壓縮包內含有CAD圖紙和說明書,咨詢Q 197216396 或 11970985
本科畢業(yè)設計
題 目 液壓剪板機的液壓系統(tǒng)設計
院 系
專 業(yè)
姓 名
學 號
學習年限
指導教師
申請學位
液壓剪板機液壓系統(tǒng)設計
摘 要： 液壓技術是現(xiàn)代制造的基礎，它的廣泛應用，很大程度上代替了普通成型加工，全球制造業(yè)發(fā)生了根本性變化。因此，液壓技術的水準、擁有和普及程度，已經成為衡量一個國家綜合國力和現(xiàn)代化水平的重要標志。為適合這種行勢，需要大量設計一些液壓機的工作系統(tǒng)。本次就是要設計一款剪板機液壓系統(tǒng)。液壓技術已被世界各國列為優(yōu)先發(fā)展的關鍵工業(yè)技術，成為當代國際間科技競爭的重點。
這是機械類液壓設計說明書，是根據液壓設計手冊上的設計程序及步驟編寫的。本設計的主要內容包括：剪板機液壓系統(tǒng)的設計課題及有關參數；液壓缸工作壓力和流量的確定；液壓系統(tǒng)圖的擬定；驅動電機及液壓元件的選擇；液壓系統(tǒng)主要性能的驗算。
關鍵詞：剪板機 液壓缸 液壓泵 系統(tǒng)壓力
Hydraulic plate shears hydraulic
system design
ABSTRACT: Hydraulic technology is the foundation of modern manufacturing, and its wider application, to a large extent replaced the ordinary forming, the global manufacturing sector has undergone fundamental changes. Therefore, the hydraulic technology standards, possession and penetration, has become of a country's comprehensive national strength and an important indicator of the level of modernization. This trip is suitable for potential, a lot needs to design some hydraulic system of work.
The design for hydraulic machinery design specification is based on hydraulic design manual on the design of the procedures and steps to prepare. The main content of this book include: cutting plate machine hydraulic system design issues and related parameters; hydraulic cylinder pressure and flow of work to be confirmed; hydraulic system of the plan drawn up; drive motor and hydraulic components of choice; hydraulic system checking performance of the major design experience.
KEYWORDS: Cutting plate machine Hydraulic cylinder Hydraulic pump Press
目 錄
1 引言 1
1.1 液壓剪板機簡介 1
1.2 液壓剪板機的最新發(fā)展 2
1.3 液壓傳動技術的發(fā)展概況 3
2 任務分析 4
2.1 液壓剪板機工作參數要求 4
2.2 液壓系統(tǒng)的工作原理 4
2.3 剪板機液壓系統(tǒng)的總體結構 5
2.4 主要機構組成 5
2.5 制定液壓系統(tǒng)的基本方案 7
3 剪板機液壓系統(tǒng)原理圖 7
3.1 系統(tǒng)原理圖 7
3.2 電磁鐵動作順表 9
3.3 剪板機液壓系統(tǒng)的工作過程 9
4 液壓系統(tǒng)的計算及液壓元件的選擇 10
4.1 液壓剪板機工作參數要求 10
4.2 液壓缸的設計 11
4.3 油箱的設計 17
4.4 管件的設計 19
4.5 液壓泵的選擇 19
4.6 閥的選擇 21
4.7 電機的選擇與計算 24
總結與致謝 26
參考文獻 28
附錄 29
1 引言
1.1 液壓剪板機簡介
剪板機作為機械機床的一種形式，其主要應用于各種板材的剪切作業(yè)中，由于我國近年來科技水平的提高，剪板機的種類也隨之增多。其中液壓擺式剪板機、液壓閘式剪板機都是較為明顯的應用設備，它們具有一定的共同點，那就是這兩種剪板機的傳動系統(tǒng)都是液壓系統(tǒng)，該系統(tǒng)的應用對于剪板機的生產效率具有一定程度的提升作用。
液壓擺式剪板機是目前市場中常用的一種剪板機設備，它能夠剪切不同厚度的鋼板材料，其性能也非常優(yōu)良，因此該種剪板機深受消費者的青睞。據目前的液壓擺式剪板機市場分析，我們可以知道，常用的剪板機分為平剪、滾剪及震動剪3種類型。平剪機是使用量最多的，剪切厚度小于10mm的剪板機多為機械傳動，大于10mm的為液壓傳動。一般用腳踏或按鈕操縱進行單次或連續(xù)剪切金屬。
