專用沖壓設(shè)備及液壓系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（含外文翻譯）

1、專用沖壓設(shè)備及液壓系統(tǒng)設(shè)計摘要彎邊機(jī)屬于沖壓設(shè)備，它采用液壓傳動，主要應(yīng)用于對板型材料彎邊，如冰箱的前門板等。本設(shè)計中彎邊機(jī)的工作目的是將0.5mm的鋼板彎成槽狀，其工作過程如下：接料由汽缸完成，放到磨具上-開模-豎彎邊-水平彎邊-水平彎邊縮回-定位模合攏受模，整過動作循環(huán)要求在20秒之內(nèi)完成。它的主要工作參數(shù)有：豎彎邊缸及水平彎邊缸行程為100 mm；定位模缸的行程為80mm。此彎邊機(jī)的主要組成部分有泵站、床身、立柱、豎直和水平彎邊部件，豎直壓緊部件及定位模部件等。泵站總共有10個油缸組成，傳動是平穩(wěn)連續(xù)的。其中，豎直壓緊部件是彎邊機(jī)的重要組成部分，它的主要作用是壓料和進(jìn)行第一次沖壓彎曲。本

2、設(shè)計中涉及大量計算推導(dǎo)，以及各種機(jī)械工程制圖的運(yùn)用，用計算和推導(dǎo)做為基礎(chǔ)，直觀圖表作為表達(dá)方式，具體形象的展現(xiàn)液壓系統(tǒng)在機(jī)械工具中的重要作用。本彎邊機(jī)從結(jié)構(gòu)上看，元件單位傳遞的功率大，結(jié)構(gòu)簡單，布局靈活，能速換向和變速，元件易實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。在大批加工、生產(chǎn)中可以起到高效、保質(zhì)的效果。關(guān)鍵詞豎直彎邊；水平彎邊；壓緊部件；定位模Special-purpose ramming equipment and hydraulic system designAbstractCurved side machine belongs to the ramming equipment, it uses the

3、 hydraulic transmission, mainly applies in the gauge block material curved side, before like refrigerator's, shutter and so on. In this design the curved side machine work goal is steel plate curved Cheng Caozhuang who captures 0.5mm, its work process is as follows: Meets expects c to complete b

4、y the cylinder, - the die sinking - sets upright the curved on the one hand - level curved on the other hand - level the side to the grinding tool on curved side to retract - locates the mold to close up the mold, puts in order the operating cycle request to complete within 20 seconds. Its prime tas

5、k parameter includes: Sets upright the curved on the one hand cylinder and the level curved on the other hand cylinder traveling schedule is 100 mm; The localization mold cylinder's traveling schedule is 80mm. This curved on the one hand machine key component has the pumping station, the lathe b

6、ed, the column, vertical and the level curved on the other hand part, contracts the part and the localization mold part vertical and so on. The pumping station altogether has 10 cylinder compositions, the transmission is steady continuously. And, contracts the part is the curved side machine importa

7、nt component vertical, its leading role is presses the material and carries on the first ramming to be curving. this curved side machine structurally speaking.In this design involves the massive calculation inferential reasoning, as well as each kind of mechanical engineering charting's utilizat

8、ion, does with the computation and the inferential reasoning for the foundation, the direct-viewing graph takes the turn of expression, concrete image development hydraulic system's in machine tools influential role.The part unit transmits the power is big, the structure is simple, the layout is

9、 flexible, can the fast commutation and the speed change, the part easy to realize the seriation, the standardization.KeywordsVertical curved side; Level curved side; Contracts the part; Localization mold 目錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 課題背景11.2 課題概述1第2章 總體方案設(shè)計32.1 工作要求及參數(shù)32.2 方案設(shè)想32.3 方案設(shè)計42.4 床身部件設(shè)計5第3章

10、 擬定液壓系統(tǒng)圖63.1 開閉式系統(tǒng)選取63.2 回路選取6第4章 液壓系統(tǒng)設(shè)計、計算84.1 液壓元件的選擇和計算84.2 確定液壓系統(tǒng)的工作壓力84.3 計算液壓缸的有效面積94.4 液壓缸所需流量計算9 確定的液壓缸的伸縮所需時間9 液壓缸的流量的計算94.5 計算各液壓缸的返回時工作壓力10 豎彎邊缸10 水平彎邊缸11 定位模缸114.6 確定油缸規(guī)格114.7 選擇控制閥124.8 確定管件13 管道134.9 油箱，過濾器的設(shè)計計算15 油箱的設(shè)計15 冷卻器的選擇164.10 選擇液壓油164.11 液壓性能的計算16 管路系統(tǒng)壓力損失計算17 系統(tǒng)發(fā)熱計算194.12 液壓缸

11、的類型及安裝方式：21 液壓缸的選取21 液壓缸壁厚計算：21 按強(qiáng)度條件驗算活塞桿直徑d(l10d)22 液壓缸零件的連接計算22 穩(wěn)定性校核：244.13 液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)、材料及技術(shù)要求25 缸體與缸蓋25 活塞26 活塞的技術(shù)要求26 液壓缸的緩沖裝置26結(jié)論27致謝28參考文獻(xiàn)29附錄A30附錄B32第1章 緒論1.1 課題背景本次設(shè)計是根據(jù)國家教委及哈爾濱理工大學(xué)的規(guī)定所完成的大學(xué)本科學(xué)生設(shè)計，它是培養(yǎng)我們綜合提煉知識，獨(dú)立思考和科學(xué)工作方法的重要過程。我所進(jìn)行的課題為液壓彎邊機(jī)及其液壓系統(tǒng)設(shè)計，主要是泵站設(shè)計和壓緊部件的設(shè)計，應(yīng)屬液壓傳動范疇。液壓傳動相對于機(jī)械傳動來說是一門新

