2MN镦锻液压机本体设计

word文档下载后可任意复制编辑word文档下载后可任意复制编辑wordword文档下载后可任意复制编辑2MN镦锻液压机本体设计大摘要本次设计内容是针对镦锻工艺所需要的设备——镦锻机进行本体分析2MN的装配等，并且进行了强度校核。同时，对于本次设计工作进行了总结。关键词 镦锻；液压机；本体结构word文档下载后可任意复制编辑word文档下载后可任意复制编辑wordwordAbstractThedesignisaimedatupsettingthenecessarytechnologyequipment-Upsettingmachineontologyanalysisanddesignwork.ByanalyzingUpsettingUpsettingtechnologyandmachines,andtheadvantagesofhydraulictransmissionlink,accordingtoreferencematerials,design2MNhydraulicupsettingpartofthebody.Thedesignoftheoverallprogramincludestheanalysisanddesign,thedesignofthecomponentsselected,theassembly,suchasthetotalbody,andastrengthcheck.Atthesametime,designworkforthismeetingaresummarized.Keywords Upsetting；hydraulicmachines,；bodystructure目录摘要 IAbstract II第1章绪论 1课题背景 1镦锻机的种类 1镦锻液压机的用途及其优势 2设计2MN镦锻液压机的主要工作内容 3第2章液压缸的设计与校核 42MN液压镦锻机本体设计技术参数 4液压缸设计概述 4液压缸的结构简图 5液压缸的损坏情况及分析 5损坏部位及特点 5损坏的原因 6镦锻缸的设计 6内径的确定 6活塞杆的直径 7缸壁的厚度 8支撑形式选择 9缸体法兰的尺寸 9缸底部件的设计及计算 镦锻缸强度的校核 总体受力分析 中端圆筒部分 法兰部分 12缸底部分 13缸的附件及密封形式 15夹紧缸的设计 16内径的确定 17活塞杆的直径 17缸壁的厚度 18缸体法兰的尺寸 19缸底部件的设计及计算 20夹紧缸强度的校核 20总体受力分析 20中端圆筒部分 21法兰部分 21缸底部分 23缸的附件及密封形式 24第3章镦锻液压机轮廓尺寸设计 27立柱直径的估算 27液压机轮廓尺寸设计考虑的因素 28横梁的结构设计 28上梁结构设计 29上横梁的强度计算 31活动横梁结构设计 35下横梁核校 36第4章立柱的设计 41危险截面直径的确定 41螺纹的确定 41立柱螺纹预紧的计算 42预紧转角 42立柱和螺纹的强度校核 43立柱的变形计算 43结论 44致谢 45参考文献 46附录Ⅰ开题报告 47附录Ⅱ文献综述 59附录Ⅲ文献译文及原文 66word文档下载后可任意复制编辑word文档下载后可任意复制编辑word文档下载后可任意复制编辑word文档下载后可任意复制编辑1课题背景镦锻机是属于锻压机械中的线材成形自动机大类中高效率﹑自动化的﹑螺母﹑销钉﹑钢球﹑球头销﹑火花塞等汽﹑镦锻机的种类（1）自动冷镦机 自动冷镦机在大批量生产的标准（如螺栓轴承行业中得到了很广泛的应用自动冷镦机按机械传动系统不同可以分为曲柄式自动冷镦机和曲柄扛杆式自动冷镦机，其中前者是最广泛的应用形式现在自动冷镦机的工位主要是垂直排类而这些工位是直线型式排类由夹钳帮运半成品件冷镦机主要包括单击整模冷镦机双击整模冷镦机高速双击整模冷镦机以及三击工位冷镦机和滚柱钢球自动冷镦机螺栓联合自动镦锻机等。热镦机 热镦机的用途很广泛，如用来加工制造螺栓和轴承毛坯的锻造例如哈尔滨轴承集团从日本引进的HBP—120和HBP—160高速热镦机，以其高精度、高效率、高自动化程度而成为公司的重点设备，主要用塔锻、挤压轴承内外圈锻件。AMPAMP34AMP电热镦机 电热镦机主要用来进行①料、管料的端部镦粗，比如气阀、螺钉等工件的加工；②中部镦粗，比如用于汽车、拖拉机的变速杆自行车脚踏板等零件的中部镦粗阴模镦粗如汽车半轴小端的台肩等零件的镦粗。利用电镦工艺加工具有周期短、效率高、节省材料等优点。近些年来，电镦机有新的发展，一使开发出数控电镦机并已成功应用；二使正在研制伺服电机驱动的新型电镦机。这些新发展都会使电镦机的性能得到提高，得到更广泛的应用。镦锻液压机的用途及其优势液压机是一种通用的锻压设备，属重型机械，是利用液压传动技进行压力加工的设备是制品成形生产中应用最广的设备之一与机械压力机相比，它具有压力和速度可在大范围内无级调整，可在任意位置输出全部功率和保持所需压力，结构布置灵活，各执行机构可 很方便地达到所希望的动作配合等优点因此液压机在我国国民经济的各行各业尤其塑性加工领域得到了日益广泛的应用。如：板材成形；管、线、型材挤压；轮轴压制，校直等等。各种类型液压机的迅速发展， 有力地促进了各工艺的发展和进步。因此将液压原理引入镦锻机，设计出液压镦锻机，便是十分有优势和效益的。随着我国经济建设的迅速发展对重型汽车的需求量将越来越大因而对长杆类长轴(管)类锻件的需求也在日益增长人们对锻件的尺寸精和生产效率提出了越来越高的要求，因而对液压机的锻造速度和压下精度的要求也随之提高目前长杆类和长轴(管)类锻件大多采用平锻机锻造，但由于平锻机结构复杂、价格昂贵，其应用在很大程度上受到工厂规模和锻件经济批量的限制。对于一些产量 已构成统一批量，但品种较多单一品种批量较小以及诸品种工艺参数相 差较大的长杆类长轴(管类锻件，不适于采用平锻机生产。2MN卧式液压镦锻机即是针对该类零件而研制的一种专用模锻设备。可以产生优异的经济效益。2MN次设计的主要内容如下：(1）确定2MN镦锻液压机的本体机构设计的初步方案。(2）通过计算，确定本体个部件的主要尺寸，选用材料，并进行力学校核。(3)对镦锻机本体结构进行简要的分析和总结。第2章 液压缸的设计与校核2.1 2MNP1：P2：

