冲床的液压系统设计【含14张CAD图纸】
冲床的液压系统设计【含14张CAD图纸】,含14张CAD图纸,冲床,液压,系统,设计,14,CAD,图纸
附 录1
什么是液压？
一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、无件和液压油。动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液压体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。执行元件（如液压缸和液压马达）的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。控制元件（即各种液压阀）在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能不同，液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整法、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、压力表、液位液温计等。液压油是系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。
液压的原理,它是由两个大小不同的液压缸组成的，在液压缸里充满水或油。充水的叫“水压机”；充油的叫做“油压机”。两个液压缸里各有一个可以滑动的活塞，如果在小活塞上加一定值的压力，根据帕斯卡定律，小活塞将这一压力通过液体的压强传递给大活塞，将大活塞顶上去。设小活塞的横截面积是S1，加在小活塞上的向下的压力是F1。于是，小活塞对液体的压强为P=F1/S1，能够大小不变地被液体向各个方向传递。大洪塞所受到的压强必然也等于P。若大活塞的横截面积是S2，压强P在大活塞上所产生的向上的压力F2=PxS2截面积是小活塞横截面积的倍数。从上式知，在小活塞上加一较小的力，则在大活塞上会得到很大的力，为此用液压机来压制胶合板、榨油、提取重物、锻压钢材等。
液压传动的发展史,液压传动和气压传动成为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，1795年因果约瑟夫·布拉曼，在伦敦用水作为工作介质，以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机。1905年将工作介质水改为油，又进一步得到改善。第一次世界大战后液压传动广泛应用，特别是1920年以后，发展更为迅速。液压元件大约在19世纪末20世纪初的20年间，才开始进入正规的工业生产阶段。1925年维克斯发明了压力平衡式叶片泵，为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。20世纪初康斯坦丁·尼斯克对能量波动传递所进行的理论及实际研究；1910年对液力传动方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。
第二次世界大战期间，在美国机床中有30%应用了液压传动。应该指出，日本液压传动的发展较欧美等国家晚了近20多年。在1955年前后，日本迅速发展液压传动，1956年成立了“液压工业会”。近20~30年间，日本液压传动发展之快，居世界领先地位。
液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等；船舶用的甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。
液压技术作为实现现代传动与控制的关键基础技术之一，已成为工业机械、工程建设机械及国际尖端产品不可缺少的重要技术基础。是它们向自动化、高精度、高效率、高速度、小型化、轻量化方向发展的关键技术。世界工业发达国家都将液压工业列为竞争发展的行业，其发展速度远高于机械工业的发展速度。液压元件及其控制已发展成为综合的液压工程技术。
机械制造是为国民经济各部门和自身技术改造提供先进技术装备的工业部门。铸造、锻压、焊接、热处理、及切削等是机械制造工业获取毛坯、成形产品及提高零件机械性能的重要生产方法，在众多金属冷、热加工机器设备中普遍使用液压技术，其中压力机和金属切削机床是应用液压技术较早较广的领域。
在车、铣、刨、磨、钻各类液压机床中，主要利用液压技术可在较宽范围内进行无级调速，具有良好的换向及换接性能，易于实现工作循环等优点，完成工件及刀具的夹紧、控制进给速度和驱动主轴作业，尽管现代数控机床、加工中心等先进制造设备中采用电伺服系统，但采用液压传动与控制仍然是现代金属切削机床自动化的重要途径。在锻造机、液压机、折弯机、剪切机等压力加工设备中，主要利用液压传动传递力较大、便于压力调节控制和过载保护的特点，进行下料、成形加工等作业。铸造、锻压、焊接、热处理等机器设备的生产作业环境极为恶劣，温度高、粉尘多、湿度大、有腐蚀性气体、振动噪声大。因此要求机器要有良好的适应性、可靠性和维护性。在造型机及浇铸机、焊接机、淬火机等铸造、焊接及热处理机器设备中，主要利用液压技术便于无级调速和远距离遥控作业等特点，进行造型及铸型输送与浇铸、高温零件抓取等作业，以减轻劳动者劳动强度、避免和减少热辐射和有害气体对人身的侵袭并提高生产率。
液压传动有许多突出的优点，因此它的应用广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等；船舶用的甲板起重机械、船头门等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。
各种规格的钢丝绳广泛应用于工业领域。无论吊装，运输，远洋船舶，矿山和威尔斯，港口和码头或各种起重机械，大量的钢丝绳是必要的。
随着工业的不断发展，使用和消耗量不断增加。然而，钢丝绳应在一定的长度和安装使用绳索护套。因此，钢丝绳套压并成为重要的机械。
钢丝绳套机公司生产的产品具有以下特点和优势：
1。组合式横梁采用压力机，具有巨大的界面模量和能承受巨大的弯曲力矩，保证新闻的强度和刚度。
2。最小的上、下横梁的弯曲力矩，横梁跨度的设计已最小化，优化了压应力和压缩结构，节约钢材，达到科学匹配。
3。为绳套压力机吨位大，我们采用大单位工作压力的液压系统中，我们认真的设计。例如，对于按1000吨以上，我们采用单位压力55MPa，既压缩机的结构也节省了大量的钢材，同时，使用更方便。
4。恒功率系统是用于中、小吨位钢丝绳套压力机液压系统，这不仅最大限度地减少了负载功率（由于较小的角功率）而且节省功率以实现合理用电。对钢丝绳套压力机吨位大，我们使用一个系统的高和低的压力，速度快，可用于低压和高压合理的速度达到了。
5。对于大吨位压机，液压冲击时会发生减压由于液压缸和高单位压力大直径。我们使用特殊的技术措施，为液压系统在高压和低压之间的切换过程中消除液压冲击，因此，安全和可靠的操作就可以实现。
6。在液压系统中大的流量，我们使用旋塞阀，液–填充阀等液压元件以实现大流量。
7。以工人的新闻操作方便，按操作空间，前后和上下模具的安装工作台宽度设置很合理。
附 录2
What is Hydraulic?
