20mn数控锻造液压机数字化样机设计说明毕业论文

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1、20MN数控锻造液压机数字化样机设计说明书目录一、主要技术参数二、关键零部件的设计三、液压系统的设计四、电气系统的设计五、快锻液压机的运动仿真六、工作液压缸的有限元分析七、快锻液压机打击碰撞动态特性分析一、主要技术参数根据厂家的要求确定了如下的技术要求：压机公称压力20MN结构型式整体框架双柱下拉式工作介质压强32MPa最大行程1600mm最大净空高3170mm柱间净空距1300x2210mm移动工作台尺寸1660x5000mm移动工作台行程2x1500mm回程力4MN允许锻造偏心距160mm砧高上砧620mm下砧950mm锻造次数快锻80

2、~85次/分常锻20~45次/分锻造控制精度±1mm工作缸柱塞直径900mm传动形式油泵直驱传动控制介质手动、半自动、自动、联动工作介质L-HM液压油68最大空程下降速度350mm/s最大回程速度350mm/s拔长钢锭32t镦粗钢锭14t二、关键零部件的设计快锻液压机的总体结构如图1所示，主要由固定横梁3、导向板11、机架5、工作液压缸2、回程液压缸12、上砧座10、下砧座4等组成。图1快锻液压机整体结构1-工作缸柱塞2-工作液压缸3-固定横梁4-下砧座5-机架6-辅助液压缸7-小支座8-转轴9-垫板10-上砧座11-导向板12-回程液压缸

3、13-回程液压缸活塞杆以下主要对工作液压缸、固定横梁、机架三部分的设计进行重点说明。1.工作液压缸的设计液压缸的作用是把液体压力能转换成机械能。根据20MN快锻液压机的生产工艺特点以及总体结构要求，该压机采用单工作缸。工作缸采用缸底支承，柱塞传动型式。工作缸通过法兰上的螺栓固定在固定横梁上。为了避免固定横梁高度的增加，法兰设置在缸体中部而不像传统结构那样设置在缸口部分。工作缸缸体采用锻件合金结构钢，缸体材料为20MnMo，调质后机械性能，σb=530MPa，σs=372MP。而其结构尺寸较大，难以整体锻造，所以工作缸均采用分段锻造后焊接制成

4、。柱塞的表面质量，对工作缸密封装置和导向铜套的磨损及寿命有极大的影响，因此柱塞表面必须具有足够的硬度和良好的粗糙度。为了达到这一要求，制造柱塞的材料一般选用含碳量较高的碳素锻钢1311，锻造毛坯，机加工后表面进行特殊处理。液压缸柱塞材料选用45钢。通过上述分析，在CATIA中建立了工作缸的模型，工作缸的二维平面图及三维实体图如图2和图3所示。图2工作缸二维图图3工作缸三维图2.固定横梁的设计固定梁是液压机本体中重要的功能部件和承载部件，是液压机中结构和受力最为复杂的部件。在大型液压机设计中，梁的设计的合理性，刚度、强度分析的可靠性直接影响到

5、梁的功能的发挥和使用寿命，进而影响到整机功能的发挥和整体工作性能，因此梁的设计方案的拟定是压机设计的重点。本台液压机固定梁采取整体铸造结构。材料选用ZG25Mn，此材料具有一定的韧性和塑性，强度和硬度较高，其机械性能σb=490MPa，σs=295MPa。20MN快锻液压机为整体框架下拉式压机，固定横梁通过两个支座固定在地基上。固定横梁上面安装移动工作台，工作台两侧连接有支架(即工作台辅座)，在垂直于工作台方向有横向移砧装置，而且工作缸和回程缸也都安装在固定横梁上，因此，该压机固定横梁比传统三梁四柱式压机的横梁在结构和受力方面都要复杂的多。

6、通过上述分析，在CATIA中建立了固定横梁的模型，固定横梁的三维结构图如图4所示。图4固定横梁3.机架结构设计传统三梁四柱式液压机由上横梁、下横梁和立柱通过十六个内外螺母组成一个封闭框架，这是最常见的液压机机身结构型式。这种型式的液压机最大缺点是承受偏心载荷能力较差，最大载荷下偏心距一般为跨度(即左右方向的中心矩)的百分之三，而且，在长期反复载荷作用下，螺母容易松动，立柱上由螺纹到光滑部分往往有应力集中，形成强度设计中的薄弱环节。整体框架式结构是各种液压机设计中普遍采用的结构形式之一，主要特点是易于获得较高的刚度，滑块大多数采用45°斜面和

7、八角可调间隙的平面导向结构，导向精度高。因此在塑料制品、粉末冶金、双动薄板冲压和金属挤压液压机中获得广泛应用。本项目开发的液压机采用整体铸造框架结构，立柱为矩形截面。机架材料选用ZG25Mn，铸造后正火处理，σb≥490MPa，σs≥295MPa。根据固定梁、工作台、压机行程及上下砧座等参数，确定机架内侧高度6752mm，考虑上砧旋转装置、工作缸及回程缸等参数确定机架总高度9992mm，机架重量为110吨。根据上述分析，在CATIA中建立了如图5所示机架的模型。图5机架三、液压系统的设计锻造液压机由于液压系统流量大，目前普遍采用插装阀构成；

8、同时为了便于数字化控制，提高锻造精度采用比例阀构成液压比例控制系统。该系统：通流能力大、工作压力高、密封性能好、响应快、动作可靠。系统设计原理图如6所示。1.系统工作原理泵站设计