液压镦锻机说明书本科毕业设计(编辑修改稿)

液压镦锻机说明书本科毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

1. 圆 筒筒壁 一般裂纹首先出现在内壁，逐渐向外发展，裂纹多方位纵向分布，或与缸壁母线成 45176。 2. 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。 燕山大学本科生毕业设计（论文） 6 3. 缸底 首先在内部过渡圆角处开始出现环形裂纹，逐渐向外壁扩展而裂透。 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 影响液压缸寿命的因素是多方面的，必须结合具体情况分 析，但归纳起来主要有以下几个方面： 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，也会引起很大的应力集中。 在结构允许而又能加工的情况下，过渡区应尽可能的光滑，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力并有应力集中，此外圆弧半径太小是缸底破裂的主要原因之一，一般不应小于 1/8 液压缸的缸内直径。 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 缸底的过渡圆弧，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 毛坯本身存在严重缺陷；锻焊结构中锻焊质量不好；焊后热处理不恰当等等。 并一定要对焊缝附近热影响区采取相应的措施，以消除焊接过程中引起的热应力和不利的结晶组织，在采用补焊时也要进行同样的处理。 液压缸法兰与横梁接触面应要求 80%以上的面积接触，即在累计 4/5 圆周长度上间隙不大于。 横梁刚度不够或安装水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 过大的工作应力。 工作液体往往 对缸壁有腐蚀作用，会降低疲劳强度，因此必须对乳化液的成分及配制予以足够的重视，直接用工业用水而不加处理是不允许的。 镦锻缸的设计 内径的确定 第 2章 液压缸的设计与校核 7 设镦锻缸的内径为 D1 ，内半径为 R1，由公式可得： P1=P*S=P*Π R12 式中 P1为镦锻缸的公称压力， P为介质压力 由公式变形得： πPPR 11 式中 P1=2MN=2 106 N P= 带入公式得 R1 == 圆整后，取 R1=145mm 即 D1=2 R1=290mm 活塞杆的直径 由给定 的 设计参数知回程力 F1==2 105N 依据公式 F1=π (R12r12)P 式中 r1设为活塞杆半径 公式变形得 PFRr π 1211  代入数据 F1=2 105N R1=145mm P= 得 r1== 从适当增大回程力考虑，圆整取 r1=135mm 燕山大学本科生毕业设计（论文） 8 所以，镦锻缸活塞杆 d1=270mm 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： a154mm/154][ 2ss MPN  ησσ 52122212221 10)1(RR PRr  RRσ 52122212221t 10)1(  RRRR PRσ 5212221z 10 RR PRσ 式中 P为介质压力 R为所求应力点位置的半径 R1为缸内半径 R2为缸外半径 强度核算时，应力第四强度理论 212z2t2tz ][(21 ）σ（ σ）σ（ σ）σσσ ττ  最大合成当量应力发生在缸内壁， 5212222m a x 103  PRR Rσ σ max应该小于许用应力 [σ ] ][103 5212222 σ PRR R 第 2章 液压缸的设计与校核 9 现已知缸的内半径 R1以及 [σ ]，由上式导出计算液压缸外半径 R2的公式 512 103][][  PRR σ σ 将数值 R1=145mm [σ ]=154Mpa P= 代入上式 R2= 考虑到整个缸体结构尺寸及其安装，取 R2=205mm 故镦锻缸壁厚 δ =R2R1=60mm 支撑形式选择 液压缸直接靠缸底固定在横梁上，这种缸不需要法兰，消除了法兰区的应力集中，并可减小缸体毛坯尺寸。 确点是压力机高度有较大增加，缸底与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。 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配合。 缸内进入高压液体时，通过法兰与横梁的接触面将反作用力传递给横梁，液压缸本身则靠法兰上的一圈螺钉固定在横梁上。 这种结构的缺点是缸壁法兰过度区存在应力集中，易于疲劳损坏。 本设计选用此种支承，使得结构合理，满足工艺要求。 考虑到安装要求和强度需求，镦锻液压缸采用法兰固定方式， 以其法兰部分支承并固定在梁下表面，由法兰的环形上表面与梁配合。 镦锻液压缸缸本身依靠法兰上的一圈螺栓固定在梁上， 工作时的作用力通过环形接触面传递，因此法兰到缸外壁的过渡处存在应力集中，易疲劳破坏，以往液压缸破坏也多出现在这个部位。 