吉林大学材料成型设备-第三章-液压机上课讲义.ppt

第三章 液压机3.1 液压机的工作原理、特点及分类3.2 液压机的工艺参数3.3 液压机的本体结构3.1 3.1 液压机的工作原理、特点及分类液压机的工作原理、特点及分类一、液压机的工作原理二、液压机工作循环过程三、液压机特点四、液压机分类 两个充满工作液体的具有柱塞或活塞的容腔由管道相连接，当小柱塞上作用的力为F1时，根据帕斯卡原理：在密闭的容器中，液体压力在各个方向上是相等的，则压力将传递到容腔的每一点。因此，在大柱塞2上将产生向上的作用力F2，迫使制件3变形。且F2F1A2A1。A1、A2分别为小柱塞1和大柱塞2的工作面积。一、液压机的工作原理一、液压机的工作原理 1-小柱塞 2-大柱塞 3-制件二、液压机工作循环过程二、液压机工作循环过程传动方式：泵直接传动和泵-蓄势器传动。如图，通过两个手动三位通阀来实现各种行程。活塞式液压缸 1、2、6-溢流阀 3、5-手动滑阀 4-单向阀 7、8-液控单向阀 9-充液阀 10-冲液罐 11-工作缸 12-顶出器活塞缸1.充液行程充液行程 滑阀5处于交叉相通的“工作”位置，控制顶出器活塞缸的滑阀3处于交叉相通的“回程”位置。工作缸11的下腔通过开启的被控单向阀7及滑阀5通低压油箱，液压机的活动横梁从上停留位置靠自重下降，液压泵输出的低压油通入11的上腔充填活塞下行时所空出的容腔，不足的油液由充液阀9补充，直到上模接触到工件为止。2.2.工作行程工作行程 滑阀5仍处于交叉相通的位置，当上模接触到工件后，阻力增大，液压泵出口压力随之增高，高压油液进入ll的上腔，推动活塞继续下移，对制件进行压力加工。此时，充液阀9自动关闭，工作缸11下腔的油液继续经阀7、5排回油箱。3.保压保压 若工艺有保压要求，则滑阀5的手柄置于“停止”的位置，阀3的位置不变（交叉相通回程位置），液压泵通过阀5卸荷，工作缸内的油液被液控单向阀8封闭在内而进行保压。4.4.回程回程 滑阀5处于直通的“回程”位置，泵将高压油液输入11的下腔，同时打开液控单向阀8，使工作缸ll的上腔卸压，然后打开充液阀9，活塞带动活动横粱上行，上腔的油排入充液罐10内。5.停止停止 滑阀5及3均放在“停止”位置，液压泵通过滑阀3卸荷，工作缸11下腔的油液被液控单向阀7封闭于缸内，支持活塞及运动部分均处于任意所需要的位置。6.顶出缸顶出顶出缸顶出 滑阀5置于停止位置，将滑阀3置于“顶出”位置，液压泵输出的压力油经过阀3进入顶出缸12的下腔，同时顶出缸上腔的油液经阀3流入油箱，在下腔压力油的作用下顶出活塞上升顶出工件。7.顶出缸回程顶出缸回程 滑阀5的位置不变，滑阀3置于“回程”位置，顶出缸下腔的油液可经阀3流人油箱，液压泵输出的油液经阀3进入顶出缸上腔，使顶出缸活塞下行。这样就完成了一个工作行程。三、液压机特点三、液压机特点1优点优点 1)基于液压传动的原理，执行元件(缸及柱塞或活塞)结构简单，结构上易于实现很大的工作压力、较大的工作空间和较长的工作行程，因此适应性强，便于压制大型或较长较高的制件。2)在行程的任何位置均可产生压力机额定的最大压力。可以在下转换点长时间保压，这对许多工艺来说都是十分需要的。3)可以用简单的方法(各种阀)在一个工作循环中调压或限压，不易超载，模具容易得到保护。4)滑块的总行程可以在一定范围内任意改变，滑块行程的下转换点可以根据压力或行程位置来控制和改变。5)滑块速度可以在一定范围内进行调节，从而可以适应各种工艺对滑块速度的不同要求。用泵直接传动时，滑块速度的调节可以与压力及行程无关。6)工作平稳，撞击、振动和噪声较小，对工人健康、厂房基础、周围环境及设备本身都有很大好处。缺点缺点：1.对密封技术要求较高。残漏会影响机器效能，污染环境。2.最高工作速度受到限制。四、液压机分类四、液压机分类 液压机在锻压机械标准中属于第二类，代号为“Y”。