冲床的液压系统设计（全套图纸） .doc

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1、摘 要本文主要阐述了冲床的液压系统，该系统主要工作特点是高频、高速、高压。液压技术是机械设备中发展速度最快的技术之一。冲床的滑块由液压缸驱动，用于液压工件的冲剪加工，可以实现滑块快速下降冲剪下降快速上升停止的工作循环。近年来，冲压液压机在提高行程次数的快速性技术、提高工作精度的主动抗偏技术、改善工作特性和降低工作噪声的冲裁减震技术、降低安装功率的节能混合传动技术以及多压力点同步技术和滑块位置与传送的数控调节技术等方面进步很快，过去液压机与机械压力机对比中的缺点已经接近消失。传统的冲压加工设备，在技术性能、加工质量保证和可靠性以及运转经济性方面越来越不适应现代汽车工业大规模、大批量自动化生产的需

2、求。关键词：液压系统、 冲床、 液压缸AbstractThis paper mainly expounds the hydraulic system of punch, the main characteristics of this system is high frequency, high speed, high pressure. Hydraulic technology is one of the fastest growing technology in mechanical equipment. Especially with the microelectronics, the

3、combination of computer technology in recent years, so that the hydraulic technology has entered a new stage of development. Press slider drivens by the hydraulic cylinder, hydraulic parts used for punching processing, can realize the rapid decline of a slider punching down a stop rapid rise in a wo

4、rking cycle. Stamping technology is currently being one of the metal pressure processing method is widely used, it has the characteristics of high efficiency, good quality, energy saving, low cost, so the use of stamping technology more and more advanced industrial countries instead of cutting and o

5、ther processing technology. Stamping technology is widely used in automobile, agricultural machinery, household appliances, electronic instruments, the defense industry and daily necessities such as production department. In recent years, hydraulic stamping press in improving stroke times fast techn

6、ology, precision technology, active anti offset to improve the performance and reduce noise at lower cutting damping technology, energy saving hybrid drive technology installed power and synchronization technology multi-point pressure and sliding block position and transmission of NC technology prog

7、ress soon, the past hydraulic and mechanical press in comparison of shortcomings is almost gone. Stamping processing equipment in the traditional, technical performance, and reliability and operation economy more and more cant adapt to the modern automobile industry, large-scale mass production auto

8、mation needs.Keywords: hydraulic press hydraulic cylinder目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1.1 液压技术及其影响11.1.2 冲床液压系统21.2 液压传动的工作原理及其组成部分21.2.1 液压传动的工作原理31.2.2 液压传动的组成31.3 液压传动的优缺点41.3.1 液压传动的优点41.3.2 液压传动的缺点51.5 冲压设备发展概况及发展趋势81.5.1 冲压设备概述81.5.2 冲压设备发展趋势81.6 课题的来源及研究的目的和意义91.7 课题的研究内容9第2章 冲床液压系统分析102.1 高速冲床液

9、压系统分析102.1.1 冲床液压系统图102.1.2 高速冲床液压系统工作过程112.2 系统基本工作参数112.2.1 最大冲载孔径和冲载板厚的确定112.2.2 系统压力选定122.2.3 周期和行程12第3章 确定执行元件143.1 液压缸基本参数确定143.1.1 缸筒的设计计算143.1.2 活塞杆163.1.3 液压缸进油口尺寸173.1.4 液压缸的密封173.1.5 液压缸摩擦力的计算183.1.6 液压缸基本结构193.2 泵的选择203.2.1 泵的排量203.2.2 泵的选用203.3 电机的选择203.4 速度验算203.4.1 空行时速度验算203.4.2 冲压板厚

10、为1mm时速度验算213.5 蓄能器223.5.1 蓄能器分类223.5.2 蓄能器充气压力P的确定223.5.3 蓄能器容量计算223.6 管路的选择243.6.1 管路内径计算243.6.2 管道壁厚243.7 油箱设计253.8 冷却器253.9 过滤器263.10 阀的选用263.10.1 比例伺服阀的选择263.10.2 其他阀的选择26第4章 冲床液压系统结构设计284.1 阀块的总装结构图284.2 阀块结构图284.3 冲床液压站结构图294.4 液压缸结构图30第5章 液压缸缸筒缸杆的有限元分析315.1 有限元基本理论分析315.1.1 有限元的发展介绍315.1.2 有限

