电磁阀体中心孔组合机床、机床总体工位布置和钻、扩、铰工位液压

电磁阀体中心孔组合机床、机床总体工位布置和钻、扩、铰工位液压,电磁,阀体,中心,组合,机床,总体,布置,铰工位,液压 专 业 机 械 加 工 工 序 卡 片 产 品 型 号 零（部）件图号 Ａ3 共 页 机械设计制造及自动化 （机制方向） 产 品 名 称 电磁阀体 零（部）件名称 共 页 车 间 工 序 号 工 序 名 称 材 料 牌 号 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每 坯 件 数 每 台 件 数 设 备 名 称 设 备 型 号 设 备 编 号 同时加工件数 夹 具 编 号 夹 具 名 称 工位器具编号 工位器具名称 专用夹具 冷 却 液 工 序 工 时 准 终 单 件 工序号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转数（转/分） 切削速度（米/分） 走刀量（毫米/转） 吃刀深度（毫米） 走刀次数 工 时 定 额 机 动 辅 助 1 钻中心孔至Φ13.7，工作台旋转180° 麻花钻 792.3 30.078 18 13.7 1 2 扩端面孔①，到Φ24,深至7mm，夹具旋转180° 复合刀具 316 1.03 36 2.5 1 描 图 扩端面②，到Φ24,深至7mm，到工作台旋转45° 复合刀具 316 1.03 36 2.5 1 邓辉焦 3 扩中心孔到Φ15.9,工作台旋转45° 扩孔钻 853.69 42.63 42 1.1 1 描 校 4 车槽2，第一次进给到43mm，车槽到Φ20mm 专用刀具 368 73.2 0.11 2 1 第二次进给到38mm,车槽到Φ20mm，夹具旋转180° 专用刀具 368 73.2 0.11 2 1 底图号 5 车槽4,第一次进给到43mm,车槽到Φ20mm 专用刀具 368 73.2 0.11 2 1 编 制 日 期 审核期 会签日期 班 级 姓名 姓名 装订号 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 专 业 机 械 加 工 工 序 卡 片 产 品 型 号 零（部）件图号 Ａ3 共 页 机械设计制造及自动化 （机制方向） 产 品 名 称 电磁阀体 零（部）件名称 共 页 车 间 工 序 号 工 序 名 称 材 料 牌 号 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每 坯 件 数 每 台 件 数 设 备 名 称 设 备 型 号 设 备 编 号 同时加工件数 夹 具 编 号 夹 具 名 称 工位器具编号 工位器具名称 专用夹具 冷 却 液 工 序 工 时 准 终 单 件 工序号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转数（转/分） 切削速度（米/分） 走刀量（毫米/转） 吃刀深度（毫米） 走刀次数 工 时 定 额 机 动 辅 助 第二次进给到38mm,车槽到Φ20mm，夹具旋转180°,工作台旋转45° 专用刀具 368 73.2 0.11 2 1 6 车槽3，第一次进给到58mm，车槽到Φ20mm 专用刀具 368 73.2 0.11 2 1 描 图 第二次进给到53mm,车槽到Φ20mm，夹具旋转180°,工作台旋转45° 专用刀具 368 73.2 0.11 2 1 邓辉焦 7 车槽1，第一次进给到28mm，车槽到Φ20mm 专用刀具 368 73.2 0.11 2 1 描 校 第二次进给到23mm,车槽到Φ20mm，夹具旋转180°,工作台旋转45° 专用刀具 368 73.2 0.11 2 1 8 车槽5及卡圈槽,第一次进给到28mm,车槽到Φ20mm 专用刀具 368 73.2 0.11 2 1 底图号 第二次进给到23mm,车槽到Φ20mm，夹具旋转180°,工作台旋转45° 专用刀具 368 73.2 0.11 2 1 编 制 日 期 审核期 会签日期 班 级 姓名 姓名 装订号 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 专 业 机 械 加 工 工 序 卡 片 产 品 型 号 零（部）件图号 Ａ3 共 页 机械设计制造及自动化 （机制方向） 产 品 名 称 电磁阀体 