摘 要

液压机是常见的压力加工设备。它广泛地应用于国民经济各行业，种类繁多，已经成为制造业的重要部分，其工作原理是基于帕斯卡原理，通过液体作为传递介质，实现能量转化的效果，从而达成各种成型工艺。优化设计液压机结构对于制造业有着重大的意义。

本次毕业设计的主要内容为完成300T液压机YSK-300C的机械结构设计。基于中山市八达机器制造有限公司的相关参数要求，先选取合适的液压机结构方案，确定了要设计的各主要部件，之后以液压机设计标准为参考，结合具体生产需求，在保证加工质量与成本控制的原则下，对液压缸、立柱、上横梁、下横梁、活动横梁等主要组件进行方案选型与尺寸设计。根据对功能需求计算的结果，对初始设计进行改进，提出了具体的液压机重要部件尺寸设计方案。

在设计各主要部件之后，为确保设计的可靠性，本论文通过材料力学的方法对主要零件的危险截面以及螺纹连接等配合进行了强度校核与刚度校核。完成设计后使用AUTOCAD绘制了装配图与各主要零件图，为今后液压机的机械结构设计提供了一定的参考与依据。

关键词：液压机 尺寸设计 强度校核 AUTOCAD

Abstract

Hydraulic press is one of the normal pressure processing apparatus,it is widely used in national economic departments,it has great variety,hydraulic press has been an important part of the machine tool industry. Its working principle is based on Pascal principle,which used liquid as transfer medium to converse energy, so as to achieve a variety of molding process. The optimization of the structure of the hydraulic press is of great significance to the manufacturing industry.

The main content of this graduation project is to complete the mechanical structure design of 300T hydraulic press YSK-300C. Based on the requirement of Zhongshan Bada Machine Manufacturing Co. Ltd,we select the appropriate structure of the hydraulic machine program to determine the main components to be designed at first.Then we refer to the hydraulic press design standards and Specific production requirements,in order to complete The scheme selection and design of the main components of the hydraulic cylinder, column, upper beam, lower beam, moving beam and so on, which under the principle of ensuring the quality of processing and cost control. According to the results of the calculation of functional requirements,we can improve the initial design and put forward the design scheme of the important parts of the hydraulic machine.

After the design of the main components, in order to ensure the reliability of design,we checked the strength and stiffness of the dangerous section of the main parts and the thread connection by the method of mechanics of materials. After the completion of the design, we use AUTOCAD to draw the assembly drawing and the main parts drawing,which can provide some reference and basis for the mechanical structure design of the hydraulic press in the future.

Key Words：hydraulic press；component design；strength check；AUTOCAD

目录

第1章 绪论 1

1.1引言 1

1.2课题概述 1

1.2.1课题来源 1

1.2.2课题的内容和意义 1

1.2.3国内外发展现状 2

第2章 液压机设计总体方案分析 4

2.1四柱液压机的基本构成 4

2.2四柱液压机的基本工作流程 5

2.2.1四柱液压机的动作顺序 5

2.2.2四柱液压机的工作循环 6

2.3 YSK-300C液压机的基本设计参数 7

第3章 液压机主机结构设计计算 9

3.1主液压缸的设计 9

3.1.1液压缸结构方案的比较选择 9

3.1.2液压缸支承形式方案的比较选择 12

3.1.3柱塞与活动横粱连接方式的比较选择 12

3.1.4主液压缸基本尺寸计算 13

3.1.5主液压缸内部尺寸计算 14

3.2 顶出缸的设计 17

3.2.1 顶出缸的结构方案 17

3.2.2顶出缸的尺寸计算 17

3.3 立柱的设计 18

3.3.1 立柱结构方案设计 18

3.3.2 立柱材料与加工工艺 19

3.3.3 立柱的尺寸计算 20

3.3.4 立柱的螺母与预紧 21

3.3.5 立柱的导向装置 21

3.4 横梁的设计 22

3.4.1上横梁设计方案 22

3.4.2下横梁的设计 23

3.4.3活动横梁的设计 24

3.5 本章小结 24

第四章 液压机强度计算与校核 25

4.1液压缸体强度的计算与校核 25

4.1.1主缸缸筒中段强度校核 25

4.1.2 缸筒壁厚校核 25

4.1.3活塞杆强度校核 26

4.1.4缸口导套挤压计算 26

4.1.5 缸筒法兰连接螺栓校核 27

4.1.6 活塞杆与活动横梁连接螺母校核 28

4.2 立柱强度的校核 28

4.2.1 立柱受中心载荷下的强度校核 28

4.2.2 立柱在偏心载荷下的强度校核 29

4.2.3 立柱危险截面强度校核 30

4.3 上横梁结构强度校核 31

4.3.1 上横梁弯曲强度校核 31

4.3.2 上横梁刚度校核 33

4.4 下横梁结构强度校核 34

4.4.1 下横梁弯曲强度校核 34

4.4.2下横梁刚度校核 35

4.5 活动横梁结构强度校核 36

4.6 本章小结 38

第五章 总结与展望 38

第1章 绪论

1.1引言

液压机是一种压力加工机床，其核心原理是通过液体压力来传递能量。随着新技术的应用，液压机在金属加工与金属成形方面的使用越发广泛，并且在机床行业中的市场份额也大幅度上升。^[1]由于液压机具有很强的工作适应性，各行各业均对其有广泛的使用。目前液压机主要应用的领域包括：金属机械零件的成形；金属覆盖件的成形加工；冷热模锻、自由锻造等加工工艺；非金属材料的压制成形，如SMC，橡胶制品等；木制品的热压成型，如纤维板材；压装，压印，校正，塑封等工艺。

