油缸的優(yōu)化設計

1、XXXXX畢業(yè)設計油缸的優(yōu)化設計姓名 XXX系 別： XXXX 年 級： 06級 專 業(yè)： XXXX 指導老師： XX 答辯日期： 內(nèi) 容 摘 要液壓缸又稱油缸，是一種將輸入的液壓能轉換為機械能的能量轉換裝置，用來驅(qū)動工作機構作直線或小于360度的回轉運動，輸出力和活塞有效面積及其兩邊的壓差成正比的直線運動式執(zhí)行元件。液壓缸有各種各樣的形式，按照結構特點可分為：活塞式；柱塞式。擺動式；按作用方式它可分為：單作用式液壓缸只能使活塞做單向運動，既壓力油只能通向液壓缸的一腔，而反向運動則必須依靠外力來實現(xiàn)；雙作用式液壓缸在兩個方向上的運動都由壓力油的推動來實現(xiàn)。液壓缸的結構簡單，工作可靠，與杠桿、連

2、桿、齒輪、齒條、棘輪、棘爪、凸輪等機構配合，還能實現(xiàn)多種機械運動，因此在液壓傳動系統(tǒng)中得到廣泛應用。目前機床傳動系統(tǒng)85%采用液壓傳動與控制，如：磨、銑、刨及組合車床等。工程機械中，普遍采用液壓傳動，如：挖掘機、輪胎、裝載機、汽車啟動機、覆帶推土機、自行式鏟運機、平地機、壓路機等。在農(nóng)業(yè)機械中，目前已用聯(lián)合收割機、拖拉機、工具懸掛機。在汽車工業(yè)中，液壓制功、液壓自卸、消防云梯等都得到廣泛運用。在冶金工業(yè)中，如：電爐控制系統(tǒng)、軋鋼機的控制系統(tǒng)、手爐控制等。在輕紡工業(yè)中，諸如：注塑機、橡膠硫化機、造紙機、印刷機、紡織機械等。在船舶工業(yè)中，如：打撈船、采油平臺、氣墊船及船舶輔機等。在國防工業(yè)中，陸、

3、海、空、三軍的很多武器裝備都采用了液壓傳動控制，如：飛機、坦克、火炮、導彈和火箭等。關 鍵 字功能分析 結構分析 工藝規(guī)程 規(guī)程規(guī)劃 重要工序編程 設計總結目 錄一 產(chǎn)品的功能與用途分析-1二 零件的功能分析2三 零件的技術要分析4四 零件的加工工藝分析6五 零件加工工藝規(guī)程制定7七 關鍵工序的數(shù)控加工程序編制14參考文獻17一、產(chǎn)品的功能與用途分析液壓缸又稱油缸，液壓執(zhí)行元件是把液體的壓力能轉換成機械能的裝置，它驅(qū)動機構做直線往復或旋轉（或擺動）運動，其輸出為力和速度或轉速。液壓缸按機構可分為3種：（1）活塞式；（2）柱塞式；（3）擺動式。按作用可分為：但作用式和雙作用式，單作用活塞只能使活

4、塞但方向運動，即液壓油只是通向液壓缸的一腔，而另一方必須依靠外力來實現(xiàn)；雙作用液壓缸兩個方向都能運動，倆個方向的力都是由壓力來實現(xiàn)的?；钊幸韵聝?yōu)點：（1）在同等體積下，液壓能產(chǎn)生更大的動力，也就是說在同等功率下，液壓裝置的體積小，質(zhì)量小，結構緊湊，即它有大的功率密度；（2）壓裝置做到了速度無極調(diào)節(jié)而且速度調(diào)節(jié)范圍很大，并且可以在工作時進行調(diào)節(jié)； （3）液壓裝置工作平穩(wěn)，換向沖擊小，便于頻繁換向； （4）液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護，使用壽命長； （5）液壓裝置易于實現(xiàn)自動化，便于與電氣裝置和電子控制結合，實現(xiàn)繁雜運動和操作； （6）液壓元件易于實現(xiàn)標注化，液壓裝置便于設計，制作和推廣使用。由于液