零（部）件名称 共 页 车 间 工 序 号 工 序 名 称 材 料 牌 号 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每 坯 件 数 每 台 件 数 设 备 名 称 设 备 型 号 设 备 编 号 同时加工件数 夹 具 编 号 夹 具 名 称 工位器具编号 工位器具名称 专用夹具 冷 却 液 工 序 工 时 准 终 单 件 工序号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转数（转/分） 切削速度（米/分） 走刀量（毫米/转） 吃刀深度（毫米） 走刀次数 工 时 定 额 机 动 辅 助 9 铰中心孔到Φ20mm，工作台旋转180° 铰刀 318.87 16.2 1 0.05 1 描 图 邓辉焦 描 校 底图号 编 制 日 期 审核期 会签日期 班 级 姓名 姓名 装订号 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 毕 业 设 计（论 文）说 明 书 题 目　电磁阀体中心孔组合机床、机床总体工位布置　　 和钻、扩、铰工位液压系统设计 学 生 　　 系 别 　　　机　电　工　程　系 专 业 班 级 学 号 　　 　　 指 导 教 师 　　　 毕业设计（论文）任务书 　　　　　　　　　 电磁阀体中心孔组合机床、机床总体工位布置 设计（论文）题目： 和钻、扩、铰工位液压系统设计 系：机电工程系专业：机械设计制造及其自动化　班级： 学号： 学生： 指导教师： 接受任务时间 教研室主任 （签名）　　系主任 （签名） 1． 毕业设计（论文）的主要内容及基本要求 ①、设计依据：依据实物测绘出25升电磁阀体零件图;生产纲领5万件／年。编制电磁阀体中心孔加工工序卡片;绘制电磁阀体中心孔加工组合机床加工示意图;并确定钻、扩、铰工位动作循环。 ②、设计该机床钻、扩、铰孔工位液压系统，编写其液压系统设计计算说明书;液压元件各细表;绘制液压系统原理图。 ③、绘制液压缸装配图和一零件图。 2．指定查阅的主要参考文献及说明 ①、《液压传动》　　　　　　　　　　　西南交通大学出版社 ②、《机械制造技术基础》　　　　　　　西南交通大学出版社 ③、《机械设计手册》　　　　　　　　　机械工业出版社 ④、《组合机床设计》　　　　　　　　　机械工业出版社 3．进度安排 设计（论文）各阶段名称 起 止 日 期 1 收集、准备参考资料、查阅文献、完成开题报告 2 完成该机床工作布置和钻、扩、铰孔工位液压系统设计和计算 3 完成毕业设计所有的设计图纸 4 完成该机床钻、扩、铰孔工位液压系统设计计算说明书 5 毕业设计修改、答辩准备、毕业答辩 目 录 中文摘要 Ⅰ 英文摘要 Ⅱ 前言 1 第一章　电磁阀体中心孔加工工艺 2 1.1　零件分析 2 1.2　明确设计要求 2 1.3对电磁阀体总体加工工艺方案设计 2 1.3.1确定毛坯制造形式 2 1.3.2基准的选择 3 1.3.4电磁阀体中心孔加工中心孔的槽的加工部分 3 　1.3.5电磁阀体总体加工工艺 3 1.4　确定工作循环 3 1.5　专用机床的概述 4 第二章　编制中心孔加工工艺 6 2.1确定加工方案 6 2.1.1刀具的选择 6 　2.2钻孔 6 2.2.1钻削时的进给量 6 　2.2.2确定其各加工余量 6 2.2.3确定麻花钻直径并选择 6 2.2.4确定主轴速度的转速 7 2.3扩孔 7 2.3.1扩孔钻的选择 7 2.3.2扩孔时的速度 7 2.3.3扩孔时的转速 8 2.4铰孔 8 　2.4.1铰刀的选择 8 2.4.2铰刀的速度 8 2.4.3铰刀转速 8 2.5计算切削力 8 2.5.1钻孔时的切削力 8 　　2.5.2扩孔时的扭矩 9 2.6钻、扩、铰切削的功率 9 2.6.1钻孔时的功率 9 2.6.2扩孔时的功率 9 第三章　液压传动的设计 10 3.1负载分析 10 　3.2速度图和负载图的绘制 11 3.3液压缸主要参数的确定 12 　　3.3.1稳定性验算 13 3.4液压缸的组成 15 3.4.1缸筒和缸盖的联接 15 　　3.4.2活塞和活塞杆的联接 15 3.4.3液压缸的密封 16 　3.5液压系统的拟定 17 3.5.1液压回路的选择 17 3.5.2缸筒的厚度 21 　　3.5.3螺栓的计算 21 3.5.4端盖厚度计算 22 　　3.5.5缸体连接计算 22 3.6液压元件的选择 24 3.6.1选择液压泵 24 3.6.2阀类元件辅助元件 25 　3.7液压系统的性能验算 27 3.7.1回路压力损失验算 28 　　3.7.2油液温升验算 28 第6章 结论 30 参考文献 31 致谢 32 附录A：加工工序卡 33 摘　要 电磁换向阀是液压传动中用来改变油路的重要零件，针对该零件的加工，特别设计一组合机床，按流水线运作，实现自动化加工。