冲压机液压系统的设计

冲压机液压系统的设计摘要冲压机是它是一种为模具的开合提供动力的机器近年来，冲压油压机通过采用多种技术手段来提高其工作效率与性能指标，包括但不限于：提高行程速度，提高工作精度的防走偏技术，通过行程阻抗技术提高工作性能，减小工作噪声；通过节能混合传动法减小装置功耗；及其运用滑块部位和传动的多压力点动补技术以及计算机控制调整方式来加以控制。现在，液压机、机械式压机所具有的缺陷已经基本消除，这已经是过去的事情了。当前，由于在工艺性能、加工质量、可靠性、运行经济性等多个层面上，无法满足大规模自动化生产的要求，使得传统的冲压机不再适用。本文以冲压机为研究对象，通过查阅文献资料和现场调研，了解了冲压机的发展现状、工作原理和机械结构。本文首先对液压零件、管路、油箱进行了总体方案设计。在此基础上，重点对冲压机液压零件进行了结构设计、尺寸计算和速度验算，保证了冲压机安全稳定。同时绘制了阀块零件的图纸和液压缸的装配图。关键词：液压系统；冲床；液压缸

目录TOC\o"1-3"\h\u第1章绪论 11.1研究背景 第1章绪论1.1研究背景在航空、汽车、舰船等行业中，由于技术进步，对钣金工业的品质提出了更高的要求。为此，人们对薄板冲压性能提出了越来越高的要求，同时对加工的效率和品质提出了更高的要求。钣金件的裁剪、拉伸、成形、弯曲、矫正等加工工艺对于薄板冲压来说至关重要，而且也可以提升生产效率和生产质量。在毛坯冲压过程中，为了达到最小化冲击的目标，需要考虑以下几个方面的问题。（1）只有当拉伸块和压边滑块接触到工件时，让它不再急速下跌。在接触之前，拉伸块和压边滑块均为高速下坠。（2）随着拉伸块和压边滑块的慢慢聚拢时，牵引力也越来越小，并产生了减缓的效果。（3）在推压块边缘时，拉力即开始作用于机床上。（4）首先拉回块，然后将边缘滑块放在一起。为了防止坯料周围产生皱纹，增加板材时必须压住边缘并且压紧坯料周围。对于形状复杂、不对称的工件而言，为保证其完美制作，需要在其周围施加不同的压力。所以这台机器的四个边缘气缸是四个角度。针对以上问题，本文提出了双动薄板冲压机的开发与探索，以满足以上需求为目标，运用所获得的技术，尤其是对液压系统进行了优化，从而提高了自身的技术水平。当前，国内外液压机的种类包括了：金属冷冲压机、板材冲压机、薄板拉伸成型机、砂轮成型机及塑料制品冲压机等。1.1.1液压技术及其影响液压技术是一项可以实现现代传动和操控的关键基础技术，它是一项在工业机械、工程建筑机械以及国际前沿产品中不可或缺的核心技术。现阶段，该技术正朝着自动化、高精度、高效、高速、微型化、重量减轻等方面发展。在世界发达国家的认知中，液压行业是一个竞争激烈的领域，并且其发展速度超越了机械行业。综合液压工程技术已经将液压元件及其控制发展成为一个统一体。机械制造业是一种工业部门，其主要目的是为国民经济的各个产业提供高科技装备，并对其进行技术革新。在机械制造业中，铸造、锻造、焊接、热处理和切割等生产方法非常重要，因为它们能够帮助生产厂家获取坯料、成型产品，并提高零件的机械质量。液压技术广泛应用于多种金属的填充。液压技术在工业和热加工机械与设备中应用广泛，在这类机械中，液压压力机和金属切削机的水力技术应用得比较早，应用范围也比较广。液压技术被广泛应用在车床、铣床、刨床、磨床以及钻床等各种液压机床中，它的作用主要是实现大范围的无极变速，具备良好的转向和连接性能，能够轻松地完成工作循环，并完成工件和刀具的夹紧，以及控制进给速度等一系列优点。工作轴驱动尽管现代数控机床及加工中心等高端制造设备广泛采用电动伺服系统，但液压传动和控制依然是现代金属切削机床自动化中至关重要的手段。利用液压传递力大、压力调节控制方便、过载保护等特点，在单压机、油压机、切割器、切割器等压力加工设备中，实现对原料和成型的加工。铸造、锻造、焊接和热处理等机械设备的生产经营环境非常恶劣，因为环境中存在温度高、粉尘多、湿度大、有腐蚀性气体以及噪音和振动等各种因素。因此，需要适当的适应性、可靠性和维护能力。