隨著現(xiàn)代科學的發(fā)展剪板機工藝也發(fā)生了很大變化，已由傳統(tǒng)的手工操作發(fā)展到今天的全自動機械化。液壓技術是現(xiàn)代制造的基礎，它的廣泛應用，很大程度上代替了普通成型加工，使全球制造業(yè)發(fā)生了根本性變化。液壓技術已被世界各國列為優(yōu)先發(fā)展的關鍵工業(yè)技術，成為當代國際間科技競爭的重點。因此，液壓技術的水準、擁有和普及程度，已經成為衡量一個國家綜合國力和現(xiàn)代化水平的重要標志。為適合這種行勢，需要大量設計一些液壓機的工作系統(tǒng)。本次就是要設計一款剪板機液壓系統(tǒng)。
剪板機是一種用于剪切金屬板料的機床。大中型剪板機的主運動（剪刀上、下）多數采用液壓傳動，即采用液壓缸帶動剪刀（架）上下。為了防止板料翹起或移動，剪切時必須用壓料腳將板材壓緊。而為了減少送料時摩擦力，送料時采用拖料球支承板料。這些輔助動作用若干個小輔助缸完成。剪切時主缸的典型動作循環(huán)為：空程下行-剪切-緩沖-快速回程。在下行過程中主缸可隨時停止運動并退回（點動）。
剪板機剪切后應能保證被剪板料剪切面的直線度和平行度要求，并盡量減少板材扭曲，以獲得高質量的工件。剪板機的上刀片固定在刀架上，下刀片固定在工作臺上。 工作臺上安裝有托料球，以便于板料的在上面滑動時不被劃傷。 后擋料用于板料定位，位置由電機進行調節(jié)。 壓料缸用于壓緊板料，以防止板料在剪切時移動。 護欄是安全裝置，以防止發(fā)生工傷事故。
1.2 液壓剪板機的最新發(fā)展
金屬切削機床是應用液壓技術較廣泛的領域之一。采用液壓傳動技術與控制的機床，可在較寬范圍內進行無級調速，具有良好的換向及速度換接性能，易于實現(xiàn)自動工作循環(huán)，對提設計其高生產效率，改進產品質量和改善勞動條件，都起著十分重要的作用。
液壓系統(tǒng)的實就是液壓站的設計，它是獨立的液壓裝置，它按驅動裝置要求供油，并控制油流的方向、壓力和流量，它適合用于主機與液壓裝置分離的各種液壓機械下。在用的時候只要將液壓站與主機上的執(zhí)行機構（油缸和油馬達）用油管相連，液壓機械即可實現(xiàn)各種規(guī)定的動作。
液壓傳動相對于機械傳動來說，是一門發(fā)展較晚的技術。自18世紀末英國制成世界上第一臺水壓機算起，液壓傳動技術只有二三百年的歷史。直到20世紀30年代它才較普遍地用于起重機、機床及工程機械。
20世紀60年代以來，液壓技術隨著原子能、空間技術、計算機技術的發(fā)展而迅速發(fā)展，并滲透到各個工業(yè)領域中。液壓技術開始向高速、高壓、大功率、高效率、低噪聲、經久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。同時，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助測試(CAT)、計算機直接控制(CDC)、機電一體化技術、可靠性技術等方面也是當前液壓傳動及控制技術發(fā)展和研究的方向。
我國的液壓工業(yè)開始于20世紀50年代，最初只應用于機床和鍛壓設備上，后來又用于拖拉機、剪板機和工程機械。現(xiàn)在，我國的液壓元件隨著從國外引進一些液壓元件、生產技術以及進行自行設計，現(xiàn)已形成了系列，并在各種機械設備上得到了廣泛的使用。盡管如此，我國的液壓元件與國外先進的同類產品相比，在性能上，在種類上、在規(guī)格上仍存在著較大的差距。
我國已瞄準世界發(fā)展主流的液壓元件系列型譜，有計劃地引進、消化、吸收國外最先進的液壓技術和產品，大力開展產品國產化工作。我國的液壓技術在21世紀必將獲得更快的發(fā)展。
目前的情況可以分析看出，單一技術的傳動方式構成簡單、傳動可靠，適用于某些特定的場合和領域。而在大多數的實際應用中，這些傳動技術往往不是孤立存在的，彼此之間都存在著相互的滲透和結合，如液力、液壓和電力的傳動裝置中都或多或少的包含有機械傳動環(huán)節(jié)，而新型的機械和液力傳動裝置中也設置了電氣和液壓控制系統(tǒng)。換句話說，采用有針對性的復合集成的方式，可以充分發(fā)揮各種傳動方式各自的優(yōu)勢，揚長避短，從而獲得最佳的綜合效益。值得注意的是，兼有調節(jié)與布局靈活性及高功率密度的液壓傳動裝置在其中充當著重要角色。自20世紀90年代以來，工程機械進入了一個新的發(fā)展時期，新技術的廣泛應用使得新結構和新產品不斷涌現(xiàn)。隨著微電子技術向工程機械的滲透，工程機械日益向智能化和機電一體化方向發(fā)展，對工程機械行走驅動裝置提出的要求也越來越苛刻。近年來，液壓技術迅速發(fā)展，液壓元件日臻完善，使得液壓傳動在工程機械傳動系統(tǒng)中的應用突飛猛進，液壓傳動所具有的優(yōu)勢也日漸凸現(xiàn)?？梢韵嘈?，隨著液壓技術與微電子技術、計算機控制技術以及傳感技術的緊密結合，液壓傳動技術必將在工程機械行走驅動系統(tǒng)的發(fā)展中發(fā)揮出越來越重要的作用。
因此對于液壓系統(tǒng)的應用于研究對于國民經濟發(fā)展、提高工廠效益都有非常積極的作用。
1.3 液壓傳動技術的發(fā)展概況
液壓傳動相對于機械傳動來說，是一門發(fā)展較晚的技術。自18世紀末英國制成世界上第一臺水壓機算起，液壓傳動技術只有二三百年的歷史。直到20世紀30年代它才較普遍地用于起重機、機床及工程機械。
在第二次世界大戰(zhàn)期間，由于戰(zhàn)爭需要，出現(xiàn)了由響應迅速、精度高的液壓控制機構所裝備的各種軍事武器。第二次世界大戰(zhàn)結束后，戰(zhàn)后液壓技術迅速轉向民用工業(yè)，液壓技術不斷應用于各種自動機及自動生產線，從而使它在機械制造、工程機械、農業(yè)機械、汽車制造等行業(yè)得到推廣應用。