12、技術(shù)，由于要使用原油煉制品作為傳動介質(zhì)，近代液壓傳動和汽車和飛機(jī)一樣，是由十九世紀(jì)崛起并蓬勃發(fā)展的石油工業(yè)推動起來的。本世紀(jì)60年代后原子能技術(shù)，空間技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展將液壓技術(shù)推向前進(jìn)，是它在國民經(jīng)濟(jì)各個方面都得嚴(yán)用。采用液壓傳動的程度己成為衡量一個國家工業(yè)水平重要標(biāo)志之一。當(dāng)前液壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)高壓、高速、大功率、低噪聲及經(jīng)久耐用、高集成化等各方面都取得了重大進(jìn)展，在完善比例控制，伺服控制技術(shù)有許多新成就，此外，在液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機(jī)輔助設(shè)計、計算機(jī)仿真和優(yōu)化及微機(jī)控制等開發(fā)性工作方面，更日益顯示出顯著的成績。我國液壓工業(yè)開展于本世紀(jì)50年代，其產(chǎn)品最初只用于機(jī)床和鍛造設(shè)備，后來才用于

13、工程機(jī)械。自1964年從國外引進(jìn)一些液壓元件生產(chǎn)技術(shù)，同時進(jìn)行自行設(shè)計液壓產(chǎn)品以來，我國的液壓元件己從低壓到高壓形成系列化，在各種機(jī)械上得到廣泛應(yīng)用。我國液壓工業(yè)開展于本世紀(jì)50年代，其產(chǎn)品最初只用于機(jī)床和鍛造設(shè)備，后來才用于工程機(jī)械。自1964年從國外引進(jìn)一些液壓元件技術(shù)，同時進(jìn)行自行設(shè)計液壓產(chǎn)品以來，我國的液壓元件已從低壓到高壓形成系列化，在各種機(jī)械上得到廣泛應(yīng)用。在中國共產(chǎn)黨的領(lǐng)導(dǎo)下，各種機(jī)械的專用沖壓設(shè)備和液壓系統(tǒng)從無到有，從小到大，迅速的發(fā)展起來。目前，我國設(shè)計生產(chǎn)的機(jī)械配套沖壓設(shè)備和液壓系統(tǒng)的品種比較齊全，并且已能生產(chǎn)一些大型精密的設(shè)備系統(tǒng)。它將進(jìn)一步促進(jìn)我國機(jī)械工業(yè)的發(fā)展。然而，

14、與世界先進(jìn)水平相比，我國的機(jī)械工業(yè)和設(shè)備系統(tǒng)仍存在著較大的差距。為使我國的機(jī)械工業(yè)迅速趕上和超過世界先進(jìn)水平，把我國建設(shè)成為農(nóng)業(yè)、工業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的偉大的社會主義強(qiáng)國而努力奮斗。1.2 課題概述1液壓傳動的優(yōu)點(diǎn)：在同等體積下，液壓裝置能比電器裝置產(chǎn)生更多動力；液壓裝置工作比較平穩(wěn)，能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級變速；液壓傳動易于自動化，易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù) 。液壓元件己實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，通用化，并且用液壓傳動來實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動比機(jī)械傳動簡單?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)，本彎邊機(jī)采用液壓傳動。2液壓傳動的缺點(diǎn)：液壓傳動不能保證嚴(yán)格的傳動比，其工作過程常有更多能量損失，液壓傳動對溫度變化比較敏感等。3液壓傳動系統(tǒng)的

15、綜合評定：液壓傳動優(yōu)點(diǎn)是突出的，它的一些缺點(diǎn)有的己大改善，有的將隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而進(jìn)一步得到克服，并在各種機(jī)械設(shè)備得到廣泛應(yīng)用。4液壓傳動系統(tǒng)的組成：1）能源裝置：把機(jī)械能車成油液的壓力能裝置，最常見的形式是壓力泵。2）執(zhí)行裝置：把油壓的壓力能轉(zhuǎn)變機(jī)械能的裝置。3）調(diào)制解調(diào)裝置：對系統(tǒng)中油液的壓力。4）輔助裝置：上述三部分以外的其它裝置，如油箱、濾油器等。第2章 總體方案設(shè)計2.1 工作要求及參數(shù)1工作要求：此彎邊機(jī)將0.5mm厚的鋼板彎邊成“”形。接料（由氣缸完成）放到模具上開模（0.5S）豎直彎邊（4S）水平彎邊（3S）水平彎邊機(jī)縮回（2S）豎直彎邊機(jī)縮回（3S）定位缸外伸（收模）（0.

16、7S）。要求整個動作，工作過程自動完成，可通過電器開關(guān)（接近開關(guān)，行程開關(guān)）控制電磁換向閥的電磁鐵實(shí)現(xiàn)，整個動作時間要求在20S以內(nèi)。定位模移動時，只需克服摩擦力F=Gf。在豎直彎邊和水平彎邊時應(yīng)壓緊工件，壓緊力恒定。2參數(shù)彎邊力公式計算： (2-1)K=1.3安全系數(shù) B=（637-492）mm彎曲件寬度彎曲件厚度材料極限彎曲件的彎曲半徑。2.2 方案設(shè)想彎邊機(jī)屬于沖壓機(jī)械設(shè)備，沖壓是一種獨(dú)立的金屬加工形式，它包括很多不產(chǎn)生切特性工藝過程。就所加工的材料來說，主要是金屬板料，條料和帶料以及非金屬板料。冷沖壓是先進(jìn)工藝方法之一，與其它金屬加工方法相比 ，不論在技術(shù)方法或經(jīng)濟(jì)方面都有優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)沖