11、元分析的基本思想335.1.3 有限元分析基本过程345.2 ADNIA软件介绍355.3 静力分析365.4 总结与分析38第6章 冲床液压站成本估算统计396.1 元件明细396.2 液压站报价明细40结 论41致 谢42参考文献43附 录144附 录246第1章 绪 论1.1 研究意义液压冲床（如图1-1所示）是目前是冲压设备行业上的一款全自动、智能化的伺服电液复合压力机，其与传统冲床和注压机相比，无论是在机械结构上，还是控制系统及功能上都有极大的突破。液压冲床采用了自主研发的双死循环伺服系统控制方式，人性化程度高、全程自动化、智能化且功能强大。图1-1 液压冲床1.1.1 液压技术及其

12、影响液压技术作为实现现代传动与控制的关键基础技术之一，已成为工业机械、工程建设机械及国际尖端产品不可缺少的重要技术基础。是它们向自动化、高精度、高效率、高速度、小型化、轻量化方向发展的关键技术。世界工业发达国家都将液压工业列为竞争发展的行业，其发展速度远高于机械工业的发展速度。液压元件及其控制已发展成为综合的液压工程技术。机械制造是为国民经济各部门和自身技术改造提供先进技术装备的工业部门。铸造、锻压、焊接、热处理、及切削等是机械制造工业获取毛坯、成形产品及提高零件机械性能的重要生产方法，在众多金属冷、热加工机器设备中普遍使用液压技术，其中压力机和金属切削机床是应用液压技术较早较广的领域。在车、

13、铣、刨、磨、钻各类液压机床中，主要利用液压技术可在较宽范围内进行无级调速，具有良好的换向及换接性能，易于实现工作循环等优点，完成工件及刀具的夹紧、控制进给速度和驱动主轴作业，尽管现代数控机床、加工中心等先进制造设备中采用电伺服系统，但采用液压传动与控制仍然是现代金属切削机床自动化的重要途径。在锻造机、液压机、折弯机、剪切机等压力加工设备中，主要利用液压传动传递力较大、便于压力调节控制和过载保护的特点，进行下料、成形加工等作业。铸造、锻压、焊接、热处理等机器设备的生产作业环境极为恶劣，温度高、粉尘多、湿度大、有腐蚀性气体、振动噪声大。因此要求机器要有良好的适应性、可靠性和维护性。在造型机及浇铸机

14、、焊接机、淬火机等铸造、焊接及热处理机器设备中，主要利用液压技术便于无级调速和远距离遥控作业等特点，进行造型及铸型输送与浇铸、高温零件抓取等作业，以减轻劳动者劳动强度、避免和减少热辐射和有害气体对人身的侵袭并提高生产率。1.1.2 冲床液压系统冲床的滑块由液压缸驱动，用于液压工件的冲剪加工，可以实现滑块快速下降冲剪下降快速上升停止的工作循环。1.2 液压传动的工作原理及其组成部分液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及

15、堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等；船舶用的甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。1.2.1 液压传动的工作原理液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件（液压缸或马达）把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、

16、链条和齿轮等传动元件相类似。1.2.2 液压传动的组成液压传动系统主要由下列5部分组成：（1）动力元件，即液压泵，其职能是将原动机的机械能转换为液体的压力动能（表现为压力、流量），其作用是为液压系统提供压力油，是系统的动力源。（2）执行元件，指液压缸或液压马达，其职能是将液压能转换为机械能而对外做功，液压缸可驱动工作机构实现往复直线运动（或摆动），液压马达可完成回转运动。（3）控制调节元件，指各种阀利用这些元件可以控制和调节液压系统中液体的压力、流量和方向等，以保证执行元件能按照人们预期的要求进行工作。（4）辅助元件，包括油箱、滤油器、管路及接头、冷却器、压力表等。它们的作用是提供必要的条件使

17、系统正常工作并便于监测控制。（5）工作介质，即传动液体，通常称液压油。液压系统就是通过工作介质实现运动和动力传递的，另外液压油还可以对液压元件中相互运动的零件起润滑作用。1.3 液压传动的优缺点1.3.1 液压传动的优点(1) 传动平稳在液压传动装置中，由于液压油液的压缩量非常小，在通常压力下可以认为不可压缩，依靠油液的连续流动进行传动。油液有吸振能力，在油路中还可以设置液压缓冲装置，因此不像机械机构因加工和装配误差会引起振动扣撞击，使传动十分平稳，便于实现频繁的换向；因此它广泛地应用在要求传动平稳的机械上，例如磨床几乎全都采用了液压传动。(2) 质量轻体积小液压传动与机械、电力等传动方式相比

