液压闸式剪板机的设计毕业论文.doc

液压闸式剪板机的设计摘要：近年来工业告诉的发展，在这过程中剪板机起到了举足轻重的作用，在通过分析现状和实地考察的前提下，选择了优势比较大的闸式剪板机作为设计对象，在设计中通过各种剪板机的性能、实用性、经济的对比体现它的优点，完成了三维设计，平面图设计，剪切力计算，强度、刚度校核，最终设计出完成的剪板机。关键词：液压闸式、剪板机、刀架、刀间间隙、挡板。第一章 前言1.1 课题选择的背景和缘由 自从第二次工业革命之后，机械工业在工业中占了很大的比重，要生产出各种大型机械，就得有相应的材料例如：45、HT250、Q235等等的加工材料，这些加工材料又少不了剪板机的剪切，所以剪板机在现代工业发展中同样起到了很大的作用。为了能更好的完成剪板机功能，探索一种即节能又经济的剪板机，我选择了闸式剪板机的设计。 1.1.1 剪板机发展现状介绍 随着科技的不断发展，剪板机的功能和精度也得到了很大的提高，国外已经向着自动化，多功能化、智能化、节能化等方面发展。 随着工业的不断发展，生产率得到了很大的提高，人们的生活质量得到了很大的提高，这些往往都离不开生产设备的技术改进，在这当中剪板机就是一个重要的角色，剪板机在很多的场合都用到了它，在所有的机械设备生产厂中都有剪板机的运作声音。剪板机按工作方来分大概可以分为：机械试和液压式。机械式使用电动机来带动刀架的运动从而完成剪板的任务。液压式剪板机是用液压油缸来带动刀架的运动。剪板机的工作原理都很简单就是刀架的来回运动，通过调整刀尖间隙来完成剪板厚度的大小。为了让生产率得到更大的提高我提出了自己关于剪板机的设计和想法。在报告中我会从剪板机的分类、功能、市场前景、发展趋势等方面做一定的阐述，并做一定的比较最终做出一个合理的设计方案。1.2课题设计的目的和意义 为了跟上快速发展的机械工业，必然少不了加工工具，而剪板机就是一种加工的工具，顺应现代社会的发展潮流，所有的机械装置都朝着节能化、智能化、高精度、低成本的方向发展。设计的目的就是，通过各种能查的资料作为设计依据，在前人设计的理论和实践经验基 础上，加入自己的想法和可行性理论，把剪板机做得更加完善，更加适应现代社会的发展。课题设计的意义，在课题设计中我们能学到很多的东西，在设计是导师讲解了很多有关机械产品设计的要求和设计经验，让我受益匪浅。为我以后的工作打下了很好的基础。不但能学到机械产品的设计方法和步骤。这次设计是我们亲自动手做的，不论是在实地考察还是资料的查阅，都让我们学到了很多大学4年没有学到的东西。 在设计中我们不断的用到了以前所学的东西，由于时间过长，很多的东西也都忘记了。我们过又回到了大一大二重新复习相关知识并将其巩固。所以这也是一个很大的设计意义，让我们把忘记的知识重新闻喜路一遍。13闸式剪板机设计的主要内容和基本要求1.3.1剪板机的相关知识概述剪板机按传动方式不同，分为机械传动式和液压传动式。剪切厚度小于10mm的剪板机多为机械传动，剪切厚度大于10mm的多为液压传动。 剪板机按上刀片对下刀片的位置不同可分为平刃剪切和斜刃剪切。平刃剪切时，板料与上下刃口全长同时接触，剪切力大，消耗功率大，振动也大。但是剪切质量较好，剪切的板料比较平直，无扭曲变形。平刃剪切剪板机的传动方式多为机械传动，多用于小型剪板机和薄板下料。斜刃剪切是采用渐入剪切的方式，故瞬间剪切尺寸小于板料宽度。斜刃剪切质量不如平刃剪切，有扭曲变形。但是剪切力和能量消耗比平刃剪切要小，故在大、中型剪板机中采用。 剪板机按其刀架运动方式不同分为直线式和摆动式。直线式结构比较简单（状如闸门，故又称闸式），制造方便，刀片截面为矩形，四个边均可做刀刃，故较耐用。