20世紀60年代以來，液壓技術隨著原子能、空間技術、計算機技術的發(fā)展而迅速發(fā)展，并滲透到各個工業(yè)領域中。液壓技術開始向高速、高壓、
大功率、高效率、低噪聲、經久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。同時，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助測試(CAT)、計算機直接控制(CDC)、機電一體化技術、可靠性技術等方面也是當前液壓傳動及控制技術發(fā)展和研究的方向。
我國的液壓工業(yè)開始于20世紀50年代，最初只應用于機床和鍛壓設備上，后來又用于拖拉機、剪板機和工程機械。現(xiàn)在，我國的液壓元件隨著從國外引進一些液壓元件、生產技術以及進行自行設計，現(xiàn)已形成了系列，并在各種機械設備上得到了廣泛的使用。盡管如此，我國的液壓元件與國外先進的同類產品相比，在性能上，在種類上、在規(guī)格上仍存在著較大的差距。
我國已瞄準世界發(fā)展主流的液壓元件系列型譜，有計劃地引進、消化、吸收國外最先進的液壓技術和產品，大力開展產品國產化工作。我國的液壓技術在21世紀必將獲得更快的發(fā)展。
自2O世紀9O年代以來，工程機械進入了一個新的發(fā)展時期，新技術的廣泛應用使得新結構和新產品不斷涌現(xiàn)。隨著微電子技術向工程機械的滲透，工程機械日益向智能化和機電一體化方向發(fā)展，對工程機械行走驅動裝置提出的要求也越來越苛刻。近年來，液壓技術迅速發(fā)展，液壓元件日臻完善，使得液壓傳動在工程機械傳動系統(tǒng)中的應用突飛猛進，液壓傳動所具有的優(yōu)勢也日漸凸現(xiàn)?？梢韵嘈?，隨著液壓技術與微電子技術、計算機控制技術以及傳感技術的緊密結合，液壓傳動技術必將在工程機械行走驅動系統(tǒng)的發(fā)展中發(fā)揮出越來越重要的作用。
2 任務分析
2.1 液壓剪板機工作參數要求
設計要求主機中能完成空載啟動，剪切、和快速回程動作。輔助動作包括：剪切中途回程、點動向上、點動向下等動作。設計過程中液壓元件所選用型號應正確、有理有據；整個液壓系統(tǒng)設計科學、規(guī)范、合理。
表2-1設計參數
項目
單位
數值
公稱力
KN
1200
最高工作壓力
MPa
32
單缸選用壓力
MPa
16
主液壓缸
推程
mm/s
40
回程
mm/s
80
夾緊液壓缸
頂出行程
mm/s
40
回程
mm/s
80
2.2 液壓系統(tǒng)的工作原理
從電機輸出的扭矩通過帶傳動傳給液壓泵使之運轉，之后機床的運作應分為送料、定位、裝夾、進刀、退刀，現(xiàn)在來分別分析以上運動的實現(xiàn)過程。
1.送料
板料的傳送主要靠皮帶傳動來實現(xiàn)。
2.定位
液壓系統(tǒng)應設計一個擋料缸，主要用于阻礙板料的繼續(xù)前進。在送料過程，當板料運行到擋料缸的位置時，與擋料缸上的行程開關碰撞，此時工件也不再向前運行，工件得到了定位。
3.裝夾
在完成板料的定位之后，由行程開關的作用，給電氣液壓聯(lián)合控制系統(tǒng)一個信號，使夾緊液壓缸進入工作狀態(tài)從而夾緊工件。
4.進刀
夾緊液壓缸夾緊工件之后，液壓系統(tǒng)的壓力急劇上升，達到某一設定值之后，通往主液壓缸的溢流閥打開，此時液壓系統(tǒng)便開始向主液壓缸供油。主液壓缸與剪切板料的道具相接，通過主液壓缸的運動來實現(xiàn)對板料的剪切。在此過程中選用兩個主液壓缸驅動刀具剪切。兩個串聯(lián)的液壓缸不可能行程完全一致，這樣容易產生誤差使刀具傾斜，影響剪切的質量等，因此液壓系統(tǒng)中應包含同步回路，以使兩個主液壓缸在每個行程中都能保持同步，消除相應的誤差。
5.退刀（同時松夾）
當主液壓缸的活塞桿運行到規(guī)定的行程時，由于行程開關擋塊的作用，不可能再向前運行，此時便完成了剪切。行程開關會給電-液控制系統(tǒng)一個信號，通過電-液控制系統(tǒng)的作用，使主液壓缸反方向運動進行退刀，與此同時，主液壓缸的活塞退了一定的行程時，又與活塞桿的端部上的行程擋塊發(fā)生碰撞，此行程開關發(fā)出信號，使夾緊缸回油，板料被松開。當夾緊缸回程時又與行程開關碰撞，行程開關發(fā)出相應的信號，使整個液壓系統(tǒng)回油，恢復到初始狀態(tài)，以便于進行下一次剪切。
2.3 剪板機液壓系統(tǒng)的總體結構
剪板機液壓系統(tǒng)主要由插裝閥主閥、單向閥、電磁閥、梭閥、壓力繼電器等組成。它的工作流程：空載啟動—空程下行—剪切—緩沖—刀架回程—輕壓對線—剪切中途回程—點動上—點動下.
液壓剪板機由主機及動力機構兩大部分組成。主機部分包括機身、主缸、頂出缸及充液裝置等。
動力機構由油箱、高壓泵、低壓控制系統(tǒng)、電動機及各種壓力閥和方向閥等組成。電氣裝置按照液壓系統(tǒng)規(guī)定的動作程序，選擇規(guī)定的工作方式，在發(fā)出訊號的指令下，完成規(guī)定的工藝動作循環(huán)。
動力機構在電氣裝置的控制下，通過泵和油缸及各種液壓閥，實現(xiàn)能量的轉換，調節(jié)和輸送，完成各種工藝動作的循環(huán)。
2.4 主要機構組成
液壓傳動控制是工業(yè)中經常用到的一種控制方式，它采用液壓完成傳遞能量的過程。因為液壓傳動控制方式的靈活性和便捷性，液壓控制在工業(yè)上受到廣泛的重視。液壓傳動是研究以有壓流體為能源介質，來實現(xiàn)各種機械和自動控制的學科。液壓傳動利用這種元件來組成所需要的各種控制回路，再由若干回路有機組合成為完成一定控制功能的傳動系統(tǒng)來完成能量的傳遞、轉換和控制。
