液压机的工作原理反特点

时间：2025-03-04 20:08:38    点击量：

　　液压机是成型生产中应用最广的设备之一。它可以用于金属板料的成型加工、金属挤压和粉末冶金制品的压制等，也可以用于热固性塑料压缩成型和传递变形。自19世纪问世以来发展很快，已成为工业生产中必不可少的设备之一。20世纪80年代以来，随着微电子技术、液压技术等的发展和应用，液压机有厂更进一步的发展，已达数十种，且有继续增多的趋势。

　　液压机的种类很多，图3-1所示为塑料液压机的其中一种类型直角式液压机。通过学习，我们需厂解：

　　液压机是根据静态下密闭容器中液体压力等值传递的帕斯卡原理制成的，是一种利用液体的压力来传递能量以完成各种压力加工工艺的机器。

　　液压机的工作循环一般包括：空程向下(充液行程)、工作行程、保压、回程、停止、顶出缸顶出、顶出缸回程等。

　　容易获得很大的工作压力和较大的工作空间，容易获得大的工作行程，压力调节方便，调速方便，工作平稳，操作方便，制造容易。

　　按照国家专业标准JB/T99651999，将液压机归类于锻压机械。按用途不同，液压机可分为10组：

　　液压机是一种以液体为工作介质，用来传递能量以实现各种工艺的机器。液压机是成型生产中应用最广的设备之一，自19世纪问世以来发展很快，已力工业生产中必不可少的设备之一。液压机被广泛应用于机械工业的许多领域，如在锻压(塑料加工)领域中，液压机被广泛用于自由锻造、模锻、冲压(木成型)、挤压、剪切、拉拔成型及塑性成型等成型工艺中；而在机械工业的李领域，液压机更被应用于粉末制品、塑料制品、磨料制品、金刚石成型、校工装、打包、压砖、橡胶注塑成型、海绵钦加工、人造板热压，乃至炸药模压介分广泛的不同工业领域。

　　液压机根据帕斯卡(Pascal）原理制成，其工作原理如图3-2所示。两/满工作液体的具有柱塞(或活塞)的容腔，由管道相连接。当小柱塞1上的千力为F1，并且其工作。积为A1时，液体的压力为，根据帕斯卡原理，密闭的容器中，对于静止匀质的液体，一点的压力会大小不变地迅速传递到液体各点，即此容器中液体的压力在各点各个方向上都是相等的。因此，在大柱上将产生向上的作用力F2，迫使工件3受力变形：

　　由于A2>

　　A1，，显然，F2>

　　F1，。这就是说，液压机能利用小柱塞上较小的作用力F1在大柱塞上产生很大的作用力F2，由式（3–1）还可以看出，液压机雇生的总压力取决于工作柱塞面积和液体压力的大小。因此，要想获得较大的总压力，只需增大工作柱塞面积或者提高液体压力即可。

　　此处，假设液体是不可压缩的，容器及管道也假设为绝对刚性，不发生弹性变形。这些假设在宏观上分析问题是可行的。

　　液压机一般由本体(主机)、动力系统及液压系统三部分组成。最常见的液压机本体结构简图如图3-3所示。

　　液压机由上横梁1、下横梁米乐M6 m6米乐3，4个立柱2所组成，每根立柱都用立柱螺母分别于上、下横梁紧固地连接在一起组成一个封闭框架，该框架叫做机身。工作时，框架承受全部工作载荷。工作缸g固定在上横梁1的缸孔中，工作缸内装有工作柱塞8，它与活动横梁7相连接。活动横梁以4根立柱2为导向，在上、下横梁之间作往复运动。在活动横梁的下表面上，一般固定有上贴(上模)，而下贴(下模)则固定于下横梁上的工作台上。当高压液体进入工作缸后，在工作柱塞上产生很大的压力，并推动工作柱塞、活动横梁及上贴向下运动，使工件5在上、下模之间产生塑性变形。回程缸4固定在下横梁上，其中有回程柱塞6，它与活动横梁相连接。回程时，工作缸通低压，高压液体进入回程缸，推动回程柱塞6向上运动，带动活动横梁回到原始位置，完成一个工作循环。

　　动力系统主要提供液压机本体工作时所需要的高压液体，并接受回程排回的低压液体。此外，对工作液体进行检测、过滤及冷却，以保证工作液体处于最佳工作状态。动力系统分为泵直接传动和泵蓄势器传动两种类型。