在铸造、焊接及热处理机械设备中，主要应用液压技术，其中包括造型机、注塑机、焊机和淬火机。液压技术具有方便的无级速度调节和远程控制操作，可以用来完成造型、模具运输和铸造等工作。通过进行高温部件捕获等操作，可以降低工人的劳动强度，避免和减少热辐射和有害气体对人体的影响。1.1.2冲床液压系统液压缸是压力机的一个驱动部分，它通过技术手段使得滑块可以快速下降，完成冲压加工。在工作循环过程中，滑块会快速下降，完成冲压工作，接着快速上升，最终停止。1.2液压传动的工作原理及其组成部分液压传动因其优越的性能，在塑料加工机械、压力机械和机床等领域得到了广泛的使用，已逐渐成为普通行业的一项重要技术。步行机械有工程机械、农业机械、汽车等等。钢铁工业对冶炼机器、升级装置、辊筒调整机构等方面的要求。我们可以利用在土木工程上安装防洪堤设备、河床升格设备、以及桥梁控制，来保障城市的防洪与交通。发电厂、核电站以及其他设施工程中所需应用的旋转机械设备，比如速度控制器，船上的甲板吊车，绞车等等，以及船舶的船首门、舱壁阀门和船尾螺旋桨等等。大型的天线控制装置、测量浮标、特殊技术的升降以及旋转平台，所有的装置对于完成这个使命来说都是必要的。它们可应用在军事领域，如火炮控制、舰船倾斜、飞行模拟、飞机起降和控制方向舵等。1.2.1液压传动的工作原理在一种液压装置中，液压泵将引擎的机械能转化为液体的压强，然后通过液体泵所生成的液体的改变将电能传输出去。液压致动机，在对阀门和管道进行传输的过程中，可以将液体的压力转换成机械能，从而带动工作机构，从而完成线性往复运动和旋转运动。这些液体一般被称作工作液，它的作用类似于输送皮带、链、齿轮以及其它驱动元件，而其主要成分则是矿物油。1.2.2液压传动的组成液压驱动系统包括5大部件：（1）液压泵是一种动力元件，它的作用是将主机所拥有的机械能转化成流体的压力动能。这个器件的功能在于提供液压系统所需的压力油，为系统提供动力来源。具体表现为，它能够维持一定的流量，通过静态或动态控制，在系统中形成稳定的压力。（2）在液压作用下，液压转换成机械能，利用液压缸，可使作动器进行来回的线性或振荡，而液压马达则可让物体旋转运动。（3）通过控制调节元件和各类阀门来控制并调整液压系统中的液体压力、流量和方向，从而确保执行元件能够满足人们所期望的需求。（4）配件包括辅助配件、油箱、过滤器、管路和接头、冷却器、压力表等。系统正常运行和易于监控的必要条件，即这些功能所提供的。（5）工作介质，也就是输送液体，一般称作液压油。在液压系统中，一方面，它能够利用工作介质来传输运动与功率，另一方面，它也能够对液压元件中的相互移动的部件进行润滑。1.3研究现状在人类社会不断发展的历程中，冲压方式一直是生产活动的一种悠久历史方法。塑胶制品的最基础的处理方式就是冲压。所以，在板材类零部件的生产中，冲压被大量采用。冲压工艺既能对金属材料进行处理，也能对非金属材料进行处理。冲压时，模具对材料的挤压，使得材料在切削时，在材料的内部形成了较大的应力。在满足要求的条件下，可以使材料产生塑性形变，使其具有所需的形状、性能和尺寸。压力机的制造工艺是通过模具和压力机来实现的。该工艺具有工艺简便、生产率高等优点，特别适用于机械化制造。利用压力机床，可以实现其它工艺不能实现的复杂外形。在大多数条件下，该工艺无需对物料进行加热或切割，既节能又省料。冲压加工以其优良的品质、低廉的造价和高效的加工能力，在家用电器、汽车、航空、日用消费品等众多工业领域得到了广泛的运用。21世纪是由机械为主的工业生产向以资讯为主的工业生产转型的过程。这是以信息化为中心，对传统工业进行信息化改造和提升的时期。汽车产业是一国产业发展的主要指标。现如今，这不仅仅是世界关键工业发达国家和新兴工业国家主导产业，并且还是社会经济中的重要产业链。在汽车工业的发展中，冲压技术和装备的发展已成为主导，而冲压技术的进步和发展基本上是以汽车工业的发展为中心展开的。由于汽车行业的市场竞争日趋激烈，这导致了汽车的售卖周期变得更短，从而让更快的更新换代速度成为了不可避免的趋势。在现代的汽车产业中，有两个发展方向。