可由值算出由計算所得的D與d值分別按表3-4與3-5圓整到相近的標(biāo)

19、準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封元件。表3-4 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列（GB2348-80）（mm）810121620253240506380（90）100（110）125（140）160（180）200（220）250320400500630注:括號內(nèi)數(shù)值為非優(yōu)先選用值表3-5活塞桿直徑系列（GB2348-80）（mm）456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400=0.5 F=8000N =0.9 =3=0.7D取80mm d=80X0.5=40mm對選定后的液壓缸內(nèi)徑D，必須進(jìn)行最小

20、穩(wěn)定速度的驗(yàn)算。要保證液壓缸節(jié)流腔的有效面積A，必須大于保證最小穩(wěn)定速度的最小有效面積，即=-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；-液壓缸的最低速度，有設(shè)計要求給定。如果液壓缸節(jié)流閥的有效工作面積A不大于計算所得的最小有效面積，則說明液壓缸不能保證最小穩(wěn)定速度，此時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算液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計算。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。一般計算時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

21、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：=110120MPa; 100110 MPa; 100110 MPa;60 MPa;25MPa。在中低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計算所得液壓缸的壁厚往往很小，使缸體的剛度往往很不夠，如在切削加工過程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過程卡死或漏油。因此一般不作計算，按經(jīng)驗(yàn)選取，必要時按上式進(jìn)行校核。對于 時,應(yīng)按材料力學(xué)中的厚壁圓筒公式進(jìn)行壁厚的計算。對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

22、強(qiáng)鑄鐵：=100MPa由公式：=1.62取10mm4） 液壓缸工作行程的確定 液壓缸工作行程長度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來確定，并參照表2-6中的系列尺寸來選取標(biāo)準(zhǔn)值。表3-6液壓缸活塞行程參數(shù)系列（GB2349-80）（mm）2550801001251602002503204005006308001000125016002000250032004000406390110140180220280360450550700900110014001800220028003900240260300340380420480530600650750850950105012001300150017

23、00190021002400260030003800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按強(qiáng)度要求可用下面兩式進(jìn)行近似計算。無孔時 有孔時 式中 -缸蓋有效厚度（m）；-缸蓋止口內(nèi)徑（m）；-缸蓋孔的直徑（m）。無孔時 取6） 最小導(dǎo)向長度的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時，從活塞支撐面中點(diǎn)到缸蓋滑動支撐面中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo)向長度。如果導(dǎo)向長度過小，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)計時必須保證有一定的最小導(dǎo)向長度。對一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度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

24、)D ；缸蓋滑動支撐面的長度,根據(jù)液壓缸內(nèi)徑而定；當(dāng)D<80mm時，取=(0.61.0)D ；當(dāng)D>80mm 時，取=(0.61.0)d。為保證最小導(dǎo)向長度H，若過分增大和B都是不適宜的，必要時可在缸蓋與活塞之間增加一隔套K來增加H的值。隔套的長度C由需要的最小導(dǎo)向長度H決定，即最小導(dǎo)向長度：H=120mm活塞的寬度B 一般取B=60mm7） 缸體長度的確定液壓缸缸體內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長度還要考慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長度不應(yīng)大于內(nèi)徑的2030倍。算得內(nèi)部長度260mm缸體外形長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

25、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分薄壁和厚壁兩種情況。當(dāng)時為薄壁，壁厚按下式進(jìn)行校核=1.62mm>1.2mm，符合條件。式中，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時取=1.5，當(dāng)大于16MPa時取=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，壁厚按下式進(jìn)行校核在使用校核時，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(xiàn)為活塞桿上的作用力；為活塞桿材料的許

26、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程中同時承受拉應(yīng)力和扭應(yīng)力，其螺栓直徑可按下式進(jìn)行校核式中，F(xiàn)為液壓缸負(fù)載；z為固定螺栓個數(shù)；k為螺紋擰緊系數(shù)，k=1.121.5;=, 為材料的屈服點(diǎn)。8） 活塞桿穩(wěn)定性的驗(yàn)算當(dāng)液壓缸支承長度時，必須考慮活塞桿彎曲穩(wěn)定性并進(jìn)行驗(yàn)算。液壓缸的支承長度是指活塞桿全部外伸時，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缸筒上

27、。油口孔大多屬于薄壁孔（指孔的長度與直徑之比的孔）。式中 C- 流量系數(shù)，接頭處大孔與小孔之比大于7時， ，小于7時，；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)動速度，m/s。從上式中可見，C、是常量，對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)動速度。其中 C=0.7；=1000 kg/m；=2.5MPa；=0.1MPa； mV=0.4 m/s。合并兩公式，并帶入數(shù)據(jù)得求得 A=0.0003

28、5m2mm液壓缸油口連接螺紋尺寸應(yīng)符合表3-7的規(guī)定。表3-7 液壓缸油口連接螺紋（GB/T28781993）M5×0.8M8×1M10×1M12×1.5M14×1.5M16×1.5M18×1.5M20×1.5M22×1.5M27×2M33×2M42×2M50×2M60×2 根據(jù)計算結(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M12×1.5，油口孔直徑mm。 液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計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。主要包括：

29、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、排氣裝置、及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。1）缸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)油缸體的材料選用鑄鐵時，它的連接方式多采用法蘭聯(lián)接。因此，設(shè)計中采用了法蘭連接，其優(yōu)缺點(diǎn)如表3-8。表3-8 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)