從原理上來說，液壓傳動所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是說，液體各處的壓強是一致的，這樣，在平衡的系統(tǒng)中，比較小的活塞上面施加的壓力比較小，而大的活塞上施加的壓力也比較大，這樣能夠保持液體的靜止。所以通過液體的傳遞，可以得到不同端上的不同的壓力，這樣就可以達到一個變換的目的。我們所常見到的液壓千斤頂就是利用了這個原理來達到力的傳遞。
圖2-1液壓傳動基本原理
液壓傳動中所需要的元件主要有動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件等。其中液壓動力元件是為液壓系統(tǒng)產生動力的部件，主要包括各種液壓泵。液壓泵依靠容積變化原理來工作，所以一般也稱為容積液壓泵。齒輪泵是最常見的一種液壓泵，它通過兩個嚙合的齒輪的轉動使得液體進行運動。其他的液壓泵還有葉片泵、柱塞泵，在選擇液壓泵的時候主要需要注意的問題包括消耗的能量、效率、降低噪音。
液壓執(zhí)行元件是用來執(zhí)行將液壓泵提供的液壓能轉變成機械能的裝置，主要包括液壓缸和液壓馬達。液壓馬達是與液壓泵做相反的工作的裝置，也就是把液壓的能量轉換稱為機械能，從而對外做功。
液壓控制元件用來控制液體流動的方向、壓力的高低以及對流量的大小進行預期的控制，以滿足特定的工作要求。正是因為液壓控制元器件的靈活性，使得液壓控制系統(tǒng)能夠完成不同的活動。液壓控制元件按照用途可以分成壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥。按照操作方式可以分成人力操縱閥、機械操縱法、電動操縱閥等。
除了上述的元件以外，液壓控制系統(tǒng)還需要液壓輔助元件。這些元件包括管路和管接頭、油箱、過濾器、蓄能器和密封裝置。通過以上的各個器件，我們就能夠建設出一個液壓回路。所謂液壓回路就是通過各種液壓器件構成的相應的控制回路。根據不同的控制目標，我們能夠設計不同的回路，比如壓力控制回路、速度控制回路、多缸工作控制回路等。
根據液壓傳動的結構及其特點，在液壓系統(tǒng)的設計中，首先要進行系統(tǒng)分析，然后擬定系統(tǒng)的原理圖，其中這個原理圖是用液壓機械符號來表示的。之后通過計算選擇液壓器件，進而再完成系統(tǒng)的設計和調試。這個過程中，原理圖的繪制是最關鍵的。它決定了一個設計系統(tǒng)的優(yōu)劣。
液壓傳動的應用性是很強的，比如裝卸堆碼機液壓系統(tǒng)，它作為一種倉儲機械，在現(xiàn)代化的倉庫里利用它實現(xiàn)紡織品包、油桶、木桶等貨物的裝卸機械化工作。也可以應用在萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)等生產實踐中。這些系統(tǒng)的特點是功率比較大，生產的效率比較高，平穩(wěn)性比較好。
液壓作為一個廣泛應用的技術，在未來更是有廣闊的前景。隨著計算機的深入發(fā)展，液壓控制系統(tǒng)可以和智能控制的技術、計算機控制的技術等技術結合起來，這樣就能夠在更多的場合中發(fā)揮作用，也可以更加精巧的、更加靈活地完成預期的控制任務。
2.5 制定液壓系統(tǒng)的基本方案
根據實際生產對剪板機液壓系統(tǒng)的各個功能的要求，擋料缸能對把板料進行定位，以控制板料的長度。液壓泵首先向頂出缸供油，使板料被夾緊，以便于剪切。當板料夾緊之后，系統(tǒng)的壓力自然上升，液壓泵轉而向與剪切刀具相連的主液壓缸供油，從而驅動刀具下降，對板料進行剪切。剪切完畢之后，主液壓缸上升，隨后頂出缸的壓力下降，從而進行下一次的剪切。該系統(tǒng)應用幾個行程開關，從而根據動作要求完成系統(tǒng)的各個動作要求，并且可以對系統(tǒng)實現(xiàn)點動控制。
由于剪刀有一定寬度，剪切刀架用兩個主缸驅動。一般將兩個活塞桿直接和剪切刀架固定連接，液壓系統(tǒng)中采用保證兩缸運動保持同步的回路，以保證剪切時刀具正常切割不出現(xiàn)誤差。液壓系統(tǒng)中有三個壓料缸和三個托料缸，這樣能增大板料被夾緊的面積，能使剪切質量提高。這些缸都是單作用缸，即都利用彈簧實現(xiàn)回程。
3 剪板機液壓系統(tǒng)原理圖
3.1 系統(tǒng)原理圖
圖3-1剪板機液壓原理圖
液壓系統(tǒng)的特點：
1.本系統(tǒng)僅采用了六個插裝閥，系統(tǒng)較為簡單。這特別使用于大流量系統(tǒng)。
2.閥1（及其蓋板上控制閥8.9.10等）和閥6（及其控制閥16）是典型的插裝式力控制閥。前者用于實現(xiàn)多級壓力控制，后者則用作順序閥。
3.閥2.3.4.5（及其控制閥）用于實現(xiàn)主缸換向。其中閥5兼作背壓閥，用于在剪切刀架空稱下行時平衡其直重。
3.2 電磁鐵動作順表
表3-1電磁鐵動作順表
電磁鐵
動作
1DT
2DT
3DT
4DT
5DT
啟動
空載啟動
-
-
-
-
-
下
行
空程
-
+
+
-
-
剪切
-
+
+
+
-
緩沖
-
+
+
-
-
回程
快速回程
-
+
-
-
+
輔
助
動
作
輕壓對線
+
-
+
-
-
剪切中途回程
-
+
-
-
+
點動上
-
+
-
-
+
點動下
-
+
+
-
-
注：“-”表示斷電，“+”表示通電。
由于剪刀有一定寬度,剪切刀架用兩個主缸驅動.一般將兩個活塞桿直接和剪切架固定連接,液壓系統(tǒng)中不再用保證兩缸運動保持同步的回路.圖中有三個壓料缸個三個托料缸,這些都是單作用缸,即都利用彈簧實現(xiàn)回路.
3.3 剪板機液壓系統(tǒng)的工作過程
1.空載啟動
泵啟動時電磁閥10處于中位,插裝閥主閥1的彈簧腔直接通回油,泵卸荷.