摆式剪板机的刀架在剪切时围绕一固定点做摆动运动，优点是上、下剪刃之间的摩擦及磨损较小，刀片变形小，剪切精度高。但摆动刀架在剪切过程 中承受正、反交替扭矩，故刀架宽度不能过大。因而摆式结构主要用于板厚大于6mm，板宽不大于4 000mm的剪板机。 剪板机的技术参数。剪板机的主参数以剪切厚度和剪切板料宽度来表示。剪板机的主要技术参数有：可剪板厚、可剪板宽、剪切角度以及行程次数。机械剪板机 机械剪扳机是利用电动机来带动上下两个刀片的往复运动来完成剪板的工作，它是一种发明和利用都比较早的机器，实用性比较好，但是噪音大、污染环境但是在中小型企业中用的还是比较的多。机械剪板机采用抵抗键形式离合器结构和开式齿轮传动， 并采用较先进电器(脚踏开关、手动开关)操作，噪音小操作维护方便。采用全钢焊接结构，结构简单，操作简便，造型美观，能耗低。广泛用于冶金、轻工、机械、五金、电机、电器、汽车维修、五金制造及其它金属薄板加工行业。（1）机械剪板机的特性1、机器为全钢焊接机构，液压上传动，振动消除应力，机器强度高、刚性好。液压摆式剪板机是通过采用主油缸（固定在墙板上）做向下剪切运动、氮气缸回程，因此简化液压系统、运行更稳定。摆式剪板机的上刀架在剪切过程中绕一固定轴线作圆弧摆动，通过杠杆作用， 支点受力小，可提高剪切刃寿命、机器寿命，整机结构紧凑，并能无极调节上刀架的行程量，大大提高工作效率。 2、数控系统功能（荷兰 Delem）：全中文显示，便于操作。后挡料装置为机动块调整，具有单向和双向定位功能，能有效消除丝杠间隙，具有退让选料功能，避免挡料装置与工件的干涉，减少磨损，提高定位精度，具有自动或手动搜索参考点功能。具有断电位置记忆功能，对参数、位置及程序进行现场保护。具有多步加工编程功能，可实现多步动运行，完成多工步零件一次性加工，提高生产效率。 3、采用防护栅与电器箱联锁人生安全保护装置。 4、采用先进的集成式液压系统，可靠性好液压式剪板机液压式剪板机是利用小型电动机带动油泵、液压阀等液压元件的运动，从而来带动液压缸中的活塞完成来回的往复直线运动，进而带动上刀片把工件断。 液压剪板机分类液压剪板机的英文名称：Hydraulic Shearing Machine 分为摆式与闸式 摆式剪板机由于是圆弧运动,而圆弧刀片制作又相当困难,一般是用刀片之后做垫铁补偿,所以所得出的间隙并不精确,剪出来的板料也不是很理想.因为是弧形运动,其刀片也不能做成矩形,而应做成锐角,所以刀片的受力情况也不理想,刀片损伤也较厉害.做摆式剪板机国内代表为闸式液压剪板机就克服了以上所有毛病.但目前国内厂家能做闸式剪板机的并不多,主要代表为黄石引进比利时LVD公司的剪板机 1.3.2各种剪板机市场现状分析1.3.2.1 机械剪板机行业市场规模分析 2005-2009年机械剪板机行业总资产发展情况分析 表2.1.1.1 机械剪板机行业总资产发展梯形图从以上的梯形图来看，可以很清晰的看出，随着我国工业的不断发展，企业用剪板机的利用率越来越高，生产剪板机的企业生产值也是越来越高，这说明剪板机的市场空间很大。企业更期盼着一种高效率的剪板机出现在市场，这样就降低了企业的生产成本同时也提高了其他产品的生产率。 机械剪板机行业市场集中度分析 表2.1.2.1 机械剪板机市场份额曲线图从2004年到2008年的累计市场份额的排名来看，机械剪板机一直是在前五名，这说明机械剪板机在大部分的企业多有利用，由于机械剪板机的生产成本不是很高，导致它的价格也不高，所以在生产精度不是很高的机器的就可以用机械式剪板机。