冲压与塑压设备 教学课件 ppt 作者 王浩钢 4-5章.ppt

第4章 液 压 机,4.1 概 述,4.1.1 液压机的工作原理 液压机的基本工作原理是静压传递原理（即帕斯卡原理），它是利用液体的压力能，靠静压作用使工件变形，或使物料压制成型的压力机械，因为它传递能量的介质为液体，故称为液压机 液压机的工作介质主要有乳化液和油两种，采用乳化液的一般称为水压机，采用油的称为油压机，两者统称为液压机乳化液由2%的乳化脂和98%的软水搅拌混合而成，它具有较好的防腐蚀和防锈性能，并有一定的润滑作用乳化液价格便宜、不燃烧、不易污染工作场地，故耗油量大的以及热加工用的液压机多为水压机油压机应用的工作介质多为机械油，有时也采用透平机油或其他类型的液压油在防腐蚀、防锈和润滑性能方面，油优于乳化液但油的成本高，也易污染工作场地液压机的工作原理如图4-1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，当小柱塞上作 用的力为F1时，根据帕斯卡原理，在 密闭的容器中，液体压力在各个方向 上是相等的，压力将传递到容腔的每 一点因此，在大柱塞2上将产生向上 的作用力F2，迫使制件3变形，且F2= 图4-1 液压机工作原理图 F1×A2/A1A1、A1分别为小柱塞1和 1—小柱塞；2—大柱塞； 大柱塞2的工作面积。

显然，只要施加 3—制件 于小栓塞上一个较小的力，便可在大柱塞上获得一个很大的力例如，Y32—300液压机，高压泵提供压力油的压力为20MPa，液压缸的工作活塞直径为40mm，,,则工作活塞能获得3 000kN的作用力 4.1.2 液压机的特点 液压机与机械压力机比较有如下特点 （1）容易获得最大压力由于液压机采用液压传动静压工作，动力设备可以分别布置，可以多缸联合工作，因而可以制造很大吨位的液压机，如700 000kN模锻水压机但大的锻锤工作时有振动，需要有很大的砧座与地基用于防震，并且曲柄压力机受到曲柄连杆强度的限制，因而不易造得很大 （2）容易获得大的工作空间液压机没有庞大的机械传动机构，而且工作缸可以任意布置，所以工作空间较大，这对于组织流水生产等均较为方便3）容易获得很大的工作行程，并能在行程的任意位置发挥全压液压机的名义压力与行程无关，而且可以在行程中的任何位置上停止和返回这样，对要求工作行程长的工艺（如深拉深）以及安装模具、预压、分次装料或发生故障进行排除都十分方便 （4）压力与速度可以在大范围内方便地进行无级调节一般三缸液压机能很容易得到3级不同压力若将高压液体通入中间工作缸，则得到一级压力；通入两侧工作缸得到二级压力；3个工作缸同时通入高压液，就得到全压。

而且按工艺要求可以在某一行程作长时间的保压，又由于能可靠地控制液压，因而能可靠地防止过载另外，还便于调速，如慢速合模避免冲击等 （5）液压元件已通用化、标准化、系列化这些给设计和制造液压机带来方便，并且液压操作方便，便于实现遥控与自动化 液压机也存在一些缺点，当前还存在的主要问题如下所述1）由于采用高压液体作为工作介质（机械油或乳化液），因而对液压元件精度要求较高，结构比较复杂，机器的调整维修比较困难，而且目前液体的泄漏问题还难以避免，不但污染工作环境、浪费压力油，对于热加工场所还有发生火灾的危险 （2）液体流动时存在压力损失，因而效率较低，尤其是高速运动时效率更低，所以快速小型的液压机，不如曲柄压力机简单灵活 （3）由于液体的可压缩性，在快速卸载时容易在本体或液压系统中产生振动，故液压机不太适合于冲裁、剪切等切断类工艺 由于液压机具有许多优点，所以它在工业生产中得到广泛应用，尤其在锻造、冲压生产中的应用已有悠久的历史，对于大件热锻、大件拉深更显其优越性随着塑料工业的迅速发展，它在塑料成型加工中也占有很重要的位置，是加工热固性塑料、橡胶制品以及四氟乙烯冷坯等的主要压制成型机械，而且能加工长玻璃纤维和,,片状填料的热固性塑料，其制品的物理性能和机械性能优于注射成型的制品。

