word可自由復制編輯江蘇大學2010畢業設計調研報告產品調查報告──C型單柱液壓機設計班級：工業設計0601調查人：馮忠盼指導老師：黃黎清李明珠20目錄一、了解液壓機 ………………….1.1液壓傳動與控制概述 ………………..1.2液壓機的工作原理………………...1.3液壓機的發展和工藝特點…………..1.4液壓機的分類………………...二、C型單柱液壓機的產品分析 2.1C.22.2液壓機的基本參數……….2.3C型單柱液壓機的設計……….2.3.1液壓機的使用環境……….2.3.2液壓機設計中的人機關系………………..2.3.3液壓機的外觀設計………三、設計定位與概念提出

一、了解液壓機液壓機（又名：油壓機）利用帕斯卡定律制成的利用液體壓強傳動的機械，種類很多。當然，用途也根據需要是多種多樣的。如按傳遞壓強的液體種類來分，有油壓機和水壓機兩大類。水壓機產生的總壓力較大，常用于鍛造和沖壓。鍛造水壓機又分為模鍛水壓機和自由鍛水壓機兩種。模鍛水壓機要用模具，而自由鍛水壓機不用模具。我國制造的第一臺萬噸水壓機就是自由鍛造水壓機。我國制造的第一臺萬噸水壓機我國制造的第一臺萬噸水壓機SHAPE1.1液壓傳動與控制概述液壓傳動與控制是以液體（油、高水基液壓油、合成液體）作為介質來實現各種機械量的輸出（力、位移或速度等）的。它與單純的機械傳動、電氣傳動和氣壓傳動相比，具有傳遞功率大，結構小、響應快等特點，因而被廣泛的應用于各種機械設備及精密的自動控制系統。液壓傳動技術是一門新的學科技術，它的發展歷史雖然較短，但是發展的速度卻非常之快。自從1795年制成了第一臺壓力機起，液壓技術進入了工程領域；1906年開始應用于國防戰備武器。第二次世界大戰期間，由于軍事工業迫切需要反應快、精度高的自動控制系統，因而出現了液壓伺服控制系統。從60年代起，由于原子能、空間技術、大型船艦及電子技術的發展，不斷地對液壓技術提出新的要求，從民用到國防，由一般的傳動到精確度很高的控制系統，這種技術得到更加廣泛的發展和應用。在國防工業中：海、陸、空各種戰備武器均采用液壓傳動與控制。如飛機、坦克、艦艇、雷達、火炮、導彈及火箭等。在民用工業中：有機床工業、冶金工業、工程機械、農業方面，汽車工業、輕紡工業、船舶工業。另外，近幾年又出現了太陽跟蹤系統、海浪模擬裝置、飛機駕駛模擬、船舶駕駛模擬器、地震再現、火箭助飛發射裝置、宇航環境模擬、高層建筑防震系統及緊急剎車裝置等，均采用了液壓技術?？傊?，一切工程領域，凡是有機械設備的場合，均可采用液壓技術。它的發展如此之快，應用如此之廣，其原因就是液壓技術有著優異的特點，歸納起來液壓動力傳動方式具有顯著的優點：其單位重量的輸出功率和單位尺寸輸出功率大；液壓傳動裝置體積小、結構緊湊、布局靈活，易實現無級調速，調速范圍寬，便于與電氣控制相配合實現自動化；易實現過載保護與保壓，安全可靠；元件易于實現系列化、標準化、通用化；液壓易與微機控制等新技術相結合，構成“機-電-液-光”一體化便于實現數字化。1.2液壓機的工作原理詳解液壓機的工作原理液壓機是利用液壓油來傳遞壓力的設備。液壓油在密閉的容器中傳遞壓力時是遵循帕斯卡定律液壓機的液壓傳動系統由動力機構、控制機構、執行機構、輔助機構和工作介質組成。動力機構通常采用油泵作為動力機構，一般為容積式油泵。為了滿足執行機構運動速度的要求，選用一個油泵或多個油泵。