摘 要

液压成形相对于传统加工工艺方法有很多的优点，而且液压成形技术已经应用于工业生产的各个领域，液压机的数量越来越多，液压机的种类和功能也越来越多样性，因此对液压机的结构进行设计优化就显得很重要。

本文主要对于液压机主机结构和主要部件如液压缸、横梁和立柱等进行结构类型选择和主要参数尺寸计算和校核，并对结果进行分析验算和优化，使设计的液压机满足加工要求。在查询相关资料后，了解四柱液压机的结构和设计方法，通过工作要求确定液压机的主要技术参数，进行设计方案的选择和比较，选出最优化方案，根据最优方案进行主机结构尺寸的设计计算。

关键词： 液压机；机械结构设计；液压缸；立柱；横梁

Abstract

Hydroforming process with respect to the traditional method has many advantages, but hydroforming technology has been used in various fields of industrial production, the number of hydraulic machines, more and more hydraulic machine types and functions are more diversity, so the hydraulic press structural design optimization becomes very important.

In this paper, the hydraulic machine host structure and key components such as hydraulic cylinders, beams and columns and other structural type selection and calculation of the main parameters and dimensions check, checking the results were analyzed and optimized, so that the design of the hydraulic machine to meet the processing requirements. After the relevant information to understand the structure and design method of hydraulic machine to determine the main technical parameters of the hydraulic machine through the work requirements, select and compare design options, select the most optimized solution design calculations host structure size according to the optimal solution .

Keywords: hydraulic machine; mechanical design; hydraulic cylinder; column; beam

目录

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 液压机的基础知识 1

1.2.1 液压机的工作原理 1

1.2.2 液压机的构成 1

1.3 课题内容和意义 2

1.4 国内外发展状况 2

第2章 液压机本体结构设计 3

2.1 液压机基本参数 3

2.2 主缸的设计 3

2.2.1 主缸结构选型 3

2.2.2 液压缸的固定及支撑方式选择 4

2.2.3 工作缸活塞与活动横梁的连接形式 5

2.2.5 主缸主要参数的计算 6

2.2.6 主缸校核 8

2.3 侧缸设计 9

2.3.1 侧缸设计方案选择 9

2.3.2 侧缸主要参数设计 10

2.3.3 侧缸校核 11

2.4 横梁设计 11

2.4.1 上横梁设计 12

2.4.2 活动横梁设计 14

2.5 立柱设计 15

2.5.1 立柱的结构及与上、下横梁的连接形式 15

2.5.2 立柱尺寸设计 16

2.5.3 立柱校核 16

2.5.4 立柱螺母设计 17

2.5.6 立柱的预紧 18

第3章 主机其他部件的设计 19

3.1 立柱导套设计 19

3.2 密封部件 19

3.3 T形槽 20

第4章 结论 21

致谢 22

参考文献 23

第1章 绪论

1.1 引言

液压机是利用液体压力传递能量来实现压力加工的一种机床。液压机几乎适用于所有需要压力加工的工艺。作为机械制造业中的一种重要生产设备，液压机已经广泛应用于工业生产的各个领域。

1.2 液压机的基础知识

1.2.1 液压机的工作原理

液压机是根据帕斯卡原理制成，其工作原理如下图1.1所示。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1上的压力为F1时，其工作面积为A1，则液体的压力为F1/A1。根据帕斯卡原理，在密闭的容器内，对于静止的液体处处压强相同。因此会在柱塞2处产生作用力F2=F1A2/A1，A2为柱塞2的面积，这样只要2号柱塞和1号柱塞面积相差的足够大，就可以在柱塞1处用很小的力F1在柱塞2处产生极大的力，迫使工件3受力变形。

图1.1 液压机的工作原理

1.2.2 液压机的构成

最常见的液压机本体结构是三梁四柱上传动式，其基本结构如下图1.2所示。它由上横梁、下横梁、4个立柱和主缸、工作台组成一个封闭框架，框架承受全部工作载荷。主缸固定在上横梁上，主缸内柱塞与活动横梁连接。活动横梁以4个立柱为导向在上横梁和工作台之间往复移动。在活动横梁下表面，固定着上模具，下模具固定在工作台上，当高压液体注入主缸，推动活塞和活动横梁及上模向下移动，从而使工件在上模和下模之间产生塑性变形，使工件达到预期的形状。

图1.2 三梁四柱式液压机组成结构

1.3 课题内容和意义

本次毕业设计主要是对油压机的本体机械结构进行设计，主要对油压机上横梁的结构形状、材料；立柱的外形轮廓和尺寸；以及主要工作液压缸和侧缸的主要参数和类型进行设计计算和校核。