18、，在输出同样功率的条件下，体积和质量可以减少很多，因此惯性小、动作灵敏；这对液压仿形、液压自动控制和要求减轻质量的机器来说，是特别重要的。例如我国生产的1m3挖掘机在采用液压传动后，比采用机械传动时的质量减轻了1t。(3) 承载能力大液压传动易于获得很大的力和转矩，因此广泛用于压制机、隧道掘进机、万吨轮船操舵机和万吨水压机等。(4) 容易实现无级调速在液压传动中，调节液体的流量就可实现无级凋速，并且凋速范围很大，可达2000:1，很容易获得极低的速度。(5) 易于实现过载保护液压系统中采取了很多安全保护措施，能够自动防止过载，避免发生事故。 (6) 液压元件能够自动润滑由于采用液压油作为工作介

19、质，使液压传动装置能自动润滑，因此元件的使用寿命较长。(7) 容易实现复杂的动作采用液压传动能获得各种复杂的机械动作，如仿形车床的液压仿形刀架、数控铣床的液压工作台，可加工出不规则形状的零件。(8) 简化机构采用液压传动可大大地简化机械结构，从而减少了机械零部件数目。(9) 便于实现自动化液压系统中，液体的压力、流量和方向是非常容易控制的，再加上电气装置的配合，很容易实现复杂的自动工作循环。目前，液压传动在组合机床和自动线上应用得很普遍。1.3.2 液压传动的缺点(1) 液压元件制造精度要求高由于元件的技术要求高和装配比较困难，使用维护比较格。(2) 实现定比传动困难液压传动是以液压油液为工作

20、介质，在相对运动表面间不可避免的要有泄漏，同时油液也不是绝对不可压缩的。因此不宜应用在在传动比要求严格的场合，例如螺纹和齿轮加工机床的传动系统。(3) 液压油液受温度的影响由于液压油的粘度随温度的改变而改变，故不宜在高温或低温的环境下工作。(4) 不适宜远距离输送动力由于采用油管传输压力油，压力损失较大，故不宜远距离输送动力。(5) 油液中混入空气易影响工作性能油液中混入空气后，容易引起爬行、振动和噪声，使系统的工作性能受到影响。(6) 油液容易污染油液污染后，会影响系统工作的可靠性。(7) 发生故障不易检查和排除。1.4 液压技术的国内外研究现状分析液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17

21、世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。第一个使用液压原理的是1795年英国约瑟夫布拉曼（Joseph Braman，1749-1814），在伦敦用水作为工作介质，以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机。1905年他又将工作介质由水改为油，使其性能得到了进一步的到改善。第一次世界大战（1914-1918）后液压传动广泛应用，特别是1920年以后,发展更为迅速。液压元件大约在19世纪末20世纪初的20年间，才开始进入正规的工业生产阶段。1925年维克斯（F.

22、Vikers）发明了压力平衡式叶片泵，为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。20世纪初康斯坦丁尼斯克（G Constantimsco）对能量波动传递所进行的理论及实际研究；1910年对液力传动（液力联轴节、液力变矩器等）方面的贡献，使这两方面领域得到了展。我国的液压工业开始于20世纪50年代，液压元件最初应用于机床和锻压设备。60年代获得较大发展，已渗透到各个工业部门，在机床、工程机械、冶金、农业机械、汽车、船舶、航空、石油以及军工等工业中都得到了普遍的应用。当前液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声、低能耗、长寿命、高度集成化等方向发展。同时，新元件的应用、系统计算机辅助

23、设计、计算机仿真和优化、微机控制等工作，也取得了显著成果。目前，我国的液压件已从低压到高压形成系列，并生产出许多新型元件，如插装式锥阀、电液比例阀、电液伺服阀、电业数字控制阀等。我国机械工业在认真消化、推广国外引进的先进液压技术的同时，大力研制、开发国产液压件新产品，加强产品质量可靠性和新技术应用的研究，积极采用国际标准，合理调整产品结构，对一些性能差而且不符合国家标准的液压件产品，采用逐步淘汰的措施。由此可见，随着科学技术的迅速发展，液压技术将获得进一步发展，在各种机械设备上的应用将更加广泛。国内的压力加工行业对数控压力机有着很大的需求量。据有关统计，在“八五”期间国内数控压力机的年需求量将