2MN2MN31.5MPaS：350mm1S：200mm2P：

60mm/s0.2MN100mm/s坯料直径D： 60mm液压缸设计概述液压缸是液压机中将高压液体的压力势能转换为有用机械功的主要执缸三种。（1）柱塞式液压缸此机构在水压机中应用最多，广泛用于主工作缸，回程缸，工作台移动缸及平衡缸等处。它结构简单，制造容易，但只能单方向作用，反向运动则需用回程缸来实现。双作用缸，在中小型油压机上应用很普遍。3）差动式液压缸差动柱塞在上导套及下导套内运动，这种结构多了一有上、下两处导向，可以承受较大的偏心距。由于2MN镦锻机的吨位较小，并且活塞缸的结构简单，所以选用活塞缸。液压缸的结构简图图2-1 镦锻液压缸液压缸的损坏情况及分析损坏部位及特点数，裂纹是逐步形成和扩展的，属于疲劳破坏。45°。缸的法兰部分 首先在缸外部法兰过渡的圆弧处出现裂纹逐渐沿着环向及向内壁扩展，最后裂透，或者裂纹扩展到螺钉孔，使法兰局部脱落个别严重情况，甚至沿过渡圆角处法兰整园开裂而脱落。缸底 首先在内部过渡圆角处开始出现环形裂纹逐渐向外壁扩展裂透。气蚀 液压缸也有因气蚀产生蜂窝状麻点而损坏尤其在进水孔内壁容易产生气蚀。损坏的原因起来主要有以下几个方面：设计方面 结构尺寸设计的不合理，如法兰高度太小或法兰外径过大使综合应力过高而损坏从缸壁到法兰的过渡区结构设计不合理也引起很大的应力集中在结构允许而又能加工的情况下过渡区应尽可能光滑圆弧半径也应尽可能的增大从缸底到缸壁的过渡区会产生弯曲应并有应力集中此外圆弧半径太小是缸底破裂的主要原因之一一般不应于1/8液压缸的缸内直径。加工制造方面 由于法兰基缸底圆弧过渡区有应力集中如加工光洁度很差，有明显刀痕，会对应力集中很敏感，降低疲劳强度。特别是缸底过渡圆弧加工比较困难更应注意圆筒筒壁部分的损坏多半是制造过程中引起的，如整体锻造或铸造安装使用方面液压缸法兰与横梁接触面应要求80%以上的面积接4/50.05mm缸处筋板布置不合理，也会导致法兰接触面上支反力分布不均，引起不允许的。镦锻缸的设计内径的确定设镦锻缸的内径为D1

，内半径为R，由公式可得：1P=P*S=P*ΠR21 1式中P1

为镦锻缸的公称压力，P为介质压力P1P1PπR1式中P=2MN=2×106 N P=31.5MPa1带入公式得圆整后，取

R =0.14220m=142.20mm1R=145mm1即 D=2R=290mm1 1活塞杆的直径由给定的设计参数知回程力F=0.2MN=2×105N1依据公式

F=π(R2-r1 1 1式中r设为活塞杆半径1R2R21F1πPr1代入数据F=2×105N R=145mm P=31.5MPa1 1得 r=0.13785m=137.85mm1从适当增大回程力考虑，圆整取r=135mm1所以，镦锻缸活塞杆d=270mm1缸壁的厚度液压缸常用的材料有ZG35，35#，45#，20MnM。本液压缸采用45#钢。有经验公式得：

[σ]σ s

355154N/mm2154MPa2.3or

PR1R2

2

R22 )1052-R R2 1 1PR2 R2o 1 2 )105t R22

R2 R21 1PR2o 1 105z R22

R21式中P为介质压力 R为所求应力点位置的半径R1R2强度核算时，应力第四强度理论1 12o 2z

σt

t

στ

τ

σ2]2z最大合成当量应力发生在缸内壁，3R2o 2 P105max

R2R22 1omax应该小于许用应力[σ]3R2 2 P105R2R22 1现已知缸的内半径R以及[σ]，由上式导出计算液压缸外半径R的公式]]]- 3P105将数值

RR2 1代入上式

R=145mm [σ]=154Mpa P=31.5MPa1R=180.44mm2考虑到整个缸体结构尺寸及其安装，取R=205mm2故镦锻缸壁厚

δ=R-R=60mm2 1支撑形式选择缸底支承横梁的接触情况不易测量。目前这种支承型式在大型模锻液压机上使用较多。法蓝支承液压缸以法兰支承并安装在横梁上由缸外壁的两个环形面积与横梁相构合理，满足工艺要求。坏也多出现在这个部位。缸体法兰的尺寸外半径r4查《机械手册》σ =(F／A)×104≤[σ ]y H n y其中 F——该缸能发出的最大能量HA——法兰接触横梁面积n[σ ]——许用应力y由公式得到：{2／[π(r4计算得到：

F=2MNHr≥23.74cm4考虑到法兰的安装，及其稳定性，可靠性等因素取r=280mm4法兰高度h一般有

H=(1.5:2)δ, δ=60mm故h=90:120mm取h=105mm过渡圆角一般有 R=(0.15:0.25)δ有 R=9:15mm故 R=15mm缸底部件的设计及计算由经验公式知： t=（1.5-2）δ所以缸底厚度t取 t=120mm镦锻缸强度的校核总体受力分析横梁支撑面上的支撑反力来平衡。液压缸按受力情况可以分成三部分，即缸底，法兰和中间厚壁圆筒。中端圆筒部分

=145mm3内3

=205mm外所产生当量应力带入数据求得

r 2-r外 内

r 2P外332052

-1452

205231.5109.2MPa因为许用应力[σ]=140MPa,所以σ<[σ]所以经过校核，缸壁部分是安全的。法兰部分经常用来核算法兰部分强度的方法主要有米海耶夫方法、罗萨诺夫方力学粗略强调校核。采用简化算法，有如下假设：假设横梁的支撑反力为一元集中力，作用在法兰触面上，平均半径为