17、壓機(jī)沖壓形式，每部機(jī)械文具有機(jī)械式、液壓式、動力式?，F(xiàn)對這三種形式進(jìn)行論述：1機(jī)械式?jīng)_壓：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重；噪聲大；不宜精確控制，加工精度不高；費(fèi)事、費(fèi)力、效率低。2液壓沖壓：從結(jié)構(gòu)上看，元件單位重量傳遞功率大，結(jié)構(gòu)簡單，能迅速換向和變速，調(diào)速范圍寬；從使用維護(hù)上看，元件自滑性好，能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)過載保護(hù)及保壓，使用壽命長，元件易實(shí)現(xiàn)系列化標(biāo)準(zhǔn)化；運(yùn)動平穩(wěn)，可靠。3動力沖壓：優(yōu)點(diǎn)是工作介質(zhì)是空氣，來源方便，使使用直接排至大氣、泄露不造成污染；動力粘度低，管路流動壓力小，適用運(yùn)距離傳輸和集體供氣，系統(tǒng)簡單；壓縮空氣在管中流動快，可直接利用氣壓信號來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動控制，完成各種復(fù)雜操作；易實(shí)現(xiàn)快速直線運(yùn)動，

18、擺動高速轉(zhuǎn)動，調(diào)速方便，與機(jī)械傳動相比易于布局及操作；氣壓元件結(jié)構(gòu)簡單，適合標(biāo)準(zhǔn)化，系列化。易于制造；工作環(huán)境適應(yīng)性好，工作安全可靠。其缺點(diǎn)是：空氣有可壓縮性，載荷變化時，傳動動力不夠平穩(wěn)、均勻；工作壓力不能太高，傳動效率低，不宜獲得很大的力矩、力；有較大噪聲。根據(jù)以上分析論證，考慮本身機(jī)械特點(diǎn)，擬采用液壓沖壓型式的設(shè)計方案。2.3 方案設(shè)計從所提供的機(jī)械的工作方案可知，總體設(shè)計方案主要包括如下幾部分運(yùn)動過程：接料壓料定位豎彎邊沖壓水平彎邊沖壓水平?jīng)_壓部件退回壓料塊脫離定位模具放松縮小落料。完成以上工作主要包括以下幾部分結(jié)構(gòu):接料裝置定位模具豎彎邊部件床身部件（驅(qū)動部件）床身。1壓緊豎直彎邊設(shè)

19、計：原料落在模具上之后，由壓料裝置和定位裝置完成原料定位和壓緊之后，進(jìn)行次工位門板的第一次彎曲，據(jù)此，設(shè)計主要考慮以后從以下方面因素：將壓料和彎曲部件組成一個同意部件，且將壓料和彎曲運(yùn)動聯(lián)成一個連續(xù)的運(yùn)動，這樣做具有省工、省時、結(jié)構(gòu)及操作簡單特點(diǎn)。壓料及彎邊曲件的拖動由兩個液壓汽缸完成。校正裝置，以避免加工十五產(chǎn)生廢品及節(jié)省原料，工時。這部分結(jié)構(gòu)主要作用是壓料進(jìn)行第一次沖壓彎曲，其具體結(jié)構(gòu)見壓緊豎直彎邊鼻尖圖，過運(yùn)動主要由以下過程來實(shí)現(xiàn)：壓緊滑塊由兩個吊映螺釘懸吊在部件上，當(dāng)門板有原料落在模具上后，比壓緊豎直彎邊部件下降，壓緊滑塊壓在料板上，部件繼續(xù)下降，通邊支撐銷件，擋盤，由液壓缸提供所需的

20、壓力，來完成對，門板原料進(jìn)行固定定位。壓料完成后部件繼續(xù)下降，在下降到一定高度處，由滑架組件上的沖壓板完成第一次彎曲即豎直彎邊。整個部件的升降運(yùn)動由頂部的兩個液壓缸拖動，為保證整個部件的運(yùn)動平衡，部件背側(cè)有兩個齒輪，齒條的齒和運(yùn)動來調(diào)節(jié)。2立柱部件的設(shè)計：由于兩次彎曲是由同一部件來完成，是連續(xù)的，故壓料裝置仍保持不動，以保證原料的定位、固定、設(shè)計時主要考慮以下幾個方面：將第一次彎曲部件與床身組成統(tǒng)一部件；第二次彎曲部件由床身、立柱支撐、帶動；第一次彎曲及壓料組成的部件床身、立柱支撐、帶動；將模具及拖動油缸亦固定在床身立柱上；床身設(shè)計成對稱的，左右各一；床身立柱與長身接觸面采用滑板的形式，使床身

21、立柱在床身上滑動，從而調(diào)節(jié)兩立柱間距，完成加工不同規(guī)則門板要求；床身立柱的滑動，由驅(qū)動部件來完成。這部分的主要作用運(yùn)動情況如下所述：部件在床身上滑動到要求的位置，由床身的擋板擋住，立柱停止滑動。立柱上端有一液壓缸，拖動壓緊豎直彎邊部件，完成門板的第一次彎曲。第一次彎曲完畢，壓緊豎直彎邊部件及模具部件靜止不動，由第二次彎曲部件完成第二次彎邊。立柱的移動又立柱上的螺母與驅(qū)動部件上螺桿形成螺旋運(yùn)動完成的，部件的潤滑裝置亦設(shè)與立柱上。2.4 床身部件設(shè)計此部件的設(shè)計是對整體部件機(jī)器進(jìn)行支撐、固定。床身部件的成形方式可采用鑄造和焊接兩種方案，現(xiàn)對這兩種方案進(jìn)行論證：1鑄造件的特點(diǎn)是：可形成具有復(fù)雜內(nèi)腔的

22、箱體；工業(yè)上常用的金屬材料如碳素鋼、石墨鋼、鑄鐵、青銅、黃銅、鋁合金等都可用于鑄造；原料來源廣泛，價格低廉；鑄件的形狀和尺寸與要求的形狀或尺寸非常的接近；金屬材料的鑄件機(jī)械性能不如鍛件高；鑄件笨重，增加床身重量；鑄件組織粗大，內(nèi)部帶有縮孔，縮松，令孔，砂眼等缺陷；鑄件的工序多，工藝復(fù)雜；一些工藝過程難以精確的控制，廢品高。2焊接件的特點(diǎn)：節(jié)省材料工時；能化大為小拼小成??；能生產(chǎn)較為復(fù)雜的設(shè)備；加工設(shè)備簡單，重量輕，操作簡單，生產(chǎn)效率高；分析比較以上兩種方案，并綜合考慮本機(jī)器床身的作用及要求，決定采用焊接方法加工床身部件。采用強(qiáng)度和剛度較好的A剛作部件材料，床身上表面沒有滑板與墊條，與立柱滑板相