本文主要介绍电磁阀体中心孔加工的工作布置和钻、扩、铰孔的加工，要运用液压传动来实现加工中心孔的进给运动。 关键词：电磁换向阀，组合机床，液压传动 Ⅰ 毕业设计（论文） ABSTRACT The electromagnetism cross valve is in the hydraulic transmission usesfor to change the oil duct the important components, in view of thiscomponents processing, specially designs a aggregate machine-tool,according to assembly line operation, realization automationprocessing. This article main introduction solenoid valve body centerbore processes the work arrangement and drills, expands, Reams theprocessing, must realize using the hydraulic transmission processesthe center bore entering for the movement. Key word: Electromagnetism cross valve, aggregate machine-tool,hydraulic transmission Ⅱ  前　言 　　本课题主要涉及机械、液压传动两大方面，近年来，液压传动在防漏、治污、降噪、减震、节能和材质等各方面都有长足进步，它和电子技术的结合也由拼装、混合到到整合，步步深入。到现在，在尽可能小的空间内传出尽可能在的功率并加以精确控制这一点上，液压传动已稳居各种传动方式之首，无可替代。这种情况使液压传动的元件类型、油路结构、系统设计和制作工艺等都发生了深刻的变化，也改变了人们对它进行认识、分析和综合的方式方法。 37 第一章　电磁阀体中心孔加工工艺 1.1零件分析 对生产纲领5万件/年的电磁阀体加工属于大量生产，为了提高劳动生产效率，减轻工人的劳动强度，保证产品质量，采用高效专用机床及自动化机床，按流水线或自动线依据工序对工件进行加工，为了实现工序自动化或建立自动线，应实行机床加工循环自动化，一般可通过机械、电气、液压、气压等控制实现自动化循环。 电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；并不限于液压，气动。电磁阀用于控制液压流动方向，工厂的机械装置一般都由液压缸控制，所以就会用到电磁阀。 　　电磁阀的工作原理，电磁阀里有密闭的腔，在的不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油刚的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。 1.2 明确设计要求 在开始设计液压系统时，首先要对机械设备主机的工作情况进行详细的分析，明确 主机对液压系统提出的要求，具体包括： (1)主机的用途、主要结构、总体布局；主机对液压系统执行元件在位置布置和空 间尺寸上的限制。 (2)主机的工作循环，液压执行元件的运动方式(移动、转动或摆动)及其工作范围。 (3)液压执行元件的负载和运动速度的大小及其变化范围。 (4)主机各液压执行元件的动作顺序或互锁要求。 (5)对液压系统工作性能(如工作平稳性、转换精度等)、工作效率、自动化程度等方面的要求。 (6)液压系统的工作环境和工作条件，如周围介质、环境温度、湿度、尘埃情况、外界冲击振动等。 (7)其它方面的要求，如液压装置在重量、外形尺寸、经济性等方面的规定或限制。 1.3　对电磁阀总体加工工艺方案的设计 1.3.1.