的半径上，r 1(rrR)3 3 2 4 2分析缸体圆筒的弯曲时，认为内力P作用在缸壁的平均半r5的圆周上，r

1(

r)5 2 1 2不考虑内壁的压力对缸壁和法兰引起的径向位移；由于垂直于缸轴线方向上的法兰的刚度比较大，因此由力及力偶引起的径向位移可以忽略不计。46460.32)(rr)(r r)3rln外r1221内46460.32)(205145)(205145)32051450.042所以得到r 1r R250mm3 2 4 2r 1(rr)175mm5 2 1 2P(rr)M3 5 h (12) h r41 42

2r5

(h1

)3lnr1P--平均半径为r5

的圆周上的单位长度上的轴向力h为板厚，1P=2MN/m.h

=60mm1代入上式得到M=1.7N/m根据板的圆柱面弯曲公式在法兰与缸体圆筒连接处表面由弯矩产生的轴向应力为：' 0.6M0.61.7105280Μa'Z h2

0.62由轴向力引起的轴向拉应力为：P"Z

HH10(r2r2)2 1 2106总的轴向拉应力为

103.14(0.20520.1452)3.03MPa 'Z Z

"Z

2803.03283.03MPa Z所以法兰部分经校核是安全的。缸底部分将缸底部分简化为受均布载荷作用周边刚性固定的中心孔有空的圆板力为图3-3缸底部分简图 P 0.751t2其中P为缸内液体压力，r为缸的内半径1为t缸低厚度。υ为缸底因开口而引入的削弱系数，2a工作流量

2r2a 2r1 word文档下载后可任意复制编辑 qVSVD260103(410103)2m3/s4 410-3m/s管内流速V=4.5m/S0管径4qV047.91033.144qV047.91033.144.5油口直径取50mm油口型式选GB/T2878A型油口。Pr20.751t231514520.75 1050.661202522.6105Pa所以，经过校核，缸底部分是安全的。经过校核，液压缸的强度符合要求。缸的附件及密封形式密封件阻力小，磨损小，寿命长，使用维修方便，易拆换，成本低，制造容易。于压制变形，价格低廉等。在工作缸与柱塞之间，我国目前采用的是夹布人字形密封，由支撑环、word文档下载后可任意复制编辑word文档下载后可任意复制编辑word文档下载后可任意复制编辑word文档下载后可任意复制编辑HG4-337-66。设计中必须采用非标准时，允许采用相邻较大一档的密封圈，以45°导套ZQSn6-6-3H/d0.5-1.0液压机。我国已拟定了工作缸导套标准JB2003-76500mm500mm，与柱塞的配合为D/dc。4 4根据标准JB2003.24A选择导套。压盖压盖选JB2001.22.00A活塞杆成。活塞杆有实心的也有空心的。活塞杆在导向铜套中作往复运动，偏心载荷时还会发生倾斜，因此要求其表面必须具有足够的硬度及小的粗糙度，以免过早磨损，或因表面拉毛，拉成沟槽而导致损坏。活塞杆表面拉坏后，会直接影响密封寿命，引起高压液体的漏损。Q2351.25以下，HRC40~45。改善了柱塞导套及密封的磨损情况；双球面中间杆连接多用于大型液压机，2MN镦锻液压机的镦锻缸的活塞杆与水平导向装置相连接，连接方式是单球面连接。夹紧缸的设计内径的确定设夹紧缸的内径为D1

，内半径为R，由公式可得：1P=P*S=P*ΠR21 1式中P1

为夹紧缸的公称压力，P为介质压力由公式变形得：P1P1Pπ1式中P=2MN=2×106 N P=31.5MPa1

R =0.14220m=142.20mm1R=145mm1即 D=2R=290mm1 1活塞杆的直径由给定的设计参数知回程力F=0.2MN=2×105N1依据公式F=π(R2-r1 1 1式中r设为活塞杆半径1R2R2F11πPr1代入数据F=2×105N R=145mm P=31.5MPa1 1得 r=0.13785m=137.85mm1从适当增大回程力考虑，圆整取r=135mm1所以，夹紧缸活塞杆d=270mm1缸壁的厚度液压缸常用的材料有ZG35，35#，45#，20MnM。本液压缸采用45#钢。有经验公式得：

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355154N/mm2154MPa2.3or

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R22 )1052-R R2 1 1PR2 R2o 1 2 )105t R22

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R21式中P为介质压力 R为所求应力点位置的半径R1R2强度核算时，应力第四强度理论2o 12

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1σ2]2z最大合成当量应力发生在缸内壁，3R2o 2 P105max

R2R22 1o 应该小于许用应力[σ]max3R2 2 P105R2R22 1现已知缸的内半径R以及[σ]，由上式导出计算液压缸外半径R的公式1 2将数值

RR]]]- 3P105代入上式

R=145mm [σ]=154Mpa P=31.5MPa1R=180.44mm2考虑到整个缸体结构尺寸及其安装，取R=205mm2故夹紧缸壁厚

δ=R-R=60mm2 1缸体法兰的尺寸外半径r4查《机械手册》σ =(F／A)×104≤[σ ]y H n y其中 F——该缸能发出的最大能量HA——法兰接触横梁面积n[σ ]——许用应力y由公式得到：计算得到：

F=2MNH{2／[π(r2-222)]}×104≤804r≥23.74cm4考虑到法兰的安装，及其稳定性，可靠性等因素取r=280mm4法兰高度h一般有故

H=(1.5:2)δ, δh=90:120mm取h=105mm一般有有故

R=(0.15:0.25)δR=9:15mmR=15mm缸底部件的设计及计算由经验公式知： t=（1.5-2）δ所以缸底厚度t取 t=120mm夹紧缸强度的校核总体受力分析横梁支撑面上的支撑反力来平衡。液压缸按受力情况可以分成三部分，即缸底，法兰和中间厚壁圆筒。中端圆筒部分

=145mm3内3

=205mm外所产生当量应力带入数据求得

r 2-r外 内

r 2P外332052

-1452

205231.5109.2MPa因为许用应力[σ]=140MPa,所以σ<[σ]所以经过校核，缸壁部分是安全的。法兰部分经常用来核算法兰部分强度的方法主要有米海耶夫方法、罗萨诺夫方力学粗略强调校核。采用简化算法，有如下假设：假设横梁的支撑反力为一元集中力，作用在法兰触面上，平均半径为