5、壓技術有很多優(yōu)點，從民用到國防，從一般傳動到精密控制，都得到了廣泛的應用。在機械工業(yè)中，目前機床傳動系統(tǒng)有85%采用液壓傳動與控制，如磨、銑、刨、拉、及組合車床等；在工程機械中，普遍采用了液壓傳動，如挖掘機、輪胎裝載機、汽車起動機、履帶推土機，自行式鏟運機、平地機、壓路機等；在農(nóng)業(yè)機械中，目前已用于聯(lián)合收割機、拖拉機、工具懸掛系統(tǒng)；在汽車工業(yè)中，液壓制動、液壓自卸、消防云梯等都得到廣泛應用；在冶金工業(yè)中，如電爐控制系統(tǒng)、軋鋼機的控制系統(tǒng)、手爐裝料、轉爐控制，高爐控制等；在輕紡工業(yè)中，諸如注塑機、橡膠硫化機、造紙機、印刷機、紡織機械等；在船舶工業(yè)中，如全液壓挖泥船、打撈船、采油平臺、翼船、氣墊船

6、及船舶輔機等。在國防工業(yè)中，陸、海、空三軍的很多武器裝備都采用了液壓傳動與控制，如飛機、坦克、火炮、導彈和火箭等；總之，一切工程領域，凡是有機械設備的場合，均可采用液壓技術，越來越多。二、零件的功能分析油缸主要由活塞桿、活塞、端蓋、缸筒、緩沖裝置、密封裝置、排氣裝置等零部件組成的。1 活塞承受氣體壓力,并通過活塞銷傳給連桿驅(qū)使曲軸旋轉，活塞頂部還是燃燒室。由于活塞在鋼筒內(nèi)作往復運動，因此，必須具備極好的滑動性能，在運動時不能損傷鋼筒的內(nèi)表面。再則，因活塞受到高壓力以及與端蓋沖擊力的作用，因而活塞的材料和結構必須具有足夠的強度。由于活塞需要連續(xù)的運行，所以當鋼筒內(nèi)壁發(fā)生咬死現(xiàn)象會使油缸不能運作或

7、密封件損壞等故障，常常需要在活塞表面燒焊上一層銅合金。這樣能提高油缸的滑動性能，而且即使油中混有異物或溝部的破損金屬進入鋼筒和活塞之間，也能使活塞密封壽命提高。2 活塞桿油缸中傳遞機械力的重要元件.，由于油缸應用于各種使用條件下，因而要求活塞桿不能經(jīng)受壓縮、彎曲和振動等載荷的作用，同時還必須具有耐磨性和耐腐蝕性?；钊麠U無論是實心還是空心的，通常都用鋼材制造?；钊麠U在鋼筒內(nèi)往復運動，其外圓表面應當耐磨并具有防銹能力，故活塞桿外圓表面有時需鍍鉻。3缸筒：缸體組件與活塞組件構成密封的容腔，承受油壓。它與缸蓋、缸底、油口等零件構成密封的夸腔，用來容化內(nèi)壓力油板，同時它還是活塞的運動“軌道”，內(nèi)腔被活塞

8、分成兩區(qū)，通過液壓油的形成油壓，帶動活塞桿運動。因此缸體組件要有足夠的強度，較高的表面精度和可靠的密封性。4、端蓋：端蓋通常由鋼材制成，有前端蓋和后端蓋之分，分別安裝在缸筒的前后，通過焊接，法蘭，螺紋等方式與缸筒連接，使缸筒形成封閉的油腔。所以端蓋必須要有一定的剛度和強度。5、緩沖裝置：液壓缸的活塞桿具有一定的質(zhì)量，在液壓力的驅(qū)動下運動時具有很大的動量。在它們的型行程終端，當桿頭進入液壓缸的端蓋和缸底部分時，會引起機械碰撞，會產(chǎn)生很大的沖擊壓力和噪音。采用緩沖裝置，就是為了避免這種機械碰撞，但沖擊壓力仍然存在，這就必然會嚴重影響液壓缸和整個液壓系統(tǒng)的強度及正常工作。緩沖裝置可以防止和減少活塞及