　　液压控制系统主要将动力系统提供的高压液体在准确的时间和地点输送到所需要的工作缸处，并将各缸排回的低压液体输送回动力系统。液压控制系统主要由各种阀、阀箱、连接管道及控制阀正确动作的控制部分组成。最简单的控制系统由手通过操纵杆来完成，十分费力，目前只用于小型简单的液压机。一般液压机则通过电磁铁或随动接力装置来比较轻松地操纵阀的动作。近年来，增加厂计算机控制，极大地提高厂控制的精确度和自动化程度。

　　液压机的工作循环一般包括：空程向下(充液行程)、工作行程、保压、回程、停止、顶出缸顶出、顶出缸回程等。上述各个行程动作都是由液压控制系统中各种阀的正确动作来实现的。最简单的系统如图3-4所示。

　　(1）空程向下(充液行程)。换向阀3置于“回程”位置，换向阀5置于“工作”位置。这时工作缸11下腔的油液通过开启的液控单向阀7和换向阀5排入油箱，活动横梁靠自重从初始位置快速下行，液压泵输出的油液通过阀3、4，5、8进入工作缸11的上腔，不足的油液由充液罐10内的油液通过充液阀9补入，直到上模接触工件。

　　(2)工作行程。阀3、5的位置不变，当上模接触到工件后，由于下行阻力增大，充液阀自动关闭，这时液压泵输出的液体压力随阻力增大而升高，此时油液进入工作缸11的上腔推动活塞下行对工件进行加工。工作缸下腔的油液继续经阀7和阀5排回油箱。

　　(3)保压。若工艺有保压要求，则将换向阀5的手柄置于“停止”位置，阀3的位置不变，液压泵通过阀5卸荷，工作缸内的油液被液控单向阀8封闭在内而进行保压。

　　(4)回程。换向阀5置于“回程”位置，阀3的位置仍不变，液压泵输出的油液通过阀 3、4、5、7 进入工作缸的下腔，同时，打开m6米乐官网 米乐M6平台入口液控单向阀8，使工作缸上腔卸压，然后打开充液阀9，这样在工作缸下腔高压液体的作用下，活塞带动活动横梁上行，工作缸上腔的油液排入充液罐10中。

　　(5)停止。将换向阀3和5的手柄置于“停止”位置，液压泵通过换向阀3卸荷，工作缸且下腔的油液被液控单向阀7封闭于缸内，使活塞及活动横梁稳定地停止在任意所需位置。

　　(6)顶出缸顶出。换向阀5置于停止位置，将换向阀3置于“顶出”位置，液压泵输出的压力通过阀3进入顶出缸的下腔，同时，顶出缸上腔的油液经阀3流入油箱，在下腔压力油的作用下顶出活塞上升顶出工件。

　　(7)顶出缸回程。换向阀5的位置不变，换向阀3置于“回程”位置，顶出缸下腔的油液可经阀3流入油箱，液压泵输出的油液经阀3进入顶出缸上腔，使顶出缸活塞下行。

　　如图3-1所示，直角式液压机的主要零件用机架3固定，上压缸1和旁压缸5相互垂直。垂直工作油缸(机器上部工作油缸)供压制塑料用，而水平工作油缸(设在机器的旁侧)作启、闭模具用。油缸的柱塞与活动板相连，活动板可沿固定在机架上的导轨移动。液压机的下部一般还设有顶出油缸。

　　直角式液压机具有侧凹的塑料制件，用整体式模具是无法取出的，因此必须将模具做成横向可拆的形式，但这种模具在普通液压机上成型带侧凹的大制件时，用手工拆开模具取出制件的劳动很繁重，且难以用手工分开。

　　塑料液压机的类型以液压机工作缸位置分类法应用较为普遍，分为：上压式，下压式，上、下压式和直角式。

　　下压式液压机因操作不便，很少用于压塑成型，仅用于压制层压板、层压塑料齿轮坯、硬聚氯乙烯板等。若在这种液压机的上、下横梁之间增设活动横梁，则可供固定式压注模成型塑料制品用。上、下压式液压机主要用于固定式压注模生产塑料制件。

　　经过以上对液压机工作原理及工作过程的分析可知，液压机是静压作用的机器，靠液体静压使工件变形，这是与其他锻压设备(如曲柄压力机、锻锤、螺旋压力机)的基本不同点。

　　(1)容易获得很大的工作压力和较大的工作空间。这是液压机最突出的优点。设备吨位越大，液压机的优点就越突出，而靠机械机构传递能量的压力机，压力增大受到构件强度限制。

