液压机_物理_自然科学_专业资料。第六章 液压机 吉晓莉 第一节 概述 一、液压机工作原理及分类 1、工作原理 液压机的基本工作 原理是帕斯卡原理。它 利用液体的压力能，依 靠静压作用使工件变形， 或使物料被压制成型。 图6-1
第六章 液压机 吉晓莉 第一节 概述 一、液压机工作原理及分类 1、工作原理 液压机的基本工作 原理是帕斯卡原理。它 利用液体的压力能，依 靠静压作用使工件变形， 或使物料被压制成型。 图6-1 YQ32系列液压机 图4-2 液压机工作原理 1、小柱塞 2、大柱塞 如图，两个充满工 作液体的具有柱塞或活 塞的容腔由管道连接， 当小柱塞上作用的力为 F1 时 ， 在 大 柱 塞 上 将 产 生 向 上 的 作 用 力 F2 ， 迫 使制件变形，且： F2=F1×A2/A1 A1、A2 分别为小柱塞和 大柱塞的工作面积。 2、分类 按工作介质分类： 液压机的工作介质为液体，主要有两种，采用乳 化液的一般称为水压机，采用油的称为油压机。 ① 水压机——乳化液价格便宜，不燃烧，不易污 染工作场地，故耗油量大的以及热加工用的液 压机多为水压机。 ② 油压机——在防腐蚀、防锈和润滑性能方面， 油优于乳化液。但油的成本高，也易污染工作 场地。 二、 液压机的特点与应用 1、优点： ? 容易获得最大压力。 ? 容易获得大的工作行程，并能在行程的任意位置发挥全 压，适合要求工作行程大的场合。 ? 容易获得大的工作空间。 ? 压力与速度可以在大范围内方便地进行无级调节，而且 可按工艺要求在某一行程作长时间的保压。另外，还便于 调速和防止过载。 ? 设计、制造、操作和维修方便，便于实现遥控与自动化。 2、缺点： ? 对液压元件精度要求较高，结构较复杂，机器的调整和 维修比较困难。 ? 高压液体易泄露，不但污染工作环境，浪费压力油，对 于热加工场所还有火灾的危险。 ? 效率较低，且运动速度慢，降低了生产率，对于快速小 型的液压机，不如曲柄压力机简单灵活。 3、液压机主要应用领域： ? 金属薄板件的冲压拉深成形工艺。主要用在汽车、家电行 业中金属覆盖件的成形加工。 ?金属机械零件的压力成形。主要包括模压成形、金属型材 的挤压成形、冷热模锻、自由锻造等加工工艺。 ?粉末制品行业。如磁性材料、粉末冶金等。 ?非金属材料的压制成形，如SMC成型、汽车内饰件的热压 成型、橡胶制品等。 ?木制品的热压成型。比如植物纤维板材、型材的热压加工。 ?其他应用。如压装、校正、塑封、压印等工艺。 三、液压机的分类 1、、按用途分类 (1) 手动液压机：一般为小型液压机，用于压制、压装等工 艺。 (2) (2) 锻造液压机：用于自由锻造、钢锭开坯以及有色与黑色 金属模锻。 (3) 冲压液压机：用于各种板材冲压。 (4) 校正压装液压机：用于零件校形及装配。 1、、按用途分类 (5) 层压液压机：用于胶合板、刨花板、纤维板及绝缘材料板 等的压制。行程大，层数多，层间距离大，可压制的板数较多。 (6) 挤压液压机：用于挤压各种有色金属和黑色金属的线材、 管材、棒材及型材。 (7) 压制液压机：用于粉末冶金及塑料制品压制成型等。 (8) 打包、压块液压机：用于将金属切屑等压成块及打包等。 图4-4 YS系列手动液压机 图4-5 YDZ 1000 柱式自由锻造液压机 图4-6 YQ27系列单动冲压液压机 图4-7 YHL41系列单柱 校正压装液压机 图4-8 YJ61系列金属挤压液压机 2、、按动作方式分类 (1) 上压式液压机：该类液压机的工作缸安装在机身上部， 操作方便，容易实现快速下行，应用最广。 (2) 下压式液压机：该类液压机的工作缸装在机身下部， 重心位置较低，稳定性好，制品可避免漏油污染。 (3) 双动液压机：上活动横梁分为内、外滑块，分别由不 同的液压缸驱动，压力为内外滑块压力的总和。工作 方式灵活，适合金属板料的拉深成形，在汽车制造业 应用广泛。 (4) 特种液压机：如角式液压机、卧式液压机等。 