确定毛坯的制造形式 零件的材料为HT200的灰铸铁。由于零件的生产纲领为5万件/年，属于大量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，为了提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度，保证产品的质量，采用砂型压实型铸造。 1.3.2　基准的选择 （1）粗基准的选择： 对于一般的阀体类零件而言，以面作为粗基准是完全合理的。采用完全定位即可。 （2）精基准的选择： 精基准是选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。 　1.3.3　加工25公升电磁阀体的55毫米的四个平面铣削部分　 　根据工件的特点和需要本机床由左、右两端各二个铣削头组成,分别进行粗铣和 精铣两道工序。 工件穿入心轴后装入夹具体内,本机床一次可装三个工件,一次走刀完成两平面的粗、精加工工序。 工件材料:HT21-40 工件硬度:HB170-241 刀具:直径90mm镶硬质合金端面铣刀 被加工阀体面单向余量:<3.5mm 主孔直径16D加工前保证直径11,面孔中心线对72mm边不得偏差1mm。 1.3.4　电磁阀中心孔加工中心孔的槽的加工部分 Ⅴ 　　　　 图1－1　切槽加工顺序示意图 电磁阀体的加工分为8个工位完成，车槽分别是第Ⅴ工位加工第2和第4个槽，加工完第2槽后夹具转位180 °加工第4槽。然后工作台旋转45°进行第Ⅵ工位加工第3个槽。工作台再旋转45°进行第Ⅶ工位加工第1，第5个槽和两端弹簧卡槽。每个槽车两刀，每刀都用挡铁定位。因此槽的纵向尺寸精度较高，但槽的尺寸必须是对称的。每加工一个槽都要进行两次进给。 1.3.5　钻进、出油口的加工工艺 加工此油口零件的作用： 该零件是一个三位五通电磁换向阀体，主要的作用是借助电磁铁吸力推动阀芯在阀体内作相对运动来改变阀的工作位置。灵机只能的一个侧面上有12H7的四个阶梯孔，用以连接进相互口油管，起控制油量及换向的作用。 此零件油口的工艺分析 　三位五通电磁换向阀体共有两组加工表面，它们相互之间有一定的位置要求及其精度。现分析如下： （1）以20H7的阶梯孔为中心的加工表面。这一组表面包括：四个20H7的阶梯孔，尺寸为和四个的螺纹孔和，还有两个的阶梯孔。其中主要加工表面为的四个阶梯孔。 （2）以的阶梯孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：的四个螺纹孔，一个8mm的U形槽和的中心孔。 这两组表面之间有着一定的位置关系，主要是： 四个的阶梯孔与的阶梯孔相通，且分布在中心孔的两侧。 由以上的分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。 1.3.6　电磁阀总体加工工艺 根据上述对零件的分析，制定其加工工工艺见附表1 第二章　编制中心孔的加工工艺 2.1　确定加工方案： 图2－1　电磁阀中心孔结构图 根据上图其加工方案：钻——扩——铰。 加工阀体中心孔如图所示 2.1.1刀具选择 　　采用高速钢刀具 　查得钻头直径d小于等于20,后刀面磨损限度为0.5—0.8mm 不用切削液。（查《机械加工工艺手册》 P544 表2.4－37） 钻头直径d在11到20之间，钻头耐用度为2700（T）s. 2.2钻孔： 2.2.1钻削时的进给量： 查得 外头直径 d=13mm，灰铸铁HB200及铜合金，进给量取0.26－0.32.。（查《机械加工工艺手册》 P545） 灰铸铁HB200的抗拉强度σb≥200 （查《机械加工工艺手册》P63表1.2－47） 2.2.2确定其各加工余量： 钻孔余量查得：孔精度H8－7 D＝10～30mm，钻，扩及一次或二次铰孔。