的半径上，r 1(rrR)3 3 2 4 2分析缸体圆筒的弯曲时，认为内力P作用在缸壁的平均半径为r5的圆周上，r

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(h1

)3lnr1P--平均半径为r5

的圆周上的单位长度上的轴向力h为板厚，1P=2MN/m.h

=60mm1代入上式得到M=1.7N/m根据板的圆柱面弯曲公式在法兰与缸体圆筒连接处表面由弯矩产生的轴向应力为：M 1.7105' 0.6Z h2

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HH10(r2r2)2 1 2106103.14(0.20520.1452)3.03MPa总的轴向拉应力为 'Z

"Z

280 Z所以法兰部分经校核是安全的。缸底部分 word文档下载后可任意复制编辑 将缸底部分简化为受均布载荷作用周边刚性固定的中心孔有空的圆板力为图3-3缸底部分简图Pr20.75t2其中P为缸内液体压力，r为缸的内半径1为t缸低厚度。υ为缸底因开口而引入的削弱系数，2a工作流量

2r2a 2r1qVSVD260103(410103)2m3/s4 410-3m/s管内流速V0管径

=4.5m/S4qV047.91033.144qV047.91033.144.5word文档下载后可任意复制编辑word文档下载后可任意复制编辑word文档下载后可任意复制编辑word文档下载后可任意复制编辑油口直径取50mm油口型式选GB/T2878A型油口。0.75

Pr21t231514520.75 1050.661202522.6105Pa所以，经过校核，缸底部分是安全的。经过校核，液压缸的强度符合要求。缸的附件及密封形式密封件阻力小，磨损小，寿命长，使用维修方便，易拆换，成本低，制造容易。于压制变形，价格低廉等。在工作缸与柱塞之间，我国目前采用的是夹布人字形密封，由支撑环、HG4-337-66。设计中必须采用非标准时，允许采用相邻较大一档的密封圈，以45°导套ZQSn6-6-3H/d0.5-1.0液压机。我国已拟定了工作缸导套标准JB2003-76500mm500mm，与柱塞的配合为D/dc。4 4根据标准JB2003.24A选择导套。压盖压盖选JB2001.22.00A活塞杆成。活塞杆有实心的也有空心的。活塞杆在导向铜套中作往复运动，偏心载荷时还会发生倾斜，因此要求其表面必须具有足够的硬度及小的粗糙度，以免过早磨损，或因表面拉毛，拉成沟槽而导致损坏。活塞杆表面拉坏后，会直接影响密封寿命，引起高压液体的漏损。Q2351.25以下，HRC40~45。改善了柱塞导套及密封的磨损情况；双球面中间杆连接多用于大型液压机，命长。使用时球面保持良好的润滑。2MN单球面连第3章 镦锻液压机轮廓尺寸设计立柱直径的估算形引起的弯曲应力，立柱只承受简单的轴向拉力，其拉应力为： Pp nF

104[]P——液压机的公称压力（N；——每根立柱的截面积n——立柱的根数。[σ45σ50-80MPaF≥P／(n[σ=2×106÷(4×80×106)=62.5cm2F d24式中：d——为立柱直径F面积。d=7.9cm此为立柱的最小直径值，取d=100mm液压机轮廓尺寸设计考虑的因素液压缸的尺寸；工作台尺寸：B=350mm,T=350mmc.上、下横梁的高度；初选方法：（3～3.5）×立柱直径（3.5～4）×立柱直径（3～4）×上梁的高度：3.5×100mm=350mm下梁的高度：4×100mm=400mm活动横梁高度：4×100mm=400mm横梁的结构设计横梁包括上横梁、下横梁（或称工作台）和活动横梁（或称滑块。横中小型液压机横梁多数为整体结构，而大型液压机横梁由于受制造和上梁结构设计上横梁断面分布应根据其受力情况来考虑，一般梁中部高度较两端稍具体要求如下：0.06/1000mm；0.05/1000mm；锁紧螺母接触面与调节螺母接触面（面）0.16/1000mm；0.12/1000mm；H7/f7；1～2mm。word文档下载后可任意复制编辑word文档下载后可任意复制编辑wordword文档下载后可任意复制编辑上横梁的强度计算1）液压缸的环形接触面平均直径D（cm）D=1/2(r4+r2+R)=1/2（280+205+15）=250mm=25cm各段剪力为如图所示，最大剪力Q=F/2=1×106N最大弯矩在梁的中点，且Mmax

=F/2(b/2-D/Π)=1×106（100/2-25/3.14）=0.42×106N·mb 立柱的宽边中心距（cm）word文档下载后可任意复制编辑word文档下载后可任意复制编辑word文档下载后可任意复制编辑word文档下载后可任意复制编辑F 液压机工称压力(N)最大的挠度在梁的中点：f =[P/（48EJ）](b/2–D/π)[3b2 –4(b/2-D/π)2]+[KPb/0（4GA）][1-2D/(πb)]E----E----梁的弹性模量（N/cm2）J----梁的截面惯性矩（cm4）G----梁的剪切弹性模量（N/cm2）A----梁的截面积（cm2）K----截面形状系数1可将此截面简化成图2所示的等效截面。计算中间截面最大弯矩M=F/2(b/2-D/Π)max=1×106（100/2-25/3.14）=0.42×106计算中间截面惯性矩

N·m将等效截面分成若干个小矩形面积，此处分为三块（见图2W-WJwJ =∑J+∑Saw 0i ii式中 J0i

----每块矩形的面积对本身形心轴的惯性矩（cm4）J =bh3/120i iib 每块矩形面积的宽度（cm）ih 每块矩形面积的高度（cm）iS---- W-W（cm3）iS =Aai iiA 每块矩形的面积（cm2）ia ---- W-W（cm）i再求出整个截面的形心轴到W-W轴的距离h1h =∑S/∑A1 i i整个截面对形心的惯性矩为J =J–h2∑Az w 1 i为了方便，可用表3-1来辅助计算。表3-1辅助计算数据分块序号宽×高biAi=bi×hihiaiS=Aai iiJ=Sai iiJ=bh0i iicmcmcm2cmcm3cm4cm4157528532.59262.5301031.25593.75216.825421.5156322.594837.5219503.125357528525712.51781.25593.75∑130.8635991.55016297.539765023140.625J =∑J+∑Saw 0i iih===23140.625+397650420790.625cm4∑S/∑A1i i=16297.5÷991.5=16.44cmh=h–h2 1