图4-9 下压式液压机工作原理 图4-10 Y34系列下压式油压机 图4-11 Y71系列上压式四柱型液压机 图4-12 双动液压机 图4-13 卧式金属挤压成型液压机 3、、按机身结构分类 (1) 柱式液压机：液压机的上横梁与下横梁（工作台）的 连接采用立柱，由锁紧螺母锁紧。压力较大的液压机多 为四立柱结构，机器稳定性好，采光也较好。 (2) 整体框架式液压机：机身由铸造或型钢焊接而成，一 般为空心箱形结构，抗弯性能较好，立柱部分做成矩形 截面，便于安装平面可调导向装置。活动横梁运动精度 较高，在塑料制品和粉末冶金、薄板冲压液压机中获得 广泛应用。 4、按传动形式分类 (1) 泵直接传动液压机：每台液压机单独配备高压泵， 中小型液压机多为这种传动形式。 (2) 泵蓄能器传动液压机：高压液体采用集中供应的 办法，可节省资金，提高液压设备的利用率，但需要 高压蓄能器和一套中央供压系统，以平衡低负荷和负 荷高峰时对高压液体的需要。在使用多台液压机（尤 其多台大中型液压机）的情况下较为可行。 5、按操纵方式分类 ? 手动液压机 ? 半自动液压机 ? 图4-14 YT-5T二柱半自动液压机 目前使用较多的是上压式泵 直接传动半自动和手动柱式或框 架式液压机。对层压机一般采用 下压式液压机。 第二节液压机在塑料成型中应用 进行压制成型，主要用于热固性塑料， 橡胶制品等，也能加工长玻璃纤维增强和 片状填料的热固性塑料，其物理性能和机 械性能要强于注射机。 14.06.2020 21 一、工作过程： 将塑料放入敞开的模具中，然后通压力 油、合模、将模具压实、塑料加热熔化、 在压力作用下充满模腔、开模排气（小分 子物）再保证固化，开模取出制品。 14.06.2020 22 基本要求： ?压力足够大； ?上板在任何一点都能停止、返回； ?上压板可以进行速度控制； ?空行时快速。 14.06.2020 23 二、工作步骤 １、步骤： 14.06.2020 24 14.06.2020 二、工作步骤 １、步骤： 加料 25 14.06.2020 二、工作步骤 １、步骤： 加料→合模 26 14.06.2020 二、工作步骤 １、步骤： 加料→合模 27 14.06.2020 二、工作步骤 １、步骤： 加料→合模 28 14.06.2020 二、工作步骤 １、步骤： 加料→合模→加压加 热 29 14.06.2020 二、工作步骤 １、步骤： 加料→合模→加压加 热→解压排气 30 14.06.2020 二、工作步骤 １、步骤： 加料→合模→加压加 热→解压排气→继续 加压 31 14.06.2020 二、工作步骤 １、步骤： 加料→合模→加压加 热→解压排气→继续 加压→保压硬化 32 14.06.2020 二、工作步骤 １、步骤： 加料→合模→加压 加热→解压排气→ 继续加压→保压硬 化→脱模 33 三、工作原理 液压机是以液压传递为动力的压力机械。 压制时，首先把塑料加入敞开的模具内，随后 向工作油缸通入压力油，活塞连同活动横梁以立 柱为导向，向下（或向上）运动，进行闭模，最 终把液压机产生的力传递给模具并作用在塑料上。 模具内的塑料，在热的作用下熔融和软化，借 助液压机所施压力充满模具并进行化学反应。 三、工作原理 为了排出塑料在缩合反应时所产生的水分及其它 挥发物，保证制品的质量，需要进行卸压排气。 随即升压并加以保持，此时塑料中的树脂继续进 行化学反应，经一定时间后，便形成了不溶不熔 的坚硬固体状态，完成固化成型，随即开模，从 模具中取出制品。清理模具后，即可进行下一轮 生产． 四、对液压机的要求 （一）压制压力应该足够并能调整，还要求在一定的时间内 达到和保持预定压力。 （二）液压机的活动横梁在行程中的任何一点位置上，都能 停止和返回。这在安装模具、预压、分次装料或发生故障 时，是十分必须的。 （三）液压机的活动横梁在行程中任何一点位置都能进行速 度控制和施加工作压力。以适应不同高度模具的要求。 （四）液压机的活动横梁，在阳模尚未接触塑料前的空行程 中，应有较快的速度，以缩短压制周期，提高机器的生产 率和避免塑料流动性能降低或硬化。