：查《机械加工工艺手册》表2.3－47 P494） 扩、铰孔余量： 扩孔d＝10～18mm，扩孔余量：1.0～1.5mm，粗铰余量：0.1～0.15mm精铰余量：0.05mm（查《机械加工工艺手册》表2.3－48 P498） 2.2.3确定麻花钻的直径并选择： Dmin =16-1.5*2-0.05*2=12.9mm Dmax=16.018-1*2-0.05*2=13.918mm 采用直柄长麻花钻： 查得：d0＝13.7 mm L＝214mm l=140mm 进给量f=0.30mm/r (查《机械加工工艺手册》 P1031) 2.2.4确定主轴速度和转速 V＝ 　　　　　　　　　　　　　（2－1） 查得f=0.3 CV=14.7 yV=0.55 (查《机械加工工艺手册》表2.4－68 P575) 钻孔时查得： KMV＝1.0 KLV=0.6 查表2.4－46 P556 代入公式得： V＝0.568m/s （即：34.078m/min） 则其转速为： 　　　 算得： 　　m/s (即：792.3m/min) 2.3　扩孔： 2.3.1扩孔钻的选择： 查表2.4－51 P561 查得：扩孔钻直径d0≤20 高速钢磨损为0.6～0.9mm 查《机械加工工艺手册》P566 扩孔钻的耐用度T（S）为1800s 查表2.4－56 查得：KMV＝1.0 查表2.4－52 P562 查得扩孔直径d0≤15,HB≤200,f=0.7～0.9mm 因考虑到铰刀时的加工余量，以及最后的中心孔的精度则需要把一直径为15.9mm扩孔钻。参考《机械加工工艺手册》第2卷 机械工业出版社P10－43 表10.2－36 整体式高速直柄扩孔钻形式和尺寸 GB4256－84 查得：自制钻头Φ15.7～16分级范围15.00～16 偏差0－0.027 l=178mm l=120mm d1=10.4 螺旋角β＝20 Kr=60ο d=15.9mm 2.3.2　扩孔时的速度： V＝×KV　　　　　　　　　　　　　　　　　　(2－2) (其中查《机械加工工艺手册》表2.4－56得：Kmv=0.1 Ktv=0.6 ) 算得： V＝0.71m/s (即：42.62m/min) 2.3.3　扩孔时的转速： n=　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（2－3） 算得：n=14.23m/s (即：n=853.69m/min) 2.4　铰孔： 2.4.1铰刀的选择： 采用机铰 查《机械加工工艺手册》表2.4－58 铰刀直径：do在（10－20） 查得进给量为： 1.0－2.0 精铰孔精度等级： 加工表面粗糙度等级 切削速度 1.6~0.8 0.03～0.05 3.2~1.6 0.06~0.08 查《机械加工工艺手册》表2.4－57 P567 查得：铰刀直径d0≤20 后刀面最大磨损0.4～0.6; 耐用度T（S）＝2100S 查P567表2.4～58 查得：机铰刀进给量取1.0～2.0 查修正系数表2.4－63 P571 高速钢铰刀粗铰使用条件变换时切削时修正系数查得： 　　　　Kcv＝1.0 Ktv=1.0 2.4.2铰刀速度： V＝　　　　　　　　　　　　　（2－4） ＝ ＝0.267m/s (即：16.02m/min) 2.4.3铰刀转速： n= =318.87m/min 2.5　计算切削力： 2.5.1钻孔时的切削力： F＝9.81×42.7d0f0.8Kf (2－5) M=9.81×0.021d02f0.8Km (2—6) 　　查表2.4－47 P558 查得： Kmf=Kmm=1.0 普通标准头型 Kxf=1.0 Knm=1.0 Kwf=1.0 Kwnf=1.0 则 F＝9.81×42.7×13.7×0.30.8×Kf 算得： F＝2190.355（N） M＝9.81×0.021×13.7×0.30.8×1.0 算得： F＝14.758（N。m） 2.5.2　扩孔时的扭矩： M＝9.81×0.196d00.85ap0.8f0.7Km (2－7) 算得： M=52.34(N.m) 2.6 钻、扩、铰切削的功率： 　Pm=　　　　　　　　　　　　　　　　　（2－8） 2.6.1钻孔时的功率： Pm＝ 算得：Pm=1.7975(KW) 2.6.2 扩孔时的功率： Pm＝ 算得：Pm=4.6765(KW) 2.7 确定工作循环： 因中心孔是关于升起平分中心孔的轴线而对称的，则为了保证精度，特此工作循环是钻出中心孔在扩端面孔和车槽时每切削一个槽或一个端面孔时都将工件旋转180度，加工另一面则其机床的工作过程和特点是： 由于中心孔的是孔中有槽和扩端面，加工中心孔的精度较高要扩和铰孔，并且工作循环时还要旋转。 则总共加工工步有：安装工件，钻、扩、铰、车端面孔、旋转180度、车槽旋转180度、车槽旋转180度、车槽共8步，以此循环。 2.8 专用机床的概述为： 图2－2　工作台布置图 根据如图所示工作循环，本机床总有8个工位，每一个加工工位各有一个回转夹具和一个动力头工作台，夹具要求动力头既能单独工作，又能联合自动循环工作，能同时进行钻孔扩端面孔以及倒角、扩孔、车槽、铰孔等工序。 