低壓（油壓小于2.5MP）用輪泵；中壓（油壓小于6.3MP）用葉片泵高壓（油壓小于32.0MP）用柱塞泵。液壓機通常指液壓泵和液壓馬達，液壓機和液壓馬達都是液壓系統中的能量轉換裝置，不同的是液壓泵把驅動電動機的機械能轉換成油液的壓力能，是液壓系統中的動力裝置，而液壓馬達是把油液的壓力能轉換成機械能，是液壓系統中的執行裝置。液壓系統中常用的液壓泵和馬達液壓機都是容積式的，其工作原理都液壓機的工作原理是利用密封容積的變化進行吸油和壓油的。從工作原理上來說，大部分液壓泵和液壓馬達是互逆的，即輸入壓力油，液壓泵就變成液壓馬達，就可輸出轉速和轉矩，但在結構上，液壓泵和液壓馬達還是有些差異的.液壓機的維修:過盈配合的零件拆裝采用錘敲、棍橇勞動強度大效率低且不安全，還容易打壞零件，以及用加熱法操作困難、增加維修成本的缺點提供的，是在支架的頂部，安裝有活塞桿豎直向下的液壓油缸，活塞桿的下端安裝有壓頭；支架上在活塞桿的下部，水平固定有工作臺；與油泵連接的輸油管通過換向閥與液壓油缸連接。用液壓油缸的壓力裝卸零件，沒有猛烈的錘擊棍橇，不損壞零件，也不用加熱耗能，安全可靠節能，安裝精度高.液壓機液壓機簡介：液壓機由主機及控制機構兩大部分組成。液壓機主機部分包括機身、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、電動機及各種壓力閥和方向閥等組成。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能量的轉換，調節和輸送，完成各種工藝動作的循環。1.3液壓機的發展及工藝特點液壓機是制品成型生產中應用最廣的設備之一，自19世紀問世以來發展很快，液壓機在工作中的廣泛適應性，使其在國民經濟各部門獲得了廣泛的應用。由于液壓機的液壓系統和整機結構方面，已經比較成熟，目前國內外液壓機的發展不僅體現在控制系統方面，也主要表現在高速化、高效化、低能耗；機電液一體化，以充分合理利用機械和電子的先進技術促進整個液壓系統的完善；自動化、智能化，實現對系統的自動診斷和調整，具有故障預處理功能；液壓元件集成化、標準化，以有效防止泄露和污染等四個方面。作為液壓機兩大組成部分的主機和液壓系統，由于技術發展趨于成熟，國內外機型無較大差距，主要差別在于加工工藝和安裝方面。良好的工藝使機器在過濾、冷卻及防止沖擊和振動方面，有較明顯改善。在油路結構設計方面，國內外液壓機都趨向于集成化、封閉式設計，插裝閥、疊加閥和復合化元件及系統在液壓系統中得到較廣泛的應用。特別是集成塊可以進行專業化的生產，其質量好、性能可靠而且設計的周期也比較短。近年來在集成塊基礎上發展起來的新型液壓元件組成的回路也有其獨特的優點，它不需要另外的連接件其結構更為緊湊，體積也相對更小，重量也更輕無需管件連接，從而消除了因油管、接頭引起的泄漏、振動和噪聲。邏輯插裝閥具有體積小、重量輕、密封性能好、功率損失小、動作速度快、易于集成的特點，從70年代初期開始出現，至今已得到了很快的發展。我國從1970年開始對這種閥進行研究和生產，并已將其廣泛的應用于冶金、鍛壓等設備上，顯示了很大的優越性。與傳統的沖壓工藝相比，液壓成形工藝在減輕重量、減少零件數量和模具數量、提高剛度與強度、降低生產成本等方面具有明顯的技術和經濟優勢，在工業領域尤其是汽車工業中得到了越來越多的應用。在汽車工業及航空、航天等領域，減輕結構質量以節約運行中的能量是人們長期追求的目標，也是先進制造技術發展的趨勢之一。液壓成形（hydroforming）就是為實現結構輕量化的一種先進制造技術。液壓成形也被稱為“內高壓成形”，它的基本原理是以管材作為坯料，在管材內部施加超高壓液體同時，對管坯的兩端施加軸向推力，進行補料。在兩種外力的共同作用下，管坯材料發生塑性變形，并最終與模具型腔內壁貼合，得到形狀與精度均符合技術要求的中空零件。