液压机按其用途分为十个组别：液压机按其用途分为十个组别：(1)锻造液压机锻造液压机 用于自由锻造、钢锭开坯以及有 色与黑色金属模锻。(2)冲压液压机冲压液压机 用于各种薄板及厚板冲压，其中 有单动、双动及橡皮模冲压等(3)一般用途液压机一般用途液压机 各种万能式通用液压机。(4)校正、压装用液压机校正、压装用液压机 用于零件校形及装配。(5)层压液压机层压液压机 用于胶合板、刨花板、纤维板及 绝缘材料板的压制。(6)挤压液压机挤压液压机 分别用于挤压各种有色金属及黑 色金属的线材、管材、棒材、型材及工件的拉 深和穿孔等工艺。(7)(7)压制液压机压制液压机 分别用于各种粉末制品的压制 成形，如粉末冶金、人造金钢石、耐火砖、碳极塑料及橡胶制品的压制等。(8)打包、压块液压机打包、压块液压机 用于将金属切屑及废料压 块与打包、非金属科的打包等。(9)其它液压机其它液压机 如用于轮轴压装、电缆包覆、模 具研配等各种专用工序。(10)手动液压机手动液压机 为小型液压机，用于试压、压装等要求力量不大的手工工序。3.2 液压机基本参数液压机基本参数1公称压力公称压力(公称吨位公称吨位)及其分级及其分级 公称压力是指液压机名义上能产生的最大力量，在数值上等于工作液体压力和工作柱塞总工作面积的乘积。它反映了液压机的主要工作能力。最大净空距H是指活动横梁停止在上限位置时，从工作台上表面到活动横梁下表面的距离最大净空距反映了液压机高度方向上工作空间的大小。2 2最大净空距最大净空距(开口高度开口高度)H)H3 3最大行程最大行程s s 最大行程s指活动横梁能够移动的最大距离。4工作台尺寸工作台尺寸(长长宽宽)工作台尺寸指工作台面上可以利用的有效尺寸。5 5回程力回程力 回程力由活塞缸下腔工作面积或单独设置的回程缸来实现。6 6活动横梁运动速度活动横梁运动速度(滑块速度滑块速度)可分为工作行程速度、空行程速度及回程速度。空行程速度及回程速度可以高一些，以提高生产率。7允许最大偏心距允许最大偏心距 允许最大偏心距是指工件变形阻力接近公称压力时所能允许的最大偏心值。8顶出器公称压力及行程顶出器公称压力及行程有些液压机下横梁装有顶出器。其压力和行程可按工艺要求确定。3.3 3.3 液压机的本体结构液压机的本体结构 一、梁柱组合式 二、单柱式 三、框架式 本体一般有：机架、液压缸部件、运动部分及导向装置组成。下面分别介绍几种典型的结构型式。一、梁柱组合式一、梁柱组合式 最常见的是三梁四柱式，它广泛应用于各种用途的液压机中。上下横梁与立柱组成一个刚性的封闭框架，以承受液压机的全部工作载荷，同时还兼作活动横梁的运动导向用，所以机身应该有足够的刚度、强度和制造精度。梁柱式又分为：四柱、双柱、三柱、和多柱。(一一)横梁横梁 横梁包括上横梁、下横梁(或称工作台)和活动横梁(或称滑块)。横梁通常为上、下封闭的箱形结构件，在安装各种缸、柱塞及立柱处一般做成圆筒形，并用肋板与横梁面板相连。肋板在承载较大处较密，以提高横梁刚度。肋板多布置成网络形或辐射形。中小型液压机横梁有铸造结构和焊接结构两种。生产批量较大的小型液压机，其横梁多为铸铁件HT200或铸钢件ZG270一500；单件小批生产时，采用Q235或16Mn板材焊接而成。为防止变形，横梁必需进行热处理，以消除其内应力。中小型液压机横梁多数为整体结构，而大型液压机横梁由于受制造和运输的限制设计成组合式，并用键和拉紧螺栓联接。铸造上横梁活动横梁焊接下横梁焊接下横梁（二）液压缸部件（二）液压缸部件1.液压缸部件的形式及用途液压缸部件的形式及用途 液压缸部件通常可以分为柱塞式、活塞式和差动柱塞式三种。柱塞式液压缸活塞式液压缸差动柱塞式液压缸（1 1）柱塞式液压缸）柱塞式液压缸应用应用：在水压机中应用最多，广泛用于工作缸、回程缸、工作台移动缸及平衡缸。