2.空程下行
按下循環(huán)開始按鈕時,電磁鐵2DT.3DT通電.2DT通電時閥1的彈簧腔
和回油路斷開,閥1的開啟壓力亦即系統(tǒng)的最高壓力由閥8調定.3DT通電使閥2關閉,閥3開啟,泵輸出的壓力油經閥3進入壓料缸和托料缸,使板材壓緊和托料球縮回.當泵的供油壓力回升至由主閥6和先導閥16組成的順序閥的調定壓力時,油液進入主缸上腔,這保證了只有在具有足夠的壓緊力時,剪刀刀架才能開始
下行.同時主缸下腔的壓力必須達到由主閥5和先導閥15組成的壓力閥調定壓力時油液才能排出.主缸下腔形成背壓,此背壓起平衡剪切刀架自重的作用,使主缸空程下行的速度僅與泵的供油量有關。
3.剪切
當空程下行至剪刀與被剪板料接觸時,主缸上腔的壓力進一步升高,壓力繼電器18發(fā)出信號，使4DT通電。此時主閥5的彈簧腔通過單向閥19和電磁閥12的左位和回油連接,主缸下腔又恢復背壓，以避免剪切刀架的運動速度失控。
4.緩沖
板料剪斷后主缸上負載突然消失，主缸上腔壓力降低，壓力繼電器18復位，4DT斷電主缸下腔恢復背壓，以避免剪切刀架的運動速度失控。
5.刀架回程
刀架下行到終點時行程開關使3DT斷電，2DT，5DT通電。此時閥1開啟
壓力閥經閥4進入主缸下腔，而上腔則經單向閥7,主閥2回油,刀架回程運動。
同時壓料缸和托料缸（閥17右側節(jié)門打開）進油腔也經閥2通回油，在彈簧作用下退回。當主卸~~~退到原位時，原位行程開關全部電磁鐵斷電，油路恢復啟動前狀態(tài)，油泵卸荷。
6.輕壓對線
按下對刀按鈕，電磁鐵1DT.3DT通電。此時除閥1開啟壓力（亦即系統(tǒng)的最高壓力）由先導閥11調定外，其他情況和下行想同。由于將先導閥11的壓力調整得較低，當剪刀接觸工件，壓力上升后，起剪切力不足以將板料剪斷，故可以用來觀察并調整板料。
4 液壓系統(tǒng)的計算及液壓元件的選擇
4.1 液壓剪板機工作參數要求
設計要求主機中能完成空載啟動，剪切、和快速回程動作。輔助動作包括：剪切中途回程、點動向上、點動向下等動作。設計過程中液壓元件所選用型號應正確、有理有據；整個液壓系統(tǒng)設計科學、規(guī)范、合理。
表4-1設計參數
項目
單位
數值
公稱力
KN
1200
最高工作壓力
MPa
32
單缸選用壓力
MPa
16
主液壓缸
推程
mm/s
40
回程
mm/s
80
夾緊液壓缸
頂出行程
mm/s
40
回程
mm/s
80
4.2 液壓缸的設計
4.2.1 主液壓缸、夾緊液壓缸結構尺寸的計算
液壓缸是液壓系統(tǒng)最為常用的執(zhí)行件，本系統(tǒng)使用活塞缸。液壓缸由于活塞兩端的有效面積不一樣，如果以同樣的流量的壓力油分別進入液壓缸的左右腔，活塞移動的速度與僅有強的有效面積成反比，即油液進入無桿腔時有效面積大，速度慢，進入有桿腔的有效面積小，速度快；而活塞上產生的推力則與進油腔的有效面積成正比。
1. 主液壓缸參數設計：
（1）主液壓缸內徑D
(4-1)
根據GB/T2346-1993，取標準值D=250 mm
根據內徑D=250 mm，由機械設計手冊表20-6-9可選用B型缸筒外徑 mm
表4-2 液壓缸內徑尺寸系列（摘自GB/T 2348-93）mm
8
10
12
16
20
25
32
40
50
63
80
（90）
100
（110）
125
（140）
160
（180）
200
（220）
250
（280）
320
（360）
400
（450）
500
(2)主液壓缸活塞桿外徑
（4-2)
（4-3)
根據GB/T2346－1993，取標準值 d=165mm
表4-3 活塞外徑尺寸系列（GB/T 2348-93）mm
4
16
36
80
180
5
18
40
90
200
6
20
45
100
220
8
22
50
110
250
10
25
56
125
280
12
28
63
140
320
14
32
70
165
360
(3）主液壓缸有效面積：
（4-4）
（4-5）
（4-6）
（4) 主液壓缸的推力：
(4-7)
（5)液壓缸的拉力：
由已知條件得：
（6)主液壓缸的工作力：
（4-8）
2.夾緊液壓缸參數設計
（1)夾緊液壓缸內徑：
（4-9）
根據GB/T2346－1993，取標準值 110mm
（2)夾緊液壓缸活塞桿徑
（4-10）
（4-11）
根據GB/T2346－1993，取標準值 80mm
（3)夾緊液壓缸有效面積：
（4-12）
（4-13）
（4-14）
（4)夾緊液壓缸實際頂出力和回程力：
16MPa×9.50×mm=152KN （4-15）
3.液壓缸運動中的供油量
（1）主液壓缸的進出油量
主液壓缸下行的進出油量：
（4-16） （4-17）
主液壓缸回程進出油量：
（4-18）
（4-19）
（2）夾緊液壓缸的進出油量
夾緊液壓缸頂出行程的進出油量：
（4-20）
（4-21）
夾緊液壓缸退回行程的進出油量：
（4-22）
（4-23）
4.2.2 液壓缸主要零部件的設計
1. 缸筒結構
（1）缸筒分類
缸筒的結構和端蓋的連接形式、液壓缸的用途、工作壓力、使用環(huán)境以及安裝要求等因素有關。端蓋分為前端蓋和后端蓋。前端蓋將液壓缸的活塞桿腔封閉，并起著為活塞桿導向，防塵和密封的作用。后端蓋將缸筒內腔一端封閉，并常常起著將液壓缸與其它機件連接的作用。常用的缸筒與端蓋的連接有多種形式。本設計采用法蘭式連接。
缸筒材料
一般要求有足夠的強度和沖擊任性，根據液壓缸的參數、用途和毛坯的來源等可選45鋼。缸筒毛坯可采用退火的冷拔或熱軋無逢鋼管。
（2）對缸筒的要求
1）有足夠的強度，能長期承受最高工作壓力及短期動態(tài)試驗壓力而不致產生永久變形。
2）有足夠的剛度，能承受活塞側向力和安裝的反作用力而不致產生彎曲。
3）內表面與活塞密封件及導向環(huán)的摩擦力作用下，能長期工作而磨損少，尺寸公差等級和形位公差等級足夠保證活塞密封的密封性。