A complete hydraulic system consists of five parts, namely, power components, the implementation of components, control components, no parts and hydraulic oil. The role of dynamic components of the original motive of the mechanical energy into hydraulic body pressure energy, the hydraulic system of pumps, it is to power the entire hydraulic system. Structure of hydraulic pumps generally have the gear pump, vane pump and piston pump. Implementation of components (such as hydraulic cylinder and a hydraulic motor) is the role of the pressure of the liquid can be converted to mechanical energy to drive the load, the linear reciprocating or rotary motion. Control components (that is, the various hydraulic valves) in the hydraulic system to control and regulate the pressure of liquid, flow and direction. According to the different control functions, hydraulic valves can be divided into the pressure control valve, flow control valves and directional control valve. Pressure control valve is divided into overflow valve, relief valve, sequence valve, pressure relays; flow control valves including throttle, adjusting method, shunt valve; directional control valve includes a one-way valve, check valve, reversing valve, etc.. Under the control of different ways, hydraulic valves can be divided into the switch control valve, control valve and proportional control valve. Auxiliary components, including fuel tanks, oil filters, tubing and pipe joints, seals, pressure gauges, liquid level and temperature meter. Hydraulic oil is a medium energy transfer in the system, there are a variety of mineral oil, emulsion, hydraulic oil and other categories.
Hydraulic principle,It is composed of a hydraulic cylinder two different sizes, with water or oil in the hydraulic cylinder. Water is called "hydraulic press"; called "hydraulic machine oil". The two hydraulic cylinders, each with a piston sliding, if a certain value in the small piston on the pressure, according to Pascal's law, small piston to the pressure to the piston through the liquid pressure, the piston crown. Based cross-sectional area of the small piston is S1, plus a small piston in the downward pressure on the F1. So, a small piston on the liquid pressure is p=F1/S1, can be the same size in all directions to the transmission of liquid. Pressure Da Hong plug are also equal to P. If the cross sectional area of piston is S2, the pressure generated by the P on the piston in the pressure F2=PxS2 cross-sectional area is a small multiple of the piston cross-sectional area. From the type known, a small forces on the piston, the piston will be in great force, for which the hydraulic machine used to suppress plywood, oil extraction, weight, such as forging steel.
History of the development of hydraulic,Hydraulic and pneumatic transmission become fluid drive, is a new technology put forward according to the seventeenth Century Pascal's principle of hydrostatic pressure to drive the development of causality, 1795 Joseph Braman, in London water as working medium, to form hydraulic press used in industry, the birth of the world's first hydraulic press. Media work in 1905 will be changed to oil and water, and further improved. Widely used after the first World War, hydraulic transmission, especially after 1920, more rapid development. Hydraulic components in the late nineteenth Century and early twentieth Century about 20 years, only started to enter the formal production stage. In 1925 Vickers invented the pressure balanced vane pump, hydraulic components for the modern industrial or hydraulic transmission of the gradual establishment of the foundation. At the beginning of twentieth Century Constantine Ennis grams of fluctuation of energy transfer theory and practical research; in 1910 on the hydraulic transmission contributions, so that these two areas of development.
During the Second World War, 30% application of hydraulic drive in America machine. It should be pointed out, the national development of hydraulic transmission in Japan than Europe and the United States, nearly 20 years later. In 1955, the rapid development of Japan's hydraulic transmission, in 1956 established the "hydraulic industry". In recent years 20~30, development of Japan's fast hydraulic transmission, a leading position in the world.
There are many outstanding advantages, so it is widely used, such as general industrial use of plastic processing machinery, pressure machine, machine tool; walking machinery engineering machinery, construction machinery, agricultural machinery, automobile and so on; iron and steel industry with the metallurgical machinery, lifting device; the floodgates and dams, river bed lifting device device, bridge engineering with the manipulation mechanism; power plant turbine speed control device, a nuclear power plant and so on; with the ships deck crane, the bow door; giant antenna control device, special techniques for measuring buoy, lifting and rotating stage; military industrial gun control device, ship anti rolling device simulation of aircraft, aircraft, landing gear device and the rudder control device.
The wire ropes with various specifications are widely used in the industrial fields. Regardless of lifting, transportation, deep-sea ship, mines and wells, seaport and dock or various hoisting machinery, a large number of wire ropes are needed.
With the unceasing development of the industry, the use amount and consumption increase continuously. However, the wire ropes should be made in certain length and fitted with rope sheaths for use. So, the wire rope sheath press was introduced and became important machinery.
The wire rope sheath presses produced by our company have the following features and advantages:
1. Combination type crossbeam is adopted for the press, which has enormous interface modulus and can bear giant bending torque and ensure the strength and rigidity of the press.
2.To minimize the bending torque of the upper and lower crossbeams, the crossbeam span have been minimized in the design, which optimizes the pressing stress and compacts the structure, and saves steel material and have reached the scientific matching.
3.For rope sheath press with large tonnage, we use big unit working pressure in the hydraulic system by our conscientious design. For example, for the presses with 1000 tons and above, the unit pressure adopted by us is 55Mpa, which not only compacts the press structure but also saves large amount of steel material, meanwhile, the use is more convenient.
4.Constant power system is used for the hydraulic system of wire rope sheath press with middle and low tonnage, which not only minimizes the loading power (due to smaller angular power) but also saves power in order to realize the reasonable power using. For the wire rope sheath press with large tonnage, we use a system with both high and low pressure so that fast speed can be achieved for low pressure and reasonable speed for high pressure.
5.For press with large tonnage, hydraulic shock will occur when depressurizing due to the large diameter of the hydraulic cylinder and high unit pressure. We use special technical measures for the hydraulic system in order to get rid of the hydraulic shock in the process of switching between high and low pressure, thus safe and reliable operation can be achieved.
6.In the hydraulic system with big flow rate, we use plug valve, liquid –filled valve and other hydraulic elements in order to realize big flowing capacity.
7.In order to ensure the convenient operation of the press by the workers, the operation space of press, the width of work table from front to rear and the installation of upper and lower molds are arranged very reasonable.
