金属塑性成型设备的现状及发展趋势美国德国日本的汽车工业如此发达，得益于其塑性加工技术及装备的领先地位。当前的世界塑性加工技术及装备向以下几个方面发展金属塑性成型设备及自动化⑪冷冲压设备主要向单机联线自动化和大型多工位压力机方向发展，以适应汽车车身自动化冲压生产的需求。⑫锻造设备国外的锻造自动化也取得了长足发展。现代化的大型自由锻造车间的锻造液压机操作机锻造吊车实现了联动控制，全部机械化，并配有锻件尺寸自动测量装置，锻造压机与操作机数控联动，锻造加热炉自动控制。中小型自由锻实现了压机与操作联动微要控制计算机自动编程的自动程序锻造。目前国外大型汽车模锻件大部分采用以多工位热模锻压机为主休的综合自动线，美国德国日本基本采用热模锻压力机取代原有的模锻锤，中小型模锻件采用多工位高速自动热镦机。高速化复合化相结合，提高设备加工效率将几种工艺或几个工序复合在台机床上完成，是当前各类机床大幅压缩生产辅助间，提高生产率的重要技术途径，在锻压机械上也得到了成功应用，效果十分显著。设备控制系统的发展趋势压力机控制系统的集成化，可通过单操作接口实现所有压机和模具的各项控制功能，包括故障诊断模具菜单配置可编程限位开关和模具监控的调整等，并使设备的维修保养更加方便，而且明显增加压力机的有效工作时间。注重环境保是当今世界性的潮流。液压机的总体发展趋势配有自动上下料装置的液压机或自动生产线将会成为未来液压机发展的方向。现阶段，由于劳动力成本和技术问题，国内的企业多采用人工上下料。但在些发达国家，在上世纪六七十年代自动生产哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计论文线已基本普及。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。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。多工位液压机的需求将会大幅度增加。由于加工设备技术等原因，现在国内多工位液压机不是很多。多工位液压机有很多优点⑪多道工序在台液压机中不同的工位完成，减少了液压机的台数，进而减少了设备占用面积⑫减少了设备的中间送料程序和操作人员⑬提高了生产效率⑭减少了投资成本。快速高速液压机在批量生产中能成倍地提高效率。如果液压机的效率能提高倍，则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条线即可代替两条线。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性能。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业的足够重视。这方面要做好以下几点⑪减少液压机的装机功率，减少工作中的能量损失⑫提高密封质量，减少液压油泄漏对环境的污染⑬减少噪声，对大的噪声源进行隔离和封闭。液压机的工作原理和结构特点液压机的工作原理液压机是根据帕斯卡原理制成的，它利用液体压力来传递能量，以实现各种压力加工工艺要求。液压机的工作原理图如图所示。两个充满工作液体具有柱塞活塞的封闭容腔由管道相连通，当柱塞作用有力时液体的压强为，为柱塞的横截面积。图液压机工作原理图小柱塞大柱塞工件哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计论文根据帕斯卡原理在密闭的容器中液体压力在各个方向上完全相等，压强将传递到容腔内的每个点，大柱塞上将产生向上的作用力，使工件变形，且式中柱塞的横截面积液压机般由本体主机及液压系统两部分组成。图液压机本体结构图上横梁立柱下横梁回程缸工件回程柱塞活动横梁工作柱塞工作缸液压机本体结构简图如图所示。它由上横梁，下横梁，四个立柱和个内外螺母组成个封闭框架，框架承受全部工作载荷。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计论文工作缸固定在上横梁上，工作缸内装有工作柱塞，它与活动横梁相连接，活动横梁以四根立柱为导向，在上下横梁间往复运动，活动横梁下表面般固定有上模，而下模则固定于下横梁的工作台上。当高压液体进入工作缸并作用于工作柱塞上时，产生了很大的作用力，推动柱塞，活动横梁及上模向下运动，使工件在上下模之间产生塑性变形。回程缸固定在上横梁上，回程时，工作缸通过低压液体，高压液体进入回程缸，推动柱塞及活动横梁向上运动，回到原始位置，完成个工作循环。液压机的特点与其他锻压设备相比，液压机具有以下特点⑪基于液压传动的原理，执行元件缸及柱塞或活塞结构简单，结构上易于实现很大的工作压力较大的工作空间和较长的工作行程，因此适应性强，便于压制大型或较长较高的制件。⑫在行程的任何位置均可产生压力机额定的最大压力。可以在下转换点长时间保压，这对很多工艺是十分需要的。⑬可以用简单的方法各种阀在个工作循环中调压或限压，不易超载，模具容易得到保护。⑭滑块的总行程可以在定范围内任意改变，滑块行程的下转换点可以根据压力或行程位置来控制和改变。