一是大型化生产，打开了货车种类多样化的发展态势；二是变型品种越来越丰富；车型数量多，数量少，变化快；多种型号的公船生产，车身的覆盖范围也越来越大，集成度也越来越高。然而，由于产品特性及市场环境的改变，使得传统的、单一的、硬质的流水线难以满足需求，因而，对设备进行改造，向具有内在柔性、高效特性的全自动锻造装备发展，是当前国际上锻造工艺与装备发展的重要方向。随着全球经济的快速发展，国际市场的整合，国内各大厂商的产品与服务水平的不断提高，产品与服务的质量与服务水平也随之提高。并对如何快速地对市场进行调整提出了要求。与当今世界上最先进的冲压机产品制造商比较，国内冲压机产品制造商的设计和制造水平仍有一定差距。目前，国内压力机械行业正处在转型时期，既有印度政府的指导，也有市场的需要，两者共同推动。转化的顺利完成，以我国冲压行业拥有自主知识产权的核心技术及具有较好性能价格比的产品为支持，在世界范围内具有了一定的竞争能力，中国冲压行业的发展将达到新的高峰和展望！1.4冲压机发展概况及发展趋势1.4.1冲压机概述目前，冲压技术是被广泛采用的金属压力加工方法之一。它的特点包括高效率、优质、节能、低成本等，这些特点使它具备了优秀的性能。当前，世界上许多发达的工业化国家都采用了以冲孔为主的切削工艺。在汽车工业，农业机械，家用电器，电子设备，国防工业，以及生活用品的制造中，冲压工艺被广泛地运用到产品制造中。先进的冲压机是冲压技术进步的见证。当前，国内外两大类冲压机的冲压系统，有机械式和液压式两类。在电子技术和液压技术的发展过程中，液压数控压力机也随之进入了崭新的时期。该水力机械由油驱动，取代了曲轴上的滑移机构。1.4.2冲压机发展趋势近年来，冲压液压机应用了多项技术以提高其性能。例如，对冲程速度进行管理，提高主动防偏转技术采用预防技术的作业精度，利用冲裁阻尼技术，提高工作特性，改善及降低噪声，利用能量混合电动技术，安装功率降低，以及数值调整滑块位置及传动技术应用等方面的控制实现。过去，液压机和机械压力机相比，所具有的某些不足之处，如今已基本消除。近年来，随着现代汽车工业的规模和自动化生产的不断扩大，传统的冲压机在技术性能、加工质量保证、可靠性和操作经济性等方面已经越来越跟不上时代的步伐。为了达到提高生产效率、降低能耗和实现批量生产的目的，国外制造商制造的先进数控冲压设备具备以下基本特征。（1）一般而言，滑动行程数高于200次/分钟的情况比滑动行程数低于200次/分钟的情况更为普遍。（2）高精度要求，尤其是压力机的动态精度。（3）振动和噪音要求低，设备动平衡要求高。（4）良好的制动性能通常情况下，完善的检测控制系统采用PCL控制器和数控技术团队来测试和设置压力机的各种零件和参数，从而实现自动化工作流程。这个设备应该有自动进料和废料切割机构，因此需要配备完备的辅助设备。现代先进压力机的发展趋势：①采用提升液压机工作效率的方法，以减少以高速度、高效率、低能耗为主的制造费用。②采用现代机电技术，使机电液压相结合，从而提高液压传动性能。③自动化和智能化④液压元件的组合和标准1.5课题的来源及研究的目的和意义在国家的生产中，冲压技术与传统的机械加工相比，具有许多优点，包括能够节约材料和能源，效率也更高，而且技术要求低，生产出的产品也比传统机械加工更多样化，这也是其应用范围不断扩大的原因。我们通过此次毕业设计，将主要培养综合运用液压传动、机械设计、工程系统等过程中学到的理论知识的能力。本文强调了液压系统设计的独立性和实用性，以及培养和提高独立分析问题和解决实际问题的能力的重要性，这样做是为了适应未来工作岗位和创造性开展工作，从而为我们打下坚实的基础。1.6课题的研究内容通过调查和分析现有压力机液压系统，阐明了压力机液压系统的工作机理和分类，并设计和总结了相关部件。其中包括：(1)对现有液压机液压系统的组成和工作原理进行了深入的剖析。(2)阀块零件图(3)阀块总装图(4)液压缸总装图(5)液压油箱装配图(6)撰写毕业论文第2章冲压机与液压系统分析2.1冲压机的工作原理冲压机的的部件有拉伸滑块、压边滑块、下滑块(具有液压垫)、工作台和床身等.