液压式剪板机的市场分析产品市场发展特征曲线图2.2.1.1液压剪板机产品所处行业生命周期曲线图从上图可以看出，液压式剪板机是一种技术型的剪板机，从研发到技术成熟又一段过渡期，所以在销售方面也就承一个横S形的增长，液压式剪板机的技术成熟之后就可以大批量的生产，也可以完成一些精度很高的工件，它是一种机械特性很好剪板机，在大中的企业都具备液压式的大小型剪板机。 剪板机行业与宏观经济周期相关性研究液压剪板机产品行业与宏观经济周期相关性 图2.2.2.2液压剪板机产品行业与宏观经济周期相关性曲线图在03年到08年之间，液压式剪板机的行业生产增长率随着GDP的增长率的平缓前进而缓慢上升，液压式剪板机的生产值缓慢的增长，说明液压式剪板机的技术研究越来越成熟，新的液压式剪板机拥有的功能越来越多，完成的加工精度越来越高。1.3.3机械式和液压式剪板机的特性对比分析 机械剪板机是一种很难实现自动化控制的机器，由于它的工作噪音大对环境的污染也比较的大，它的刀间间隙很难调整，但由于它的价格便宜所以在很多的中小型企业都采用机械式剪板机来完成工作的需要。 液压式剪扳机是一种可以实现自动化控制的机器，由于它是液压油控，它的噪音小工作环境好，它的刀间间隙可以实现自动控制，机械性能好加工精度高。但是它的价格比较高，在大中型企业中都采用液压式剪板机加工工件。 随着工业的不断发展，对机器的工作精度要求越来越高，所以在未来的机械行业中液压式剪板机的上产总值会越来越大。对液压技术的要求越高。在液压剪板机中有分为摆式剪板机和闸式剪板机， 液压摆式剪板机由于是圆弧运动，而圆弧刀片制作又相当困难，一般是用刀片之后做垫铁补，所以所得出的间隙并不精确，剪出来的板料也不是很理想，因为是弧形运动，其刀片也不能做成矩形，而应做成锐角，所以刀片的受力情况也不理想，刀片损伤也较厉害，做摆式剪板机国内代表为天水机床厂与上海冲剪机床厂。闸式剪板机采用框架结构采用全钢焊接；四角八面直角导轨、精度高，刚性好，并采用液压预紧。液压系统采用二通插装集成阀；整个系统采用“PLC”可编程序控制器；并可配置行程数显、光电保护装置及移动工作台（方便更换模具），闸式剪板机具有上滑块及下液压垫的双动功能，工作压力行程可在规定范围内按工艺要求调节，操作简便采用按钮集中控制。具有调整、手动及半自动三种操作方式。这样对比下来，液压闸式剪板机是一种可以实现智能化控制的，高精度的钢材剪断机械，在未来的高效率、高精度、高要求的工业要求下能满足需求。并且在设计中我会借鉴一些先进的技术争取做处一个高效率、高精度、高节能并环保的闸式剪板机。1.3.4 闸式剪板机的设计基本要求 关于设计参数的要求：1、可剪板厚：6mm 2、可剪板宽：2000mm3、剪切角度：1° 4、行程次数：10次/min毕业设计内容要求：1、结合课题进行必要的调研实习，并撰写调研报告一份(不少于3000汉字)。2、结合课题查阅必要的外文资料，并翻译外文资料一份(不少于3000汉字)。3、闸式剪板机的整体方案设计和论证。4、闸式剪板机的机械结构设计和校核。5、闸式剪板机液压系统的设计和计算。6、创建闸式剪板机的三维模型。7、绘制闸式剪板机的工程图样，图幅总量折合不少于3.5张A0。8、撰写毕业设计说明书一份(正文部分不少于45页，折合约23万汉字)。第二章 方案论证剪板机主要是通过滑块上刀片的往复直线运动来实现切断功能，能实现这个目的主要由液压传动和机械传动两种。2.1 本课题主要功能要求本次毕业设计的主题是闸式剪板机的设计，剪板机是一种完成剪切功能的机械产品，在设计中我们不但要满足它相关的剪板功能，同时还要有一些调整和控制装置，例如，闸式剪板机要有上刀架装置、压紧装置、刀片间隙调整装置、挡板装置等。 