8
摘 要
本文主要阐述了冲床的液压系统，该系统主要工作特点是高频、高速、高压。液压技术是机械设备中发展速度最快的技术之一。
冲床的滑块由液压缸驱动，用于液压工件的冲剪加工，可以实现滑块快速下降→冲剪下降→快速上升→停止的工作循环。
近年来，冲压液压机在提高行程次数的快速性技术、提高工作精度的主动抗偏技术、改善工作特性和降低工作噪声的冲裁减震技术、降低安装功率的节能混合传动技术以及多压力点同步技术和滑块位置与传送的数控调节技术等方面进步很快，过去液压机与机械压力机对比中的缺点已经接近消失。传统的冲压加工设备，在技术性能、加工质量保证和可靠性以及运转经济性方面越来越不适应现代汽车工业大规模、大批量自动化生产的需求。
关键词：液压系统、 冲床、 液压缸
Abstract
This paper mainly expounds the hydraulic system of punch, the main characteristics of this system is high frequency, high speed, high pressure. Hydraulic technology is one of the fastest growing technology in mechanical equipment.
Especially with the microelectronics, the combination of computer technology in recent years, so that the hydraulic technology has entered a new stage of development. Press slider drivens by the hydraulic cylinder, hydraulic parts used for punching processing, can realize the rapid decline of a slider punching down a stop rapid rise in a working cycle. Stamping technology is currently being one of the metal pressure processing method is widely used, it has the characteristics of high efficiency, good quality, energy saving, low cost, so the use of stamping technology more and more advanced industrial countries instead of cutting and other processing technology. Stamping technology is widely used in automobile, agricultural machinery, household appliances, electronic instruments, the defense industry and daily necessities such as production department. In recent years, hydraulic stamping press in improving stroke times fast technology, precision technology, active anti offset to improve the performance and reduce noise at lower cutting damping technology, energy saving hybrid drive technology installed power and synchronization technology multi-point pressure and sliding block position and transmission of NC technology progress soon, the past hydraulic and mechanical press in comparison of shortcomings is almost gone. Stamping processing equipment in the traditional, technical performance, and reliability and operation economy more and more can’t adapt to the modern automobile industry, large-scale mass production automation needs.
Keywords: hydraulic press hydraulic cylinder
目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1.1 液压技术及其影响 1
1.1.2 冲床液压系统 2
1.2 液压传动的工作原理及其组成部分 2
1.2.1 液压传动的工作原理 3
1.2.2 液压传动的组成 3
1.3 液压传动的优缺点 4
1.3.1 液压传动的优点 4
1.3.2 液压传动的缺点 5
1.5 冲压设备发展概况及发展趋势 8
1.5.1 冲压设备概述 8
1.5.2 冲压设备发展趋势 8
1.6 课题的来源及研究的目的和意义 9
1.7 课题的研究内容 9
第2章 冲床液压系统分析 10
2.1 高速冲床液压系统分析 10
2.1.1 冲床液压系统图 10
2.1.2 高速冲床液压系统工作过程 11
2.2 系统基本工作参数 11
2.2.1 最大冲载孔径和冲载板厚的确定 11
2.2.2 系统压力选定 12
2.2.3 周期和行程 12
第3章 确定执行元件 14
3.1 液压缸基本参数确定 14
3.1.1 缸筒的设计计算 14
3.1.2 活塞杆 16
3.1.3 液压缸进油口尺寸 17
3.1.4 液压缸的密封 17
3.1.5 液压缸摩擦力的计算 18
3.1.6 液压缸基本结构 19
3.2 泵的选择 20
3.2.1 泵的排量 20
3.2.2 泵的选用 20
3.3 电机的选择 20
3.4 速度验算 20
3.4.1 空行时速度验算 20
3.4.2 冲压板厚为1mm时速度验算 21
3.5 蓄能器 22
3.5.1 蓄能器分类 22
3.5.2 蓄能器充气压力P的确定 22