⑮滑块速度可以在定范围内进行调节，从而可以适应各种工艺对滑块速度的不同要求。⑯工作平稳，撞击振动和噪声较小，对工人健康厂房基础周围环境及设备本身都有很大好内径内螺栓拉伸应力为式中许用拉伸应力螺栓截面积螺栓数目对于大于的螺钉对于小于的螺钉缸口导套挤压计算缸口导套材料选用，导套挤压应力为式中代入得法兰盘计算法兰材料选用，故弯曲应力哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计论文弯弯式中代入上式得弯弯充液阀的设计计算充液阀技术要求根据下行速度及回程排油量的要求排油时工称流量排油时排油量吸油负压在控制压力时能泄压主缸下腔有阻力时不能打开卸载阀上腔泄压至时，在最小回程压力作用下，能可靠打开主阀。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计论文主阀设计计算主阀直径充液阀结构图如图所示已知主阀行程取吸油流速从图所示设计尺寸，阀口为，故实际得符合要求。阀口接触应力式中度阀口轴向投影面积之宽主阀重量由结构尺寸计算得主阀重量。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计论文控制活塞计算按泄压后打开主阀的必要条件，按公式计算，应为式中按要求，已选用卸载阀直径，故应满足下列关系因此设计时考虑通用化和标准直径，取完全可以满足要求。弹簧的设计计算吸油弹簧的设计满足要求第二项，按公式计算保证有初始密封力，按公式计算哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计论文其他要求弹簧安装空间限制在的范围内，吸油时，由变到时的行程。弹簧刚度要求初步选择弹簧,取,实际弹簧刚度为,,此时弹簧自由状态，下长度为安装时变形量和为哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计论文因此设计的弹簧和均在要求的范围内。但还应根据弹簧计算标准校核弹簧应力，并应在允许范围内。主弹簧设计和计算满足技术要求第三项，按公式计算满足技术要求第四项，按公式计算满足技术要求第五项，设计要求，能打开主阀，按公式计算其他要求，根据设计结构，弹簧安装空间限制在尺寸范围内，行程为哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计论文式中间隙控制活塞与卸载阀间的卸载阀行程排油时主阀开口量弹簧刚度要求为初步设计弹簧尺寸为弹簧自由长度为弹簧刚度为经计算，弹簧力特征满足要求。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计论文工作台结构的强度与刚度计算计算条件把工作台简化为简支梁工作台的制造材料为灰口铸铁，其许用应力为,抗剪许用应力由于本机为四柱式通用液压机，其加载条件可视为中间部分承受均布载荷，设模具长度为，其受力分析简图如图所示。图工作台受力简图工作台的弯矩与剪力计算最大弯距已知模具长度立柱中心距，则哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计论文最大剪力由受力分析简图可得。工作台的挠度计算在计算工作台刚度时，除了要考虑弯矩引起的挠度外，由于液压机的工作台是短而粗的结构，所以还必须考虑由于剪力引起的挠度，即剪变形。其总挠度为弯剪。弯矩引起的挠度弯可利用单位载荷法求解弯，由图可得在外载荷作用下的弯矩方程为在单位载荷作用下的弯矩方程为工作台的最大挠度弯发生在横梁中点处，根据单位载荷法，有弯将代入式得弯将以知的值代入，进行定积分后得哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计论文弯式中工作台材料的弹性模量，对于灰口铸铁工作台计算截面的惯性矩。剪力引起的挠度剪剪力引起的挠度剪同样可用单位载荷法进行计算，即在外载荷作用下的剪力方程为在单位载荷作用下的剪力方程为所以，剪将代入式得剪将已知的值代入上式，积分后可得剪剪弯哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计论文式中工作台材料的剪切弹性模量泊松比，对于铸铁，，取则计算工作台中间截面惯性矩在计算工作台截面惯性矩时，先将其截面图简化为等效计算截面，如图所示，最后按表各项分别进行计算。图工作台截面图图工作台等效截面计算图哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计论文表工作台截面惯性矩计算表整个工作台截面对轴的惯性矩为整个工作台截面形心至下平面轴的距离为所以，序号截面宽度截面高度截面面积截面形心至轴的距离截面对轴的静力距静力距与面积形心至轴距离的乘积各截面积的惯性矩总计哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计论文整个工作台截面对其中性轴的惯性矩为工作台的强度校核截面最大弯曲拉应力拉拉将上述计算值代入式得拉截面最大弯曲压应力压压