2.2 课题可采用的设计方案 2.2.1 液压传动方案剪板机液压传动系统原理图如图2-1所示，其原理：手动换向阀6推向左位（即左位接入系统），此时活塞在压力油的作用下向下运动，对板料进行剪切加工，当加工完成后，将阀6手柄推向右位（即右位接入系统），活塞向上运动，即刀片上抬，到了一定位置，将阀6手柄推入中位，这样活塞就停留在此位置不动。然后剪切第二次时，重复上述操作。手动换向阀6也可改为电气控制的换向阀，从而实现自动连续剪切，提高效率。.油箱 .粗过滤器 .液压泵 4.溢流阀 5.调速阀 6.手动三位四通换向阀 7.液压缸 8.滑块图2-1 液压传动系统原理图液压剪板机采用液压传动，使机器工作时平稳，噪声小，安全可靠，可以进行单次连续剪切，剪板厚度也较机械传动的厚，但是液压系统是利用液体作为中间介质来传递动力的，剪切力大时，油压也相应的高，对液压元件的精度、强度要求也高，制造成本也相应的较高，而且液压系统不可避免的存在，泄露问题，会造成污染，油温的变化会引起油液粘度变化，影响液压传动工作的平稳性，所以适应环境能力小2。另外，液压剪板机的维修也不方便，需要掌握一定的专业知识，因此此次设计不选用此方案。2.2.2 机械传动方案凸轮机构方案图2-3 曲柄滑块机构原理图该机构具有结构简单、加工容易、维修方便、经济实用的优点，故采用此方案即曲柄滑块机构作为执行机构比较合适3。2.3 设计方案经济技术指标的对比分析机械传动方案，机械传动是一种利用电动机为主要动力装置，在用机械传动的方法来达到传动的目的。首先，从机械设计的本身设计来进行评价，机械设计方案比较复杂，由于有很多的传动系，在传动过程中会有很大的误差存在，同时加工的费用也很高。机械剪板机的机架采用Q235进行焊接而成，着是最为经济的一种方法。从经验上来计算Q235钢材的价格是5000元一吨，在算上它的加工费用，在计算加工费用时的经验是，如果焊接比较多那么加工费就是材料费用的12倍，若是螺栓连接多就是材料费的23倍，如果是要用特种加工方法来加工那就是34倍。由以上的经验公式就可以算出机械式剪板机机架的费用为10000元，机械剪板机的上刀架、下刀架、挡板装置、和驱动系统的费用按经验来计算时机架加工费用的5倍左右，所以机械设计方案的加工成本费用为6万左右。机械式剪板机的安装比较复杂，有一个很大功率的电动机必须要很大强度的机架来安装，这样的话会导致安装的不稳定，在机器运行中不会很平稳、可靠，在维修的时候也不太方便，在连接的地方要留出安装空间，机械剪板机会占用一个比较大的空间。机械式剪板机在运动过程中的摩擦会比液压式的大，这就会导致它的使用寿命变短，经济性降低，综合分析就是机械式剪板机的使用寿命低、加工费用高昂、安装空间大、同时噪音也会很大。设计方案不是很适合。液压传动方案，液压系统是一种可以在市场上直接买到得产品，不需要我们自己设计，这就个我们带来了很大的方便。在设计任务相同的情况液压式剪图2-2 凸轮机构原理图凸轮机构的工作原理如图2-2所示：主轴的转动带动凸轮传动，凸轮升程时推动滑块（即刀片）作剪切动作。回程时，滑块在弹簧的作用下上升到开始位置，准备下一个动作循环。凸轮机构的优点是可以根据从动件的运动规律来选择机构的尺寸和确定凸轮轮廓线。缺点是凸轮机构一般用于控制机构而不是用于执行机构，因为其工作压力不能太大，否则会严重磨损凸轮的轮廓及推杆，导致该机构不能实现预期的动作要求，不能保证机器的稳定性，因此该方案不予采用。曲柄滑块机构方案 曲柄滑块机构的工作原理如图2-3所示：通过主轴转动带动曲柄转动，曲柄通过连杆使滑块作上下往复运动，实现剪切动作。