液压传动是一种以液压泵和液压缸传动装置。拉伸滑块下降、复位都是通过拉伸滑块的主滚筒来实现的，而压边滑块下降则是通过4个压边缸（单作用）来实现的。在它返回的时候，有4个气缸拖着。顶部设备的底部被3个顶部设备汽缸（单作用）吸入。如果滑块体的自重大于出口处的压强，则其向下运动即为自重的向下运动。如果伸展滑动的弧形球体往下运动，那么模具和托杆又会受到压力。该装置的工作原理是：在接通手压按键后，该装置能持续地进行工作，直至工人自己按下暂停按键时才能停止工作。半自动。手按下按钮后，自动执行工艺动作，需要完成一个循环。手动/可调只有手动按下按钮才会启动动作，而要停止动作则必须手动按下停止按钮。只有在按下按钮时，才会发生调整动作；一旦松开按钮，相应的动作也会停止。2.2液压系统的设计及工作原理该装置的液压工作原理见。零部件的详情请参阅表，在运转过程中，滑块速率为400mm/s以上，运转速率为10-25mm/s以上，返回速率为320mm/s以上，在部件被压制成形后，由液压槽把它冲洗出来。当所述平板具有220mm/s的上升速度，150mm/s的回测速度，450mm/s的移动速度时，所述系统能够实现如下的功能。深刻制工序：通用工序，刻制工序，测试;特殊动作。2.3冲压机液压系统的参数2.3.1给定参数滑块拉力：1000KN边缘滑块压力：500KN顶出油缸顶出力：350KN滑动回位拉力：250KN边缘滑块反向力：300KN系统工作压力：25MPa图纸滑块与工作台的最大距离：1000mm边缘滑块与工作台的最大间隙：500mm拉伸滑块最大行程：630mm边缘滑块最大行程：200mm2.4制定基本方案和绘制液压系统图2.4.1制定基本方案液压系统是以双动薄板冲压机为中心的，液压缸活塞杆和柱塞杆的伸长来实现，并采用换向阀实现液压作用。在通常情况下，对于少数几种液压系统，多数情况下都要求采用方向阀的有机结合才能达到期望的作用。当前，对于压力较大、流动较大的液压系统，通常采用插接式阀门与先导控制阀相结合的方式来实现。这些操作可以由控制阀的有机结合在一起来完成。采用调节液压致动器进出液压的方式，或采用封闭腔体积的变化来调节液压致动器的转速。这个系统采用流量调节阀对液压驱动单元进行了转速调整，实现了对液压驱动单元的转速调整。通常，当液压致动器工作时，要求整个系统处于某一工作状态或特定的状态。这个工作一般是由节流调速装置来做的，它一般是由计量泵来供给润滑油，所需的压力是由输入阀门来调整的，并且维持它的稳定。节流调速装置通常采用固定流量的水泵进行调速，当无其它补充油量时，由液压泵加注的油量往往比实际需要的要大。这样，过剩的机油就会经过溢流阀回到油罐中，溢流阀既可以调整又可以保持燃油供应的平稳。为了保证液体的干净，泵的进口处需要配备废水处理设备。2.4.2绘制液压系统图1、16、17、19、20－柱塞缸；2－先导式溢流阀；3、12、30－两位四通换向阀；4、11、15-单向阀；5-泵；－过滤器；－油箱；8－先导式溢流阀；9-压力表；10－蓄能器；13－节流阀；14－三位四通换向阀；18－活塞缸；21、22、23、24－溢流阀；25、26、27、28、29－液控单向阀。图3液压系统图2.5液压系统工作原理当拉伸块进行快进动作时，阀5依然如常地运行，使得液压油经过阀14的右腔，然后进入拉延缸18，实现动作。通过14通阀和12通阀位置将油返回油箱。在这个时候，阀门30的位置是右边，而四个液压缸16、17、19、20则是自动从油箱中补充润滑油。通过将阀门14移至右边路位置，油液经过阀13返回到油箱中，从而达到缓慢流入轧光气缸的作用。在压延滑块与部件相接触之后，泵5油经过阀30加压缸16、17、19和20进行加压，并使缸18的压力升高。接着，缸7向下结束了拉延工作。当14个阀门处于左侧位置时，18个气缸上升，单向阀25、26、27、28、29通过每个气缸中的油返回油箱。当阀3处于右位时，泵所供给的油进入顶出缸，从而推动工件。