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液壓機(又名:油壓機)利用帕斯卡定律製成的利用液體壓強傳動的機械,種類很多。當然,用途也根據需要是多種多樣的。如按傳遞壓強的液體種類來分,有油壓機和水壓機兩大類。水壓機産生的總壓力較大,常用於鍛造和衝壓。鍛造水壓機又分為模鍛水壓機和自由鍛水壓機兩種。模鍛水壓機要用模具,而自由鍛水壓機不用模具。我國製造的第一臺萬噸水壓機就是自由鍛造水壓機。
液壓機的分類
按結構形式現主要分為:四柱式、單柱式(C型)、臥式、立式框架等。
按用途主要分為金屬成型、折彎、拉伸、衝裁、粉末(金屬,非金屬)成型、壓裝、擠壓等
熱鍛液壓機
大型鍛造液壓機是能夠完成各種自由鍛造工藝的鍛造設備,是鍛造行業使用最廣泛的設備之一。目前有800T、1600T、2000T、2500T、3150T、4000T、5000T等係列規格的鍛造液壓機。
四柱液壓機
該液壓機適用於可塑性材料的壓製工藝。如粉末製品成型、塑料製品成型、冷(熱)擠壓金屬成型、薄板拉伸以及橫壓、彎壓、翻透、校正等工藝。 |
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與傳統的衝壓工藝相比,液壓成形工藝在減輕重量、減少零件數量和模具數量、提高剛度與強度、降低生産成本等方面具有明顯的技術和經濟優勢,在工業領域尤其是汽車工業中得到了越來越多的應用。
在汽車工業及航空、航天等領域,減輕結構質量以節約運行中的能量是人們長期追求的目標,也是先進製造技術發展的趨勢之一。液壓成形(hydroforming)就是為實現結構輕量化的一種先進製造技術。
液壓成形也被稱為“內高壓成形”,它的基本原理是以管材作為坯料,在管材內部施加超高壓液體同時,對管坯的兩端施加軸嚮推力,進行補料。在兩種外力的共同作用下,管坯材料發生塑性變形,並最終與模具型腔內壁貼合,得到形狀與精度均符合技術要求的中空零件。
液壓成形技術的優點
對於空心變截面結構件,傳統的製造工藝是先衝壓成形兩個半片,然後再焊接成整體,而液壓成形則可以一次整體成形沿構件截面有變化的空心結構件。與衝壓焊接工藝相比,液壓成形技術和工藝有以下主要優點:
□ 減輕質量,節約材料。對於汽車發動機托架、散熱器支架等典型零件,液壓成形件比衝壓件減輕20%~40%;對於空心階梯軸類零件,可以減輕40%~50%的重量。
□ 減少零件和模具數量,降低模具費用。液壓成形件通常衹需要1套模具,而衝壓件大多需要多套模具。液壓成形的發動機托架零件由6個減少到1個,散熱器支架零件由17個減少到10個。
□ 可減少後續機械加工和組裝的焊接量。以散熱器支架為例,散熱面積增加43%,焊點由174個減少到20個,工序由13道減少到6道,生産率提高66%。
□ 提高強度與剛度,尤其是疲勞強度,如液壓成形的散熱器支架,其剛度在垂直方向可提高39%,水平方向可提高50%。
□ 降低生産成本。根據對已應用液壓成形零件的統計分析,液壓成形件的生産成本比衝壓件平均降低15%~20%,模具費用降低20%~30%。
液壓成形工藝的應用
液壓成形工藝在汽車、航空、航天和管道等行業有着廣泛的應用,主要適用於:沿構件軸綫變化的圓形、矩形或異型截面空心結構件,如汽車的排氣係統異型管件;非圓截面空心框架,如發動機托架、儀表盤支架、車身框架(約占汽車質量的11%~15%);空心軸類件和復雜管件等。圖2即為液壓成形工藝應用於汽車工業中所製造出的一些典型零件。
液壓成形工藝的適用材料包括碳鋼、不銹鋼、鋁合金、銅合金及鎳合金等,原則上適用於冷成形的材料均適用於液壓成形工藝。 |
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yeyaji
液壓機