對于空心變截面結構件，傳統的制造工藝是先沖壓成形兩個半片，然后再焊接成整體，而液壓成形則可以一次整體成形沿構件截面有變化的空心結構件。與沖壓焊接工藝相比，液壓成形技術和工藝有以下主要優點：(1).減輕質量，節約材料。對于汽車發動機托架、散熱器支架等典型零件，液壓成形件比沖壓件減輕20%～40%；對于空心階梯軸類零件，可以減輕40%～50%的重量。(2).減少零件和模具數量，降低模具費用。液壓成形件通常只需要1套模具，而沖壓件大多需要多套模具。液壓成形的發動機托架零件由6個減少到1個，散熱器支架零件由17個減少到10個。(3).可減少后續機械加工和組裝的焊接量。以散熱器支架為例，散熱面積增加43%，焊點由174個減少到20個，工序由13道減少到6道，生產率提高66%。(4).提高強度與剛度，尤其是疲勞強度，如液壓成形的散熱器支架，其剛度在垂直方向可提高39%，水平方向可提高50%。(5).降低生產成本。根據對已應用液壓成形零件的統計分析，液壓成形件的生產成本比沖壓件平均降低15%～20%,模具費用降低20%～30%。液壓機工藝用途廣泛，適用于彎曲、翻邊、拉伸、成型和冷擠壓等沖壓工藝，壓力機是一種用靜壓來加工產品。適用于金屬粉末制品的壓制成型工藝和非金屬材 料，如塑料、玻璃鋼、絕緣材料和磨料制品的壓制成型工藝，也可適用于校正和壓裝等工藝。由于需要進行多種工藝，液壓機具有如下的特點：(1).工作臺較大，滑塊行程較長，以滿足多種工藝的要求；(2).有頂出裝置，以便于頂出工件；(3).液壓機具有點動、手動和半自動等工作方式，操作方便；(4).液壓機具有保壓、延時和自動回程的功能，并能進行定壓成型和定程成型的操作，特別適合于金屬粉末和非金屬粉末的壓制；(5).液壓機的工作壓力、壓制速度和行程范圍可隨意調節，靈活性大。1.4液壓機的分類 利用帕斯卡定律制成的利用液體壓強傳動的機械，種類很多。當然，用途也根據需要是多種多樣的。如按傳遞壓強的液體種類來分，有油壓機和水壓機兩大類。水壓機產生的總壓力較大，常用于鍛造和沖壓。鍛造水壓機又分為模鍛水壓機和自由鍛水壓機兩種。模鍛水壓機要用模具，而自由鍛水壓機不用模具。我國制造的第一臺萬噸水壓機就是自由鍛造水壓機。按結構形式分四柱式、單柱式（C型）、臥式、立式框架等按用途主要分金屬成型液壓機、折彎液壓機、拉伸液壓機、沖裁液壓機、粉未（金屬，非金屬）成型液壓機、壓裝液壓機、擠壓液壓機等。熱鍛液壓機 大型鍛造液壓機是能夠完成各種自由鍛造工藝的鍛造設備，是鍛造行業使用最廣泛的設備之一。目前有800T、1600T、2000T、2500T、3150T、4000T、5000T等系列規格的鍛造液壓機。四柱液壓機該液壓機適用于可塑性材料的壓制工藝。如粉末制品成型、塑料制品成型、冷（熱）擠壓金屬成型、薄板拉伸以及橫壓、彎壓、翻透、校正等工藝二、C型單柱液壓機的產品分析2.1C一、綜述液壓機本體一般由機架、液壓（工作及回程）缸部件、運動部分及其導向裝置以及其他輔助裝置組成。