特点特点：机构简单、制造容易，但只能单方向作用，反向运动需用回程缸实现。（2）活塞式液压缸）活塞式液压缸应用应用：在中小型油压机应用广泛。特点特点:可以两个方向动作，既能完成工作行程又可以实现回程。但缸内表面全长需加工精加工，精加工要求高，结构复杂。(3)(3)差动柱塞式液压缸差动柱塞式液压缸特点特点：导向及承受偏心载荷性能好，可以作回程缸装于上横梁上，与活动横梁连接较简单。2.液压缸的支承形式液压缸的支承形式(1)法兰支承法兰支承1-工作缸 2-柱塞 3-导套 4-密封装置 5-压套 6-法兰 7-螺栓和螺母 液压缸以其下部的法兰支承并安装在横梁内，由缸外壁的两个环形面积与横梁相配合。液压缸本身则依靠法兰上一圈螺栓固定在横梁上。有的液压缸的法兰嵌入横梁内采用压环固定，如图所示。法兰嵌入梁内的缸(2)缸底支承缸底支承（图4-13）a.以缸底支承方式安装在滑块中，缸底以螺柱 拉紧。b.b.缸底靠在上横梁表面，用螺栓或压板固定。横梁不用开设安装液压缸大孔。3.柱塞与活动横粱的连接形柱塞与活动横粱的连接形 柱塞与活动横粱的连接形式主要有两种：刚性连接和球面支承连接。（1 1）刚性连接）刚性连接 柱塞下端插入活动横梁内，两者间无相对运动，在偏心加载时，柱塞随活动横粱一起倾斜，将活动横梁所受偏心距的一部分传给液压缸的导向处，加剧了导向钢套及密封垫的磨损。（2）球面支承）球面支承 柱塞支承于活动横梁球面座上。当偏心加载时，活动横梁在偏心力矩作用下倾斜，此时球面副可相对滑动，侧向力将大大减小，改善了导套及密封垫的磨损。应用：应用：单缸液压机及三缸液压机的中间 缸多采用刚性连接。刚性连接。而多缸及三 缸液压机的侧工作缸多采用球面球面 连接。连接。（三）立柱（三）立柱作用作用:是液压机重要的支承件和受力件，同时又是活动横梁的导向件。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、较低的表面粗糙度及必要的硬度。要求：立柱要求：立柱与上下横梁可靠预紧，安装方便，便于调整液压机精度。立柱结构及其与横梁的连接形式：立柱常见的结构形式立柱常见的结构形式1.双螺母式双螺母式特点：特点：每根立柱轴向尺寸要求不严，加工方便。但必须对螺母进行良好预紧，否则引起机架摇晃，使用时间长时螺母易松动。多应用于小型液压机。2.台肩式（锥台式）台肩式（锥台式）特点：特点：刚性好，可防止立柱与横梁水平移动，但锥台加工困难，装配后不能调整。3.锥套式锥套式特点：特点：可消除立柱与横梁间隙，便于对中。但长期使用锥套松动，影响机架刚性。二、单柱式液压机二、单柱式液压机特点特点：结构简单，工作面积大，可从三个方向 操作，适用于厚板弯曲、卷边、冲压等。机架为整体铸钢结构整体铸钢结构或焊接结构焊接结构整体式单柱机身组合式单柱机身特点：特点：机身刚度很差，承载后，主缸中心与工作台面的垂直度误差变大。导致模具间隙偏于一侧，影响工作质量，降低模具寿命。而且这种液压机通常没有导向装置，完全依靠活塞与缸的配合面导向，因此，在液压机受载时将使活塞承受相当的弯曲应力。三、框架式液压机三、框架式液压机分为整体式框架整体式框架与组合式框架组合式框架1.整体式框架整体式框架特点：特点：刚度大，滑块大多采用45斜面和八面可调间隙的平面导向结构。精度高，主要用于塑料制品、粉末冶金、双动薄板冲压及金属挤压液压机中。分为钢板焊接结构和整体铸造结构钢板焊接结构和整体铸造结构 焊接结构 铸造结构a.钢板焊接钢板焊接：钢板力学性能优于铸件，不受铸造工艺条件约束。可将各种尺寸钢板组合，因此机架强度，刚度好，省料，外形美观。b.整体铸造整体铸造：焊接条件差或批量大时采用。省去了焊接工作量及坡口加工。但要制木模，铸造工艺要求高。2.2.组合式框架组合式框架 对于大型液压机，考虑到焊接、热处理和机械加工方面的困难，多应用组合结构。