　　(2)容易获得大的工作行程。液压机容易获得大的工作行程，并在行程的任意位置上产生额定最大压力和长时间持续保压。这对长行程的压制工艺特别有利。

　　(3)压力调节方便，并能可靠地防止过载。液压机利用工作液体的压力传递能量，可以用简单的方法(各种压力控制阀)在一个工作循环中进行调压或限压，因而能可靠地防止过载，有利于保护模具和设备。

　　(4)调速方便。可调节液压系统实现各种行程速度，这种调速是无级的，操作方便。

　　(6)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处。

　　(1)液压机在快速性方面不如机械压力机。这是由于工作缸内液体的升、降压都需要一定的时间，阀的换向动作也需要一定的时间，加上液压机的空程程度不够高，其生产率不够高。

　　(2)由于液体的可压缩性，在快速卸载时容易在本体或液压系统中产生振动，液压机不太适合于冲裁、剪切等切断类工艺。

　　(3)液压机的调整、维修较机械压力机困难，且工作液体有一定的使用寿命，到一定的时间就需更换。

　　液压机在锻压机械标准中属于第二类，代号为“Y”；。故设备型号以字母Y开头。液压机按用途分为10个组别。

　　(6)挤压液压机。用于挤压各种金属线材、管材棒材、型材及工件的拉伸、穿孔等工艺。

　　(7)压制液压机。用于压制各种粉末制品，如粉末冶金、人造金刚石、热固性塑料及橡胶制品的压制等。

　　(8)打包、压块液压机。用于将金属切屑及废料压块与打包、非金属材料的打包等。

　　(9)各种专用液压机。如模具研配、电缆包覆、轮轴压装等各种专用工序的液压机。

　　(10)手动液压机。为小型液压机，用于试压、压装等要求力量不大的手工工序。

　　液压机的工作介质主要有两种。采用乳化水液作为工作介质的称为水压机，其标称压力一般在10000 kN以上。用油作为工作介质的称为油压机，其标称压力一般小于10000 kN。

　　框架式结构是液压机机身结构中常见的一种结构形式，可分为组合框架式和整体框架式(如图3-5)。

　　由于液压机的工艺适应性强，能在液压机上操作的工艺很多，不同的工艺对设备结构常常有不同的要求，为满足这些要求，液压机的本体结构也有所不同，但是它们的主要零部件却是基本相同的。下面主要分机身结构和液压缸部件两大部分进行介绍。

　　技术参数是液压机的主要技术数据，它反映厂液压机的工艺性能和特点、可加工零件的尺寸范围等指标，也反映厂液压机的外形轮廓尺寸、本体质量等内容，是选用或选购液压机的主要依据。

　　在选用时，必须使所选设备能满足工艺所需的各种要求，并尽可能避免“大马拉小车”的现象，以免造成能量浪费和设备的不合理使用。

　　在选购时，则应以在该设备上进行的主要工艺为依据，结合使用条件、投资情况及制造厂的情况，并参考国内外现有的同类设备的参数及使用效果来决定。

　　不同工艺用途的液压机，其技术参数指标往往有较大的不同，但主要技术参数的内容基本一致。液压机主要有以下技术参数。

　　液压机的标称压力(也叫标称吨位)是指液压机名义上能产生的最大力量，在数值上等于工作液体压力和工作柱塞工作面积的乘积。它反映厂液压机的主要工作能力，是液压机的主参数。其他技术参数叫基本技术参数。

　　在选用时，必须保证工艺所需的最大压力小于液压机的标称压力，并留出一定的安全余量(1500~3000)，如果要利用液压机进行冲裁类工艺且设备上未装备缓冲装置，则应注意最大冲裁力不得超过液压机标称压力的6000，且加工尽量在靠近死点处进行，以防止材料被冲断时产生强烈的振动损坏设备或模具。

　　最大净空距也叫开口高度，是指活动横梁停止在上限位置时，从工作台表面到活动横梁下表面的距离，最大净空距反映厂液压机高度方向上工作空间的大小。

　　选用时必须注意应能保证成型后可顺利取出工件，并能满足其他有关的工艺要求。由于此参数对液压机的总高度、造价、厂房高度等因素都有直接影响，在选购或订购时应在满足工艺要求的前提下尽量选用小值。

　　最大行程是指活动横梁位于上限位置时，活动横梁的立柱导套下端面到立柱限程套上平面的距离，也即活动横梁能够移动的最大距离。它反映厂液压机能加工零件的最大高度。

　　在选用时要考虑使毛坯或工件易于放入和取出 ( 对弯曲、拉伸及挤压等工艺，最大行程5应大于工件高度的2倍以上 )。由于液压机没有固定的下止点，大多数的液压机上都没有控制活动横梁行程终点的行程开关，使用时可通过调节行程开关的动作位置来设定其行程终点，严禁将活动横梁超程使用。