=35-16.44=18.56cmJ= J–h2∑Az w 1 i=152814.35cm4最大压应力为σ=Mh/Jy max1 z最大拉应力为

=42×106×16.44÷152814.35=4518.424N/cm2=45.2MPaσ =Mh/J1 max2 z=42×106×18.56÷152814.35=5101.092N/cm2=51.0MPa均小于铸钢梁的许用应力[σ]=80MPa。6）核算上横梁中点挠度f，按下式0f =[P/（48EJ）](b/2 –D/π )[3b2 – 4(b/2- D/π )2] +[ KPb/0（4GA）][1-2D/(πb)]式中 E=2.1×107N/cm2G=E/[2(1+μ)]=8.08×106N/cm2J=1.5×105cm4A=991.5cm2 K=1.2将以上各数据带入f0

计算公式得f =0.125mm0则 f/b=0.125mm÷1m=0.125mm/m＜0.15mm/m0比允许值小，刚度较好，强度也安全。活动横梁结构设计1—3—50行程的二分之一。从结构上来看，活动横梁行程终止无机械限程，即无限程装置，依靠电活动横梁仅受挤压及较小弯曲，因此对活动横梁计算可以略。下横梁核校下横梁的受力情况经常随不同的工艺而变化，分为以下四种情况：集中载荷均布载荷（3）用马架锻造（4）偏心载荷由于本设计中，工艺为模锻镦粗，故简化为均布载荷可知在I-I截面有：Mmax

=Fb/2-q/2（b/2-L/2）2式中:b=1000mm (宽边中心距)L=360mm （模具长度）q=F/L=2×106÷(360×10-3)=5.6×106N代入数值Mmax

=2×106÷2×1÷2-5.6×106÷2×（1÷2-0.36÷2）2=0.5×106-0.28672×106=0.21×106NmFτmax

=F/2=1.0×106NI-I截面处尺寸示意图如下由上图可知，截面均匀对称则I =∑（I +e2A）x ci ci i=2×[800×503÷12+1752×50×800]+40×3003÷12=4.3×1011mm4截面最大弯曲应力为MI maxI拉x

h 0.21106 0.4 2 4.3101110-12 284.6MPa 拉故强度校核为安全截面剪切力主要由立板承受其最大剪应力F1.5Fmax

1.511064.69MPamax

0.40.8 ]max故校核剪切力结果安全。下横梁所产生的最大挠度fmax

11Pl3K Pl648 EI 6GA其中P=2.0×106N l=1.0mE=210×109 K=1.2G=6×1010 A=400×800mm2=0.32m2代入公式fmax

11 2.010613 2.01061.0 1.2 2.12105648 2101090.43 6610100.32则下横梁相对挠度：f 2.12105max 0.0212mm/mb 1其许用相对挠度值为0.15mm/m所以挠度校核为安全。第4章 立柱的设计危险截面直径的确定式计算 P 0.785D0

2nP—公称压力；D—立柱最小直径；0n—立柱数量；—立柱许用拉伸应力，如果液压机只受中心载荷，可取为(700 800)105Pa已知P=2.0×106N ,n=4 ，[σ]=700×105Pa2.01060.785D240

700105解之得取

D 94.38mm0D 95mm0螺纹的确定根据立柱的结构知，立柱退刀槽处最危险，所以取退刀槽处立柱直径为95mm，由此可选出立柱螺纹梯形螺纹，公称直径100mm。立柱螺纹预紧的计算C ，Ce z

—螺纹和立柱在单位力作用下的变形Z—预紧系数取1.5L ，Le zE ，Ee n ，n

—螺纹和立柱的长度—螺纹和立柱的弹性模量—螺纹和立柱的数目e zF ，Fe 则有

螺纹和立柱的截面积L 2.5080.20C e 2.851010e nFE

0.12e e e 2101094( )22L 2.508C z 2.641010z nFEz z

z 2101094

0.12)22PZPC

1.51801042.851402KNy预紧转角

g CCe z

2.852.64预紧时，螺母转过弧长S{mm}，在立柱冷却后引起立柱的弹性伸长为(mm) S t （D其中 D—螺母外径t—螺距预紧应力L—横梁立柱孔高度E—弹性模量200103MPa