当扩孔端面孔及车槽时，夹具能自动（逆时针）回转180度，以完成两端面的任务，机床每自动循环一次做完一个工件时，工件能自动（逆时针）回转45度，将加工的工件送到操作工位以便装卸工件。 刀具为液压无级每一个元件加工时，在2～5分钟财任意调整，机床动作全部用电气液压控制，操作者只需按电钮，即可进行手动操作和自动循环工作。 第三章 液压传动的设计 3.1 负载分析： 由切削原理课程可知：高速钢外头铸铁孔时的轴向力切削力Ft（以N计）与钻头直径D，每转进给量s（以mm/r计）和铸件硬度HB之间的经验。 算式为： Ft=25.5Ds0.8(HB)0.6　　　　　　　　　　　　　　　（3－1） 则 Ft＝25.5×13.4×0.30.8×2000.6 算得： Ft＝3203.14 （查〈机械设计课程设计手册〉第二版 高等教育出版社 吴宗泽 主编 P2） 查得： 灰铸铁的［质量］密度是7.0 （）＝7.0×103kg/m3 则 G＝ρ×g×v 算得： G＝7.0×103×110×10－3×72×10－3×9.8 ＝38.1N 设该工作部件的总重量为6000N 则 Fm＝ 算得： Fm＝357.1 加工Φ13.7的孔一个，刀具材料为高速钢工件材料为铸件，硬度为200HB，机床工作部件总重量为G＝6000N，快进、快退速度V1＝V3＝7m/min，快进行程长度l=70mm，工进长度为l2=130mm往复运动加速不希望超过0.2s，动力滑台采用平导轨其摩擦系数fs=0.2;动摩擦系数fd=0.1,液压系统中的执行元件使用液压缸。 则 阻力负载： 静摩擦阻力：Ffs=0.2×6000＝1200N 动摩擦阻力：Ffd=0.1×6000＝600N 所以 当液压负启动时需克服静摩擦推力就行了，则F＝1333.4N 当液压缸加速时需克服动摩擦力和工作部件重量带的阻力，即 F＝1063.5N 快进时只需克服摩擦力 F＝666.7N 工进时需克服轴向力和动摩擦力 F＝4226.7N 表3－1　液压缸在各工作阶段的负载值 工况 负载组成 负载值 推力F／ηm(N) 启动 F=Ffs 1200 1333.4 加速 F=Ffd+Fm 957.1 1063.5 快进 F=Ffd 600 666.7 工进 F=Ffd+Ft 3804 4226.7 快退 F=Ffd 600 666.7 注：液压缸的机械效率取ηm=0.9。 不考虑动力滑台上颠覆力矩的作用。 3.2 负载图和速度图的绘制： 负载图按上面数值绘制速度图已知数值V1＝V3＝7m/min l1=200mm l2=130mm,快退行程l3=l1+l2=200+130=430mm和工进速度V2等绘制如图所示，其中主轴转速及每分进给量求出。 即： V2＝n1s1=n2s2=34.078m/min 约取 34.1m/min 则其负载图为： 图3－1　负载图 则速度图为： 图3－2　液压速度图 3.3 液压缸主要参数的确定 由《液压传动》P178表11－1 执行元件形式的选择得： 运动形式为：往复直线运动和短行程。 采用的执行元件形式：活塞缸。 表11－2按负载选择执行元件工作压力分为：｛ 所以：鉴于动力滑台要求快进、快退速度相等。这里，液压缸可选用单杆的，这种情况由《液压传动》第五章得无杆腔工作面积A应用有杆腔工作面积工作。即：活塞杆直径d与缸筒直径D成d0＝0.707D的关系。 在钻孔时，液压缸回路必须具有背压P2＝2～5×105Pa（回油路有背压阀或调速系统：背压压力以0.5MPa计算） 则按GB2348－80将这些直径圆整成就接近标准值时得： F1＝（P1A1－P2A2）ηm 推出：A＝（）／（P1－）　　　　　　　　　　　　　　　　（3－2） 代入数据得： 算得： A＝70.44cm2 则 D= 算得： D＝9.48cm 则d＝0.3D 算得： d＝2.8cm 查《机械设计手册》下册（第二版）由化学工业出版社 P159表11－133得: D=100mm d=70mm A1=78.54cm2 A2=40.06cm2 活塞杆的计算： 主要受拉力和压力作用：（活塞杆材料取45号钢 σb=110MPa） d≥　　　　　　　　　　　　　　（3－3） 代入数据得： d≥ 算得： d≥0.0686m 因 0.0686m<70mm 验算合格 3.3.1稳定性验算： 