当阳模接触塑料后即 应放慢闭模速度，不然可能使模具或嵌件遭致损坏或粉料 从阴模中冲散出来，同时放慢速度还可以使模内空气得到 充分排除。 五、结构和分类 （一）结构 典型液压机的结构：它由机身（包括上、下 横梁、立柱等）、工作油缸、活动横梁、顶 出机构、液压传动和电器控制系统等组成。 工作油缸安装在上横梁上。活动横梁与工作 油缸的活塞联接成整体，以立柱为导向上下 运动（框式液压机以导轨为导向），并传递 工作油缸内产生的力量，向塑料施压。 第三节 主要技术参数 一、最大总压力（工称压力） 液压机的最大总压力或称液压机的吨位， 是表示机器压制能力的主要参数，一般用它 表示机器规格。例如国产ＳＹ－250液压机 即表示最大总压力为250吨的塑料（Ｓ）液 压机（Ｙ）。液压机的最大总压力是根据成 型制品所需的压制能力来定，压制能力可按 下式计算。 N-压制能力（吨） P0-压制压力（公斤/cm2) F-压制面积cm2 n-模具内成型型腔的数目 压制能力N与最大总压力P的关系： 二、工作液的压力 工作液压力是液压机设计中比较重要的参数。工作液压 力的高低影响工作油缸的大小、液压机的结构尺寸、液压传 动系统的设计以及机器的维修等一系列问题。因此，在确定 工作压力时，一定要考虑各方面的因素，按照压力标准系列 进行确定。目前国内塑料液压机所使用的工作压力有 160、 300、320、500公斤／cm2等数种，多数用 300公斤／ cm2左右的工作压力。液压机的工作压力不宜过低，否则， 为了满足液压机最大总压力的需要，就要有较大的工作油缸， 使液压机结构庞大，重量增加。 三、最大回程力 最大回程力 ：活动横梁在回程时要克服各种磨擦阻 力、回油压力以及构件重力（上压式）。 经验值估算为Ｆ（最大总压力）的20-50% 。 四、升压时间 升压时间虽然在一些液压机的性能参数中 并未列出，但它却是液压机一个比较重要的 技术指标。因为在塑料压制过程中不仅需要 液压机产生足够的力，而且当被压制塑料正 处于粘度最低、流动性最好时，要求液压机 的压力能迅速达到最大值，才能保证塑料充 满模具，得到满意的制品。因此，液压机工 作压力必须在一定时间内升高到所需要的数 值。根据经验，目前500吨以下的塑料液压 机，要求升压时间大约在 10秒以内。 为了保证塑料充模均匀，升压时间 在一个合适的值。升压时间太长，会 使整个成型同期延长，升压时间太短， 短时间内压力骤升，不利于散热，也 不利于排气。 项目、型号 公称力 单位 KN YC32315 3150 顶出器行程速 度 顶出 回程 顶出力 回程力 KN 630 KN 600 工作液体最大压力 MPa 25 工作台有效面积(E×D) 立柱中心距 左右 前后 滑块距工作台最大 开口(A) 滑块最大行程(B) 顶出器最大行程(G) 滑块行 程速 度 下行 工作 回程 mm mm mm mm/s mm/s mm/s 1250 800 300 120 6～12 60 工作台面距地面高(I) 电动机功率 前后（F） 机器外形 尺寸 左右（G） 地面以上高 （H） 机器重量 表4-1 YC32型四柱通用液压机主要技术参数 mm/s mm/s mm mm mm mm KW mm mm mm t 55 100 1200×1260 1400 900 650 22.6 200 2360 4175 16 型号 YG300/220-1850 1 主压油缸 公称推力 2000KN 数量 行程 1只 1850mm 型号 YG160/105-1160 2 门盖油缸 公称推力 530KN 数量 行程 1只 1160mm 型号 3 小门油缸 公称推力 YG110/70-300 250KN 数量 行程 2只 300mm 4 液压系统工作压力 25MPa 5 压缩室尺寸 1400×700×600mm 6 包块截面尺寸 (200～ 300)×700×280mm 表4-2 Y81Q-2000金属打包液压机主要技术参数 7 8 电动机 9 液压泵 10 单次循环时间 型号 Y225M-6 额定转速 980rpm 型号 Y160L-4 额定转速 1440rpm 型号 160YCY14-1B 公称排量 160ml/r 型号 63YCY14-1B 公称排量 63ml/r 设备总重×103kg 约65秒 额定功率 30KW 数量 1台 额定功率 15KW 数量 1台 额定压力 31.5MPa 数量 1台 额定压力 31.5MPa 数量 1台 ～8.2 续表4-2 Y81Q-2000金属打包液压机主要技术参数 液压机型号表示方法： 例如：Y32A—315表示最大总压力为3150kN，经过 一次变型的四柱立式万能液压机，其中32表示四柱式万 能液压机的组型代号。 