總之，缸筒是液壓缸的主要零件，它與缸蓋、缸底、油口等零件構成密封的容腔，用以容納壓力油液，同時它還是活塞的運動“軌跡”。設計液壓缸缸筒時，應該正確確定各部分的尺寸，保證液壓缸有足夠的輸出力、運動速度和有效行程，同時還必須具有一定的強度，能足以承受液壓力、負載力和意外的沖擊力；缸筒的內表面應具有合適的配合公差等級、表面粗糙度和形位公差等級，以保證液壓缸的密封性、運動平穩(wěn)性和耐用性。
（3）對缸筒制造加工的要求
1）缸筒內徑D采用H7或H8級配合，表面粗糙度R值一般為0.16～0.32um，都需要進行研磨。
2）熱處理：調質，硬度HB≥241～285。
3）缸筒內徑D的圓度、錐度、圓柱度不大于內徑公差之半。
4）缸筒直線度公差在500 mm長度上不大于0.03 mm。
5）缸筒端面T對內徑的垂直度在直徑100 mm
6）當缸筒為尾部和中部耳軸型時
此外，還有通往油口、排氣閥孔的內徑口必須倒角，不允許有毛邊、毛刺、以免劃傷密封件。為便于裝配和不損壞密封件，缸筒內孔口應倒角。需要在缸筒上焊接法蘭、油口、排氣閥座時，都必須在半精加工以前進行，以免精加工后焊接而引起內孔變形。如欲防止腐蝕生銹和提高使用壽命，在缸筒表面可以鍍鉻，再進行研磨拋光，在缸筒外表面涂耐油漆。
（4）缸筒的計算
缸筒壁厚計算：根據缸筒內徑D和額定工作壓力初選缸筒壁厚
缸筒壁厚驗算：液壓缸的額定壓力值應低于一定的極限值，保證工作安全：
（4-24）
故缸筒壁厚合適。
（5）缸筒底部厚度計算：缸筒底部為平面時，其厚度可以按照四周嵌柱的圓盤強度公式進行近似的計算。
（4-25）
取25mm。
2. 活塞的設計
（1）活塞的結構形式
活塞根據壓力、速度、溫度等工作調節(jié)來選擇密封件的型式，而選定的密封件型式決定了活塞的結構型式。常用的活塞的結構型式分為整體活塞和分體活塞，本機器采用前者?；钊膶挾纫话阌忻芊饧?、導向環(huán)（支撐環(huán)）的安裝溝槽尺寸來決定。
（2）活塞的密封
活塞的的密封選用準則取決于壓力、速度、溫度和工作介質等因素。以往活塞常用的密封有間隙密封、活塞環(huán)，O型密封圈、Y型密封圈、U型密封圈和V型密封圈等橡膠密封件。近年來選用較多的是以O型密封圈或特殊的外形輪廓橡膠密封件作為副密封件和聚四乙烯（PTFE）主密封件組合在一起使用?；钊拿芊饧?、導向環(huán)安裝溝槽尺寸以及公差應根據密封件、導向環(huán)對溝槽的加工要求來設計。
(3) 活塞的材料
無導向環(huán)的活塞選用高強度鑄鐵HT200-300球墨鑄鐵和青銅QAL9-4等材料。有導向環(huán)的的活塞選用碳素鋼20號、35號及45號，由于本機器有導向環(huán)結構，因此活塞選用的材料為45號碳素鋼。
活塞的加工要求：
1)活塞外徑D對內孔的徑向跳動公差值按7級或8級精度選取。
2)端面T對內孔軸線的垂直度公差值按7級精度選取。
3)活塞D的圓柱度公差按9級、10級或11級精度選取。
4)如活塞有導向環(huán)是，則活塞外徑D的公差、表面粗糙度等加工要求則較低。
活塞桿：
活塞桿的結構：活塞桿的桿體分為實心桿和空心桿兩種，本機器采用前者。本機器的活塞桿外端結構采用外螺紋型。
活塞桿的材料：本機器活塞桿材料為45號碳素鋼，
熱處理方法為調質，表面處理方法為鍍鉻活塞桿的加工要求：
活塞桿的表面須鍍硬鉻，鍍層厚度15~5，也有的要求鍍層厚度30~0。防腐要求特別高的則要求先鍍一層軟鉻或鎳，鍍后再鍍硬鉻拋光。活塞桿外徑公差；直線度；表面粗糙度，精度要求高時則?；钊麠U外徑d的圓柱度公差值，按8級精度選取。
活塞的導向環(huán)
安裝在活塞外圓的導向環(huán)，具有精確的導向作用，并可吸收活塞運動時產生的側向力。
導向環(huán)的主要優(yōu)點
在缸筒內運動且?guī)в袑颦h(huán)的活塞運動時是非金屬接觸，因此摩擦系數小，起動時無爬行。
活塞安裝了導向環(huán)后，能改善活塞與缸筒的同軸度，使間隙均勻，故減少了泄漏。
導向環(huán)采用耐磨材料，使用壽命長，磨損后易于更換。
能刮掉雜質，防止雜質嵌入密封圈。
導向環(huán)用填充聚四乙烯或纖維復合材料制成，具有良好的承載能力。
活塞的導向環(huán)型式：其型式有嵌入式、浮動式和組合式三種型式。
3. 活塞桿的導向、密封和防塵
在液壓缸的前端蓋內有對活塞桿導向的內孔，有對缸筒有桿側腔密封的密封件；有活塞桿內縮時刮除附著在表層的雜質，灰塵和水份的防塵圈
活塞桿的導向：活塞桿的導向有無導向套（環(huán)）、金屬導向套和非金屬導向套的三種結構型式。
活塞桿的密封和防塵：近年來活塞桿的密封件多選用組合式密封圈，一個是用聚四氯乙烯加青銅填料制造的階梯型密封圈，另一個是O型密封圈。
活塞桿的防塵，目前多采用既可以防塵又可以密封的雙唇行防塵圈。
4. 緩沖裝置
緩沖裝置的工作原理是當活塞在到達行程終端之前的一定距離內，設法把排油腔內的油液的一部分或全部密封起來，使其通過節(jié)流小孔排出，從而使被密封的油液，產生適當的緩沖壓力作用在活塞的排油側上，與活塞的慣性力相對抗，以達到減速制動的目的。緩沖裝置的結構形式，可根據節(jié)流小孔的流通面積，在緩沖過程中能否自動改變來分類，通?？煞譃楹愎?jié)流型和變節(jié)流型。
5. 密封件、防塵圈的選用
液壓缸工作中要達到零泄漏、摩擦小和耐磨損的要求，本機器選用的密封件為O型密封圈加弧型擋圈，而防塵圈選用的是A型橡膠防塵圈。
濾油器及濾油裝置
濾油器是液壓系統(tǒng)中對油液進行過濾凈化的重要元件。過濾是目前應用最廣泛的油液凈化方法。過濾是利用多孔隙可透性介質濾除懸浮在油液中的固體顆粒污染物，其主要機制可歸納為直接阻截和吸附作用。按照結構和過濾原理，過濾介質可分為表面和深度型兩類。濾油器的主要組成部分有殼體和過濾元件，有的濾油器帶旁通閥和堵塞指示或發(fā)訊裝置，濾芯是濾油器的關鍵元件，濾油器的性能主要取決于濾芯的結構參數和過濾材料的特性，液壓系統(tǒng)用的濾芯有線隙式、片式、燒結式和折疊圓筒式等結構形式，其中最廣泛應用的是折疊圓筒式濾芯，本機選用即網式，名義流量過濾精度為100。