輔助裝置則是根據工藝需求而增設、如頂出裝置、穿孔裝置、移動工作臺、加熱保溫裝置等。工藝要求是影響液壓機本體結構設計的最主要因素，由于在不同液壓機上完成的工藝是多種多樣的，因此液壓機的本體結構形式也必然是多種多樣的。從機架形式看，有立式與臥式；從機架組成方式看，有梁柱結合式、單柱式、框架式、鋼絲纏繞預應力牌坊式、圓筒式及鋼筋混凝土整體澆筑式等。液壓機本體結構設計時應考慮以下三個基本原則：盡可能好地滿足工藝要求、便于操作。具有合理的強度和剛度，使用可靠，不易損壞。具有良好的經濟性，重量輕，制造維修方便。C型單柱式機架這種機架的主要特點是結構比較簡單，工作區域寬敞，工作時可以從三面接近壓機，特別適合于長度或寬度很大的中厚板的矯直、彎曲、成形、彎邊等工序，操作方便。圖2-6為一臺25MNC型單柱液壓機的機架簡圖，它在垂直方向有兩個可以分別驅動的工作缸，在水平方向有一個側工作缸，液壓機上方還安裝有兩臺懸臂吊車，工作臺是可以移動的，因此很方便于中厚板的沖壓操作。小型鍛造液壓機中也常采用C形單柱式機架，如圖2-7所示，也屬于缸動式結構，不動的工作柱塞1固定在用四根拉桿3于單柱機架9連接的橫梁2上，而工作缸6可以在單柱機架的導向裝置8中作上、下往復運動，工作缸的底部固定有上砧。兩個回程缸7則固定在機架上，回程時，回程柱塞5通過活動橫梁4帶動工作缸一起向上作回程運動。這種小型鍛造液壓機也像空氣錘一樣，工人操作鍛件很方便。單柱式機架的剛性比較差，一般做成空心箱形結構，以提高其抗彎剛度并減輕重量。單柱機架可以是整體鑄鋼結構（見圖2-7），也可以是鋼板焊接結構（見圖2-6）。2.1.2C（一）受力分析單柱式液壓機機架可按其對稱面簡化為平面機架，其受力簡圖可堪稱平面曲桿和直桿的組合，如圖2-72所示。曲桿O-O部分主要受軸向力和彎矩的作用，剪力可忽略不計。根據曲桿的計算公式，在O-O段任一截面（由角度θ定）的彎矩M及軸向力N分別為M=P(l+rcosθ)N=Pcosθ對于直桿部分（見圖2-72中O-B段）M=P(l+r)N=P(二)剛度分析由于單柱式機架截面形狀比較復雜，不易精確計算承接時的變形，只能近似地簡化成平面桿件來粗略估算。根據以上理論分析，對液壓機的機構有了大致了解，了解了影響液壓機外形的幾個關鍵尺寸，為以后的設計奠定了基礎。2.2液壓機的基本參數在主要參數確定后，又分別制定了不同工藝用途的各類液壓機的基本參數標準。以四柱通用液壓機為例，其基本參數系列如表1-6及圖1-5，下面分別介紹這些基本參數（1）公稱力P（主參數）它反映了液壓機的主要工作能力，代表液壓機名義上能發出的最大力量，在數值上等于工作液壓名義最大壓力和工作柱塞總工作面積的乘機（取整數）。（2）開口高度H指活動橫梁停在上極限位置時，從工作臺上表面到活動橫梁下表面的距離。開口高度反映液壓機的高度方向上工作空間的大小。它應根據模具（工具）和相應墊板的高度。工作行程大小，以及放入坯料、取出工件所需空間大小等于工藝因素來確定。但開口高度對液壓機的高度、立柱高度、液壓機穩定性能，以及安裝廠房高度都有很大影響，因此既要盡可能滿足工藝要求，又要盡量減少液壓機的高度。（3）滑塊行程S指活動橫梁位于上極限位置時，活動橫梁的立柱導套下平面到立柱極限套上平面的距離，即活動橫梁能移動的最大距離?；瑝K行程應根據工件成形過程中所要求的最大工作行程來確定。