23、嚙合。部件兩部安裝驅(qū)動部件，床身上面的中間部分設(shè)置有接料裝置，具體結(jié)構(gòu)參考部件圖，床身內(nèi)腔多加工網(wǎng)絡(luò)板，以加強(qiáng)剛度及強(qiáng)度。接料裝置作用及結(jié)構(gòu)簡單，在此不作評述。門板原料由接料裝置落下后，與其直接相連部分是模具部分，故先從模具部分考慮。根據(jù)門板的加工工藝要求，模具必須有較精的尺寸。形狀，強(qiáng)度及光潔度等工藝要求，故在設(shè)計時需精確的確定模具尺寸，形狀及工藝技術(shù)要求，選用較高的強(qiáng)度材料作為模具的原料。由于在此工作加工不同規(guī)格門板，故模具自身形狀、尺寸、運(yùn)動要求和調(diào)，可采用凸凹槽式滑道及不同形式的零件，組件等組裝完成，完成上述要求。第3章 擬定液壓系統(tǒng)圖3.1 開閉式系統(tǒng)選取擬訂液壓系統(tǒng)圖整個液壓設(shè)計的

24、重要一步，它與作用原理和結(jié)構(gòu)組成具體體現(xiàn)設(shè)計任務(wù)中提出的各項要求。擬定液壓系統(tǒng)圖包括兩項內(nèi)容：通過分析對比選出合理的液壓回路；把選出來的液壓系統(tǒng)回路組成液壓系統(tǒng)圖。液壓回路的選擇是根據(jù)所給的各項要求和執(zhí)行元件的工況圖來進(jìn)行的。選擇回路時既要考慮調(diào)速、調(diào)壓、換向、順序侗族，及動作互鎖等要求，又要考慮節(jié)省能源，減少發(fā)熱，減少沖擊，保證動作精度要求。按循環(huán)形式的差異，系統(tǒng)可分為閉式與開式兩種，具體見表3-1。表3-1開、閉式循環(huán)形式對比循環(huán)形式開式閉式適應(yīng)工況一般均能適應(yīng)，泵可向多個液壓執(zhí)行器供油限于要求換向平穩(wěn)，換向速度高的一部分容積調(diào)速系統(tǒng)，一般一個泵只向一個液壓執(zhí)行器供油抗污染能力較差，可采用

25、壓力油箱來改善較好，但液壓油過濾要求較高散熱較方便，但油箱較大較復(fù)雜，需用輔助泵換油冷卻效率及管路損失一般用調(diào)速效率較低管路損失較大有容積調(diào)速時，效率較高。管路損失小3.2 回路選取擬訂回路時按照機(jī)器上網(wǎng)工作要求直線運(yùn)動，速度要求較問，負(fù)載變化大，行程中變速，故主回路采用容積調(diào)速回路較為適宜。兩次彎邊考液壓，豎直彎邊缸返回需克服自重，且行程均為100mm，為了方便于加工，豎直邊缸，水平彎邊缸擬用單桿活塞缸。由于壓料及彎曲件的拖動有一個個液壓缸來完成，故保壓缸亦采用單桿活塞缸。為統(tǒng)一起見，定位模缸也采用單桿活塞缸。擬定系統(tǒng)圖還需要考慮以下問題：系統(tǒng)要求簡單，避免存在多余回路；組合基本回路時要注意

26、防止回路間的相互干擾以保證機(jī)器實(shí)現(xiàn)正常的工作循環(huán)；從實(shí)際出發(fā)，盡量采用互換性的標(biāo)準(zhǔn)液壓件；防止液壓沖擊；提高系統(tǒng)工作效率，防止發(fā)生系統(tǒng)過熱。根據(jù)以上分析，配合要進(jìn)行工作的機(jī)床要求、環(huán)境，擬訂液壓系統(tǒng)如下：欲保證整個工作過程是自動完成的，可通過電器元件控制電磁換向閥，擬定豎直彎邊缸，水平彎邊缸，定位模缸的進(jìn)出口均擬用電磁換向閥，為簡單起見，采用“o”型換向閥；為了實(shí)現(xiàn)行程中的變速，且速度要求平穩(wěn)，采用限壓式變量泵；由于環(huán)境較差，可采用閉合式油箱及所屬部件；為實(shí)現(xiàn)保壓，保在保壓缸的進(jìn)口處擬用雙向減壓閥；為了安全保險，和連鎖起見，標(biāo)入響應(yīng)的閥和位置，見液壓系統(tǒng)圖；整個液壓系統(tǒng)在工作中的動作循環(huán)過程見

27、表3-2。表3-2 液壓系統(tǒng)的動作循環(huán)動作名稱電磁鐵塊換向閥位置液壓缸狀態(tài)1DT2DT3DT4DT閥A閥B閥C豎直彎邊具水平彎邊具定位模缸開模-+-右位右位左位停止停止開模豎彎邊缸彎邊，保壓缸保壓+-左位右位中位彎邊停止停止水平彎邊缸彎邊-+-右位左位中位停止彎邊停止水平彎邊缸縮回-右位右位中位停止縮回停止豎彎邊缸縮回，保壓缸縮回-右位右位中位縮回停止停止收模-右位右位右位停止停止收模第4章 液壓系統(tǒng)設(shè)計、計算4.1 液壓元件的選擇和計算 選擇可靠的工作用液壓元件，首先要計算出液壓系統(tǒng)所要求的工作負(fù)荷，計算豎直彎邊力用公式4-1可得出。 (4-1)最小彎曲半徑應(yīng)符合材料的塑性，不可使其發(fā)生裂縫