EJ L 100~120MPaJ根据公式

SEt

41202001030.008

35mmPC(PC y e

C) 1402103(2.852.64)1010 z 2 2 S 0.035立柱和螺纹的强度校核由于设计是根据强度进行的，故强度无须校核立柱的变形计算有公式而

g PZP Py z

(3-9) P Cz y z

(3-10)PCg z

/z14021032.641010/1.52.468104m而0.0001Pg

故校核为安全。结论通过“2MN液压镦锻机”的设计，可以得到以下结论：式液压缸的控制，准确复位，操作方便。如毛刺等问题，保证了产品的质量。老师们能批评指正，以期进一步完善设计。致谢在此一并表示感谢。最后，还要感谢在外文打字排版方面给予我帮助的同学。参考文献1、俞新陆主编 液压机、机械工业出版社，19952、张志文主编 锻造工艺学，西北工业大学出版社，19833、何德誉主编 曲柄压力机，机械工业出版社，19924、韩晓娟主编 机械设计，机械工业出版社，20005、俞新陆主编 液压机现代设计理论，机械工业出版社，20006曹美新主编 冷挤压液压机的强度计算刚度理论计算及实例分析上海交通 大学出版社，19847、杨永才主编 机械设计新标准应用手册，北京科技出版社，19938、吴宗泽主编 机械设计实用手册，化学工业出版社，19999、孟少龙主编 机械加工工艺手册，机械工业出版社，199110、徐灏主编 新编机械设计师手册，机械工业出版社，1995版社，199012、何存光主编 液压元件，机械工业出版社，198213、肖景客主编 精密模锻，机械工业出版社，198514、杨宝光主编 锻压机械液压传动，机械工业出版社，198015出版社公司，1988附录Ⅰ燕山大学本科毕业设计（论文）开题报告体设计学院（系：里仁学院年级专业：082学生姓名：黄谢指导教师：郭宝峰323一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„二、研究的基本内容，拟解决的主要问题„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„三、研究步骤、方法及措施„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„四、研究工作进度„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„五、主要参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„六、指导教师意见„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„指导教师签字：年 月 日七、系级教学单位审核意见：审查结果：□通过 □完善后通过 □未通过负责人签字：年 月 日一．综述本课题国内外的研究动态，说明选题的依据和意义是塑性加工领域得到了日益广泛的应用。缺点是承受偏心载荷能力较差，刚度较低。单臂式结构又称“C”形床身，的青睐。2MN设备。二．所研究的基本内容，拟解决的主要问题所研究的基本内容1-2立柱、后梁和水平拉杆组成的镦锻机架、镦锻液压缸和水平滑块(凸模支承座)等主要部件，用来实现热毛坯的局部镦粗成形。夹紧机架和镦锻机架均为预应力组合机架结构。前梁为两个机架的共用部分，既是夹紧部分的立柱，又是镦锻部分的横梁，它把两个相对独立的部分结合起来，构成一个有机的整体。夹紧滑块即上模座在前梁内上下往复运动。由于在镦锻和拔模时的承载要求，其导向结构采用了楔块式结构。上模座在前梁内侧八面导向，前后方向间隙可调。该导向结构承载能力强，寿命长，调整方便。镦锻滑块即水平滑块局部加热的锻件毛坯由前梁方孔水平送入模膛，夹紧滑块向下运动，上下锻模夹紧毛坯。镦锻滑块向前推进，镦锻凸模使毛坯被加热部分发生塑性变形。锻造结束后，镦锻滑块首先拔模返回，退至原位，然后夹紧滑块回程，取出镦件。至此，完成一次工作循环。（2）拟解决的主要问题液压机本体结构设计应考虑以下四个基本原则：1、尽可能好地满足曲轴弯曲和镦锻工艺要求，便于操作2、具有合理的强度与刚度，使用可靠，不易损坏3、结构设计合理，具有良好的制造、安装工艺性。4、具有很好的经济性，重量轻，制造维修方便三、研究步骤、方法及措施研究步骤液压缸的设计1、液压缸的设计及计算P，p，构。材料初选45。活塞式液压缸结构见图2、缸体强度校核在确定了液压缸的公称压力、液体工作压力和各部分结构形式之后，就处的计算。其计算简图见图3、液压缸中其他部件的设计液压机机身结构分析1、前梁结构形式前梁为两个机架的共用部分，既是夹紧部分的立柱，又是镦锻部分的1采用钢板焊接结构，有上盖板、下盖板、前面板、后面板、支承导向板等，主要承受弯矩和压力，其强度和刚度对成形工件精度有着重要的影响。2、下横梁的结构形式21梁、上横梁由垂直拉杆固定为一整体垂直机架。液压机本体结构中承载的关键部件,其强度和刚度对成形工件精度有重要的影响。3、立柱的结构形式度和必要的硬度。立柱与上横梁、工作台的联接方式是表明立柱结构的主要特征。在选择调整机器的精度。机身设计计算技术参数：镦锻力P1： 2MN夹紧力P2： 2MN介质压力p： 31.5镦锻工作行程S1：350mm夹紧工作行程S2：200mm工作速度V： 60mm/s回程力P： 0.2MN回程速度v： 100mm/s坯料直径D： 60mm2MN2MN机本体结构进行详细计算，具体计算过程见说明书。根据以上条件便可对2MN液压镦锻机本体结构进行设计。方法及措施为了顺利完成毕业设计任务,课题研究需分段进行：刊数据库及网上资料。其次，液压机设计，包括总体方案设计及论证，并绘制方案简图。再次，液压机各零部件设计计算，绘制各零部件图与二维装配图。最后，镦锻机构设计计算四．研究的工作进度周次周次工作进度第一周搜集、学习资料第二至四周方案论证与方案设计、翻译资料第五至七周总体设计方案参数计算：力学、工艺、结构第八至十周设备图部分零件图第十一至十三周绘制主要零部件图第十四至十五周编写设计说明书第十六周毕业设计工作审查，完成全部设计内容，答辩。五．主要参考文献俞新陆.液压机.北京:机械工业出版社,1992:2-3俞新陆.液压机现代设计理论.北京:机械工业出版社,1987:31-38王卫卫.材料成形设备.北京:机械工业出版社,2004,10:86-116机械设计手册。机械设计手册编委会。机械工业出版社，2007材料力学。白象忠主编。科学出版社。2008，1韩晓娟主编。机械设计课程设计指导手册，中国标准出版社，2008，2六、指导教师意见指导教师签字：年 月 日七、系级教学单位审核意见：审查结果：□通过 □完善后通过 □未通过负责人签字：年 月 日附录Ⅱ燕山大学本科毕业设计（论文）文献综述2MN液压镦锻机本体结构设计学院（系年级专业：082学生姓名：黄谢指导教师：郭宝峰完成日期：2012323一、课题国内外现状在油路结构设计方面，国内外都趋向于集成化、封闭式设计。插装面的原因，国内采用封闭式循环油路设计的系统还不多见。在安全性方面，国外某些采用微处理器控制的高性能液压机利用软等功能。2004101320062004320052国产液压机在国内的市场占有率超过90%，出口产品的产值占总产值的比例很少，不到5%，只有少数企业的产品具备出口条件，大多出口到第三美的产品较少。(4(5)在质量水平上，随着用户对产品质量要求的不断提高，国内外各液1234总体上讲，国产液压机在质量上和国外一些较知名公司的产品还有一液压机的质量会接近和赶上国际水平。二、研究主要成果中国液压机行业经过半个世纪的发展，在技术及生产上已经基本成熟，其国内市场占有率是其他机床所不能比拟的但和国际发达国家的专业液压机制造公司如米勒万家顿、舒勒、川崎油工相比，尚有较大的差距。随着方工业革命，机器锻造代替了手工锻造。各种形式的锻造设备不断出现。1859~1861年在维也纳铁路工场就有了第一批用于金属加工的 7000KN，10000KN1934194470000KN150000KN、300000KN1955315000KN450000KN1955196030000KN700000KN大型模锻水压机。解放前，我国没有液压机制造工业，只有一些修配用的小型液压机。解3010000KN31500KN750MN，用于金属的模锻成型。随着金属压制和拉伸制80年CMCPC三、发展趋势据相关专业人士分析，未来十年，中国锻造工业和技术的主要发展方向将主要集中在以下五个方面。（1）为提升企业的形象和提高生产效率，现在国内企业也开始使用和采购自动生产线和自动上下料的液压机。一些企业也开始在原人工上下料的液压机生产线上配上机器人而改造成半自动的生产线。1234行业具有广泛的应用。在美国的冲压线中，有70%为多工位压力机，日本的冲压线中的多工位压力机也占到总线数的32%而在国内的冲压线中几乎没有多工位压力机。快速高速液压机在批量生产中能成倍地提高效率!如果液压机的率能提高一倍"则一条生产线可代替两条生产线，在用户投资增加不大的情况下一条线即可代替两条线。 