图2-3 曲柄滑块机构原理图该机构具有结构简单、加工容易、维修方便、经济实用的优点，故采用此方案即曲柄滑块机构作为执行机构比较合适3。2.4 设计方案经济技术指标的对比分析机械传动方案，机械传动是一种利用电动机为主要动力装置，在用机械传动的方法来达到传动的目的。首先，从机械设计的本身设计来进行评价，机械设计方案比较复杂，由于有很多的传动系，在传动过程中会有很大的误差存在，同时加工的费用也很高。机械剪板机的机架采用Q235进行焊接而成，着是最为经济的一种方法。从经验上来计算Q235钢材的价格是5000元一吨，在算上它的加工费用，在计算加工费用时的经验是，如果焊接比较多那么加工费就是材料费用的12倍，若是螺栓连接多就是材料费的23倍，如果是要用特种加工方法来加工那就是34倍。由以上的经验公式就可以算出机械式剪板机机架的费用为10000元，机械剪板机的上刀架、下刀架、挡板装置、和驱动系统的费用按经验来计算时机架加工费用的5倍左右，所以机械设计方案的加工成本费用为6万左右。机械式剪板机的安装比较复杂，有一个很大功率的电动机必须要很大强度的机架来安装，这样的话会导致安装的不稳定，在机器运行中不会很平稳、可靠，在维修的时候也不太方便，在连接的地方要留出安装空间，机械剪板机会占用一个比较大的空间。机械式剪板机在运动过程中的摩擦会比液压式的大，这就会导致它的使用寿命变短，经济性降低，综合分析就是机械式剪板机的使用寿命低、加工费用高昂、安装空间大、同时噪音也会很大。设计方案不是很适合。液压传动方案，液压系统是一种可以在市场上直接买到得产品，不需要我们自己设计，这就个我们带来了很大的方便。在设计任务相同的情况液压式剪板机要比机械式剪板机简单很多。从传动方面来看，液压传动就只需要一个液压缸和液压马达就能完成传动需求，传动的跨度不会很大，而且它的传动系很简单就是一个皮带轮传动就能满足要求，这是液压设计方案的一大优点。液压设计方案的加工成本计算，外围机架加工费用同机械式相差不大，但是液压设计方案的其他部件要比机械式剪板机便宜得多，按经验公式计算，闸式剪板机的部件大多是由焊接完成，所以加工费用是材料费用的23倍，经计算后有闸式剪板机的总费用为4万元左右，相比之下较机械式剪板机得加工成本低2万元。2.4 本课题拟采用的设计方案 综合考虑，本次剪板机设计的总体方案为电动机经过一级带轮传动完成挡板装置的往复运动，上刀架由液压缸来带动完成上下往复运动同时完成剪板功能要求，剪板机的剪切力是18吨，行程为50mm，每分钟剪板10次。通过以上的经济技术指标分析后，确定了毕业设计的方案就为闸式液压剪板机的设计，液压设计系统图如图2-3所示。图2-3系统传动简图第三章参数计3.1 本课题主要设计参数 由第二章中选择了液压传动方案，对于液压闸式剪板机中主要的参数就是机架外形尺寸、上刀架、下刀架、刀片间隙调整装置尺寸、油缸缸径尺寸等。从设计任务书中得到基本要求尺寸有：1、可剪板厚：6mm 2、可剪板宽：2000mm3、剪切角度：1° 4、行程次数：10次/min3.2 主要尺寸参数的确定由审计任务书中所给4项数据要求，对剪板机的外形尺寸进行设计和确定，首先计算出剪板机所需的剪切力。如下：一、剪切力的计算：假设剪切面上剪切应力分布是均匀分布的。则剪切力的公式为： F=F在使用计算中由于剪切应力分布是均匀的所以有剪切应力公式为： = （1）A表示剪切面的面积。Fs为剪切面上的剪切力，与剪切面相切，故为切应力。