3.5.3 蓄能器容量计算 22
3.6 管路的选择 24
3.6.1 管路内径计算 24
3.6.2 管道壁厚 24
3.7 油箱设计 25
3.8 冷却器 25
3.9 过滤器 26
3.10 阀的选用 26
3.10.1 比例伺服阀的选择 26
3.10.2 其他阀的选择 26
第4章 冲床液压系统结构设计 28
4.1 阀块的总装结构图 28
4.2 阀块结构图 28
4.3 冲床液压站结构图 29
4.4 液压缸结构图 30
第5章 液压缸缸筒缸杆的有限元分析 31
5.1 有限元基本理论分析 31
5.1.1 有限元的发展介绍 31
5.1.2 有限元分析的基本思想 33
5.1.3 有限元分析基本过程 34
5.2 ADNIA软件介绍 35
5.3 静力分析 36
5.4 总结与分析 38
第6章 冲床液压站成本估算统计 39
6.1 元件明细 39
6.2 液压站报价明细 40
结 论 41
致 谢 42
参考文献 43
附 录1 44
附 录2 46
-V-
第1章 绪 论
1.1 研究意义
液压冲床（如图1-1所示）是目前是冲压设备行业上的一款全自动、智能化的伺服电液复合压力机，其与传统冲床和注压机相比，无论是在机械结构上，还是控制系统及功能上都有极大的突破。液压冲床采用了自主研发的双死循环伺服系统控制方式，人性化程度高、全程自动化、智能化且功能强大。
16
图1-1 液压冲床
1.1.1 液压技术及其影响
液压技术作为实现现代传动与控制的关键基础技术之一，已成为工业机械、工程建设机械及国际尖端产品不可缺少的重要技术基础。是它们向自动化、高精度、高效率、高速度、小型化、轻量化方向发展的关键技术。世界工业发达国家都将液压工业列为竞争发展的行业，其发展速度远高于机械工业的发展速度。液压元件及其控制已发展成为综合的液压工程技术。
机械制造是为国民经济各部门和自身技术改造提供先进技术装备的工业部门。铸造、锻压、焊接、热处理、及切削等是机械制造工业获取毛坯、成形产品及提高零件机械性能的重要生产方法，在众多金属冷、热加工机器设备中普遍使用液压技术，其中压力机和金属切削机床是应用液压技术较早较广的领域。
在车、铣、刨、磨、钻各类液压机床中，主要利用液压技术可在较宽范围内进行无级调速，具有良好的换向及换接性能，易于实现工作循环等优点，完成工件及刀具的夹紧、控制进给速度和驱动主轴作业，尽管现代数控机床、加工中心等先进制造设备中采用电伺服系统，但采用液压传动与控制仍然是现代金属切削机床自动化的重要途径。在锻造机、液压机、折弯机、剪切机等压力加工设备中，主要利用液压传动传递力较大、便于压力调节控制和过载保护的特点，进行下料、成形加工等作业。铸造、锻压、焊接、热处理等机器设备的生产作业环境极为恶劣，温度高、粉尘多、湿度大、有腐蚀性气体、振动噪声大。因此要求机器要有良好的适应性、可靠性和维护性。在造型机及浇铸机、焊接机、淬火机等铸造、焊接及热处理机器设备中，主要利用液压技术便于无级调速和远距离遥控作业等特点，进行造型及铸型输送与浇铸、高温零件抓取等作业，以减轻劳动者劳动强度、避免和减少热辐射和有害气体对人身的侵袭并提高生产率。
1.1.2 冲床液压系统
冲床的滑块由液压缸驱动，用于液压工件的冲剪加工，可以实现滑块快速下降→冲剪下降→快速上升→停止的工作循环。
1.2 液压传动的工作原理及其组成部分
液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等；船舶用的甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。
1.2.1 液压传动的工作原理
液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件（液压缸或马达）把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。
1.2.2 液压传动的组成
液压传动系统主要由下列5部分组成：
（1）动力元件，即液压泵，其职能是将原动机的机械能转换为液体的压力动能（表现为压力、流量），其作用是为液压系统提供压力油，是系统的动力源。
（2）执行元件，指液压缸或液压马达，其职能是将液压能转换为机械能而对外做功，液压缸可驱动工作机构实现往复直线运动（或摆动），液压马达可完成回转运动。
（3）控制调节元件，指各种阀利用这些元件可以控制和调节液压系统中液体的压力、流量和方向等，以保证执行元件能按照人们预期的要求进行工作。
（4）辅助元件，包括油箱、滤油器、管路及接头、冷却器、压力表等。它们的作用是提供必要的条件使系统正常工作并便于监测控制。
（5）工作介质，即传动液体，通常称液压油。液压系统就是通过工作介质实现运动和动力传递的，另外液压油还可以对液压元件中相互运动的零件起润滑作用。
1.3 液压传动的优缺点
1.3.1 液压传动的优点
(1) 传动平稳
在液压传动装置中，由于液压油液的压缩量非常小，在通常压力下可以认为不可压缩，依靠油液的连续流动进行传动。油液有吸振能力，在油路中还可以设置液压缓冲装置，因此不像机械机构因加工和装配误差会引起振动扣撞击，使传动十分平稳，便于实现频繁的换向；因此它广泛地应用在要求传动平稳的机械上，例如磨床几乎全都采用了液压传动。
(2) 质量轻体积小
液压传动与机械、电力等传动方式相比，在输出同样功率的条件下，体积和质量可以减少很多，因此惯性小、动作灵敏；这对液压仿形、液压自动控制和要求减轻质量的机器来说，是特别重要的。例如我国生产的1m3挖掘机在采用液压传动后，比采用机械传动时的质量减轻了1t。
(3) 承载能力大
液压传动易于获得很大的力和转矩，因此广泛用于压制机、隧道掘进机、万吨轮船操舵机和万吨水压机等。
(4) 容易实现无级调速
在液压传动中，调节液体的流量就可实现无级凋速，并且凋速范围很大，可达2000:1，很容易获得极低的速度。
(5) 易于实现过载保护
液压系统中采取了很多安全保护措施，能够自动防止过载，避免发生事故。
(6) 液压元件能够自动润滑
由于采用液压油作为工作介质，使液压传动装置能自动润滑，因此元件的使用寿命较长。
(7) 容易实现复杂的动作
采用液压传动能获得各种复杂的机械动作，如仿形车床的液压仿形刀架、数控铣床的液压工作台，可加工出不规则形状的零件。
(8) 简化机构
采用液压传动可大大地简化机械结构，从而减少了机械零部件数目。
(9) 便于实现自动化
液压系统中，液体的压力、流量和方向是非常容易控制的，再加上电气装置的配合，很容易实现复杂的自动工作循环。目前，液压传动在组合机床和自动线上应用得很普遍。
1.3.2 液压传动的缺点
(1) 液压元件制造精度要求高
由于元件的技术要求高和装配比较困难，使用维护比较格。
(2) 实现定比传动困难