它直接影響工作缸和回程缸及其柱塞的長度，從而也影響整個機架的高度。（4）工作臺面有效尺寸（左右×前后）此尺寸反映液壓機平面尺寸上工作空間的大小，應根據工件及模具（工具）的尺寸來確定，還要考慮更換及放入各種工具、涂料潤滑劑、觀察及測量工藝工程等工藝操作上的需要。工作臺面有效尺寸對三個橫梁的平面尺寸和重量均有直接影響，與液壓機的使用性能及尺寸有密切關系。（5）滑塊速度分為工作行程速度、空程下行速度與回程速度。應根據不同的工藝要求來確定工作行程速度。它的變化范圍很大，如鍛造液壓機要求工作行程速度較高，可達50-150mm/s;而在有些工藝中，液壓機工作速度甚至低于1mm/s.空程下行速度與回程速度一般較高，一以提高生產率，但在行程接近終點時，應降低速度，以免引起撞擊與振動。工作行程、空程下行與回程速度直接影響泵站供液量的計算。（6）頂出力P1與頂出行程S1頂出裝置是根據工藝要求的需要而設立的，一般設計在下橫梁中部，以頂出工作，有時在板料拉伸時，也可利用作為壓邊用。在移動工作臺時。頂出裝置有時也安裝在液壓機外部。（7）回程力回程力由活塞缸下腔活塞工作面積或單獨設置的回程缸來實現。計算回程所需的力時，要考慮活動部分的重量，回程時工藝上所需的力（如拔模力、提升工具等）、工作缸排液阻力、各缸密封處的摩擦力以及活動橫梁導向初的摩擦力等。（8）允許最大偏心距在液壓機上進行的許多工藝操作，往往要承受偏心載荷。偏心載荷在液壓機的寬邊與窄邊都會發生。允許最大偏心距是指工件變形阻力接近公稱力時所能允許的最大偏心值。在結構強度與剛度設計計算時，應考慮此偏心指。（9）移動工作臺尺寸及行程在鍛造、模鍛及板料沖壓液壓機中，往往設置移動工作，便于在工藝操作前后，將模具移動出液壓機外，以利用吊車更換較重的模具，或放上及取出工件。工作臺的尺寸（長×寬）取決于模具（工具）的平面尺寸及工藝工程的安排，移動工作臺的行程及移動力，也應根據工藝操作的需要來確定。2.3C型單柱液壓機的設計2.3.1液壓機的使用環境液壓機的體型較大，一般置于寬大有平整地面的廠房中，安裝使用后很少對其移動，對環境的要求比較低。2.3.2液壓機設計中的人機關系液壓機的設計中，最主要的人機關系有兩種：1）人與工作臺面的關系；2）人與操作臺的關系。人與工作臺面的關系人與操作臺的關系如圖，這是人與液壓機在工作狀態下的關系圖。其中主要涉及到的人機尺寸有，工作臺作業面高度、立姿控制臺的涉及尺寸及其布置以及控制器的選擇和排列，具體參數可參考《產品設計人機工程學》一書。三、大型機械類設計作品賞析上海電氣杯”機電產品工業設計大獎賽金獎《小型河道割草作業機》本設計以直線型、模塊化提供量產可能性，并增加形體上的平衡和韻律感。特點是易制造、使用和維護，富有設計語意和美感?！吧虾ｋ姎獗睓C電產品工業設計大獎賽銀獎《程控切紙機》

"切”為剛，"紙”為柔，整體形態"剛中帶柔”，人機一體，關系融洽。既有大型機電產品的穩重感，又有女性溫柔感，成熟而內秀。“上海電氣杯”機電產品工業設計大獎賽銀獎《數控車床》設計以舊機型為基礎，運用人機工程學，進行了多方位的改良設計。拆卸面板大，有后傾趨勢。有效采光，減少觀察失誤；明螺絲，拆卸輕松；大玻璃門增大了觀察視角，門以陷入機床面板的鋼管為軸，做到緊致合理；腳踏板在機床下部，腳尖輕踏可彈出，上以鮮艷黃色標記，易辨別，防止不慎踩到?！吧虾ｋ姎獗睓C電產品工業設計大獎賽銅獎《小型河道割草作業機》新設計采用流暢的曲線造型將船體設計得更具整體感和操作上更人性化。船身多采用淡綠色，更加符合割草機工作的環保意念?！吧虾ｋ姎獗睓C電產品工業設計大獎賽