此外，它在粉末冶金生产和打包、压装等方面都得到广泛应用 4.1.3 液压机的分类 液压机广泛应用于国民经济的各个部门，是锻压机械的一类随着液压机应用范围的扩大，其类型也逐渐增多，但为了操作方便，多为立式结构一般按下列几种方法分类 1．按用途分 （1）锻造液压机：用于自由锻造、钢锭开坯以及有色与黑色金属模锻 （2）冲压液压机：用于各种板材冲压 （3）压制液压机：用于粉末冶金、塑料压制成型等 （4）挤压液压机：用于挤压各种有色金属和黑色金,,属的线材、管材、棒材及型材 （5）校正压装液压机：用于零件校形及装配 （6）层压液压机：用于胶合板、刨花板、纤维板及绝缘材料板等的压制 （7）一般小型液压机：用于压制、压装等一般工艺 （8）一般用途液压机：各种万能式通用液压机 （9）打包、压块液压机：用于将金属切屑等压成块及打包 （10）其他液压机：包括轮轴压装、电缆包装、冲孔等各种其他用途的液压机 2．按机身结构分 （1）柱式液压机：液压机的上横梁与下横梁（工作台）的连接采用立柱，由锁紧螺母上下锁紧压力较大的液压机多为四立柱结构，机器稳定性好，采光情况也较好（图4-2）图4-2 下压式液压机 图4-3 整体框架式液压机的机身结构 1—上横梁；2—立柱；3—活动横 1—紧固螺母；2—调节螺栓；3—墙板； 4—活塞杆；5—工作缸 4—导轨；5—固定螺栓 （2）整体框架式液压机：这种液压机的机身由铸造或型钢焊接而成，一般为空心箱形结构，抗弯性能较好，立柱部分做成矩形截面，便于安装平面可调导向装置。

立柱也有做成“”形的，以便在内侧空间安装电气控制元件和液压元件整体框架式机身在塑料制品和粉末冶金、薄板冲压液压机中获得广泛应用图4-3所示为由两个槽钢作主体焊接成的框架式机身结构，机身的左右内侧装有两对可调节的导轨，活动横梁的运动精度由导轨来保证，运动精度较高 3．按动作方式分 （1）下压式液压机：如图4-2所示，它的工作缸装在机身下部，上横梁固定在立柱上不动，当柱塞上升时带动活动横梁上升，对工件施压开模时，柱塞靠自重复位下压式液压机的重心位置比较低，稳定性好此外，由于工作缸装在下面，在操作中制品可避免漏油污染 （2）上压式液压机：这种液压机的工作缸安设在机身上部（图4-4），活塞从上向下移动对工件（或物料）,,加压这种液压机的装料工序可在固定的工作台上进行，操作方便，而且容易实现快速下行，应用最广 图4-4 Y32—300液压机总图 1—工作缸；2—上横梁；3—立柱；4—活动横梁；5—顶出缸；6—下横梁 a —本体部分；b —操纵控制系统；c —动力部分,,（3）特种液压机：如角式液压机、卧式液压机等 4．按传动形式分 （1）泵蓄能器传动液压机：这种液压机的高压液体 采用集中供应的办法，这样可节省资金，提高液压设备的利用率，但需要高压蓄能器和一套中央供压系统以平衡低负荷和负荷高峰时对高压液体的需要。

这种形式在使用多台液压机（尤其多台大中型液压机）的情况下，无论在技术或经济上都是合理可行的 （2）泵直接传动液压机：这种液压机是每台液压机单独配备高压泵，中小型液压机多为这种传动形式 5．按操纵方式分 按操纵方式分为手动液压机、半自动液压机和全自动液压机 目前使用较多的是下压式泵直接传动半自动和手动的柱式或框架式液压机对层压机一般采用下压式液压机4.1.4 液压机的技术参数及型号 液压机的技术参数是根据它的工艺用途和结构特点确定的，它反映了液压机的工作能力和特点，是设计和选用液压机的重要依据液压机的主要参数如下所述 1．公称压力 公称压力是指液压机名义上能产生的最大力，在数值上等于工作液体压力和工作柱塞总工作面积的乘积，它反映了液压机的主要工作能力一般大中型液压机将公称压力分为两级或三级，泵直接传动的液压机不分级 2．工作液压力 影响最大总压力的因素除工作缸径大小以外，还有工作液压力工作液压力不宜过低，否则不能满足液压机最大总压力的需要反之，工作液压力过高，液压机密封难以保证，甚至会损坏液压密封元件目前国内塑料液压机所用的工作液压力为16MPa、30MPa、32MPa、50MPa等，最常用32MPa左右的工作液压力。