燕山大学本科生毕业设计（论文） 10 缸体法兰的尺寸 外半径 r4的确定 查《机械手册》 σ y=(FH／ An) 104≤ [σ y] 其中 FH——该缸能发出的最大能量 An——法兰接触横梁面积 [σ y]——许用应力 FH=2MN 由公式得到： {2／ [π (r42222)]} 104≤ 80 计算得到： r4≥ 考虑到法兰 的安装，及其稳定性，可靠性等因素取 r4=280mm 法兰高度 h 一般有 H=(:2)δ , 其中 δ =60mm 第 2章 液压缸的设计与校核 11 故 h=90:120mm 取 h=105mm 过渡圆角 一般有 R=(:)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=（ ）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 液压缸的一般形式是一端开口一端封闭的后壁高压容器。 当高压液体作用在柱塞上时候，反作用力作用于缸底。 通过缸壁传到法兰部分，靠法兰与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 液压缸内径 r 内 =145mm，液压缸外径 r 外 =205mm 所产生当量应力 Pr  222 rr3 外内外 带入数据求得 31. 5205145205 3 222   因为许用应力 [σ ]=140MPa, 燕山大学本科生毕业设计（论文） 12 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、罗萨诺夫方法、环壳联解法、简化计算法和有线单元法。 这里使用简化计算法进行理论力学粗略强调校核。 采用简化算法，有如下假设： 元 集中力，作用在法兰触面上， 平均半径为 r3 的半径上， 的弯曲时，认为内力 P 作用在缸壁的平均半径为 5r 的圆周上， ； ，因此由力及力偶引起的径向位移可以忽略不计。 法兰外半径为 560mm 所以得到 )(21 243 Rrrr )(21 215 rrr 145205l)145205()145205()(6rln)()()(64324 312212nrrrrr 内外 第 2章 液压缸的设计与校核 13 P平均半径为 r5 的圆周上的单位长度上的轴向力 h1 为板厚， P=2MN/m. h1=60mm 代入上式得到 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： 由轴向力引起的轴向拉应力为： 总的轴向拉应力为  mm1 75)(21mm2 5021r215243rrrRrr143152 53 ln)(2)1(21)(rrhhrhrrPM 2 5239。  hMZM P aZZZ 8 8 039。  M P )1 4 0 (102)(102262122rrP HZ 燕山大学本科生毕业设计（论文） 14 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来考虑。 最大弯曲应力发生在圆板的周边，根据第三强度理论，最大当量应力为 图 33 缸底部分简图 其中 P为缸内液体压力， r1为缸的内半径 为 t 缸低厚度。 φ 为缸底因开口而引入的削弱系数， 11222rar  2a为缸底进油口直径。 工作流量 2trP    Z 第 2章 液压缸的设计与校核 15 m / s/m)10410(410604q332332   DVVS 管内流速 V0 =管径 30 V 油口直径取 50mm 油口型式选 GB/T 2878 A 型油口。 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 密封用来防止高压液体的泄漏，如质量不好，会直接影响生产。 对密封的基本要求是：密封性能好，能随着液体压力增高自动提高密封性能，摩擦阻力小，磨损小，寿命长，使用维修方便，易拆换，成本低，制造容易。 基于上 述要求，密封材料应具有以下特点：在一定温度使用范围内有良 好的化学稳定性，不溶于工作液体，与金属接触不相互其作用，不软化或硬 化，弹性好，永久变形小，有适当的机械强度，耐磨性好，摩擦系数小，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、 101453155522221trP燕山大学本科生毕业设计（论文） 16 人字形密封圈及压环组成。 在高压液体作用下，密封圈自动贴紧密封件，起 到密封作用。 人字形密封的具体尺寸可查标准 HG433766。 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 45176。 剖口切去一段使用。 导套 导套在柱塞往复运动时起导向作用，一般用抗压耐磨的 ZQSn663青铜铸造。 导套的长度与工作柱塞直径比值 H/d 一般为 ，小值用于大型液压机。 我国已拟定了工作缸导套标准 JB20xx76。 导套与液压缸内壁的配合在柱塞直径小于 500mm 时为 D/gc，大于 500mm 时为 D/db，与柱塞 的配合为 44/dcD。 根据标准 选择导套。