3、自重换向气缸反冲洗阀阀2是一种溢流阀，在顶出器上行时发挥保护作用，而在下行时则承受被压作用。第3章确定执行元件3.1液压缸基本参数确定该系统中，液压缸是至关重要的元件，因为它可以直接驱动冲头完成冲压作业。根据工作要求和工作特性，泵缸由我们自己设计。3.1.1缸筒的设计计算缸筒是组成液压气缸的关键部件，它和缸盖、活塞等共同组成了一个封闭的空间，在内部压力的作用下，活塞杆被带动移动。在对压力、转速、运动进行控制的同时，还要对压力、刚度、水压及其它外力进行控制。为了保证气缸与柱塞的相对移动，需要保证气缸与柱塞的几何精度、表面平整度及装配精度。（1）内径D计算高压时系统最大压力为p=25MPa，最大负载max=200kN，初定系统阻力f=25kN。工作时，活塞受力公式为：+=p=²/4式中：——液压缸内径（mm）；——冲压力（kN）；——系统阻力(kN)；p——系统压力(MPa)；——液压缸活塞杆面积（mm2）；液压缸内径计算公式：≥=107.1mm表3-1缸筒内径系列（GB/T2348-1993）810121620253240506380100110125140160180200220240(2）气缸材料缸筒材料通常要求其具备足够的抗冲击性能和足够的强度。最近几年，一些专门的厂家已经开始生产高精度的冷轧型无铅管，这种无铅管已经被打磨得非常光滑，外表也被精确地处理过，可以按照所需的长短进行裁剪。选用45规格的冷拔无缝钢管，直径为110mm，壁厚为15mm。(3)缸筒厚度校核在中低压液压系统中，缸筒壁厚往往由结构工艺要求决定，一般不要求校核，但在高压系统中按照下列情况进行校核：当/D时为薄壁，可按下式校核：式（3-1）式中：——最高允许压力，一般规定=1.5，=1.5=37.5MPa——缸筒材料许用应力，当/时为厚壁，按下式进行校核：式（3-2）缸筒采用45号无缝钢管，壁厚=15mm，/=15/110=0.13，所以用公式（3-2）进行厚度校核：mm<15mm,所以=15mm满足强度要求。3.1.2活塞杆活塞杆为实心结构，材料为45号钢。先按照压缩拉伸强度来计算活塞杆直径d：mm式中：——活塞杆材料许用应力，=MPa计算出活塞杆直径后见表3-2进行圆整。表3-2液压缸活塞杆直径推荐值活塞杆受力受拉伸受压缩，工作压力（MPa）55<77活塞杆直径（0.3~0.5）(0.50.55)（0.6~0.7）0.7该系统最大工作压力为25MPa，所以活塞杆直径：0.7D=77mm冲床液压系统中，为了降低冲压周期，需要使活塞运动速度较高。要想增加液压缸的回速，就必须选用大柱塞。但采用了正向的联结方式。若选用的活塞杆直径太大，将会对其迅速下落的速率产生影响，应选用适当的柱头。差动快速下降时活塞速度：式（3-3）活塞退回时速度：式（3-4）要降低运动时间，则应对求最大值，求得mm，即时活塞运动时间最少。参照表3-3活塞杆直径系列选区d=80mm。表3-3活塞杆直径10121416182022252832364045505663708090110110125140160180200液压缸基本参数为：液压缸内径D=110mm，活塞杆直径d=80mm，缸筒厚度mm，活塞行程s=40mm。3.1.3液压缸进油口尺寸通过上面计算，液压缸进油口尺寸见表3-4表3-425MPa系列单杆液压缸螺纹连接油口安装尺寸（ISO8137-1986）缸径D（mm）ECEE(mm)50M221.51263，80M27216100，125M33220160，200M42225250，320M50232400，500M50238液压缸在两头均应有最大限度的安装，通常安装在油缸或前、后顶盖上。影响喷口尺寸的最大变量是管道的直径。要确保油管的有效流通柳直径在2——4.5m/s的油流速，从而降低了压力损失，提升了工作效率，降低了振动和噪音，油口的连接形式有螺纹连接，法兰连接等，选用的液压缸油口是螺纹连接。该液压缸是最高工作压力为25MPa的单活塞杆液压缸，有经查表2-6选用连接螺纹尺寸为M332。