30、 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，對于壓力較高的油缸，應(yīng)該校核聯(lián)接螺釘，螺釘校核過程如下：聯(lián)接中，每個螺釘在危險剖面上承受的拉力 是工作載荷與剩余鎖緊力之和，有時還有外部拉力作用F，即式中工作載荷；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)度校核由公式得：NNN因此螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為：式中稱為計算載荷。這是因?yàn)槁菁y根部橫截面是危險剖面，當(dāng)進(jìn)行擰緊時，在危險剖面上，同時存在著拉應(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)力表示螺紋危險剖面上的應(yīng)力加大30%，以考慮

31、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，因高度較大產(chǎn)生較大的扭應(yīng)力，根據(jù)估計。許用拉應(yīng)力。表3-9各種鋼的屈服強(qiáng)度鋼號10A2A3354540Cr(MPa)210220240320360650900上式中 安全系數(shù)，一般取對于45鋼取螺釘材料的流動極限（MPa）；所以由公式得 =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=8>d1=6.88,符合螺釘強(qiáng)度設(shè)計要求。前缸蓋螺釘強(qiáng)度校核：前缸蓋校核時，因?yàn)榍岸松w的螺釘最主要的受了是液壓缸上升時產(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

32、-6得：NNN因此螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為： （3-9）式中稱為計算載荷，這是因?yàn)槁菁y根部橫截面是危險剖面，當(dāng)進(jìn)行擰緊時，在危險剖面上，同時存在著拉應(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??；對于45鋼取Mpa。螺釘材料的流動極限（MPa）；所以由公式得=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=6>d1=1.70,符合螺釘強(qiáng)度設(shè)計要求。2）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

33、封，以及與活塞桿的連接?；钊c活塞桿的連接常采用螺紋連接，結(jié)構(gòu)簡單。表3-10為活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)。表3-10 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)簡單，在振動的工作條件下容易松動，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3）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3-11。表

34、3-11密封圈的使用參數(shù)密封部位截面簡圖材料壓力范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4）排氣裝置如果排氣閥設(shè)置不當(dāng)或者沒有設(shè)置，壓力油進(jìn)入液壓缸后，缸內(nèi)仍會存有空氣。由于空氣具有壓縮性和之后擴(kuò)張性，會造成液壓缸和整個液壓系統(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)軌磨床在加工過程中，如果工作臺進(jìn)給液壓缸內(nèi)存有空氣，就會引起工作臺進(jìn)給時的顫振和爬行，這不僅會影響被加工表面的粗糙度和形位公差等級，而且會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，那將會引起

35、鋼水的動蕩潑出，這是十分危險的。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，不會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)計成直接與外界相通的，活塞處也只是用密封圈密封的，所以缸內(nèi)如果有空氣可以直接通過缸體上腔排出，無須另外設(shè)計排氣閥，為了排氣方便順暢，上部

36、端蓋出還留有豁口。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，不會影響其正常工作。5）液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)該液壓缸由于其工作時是豎立的，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，所以固定了液壓缸的尾部即可達(dá)到固定的目的。設(shè)計液壓缸時將液壓缸與法蘭盤做成了一個整體，方便了液壓缸的安裝，結(jié)構(gòu)如下圖所示。圖3.3 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螺栓固定。3.3.3 總體結(jié)構(gòu)圖根據(jù)前期計算結(jié)果和零部件的選用，確定出彎板機(jī)的總體結(jié)構(gòu)。本課題設(shè)計的液壓式槽型彎板機(jī)采用

37、了多缸同步的工作方式。彎板機(jī)的總體結(jié)構(gòu)安裝以及零件的定位見總體裝配圖。圖3.4總體裝配圖1）液壓缸裝配圖本課題設(shè)計的彎板機(jī)采用了伸縮式液壓缸，裝配圖如圖3.5。圖3.5液壓缸裝配圖2）壓板壓板將板料固定和壓緊，方便板料進(jìn)行壓彎加工，其形狀結(jié)構(gòu)如圖3.6。圖3.6壓板圖3）壓桿壓桿將3個工作缸連成一組，達(dá)到了多缸同步的目的，提高了槽型板成品的質(zhì)量，其形狀結(jié)構(gòu)如圖3.7。圖3.7壓桿圖4）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，其形狀結(jié)構(gòu)如圖3.8。圖3.8支撐板圖5）導(dǎo)軌導(dǎo)軌是為了固定壓桿在工作過程中垂直運(yùn)動，不會受板料屈服應(yīng)力的影響，而導(dǎo)致槽型板無法成形，其形狀結(jié)構(gòu)如圖3.9。圖

38、3.9導(dǎo)軌圖6）底座底座主要作用是固定和定位各個零部件，其形狀結(jié)構(gòu)如圖3.10。圖3.10底座圖7）模型模型確定了加工得到槽型板的形狀，其形狀結(jié)構(gòu)如圖3.11。圖3.11模型圖結(jié) 論本課題設(shè)計的對象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液壓缸,因其安裝距離短、行程長的特點(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合得到廣泛應(yīng)用。然后根據(jù)所要加工板料的要求，計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)。本課題設(shè)計的液壓式槽型彎板機(jī)解決了多缸同步工作的難題，保證了板料在壓彎過程中壓彎程度的同步。同時，在液壓缸固定方式的選擇上，采用了將法蘭盤與普通液壓缸制作成一個整體，提高了液壓缸安裝后的穩(wěn)定性。在其他零件的固定方式上嚴(yán)格遵守了“一面兩銷”的安裝準(zhǔn)則，保證了機(jī)器的牢固性和使用壽命。而且為工作缸設(shè)計了運(yùn)動導(dǎo)軌，穩(wěn)定了工作缸的運(yùn)動軌跡，提高了加工板料的成形質(zhì)量。不斷完善彎板機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，最終設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單、可行的液壓式槽型彎板機(jī)。目