銅獎《程控切紙機》

從人機關系上考慮2個手控操作鍵移到控制面板的兩側，有利于操作，人機界面更清晰，從形態上考慮，用柔線和硬線結合，在總體柔和的風格下，強調一種力度?！吧虾ｋ姎獗睓C電產品工業設計大獎賽銅獎《小型河道割草作業機》我們的設計靈感來源于"螳螂”，割刀在形態上仿照了螳螂的大刀；發動機的外形，仿照螳螂的腹部形態，駕駛艙的頂棚采用液壓升降的結構，從而降低整體的高度?！吧虾ｋ姎獗睓C電產品工業設計大獎賽銅獎《小型河道割草作業機》此款割草機方案設計靈感來源于飛翔的仙鶴，設計者將"架鶴而翔”的自然神韻融入到了人文的"機械功能”之中。翼與護罩，足與傳送帶，椽與割草裝置......這些原本屬于兩個世界的東西而今卻成為一體，這也正展現出了割草作業機作為一個功能機械的生態價值。“上海電氣杯”機電產品工業設計大獎賽銅獎《小型河道割草作業機》考慮到產品的屬性，形態處理上盡量符合船的特征，并使其美觀；船體以上的部件大部分采用線材構成，利用線的長短、粗細、方向、形態、材質的變化，產生美的節奏感與韻律感?！吧虾ｋ姎獗睓C電產品工業設計大獎賽銅獎《數控車床》此款機床略帶弧度的床身設計配以暖色裝飾，親切、柔和。符合人機工程學的顯控設計。結構合理的檢修門。工藝上采用大面積的鈑金件及單曲面圓角，以求降低成本。“上海電氣杯”機電產品工業設計大獎賽銅獎《數控車床》本設計著重考慮了打破傳統的拘謹造型能夠帶來的全新人機關系，增加機床整體美感，讓枯燥的操作變得更加愉快。設計定位及概念發展產品定義YQ30系列單柱液壓機YQ30系列單柱液壓機，機身為C型單臂式結構，采用鋼板焊接，焊接后通過回火時效處理，確保機身永不變形。液壓系統位于機身內，外型美觀，操作方便。主要適用于金屬制品拉深、成型及壓制等工藝，亦可用于粉末冶金制品的壓制，軸類零件的校正，套類零件的壓裝以及金屬制品的整形、切邊等工藝。該系列壓機設有獨立的液壓與電器控制系統，采用按鈕集中控制，可實現定程和定壓兩種成型工藝，具有壓力數顯和行程、壓力調節等功能。并且該系列滑塊采用四柱導向，具有抗偏載能力。而且導柱、活塞桿中頻淬火后鍍硬鉻處理，永不生銹拉毛。油泵系上海產恒功率軸向柱塞泵，油泵進油口裝有獨特的過濾裝置，確保油泵和閥的使用壽命。液壓系統采用國內先進的二通插裝閥，油路連接采用進口高壓軟管，電氣部分采用西門子元件，提高了機器的工作可靠性。另外，可根據用戶要求，另配置進口PLC、光柵保護以及人機界面（觸摸屏）等先進元器件。對于客戶的特殊要求，可以特別設計生產，最大限度的滿足客戶生產工藝要求YQ30系列單柱液壓機主要參數項目單位YQ30-400公稱力KN4000液體最大工作壓力Mpa25滑塊最大行程mm700滑塊下平面距工作臺面最大距離mm1100喉深mm850滑塊速度空載下行mm/s100工作mm/s8-10回程mm/s60工作臺有效面積左右mm2000前后mm1000工作臺距地面高度mm1450落料孔尺寸mm電機功率kw222、功能分析液壓機工藝用途廣泛，適用于彎曲、翻邊、拉伸、成型和冷擠壓等沖壓工藝，壓力機是一種用靜壓來加工產品。適用于金屬粉末制品的壓制成型工藝和非金屬材料，如塑料、玻璃鋼、絕緣材料和磨料制品的壓制成型工藝，也可適用于校正和壓裝等工藝。由于