一般的普通液压机的快降及回程速度只有100～200mm/s而现在的快速液压机则已经高达450mm/s。国外的一些高小型液压机每分钟的行程次数达到数百次以上。由于快速液压机的诞生，2000年后新建的汽车冲压线采用液压机的比例已达65%以上"而在上世90动上下料装置的基础上，实现高效率工作。依托电液比例技术、传感器、电子、计算机、网络等提升液压机的80速度、精确的压力及位置控制等功能开始应用于一些高档液压机中。在电在环保、节能方面，今后在液压机的设计及制造中应引起各制造企1如一台依靠溢流阀溢流保压的液压机消耗的能源可能是闭泵保压的液压机223四、存在问题近年来，随着国际交往的日益增多和外资在中国锻造行业的投入日渐增加强企业的技术研发能力，提升新产品的开发能力。机床行业的高端竞争在很大程度上取决于产品的技术含量，中国的液压机行业要想占立专门的液压机研究机构及人员，以提高液压机的综合技术水平。加强企业间的联合，把主机生产企业、自动送料企业、研究院所联互关联的技术。提高产品质量，提供高可靠性的产。在液压系统的可靠性、安装质水线的生产。五、主要参考文献压装备及控制技术，2004，(4).20042005-04.制技术,2005,(3).技术，2005，(6).刘庆印.我国锻压设备产业竞争力分析.锻压技术，2005，(5).吴柏林.20052006工艺，2006，(1).俞新陆.液压机.北京:机械工业出版社,1992:2-3俞新陆.液压机现代设计理论.北京:机械工业出版社,1987:31-38王卫卫.材料成形设备.北京:机械工业出版社,2004,10:86-116机械设计手册。机械设计手册编委会。机械工业出版社，2007材料力学。白象忠主编。科学出版社。2008，1指导教师审阅签字：年 月 日说明：文献综述版面设置为：B52.5cm2cm，2.4cm2cm。203.本科毕业设计（论文）1000附录Ⅲ提高拉深工艺的液压压力来提高拉深程度摘要1mm3.536mm1998有。关键词：拉深工艺液压增强冲击力绪论2.2通过控制拉深各个阶段的压料力能够使拉深体法兰处的摩擦阻力保持在较小的状态，从而将拉深系数提高到某种较高的状态值。567艾尔-塞巴耶对液压拉深成形机械系统的力学进行分析，并结合了冷加工硬8（1）自动生成的压边力（2）单仅需要单动压力机。更好的理解力学过程进行了理论和有限元分析。工艺原理工艺基础图如图1所示。图1增强拉深液体压力示意图5%，压料块就会接触台阶将多余的压料力转移到台阶上而不是边上，用这种方法就可以避免多余的压料力。图2液压压力增强拉深模具2以得到，假设压料力，PH（1）dtσ2r0，r1μ为摩擦系数，p生的压力，σ1rDP坯料，压料块和模具的受力图如图3所示。图3坯料，压料块，模具的受力关系图p上的力，该力不接触坯料。因此，压料块所受向下的力为：该力由压边力来平衡：因此：那就是：在公式r4r3pHP0.95mm1mm0.95mm，此后多余的力将会转移到模具上而并非拉深体的法兰处。该台阶的作用在上诉分析中被忽视的部分。实验在200吨压力机上的模具实验已经进行，如图5所示。图4在压力机上的模具组件图片80-126mm350°C212mm936mm。本文中的所有理论126mm126mm-132mm0.95mm液体的压力是在凸模不断冲击模具时产生的。当压力达到最大值时，5量出来的压力。图5不同拉深系数下的液体压力（实验结果）4.结果与讨论图6表示了用公式（1）计算出的不同拉深系数下的压力曲线。5612力不作用于坯料而是作用于模具表面，所以计算出来的压料力要大于估计7（1）最大液体压力。图6不同拉深系数下的液体压力（计算结果）图7坯料不同直径处的最大液体压力50mm100mm36mm为用有限元对现有的过程的仿真。75Mpa图示绘制了用公式（1）81）中并没有考虑。9100mm时，在拉深体的边缘也有稍微的细化现象。0.05mm进一步变形。图8拉深系数为2.8的拉深体分析和用有限元仿真的压力曲线图9由有限元仿真计算的拉深系数为2.8的应变分布曲线10（3.5）应变，应变的变化与简单的拉深相似。图10拉深系数为3.5的拉深体沿中心线的应变分布图11不同拉深系数的拉深体厚度方向的应变分布113.03.33.5133.5结论3.5mm图12拉深系数为3.5的拉深体图片 word文档下载后可任意复制编辑 word文档下载后可任意复制编辑 其它拉深体四周厚度的变化都很小。参考文献S.Thiruvarudchelvan,W.G.Lewis,Deepdrawingwithblankholderapproximatelyproportionaltothepunchforce,Trans.ASMEJ.Eng.Ind.(1990)278–285.S.Yossifon,J.Tirosh,Onthepermissiblefluid-pressurepathinhydroformingdeepdrawingprocesses—Analysisoffailuresandexperiments,Trans.ASMEJ.Eng.Ind.110(1988)146–152.B.Larsen,Hydromechanicalformingofsheetmetal,SheetMet.Ind.(1977)162–166.H.Amino,K.Nakamura,T.Nakagawa,Counter-pressuredeepdrawinganditsapplicationintheformingofautomobileparts,J.Mater.Process.Technol.23(1990)243–265.S.Thiruvarudchelvan,Hydraulicpressure-assistedcupdrawingprocessesreview,ASMEYearbook,SingaporeChapter,1992,pp.17–24.6]K.Nakamura,T.Nakagawa,Fracturemechanismandfracturecontrolindeepdrawingwithhydrauliccounterpressure.Studiesonhydrauliccounterpressureforming,J.Jpn.Soc.Technol.Plast.25/26:(284)831–838;(298)1110–1116;(290)284–290;(299)1188–1194.M.J. Hillier,Themechanicsofsomenewprocessesofcupdrawing,Appl.Mech.ASME36(1969)304–309.M.G.El-Sebaie,Plasticinstabilityconditionswhendeep-drawingintoahighpressuremedium,Int.J.Mech.Sci.15(1973)485–501.D.Y.Yang,J.B.Kim,D.W.Lee,Investigationintomanufacturingoflongcupsbyhydromechanicaldeepdrawingandironingwithcontrolledradialpressure,Ann.CIRP44(1995)255–258.[10]K.Lange,HandbookofMetalForming,McGraw–Hill,NewYork,1985,pp.20.1–20.69.[11]S.Yossifon,K.Sweeney,T.Altan,Onthe acceptableforcerangeinthedeepdrawingprocess,J.Mater.Process.Technol.33(1992)175–194.[12]S.Thiruvarudchelvan,Anovelhydraulic-pressureaugmenteddeepdrawingprocess,Technol.54(1995)355HydraulicpressureenhancementoftheprocesstoyielddeepercupsS.Thiruvarudchelvan*,H.B.Wang,G.SeetSchoolofMechanicalandProductionEngineering,NanyangUniversity,NanyangAvenue,Singapore639798,SingaporeReceived12July1997AbstractInanovelprocessrecentlydevelopedbythepresentauthors,highhydraulicpressureproportionaltothepunchforce generatedinthetoolingaugments drawing action of the punch, provides blank holding, and lubricates theblank–tool interfaces, yielding deeper cups. This