hydraulic and oil press
用液體作為工作介質傳遞壓強以産生巨大工作力的鍛壓機械。液壓機除用於鍛壓成形外,也可用於矯正、壓裝、打包、壓塊和壓板等。液壓機包括水壓機和油壓機。以水基液體為工作介質的稱為水壓機,以油為工作介質的稱為油壓機。液壓機的規格一般用公稱工作力(千牛)或公稱噸位(噸)表示。鍛造用液壓機多是水壓機,噸位較高。為減小設備尺寸,大型鍛造水壓機常用較高壓強(35兆帕左右),有時也采用 100兆帕以上的超高壓。其他用途的液壓機一般采用 6~25兆帕的工作壓強。油壓機的噸位比水壓機低。
簡史 1795年,英國的J.布拉默應用帕斯卡原理發明了水壓機,用於打包、榨植物油等。到19世紀中期,英國開始把水壓機用於鍛造,水壓機遂逐漸取代了超大型蒸汽鍛錘。到19世紀末,美國製成126000千牛自由鍛造水壓機。此後,全世界先後製造20餘臺10萬千牛級的自由鍛造水壓機,其中中國製造的有2臺(見彩圖3萬噸模鍛水壓機的結構示意圖、中國設計製造的3萬噸模鍛水壓機、中國設計製造的 1.2萬噸自由鍛造水壓機)。隨着電動高壓泵的出現和完善,鍛造水壓機也嚮較小噸位方向發展。20世紀50年代後出現了小型快速鍛造水壓機,可進行相當於30~50千牛鍛錘所做的工作。40年代,德國製成180000千牛的巨型模鍛水壓機,此後全世界先後製成180000千牛以上的模鍛水壓機18臺,其中中國製造的一臺為300000千牛。
工作原理 圖1 液壓機的工作原理為液壓機的工作原理。大、小柱塞的面積分別為S 2、S1,柱塞上的作用力分別為 F2、F1。根據帕斯卡原理,液體壓強各處相等,即
□表示液壓的增益作用,與機械增益一樣,力增大了,但功不增益,因此大柱塞的運動距離是小柱塞運動距離的S1/S 2倍。
工作介質 液壓機所用的工作介質的作用不僅是傳遞壓強,而且保證機器工作部件工作靈敏、可靠、壽命長和泄漏少。液壓機對工作介質的基本要求是:①有適宜的流動性和低的可壓縮性,以提高傳動的效率;②能防銹蝕;③有好的潤滑性能;④易於密封;⑤性能穩定,長期工作而不變質。液壓機最初用水作為工作介質,以後改用在水中加入少量乳化油而成的乳化液,以增加潤滑性和減少銹蝕。19世紀後期出現了以礦物油為工作介質的油壓機。油有良好的潤滑性、防腐蝕性和適度的粘性,有利於改善液壓機的性能。20世紀下半葉出現了新型的水基乳化液,其乳化形態是“油包水”,而不是原來的“水包油”。“油包水”乳化液的外相為油,它的潤滑性和防蝕性接近油,且含油量很少,不易燃燒。但水基乳化液價格較貴,限製了它的推廣。
驅動係統 液壓機的驅動係統主要有泵直接驅動和泵-蓄能器驅動兩種型式(圖2液壓機驅動係統簡圖)。
泵直接驅動 這種驅動係統的泵嚮液壓缸提供高壓工作液體,配流閥用來改變供液方向,溢流閥用來調節係統的限定壓強,同時起安全溢流作用。這種驅動係統環節少,結構簡單,壓強能按所需的工作力自動增減,減少了電能消耗,但須由液壓機的最大工作力和最高工作速度來决定泵及其驅動電機的容量。這種型式的驅動係統多用於中小型液壓機,也有用泵直接驅動的大型(如120000千牛)自由鍛造水壓機。
泵-蓄能器驅動 在這種驅動係統中有一個或一組蓄能器。當泵所供給的高壓工作液有餘量時,由蓄能器儲存;而當供給量不足於需要時,便由蓄能器補充供給。采用這種係統可以按高壓工作液的平均用量選用泵和電動機的容量,但因為工作液的壓強是恆定的,電能消耗量較大,並且係統的環節多,結構比較復雜。這種驅動係統多用於大型液壓機,或者 |
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- : hydraulic press, hydro-dynamic press
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