液压传动是以液压油液为工作介质，在相对运动表面间不可避免的要有泄漏，同时油液也不是绝对不可压缩的。因此不宜应用在在传动比要求严格的场合，例如螺纹和齿轮加工机床的传动系统。
(3) 液压油液受温度的影响
由于液压油的粘度随温度的改变而改变，故不宜在高温或低温的环境下工作。
(4) 不适宜远距离输送动力
由于采用油管传输压力油，压力损失较大，故不宜远距离输送动力。
(5) 油液中混入空气易影响工作性能
油液中混入空气后，容易引起爬行、振动和噪声，使系统的工作性能受到影响。
(6) 油液容易污染油液污染后，会影响系统工作的可靠性。
(7) 发生故障不易检查和排除。
1.4 液压技术的国内外研究现状分析
液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。第一个使用液压原理的是1795年英国约瑟夫·布拉曼（Joseph Braman，1749-1814），在伦敦用水作为工作介质，以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机。1905年他又将工作介质由水改为油，使其性能得到了进一步的到改善。
第一次世界大战（1914-1918）后液压传动广泛应用，特别是1920年以后,发展更为迅速。液压元件大约在19世纪末20世纪初的20年间，才开始进入正规的工业生产阶段。1925年维克斯（F. Vikers）发明了压力平衡式叶片泵，为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。
20世纪初康斯坦丁·尼斯克（G· Constantimsco）对能量波动传递所进行的理论及实际研究；1910年对液力传动（液力联轴节、液力变矩器等）方面的贡献，使这两方面领域得到了展。
我国的液压工业开始于20世纪50年代，液压元件最初应用于机床和锻压设备。60年代获得较大发展，已渗透到各个工业部门，在机床、工程机械、冶金、农业机械、汽车、船舶、航空、石油以及军工等工业中都得到了普遍的应用。当前液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声、低能耗、长寿命、高度集成化等方向发展。同时，新元件的应用、系统计算机辅助设计、计算机仿真和优化、微机控制等工作，也取得了显著成果。
目前，我国的液压件已从低压到高压形成系列，并生产出许多新型元件，如插装式锥阀、电液比例阀、电液伺服阀、电业数字控制阀等。我国机械工业在认真消化、推广国外引进的先进液压技术的同时，大力研制、开发国产液压件新产品，加强产品质量可靠性和新技术应用的研究，积极采用国际标准，合理调整产品结构，对一些性能差而且不符合国家标准的液压件产品，采用逐步淘汰的措施。由此可见，随着科学技术的迅速发展，液压技术将获得进一步发展，在各种机械设备上的应用将更加广泛。
国内的压力加工行业对数控压力机有着很大的需求量。据有关统计，在“八五”期间国内数控压力机的年需求量将不断上升。但是引进外国设备不仅价格高，而且还受到外汇使用上的限制。只有大型企业和经济实力很雄厚的企业才有能力购买，而许多中、小型厂家则无法购买到所需的数控压力机。
由于液压技术广泛应用了高科技成果，如：自控技术、计算机技术、微电子技术、可靠性及新工艺新材料等，使传统技术有了新的发展，也使产品的质量、水平有一定的提高。尽量如此，走向21世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。其主要的发展趋势将集中在以下几方面。减少损耗，充分利用能量液压技术在将机械能转换成压力能及反转换过程中，总存在能量损耗。为减少能量的损失，必须解决下面几个问题：减少元件和系统的内部压力损失，以减少功率损失；减少或消除系统的节流损失，尽量减少非安全需要的溢流量；采用静压技术和新型密封材料，减少摩擦损失；改善液压系统性能，采用负荷传感系统、二次调节系统和采用蓄能器回路。
我国电液伺服技术始于六十年代，到七十年代有了实际应用产品，目前约有年产能力2000台；电液比例技术到七十年代中期开始发展，现有几十种品种、规格的产品，约形成有年产能力5000台。总的看，我国电液伺服比例技术与国际水平比有较大差距，主要表现在：缺乏主导系列产品，现有产品型号规格杂乱，品种规格不全，并缺乏足够的工业性试验研究，性能水平较低，质量不稳定，可靠性较差，以及存在二次配套件的问题等，都有碍于该项技术进一步地扩大应用，急待尽快提高。
在流体产品领域内，目前世界上最大的流体产品（主要是液压件、密封件及液压附件等）制造企业，美国的派克（Parket）公司，成立于1918年，也有近100年历史，可以提供品种齐全的、高技术水平的液压件、密封件及所有的液压附件。目前世界上最大的用于静液压系统的变量液压元件制造企业，德国的博士――力士乐公司，已有200多年的历史，从1953年开始全面制造液压元件，也有50年以上历史。其最具特色的产品是用于静液压传动的变量系统液压元件，无论是斜盘式或斜轴式，闭式（泵控）或开式（阀控）系统液压元件品种都非常齐全，能为各种需要静液压系统元件的工程机械整个系统成套配套。还有世界上最大的传动部件制造企业，德国的ZF公司，成立于1915年，也有近100年历史，能为各种工程机械提供品种齐全的传动部件。在电气配套件方面，世界最大的德国西门子电气公司，以及日本的东芝公司、川崎公司、德国的博士（Bose）公司等，都有50年以上，甚至100年以上的悠久历史，能满足工程机械各种高技术水平的电气系统和电气元件的要求。
在科学技术迅猛发展的今天，计算机技术、网络技术、通信技术等现代化信息技术正对人类 的生产生活产生着前所未有的影响。这些信息技术的进步，为今后制造业的发展，设计方法与制造技术模式的改变指明了方向，为数字化设计资源与制造资源的远程共享，进一步提高产品开发效率奠定了基础。这一点已经引起了学术界的广泛关注，并且有很多科研学者已经投入到了这方面的研究。目前在液压领域中，特别是中小企业在进行液压传动系统的设计时，存在着零部件种类繁多、系统集成复杂、参考资料缺乏等一系列困难，而远程设计服务可以解决这些问题。为减轻液压设计人员的工作负担，实现现代化设计模式的转变以及设计资源、技术资源和产品信息的共享。
1.5 冲压设备发展概况及发展趋势
1.5.1 冲压设备概述
冲压技术是目前被广泛应用的金属压力加工方法之一，它具有效率高、质量好、能量省、成本低的特点，所以工业先进的国家越来越多的采用冲压技术来代替切削技术和其他加工技术。冲压技术广泛应用于汽车工业、农业机械、家用电器、电子仪表、国防工业及日用品等生产部门。
先进的冲压设备是冲压技术发展的先决条件，当今国内外的冲压设备其冲压系统主要由机械式和液压式两种[3]。