9、活塞桿等運動部件在運動時對缸底或端蓋時的沖擊，在它們的行程終端實現(xiàn)速度的遞減，直至為零。6、密封裝置：良好的密封是液壓缸傳遞動力和正常運動的保證，密封裝置是液壓缸和其它元件不可缺少的一部分，其作用是防止泄漏，防止機塵、雜質(zhì)、水污從外部侵入，對密封裝置的基本要求：在工作壓力下密封效果好，且摩擦阻力和泄漏少，在使用范圍內(nèi)的耐磨性，耐油性和抗腐蝕性性能，密封元件表面不易損壞且壽命長，結構簡單，使用安裝維修方便。7、排氣裝置：壓力油進入液壓缸后，缸內(nèi)仍存有空氣，由于空氣具有壓縮性和滯后擴張性會造成液壓缸和整個液壓系統(tǒng)在工作中的顫振和爬行不穩(wěn)定，影響液壓缸的正常工作。而排氣裝置九是排除缸內(nèi)存有的空氣。三

10、、零件的技術要求分析1、 活塞桿：、由于活塞桿是連接活塞和工作部件的傳力零件，它必須有足夠的強度和剛度，所以在活塞桿粗車后需要進行調(diào)制處理，消除應力，使其硬度達到HB220260；、由于活塞桿在活塞桿在鋼筒內(nèi)往復運動，其外圓表面應當耐磨并具有防銹能力，故活塞桿外圓表面有時需鍍鉻，所以在活塞桿粗磨后需要進行電鍍，使其鍍鉻硬度到達HV8001000；、由于活塞桿在與活塞的裝配中，要讓活塞與活塞更緊密，需要在活塞桿尾部轉一個的孔，在其中放入鋼珠，并用緊定螺栓旋緊，使活塞不易因工作而松動或脫落，所以在總裝的時候再配鉆這個的孔；、由于桿頭與桿身是模鍛件，所以桿身與端部的連接部分的形狀允許根據(jù)工藝有所改變

11、，但應當圓滑過渡。2、 活塞：由于活塞的各個要求在數(shù)車中多可以保證，所以只需要在加工的時候注意銳邊的倒鈍和去毛刺。四、零件的加工工藝分析活塞桿：1、零件各表面加工方法及其作用活塞桿的桿身表面、倒角、凹槽、退刀槽及螺紋都在普通車床（CA6140）上加工即可，然后進行熱處理，在普通車床上進行精車，最后在在桿身的表面進行鍍鉻處理，使桿身表面的硬度、剛度及表面光潔度都到達規(guī)定要求；2、 關鍵表面之間的相互位置精度如何保證由于在活塞桿上，其中軸和扁平面的中心孔之間有一定的垂直度要求，為了保證其垂直度，進行一次裝夾，即用三爪卡盤將桿頭夾緊，尾部用頂針頂住桿身的中心；同時軸之間還有同軸度要求，為了保證起同軸

12、度，可采用基準統(tǒng)一原則來保證。3、 熱處理、表面處理等特殊工序的安排為了保證活塞桿鍛造后的加工，應在鍛打后進行正火或退火，消除其應力；為了保證活塞桿的剛度硬度要求，需在粗車后安排活塞桿進行調(diào)制處理，消除活塞桿的內(nèi)應力；在活塞桿精車后為了提高桿身的表面光潔度，需對其桿身進行拋光處理。4、 工序劃分，定位夾緊方案由于活塞桿的加工需要經(jīng)過鍛造粗車精車鏜孔粗磨電鍍精磨拋光等一系列的加工，但是大致可以看為兩個部分：一為桿身的加工；二為桿頭扁平面的加工。桿身的加工可在普通車床（CA6140）上進行粗車、精車及拋光處理，采用三爪卡盤將桿頭夾緊，用頂尖頂住桿尾中心進行加工。桿頭扁平面的孔加工時，在鏜床上加工，