由设计任务书上有剪切板得厚度为6mm,宽度为2000mm，剪切面积为： A=h×L=6×2000=12000mm 由经验可以取=15MP 由公式（1）有：F=×A=15MP×12000=1.8×10N失效、安全因数和强度计算。 由脆性材料制成的构件，在拉力作用下，当变形很小的时候就会突然断裂。塑性材料制成的构件，在拉断之前先已出现塑性变形，由于不能保持原有的形状和尺寸，它已不能正常工作，可以把断裂和塑性变形统称为失效。受压短杆的被压溃、压扁同样也是失效。上述这些失效现象都是强度不足造成的，可是构件失效并不都是强度问题。例如，若机床主轴变形过大，即使未出现塑性变形，但是还是不能保证加工精度，这也是失效，是刚度不足造成的。受压细长杆的被压弯，则是稳定性不足引起的失效。此外，不同的加载方式，如冲击、交变应力等，以及不同的环境条件，如高温、腐蚀介质等，都可以导致失效。着主要讨论强度问题。脆性材料断裂时的应力是强度极限,塑性材料到达屈服时的应力是屈服极限，这两者都是构件失效时的极限应力。为了保证构件有足够的强度，在载荷作用下构件的实际应力（称为工作应力），显然要低于极限应力。强度计算中，以大于1的因数除极限应力，并将所得结果称为许用应力，用来表示。 对塑性材料， = 对脆性材料， = 式中，大于1的因数或称为安全因数。把许用应力作为构件工作应力的最高限度，即要求工作应力不超过许用应力。于是得构件轴向拉伸或压缩时强度条件为 = 根据以上强度条件，便可以进行强度校核、截面设计和确定许可载荷等强度计算三、扭转力矩的计算在研究扭转的应力和变形之前，先讨论作用于轴上的外力偶矩及很截面上的内力。 作用于轴上的外力偶矩往往是不会直接给出，经常是给出轴的传送功率和轴的转速。 2××=P×1000 = 9549 在作用于轴上的所有外力偶矩都求出后，即可用截面法研究横截面上的内力。现以下图所示圆轴为例，假想地将圆轴沿nn截面分为两部分，并取部分I作为研究对象。由于整个轴是平衡的，所以I部分也处于平衡状态，这就要求截面nn上的内力系必须归结为一个内力偶矩T，且由部分I的平衡方程=0，求出 T = 0 T =T称为nn截面上的扭矩，它是I,II两部分在截面上相互作用力的分布内力系的合力偶矩。如果取部分II作为研究对象，仍然可以求得T=Me的结果，其方向则与用部分I求得的扭矩相反。为了使无论用部分I或是部分II求得的同一截面上的扭矩非但数值相等，而且符号也相同，把扭矩T的符号规定如下：若按右手螺旋法则把T表示为矢量，当矢量方向与截面的外法线的方向一致是，T为正；反正为负。根据这一法则，在图中的扭矩不论是I部分还是II部分都是正的。若作用于轴的外力偶多于两个，也与拉伸（压缩）问题中画轴力图一样，可以用图线来表示各截面上的扭矩沿轴线变化的情况，图中以横轴表横截面的位置。纵轴表示相应的截面上的扭矩。这种图就称为扭矩图。通过以上的，计算和校核之后，可以基本确定出剪板机的外形尺寸，机架长为2000mm,板厚为50mm,机架高为1700mm，液压缸直径暂时设计为100mm.。3.3主要运动参数的确定 本机器用于剪切厚度为16mm,宽度为2500mm的钢板。 被剪切板料强度以450N/mm2为准,如需剪切其它强度的板料时,应相应减薄被剪板料的厚度。 液压闸式剪板机的主要运动装置是液压油缸，这项内容就是液压缸的选择。液压缸的工作原理缸筒固定：一腔连续地输入压力油。当油的压力足以克服活塞杆上的所有负载时，活塞以速度连续向另一腔运动，活塞杆对外界做功。反之亦然，活塞杆固定：一腔连续地输入压力油时，则缸筒向另一方向运动。反之亦然，液压缸的组成液压缸组成：活塞、缸体、活塞杆、端盖、密封。