28、，因此最小的彎曲半徑應(yīng)根據(jù)外邊纖維的許可極限彎曲來確定，彎曲元件的圓角半徑不宜過大或過小，過大時因受彈性恢復(fù)的影響，彎曲件的精度不宜保證，過小時容易發(fā)生裂痕。取板料厚度 r。最小許可彎曲半徑僅在構(gòu)造上絕對需要時采用，其余采用較大值，這里取r=1.2(由設(shè)計參數(shù))，帶如公式4-1：求得： =33223.48N確定壓料力：Q=0.8P式中P材料在沖壓行程結(jié)束時的自對彎邊力P=F Q=0.8F=26578.78N，由于壓料及彎曲件的拖動（豎直彎邊）由一個液壓缸完成。F=Q+F=26578.78+33233.48=59802.26N通過公式4-1計算=3390.15N定位模缸外負(fù)載F=GF= 由裝配圖

29、知G=180kgf，且f=0.15。4.2 確定液壓系統(tǒng)的工作壓力1液壓系統(tǒng)中工作壓力： 取=0.9 （4-2）2液壓系統(tǒng)中工作壓力：3液壓系統(tǒng)中工作壓力：4液壓系統(tǒng)中工作壓力：4.3 計算液壓缸的有效面積技算液壓缸的有效面積按照負(fù)載選擇液壓缸的直徑（類比法）1液壓缸的有效面積：（4-3）2液壓缸的有效面積：3液壓缸的有效面積：4液壓缸的有效面積：4.4 液壓缸所需流量計算4.4.1 確定的液壓缸的伸縮所需時間確定的液壓缸的伸縮所需時間可知且本系統(tǒng)的工作壓力，按機(jī)械零件設(shè)計手冊135頁表314由系統(tǒng)工作壓力及往復(fù)速比，確定活塞桿徑。1豎直彎邊缸的活塞桿直徑 2水平彎邊缸的活塞桿直徑 3定位模缸

30、的活塞直徑 4保壓缸的活塞桿直徑 4.4.2 液壓缸的流量的計算1.豎直彎邊缸1）彎邊過程中流量計算 （4-4）2）縮回過程中流量計算2.水平彎邊缸1）彎邊過程中流量計算2）縮回過程中流量計算3.定位模缸收模伸出過程中流量計算式中Q缸每秒流量 設(shè)計參數(shù)S=S=0.1mS=0.08m4.5 計算各液壓缸的返回時工作壓力4.5.1 豎彎邊缸由部件圖知，豎彎邊缸返回時負(fù)載 F=9500N缸的有效面積 （4-5）豎彎邊缸工作壓力 （4-7）4.5.2 水平彎邊缸由部件圖可知，水平彎邊缸返回時負(fù)載F8500N缸的有效面積 A=9.1510m4.5.3 定位模缸由部件圖知，定位模缸返回負(fù)載F=264.6N

31、缸的有效面積定位模缸工作壓力保壓缸由部件圖知，保壓缸返回負(fù)載F=1400N 缸有效面積。4.6 確定油缸規(guī)格油泵的工作壓力 PP+4P （4-8）=5.9MPPp油泵流量Q （4-9）=531.5ml/s油泵規(guī)格: 型號 TBPH50技術(shù)規(guī)格：額定轉(zhuǎn)速1500r/s，輸入功率29kw額定壓力200kgf/cm，動態(tài)響應(yīng)0.04s說明： 液壓執(zhí)行器最大工作壓力進(jìn)回油管總壓力損失 取0.5MP,參考手冊系統(tǒng)漏損系數(shù)K=1.3同時工作的各液壓執(zhí)行器最大工作流量總和為選取型號 TBPH50。TBP型恒壓變量柱賽泵，是引進(jìn)美國維可斯公司的產(chǎn)品，它采用靜壓油膜軸承竺結(jié)構(gòu)，具有體積小、重量輕、效率高、壽命長

32、結(jié)構(gòu)簡單特點(diǎn)，它動態(tài)響應(yīng)速度快，在額定流量范圍內(nèi)，任意調(diào)定其輸出的最大流量，這類軸向柱塞是依靠柱塞泵在缸體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動時，密封工作腔容積變化來實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的。由于柱塞與缸體內(nèi)也均為圓柱表面，容易得到高精度的配合，所以這類泵的特點(diǎn)：泄漏少，容積效率高，可以在高壓下工作：但缺點(diǎn)是對油液污染較為敏感，流量脈沖1-5%。TBPH50的排量為50ml/s，恒壓壓力誤差，調(diào)壓范圍20200kgf/cm。確定泵的驅(qū)動功率： 式中 P泵的實(shí)際最大工作壓力 P=5.9MPQ泵的額定流量Q=125ml/s泵的總效率見表301 =0.85選用電機(jī)型號及參數(shù)：Y160-4N=12KN n=1500r/min4.7 選

33、擇控制閥按其所接入的回路所需最大工作流量和工作壓力選擇見表4-1。表4-1控制閥選擇元件名稱最大通過流量Qml/s規(guī)格接口尺寸數(shù)量型號流量ml/s壓力MP二位四通閥A306.64ml/s24D0-B10H-T500(30) 2110（3/8G） 1二位四通閥B408.85ml/s24D0-B10H-T500(30) 2110（3/8G） 1二位四通閥C370.00ml/s24D0-B10H-T500(30) 2110（3/8G） 1二位四通閥DJF-820G500(30) 2110（3/8G） 14.8 確定管件4.8.1 管道1金屬管的內(nèi)徑計算1）壓油管的選擇：以上計算可知，液壓缸的最大流量