随着电子技术和液压技术的发展，出现了各种液压式数控压力机。液压式压力机采用液压传动系统来代替曲柄滑块机构。
1.5.2 冲压设备发展趋势
近年来，冲压液压机在提高行程次数的快速性技术、提高工作精度的主动抗偏技术、改善工作特性和降低工作噪声的冲裁减震技术、降低安装功率的节能混合传动技术以及多压力点同步技术和滑块位置与传送的数控调节技术等方面进步很快，过去液压机与机械压力机对比中的缺点已经接近消失[1]。传统的冲压加工设备，在技术性能、加工质量保证和可靠性以及运转经济性方面越来越不适应现代汽车工业大规模、大批量自动化生产的需求[2]。为提高工作效率，降低能源消耗，实现大规模生产，国外生产厂家制造出先进的数控告诉冲压设备，其基本特点为：
（1） 滑块行程次数高，滑块行程次数一般高于200次/min；
（2） 精度要求高，尤其是对压力机的动态精度要求很高；
（3） 震动和噪声要求小，设备的动平衡要求高；
（4） 制动性能好；
（5）检测控制系统完善，一般采用PCL控制器和数控技术队冲压设备各元件和参数进行检测和设定来实现工作过程自动化。
（6）其辅助设备齐全，应配备自动送料及废料剪切等机构。
现代先进的冲压设备发展趋势：
①高速化、高效化、低消耗。提高液压机的工作效率，降低生产成本；
②机电液一体化。充分利用机械和电子方面的先进技术促进整个液压系统的完善；
③自动化、智能化；
④液压元件集成化，标准化。
1.6 课题的来源及研究的目的和意义
课题来源于沈阳中之杰流体传动控制有限公司
冲床就是一台冲压式压力机。在国民生产中，冲压工艺对于比较传统机械加工来说有节约材料和能源，效率高，对操作者技术要求不高及通过各种模具应用可以做出机械加工所无法达到的产品这些优点，因而它的用途越来越广泛。
因此通过本次毕业设计主要学习掌握综合运用液压传动、机械设计、工程系统等课程中所学理论知识的能力；着重突出液压系统设计的独立性和实用性，培养和提高独立分析问题和解决实际问题的能力，为今后适应工作岗位和创造性地开展工作打下坚实基础。
1.7 课题的研究内容
对现有的冲床液压系统进行调研和分析，明确冲床液压系统的工作机理和分类，设计冲床液压系统中的相关部分，并对其进行总结。其中包括：
（1）分析现有液压冲床液压系统的组成和工作原理；
（2）设计冲床液压系统原理图；
（3）设计冲床液压油源；
（4）设计液压缸的装配图；
（5）设计液压缸的部分零件图；
（6）设计系统所需的阀块装配图；
（7）设计阀块的零件图；
（8）撰写毕业论文。
第2章 冲床液压系统分析
2.1 高速冲床液压系统分析
高速冲床既可对工件进行冲孔又可进行冲压成形。不同的加工方式对系统的压力，冲头的速度都有不同的要求，冲孔时，要求冲头以最大的速度下降加工工件，并且快速上升返回。而成形过程要求滑块以较快的速度下降，遇到负载时冲头速度降低且系统压力升高，确保对钢板的准确冲压成形，冲压完毕冲头以较快的速度上升。该系统主要工作特点是高频、高速、高压[4]。
2.1.1 冲床液压系统图
系统最大压力为p=25MPa，频率为f=300次/min
冲床系统原理图如图2-1所示。
1-过滤器；2-电机；3-泵；4-冷却器；5-压力表；6-单向阀；7-电磁换向阀；8-溢流阀；9-电液换向阀；10-蓄能器；11-比例伺服阀；12-液压缸
图2-1 冲床液压系统原理图
2.1.2 高速冲床液压系统工作过程
比例伺服阀的比例电磁铁输入电压为正时，其右位工作，来自泵的液压油通过比例伺服阀进入油缸的上腔，油缸的下腔排出的液压油经过液控换向阀和比例伺服阀进入油缸的上腔，组成差动快速回路，活塞杆带动冲头快速向下运动，当冲头遇到工件受阻时，系统压力升高，达到液控换向阀的压力，液控换向阀的左位接通，差动连接被切断，由泵自己本身出来的液压油向上腔供油，活塞缓慢向下运动，冲压工件，下腔的油通过液控换向阀流回油箱，冲压完毕后冲头到达下位极限，接近开关SQ2向控制系统发信号，使比例伺服阀输入电压信号为负，控制比例伺服阀左位工作，同事负载消失，液控换向阀右位接通，泵向下腔供油，同时上腔的油通过比例伺服阀流回油箱，活塞向上运动，完成了一个工作循环。
2.2 系统基本工作参数
2.2.1 最大冲载孔径和冲载板厚的确定
要求系统最大工作载荷kN
冲载力的计算公式：
（2-1）
式中：——冲载周长（mm）
——板材厚度（mm）
——材料抗剪强度（MPa）。
材料抗剪强度不仅与材料的性质有关还与材料硬化强度，材料相对厚度，凹凸模相对间隙（Z/t）以及冲载速度有关。为简化计算，可按表2-1选用值
表2-1材料抗剪强度值选用
孔径
Z=0.15t
Z=0.005t
（5~2.5）t
(1.5~1.8)
(2~1.5)t
(1.2~1.4)
(2.0~2.6)
=t
1.8
3.6
该系统中Z=0.15t，由表可以看出冲孔直径相对于板材厚度越大时，其抗剪强度越小，对于冲床，板材厚度一般相对于冲孔直径来说很小，所以在该系统中选用=。
所以冲孔时冲载力计算公式为：
（2-2）
式中： ——材料抗拉强度（MPa），为计算方便取刚才的抗拉强度=550MPa。
由公式（2-2）可得出针对不同的板料厚度本冲床所能冲载的最大孔径不同，见表2-2
表2-2 一定厚度时改冲床所能冲载的最大孔径
板厚t（mm）
0.5
1
2
3
4
5
孔径D（mm）
175
90
45
30
22
18
图中t代表板厚，s代表滑块行程。当空行程运动时，若忽略摩擦力的影响系统负载为零，在冲头冲压工作的过程中，负载逐渐增大，当冲头到达板厚的1/3处时，冲压力最大，随着冲载的进行，压力又逐渐减小。
2.2.2 系统压力选定
压力选定过程中系统压力越高液压缸尺寸越小，所以压力应选择尽量高，该系统采用高压泵31.5MPa柱塞泵，所以溢流阀调定压力定位MPa。
2.2.3 周期和行程
要求该高速冲床最大行程s=40mm，不同的工作行程，系统的冲压频率（周期）也不同，当工作行程为12mm时，冲载频率f=300次/min，此时周期：=60/f=0.2s
第3章 确定执行元件
3.1 液压缸基本参数确定
液压缸是该系统的主要元件，它能直接带动冲头进行冲压工作。按照工作要求和工作特点，自行设计了冲压缸。
3.1.1 缸筒的设计计算
缸筒是液压缸的主体零件，它与缸盖、活塞等零件构成密闭容腔，形成内压，推动活塞杆运动。设计缸筒时，不仅要保证液压缸的作用力、速度和行程，而且必须有足够的强度和刚度，以便抵抗液压力和其他外力的作用。另外缸筒与活塞之间的相对运动，既要能滑动自如，又要能够保持密封，所以必须具有一定的几何精度、表面光洁度和配合精度[5]。
（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
按照表3-1缸筒内径系列（GB/T2348-1993）
8
10
12
16
20
25
32
40
50
63
80
100