液压缸的分类按结构形式分：活塞缸：又分单杆活塞缸，双杆活塞缸柱塞缸：又分径向柱塞泵和轴向柱塞泵一 机器的基本参数主要技术规格 单位 大小 1 剪板料强度 N/mm2 4502 液体最大工作压力 MPa 20 3 被剪最大板厚 mm 64 被剪最大板宽 mm 25005 剪切角 1°306 行程次数 min-1 167 立柱间距离 mm 2720 8 后挡料最大距离 mm 6009 刀片长度 mm 260010 工作台距地面高度 mm 800 11 主电机总功率 kW 7.512 后挡料电机 kW 0.55 13 轴向柱塞泵流量 Ml/r 2514 机器重量 kg 4800 二确定液压执行元件的形式 本系统的剪切动作由上刀架向下行程完成剪切工作。 此向下行程可采用单作用单活塞缸,为确保剪切精度与稳定性,采用两个单作用单活塞缸串联完成下压动作.两个单作用单活塞缸作为本系统的主油缸。 本系统需要具有对金属板的压紧功能,也就是本系统的压料装置。当主油缸克服回程支承力上刀架向下行程时,压料装置及上刀架在瞬间获得顺序动作以压紧加工金属板。 同时本系统必需具备卸荷功能,当上刀架主油缸完成剪切目的至死点位置时,整个油路卸荷,同时,上刀架回程,压料装置随之复位。三 拟定液压系统图 液压执行元件以及各回路的结构设计确定之后,就可以跟据功能需要,市场经济性合理地选用液压元器件,根据液压传动系统的五个组成部分：(1)动力元件,(2)执行元件,(3)控制元件,(4)辅助元件,(5)工作介质。将设计选用的元器件有机地结合在一起,构成合理的液压系统图1,兼液压动作循环表1。 液压系统图1:1.网式过滤器2. 轴向柱塞泵3.直通单向阀4.组合阀5.压力表开关6.压力表7.球阀8.电磁换向阀9直动型溢流阀 液压系统循环表：电磁阀主油缸压料缸+下压压紧-快退复位四.分析液压执行元件的主要参数 (一).各液压缸的载向力计算1. 主油缸的载向力:上刀架向下行程的载向力。 Fw1=R+Ffs+Fa R液压执行的工作负载 Ffs垂直于上刀架的负载（因为刀架为垂直向下运动，可以不计） Fa惯性负载 Fa=ma=100×20=200N m运动部件的质量 Fw1=R+Fa =6302. 压料缸的载合力:压料缸的载合力,主要有下压力与惯性力。3. Fa=ma=75×20=1500N Fw2=R+Fa=250+1.5=251.5KN 各液压缸的外载荷力计算结果列于表2中取液压缸的机械效率为0.9,求得相应的作用活塞上的载荷力,并列于表2。液压缸名称工况液压缸外载荷Fw(F)活塞中载荷F(N)主油缸下压63.2×10470.22×104回程0.2×1040.22×104压料缸压紧25.15×10432.65×104复位0.15×1040.165×104 (二).初选系统的工作压力 剪板机为中型剪板机械,初步确定系统工作压力为20Mpa。 (三).计算液压缸的主要结构尺寸 1.确定主油缸的活塞及活塞杆直径 主油缸最大载荷时为下压工况,其载荷力为70.22×104N。 工作在活塞干受压状态,如图2。 F=Fw/m=P1A1-P2A2 式中：A1（/4）D2无杆腔活塞有效作用面积m2 A2(/4)(D2-d2)有杆缸活塞有效作用面积m2 P1液压缸工作腔压力 P2液压缸回油腔压力 D活塞直径 d活塞杆直径 D=0.18m 因为压制过程中回油小P20 就取D=0.18m 按手册d/D=0.7，则活塞杆直径 Dn=0.7×0.18=0.126取d=0.5m 2.压料缸的活塞直径和活塞杆直径 D2=0.109m 取D2=0.11 D2=0.7×0.11=0.77m 按手册d取，d=0.08m五.选择液压元件 (一).