34、。根據(jù)管內(nèi)推薦流速，對于壓油管可取V=3m/s。管的內(nèi)徑： （4-11）取2）壓油管管壁原的計算（4-12）式中P工作壓力 5.9MPd管內(nèi)徑 15mm許用應(yīng)力，對于鋼管來說=(許用應(yīng)力，抗拉強(qiáng)度，S安全系數(shù)) 當(dāng)P<7MP時，S=8當(dāng)P17.5MP時，S=6當(dāng)P17.5MP時，S=4次式中取=100MP所以，壓油管選取冷軋無縫鋼管3）回油管的選擇取V=1.5m/s則，取d=20mm D=24mm4）泵進(jìn)出口流管的選取取V=1m/s則，吸油管選取的無縫鋼管2膠管內(nèi)徑的選取1）膠管內(nèi)徑與流量，流速的關(guān)系，可按下式進(jìn)行計算A= （4-13）式中Q管內(nèi)流量Q=408.85ml/sA膠管的通流截

35、面積V管內(nèi)流速V=3m/sA=選取響應(yīng)的膠管內(nèi)徑，選取的鋼絲編織膠管。為統(tǒng)一起見，膠管選取的鋼絲編織高壓膠管。2）膠管的選取及設(shè)計中應(yīng)注意的事項：膠管的彎曲半徑不宜過小，一般不能小于機(jī)械零件設(shè)計手冊表334所列的值，膠管與其接頭的連接應(yīng)有一段直的部分，此段長度應(yīng)不小于管外徑的兩倍。膠管的長度應(yīng)考慮到膠管在通入壓力油后，長度方向?qū)l(fā)生收縮變形，一般收縮量為管長的34%，因此膠管安裝時應(yīng)避免拉緊狀態(tài)。膠管安裝時，應(yīng)保證不發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，為了便于安裝，可沿管長涂顏色，以便于檢查。膠管的管接頭軸線應(yīng)盡量放置在運(yùn)動的平面內(nèi)，避免兩端互相運(yùn)動時膠管受扭。膠管應(yīng)避免與機(jī)械尖角部分相接觸和摩擦，以免損傷管接頭的

36、選擇：3管接頭類型：1）選用卡套式接頭，其特點(diǎn)是利用卡套變形卡管子，并進(jìn)行密封，軸向尺寸限制不嚴(yán)格，易安裝，工作壓力可達(dá)31.5MP,但對管子的尺寸精度要求較高。2）卡套式管接頭：詳見泵站圖油箱，過濾器的設(shè)計計算4.8.2 油箱的設(shè)計1油箱的設(shè)計特點(diǎn)，要求 1）油箱的有效容積應(yīng)根據(jù)液壓系統(tǒng)發(fā)熱，散熱相平衡的原則計算。油箱必須有足夠打的容積滿足散熱的要求，容納停車時因重力返回油箱的油，操作時油面保持適當(dāng)高速要求。 2) 吸油管和回油管應(yīng)插入油面以下，以防止卷吸空氣和回油沖濺產(chǎn)生氣泡，管口與箱底、箱壁的距離不小于管徑的3倍，吸油箱口安裝80或100的內(nèi)式濾油器，安裝的位置要便于裝卸及清洗?；赜拖涔?/p>

37、口須切成45并面向箱壁。 3) 吸油管和回油管的距離應(yīng)盡量遠(yuǎn)，兩管之間用隔板隔開，以增加有的循環(huán)距離，增大散熱效果，并使油口的氣泡和雜質(zhì)有較長的生浮和沉淀，隔板的高度均為最底油面高度的2/3。 4) 為保持油面清潔，油箱應(yīng)有密封的頂蓋，頂蓋上設(shè)有過濾網(wǎng)的注油口。帶空氣濾清氣的通氣孔，有時注油孔可兼用。為便于放油，箱底應(yīng)傾斜。在最底處設(shè)有放油塞或閥，箱底與底座見要留有一定空間，為了防銹，防凝水，油箱內(nèi)壁應(yīng)涂耐油防銹材料。 5) 箱壁上需要安油表指示器及在油箱安裝溫度計等。 6) 為防止吸空，提高油泵轉(zhuǎn)速，可設(shè)沖壓郵箱。特別對于吸入性能較差的油泵而又不用輔助泵時，用沖壓油箱能改善其吸油狀況。2油箱

38、容量： 1) 采用隔離式油箱，其特點(diǎn)是：設(shè)置一個單獨(dú)郵箱與機(jī)床分開，減小油箱發(fā)熱和液壓源振動對機(jī)床工作精度要求。 2) 隔離式矩形油箱用3mm鋼板焊成，為防止油箱內(nèi)液面壓力低于大氣壓的意外事故發(fā)生，需安裝自動停機(jī)裝置。 3) 根據(jù)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱與散熱關(guān)系確定油箱的油量，油箱中油液的的溫度一般推薦在3050范圍內(nèi)工作比較合適，最高不超過65，最低不應(yīng)低于15，有考慮到液壓泵及其驅(qū)動電機(jī)和其它液壓件要裝在油箱上，為安裝檢查方便，先計算油箱的有效面積如下：(4-14)式中與系統(tǒng)力有關(guān)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，沖壓系統(tǒng)取57，這里取，為液壓系統(tǒng)的額定流量。設(shè)計油箱尺寸為1200，850，7804) 油箱之上設(shè)置空氣

39、濾清器，詳細(xì)尺寸見油箱零件圖4.8.3 冷卻器的選擇1冷卻器的種類：列管式冷卻器2冷卻器的選擇及應(yīng)用冷卻器一般要求結(jié)構(gòu)堅固緊湊，體積小，重量輕，散熱面積大，散熱效率高，壓力損失小。型號：，見表42.表4-2 冷卻器技術(shù)參數(shù)冷卻面積工作壓力kgf/cm油側(cè)損失工作水溫工作油溫進(jìn)油溫度出油溫度 1.2 10 0.5-125-30100 55464.9 選擇液壓油考慮系統(tǒng)工作環(huán)境，溫度選用30#普通液壓油。30#普通液壓油適用于一般機(jī)床齒輪變速箱及一般液壓系統(tǒng)中。繪制液壓系統(tǒng)工況圖，各液壓缸在不同工作階段中的壓力，流量和功率見表4-3。表4-3不同階段中壓力、流量、功率對照表液壓缸工況負(fù)載（N）進(jìn)油