hydraulic-pressure-assisteddeep-drawingtechnique,whichenableslargedrawratios,isintroducedinpaper. Hydraulic pressure proportional to the punch force provides theblank-holdingforce,whichincreasesfromzeroatthebeginningtoamaximumandthendropstozeroattheendofdrawing —somewhatsimilartothecriticalminimumrequiredtosuppresswrinkling.Thishelpstominimizethefrictionalresistanceattheflangeattheinitialcriticalstageofdrawing.Thehydraulicpressureisalsoappliedontheperipheryoftheflangeofthecup,sothatthedrawingisperformedinapush–pullmanner,enablinghigherdrawratiosthose achieved in the conventionaldeep-drawingprocess.Theprocessinherentadvantagessuchastheautomaticcoordinationofthepunchforce,thehydraulicpressureandtheblank-holdingforce,andlowfrictionbetweenblankandthetooling,asahigh-pressureliquidlubricatestheseinterfaces.Thisprocessneedsonlyasingle-actionpressunaidedbyanycushion,therebyreducingthecapitalinvestmentneeded.Theprincipleoftheprocessisexplainedinthispaper.Resultsofexperimentsconductedusingannealedaluminumblanksofthickness1mmtodrawcupsof36mmdiameteratdrawratiosofupto3.5arereportedhere.Afinite-elementanalysisoftheprocesshasalsobeencarriedout.Measuredhydraulicpressuresarecomparedwiththosecalculatedusingasimpleanalyticalmethodandthosefromthefinite-elementanalysis.Strainandthicknessmeasurementstakenwithcupsdrawnbythisprocessarealsopresented.©1998ElsevierScienceS.A.Allrightsreserved.IntroductionThedeep-drawingprocess,whichisusedwidelyinindustry,producescupsatdrawratiosoflessthanabout2.2.Varioustechniquesareadoptedtoachievehigherdrawratios.Inconventionaldeepdrawing,theprocessparametersareselectedcarefullytoenablethedrawingof goodqualitycupsatthemaximumpossibledrawratios.Improvementsinthetooling,properlubricationofthedieandoptimumdesignofthepunchanddieradii,mayincreasethelimitingdrawratioslightly.Bycontrollingtheblank-holdingforceateachstageofdrawing[1],frictionalresistanceattheofthecupbeingdrawncanbekeptlow,therebyincreasingthedrawratiotoasomewhathighervalue.Inordertoovercomethelimitationsoftheprocess,andtoobtaingoodqualitycups,newvariationshavebeenintroducedovertheyears,notableinthiscategory being hydroforming [2], hydro-mechanical forming [3] counter-pressuredeepdrawing[4].Eachoftheseprocesseshasdistinguishingfeaturesandlimitations[5].Variousinvestigationshavebeenconductedtoimprovetheprocesses[6].Theyarealreadyemployedinindustryinspecializedapplications.Hillierusedasimpleapproachtostudythemechanicsoftheseprocesses [7]. El-Sebaieanalyzedthe mechanics of hydro-mechanical drawing,incorporatingtheeffectsofworkhardeningandanisotropicmaterialproperties[8].Yangetal.[9]carriedouta finite-elementanalysistodeterminethe effects of fluid pressure on the deformation in hydromechanical drawing.Intheaboveprocesses,therearesomecommonphenomenathatareresponsiblefortheincreasedlimitingdrawratiosachieved.hydraulic-pressure-augmenteddeep-drawingprocessinvestigatedinthiswhilsthavingsomecommonfeatureswiththeaboveprocesses,hasalsodistinctlynewfeatures,thesefeaturesincludingthefollowing:(i)automaticgenerationoftheblank-holdingforce;(ii)simplicityofthetoolingandoperation,needingonlyasingleactionpress.Also,thepresentprocessdoesnotrequirearubberdiaphragmorasealontheorresultinlargeamountsofleakageofinthetooling,therebymakingtheprocessmoreattractivethantheaboveprocesses.Theobjectiveofpresentresearchistoreanddevelopthepresentprocess,anddeterminethecorrelationbetweentheformingparametersoftheprocess.Theoretical-andnite-elementanalyseshavealsobeenperformedtogainmoreunderstandingofthemechanicsoftheprocess.TheprincipleoftheprocessAnillustrationofthebasicsoftheprocessisshowninFig.1.Whenthepressramdescendstostartthedrawingprocess,the inthedeviceispressurized.Thetop-enddiameterofthepunchsubjectedtothepressureissmallerthanthediameterofthepunchdrawingthecup,andthepressuregeneratedishigh.Thepunchandtheblankholderaresubjectedtothesamehydrauli