110
125
140
160
180
200
(2）缸筒材料
缸筒的材料一般要求有做够的冲击韧性和强度，目前，普遍采用缸筒材料是热轧或冷拔无缝钢管。近几年来由专业厂提供内圆已经研磨和外圆精加工的高精度冷拔无缝钢管，按所需长度切割材料。本次材料选用45号钢冷拔无缝钢管。内径110mm 壁厚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：
（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：
（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
活塞杆受力情况
受拉伸
受压缩，工作压力（MPa）
5
5<7
7
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，活塞有较高的运动速度，可以降低冲压周期，所以活塞杆应尽量选择的大些，以提高液压缸回程速度，但因为快进过程采用了差动连接，若活塞杆直径太大，其快速下降的速度便会降低，所以应选择合适的活塞杆直径。
差动快速下降时活塞速度：
（3-3）
活塞退回时速度：
（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
10
12
14
16
18
20
22
25
28
32
36
40
45
50
56
63
70
80
90
110
110
125
140
160
180
200
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3-4 25MPa 系列单杆液压缸螺纹连接油口安装尺寸（ISO 8137-1986）
缸径D（mm）
EC
EE(mm)
50
M221.5
12
63， 80
M272
16
100，125
M332
20
160，200
M422
25
250，320
M502
32
400，500
M502
38
液压缸应设在两端的极限位置，一般布置在缸筒或前后端盖上。选择油口尺寸的主要参数是油管直径。油管的有效通油直径应保证油液流速在2——4.5m/s一下，这样可以减少压力损失，提高效率，减轻震动和噪音，油口的连接方式有螺纹连接，法兰连接等，本液压缸油口选用螺纹连接。
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
液压缸依靠密封油容积的变化传动力和速度，液压油在系统及元件的容腔内流动或暂存时，由于压力、间隙、粘度等因素的变化，而导致少量工作介质越过容腔边界，由高压腔向低压腔或外界流出，造成泄漏。密封元件可以防止液压缸的泄漏及外界尘埃和异物的侵入[6]。密封装置的优劣势将直接影响液压缸的工作性能。密封不好的液压缸，不仅会污染环境、降低容积效率、增加功率损失，有时还会影响液压缸的正常工作[7]。
液压缸密封件选用取决于压力速度温度和工作介质等因素。密封件的合理选用对液压缸有重要的意义。密封效果决定了液压缸的容积效率；密封摩擦力的大小，决定了液压缸的机械效率；密封材料的耐热性能，影响液压缸的加工温度；液压缸的工作速度，也受密封件的限制；密封件的材料和系统采用的工作温度；液压缸的工作速度，也受密封件的限制；密封件的材料和系统采用工作介质要有相容性；动密封件的摩擦阻力要小，即摩擦系数要小而稳定，特别是静、动摩擦系数差值要小[8]。密封件的耐磨性要好，磨损后应有一定程度的自动补偿，制造简单、装拆方便、成本低廉。
（1）活塞的密封选用DICHTOMATIK公司的K03组合式孔用密封圈，其最高工作压力为40MPa。温度-30~100℃，运动速度0.5m/s。按照缸筒内径选择的型号为：K03-110-00117 。
（2）活塞杆的密封
活塞杆与盖处的密封采用DICHTOMATIK公司的MA39双唇轴用Y形圈，该形圈最高工作压力可达40MPa，温度-40~100℃，运动速度小于0.5/S,根据活塞杆直径选择其型号为：MA39-80/22965。
（3）活塞杆的防尘
活塞杆在伸缩过程中直接与外界接触，常有灰尘、砂粒、铁屑等污物落在活塞杆上。若将污物带劲液压缸。不仅会加剧零件的磨损、产生划痕，而且会影响液压系统的正常工作，因此要安装防尘装置。
活塞防尘圈选用DICHTOMATIK公司AD48双唇防尘圈，它是双向作用的防尘圈，其使用寿命特别长，使用温度-40~100℃，运动速度最高为1.0m/s。按活塞杆基本参数选用AD48-80/88981。
3.1.5 液压缸摩擦力的计算
液压缸的密封装置设置在活塞与缸筒之间，活塞杆与缸盖之间，因此液压缸总的密封摩擦阻力为：
（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：
= （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），由样本=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：
（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），由样本=0.012mm
则活塞杆与缸盖间的摩擦力：
kN
3.1.6 液压缸基本结构
液压缸分为通用型液压缸和专用型液压缸两种，专用型液压缸是专为某一用途设计的液压缸，以满足该用途的特殊要求，在结构、材料、加工精度等方面都有特殊要求；而通用液压缸无特殊的使用要求，结构简单，零部件符合标准化、通用化的要求，因此用途较广泛。
通用型液压缸又分为三种典型结构形式：拉杆型、焊接型、法兰型液压缸。法兰型液压缸，其工作特点是额定压力高，通常额定压力35MPa，外形尺寸大[9]。适用于较严酷的冲击负载和外界工作条件，也叫重载型液压缸，选用法兰缸[10]。
3.2 泵的选择
3.2.1 泵的排量
排量为液压泵主轴旋转一周所排出的液体体积。活塞行程s=12mm时，冲压频率f=300次/min，则一周期内，泵向液压缸的排油量应于液压缸向油箱的排油量相等，所以系统需要的总流量：
L/min
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
所需时间：
s
冲压阶段：
cm/s
所需时间：
s
返回阶段：
cm/s
所需时间：
s
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。
冲压板厚为1mm，行程10mm时，其冲压频率可以达到300次/min 以上，但是行程等于12mm时，频率未达到300次/min，所以系统回路中加入了蓄能器，它作为辅助动力源在必要时刻释放储存的油液，提高流量，从而可以提高活塞运动速度。