3.1.4液压缸的密封由于压力、间隙、粘度等因素的变化，当液压油流进或出到系统和零件的空穴时，会有小量的工作液通过容腔边界，从压力较大的空穴向压力较小的空穴或溢出而液压缸则是借助密封油容积的变化来传递力和速度。密封元件能够有效地阻止液压缸发生泄漏，并且还可以保护其不受外界尘埃和异物的侵害。液压缸的工作性能将会受到密封装置的优缺点直接影响。液压气缸的密封性差，会造成对环境的污染、体积利用率的下降、输出损耗的增大和液压气缸的丧失。在选用液压缸时，要考虑到压力、转速、温度和工作介质等诸多因素。以上几个方面的原因将会对纱网的性能及寿命产生较大的影响。液位的准确选取对于液压缸十分关键，而其密封性又直接影响着液压缸的体积利用率。液压气缸的力学特性与其密封件的摩擦力有关。密封件的耐热性直接关系到油液压气缸的工作温度。液压气缸的转速也受到容积的制约。同时，由于采用了不同的密封方式，对液压气缸的转速也有一定的要求。在选用材质及工作媒介时，必须保证所选用的材质与所采用的工作媒介相兼容。运转中还应尽可能减小动密封的摩阻，不仅要保证动密封的摩阻系数很小，而且还要保证动密封的稳定性，特别是它的静、动摩擦系数差值也要尽可能小。密封件需要具备优异的耐磨性能，并且在磨损后能够自动进行一定程度的修复，同时制造、安装和拆卸都应该非常简便，生产成本也应该尽可能地低廉。（1）活塞密封件选用DICHTOMATIKK03组合孔密封圈，最大工作压力为40MPa。温度-30~100℃，移动速度0.5m/s根据气缸内径选择的型号为：K03-110-00117（2）活塞杆密封活塞杆和盖上的密封件采用Y形环作为DICHTOMATIKMA39双唇轴。该环的最大工作压力可达到40MPa温度-40~100℃，移动速度小于0.5/S，根据活塞杆直径选择，其型号为：MA39-80/22965。（3）活塞杆防尘由于在活塞杆在伸缩过程与外界有直接的联系，所以活塞杆上常常会有灰尘，砂砾，铁屑等杂质进入活塞杆。若带着液压缸传动的异物去装减振，不但没有装上，就会出现部件的摩擦，也会影响液压系统的正常运行。活塞防尘圈选用DICHTOMATIK公司的AD48双防尘圈作为双向作用防尘圈，使用寿命特别长。工作温度-40~100℃，最大移动速度1.0m/s根据活塞杆基本参数选择AD48-80/88981。3.1.5液压缸摩擦力的计算该液压缸的密封机构位于活塞与缸筒、活塞杆与缸盖之间，液压缸的整体密封摩擦力为：式（3-5）式中：——缸总的密封摩擦力（kN）；——活塞与缸筒间的密封摩擦力（kN）；——活塞杆与端盖间的密封摩擦力（kN）。（1）活塞与缸筒间采用组合密封圈，此处摩擦力计算公式为：=式（3-6）式中：——摩擦系数，组合密封圈各组成部分材料不同，此处取=0.05；——密封处工作压力（Pa），Pa——密封处直径（mm），此处=0.11mm；——密封件的宽度（mm），由=0.0224mm。由于密封摩擦力随系统压力变化，所以活塞与缸筒间摩擦力：N=9.68kN（2）活塞杆与端盖间采用Y型唇密封，摩擦力计算公式为：式（3-7）式中：——摩擦系数，Y形密封圈的材料为聚氨酯AU92，此处=0.08；——密封处工作压力（Pa），Pa；——密封处直径（mm），此处=0.08mm；——密封件的宽度（mm），=0.012mm则活塞杆与缸盖间的摩擦力：kN3.1.6液压缸基本结构液压缸有两大类：一般液压缸和专用型液压缸。专用型液压缸是针对某些具体应用，对其构造、材质和加工精度有特别的要求。尤其是针对某些特定的应用场合，采用专用的液压缸体，较一般的液压缸体更能适应这种应用场合的需求。通用液压缸具有结构简单、零部件满足标准、通用性强、无特别要求等特点，适用范围广等特点。通用液压缸有三种具有代表性的结构形式：拉杆型、焊接型和法兰型。一般而言，平面式液压气缸，其最大工作压力为35MPa。法兰缸[10]是一种能够适应较为苛刻的冲击荷重和外部工作条件的液压缸，也被称为重载型液压缸。3.2泵的选择3.2.1泵的排量排量为液压泵主轴转动一圈后所排出的流体容积。