3．最大回程力 液压机活动横梁在回程时要克服各种阻力和运动部件的重力液压机的最大回程力为最大总压力的20%～50% 4．升压时间 升压时间也是液压机的一个重要参数，因为热固性塑料压制过程不仅需要液压机有足够的压力，且当塑料流动性最好时，要求压力能迅速上升到所需要的值，以保证熔料充满模腔，得到满意的制品目前，最大总压力为5 000kN以下的塑料液压机，其升压时间均要求在10s以内 其他技术参数如最大行程、活动横梁运动速度、活动横梁与工作台之间最大距离等，参见表4-1、表4-2和表4-3 液压机型号表示方法如下：,,例如，Y32A—315表示最大总压力为3 150kN、经过一次变型的四柱立式万能液压机其中32表示四柱式万能液压机的组型代号4.2 液压机的结构,尽管液压机类型繁多，但机器的结构一般均由机器的本体部分、操纵部分和动力部分3个基本部分组成，下面以Y32—300万能液压机为例予以介绍 图4-4为Y32—300液压机总图，其本体部分为三梁四柱式结构 4.2.1 本体部分 机器的本体部分包括机身、工作缸与工作活塞、活动横梁、顶出机构等 1．机身 Y32—300液压机机身属于四立柱机身（图4-5）。

目前四立柱机身在液压机上应用较广泛（我国自行设计与制造的具有世界先进水平的120 000kN大型水压机也是采用四立柱结构的机身）四立柱机身由上横梁、,,下横梁和4根立柱组成，每根立柱都有3个螺母分别与上下横梁紧固连接在一起，组成一个坚固的受力框架 液压机的各个部件都安装在机身上，其中上横梁的中间孔安装工作缸，下横梁的中间孔安装顶出缸活动横梁靠4个角上的孔套装在四立柱上，上方与工作缸的活塞相连接，由其带动活动横梁上下运动为防止活动横梁过度降落，导致工作活塞撞击工作缸的密封装置，在4根立柱上各装一个限位套，限制活动横梁下行的最低位置上下横梁结构相似，采用铸造方法，铸成箔体结构下横梁（工作台）的台面上开有T型槽，供安装模具用 机身在液压机工作过程中承受全部的工作载荷，立柱是重要的受力构件，又兼作活动横梁的运行导轨，所以要求机身应具有足够的刚度、强度和制造精度 2．工作缸与工作活塞 工作缸采用活塞式双作用液压缸（图4-6），靠缸口凸肩与螺母紧固在上横梁内在工作缸上部装有充液,,阀和充液油箱活塞上设有双向密封装置，把工作缸分成上下腔，在下部缸端盖装有导向套和密封装置，并借法兰压紧，以保证下腔的密封。

活塞杆下端车有螺纹，靠螺钉与活动横梁刚性连接 当压力油从缸上腔进入时，缸下腔的油液排至油箱，活塞带动活动横梁向下运动，其速度较慢，压力较大当压力油从油缸下腔进入时，缸上腔的油液便排入油箱，活塞向上运动，其运动速度较快，压力较小，这正好符合一般慢速压制和快速回程的工艺要求，并提高生产率 Y32—300液压机只有一个工作缸，对于大型且要求压力分组的液压机可采用3个工作缸液压机的工作缸在液压机工作时承受很高的压力，因而必需具有足够的强度和韧性，同时还要求组织致密目前生产工作缸常用的材料有铸钢、球墨铸铁和合金钢，直径较小的液压缸还可以采用无缝钢管图4-6 Y32—300液压机工作缸 图4-5 Y32—300液压机机身 1—充液阀接口；2—工作缸缸筒； 1、3、7—螺母；2—上横梁；4—立柱； 3—活塞杆；4—螺母； 5—上横梁； 5—限位套；6—下横梁 6—导向套；7—凸肩；8—活动横梁,,3．活动横梁 活动横梁是立式液压机的运动部件，它位于液压机本体的中间活动横梁的结构如图4-7所示，为减轻重量又能满足强度要求，采用HT200整铸成箱体结构，其中间的。