　　工作台尺寸是指工作台上可利用的有效尺寸，一般以 15T 表示。液压机的工作台一般安装在下横梁上，它反映厂液压机工作空间的平面尺寸，也反映厂液压机的平面轮廓尺寸。

　　工作台尺寸的大小直接影响所能安装的模具的平面尺寸和所能压制工件的最大平面尺寸，一般应使模具平面尺寸小于工作台尺寸，并留有安装、固定的余地，以确保可靠地固紧模具，但若模具平面尺寸较工作台尺寸小得太多，对工作台的受力也是不利的，应尽量避免。

　　活动横梁的运动速度视其工作阶段的不同可分为空行程(充液行程)速度、工作速度(也叫压制速度)和回程速度。

　　为提高生产率，减少辅助时间，液压机的空程速度和回程速度均较高，其工作速度则取决于液压机的工作用途和种类，即由工艺要求来确定。

　　如一般通用液压机的工作速度多在10~15 mm/s，塑料制品及粉末冶金制品液压机的工作速度为1~10 mm/s，而锻造液压机的工作速度则高达50~150 mm/s。

　　许多液压机都装有顶出缸供顶出工件或拉伸时使用，顶出力的大小往往随液压机种类的不同而不同，且可根据工艺要求方便地进行调节。

　　在选用时应确保顶出力和顶出行程足够大以满足工艺要求。若利用顶出缸进行浮动压边，则可根据工艺要求通过调节顶出缸远程调压阀来调节其压边力的大小，且拉伸行程不得大于顶出器米乐M6 m6米乐行程。

　　液压机除厂上述的基本参数外，还有许多其他技术参数，如液压系统的额定工作压力(MPa) ，设备总质量Cly电动机总功率(kW)、地面以上高度及地下深度等。这些参数虽与设备的选用关系不大，但却是选购液压机时必须要考虑的因素，因为这些参数直接影响着液压机的造价，厂房及基础的施工难易和费用，工厂的供电能力及以后的维护、维修工作，在选购时均应充分考虑，此处不再一一介绍。

　　液压机机身也叫做机架，是液压机一个重要基本部件，工作时要承受全部的工作载荷，液压机的其他零部件也都安装在机架上形成一个整体。同时，活动横梁的运动也以机架导向。

　　机身的强度、刚度及其制造水平和安装精度的高低，不仅影响着设备本身的工作性能和使用寿命，还直接影响着安装在设备上的各种成型模具的寿命，甚至影响到生产能否顺利完成。因此，机身必须有足够的强度、刚度和精度，并应便于安装、调整、使用和维修。另一方面，为满足各种工艺的不同要求，液压机本体结构的变化在很大程度上是由机身的结构组成和安装方式来体现的。

　　梁柱式、框架式、单臂式是目前应用较为普遍的有三种形式，除此之外还有钢丝缠绕式、板框式等。在此主要介绍梁柱式机身结构。

　　梁柱式机身是液压机传统的结构形式，广泛应用于各种工艺用途的液压机中，又分为单柱、双柱和四柱等形式。

　　单柱式机身结构如图3-6所示，它可以是整体铸钢结构，也可以是钢板焊接结构。它的特点是结构简单、紧凑。由于工作台三面敞开，操作方便，适合于塑料制品的压制、机械零部件的压装及板材的冲压加工等。这种结构机身的最大缺点是刚度差，承载后主缸中心与工作台面的垂直度误差变大，导致模具间隙偏向一侧，影响制件质量，降低模具寿命。

　　双柱式机身结构一般用于小型液压机。其结构比较简单，操作方便，但机器的稳定性较差。近年来，下压柱式液压机多采用双柱式。

　　三梁四柱式是梁柱式结构中最常见的一种结构形式，它广泛应用于各种用途的液压机中。它由4根立柱通过立柱螺母将上、下横梁紧固地连接在一起组成一个刚性的封闭框架，以承受液压机的工作载荷，并对活动横梁的运动起导向作用。

　　如图3-7所示为普通的三梁四柱式双动拉深压力机。压边动梁6由压边缸4驭动用来压边。压边缸固定在拉深动梁5上，随拉深动梁一起运动，也有固定在下横梁上单独运动的。拉深动梁和压边动梁靠4个立柱分别导向。拉深凸模部分