4.2.3 液壓缸的裝配簡圖
圖4-1液壓缸裝配圖
4.3 油箱的設計
4.3.1 油箱結構尺寸設計
油箱的主要用途是貯存油液，同時也起到散熱的作用，參考相關文獻及設計資料，油箱的設計可先根據液壓泵的額定流量按照經驗計算方法計算油箱的體積，然后再根據散熱要求對油箱的容積進行校核。
油箱中能夠容納的油液容積按JB/T7938-1999標準估算，取時，求得其容積為
（4-26）
查表4-4，取標準值V=1600L。
表4-4 油箱容積（JB/T7938-1999）
4
6.3
10
25
40
63
100
180
250
315
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
3150
4000
5000
6300
可取油箱的長度，寬度，高度。
油箱采用普通鋼板焊接即可，鋼板的厚度分別為：油箱箱壁厚3mm，箱底厚度5mm，因為箱蓋上需要安裝其他液壓元件，因此箱蓋厚度取為10mm。為了易于散熱和便于對油箱進行搬移及維護保養(yǎng)，取箱底離地的距離為160mm。為了更好的清洗油箱，取油箱底面傾斜角度為2
o
。
4.3.2 油箱油液溫升驗算
液壓傳動系統(tǒng)在工作時，有壓力損失、容積損失和機械損失，這些損失所消耗的能量多數轉化為熱能，使油溫升高，導致油的粘度下降、油液變質、機器零件變形等，影響正常工作。為此，必須控制溫升ΔT在允許的范圍內，如一般機床?= 25 ~ 30 ℃；數控機床?≤ 25 ℃；粗加工機械、工程機械和機車車輛?= 35 ～ 40 ℃。
液壓系統(tǒng)的功率損失使系統(tǒng)發(fā)熱，單位時間的發(fā)熱量f（kW）可表示為
（4-27）
式中 -- 系統(tǒng)的輸入功率（即泵的輸入功率）（kW）；
-- 系統(tǒng)的輸出功率（即液壓缸的輸出功率）（kW）。
若在一個工作循環(huán)中有幾個工作階段，則可根據各階段的發(fā)熱量求出系統(tǒng)的平均發(fā)熱量。對于本次設計的組合機床液壓系統(tǒng)，其工進過程在整個工作循環(huán)中所占時間比例為
（4-28）
因此系統(tǒng)發(fā)熱和油液溫升可用工進時的發(fā)熱情況來計算。
工進時液壓缸的有效功率（即系統(tǒng)輸出功率）為
（4-29）
這時大流量泵通過順序閥10卸荷，小流量泵在高壓下供油，所以兩泵的總輸出功率（即系統(tǒng)輸入功率）為：
（4-30）
由此得液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為
（4-31）
溫升小于普通機床允許的溫升范圍，因此液壓系統(tǒng)中不需設置冷卻器。
4.4 管件的設計
管路在液壓系統(tǒng)中主要用來把各種元件及裝置連接起來傳輸能量。用于液壓系統(tǒng)中的管路，主要有金屬硬管和耐壓軟管。對管路的基本要求是要有足夠的強度，能承受系統(tǒng)的最高沖擊壓力和工作壓力。管路與各元件及裝置的各連接處要密封可靠，不泄漏，決不能松動。管路在安裝前必須清洗干凈，管內不允許有銹蝕、雜質和粉塵等。在液壓系統(tǒng)中，主要使用硬管，它比用軟管安全可靠，而且經濟。
管內油液的推薦流速：
對吸油管道?。ㄒ话闳∫韵拢?
對壓油管道取 （壓力高時取最大值，反之取最小值；管道較長時取小值；油液粘度大時取小值，反之去大值）
對矩管道及局部收縮處，可取
對回油管道可取
4.5 液壓泵的選擇
液壓泵是液壓系統(tǒng)中主要的能量轉換元件，液壓泵把機械能轉換成液壓能。
液壓泵的主要參數：
1.排量或）
理論排量--液壓泵每轉一周排出的液體體積，也叫幾何排量。
容載排量--在規(guī)定最低工作壓力下，泵每轉一周排出的液體容積。
有效排量--在規(guī)定工況下泵每轉一周實際排出的液體體積。
2.流量
理論流量--液壓泵在單位時間內排出的液體體積，其值等于理論排量和泵的轉速之乘積。
有效流量--在某種壓力和溫度下泵在單位時間內排出的液體體積，也叫實際流量。
瞬間流量--液壓泵在運轉中，在某一時間點排出的液體體積。
平均流量--根據在某一時間段內泵排出的液體體積計算出的，單位時間內泵排出的液體體積，其值為在該時間段內各瞬間流量的平均值。
額定流量--泵在額定工況下的流量。
3.壓力
額定壓力--液壓泵在正常工作條件下，按實驗標準規(guī)定能連續(xù)運轉的最高壓力。
最高壓力--液壓泵能按實驗標準規(guī)定，允許短暫運轉的最高壓力。
工作壓力--液壓泵實際工作時的壓力。
4.轉速或角速度
額定轉速--在額定工況下，液壓泵能長時間持續(xù)正常運轉的最高轉速。
最大轉速--在額定工況下，液壓泵能超過額定轉速允許短暫運轉的最高速度。
最低轉速--液壓泵在正常工作條件下，能運轉的最小轉速。
5.功率P
輸入功率--驅動液壓泵運轉的機械功率。
輸出功率--液壓泵輸出液壓功率，其值為工作壓力與有效流量之乘積。
6.效率
溶劑效率--液壓泵輸出的有效流量與理論流量的比值。
液壓機械效率--液壓泵的液壓轉矩與實際輸入轉矩的比值。
總效率--液壓泵輸出的液壓功率與輸入的機械功率的比值。
設計的液壓系統(tǒng)最高工作壓力主液壓缸工作行程，主液壓缸的無桿腔進油量為：
主液壓缸的有桿腔進油量為：
設選主液壓缸工作行程工作壓力最高（）工件頂出后不需要高壓。主液壓缸工作行程（即壓制）流量為73.5L/min,主液壓缸工作回程流量為16.5L/min。
本機選用定量式葉片泵。
液壓泵的流量是根據液壓缸的最大體積流量和液控順序閥的流量損失和三位四通M型電磁還向閥的流量損失三者之和算出來的。
本機選用的液壓泵的型號為：
排量：10-200mL/r
壓力：16MPa
轉速：600-2000r/min
4.6 閥的選擇
4.6.1 流量控制閥簡介
對流量控制閥的主要性能要求是：
1.當閥前后的壓力差發(fā)生變化時，通過閥的流量變化要?。?