24、不断上升。但是引进外国设备不仅价格高，而且还受到外汇使用上的限制。只有大型企业和经济实力很雄厚的企业才有能力购买，而许多中、小型厂家则无法购买到所需的数控压力机。由于液压技术广泛应用了高科技成果，如：自控技术、计算机技术、微电子技术、可靠性及新工艺新材料等，使传统技术有了新的发展，也使产品的质量、水平有一定的提高。尽量如此，走向21世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。其主要的发展趋势将集中在以下几方面。减少损耗，充分利用能量液压技术在将机械能转换成压力能及反转换过程中，总存在能量损耗。为减少能量的损失，必须解决下面几个问题：

25、减少元件和系统的内部压力损失，以减少功率损失；减少或消除系统的节流损失，尽量减少非安全需要的溢流量；采用静压技术和新型密封材料，减少摩擦损失；改善液压系统性能，采用负荷传感系统、二次调节系统和采用蓄能器回路。我国电液伺服技术始于六十年代，到七十年代有了实际应用产品，目前约有年产能力2000台；电液比例技术到七十年代中期开始发展，现有几十种品种、规格的产品，约形成有年产能力5000台。总的看，我国电液伺服比例技术与国际水平比有较大差距，主要表现在：缺乏主导系列产品，现有产品型号规格杂乱，品种规格不全，并缺乏足够的工业性试验研究，性能水平较低，质量不稳定，可靠性较差，以及存在二次配套件的问题等，都

26、有碍于该项技术进一步地扩大应用，急待尽快提高。在流体产品领域内，目前世界上最大的流体产品（主要是液压件、密封件及液压附件等）制造企业，美国的派克（Parket）公司，成立于1918年，也有近100年历史，可以提供品种齐全的、高技术水平的液压件、密封件及所有的液压附件。目前世界上最大的用于静液压系统的变量液压元件制造企业，德国的博士力士乐公司，已有200多年的历史，从1953年开始全面制造液压元件，也有50年以上历史。其最具特色的产品是用于静液压传动的变量系统液压元件，无论是斜盘式或斜轴式，闭式（泵控）或开式（阀控）系统液压元件品种都非常齐全，能为各种需要静液压系统元件的工程机械整个系统成套配套

27、。还有世界上最大的传动部件制造企业，德国的ZF公司，成立于1915年，也有近100年历史，能为各种工程机械提供品种齐全的传动部件。在电气配套件方面，世界最大的德国西门子电气公司，以及日本的东芝公司、川崎公司、德国的博士（Bose）公司等，都有50年以上，甚至100年以上的悠久历史，能满足工程机械各种高技术水平的电气系统和电气元件的要求。在科学技术迅猛发展的今天，计算机技术、网络技术、通信技术等现代化信息技术正对人类的生产生活产生着前所未有的影响。这些信息技术的进步，为今后制造业的发展，设计方法与制造技术模式的改变指明了方向，为数字化设计资源与制造资源的远程共享，进一步提高产品开发效率奠定了基础

28、。这一点已经引起了学术界的广泛关注，并且有很多科研学者已经投入到了这方面的研究。目前在液压领域中，特别是中小企业在进行液压传动系统的设计时，存在着零部件种类繁多、系统集成复杂、参考资料缺乏等一系列困难，而远程设计服务可以解决这些问题。为减轻液压设计人员的工作负担，实现现代化设计模式的转变以及设计资源、技术资源和产品信息的共享。1.5 冲压设备发展概况及发展趋势1.5.1 冲压设备概述冲压技术是目前被广泛应用的金属压力加工方法之一，它具有效率高、质量好、能量省、成本低的特点，所以工业先进的国家越来越多的采用冲压技术来代替切削技术和其他加工技术。冲压技术广泛应用于汽车工业、农业机械、家用电器、电子

29、仪表、国防工业及日用品等生产部门。先进的冲压设备是冲压技术发展的先决条件，当今国内外的冲压设备其冲压系统主要由机械式和液压式两种3。随着电子技术和液压技术的发展，出现了各种液压式数控压力机。液压式压力机采用液压传动系统来代替曲柄滑块机构。1.5.2 冲压设备发展趋势近年来，冲压液压机在提高行程次数的快速性技术、提高工作精度的主动抗偏技术、改善工作特性和降低工作噪声的冲裁减震技术、降低安装功率的节能混合传动技术以及多压力点同步技术和滑块位置与传送的数控调节技术等方面进步很快，过去液压机与机械压力机对比中的缺点已经接近消失1。传统的冲压加工设备，在技术性能、加工质量保证和可靠性以及运转经济性方面越

30、来越不适应现代汽车工业大规模、大批量自动化生产的需求2。为提高工作效率，降低能源消耗，实现大规模生产，国外生产厂家制造出先进的数控告诉冲压设备，其基本特点为：（1） 滑块行程次数高，滑块行程次数一般高于200次/min；（2） 精度要求高，尤其是对压力机的动态精度要求很高；（3） 震动和噪声要求小，设备的动平衡要求高；（4） 制动性能好；（5）检测控制系统完善，一般采用PCL控制器和数控技术队冲压设备各元件和参数进行检测和设定来实现工作过程自动化。（6）其辅助设备齐全，应配备自动送料及废料剪切等机构。现代先进的冲压设备发展趋势：高速化、高效化、低消耗。提高液压机的工作效率，降低生产成本；机电液

31、一体化。充分利用机械和电子方面的先进技术促进整个液压系统的完善；自动化、智能化；液压元件集成化，标准化。1.6 课题的来源及研究的目的和意义课题来源于沈阳中之杰流体传动控制有限公司冲床就是一台冲压式压力机。在国民生产中，冲压工艺对于比较传统机械加工来说有节约材料和能源，效率高，对操作者技术要求不高及通过各种模具应用可以做出机械加工所无法达到的产品这些优点，因而它的用途越来越广泛。因此通过本次毕业设计主要学习掌握综合运用液压传动、机械设计、工程系统等课程中所学理论知识的能力；着重突出液压系统设计的独立性和实用性，培养和提高独立分析问题和解决实际问题的能力，为今后适应工作岗位和创造性地开展工作打下

32、坚实基础。1.7 课题的研究内容对现有的冲床液压系统进行调研和分析，明确冲床液压系统的工作机理和分类，设计冲床液压系统中的相关部分，并对其进行总结。其中包括：（1）分析现有液压冲床液压系统的组成和工作原理；（2）设计冲床液压系统原理图；（3）设计冲床液压油源；（4）设计液压缸的装配图；（5）设计液压缸的部分零件图；（6）设计系统所需的阀块装配图；（7）设计阀块的零件图；（8）撰写毕业论文。第2章 冲床液压系统分析2.1 高速冲床液压系统分析高速冲床既可对工件进行冲孔又可进行冲压成形。不同的加工方式对系统的压力，冲头的速度都有不同的要求，冲孔时，要求冲头以最大的速度下降加工工件，并且快速上升返回

33、。而成形过程要求滑块以较快的速度下降，遇到负载时冲头速度降低且系统压力升高，确保对钢板的准确冲压成形，冲压完毕冲头以较快的速度上升。该系统主要工作特点是高频、高速、高压4。2.1.1 冲床液压系统图系统最大压力为p=25MPa，频率为f=300次/min冲床系统原理图如图2-1所示。1-过滤器；2-电机；3-泵；4-冷却器；5-压力表；6-单向阀；7-电磁换向阀；8-溢流阀；9-电液换向阀；10-蓄能器；11-比例伺服阀；12-液压缸图2-1 冲床液压系统原理图2.1.2 高速冲床液压系统工作过程比例伺服阀的比例电磁铁输入电压为正时，其右位工作，来自泵的液压油通过比例伺服阀进入油缸的上腔，油缸

34、的下腔排出的液压油经过液控换向阀和比例伺服阀进入油缸的上腔，组成差动快速回路，活塞杆带动冲头快速向下运动，当冲头遇到工件受阻时，系统压力升高，达到液控换向阀的压力，液控换向阀的左位接通，差动连接被切断，由泵自己本身出来的液压油向上腔供油，活塞缓慢向下运动，冲压工件，下腔的油通过液控换向阀流回油箱，冲压完毕后冲头到达下位极限，接近开关SQ2向控制系统发信号，使比例伺服阀输入电压信号为负，控制比例伺服阀左位工作，同事负载消失，液控换向阀右位接通，泵向下腔供油，同时上腔的油通过比例伺服阀流回油箱，活塞向上运动，完成了一个工作循环。2.2 系统基本工作参数2.2.1 最大冲载孔径和冲载板厚的确定 要求

35、系统最大工作载荷kN 冲载力的计算公式： （2-1） 式中：冲载周长（mm） 板材厚度（mm） 材料抗剪强度（MPa）。 材料抗剪强度不仅与材料的性质有关还与材料硬化强度，材料相对厚度，凹凸模相对间隙（Z/t）以及冲载速度有关。为简化计算，可按表2-1选用值表2-1材料抗剪强度值选用孔径Z=0.15tZ=0.005t（52.5）t(1.51.8) (21.5)t(1.21.4) (2.02.6) =t1.83.6 该系统中Z=0.15t，由表可以看出冲孔直径相对于板材厚度越大时，其抗剪强度越小，对于冲床，板材厚度一般相对于冲孔直径来说很小，所以在该系统中选用=。 所以冲孔时冲载力计算公式为：

36、（2-2）式中： 材料抗拉强度（MPa），为计算方便取刚才的抗拉强度=550MPa。由公式（2-2）可得出针对不同的板料厚度本冲床所能冲载的最大孔径不同，见表2-2表2-2 一定厚度时改冲床所能冲载的最大孔径板厚t（mm）0.512345孔径D（mm）1759045302218图中t代表板厚，s代表滑块行程。当空行程运动时，若忽略摩擦力的影响系统负载为零，在冲头冲压工作的过程中，负载逐渐增大，当冲头到达板厚的1/3处时，冲压力最大，随着冲载的进行，压力又逐渐减小。2.2.2 系统压力选定 压力选定过程中系统压力越高液压缸尺寸越小，所以压力应选择尽量高，该系统采用高压泵31.5MPa柱塞泵，所以

37、溢流阀调定压力定位MPa。2.2.3 周期和行程 要求该高速冲床最大行程s=40mm，不同的工作行程，系统的冲压频率（周期）也不同，当工作行程为12mm时，冲载频率f=300次/min，此时周期：=60/f=0.2s第3章 确定执行元件3.1 液压缸基本参数确定液压缸是该系统的主要元件，它能直接带动冲头进行冲压工作。按照工作要求和工作特点，自行设计了冲压缸。3.1.1 缸筒的设计计算 缸筒是液压缸的主体零件，它与缸盖、活塞等零件构成密闭容腔，形成内压，推动活塞杆运动。设计缸筒时，不仅要保证液压缸的作用力、速度和行程，而且必须有足够的强度和刚度，以便抵抗液压力和其他外力的作用。另外缸筒与活塞之间

38、的相对运动，既要能滑动自如，又要能够保持密封，所以必须具有一定的几何精度、表面光洁度和配合精度5。（1）内径D计算高压时系统最大压力为p=25MPa，最大负载max=200kN，初定系统阻力f=25kN。工作时，活塞受力公式为： +=p=/4式中： 液压缸内径（mm）；冲压力（kN）； 系统阻力(kN)； p系统压力(MPa)； 液压缸活塞杆面积（mm2）；液压缸内径计算公式： =107.1mm按照表3-1缸筒内径系列（GB/T2348-1993）810121620253240506380100110125140160180200(2）缸筒材料缸筒的材料一般要求有做够的冲击韧性和强度，目前，普

39、遍采用缸筒材料是热轧或冷拔无缝钢管。近几年来由专业厂提供内圆已经研磨和外圆精加工的高精度冷拔无缝钢管，按所需长度切割材料。本次材料选用45号钢冷拔无缝钢管。内径110mm 壁厚15mm。(3) 缸筒厚度校核在中低压液压系统中，缸筒壁厚往往由结构工艺要求决定，一般不要求校核，但在高压系统中按照下列情况进行校核：当/D时为薄壁，可按下式校核： （3-1）式中：最高允许压力，一般规定=1.5， =1.5=37.5MPa缸筒材料许用应力，当 /时为厚壁，按下式进行校核： （3-2）缸筒采用45号无缝钢管，壁厚=15mm，/=15/110=0.13，所以用公式（3-2）进行厚度校核： mm15mm,所以