　　包括上横梁、下横梁和活动横梁，上横梁位于机身上部，用于安装工作缸，承受工作缸的反作用力。下横梁一般称作工作台，工作台中安装顶出油缸及其他辅助装置，台面可固定模具，工作台承受其本身的重量及全部载荷。活动横梁位于上横梁与工作台之间。活动横梁的主要作用是与工作油缸的活塞杆连接传递液压机的压力给模具；并通过导向套沿立柱(框架式结构为导轨)导向面做上下往复运动，安装固定模具等。固定模具、活动横梁及工作台工作表面均有T形槽。T形槽分布形式和尺寸大小因机器规格而异。从上述知，横梁要求有足够的强度和刚度，活动横梁还需要较高的导向精度。

　　立柱是梁柱式液压机的重要支撑件和主要受力件，又是活动横梁的导向件，因此，对立柱有较高的强度、刚度和精度要求。立柱所用材料、结构尺寸、制造质量及其与横梁之间的连接方式、预紧程度等因素，都对液压机的工作性能甚至使用寿命有很大的影响。立柱常用如下材料制成：35钢、45钢、40Cr、20MnV、20MnSiMo等。中小型液压机(2.5万kN以下)的立柱多做成实心的，两端钻出预紧用的加热孔，大型液压机(30 000 kN以上)的立柱可做成空心的。立柱螺纹刀导向部分应圆滑过渡，导向部分的表面粗糙度应在 Ra0. 8 m以下，并有足够的几何形状精度和表面硬度。

　　立柱与上横梁、工作台的连接方式表明厂结构的主要特征。图3-8所示为立柱的结构形式，图3-8 (a)为两梁都用立柱台肩支撑，用锁紧螺母上下加以锁紧的形式。这种方式上横梁与工作台之间的距离是由立柱的台肩之间的尺寸保证的，结构简单，装配方便，但装配后不能进行调整，预紧也比较困难。一般在精度要求不高的小型简易液压机上使用这种结构。

　　图3-8 (b)为两梁都用调节螺母支撑，用锁紧螺母上下加以锁紧的形式，它的精度保持性较好。这种方式可以对立柱的轴向尺寸进行调整，预紧也比较容易，对立柱的轴向尺寸加工要求不严，主要应用于精度要求较高的液压机中。但是这种结构对立柱螺纹及调节螺母的精度要求较高，机器的精度调整相对比较复杂。

　　图3-8 (c)为上横梁用立柱台肩支撑，调节螺母安装于工作台面上，两端用锁紧螺母锁紧的形式。而图3-8 (d)为上横梁用调节螺母支撑，立柱台肩支撑在工作台面上，两端用锁紧螺母锁紧。图3-8 (c)与图3-8 (d)的方式基本相同，精度调整和加工也不复杂，安装维修都比较方便，在小型液压机中应用较为普遍。

　　液压缸是液压机的主要部件之一，其作用是将液体的压力能转换成机械功，即在高压液体的作用下，推动活塞(或柱塞)使活动横梁下行，并将液体压力经活动横梁传到工件上，使工件产生所需的变形。

　　液压机上所用的液压缸基本上都是高压缸。按其结构的不同可以分为柱塞式、活塞式和双头柱塞式(如图3-9所示)。实际使用中采用何种结构要根据液压机的总体结构、缸的总压力及行程大小、液压机的工作条件及生产厂的制造能力等因素综合确定。

　　柱塞式液压缸的基本结构如图3-9 (a)所示。这是一种单作用液压缸，只能从一个方向加压，当高压液体从进油口输入时，在液体压力作用下柱塞被向外推出进行工作，此时柱塞2在导套3内运动，导套起导向作用。

　　4为密封，用以保持液体压力，防止高压液体的泄漏，密封下有压套5、法共6及螺栓螺母8、9等组成的压盖，它们主要起支撑密封的作用，在压盖外面一般还有一道防尘圈，以防止灰尘进入缸内。此结构广m6米乐官网 米乐M6平台入口泛用于工作缸、回程缸、工作台移动缸及平衡缸等，它结构简单，制造容易，但只能单方向作用，反向运动需要回程缸来实现。

　　活塞式液压缸的基本结构如图3-9 (b)所示。它由缸体1、活塞l0、活塞环11、导套3等组成，在活塞头和缸口处都有密封装置，活塞式液压缸可以在两个方向上作用，既能完成工作行程，又可实现回程，简化厂液压机的结构。

　　但缸的内壁在全长上均需精加工，以满足密封和导向的要求，提高厂加工难度和制造成本，这种结构在中小型液压机上应用广泛。