13、用兩個V形塊及壓板用螺栓旋緊進行定位夾緊。活塞：1、 零件各表面加工方法及其作用活塞的內(nèi)凹槽、內(nèi)溝槽、凹槽、倒角、螺紋等加工都在數(shù)控車床上加工，夾具選用三爪卡盤，各表面的粗糙度等各要求都能夠保證；鉆兩均布孔在鉆床上加工，采用專用夾具進行夾緊定位，用鉆模板套、螺栓夾緊進行加工。2、關鍵表面之間的相互位置精度如何保證軸與中心孔有垂直度要求，為保證其垂直度，可采用一次裝夾，外孔與內(nèi)孔的同軸度則采用互為基準保證，以外孔或內(nèi)孔為基準進行加工。3、熱處理、表面處理等特殊工序的安排由于活塞在活塞內(nèi)部承受液體壓力，受到高壓力以及與端蓋沖擊力的作用，因而活塞的材料和結構必須具有足夠的強度。所以在鍛后進行正火或退

14、火處理，保證其硬度和剛度，并消除其應力。5、 工序劃分，定位夾緊方案活塞的大體加工可分為兩方面：一、在數(shù)控車床上加工各表面及其凹槽、外凹槽、內(nèi)溝槽等；二、在鉆床上進行鉆孔。在數(shù)控車床上加工時，只需要用三爪卡盤將其夾緊便可完成加工。在鉆床上加工兩個均布孔和配鉆的M8孔時采用專用夾具進行定位夾緊。五、零件加工工藝規(guī)程制度活塞桿：工序1：圓柱鋼按下料；工序2：鍛打桿頭R50； 工序3：熱處理；鍛后對工件進行正火或退火，消除其應力工序4：銑活塞桿尾部，銑至定總長；切削用量的確定：根據(jù)機床實際情況和查機械制造工藝與機床夾具課程設計指導表2-21、表2-22得，刀具選擇硬質(zhì)合金銑刀、以為工件的材料為45，

15、故=0.150.3選=0.2mm/r，銑削速度V=120150mm/min工序5：鉆桿頭的中心孔；工序6：粗車外圓及退刀槽，并倒角；1、 加工條件：工件材料為45，模鍛件。粗車、的外圓，留一定余量。機床為CA6140.2、 切削用量的確定： 進給量f：根據(jù)相關資料查得，刀片材料為鑄鐵銅合金，刀桿尺寸1625，f=0.50.8mm/r，按CA6140的實際情況，取f=0.56mm/r 主軸轉速的確定：根據(jù)機械制造工藝與機床夾具課程設計指導表2-19、表2-20查得n=362/r/min 切削速度的確定：根據(jù)=51.2m/min 背吃刀量：查得=4mm工序7：熱處理；使其硬度達到HB220260由

16、于活塞桿有一定的強度硬度要求，故粗車后進行熱處理，提高其強度硬度。工序8：精車桿身外圓，留少許余量；車螺紋至圖樣要求；精車外圓時：可根據(jù)工序6計算，其中f=0.51mm/r，主軸轉速v=565r/min,切削速度根據(jù)公式計算得v=80m/min,背吃刀量=3mm車螺紋時:、切削速度的確定：查切削用量手冊表21可知，采用高速鋼螺紋刀，粗車螺紋時，背吃刀量=0.2mm，走刀次數(shù)i=2，所以根據(jù)公式，其中=11.8,m=0.11, =0.7, =0.3,螺距t=1，,=0.75所以粗車螺紋時：m/min=22m/min精車螺紋時： m/min=37m/min、主軸轉速的確定：粗車螺紋時：r/min=