40、腔壓力（MP）輸入流量Q(r/min)輸入功率kw回油腔壓力（MP）計算式定位模缸開模264.60.1322.190.048 0P=pq收模264.60.0921.360.032 0P=pq豎彎邊缸彎邊59802.265.418.401.656 0P=pq縮回95001.218.300.366 0水平彎邊缸彎邊33233.483.024.531.2270P=pq縮回85001.024.510.4090P=pq4.10 液壓性能的計算在確定了液壓系統(tǒng)的元件后，要畫出液壓系統(tǒng)的裝配草圖即管路及閥的布置圖，然后根據(jù)需要對整個液壓系統(tǒng)的某個技術(shù)性能，系統(tǒng)的壓力損失和發(fā)熱升溫進(jìn)行必要的驗算。4.10.1

41、 管路系統(tǒng)壓力損失計算1由泵站圖可知各管段長度，管直徑及彎頭數(shù)見表4-4。2判斷液流類型：液流的運(yùn)動特性與雷諾數(shù)有關(guān)，當(dāng)時，液流為層流：當(dāng)，液流為紊流，此處為臨界雷諾數(shù)。雷諾數(shù)按下式計算： (4-15)式中平均流速管道直徑液體的運(yùn)動黏度流量 選取20002300按最大工作量取Q=408.854ml/s：d=15mm，30#液壓油=30cst=0.3st 則雷諾系數(shù)R為： 所以管內(nèi)液流為層流狀態(tài)。表4-4 管段長度及直徑、彎頭數(shù)管段管長（m）管外壁壁厚（mm）彎頭數(shù)由泵至電磁換向閥0.690彎頭兩個，三通接頭兩個由電磁閥至液壓泵2.590彎頭兩個膠管43沿程壓力損失計算 (4-16) 式中液體的

42、重度（N/m） d管道內(nèi)徑（m）液體的密度（kg/m） V平均流速g重力加速度 g=9.8/（m/s）液體沿程阻力系數(shù)，=-0.05369由此計算處沿程壓力損失見表4-5。4局部管壓力損失，由液流方向和斷面發(fā)生變化時所引起的壓力損失及液流向液壓件產(chǎn)生的壓力損失，由液流方向和斷面變化引起的損失按下式計算： (4-17)式中局部阻力系數(shù)，各種情況下的值管路總壓力損失：（4-18） 液壓系統(tǒng)調(diào)整壓力取因所選泵的額定壓力200kgf/cm(19.6MP)可滿足要求，則管路系統(tǒng)壓力效率見表4-6。液壓系統(tǒng)效率計算： （4-19）表4-5沿程壓力損失項目 計算式 結(jié)果 說明使用公式（MP）泵至電磁換向閥段

43、管路516電磁換向閥至液壓泵管段0.0434總沿程損失0.0485豎直、水平彎邊缸、保壓缸及定位模缸不同時動作，豎直彎邊缸工作壓力大，可以算豎直彎邊缸的沿程壓力損失注：吸油管的沿程損失及過濾器的局部損失均可不計。表4-6管路系統(tǒng)壓力效率項目計算式結(jié)果說明使用公式泵出口處管接頭MPg=9.81m/s按表2913取電磁換向閥三通管接頭0.15機(jī)械零件設(shè)計手冊表2920三同管接為兩個由表2918取90彎頭彎頭兩個由表2917，90彎頭90彎頭兩個由表2917，總局部壓力損失0.1624.10.2 系統(tǒng)發(fā)熱計算1系統(tǒng)發(fā)熱計算： 系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量主要包括泵和馬達(dá)切率的損失，溢流損失，液流通過閥及管道的壓力

44、損失所產(chǎn)生的熱量。表2933，液壓機(jī)正常工作溫度為4070，最高允許溫度6090。1)泵的驅(qū)動功率 （4-20）式中P泵的最大工作壓力，P=5.9MPQ泵在壓力P下的實(shí)際流量Q=408.85ml/s泵的總效率85% 2）液壓執(zhí)行器的有效功率N液壓缸的有效功率： (4-21)式中T工作周期 T=0.5+4+3+2+3+0.7=13.25sF缸的有效推力（外負(fù)載）NSi推力F時缸的行程所以系統(tǒng)的發(fā)熱功率：N=N-N （4-22）=2837.9-844.31=1993.59(w)2系統(tǒng)散熱計算：管道的散熱產(chǎn)熱基于平衡，一般僅計算油箱的散熱功率。 （4-23）式中k油箱的傳熱系數(shù)， 取k=150A油箱

45、散熱面積m油及油箱聞升（表2933）允許最高油溫表2933環(huán)境溫度由于N>N，則滿足工作要求，油箱的容積完全可以滿足工作要求。4.11 液壓缸的類型及安裝方式：4.11.1 液壓缸的選取根據(jù)機(jī)器的工作要求，各缸均采用活塞式液壓缸。安裝方式見表4-7。具體見部件圖表4-7 各種液壓缸安裝方式液壓缸名稱 安裝方式 豎彎邊缸 興部外向法蘭 水平彎邊缸 興部外向法蘭 定位模缸 切向底座 保壓缸 尾部外向法蘭4.11.2 液壓缸壁厚計算：系統(tǒng)壓力屬于中低壓，控薄壁筒公式計算。 (4-24)式中P實(shí)驗壓力，因額定壓力，則取P=150% d缸內(nèi)徑鋼體材料的許用應(yīng)力。采用無縫鋼管=100MP液壓缸的壁厚