1.2课题概述

1.2.1课题来源

课题来源：广东省中山市八达机器制造有限公司

需要解决的问题：

进行YSK-300C型四柱油压机的本体基本结构设计及其主要零部件的机械结构设计、强度校核，并完成相关图纸的绘制。

1.2.2课题的内容和意义

液压机是一种常见的以液体介质传递能量的无屑加工机器。液压机与传统的机械传统系统相比操作起来更灵活，也更方便。工作时，液压油作为传导能量的介质，将动力传动到液压缸来推动活塞运动，从而实现在直线方向上的往复运动。相比于传统的机械锻压工艺，液压机的优点在于能对工艺复杂的工件进行加工，比如能加工不对称的工件，工作可靠，质量过关，次品率低，可以有效地提高生产效率。^[2]

在很多机械加工方面都应用到了液压机。锻压设备在对机械工业发展程度进行评判时占有非常重要的地位。要反应一个国家的工业水平，其锻压设备的发展、拥有量和构成比是考量的重要标准。由于社会的高速发展，更高的加工技术与精度要求开始出现，需求更先进的液压传动技术。现如今市面上的液压机主要有以下结构形式：四柱式，单柱式，框架式，卧式以及万能液压机。按用途主要分为金属成型、折弯、拉伸、冲裁、粉末（金属，非金属）成型、压装、挤压等。

本设计结合广东省中山市八达机器制造有限公司的具体要求，设计了一种主要用于金属与塑性板材拉伸成形的三梁四柱式液压机。三梁四柱液压机有结构简单，经济适用，动作可靠，使用寿命长，订制灵活性强等等优点，是市面上最为常见的液压机种类。三梁四柱式结构作为最常见的框架结构，被广泛应用于各种液压机上。在这种结构中上、下横梁与立柱应组成一个刚性封闭框架，它要承受液压机的全部载荷，不应有任何松动，因此液压机的地基是不承受工作载荷的。

1.2.3国内外发展现状

由于我国的经济正在快速发展，液压机在国内的发展速度明显增快，但是无论是从产值和质量上都还远远不如许多发达国家。单论生产量而言，我国的液压机生产一直位于世界范围内的上层。但是当涉及到一些专用性能的锻压设备，我国大多数情况下还是选择向国外进口。尤其是一些高档的电控元件和液压元件，这方面我国与德国存在较明显的技术差距，大部分零件要依靠进口来完成。总的来说，目前日韩、欧美等国制造的大型锻造液压机在设备与电液控制方面均处于绝对领先，这些国家的大型液压机生产水平明显高于世界平均。^[3]

世界大型自由锻造液压机设计制造技术主要有以下方向的发展趋势：（1）公称压力越来越大。近年来，伴随着生产力需求的飞快增长，市场对尺寸更大、力学性能更优秀的液压机需求越发增大，需要锻造液压机提供更高的压力。（2）液压油逐渐取代乳化液。液压油相比乳化液具有标准化程度高、投资少、传动平稳等优点。最为突出的优点是控制技术的平稳性。（3）下拉式机构得到了更广泛地运用。下拉式本体结构早已出现，适合大批量生产锻件。目前，30MN以下小型锻压机大多数已经使用这种结构（4）自动化控制水平显著提高。随着自动化水平的大大提高，电气及液压控制技术在越来越多的大型液压机上得到运用。（5）大型液压机结构变化不大。许多大型锻造压机依然使用了典型的三梁四柱式框架与活动工作台结构。^[4]

以下是中小型液压机的发展方向：（1）高速化、高效化、低能耗。降低成本，提高工作效率。（2）自动化、智能化。液压机的自动化和智能化是受益于微电子技术的高速发展的。（3）液压元件集成化，标准化。液压系统的集成化使管路连接简化，能够可靠地防止泄露和污染。

我国目前液压机存在不少问题，主要包括了机械化水平低，锻件精度差，生产效率低等等。此外，大多数液压机都存在原始设计与制造方面的缺陷，综合技术水平已经严重落后于世界同类企业，需要进一步的产业扶持与研究投入。^[5]

第2章 液压机设计总体方案分析

2.1四柱液压机的基本构成

图2-1 通用四柱式液压机

可以通过此图了解到三梁四柱式液压机的基本组成：主要由上横梁，上下活动梁、工作台、导柱、安装地基、主缸油箱、工作主缸、顶出缸、液压总站、油箱、各种液压控制阀等组成。^[6]

其中，设计的主要对象零部件包括：液压主缸，上横梁，活动横梁，下横梁，导柱等等。下文将针对各个对象进行具体的方案选择，计算设计，强度校核。