在柱塞冲程s=12mm，冲压频率f=300次/min的情况下，一周时间里，从泵中排出的油应该与从油缸中排出的油相同，所以，系统需要的空气量是：L/min式（3-8）3.2.2泵的选用根据排量和压力要求，选用GFZB组合泵。3.3电机的选择泵的输出功率为：16.2kW须选用额定功率为18.5kW的电机。3.4速度验算3.4.1空行时速度验算差动下行阶段：当行程为12mm时，周期为T=0.173s＜0.2s，此时频率f=1/=5.78Hz，即每分钟冲压346次。3.4.2冲压板厚为1mm时速度验算行程12mm时，差动下行阶段cm/s式（3-9）所需时间：s式（3-10）冲压阶段：cm/s式（3-11）所需时间：s式（3-12）返回阶段：cm/s式（3-13）所需时间：s式（3-14）周期：T=0.084+0.06+0.082=0.226s此时频率f=1/0.2335=4.25Hz，即每分钟冲压265次。冲压板1mm厚度，行程10mm，其冲压频率可以达到300次/min，但如行程12mm，频率不能达到300次/min，是辅助动力，在必要的时候，释放贮存的油，增加流量，从而可以使活塞运动速度加快。3.5蓄能器3.5.1蓄能器分类蓄能器的构造及外形多种多样，按加料方法可分为重锤式、弹簧式和充气式三种类型。在这些设备之中，充气式能量蓄积器通过对空气进行压缩和膨胀，来存储和释放能量，它的应用范围比较广泛，现在最常见的是活塞式、气囊式、隔膜式能量蓄积器[11]。该气囊式蓄能器气液密封性，能彻底隔绝石油与天然气。该气囊具有低的惰性、敏感的响应和紧凑的构造[12]。3.5.2蓄能器充气压力p的确定对于作为一个辅助动力源，补偿泄漏，应急动力源的贮液池，其容量V应该尽可能的减小，蓄能器应该尽可能的大，胶囊寿命应该尽可能的大，储存空间应该尽可能的长。所述气囊式累积阶段的所述充气压力系统的所述最小和所述最大90%的工作压力在所述工作压力的25%中被选定，所述p=6MPa，所述的最小的工作累积所述的空腔仍然是所述的壳体的内壁，并且所述的是所述系统的最小工作累积。但是，即使在最大的气压下，充气后的充气容积仍然比充气压力的原始容积大1/4。从而有效地控制了该装置工作状态下的皮囊的形变幅度，起到了对皮囊的保护作用，从而提高了皮囊的使用寿命。3.5.3蓄能器容量计算(1)有效排油量的计算蓄能器在作蓄能时，是与油泵一起供油的，则蓄能器一个工作循环内的有效排油量应按下式计算：=式（3-15）式中——有效排油量（L）；——系统中各个工作点的耗油量总和（L）；——系统泄漏系数，一般可选=1.2；——泵总供油量（L）。行程为12mm冲压板厚1mm时，频率要达到300次/min，假定快速下降时活塞速度为=17cm/s，快速返回时活塞速度为=18cm/s，则一个周期内，系统中所需耗油总量为：=0.119L式（3-16）泵在一个周期内的总供油量为：L式（3-17）代入公式得L式（3-18）(2)总容积V计算蓄能器的总容积的是指气腔与液控的容积之和，对于气囊式蓄能器为充气容积。总容积可由气体定律计算：式（3-19）式中——蓄能器的充气压和充气容积；——系统最低工作压力和最低工作压力下的气体体积；——系统最高工作压力和最高工作压力下的气体体积；n——多变指数。蓄能器的工作原理主要是一种多面性的工作方式，蓄油时，燃气会被压缩为恒温，而放油时，燃气会被膨胀为绝热，所以其充气体积是根据公式来确定：式（3-20）推荐=1.25.将已知数据代入上式得=0.09L，考虑系统的稳定性及其他影响因素，选用NXQ1-L0.4/31.5-H,容积0.4L，公称压力为31.5MPa的蓄能器。3.6管路的选择在液压系统中，管道的作用是将不同的零件和设备连接在一起，以传递能量。要确保系统的可靠工作，管道与管道的连接必须要有足够的强度，要有良好的密封，要有很低的压力损失，而且还可以方便地进行拆装。管道按材质可划分为无缝钢管、耐油橡胶、纯铜管、尼龙管等等。适用于压力机油压力系统中，对高强度、高内压、低变形、可燃性的管材选用。3.6.1管路内径计算管路内径的大小取决于管路的种类及管内流速的大小。