46、計算見表4-8。表4-8液壓缸壁厚計算結(jié)果及說明項目計算式結(jié)果說明使用公式豎彎邊缸5.1mm水平彎邊缸2.8mm定位模缸0.43mm保壓缸1.4mm液壓缸外徑計算見下表4-9。表4-9液壓缸外徑計算結(jié)果項目缸壁厚（mm）缸內(nèi)徑d(mm)缸外徑D(mm)豎直彎邊缸5.1mm 125 146水平彎邊缸2.8mm 125 146定位模缸0.43mm 63 76保壓缸1.4mm 50 604.11.3 按強(qiáng)度條件驗算活塞桿直徑d(l10d) (4-25)式中F活塞桿推力NL活塞桿長度m活塞材料的許用壓力取100MP按強(qiáng)度條件驗算活塞桿直徑d見表4-10。表4-10活塞桿直徑明細(xì)項目計算式結(jié)果說明選取活

47、塞桿直徑使用公式 (mm)F:缸負(fù)載N（mm）豎彎邊缸 20.533223.48 63水平彎邊缸27.659802.6 63定位模缸1.84264.6 32保壓缸131328.39 324.11.4 液壓缸零件的連接計算 在豎直彎邊缸，水平彎邊缸，定位模缸，保壓缸中，豎直彎邊缸所承受的負(fù)載最大，故只計算豎直彎邊缸的連接即可。1缸體與缸蓋用法蘭連接的螺栓連接計算：合成應(yīng)力： (4-26)式中F液壓缸最大推力 F=59802.6Nk螺紋頂緊數(shù) k=1.4缸筒材料的許用應(yīng)力取=100MPZ螺栓數(shù)量 Z=4A螺栓螺紋部分危險剖面計算面積：滿足要求。2活塞與活塞桿螺紋連接的計算： 活塞桿的拉力： (4-

48、27)活塞桿危險處斷面處合成應(yīng)力（考慮近似于螺紋退刀槽處的拉應(yīng)力）（4-28）式中F活塞桿推力 F=59802.6Nd活塞桿危險斷面處的直徑由液壓缸部面圖可知d=44mmk螺紋預(yù)緊系數(shù) k=1.4許用應(yīng)力 材料的屈服極限S安全系數(shù) 取S=1.75因活塞桿選用無縫鋼管 滿足要求3液壓缸蓋固定螺栓直徑按下式計算 (4-30)式中F液壓缸負(fù)載 F=59802.6NZ固定螺栓個數(shù) Z=4K螺紋預(yù)緊系數(shù) 取=330MP取d=16mm，滿足要求。4.11.5 穩(wěn)定性校核：活塞桿采用軸向壓縮負(fù)載時，它所承受的力F不能超過使它保持穩(wěn)定工作所要求的臨界負(fù)載F,避免發(fā)生縱向彎曲，破壞缸的正常工作： (4-31)式

49、中n安全系數(shù) 取n=3F活塞桿受軸向壓縮負(fù)載承受的最大軸向力。F與活塞桿材料性質(zhì)、截面形狀、直徑和長度以及液壓缸的安裝式等因素有關(guān)?；钊麠U的細(xì)長比： (4-32)式中活塞桿橫截面最小回轉(zhuǎn)半徑 柔性系數(shù)。取=85由液壓缸支撐方式?jīng)Q定的末端系數(shù)。取=1/4J活塞桿橫截面慣性矩： (4-33)式中d活塞柱直徑A活塞桿橫截面面積： (4-34)式中F由材料強(qiáng)度決定的實(shí)驗值，為系數(shù)，f=490MP （4-35） 由于L10d=630 取L=410 則 按公式計算F： (4-36) 所以滿足要求。4.12 液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)、材料及技術(shù)要求4.12.1 缸體與缸蓋1缸體端部連接結(jié)構(gòu)：采用法蘭連接。結(jié)構(gòu)見缸

50、部件圖。其優(yōu)點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)簡單2）易加工3）易裝卸2缸體材料：選用45#鋼無縫鋼管。3缸體技術(shù)要求： 1）D配合，內(nèi)徑光潔度取。 2）度，圓柱度不大于公差直徑之半。缸體內(nèi)表面的彎曲度在500mm長度上不大于0.03mm。 3）定時，缸體的端面跳動在直徑100mm上，不大于0.04mm。 4）壽命，缸體內(nèi)表面鍍鉻。 4缸蓋材料：選用45#剛。5缸蓋的技術(shù)要求：1）徑活塞桿的緩沖比和活塞桿密封圈的外徑的橢圓度不大于直徑公差的一半。2)端面對軸線的不垂直度在直徑100mm以上不大于0.04mm。4.12.2 活塞1活塞與活塞桿的連接結(jié)構(gòu)：采用螺紋連接，詳見液壓缸部件圖。2活塞與缸體的密封：活塞與缸體的

51、密封采用長型密封，詳見液壓缸部件圖。3活塞的材料：采用耐磨鑄鐵。4.12.3 活塞的技術(shù)要求1、活塞桿必須進(jìn)行熱處理。2、活塞桿的螺紋按2和3級精度制造。3、活塞桿工作表面的彎曲度在500mm長度上不大于0.03mm。4、活塞桿的工作表面光潔度不低于。5、端面的不垂直度在直徑100mm上不大于0.04mm。6、活塞桿的橢圓度和圓柱度不大于直徑公差之半。4.12.4 液壓缸的緩沖裝置當(dāng)工作機(jī)構(gòu)質(zhì)量大，液壓缸將有較大的動量。為減小液壓缸在形成終端由于大的動量所造成的液壓沖擊和噪聲，必須在缸結(jié)構(gòu)上采取緩沖措施。采用間隙緩沖原理在：緩沖柱塞進(jìn)入缸端孔時，孔內(nèi)油液與孔壁間的環(huán)形間隙擠出，行程緩沖壓力。結(jié)論一學(xué)期以來，自己在液壓驅(qū)動擠出機(jī)設(shè)計及在話纜生產(chǎn)線中的應(yīng)用設(shè)計中，主要做了一些工作：進(jìn)行擠壓系統(tǒng)的設(shè)計，了解了擠壓的原理；根據(jù)擠出機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速，確定了驅(qū)動方案；又對擠出機(jī)的加熱、冷卻系統(tǒng)，加