17、191r/min,根據(jù)機床實際情況，選取n=200r/min精車螺紋時：r/min=326r/min，根據(jù)機床實際情況，選取n=400r/min、進給量的確定：粗車螺紋時f=0.51min/r,精車螺紋時f=0.24min/r工序9：銑桿頭的兩端面至圖樣要求。1、 主軸轉速的確定：根據(jù)數(shù)控加工工藝手冊查得，鉆頭材料為硬質(zhì)合金鋼，故選=0.67mm/r，n=420r/min2、 實際切削速度: =m/min=65.94m/min3、背吃刀量：=3mm工序10：鏜桿頭的孔至圖樣要求；查機械制造工藝與機床夾具課程設計指導可知，鏜孔時的各個參數(shù)：主軸轉速n=410r/min,切削速度=m/min=64

18、.37m/min，進給量f=0.356min/r工序11：粗磨桿身；查機械加工工藝磨削加工手冊表5.3-1可知，機床型號為MB1332E，各參數(shù)如下：1、 外圓磨削的軸向進給量f：粗磨f=（0.30.7）bs，砂輪寬度為45mm，所以進給量f=20mm2、 砂輪轉速：n=320r/min3、 砂輪速度：=45m/min4、 背吃刀量：=0.32mm工序12：對活塞桿桿身進行進行電鍍處理；由于活塞桿在活塞桿在鋼筒內(nèi)往復運動，其外圓表面應當耐磨并具有防銹能力，故活塞桿外圓表面有時需進行電鍍，增加桿身強度硬度。工序13：精磨桿身；查機械加工工藝磨削加工手冊表5.3-1可知，機床型號為MB1332E，

19、各參數(shù)如下：1、 外圓磨削的軸向進給量f：精磨f=（0.10.3）bs，砂輪寬度為45mm，所以進給量f=10mm2、 砂輪轉速：n=480r/min3、 砂輪速度：=68m4、 /min背吃刀量：=0.15mm工序14：對桿身進行拋光處理；由于活塞桿桿身需要在鋼筒內(nèi)往復運動，與鋼筒內(nèi)壁可能發(fā)生摩擦，為了保證桿身在鋼筒內(nèi)的運動，需要對桿身進行拋光處理，提高桿身的表面光潔度，減少摩擦力。工序15：終檢?；钊汗ば?：鍛造工序2：轉的內(nèi)孔 查相關資料得，用鉆頭鉆孔時，其進給量和切屑速度與鉆同樣尺寸的實心孔時的進給量和切屑速度的關系為：=(1.21.8)式中，、為加工實心孔的切削用量查表可得：=0.

20、56min/r切削手冊表2.7=19.25m/min切削手冊表2.13及表2.14由此可計算得： 取=1.35=0.76 min/r 取=7.7 m/min所以=r/min=68r/min按機床選取Qm/min=7.69m/min工序3：熱處理鍛后進行熱處理，消除應力。工序4：粗車所在端面，及車外圓表面至。1、 背吃刀量：單邊余量Z=1.5，可以一次切除，2、 進給量：查切削手冊后，選取=0.5mm/r3、 計算切削速度：查切削手冊得： =m/min=116m/min4、 確定主軸轉速：=r/min=535.42 r/min，根據(jù)機床的實際情況，選取n=560r/min，所以實際的切削速度為：

21、=m/min=123m/min工序5：粗車外凹槽及的凹槽加工材料：正火處理后的45，=0.60Gpa，模鍛件1、 進給量：查切削用量簡明手冊得：=0.50.7mm/r，根據(jù)機床的實際情況，取=0.51mm/r2、 切削速度：查切削用量簡明手冊的相關資料得，切削速度的計算公式為：=108.6m/min其中壽命T=60min 。3、 主軸轉速：=586.2r/min根據(jù)機床實際情況，選=633m/min4、 實際切削速度：根據(jù)=119m/min工序6：車的內(nèi)槽，勾的內(nèi)凹槽，并倒角。工序7：調(diào)頭，粗車所在端面。工序8：精車的兩外凹槽，精車的外凹槽，車至圖樣要求。1、 進給量的確定：差各手冊可得=0.

