1、底缸結構及工作原理

該底缸總成主要由邊缸11/14和中心缸10構成，中心缸柱塞12頂部與傳力板相連，傳力板的力來自下模具，中心缸導向套17內組裝有多道密封件，實現對中心缸柱塞的密封，壓力油從中心缸油孔16進入中心缸。其中中心缸Φ200外圓表面拋光處理后作為邊缸的柱塞，與邊缸導向套15配合，邊缸導向套裝有多道密封件，實現對邊缸柱塞的密封，邊缸壓力油從邊缸通油孔13進入邊缸內工作。

當裝模具生產壓裝產品時，模具的力通過Φ40 mm傳力桿傳遞至底缸，中心缸先受力往下壓運行，運行到位后邊缸往下壓運行。中心缸柱塞直徑130mm，邊缸柱塞直徑為200mm，為滿足生產對下模具的力學控制要求，邊缸及中心缸通過溢流閥設定缸內背壓，要求邊缸壓力設定為<8 MPa，中心缸壓力設定為<10 MPa，根據液壓力換算原理公式可知，中心缸最大液壓力F中=132665 N；邊缸最大液壓力：F邊=251200N。

2、問題描述及原因分析

根據圖1所示，該型液壓設備此前經常發生漏油的部位是中心缸導向套17，邊缸導向套15這兩個部位，且中心缸、邊缸柱塞表面出現刮花磨損，經常維修需要耗費將近一周時間，嚴重影響到正常生產。

拆卸導向套結構后發現導向套與柱塞間產生相對摩擦，這在液壓設計中是不允許的。且發現生產部位有些模具在裝模時因為模具結構不對稱導致邊缸及中心缸受力不均勻，容易產生偏載荷。因此，綜合了解生產實際后，測繪了結構圖。如圖2所示，分析底缸容易產生，磨損及漏油的原因。中心缸導向套內徑為Φ131mm，與柱塞直徑Φ130mm相比，有1mm的間隙，同樣，邊缸柱塞直徑Φ200，邊缸導向套內徑為Φ201mm，因此正常生產的話柱塞不會直接與導向套內壁產生金屬摩擦，且導向套內壁設計了25mm寬度的導向帶，該導向帶主要作用就是防止柱塞與導向套產生金屬摩擦。

但是為什么還會發生刮花現象?這就與剛才說的在生產時候經常會發生偏載荷現象，導向帶不能承受足夠的水平分力F1、F1'。這里可以通過計算來證實這種疑問推斷是正確的。利用靜力學知識的應用可以分別計算出中心缸及邊缸的力F1、F1'，F2、F2'。

計算分析后可以看出導向帶的寬度及間距設計不足，當生產時模具的偏載荷達到最大150000 N(15 T)時，導向帶不能承受水平分力F1、F1'，F2、F2'從而使得導向帶功能失效，最終導致柱塞桿及導向套金屬摩擦產生拉傷刮花，也使得其他密封失效，最終也容易導致漏油。

3、改進設計

針對以上的分析的原因，在此擬加強導向帶的設計間距，以增大力臂，如圖3所示，序號5、9部位采用兩道導向帶，導向帶寬度從上至下分別是10mm、15mm寬度，因此中心缸的偏載荷導致的力臂增大至64.5mm，邊缸的力臂增大至67mm，計算后得出：

F1'=302325N<F中max=325000N，

F2'=405000N<F邊max=500000N。

故經過改進后，該導向帶能夠承受最大偏載15t的水平載荷。

另外，因為其他主要密封U形圈、斯特封尺寸等滿足設計要求，且有雙重封油作用，能夠滿足液壓機的最大設計壓力。在這里不做其他改動，只是為了增加導向帶部位調整其位置尺寸即可，同時導向套整體結構外形尺寸維持不變，不會對液壓機底缸行程等產生影響，可謂兼顧了生產設備的生產能力。

經過改良設計后，同時要求生產模具部門設計安裝模具時盡量避免底缸不偏載運行，所有密封件安裝使用了1年以上，均未發現有任何泄漏現象，中心缸及邊缸的柱塞桿也光滑良好，沒有拉傷現象。