选择液压泵 液压泵是液压系统的动力元件,其功用是供给系统压力油,从能量观点看,它把原动机输入机械能转换为输出油液的压力能。 液压泵的工作压力：PpP1+P1 由于本系统用一般节流阀,管路较简单故取P1=0.5Mpa。 液压泵的流量QpQpK(Qmax)K=1.1为漏损系数 液压泵规格选择 查<<液压设计手册>>选用25MCY141B轴向柱塞泵。 Q=25L/minP=31.5Mpa (二).电动机的功率确定 当机器上刀架下压时功率最大,按上刀架下压过程,估算电动机功率,若下压时系统进油路压力损失,液压泵总效率0.7。 则电动机功率为： Pp=Ppqvp/1=(P1+P1)qvn/p=(1.34+0.2)×102(4.78+10.43)10-3/(60×0.7)=63.8W 查电动机产品样本,选用YB2M-4型异步电动机,P=7.5Kw、n=1440r/min。 (三).选择液压阀及相关辅助元件 根据所拟定的液压系统原理图,计算通过液压阀油液的最高压力和最大流量,选择液压元件的型号规格。 序号 元件名称 规格 型号 1 网式滤油器 Q=100L/min WU-100X100-J 2 直通单向阀 P=31.5Mpa d=20mm A-Ha20l 3 组合阀 自制 4 压力表开关 P=32Mpa d=8mm KJF-L8H-S 5 压力表 P=25Mpa d=100mm Y-60 6 球阀 P=31.5Mpa d=15mm YJ20-J15W 7 电磁换向阀 P=31.5Mpa d=6mm 24EI1-H6B-T8 直动型溢流阀 P=31.5Mpa DBDS6K10/31.5 (四).确定油箱的面积容积 油箱主要功能是：储存液压系统工作所需的足够油液；散发系统工作中产生的热量；沉淀污物并逸出油中气体。 初步设计,油箱的有效容积(液面高度点油箱高度80%时,油箱容积)可按下述经验公式确定： V=mqvp 式中：V油箱的有效容积,单位为L； Q液压泵的液压,单位为L/min； m系数,单位min,值的选取:低压系统为24min,中压系统为57min,中高压或高压大功率系统为612min。 对于功率较大且连续工作的液压系统,必要时还应进行平衡计算,以最后确定油箱容积。 分析设计要点如下： 基本结构 为了在相同的容量下得到最大的散热面积，油箱外形以立方体或长六面体为宜。如油箱的顶盖上要安放泵和电动机（也有的置于箱旁或箱下）以及阀的集成装置等，这基本决定了箱盖的尺寸；最高油面只允许达到箱高的80%。根据两点可决定油箱的三向尺寸。当油箱容量较小时，可采用2.54mm的钢板直接焊接而成；当油箱容量较大且较高时，一般采用角钢焊成骨架后再焊上钢板。为使油箱能够承受安装其上的物体重量、机器运转时的转矩及冲击等，油箱应有足够的刚度，顶盖要适当加厚并用螺钉通过焊杂箱体上的角钢加以固定。顶盖可以是整体式的，也可分为几块。泵、电动机和阀的集成装置可直接固定在顶盖上，也可固定在图示安装板上。安装板与顶盖之间应设置减震装置，如垫上橡胶板以缓和震动。油箱底脚高度应在150mm以上，以便散热、搬移和放油。油箱四周要有吊耳，以便起吊装运。吸、回、泄油管的设置 泵的吸油管与系统回油管应尽量远离，为了防止吸油时吸人空气和回油时油液冲入油箱搅动液面，管口都应插入油箱最低油面以下，但离箱低的距离要大于管径的23倍。回油管口应截成45°斜角，以增大通流面积，并面向与回油管相距最近的箱壁以利于散热和沉淀杂物。为防止箱底的沉淀物吸入液压泵，吸油管端部应装有足够能力的过滤器，过滤器离箱壁至少要有3倍管径的距离，距箱底不应小于20mm，以便四面进油。 隔板的设置 设置隔板的目的是将油箱