在流量一定的情况下，内径小则流速高，压力损失大，容易产生噪声；内径大则难于安装，所占空间大，重量大。管路内径一般由下式确定式（3-21）式中：——管路内径（mm）——流量（L/min）；代入=39.45L/min——流速（m/s）；带入=2.5m/s对吸油管道取≤0.6~1.3m/s；对压油管道≤2.5~7.6m/s（压力高时取大值）；对回油管≤1.7~4.5m/s。回油管道：=2.5m/s，=39.45L/min，代入公式得≥18.3mm，取20mm。3.7油箱设计油箱是液压系统中的重要组成部分，其作用是多方面的：一方面，充当液压系统所需油液的储存器，以确保系统正常运转；另一方面，通过在油液中散发热量，维持系统温度的稳定；同时，油箱还能够将气体和污物从油液中分离出来，并为系统的元件提供可靠的安装位置，以使整个液压系统结构更加紧凑。油箱容积的估算经验公式为：式（3-23）式中：——油箱的容积（L）——液压泵的总额定流量（L/min）；经计算=8min，=40L/min代入公式得V=320L，选用油箱400L。为了保证油箱的散热，在该系统中加入了冷却器，同时降低了成本，节省了空间。3.8冷却器当液压系统运转时，所有的能量都被转化为热能。但更多的，则是因为热量，会让系统油液变得更高，从而影响液压系统的压力。为此，采用了强制冷却的方式，利用冷却器来调整乳液的温度。根据不同的冷却介质，冷却器可分为水冷式和风冷式。本文使用FL10制冷剂。电机驱动风扇的基本机构及其性能参数为传热系数≤55W/（m²），工作压力1.6MPa，压力损失0.1MPa，换热面积10m²，风量2210m³/H风机功率0.12kw3.9过滤器为了保证液压系统油液的清洁，本设计在油路上采用了过滤器的安装。此过滤器不仅可以过滤外部侵入系统的污染物，还可以过滤系统内产生的污物。因此，该设计可以提供干净的油液。过滤器的标称流速为60L/min，过滤精度为10μ，通过直径20mm，最大压力损失0.35MPa3.10阀的选用3.10.1比例伺服阀的选择比例控制阀是一种阀门，通过接收输入的电信号，可以实现远距离控制油类压力、流量和方向的功能。该阀门具有按比例连续控制的特性。随着比例技术的不断发展，一种被称为高性能比例阀或比例伺服阀的新型比例阀应运而生。他的性能虽不及伺服阀那般完美，但比起普通比例阀来讲，却显得更为出色，因为它具有更高的精度和频率。该电动伺服阀响应频率通常在30~100Hz之间，且无0位死区，这一特点能够克服伺服阀过滤精度高的缺陷。普通液压阀的控制部分被电机转换器所替代，从而发展出目前使用的比例伺服阀，该阀门可与普通阀门互换。该方案中所采用的比例伺服阀换向阀与目前已有的电磁换向阀及电液换向阀基本相同，但其性能却存在着根本的区别。通过控制输入电压、电流幅值、极性等参数，实现了对系统的控制。该液压系统选用ATOS公司的DLHZOR-TE-14-L7141高性能比例方向阀，响应时间≤10ms，滞后环≤0.1%，输入电压信号[-10V~+10V]3.10.2其他阀的选择（1）溢流阀将过多的液体排出到阀门端口，并将阀门端口的压力维持在某一数值的压力控制阀，称为溢流阀。液压系统主要是为了确保压力在一定范围内的工作状态，达到一定的工作状态，并对压力进行调整和约束。通常分为两种，一种是直接作用，一种是先导操作。针对该实验用液压系统对液体流量压力要求很高的特点，在取样时选用了导溢流阀，最后选用了YF-L10K溢流阀。流量40升/分钟，管径10毫米，可调压16-32毫帕，可调压16~32MPa，活塞泵体由31.5MPa压力系统选取。然后，将溢流阀的调节压力测定为31.50.8=25MPa。（2）电磁换向阀22EI-H10B-T（3）流体方向控制阀其工作机理为利用控制油路的压力油对阀芯进行推动，从而达到改变和控制流体流向的目的。WHNG10C2液体方向控制阀门，可调节最大工作压力31.5mpa，最大控制压力25mpa，压力可调20MPa

结论本文设计主要研究冲压机的液压系统。配有成比例的换向阀，利用高频响应，方向迅速