2.當油溫發(fā)生變化時，通過節(jié)流閥的流量變化要??；
3.要有較大的流量調節(jié)范圍，在小流量時不易堵塞，這樣使節(jié)流閥能得到很小的穩(wěn)定流量，不會在連續(xù)工作一段時閥后因節(jié)流口堵塞而使流量減小，甚至斷流；
4.當閥全開時，液流通過節(jié)流閥的壓力損失要小；
5.閥的泄漏量要小。對于高壓閥來說，還希望其調節(jié)力矩要小。
插裝閥（邏輯閥），是一種較新型的液壓元件，它的特點是通流能力大，密封性能好，動作靈敏、結構簡單，因而主要用于流量較大系統(tǒng)或對密封性能要求較高的系統(tǒng)。
根據計算，選用YF3-E20B型閥，流量1.8L/min。
圖4-2 插裝閥邏輯單元
(a)結構原理圖；(b)圖形符號
圖4-3插裝閥的組成
（1）先導控制閥 （2）控制蓋板 （3）邏輯單元 （4）閥塊體
4.6.2 插裝閥的工作原理
插裝閥的結構及圖形符號如圖4-2所示。它由控制蓋板、插裝單元（由閥套、彈簧、閥芯及密封件組成）、插裝塊體和先導控制閥（如先導閥為二位三通電磁換向閥，見圖4-3）組成。由于這種閥的插裝單元在回路中主要起通、斷作用，故又稱二通插裝閥。二通插裝閥的工作原理相當于一個液控單向閥。圖中A和B為主油路僅有的兩個工作油口，K為控制油口（與先導閥相接）。當K口無液壓力作用時，閥芯受到的向上的液壓力大于彈簧力，閥芯開啟，A與B相通，至于液流的方向，視A、B口的壓力大小而定。反之，當K口有液壓力作用時，且K口的油液壓力大于A和B口的油液壓力，才能保證A與B之間關閉。
插裝閥與各種先導閥組合，便可組成方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥。
4.6.3 方向控制插裝閥
圖4-4插裝閥用作方向控制閥
（a）單向閥；(b)二位二通閥；(c)二位三通閥;(d)二位四通閥
圖4-5插裝閥用作壓力控制閥
（a）溢流閥；(b)電磁溢流閥
插裝閥組成各種方向控制閥如圖4-4所示。圖 4-4（a）為單向閥，當PA＞ PB時，閥芯關閉，A與B不通；而當 PB＞ PA時，閥芯開啟，油液從 B流向 A。圖4-4（b）為二位二通閥，當二位三通電磁閥斷電時，閥芯開啟，A與B接通；電磁閥通電時，閥心關閉，A與B不通。圖4-4（c）為二位三通閥，當二位四通電磁閥斷電時，A與T接通；電磁閥通電時，A與P接通。圖4-4（d）為二位四通閥，電磁閥斷電時，P與B接通，A與T接通；電磁閥通電時，P與A接通，B與T接通。
根據計算，插裝閥主閥1選用Z2A-HQ164，實際流量73.5L/min。 插裝閥主閥2選用Z2A-HQ164，實際流量73.5L/min。插裝閥主閥3選用Z1A-HQ16，實際流量73.5L/min。插裝閥主閥4選用Z1A-HQ164，實際流量73.5L/min。插裝閥主閥5選用Z2A-HQ164，實際流量73.5L/min。插裝閥主閥6選用Z2A-HQ164，實際流量16.5L/min。
4.7 電機的選擇與計算
目前，電動機的種類繁多，價格、性能差別比較大，本著經濟、實用的指導思想對電動機類型及型號進行優(yōu)化選擇是十分重要的。選擇電動機種類應在滿足生產機械對拖動性能的要求下，優(yōu)先選用結構簡單、運行可靠、維護方便、價格便宜的電動機。電動機種類選擇時應考慮的主要內容有：
1.電動機的機械特性應與所拖動生產機械的機械特性相匹配；
2.電動機的調速性能（調速范圍、調速的平滑性、經濟性）應該滿足生產機械的要求。對調速性能的要求在很大程度上決定了電動機的種類、調速方法以及相應的控制方法；
3.電動機的啟動性能應滿足生產機械對電動機啟動性能的要求，電動機的啟動性能主要是啟動轉矩的大小，同時還應注意電網容量對電動機啟動電流的限制；
4.電源種類 在滿足性能的前提下應優(yōu)先采用交流電動機；
5.經濟性 一是電動機及其相關設備（如：啟動設備、調速設備等）的經濟性；二是電動機拖動系統(tǒng)運行的經濟性，主要是要效率高，節(jié)省電能。
根據機械的負載性質和生產工藝對電動機的啟動、制動、反轉、調速等要求選擇電動機的類型。直流電動機可實現(xiàn)快速頻繁的無級快速啟動、制動和反轉；具有過載能力大、能承受頻繁的沖擊負載，優(yōu)良的調速性能，調速平滑、精確、方便和范圍廣等特點。
電動機的工作環(huán)境是由生產機械的工作環(huán)境決定的。在很多情況下，電動機工作場所的空氣中含有不同分量的灰塵和水分，有的還含有腐蝕性氣體甚至含有易燃易爆氣體；有的電動機則要在水中或其他液體中工作?；覊m會使電動機繞組黏結上污垢而妨礙散熱；水分、瓦斯、腐蝕性氣體等會使電動機的絕緣材料性能退化，甚至會完全喪失絕