3.5 蓄能器
3.5.1 蓄能器分类
蓄能器有各种结构形状，根据加载方式可分为重锤式、弹簧式和充气式三种。其中充气式蓄能器是利用气体的压缩和膨胀来储存和释放能量，用途较广，目前常用的是活塞式、气囊式、隔膜式蓄能器[11]。
气囊式蓄能器气液密封可靠，能使油气完全隔离；气囊惯性小，反应灵敏；结构紧凑[12]。
3.5.2 蓄能器充气压力p的确定
当蓄能器作为辅助动力源、补偿泄漏、紧急动力源时，应使蓄能器总容积V尽量小，而单位容积的储能尽量大，胶囊寿命应尽量长。对于气囊式蓄能器其充气压力应在系统最低工作压力的90%和最高压力的25% 之间选择，所以选用p=6MPa，在系统最低工作压力下蓄能器的皮囊仍未膨胀得与壳体内壁完全接触；而在系统最高压力下，皮囊收缩后的体积仍大于充气压力的原始体积的四分之一。这样限制了皮囊在系统工作时的变形范围，可以保护皮囊，延长其使用寿命。
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：
= （3-8）
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
泵在一个周期内的总供油量为：
L
代入公式（2-13）得
L
(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。
蓄能器在工作过程中大多属于多变过程，在蓄油时，气体压缩为等温过程，放油时气体膨胀为绝热过程所以其充气容积按公式计算：
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
管路在液压系统中主要用来把各种元件及装置连接起来传输能量，为保证系统工作可靠，管路及管接头应有足够的强度，良好的密封性，压力损失要小，拆装方便。
管路按材料不同可分为无缝钢管、耐油橡胶软管、纯铜管、尼龙管等几种。选用强度好、耐压高、变形小、抗腐蚀性的无缝钢管适合冲床液压系统。
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
式中：——管路内径（mm）
——流量（L/min）；
——流速（m/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。
3.6.2 管道壁厚
δ按下式计算：
式中： ——管子壁厚（mm）
——工作压力（Pa）
——管子内径（mm）
——油管材料的许用应力（Pa）
对钢管：[]=为管材的抗拉强度：n为安全系数，当≤7MPa时，取=8；当7MPa＜≤17.5MPa时，取=6；＞17.5MPa时，取=4.由钢管的力学性能表查得 p =450MPa，将已知数据代入公式得，出油管道取1mm。
3.7 油箱设计
油箱在液压系统中主要作用是储存液压系统所需的足够油液，散发油液中的热量，分离油液中气体及沉淀污物，为系统提供元件的安装位置，使液压系统结构紧凑。
油箱容积的估算经验公式为：
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
液压系统工作时，各种能量损失全部转化为热量。这些热量除部分通过油箱、管道等散发到周围空间外，大部分热量使得系统油液温度升高，严重影响液压系统的正常工作。因此采用强制冷却的办法，通过冷却器来控制油液的温度。
冷却器按冷却介质不同可分为水冷和风冷冷却器，本文采用FL10空气冷却器，基本机构为电动机带动一风扇，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0.12kw。
3.9 过滤器
该液压系统在回油路上设置过滤器，在系统油液流回油箱之前，过滤器外界侵入系统的和系统内产生的污物滤除，为了系统提供清洁的油液，此次设计采用RF-6010会有过滤器，安装在油箱的顶部。过滤器公称流量为60L/min，过滤精度10μ，通径20mm，最大压力损失0.35MPa。
3.10 阀的选用
3.10.1 比例伺服阀的选择
比例控制阀是一种按输入的电气信号连续的按比例的对油流的压力、流量和方向进行远距离控制的阀。
随着比例技术的发展，出现了一种新型的比例阀——高性能比例阀，即比例伺服阀，它的性能介于一般的比例阀和伺服阀之间，精度高，频率高，其响应频率一般在30~100Hz之间，无零位死区，并克服了伺服阀过滤精度高的缺点。
现在采用的比例伺服阀是在普通液压阀的基础上用电机械转换器取代原有的控制部分发展而成，且可以与普通的阀互换。
本次设计采用的比例伺服阀方向阀，在结构形式上与传统方向阀中的电磁换向阀、电液换向阀很相似，但在功能上有着本质的不同，它根据输入电压或电流的大小和极性来改变输出流量的大小和方向，如果与执行元件相连接，那么可以根据输入电压或电流的大小和极性，按比例的控制液压执行元件的速度和方向。
该液压系统选用atos公司的DLHZOR-TE-14-L7141型高性能比例换向阀，响应时间≤10ms，滞环≤0.1%，输入[-10v~+10v]的电压信号。
3.10.2 其他阀的选择
(1) 溢流阀
溢流阀是系统中多余液体通过阀口溢出，从而维持其进口压力近于恒定的压力控制阀。它具有保证液压系统中压力的基本稳定、实现稳压、调压或限压的作用。常用的有直动式和先导式两种。
本次设计研究的液压系统压力高流量大，所以选用先导式溢流阀，查看样本，选用YF-L10K型溢流阀，其额定流量40L/min，通径10mm，调压范围16~32MPa。系统选用的柱塞泵额定压力为31.5MPa，则溢流阀的调定压力确定为31.50.8=25MPa。
(2) 电磁换向阀
根据样本选用22EI-H10B-T
(3) 液控换向阀
液控换向阀是利用控制油路中的压力油推动阀芯，变换流体流动方向控制阀。本次设计选用WHNG10C2的液控换向阀，最大工作压力31.5MPa，最高控制压力25MPa，其调定压力在为20MPa。
第4章 冲床液压系统结构设计
4.1 阀块的总装结构图
阀块的总装是由阀块、阀和阀块的底座等组成，阀块在液压系统中的作用是控制液压油的流向，阀块的总装如图4-1所示。
图4-1阀块总装图
4.2 阀块结构图
阀块就是一个小型的回路，阀块是将系统中各种应用在油路中的阀通过阀块上的油孔集合到一起。阀块零件图如图4-2所示。
图4-2阀块零件图
4.3 冲床液压站结构图
液压站是由驱动电动机、液压泵、油箱、节流阀、溢流阀等构件在一起的液压装置，按驱动要求流向、压力和流量供油，适用于各个驱动装置机械上，这种液压系统可实现各种规定的工作。它是在工业革命时代发明的，现在广泛用于各个工业领域及汽车制动上。
本系统中液压站的主要作用是为冲床液压系统提供和收集液压油，同时控制压力、流量和流向，从而实现液压缸的高速运动，达到冲床的高速运动，冲床液压站结构图如
收藏