液压机型号表示的主要原则如下图。 图4-15 液压机型号表示方法 第三节 主要零部件 液压机所受的力是一个封闭系统，产生的 力全部由液压机本身承受，而不会作用在地 基上，压制过程中，油液的压力经活塞传至 模具中的塑料上；另一方面，油液以大小相 等，方向相反的力作用在缸底，并传给上横 梁及其它部件。在这种受力条件下，对于结 构较大的模具一定要放在压机中心，防止液 压机处于偏载受力状态。 一、机身结构分析 （一）上横梁及其与工作油缸连接方式： 1、依靠圆螺母固定油缸 2、依靠法兰盘固定工作油缸 （二）工作台及其与顶出缸连接方式 （三）立柱 （四）框架式机身结构 二．活动横梁及其与活塞连接方式 作用： ? ①连接工作油缸油塞杆 ? ②传递液压机压力 ? ③通过导向套沿立柱作上下往复运动 ? ④安装与固定模具 二、活动横粱及其与活塞连接方式 第四节 液压传动与安全措施 一、液压传动 Y71-100液压机的液压系统 （二）YA71-250型液压机的液压系统 二、液压机的安全措施 液压机是一种压力加工机械，因此无论在设计或 使用过程中，都必须认真注意操作人员和设备的安 全问题。故一般液压机上皆设有防止活动横梁超行 程的限位装置（即在活动横梁回程的终了位置装有 限位开关，用来停止电机，防止活动横梁行程过大 而撞击缸底），液压机工作部位安全保护装置（防 止工作人员进入液压机内安装模具、维修设备时活 动横梁可能下降），模具的安全保护装置等。 第五节 其他类型的液压机 一、角式液压机 二、铸压液压机 三、层压机 三、层压 ☆ 液压机的发展方向和趋势： （1）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。 （2）多工位液压机的需求将会大幅度增加。 （3）快速、高速液压机在批量生产中能成倍地提高效率。 （4）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。 （5）环保、节能。 ☆ 国内液压机行业的现状： （1）在生产能力及市场方面，国内液压机的产量每年都有 很大的增长率。其中2004年国内液压机的销售额大约在10 亿元人民币，2005年达到13亿。到2006年一季度，各液压 机生产企业的的全年定单已基本饱和。 （2）在产品的技术水平上，国内液压机单机的技术水平达 到了国际中等或较先进水平。一些液压机生产企业通过技 术引进或与国内外同行业的合作，技术发展很快。但在一 些技术含量较高的液压机中某些关键技术，还要通过与国 内外的企业或研究单位合作，高档的液压元件和电控元件 还主要依靠进口。 （3）在质量水平上，和国外产品比较，我国的产品在质 量方面还存在以下不足： 在可靠性方面，故障率还比较大，主要集中在液压系 统方面，多是因为液压和电器元件的可靠性低引起的。 漏油问题在国产液压机中较为普遍。 关键件的加工质量还需提高。 在外观和美学方面和国外公司的产品比较还有一定的 差距。 总体上讲，国产液压机在质量上和国外一些较知名 公司的产品还有一定的差距，但随着国内制造商对质量的 不断重视和管理水平的提高，国产液压机的质量会接近和 赶上国际水平。 ☆国内液压机行业发展中尚需加强的方面： （1）加强企业的技术研发能力!提升新产品的开发 能力。 （2）加强企业间的联合，共同开发和承担成套的 生产自动线项目，解决相互关联的技术问题。 （3）提高产品质量，提供高可靠性的产品。 Thank you!