22、1mm/r2、 主軸轉速的確定：查表后選=800r/min3、 切削速度的確定：根據(jù)=m/min=162m/min工序9：車的螺紋，并倒角。1、 切削速度的確定：查切削用量手冊表21得：=11.8，m=0.11，=0.70，=0.3，螺距=1，=1.11，=0.75，所以粗車螺距時：m/min=21.57m/min精車螺距時：m/min=36.7m/min2、 主軸轉速的確定：粗車螺紋時：r/min=191r/min實際切削速度；=31m/min精車螺紋時=325r/min實際切削速度：=63m/min工序10：鉆均布的兩孔。因為孔的精度要求不是很高，故只需鉆一次便可以加工完，查機械加工工藝手

23、冊可得：采用鉆頭直徑為=8mm，=800Mpa, =0.120.16mm/r,根據(jù)機床選=0.13mm/r，切削速度為=11mm/min根據(jù)得=437.8r/min工序11：鉆M8的螺紋孔，并攻螺紋。無精度要求，可參照工序10完成加工。工序12：終檢。六 關鍵工序的數(shù)控加工程序編制零件加工走刀路線如上圖所示活塞的數(shù)控加工程序：%00001N10 G97 S800 M03 T01 M08;N20 G90 G54 X100.0 Z50.0;N30 G73 V12.0 R5.0 N40 G73 P50 Q120 V0.5 W0.1 F0.3N50 G00 X100.0 Z10.0N60 G01 X8

24、0.0 Z0N70 G01 X69.0 Z-5.0N80 G01 X73.0 Z-8.0N90 G01 X69.0 Z-18.0N100 G01 X74.0 Z-32.0N110 G01 X69.0 Z-42.0N120 G01 X73.0 Z-48.0N130 G70 P50 Q120 F0.1N140 G28 X100.0 Z50.0N150 G00 X80.0 Z10.0 N160 G01 X62.0 Z-21.85N170 G01 X59.0 Z-28.15N180 G00 X100.0 Z20.0N190 M05 M09N200 M00N210 M06 T02N220 G97 S60

25、0 M03 M08N230 G90 G54 X100.0 Z50.0N240 G00 X50.0 Z10.0 N250 G01 X47.0 Z0N260 G01 X47.0 Z-1.0N270 G01 X45.0 Z-4.0N280 G01 X49.0 Z-0.8N290 G01 X45.0 Z-14.0 N300 G01 X45.0 Z-15.0 R1.0N310 G28 X100.0 Z50.0N320 M05 M09N330 M00N340 G97 S600 M03 M08 N350 G90 G54 X100.0 Z50.0N360 G00 X50.0 Z10.0N370 G01 X38

26、.0 Z0N380 G01 X36.0 Z-1.0N390 G01 X36.0 Z-29.0N400 G01 X38.0 Z-30.0N410 G28 X100.0 Z50.0N420 M05 M09N430 M00N440 G97 S800 M03 T03 M08N450 G90 G54 X100.0 Z50.0N460 G00 X50.0 Z10.0N470 G01 X36.0 Z0N480 G92 X35.1 Z-30.0 F1.5N490 X34.5N500 X33.9N510 X33.5N520 X33.4N530 G28 X100.0 Z50.0N540 M05 M09 N550

27、M30% 參 考 文 獻：【1】 顏榮慶、李自光、賀尚紅主編，現(xiàn)代工程機械液壓與液力系統(tǒng)，人民交通出版社，2001【2】楊建明主編，數(shù)控加工工藝與編程，北京理工大學出版社，2006.8【3】 吳拓、方瓊珊主編，機械制造工藝與機床夾具課程設計指導， 機械工業(yè)出版社,2006.1【4】 吳新佳，機械制造工藝裝備，西安電子科技大學出版社，2006.2，簡明機械零件設，計實用手冊，北京機械工業(yè)出版社，1999.10【5】 艾興、肖詩綱主編，切削用量手冊，機械工業(yè)出版社，1985.01【6】王先逵主編，機械加工工藝手冊磨削加工手冊，機械工業(yè)出版社,2008.6-=tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxq