成形设备及自动化课程项目资料
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好，以防漏油。
• ③装配好后，低压情况下进行往复运动排除缸内气体。 • ⑨在试运行前，应对相对运动部位加注润滑油脂。 • ⑩液压缸安装后与导轨卡平行，应进行调整或重新安装。
• 3）机架与立柱连接形式：双螺母式。
• 4）回程方案 • 5）导向形式与调节方案：液压机由四柱导向，液压机滑
块采用固定于机身支柱上的45°斜面导轨导向，为了提高 耐磨能力和便于维修，通常在滑块导轨面上镶有青铜垫板 。滑块比例调速。在通过一液压缸使滑块上下移动的液压 机中，滑块从下行区下降至成型区，同时根据由滑块位置 检测装置测得的位置信号控制其位置，且在成型区中，将 从用于检测滑块压制力的压力检测器获得的压力信号与按 照加工条件设定的预定能力相比较。如果没有达到设定的 能力，滑块继续下降至下死点，同时接续执行位置控制并 将滑块保持在该位置一设定时段。另一方面，当达到设定 的能力时，进行压力控制而非位置控制并将压力保持所述 设定时段。
项目内容及步骤
1）结构方案确定 2）主要尺寸设计计算 3）零件图 4）三维建模 5）强度刚度校核
2020/10/9
一、结构方案确定
• 液压机的结构形式： • 1）梁柱组合形式：三梁四柱式 • 2）立柱连接形式：双螺母式 • 3）液压缸：三缸/柱塞式/ZG35 • 4）立柱材料及预紧方式：45钢/实心/加热预紧 • 5）上横梁：Q235 • 6）支撑形式：法兰支撑法兰固定 • 7）中间缸与活动横梁为刚性连接，侧缸与活动
横梁上。
• 液压缸安装的一般方式如下。 • ①清洗零件。 • ②保证整个活塞杆进退直线度，防止刚性干涉。 • ③要正确安装各处的密封装置。 • ④螺纹连接件拧紧时应使用专用扳手， 扭力矩应符合标准要。 • ⑤活塞与活塞杆、配后，须设法测量其 同轴度和在全长上的直线度是否超
差。
• ⑥装配完毕后活啤组件移动时应元阻滞 感和阻力大小不匀等草草象。 • ⑦油压机液压缸向主机安装时，进出油口接头之间必须加上密封圈并紧固
1
2
D
l
0.37mm
K SF bJ
S---截面中性轴以上面积对中性轴的静距 b---截面中性轴出的宽度 F---梁的截面积 Q---侧缸公称压力 P---中间缸公称压力 a---侧缸中心线到支点距离
• 机架结构形式：三梁四柱式。 • 2）主工作缸位置：主工作缸为中间缸，其余两缸两侧对称布置。安装在上
2020/10/9
最大弯矩计算
M max
P (l
22
D ) Qa
11.5 106 N
m
式中 P—液压缸公称压力
D—缸法兰的环形接触面平均直径
l—立柱宽边中心距
Q—侧缸公称压力
P—中间缸公称压力
a 各段剪力 3
Q1
P
2
Q
2020/10/9
a2
a3
Q2
1 (P
22
Q)
a1
a2
Q3
1P
2
中心截面强度
对截面变化不很大的箱型体架，主要计算其
最大弯矩处，即中心截面上的强度：
max
M h max J
92.41MP
最大弯矩 M max
计算截面惯性矩 J=4.21 1014mm 4
计算截面的形心至最外点距离 h
2020/10/9
惯性矩求解
• 将上横梁简化为工字梁进行计算 • 根据公称压力与梁高及壁厚关系可得
材料选取Q235，许用应力 200MPa,S 35MPa 过渡圆角半径R=30mm，为减轻应力集中 横梁截面高度与柱套高度比值为1 上横梁高度H=3~3.5d, 取H=1350mm
2020/10/9
上横梁二维设计图
主视图
俯视图
上横梁三维建模
三维剖开图
立柱的强度校核
由工作压力，与拉杆面积，立柱面积和预紧力之间的关系，
可得下列公式：
F拉
n
拉
Z
2 3
K
e
ຫໍສະໝຸດ Baidu
z3ke KL K
Z3
1
F支
Z3
m 压
1
Z3 K e
Z3 K L K
KL K Z3
1
KL 0.67, Ke 0.98，K 0.5, Z3 1.5， 拉 1200
压 600，m n 4, 1
可得F拉 0.0716m2，取半径155mm
其他尺寸
壁厚S1
1090830 2
130
mm,
S2 70mm,
法 法缸兰 兰底处 厚处圆 度圆角 ，角RR缸11 底00厚.2.15度5r1~t100.2.2155.5S~832200Sm12m21，2100Rm，2mR1,2t22m610m2m0
mm m
导油柱口d长1 度2h.81m6m2，5md
m，h 2 360 2 1.5m m
m
m
2020/10/9
法兰支撑法兰固定
• 液压缸以法兰支撑并安装在横梁内，当 横梁取45号钢时，g 可取130MPa，
• 算的Ap'' 法13兰0M面P积a,得A1' 0.13m2，A2' 0.04m2
法兰内径D1' 1130mm，D2' 614mm
法兰外径 D1" 2
F支 0.1105m2，可取外边长48cm，内边长33cm
2020/10/9
上横梁的强度和刚度校核
• 由于上横梁的刚度远大于立柱刚度，因此可将上横梁简 化为简支梁，支点间距离为宽边立柱中心距。工作缸压 力简化为作用于法兰半圆环中心上的两个集中力。
• 三缸液压机的上横梁的受力简图如下 最大弯矩在梁中点，如图所示：
横梁为球面连接
2020/10/9
二、主要尺寸设计计算
• 缸的设计计算：
• 活塞直径D=
4 P
p
415 820 31.5
• 则内径D1=D + △=830mm ， 选用材料为 ZG35
[σ]=110~150MPa ，取
130MPa
- 3P
• D外2=D1 =1090mm
2020/10/9
J 1 bH 3 b 4tH 2t3 12 可化为J ct4 3500 704 8.4031010 b BD t 70mm
刚度校核
• 最大挠度为中点
f0
pl3 48EJ
1
6
D
l
2
4
D
l
3
Qal2 8EJ
1
4 3
a l
2
4
d
l
2
K GF
Qa
pl 4
A1'
D1' 2
2
600mm
D2" 327mm取整330mm 2 2020/10/9
立柱的设计及计算
• 当公称压力小于30000KN时选用实心立柱，
材料选取45钢， =45~55MPa，去许用应 力为50MPa
p总'
nF
R
F 4π
20.75cm，取R
20.8cm
上横梁的设计及计算
材料成形设备讨论课
组内成员:魏春肖 靳晓诚 闫云浩 张鑫 指导老师：赵石岩
25MN三梁四柱铸造结构液压机上横梁设计（三缸）
基本参数: 公 称 压 力： 介 质 压 力： 最 大 行 程： 工作台尺寸： 最大开间 H： 工作速度 V：
25MN 31.5MPa 2000mm 2000× 1800mm 4000mm 50mm/s
• ③装配好后，低压情况下进行往复运动排除缸内气体。 • ⑨在试运行前，应对相对运动部位加注润滑油脂。 • ⑩液压缸安装后与导轨卡平行，应进行调整或重新安装。
• 3）机架与立柱连接形式：双螺母式。
• 4）回程方案 • 5）导向形式与调节方案：液压机由四柱导向，液压机滑
块采用固定于机身支柱上的45°斜面导轨导向，为了提高 耐磨能力和便于维修，通常在滑块导轨面上镶有青铜垫板 。滑块比例调速。在通过一液压缸使滑块上下移动的液压 机中，滑块从下行区下降至成型区，同时根据由滑块位置 检测装置测得的位置信号控制其位置，且在成型区中，将 从用于检测滑块压制力的压力检测器获得的压力信号与按 照加工条件设定的预定能力相比较。如果没有达到设定的 能力，滑块继续下降至下死点，同时接续执行位置控制并 将滑块保持在该位置一设定时段。另一方面，当达到设定 的能力时，进行压力控制而非位置控制并将压力保持所述 设定时段。
项目内容及步骤
1）结构方案确定 2）主要尺寸设计计算 3）零件图 4）三维建模 5）强度刚度校核
2020/10/9
一、结构方案确定
• 液压机的结构形式： • 1）梁柱组合形式：三梁四柱式 • 2）立柱连接形式：双螺母式 • 3）液压缸：三缸/柱塞式/ZG35 • 4）立柱材料及预紧方式：45钢/实心/加热预紧 • 5）上横梁：Q235 • 6）支撑形式：法兰支撑法兰固定 • 7）中间缸与活动横梁为刚性连接，侧缸与活动
横梁上。
• 液压缸安装的一般方式如下。 • ①清洗零件。 • ②保证整个活塞杆进退直线度，防止刚性干涉。 • ③要正确安装各处的密封装置。 • ④螺纹连接件拧紧时应使用专用扳手， 扭力矩应符合标准要。 • ⑤活塞与活塞杆、配后，须设法测量其 同轴度和在全长上的直线度是否超
差。
• ⑥装配完毕后活啤组件移动时应元阻滞 感和阻力大小不匀等草草象。 • ⑦油压机液压缸向主机安装时，进出油口接头之间必须加上密封圈并紧固
1
2
D
l
0.37mm
K SF bJ
S---截面中性轴以上面积对中性轴的静距 b---截面中性轴出的宽度 F---梁的截面积 Q---侧缸公称压力 P---中间缸公称压力 a---侧缸中心线到支点距离
• 机架结构形式：三梁四柱式。 • 2）主工作缸位置：主工作缸为中间缸，其余两缸两侧对称布置。安装在上
2020/10/9
最大弯矩计算
M max
P (l
22
D ) Qa
11.5 106 N
m
式中 P—液压缸公称压力
D—缸法兰的环形接触面平均直径
l—立柱宽边中心距
Q—侧缸公称压力
P—中间缸公称压力
a 各段剪力 3
Q1
P
2
Q
2020/10/9
a2
a3
Q2
1 (P
22
Q)
a1
a2
Q3
1P
2
中心截面强度
对截面变化不很大的箱型体架，主要计算其
最大弯矩处，即中心截面上的强度：
max
M h max J
92.41MP
最大弯矩 M max
计算截面惯性矩 J=4.21 1014mm 4
计算截面的形心至最外点距离 h
2020/10/9
惯性矩求解
• 将上横梁简化为工字梁进行计算 • 根据公称压力与梁高及壁厚关系可得
材料选取Q235，许用应力 200MPa,S 35MPa 过渡圆角半径R=30mm，为减轻应力集中 横梁截面高度与柱套高度比值为1 上横梁高度H=3~3.5d, 取H=1350mm
2020/10/9
上横梁二维设计图
主视图
俯视图
上横梁三维建模
三维剖开图
立柱的强度校核
由工作压力，与拉杆面积，立柱面积和预紧力之间的关系，
可得下列公式：
F拉
n
拉
Z
2 3
K
e
ຫໍສະໝຸດ Baidu
z3ke KL K
Z3
1
F支
Z3
m 压
1
Z3 K e
Z3 K L K
KL K Z3
1
KL 0.67, Ke 0.98，K 0.5, Z3 1.5， 拉 1200
压 600，m n 4, 1
可得F拉 0.0716m2，取半径155mm
其他尺寸
壁厚S1
1090830 2
130
mm,
S2 70mm,
法 法缸兰 兰底处 厚处圆 度圆角 ，角RR缸11 底00厚.2.15度5r1~t100.2.2155.5S~832200Sm12m21，2100Rm，2mR1,2t22m610m2m0
mm m
导油柱口d长1 度2h.81m6m2，5md
m，h 2 360 2 1.5m m
m
m
2020/10/9
法兰支撑法兰固定
• 液压缸以法兰支撑并安装在横梁内，当 横梁取45号钢时，g 可取130MPa，
• 算的Ap'' 法13兰0M面P积a,得A1' 0.13m2，A2' 0.04m2
法兰内径D1' 1130mm，D2' 614mm
法兰外径 D1" 2
F支 0.1105m2，可取外边长48cm，内边长33cm
2020/10/9
上横梁的强度和刚度校核
• 由于上横梁的刚度远大于立柱刚度，因此可将上横梁简 化为简支梁，支点间距离为宽边立柱中心距。工作缸压 力简化为作用于法兰半圆环中心上的两个集中力。
• 三缸液压机的上横梁的受力简图如下 最大弯矩在梁中点，如图所示：
横梁为球面连接
2020/10/9
二、主要尺寸设计计算
• 缸的设计计算：
• 活塞直径D=
4 P
p
415 820 31.5
• 则内径D1=D + △=830mm ， 选用材料为 ZG35
[σ]=110~150MPa ，取
130MPa
- 3P
• D外2=D1 =1090mm
2020/10/9
J 1 bH 3 b 4tH 2t3 12 可化为J ct4 3500 704 8.4031010 b BD t 70mm
刚度校核
• 最大挠度为中点
f0
pl3 48EJ
1
6
D
l
2
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D
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3
Qal2 8EJ
1
4 3
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K GF
Qa
pl 4
A1'
D1' 2
2
600mm
D2" 327mm取整330mm 2 2020/10/9
立柱的设计及计算
• 当公称压力小于30000KN时选用实心立柱，
材料选取45钢， =45~55MPa，去许用应 力为50MPa
p总'
nF
R
F 4π
20.75cm，取R
20.8cm
上横梁的设计及计算
材料成形设备讨论课
组内成员:魏春肖 靳晓诚 闫云浩 张鑫 指导老师：赵石岩
25MN三梁四柱铸造结构液压机上横梁设计（三缸）
基本参数: 公 称 压 力： 介 质 压 力： 最 大 行 程： 工作台尺寸： 最大开间 H： 工作速度 V：
25MN 31.5MPa 2000mm 2000× 1800mm 4000mm 50mm/s