液压机工作在高压环境中，在工作过程中由于系统压力过大会出现泄露的现象，这样不利于保证零件加工精度，还会对环境造成污染;液压机压力加工完成后，卸压时存在很大的液压冲击，对设备损害很大；液压机出现故障不容易及时找到和排除，给维护带来很大的技术难题和不便。因此这次设计有如下意义：

（1）了解油压机结构、特点、及工作原理

（2）优化油压机的结构提高油压机的性能:尽可能的满足工艺要求、便于操作；具有合理的刚度和强度，使用可靠，不易损坏。

1.4 国内外发展状况

在液压机生产能力及市场方面，国内液压机产量每年都有很大的增长，但是在价格和质量方面和国外水平还有较大差距。特别是在专业的液压机上，国内大部分依赖于进口。在一般的液压机技术上，国内已达到国际先进水平，但是在关键技术方面国内还需要与国外公司进行合作。国内液压机产品有很多不足，如在可靠性方面，故障率还比较大不如欧美的产品，在液压系统中还出现漏油的现象。

总体而言，国内液压机生产水平与欧美国家还有一些差距，但是随着国内生产厂家不断进行技术更新，国内的液压机生产水平一定会达到国际先进水平。

第2章 液压机本体结构设计

2.1 液压机基本参数

液压机的基本参数是液压机最重要的技术数据，它是根据液压机的工艺用途和结构形式确定的，它反映了液压机的工作能力和工作特点，也基本定下了液压机的大概轮廓尺寸和本体总重。在基本参数中，主参数是最重要的技术参数，他代表了液压机的规格，是液压机重要的组成部分^[4] 。

本设计液压机型号为YSK-1500C：

设计的液压机结构类型选择三两四柱式的结构，这是最常见的结构形式，广泛用于各种液压机中，在这种结构中上横梁、活动横梁和工作台立柱组成一个刚性封闭框架，它要承受液压机的全部载荷。

该液压机有三个液压缸一个为主缸，另外两个是侧缸。

上横梁、活动横梁和底座均为铸造结构。

Y:用于液压机 主参数：1500 C:上传动

公称压力：1500T

主缸行程：450mm

主缸力：1000T

侧缸力：2502T

侧缸行程：500mm

工作台尺寸:左右1200mm前后1400mm

2.2 主缸的设计

液压缸是液压机的主要执行元件，主要是将高压液体的压力能转化为带动活动横梁做直线运动的机械能，它的主要运动形式是往复的直线运动。

2.2.1 主缸结构选型

在液压机中液压缸部件通常分为柱塞式、活塞式、和差动柱塞式三种。

a)柱塞式液压缸结构如图2-1所示

它结构简单，柱塞在导套中运动与缸体的内壁不接触有一定的间隙，液压缸内壁可以粗加工或者不加工。但是该中液压缸的缺点是只能单向作用，优点是制造简单。

b）活塞式液压缸如图2-2所示

由于可以实现两个方向作用，既能完成工作行程又能实现回程，因此简化了液压机的结构，使液压机结构紧凑，零件减少，所需安装空间小。缺点是缸体内表面在全长上需精加工，尤其对缸体内孔的尺寸精度 、形位精度和表面粗糙度均有较高要求。

c)差动式液压缸具有上下两处导向，可以承受较大的偏心力矩。

1-缸体 2-活塞 3-横梁 1-压套 2-导向套 3-活塞杆 4-缸体

4-导向套 5-压套 6-活塞杆腔 7-活塞腔

图2.1柱塞式液压缸 图2.2 活塞式液压缸

经过比较选择，本次设计选择活塞式液压缸，采用这种液压缸可以简化液压机结构，减少液压缸的使用量使液压机结构紧凑。

2.2.2 液压缸的固定及支撑方式选择

1. 法兰支撑且法兰处固定

如上图2-2所示液压缸以法兰部分支撑在横梁上，并通过横梁法兰处圆周的螺钉将液压缸固定在横梁上。工作时，通过法兰和横梁接触面将反作用力传给横梁。

1. 法兰支撑缸底固定

依然用液压缸上法兰实现液压缸的定位，在缸底用大螺母固定，或者用对分卡环固定缸底。这种固定方案适用于缸体并不是很大的地方。

1. 缸底支撑缸底固定

在这种结构中，液压缸所受的反作用力通过缸底传递给横梁，改善了液压缸的受力 情况，而且由于没有法兰部分，减少了应力集中和毛坯大小，便于制造。但是这种结构使缸体高度增加，缸底与横梁连接情况不易检查。

主缸尺寸较大所以选择方案一利用缸体的法兰实现缸体在横梁上的定位，并通过法兰周的螺钉将缸体固定在上横梁上。