40、=15mm满足强度要求。3.1.2 活塞杆活塞杆为实心结构，材料为45号钢。先按照压缩拉伸强度来计算活塞杆直径d：mm式中： 活塞杆材料许用应力，=MPa计算出活塞杆直径后见表3-2进行圆整。表3-2液压缸活塞杆直径推荐值活塞杆受力情况受拉伸受压缩，工作压力（MPa）5577活塞杆直径（0.30.5）(0.50.55) （0.60.7）0.7该系统最大工作压力为25MPa，所以活塞杆直径：0.7D=77mm冲床液压系统中，活塞有较高的运动速度，可以降低冲压周期，所以活塞杆应尽量选择的大些，以提高液压缸回程速度，但因为快进过程采用了差动连接，若活塞杆直径太大，其快速下降的速度便会降低，所以应选择

41、合适的活塞杆直径。差动快速下降时活塞速度： （3-3）活塞退回时速度： （3-4）要降低运动时间，则应对求最大值，求得mm，即时活塞运动时间最少。参照表3-3活塞杆直径系列选区d=80mm。表3-3活塞杆直径10121416182022252832364045505663708090110110125140160180200液压缸基本参数为：液压缸内径D=110mm，活塞杆直径d =80mm，缸筒厚度mm，活塞行程s=40mm。3.1.3 液压缸进油口尺寸通过上面计算，液压缸进油口尺寸见表3-4 表3-4 25MPa 系列单杆液压缸螺纹连接油口安装尺寸（ISO 8137-1986）缸径D（mm

42、）ECEE(mm)50M221.51263， 80M27216100，125M33220160，200M42225250，320M50232400，500M50238 液压缸应设在两端的极限位置，一般布置在缸筒或前后端盖上。选择油口尺寸的主要参数是油管直径。油管的有效通油直径应保证油液流速在24.5m/s一下，这样可以减少压力损失，提高效率，减轻震动和噪音，油口的连接方式有螺纹连接，法兰连接等，本液压缸油口选用螺纹连接。 该液压缸是最高工作压力为25MPa的单活塞杆液压缸，有经查表2-6选用连接螺纹尺寸为M332。3.1.4 液压缸的密封 液压缸依靠密封油容积的变化传动力和速度，液压油在系统及

43、元件的容腔内流动或暂存时，由于压力、间隙、粘度等因素的变化，而导致少量工作介质越过容腔边界，由高压腔向低压腔或外界流出，造成泄漏。密封元件可以防止液压缸的泄漏及外界尘埃和异物的侵入6。密封装置的优劣势将直接影响液压缸的工作性能。密封不好的液压缸，不仅会污染环境、降低容积效率、增加功率损失，有时还会影响液压缸的正常工作7。液压缸密封件选用取决于压力速度温度和工作介质等因素。密封件的合理选用对液压缸有重要的意义。密封效果决定了液压缸的容积效率；密封摩擦力的大小，决定了液压缸的机械效率；密封材料的耐热性能，影响液压缸的加工温度；液压缸的工作速度，也受密封件的限制；密封件的材料和系统采用的工作温度；液

44、压缸的工作速度，也受密封件的限制；密封件的材料和系统采用工作介质要有相容性；动密封件的摩擦阻力要小，即摩擦系数要小而稳定，特别是静、动摩擦系数差值要小8。密封件的耐磨性要好，磨损后应有一定程度的自动补偿，制造简单、装拆方便、成本低廉。（1）活塞的密封选用DICHTOMATIK公司的K03组合式孔用密封圈，其最高工作压力为40MPa。温度-30100，运动速度0.5m/s。按照缸筒内径选择的型号为：K03-110-00117 。（2）活塞杆的密封活塞杆与盖处的密封采用DICHTOMATIK公司的MA39双唇轴用Y形圈，该形圈最高工作压力可达40MPa，温度-40100，运动速度小于0.5/S,根

45、据活塞杆直径选择其型号为：MA39-80/22965。（3）活塞杆的防尘活塞杆在伸缩过程中直接与外界接触，常有灰尘、砂粒、铁屑等污物落在活塞杆上。若将污物带劲液压缸。不仅会加剧零件的磨损、产生划痕，而且会影响液压系统的正常工作，因此要安装防尘装置。 活塞防尘圈选用DICHTOMATIK公司AD48双唇防尘圈，它是双向作用的防尘圈，其使用寿命特别长，使用温度-40100，运动速度最高为1.0m/s。按活塞杆基本参数选用AD48-80/88981。3.1.5 液压缸摩擦力的计算 液压缸的密封装置设置在活塞与缸筒之间，活塞杆与缸盖之间，因此液压缸总的密封摩擦阻力为： （3-5）式中： 缸总的密封摩擦力（kN