活塞杆所能承受的负载FR应小于使它保持工作稳定的负载FK、FR的值与活塞材料的性质截面形状、直径长度以及安装方式等因素有关，可按材料力学中有关公式进行计算： 即： FR≤FK/nK 　(其中nK:安全因素，一般取nK=2～4) 则 FK＝FR•nK　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（3－6） 算得： FK=4226.7×2＝8453.4 活塞长度： L=1.01×d2×　　　　　　　　　　　　　　　　（3－5） 代入数据得： L=1.01×72× 算得： L=0.309m 则 J＝ 算得： J＝0.000001177 则 rK= 代入数据算得： rK=0.00172 所以 ＝ 算得: =179.73 算得结果为：42.5 因为> 则 FK＝ 算得：FK＝1.05×1011（N） FK／4＝ 算得结果为：0.2625×1011>FR 所以，稳定性验算结果满足要求 则 液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值为 表3－2　液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值为 工况 负载 回油腔压力 进油腔压力 输入负载 输入功率 快进 启动 1333.4 P2＝0 0.35 加速 1063.5 P2=P1+△P 0.29 恒速 666.7 0.18 27 0.081 工进 4226.7 0.8 1.08 0.5 0.009 快退 启动 1333.4 P2=0 0.33 加速 1063.5 0.5 0.28 恒速 666.7 0.17 28 0.079 3.4液压缸的组成： 通常它主要是由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置和排气装置五个部分组成的。但是根据工作具体情况的需要，在此次设计中没有设置缓冲装置都已经达到工作的 3.4.1缸筒和缸盖的联接 　如图所示： 图3－3　缸筒和缸盖的联接 一般地说，缸筒和缸盖的结构形式和其使用的材料有关。工作压力P<10MPa时使用无缝钢管，这里所用的联接形式为半环连接式，它的缸筒壁部因开了环形槽而削弱了强度，为此有时要加厚缸壁，它容易加和装折，重量较轻，常用于无缝钢管或锻钢制的缸筒上。 3.4.2　活塞和活塞杆的联接 活塞和活塞杆的联接形式有很多，这里所用的联接是螺纹式连接，它结构简单，装折方便，但在高压大负载下需备有螺帽防松装置。活塞一般用耐磨铸铁制造，活塞杆是采用空心的，用钢料制造。 螺纹联接形式采用类似的如图所示 图3－4　活塞和活塞杆连接图 3.4.3　液压缸的密封： 图3－5　液压缸密封图 通常中用Ｏ形密封，它是利用橡胶或塑料的弹性使各种截面的环形圈幔在静、动配 合面之间、缸盖和活塞杆之间、活塞和活塞杆之间、缸筒和缸盖这间都能使用。 对于活塞杆外伸部分来说，由于它很容易把脏物带入液压缸，使油液受污染，使密封件磨损，因此常需要在活塞杆密封处增添防尘圈，并在向着活塞杆外伸的一端。 3.5　液压系统图的拟定 3.5.1　 液压回路的选择 首先选择调速回路，由图可知，这台机床液压系统的功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，可采用进口节流的调速形式，为了解决进口节流的调速形式，为了解决进口节流调速在孔钻通时的滑台突然前冲现象，回油路上要设置背压阀。 快进、快退时工进所花的时间为： T1=　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（3－7） 代入数据： T1＝ 算得： T1＝2.32(s) 0.35 0.29 0.18 1.08 0.33 0.28 0.17 进油图 图3－６　液压进油图　 27 0.5 28 输入流量图 图3－7　液压流量图 0.081 0.009 0.079 功率图 图3－8　液压功率图 T2= 算得： T2＝13.74（s） 则 其速比为： φ＝ 代入数据算得： φ＝≈2 3.5.2 缸筒厚度 δ＝　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（3－8） 查《液压传动控制》骆简文，主编 重庆大学出版社 P69 (4－12式) Py＝1.25Pn Pn≤16MPa时 则 δ≥ 算得： δ＝3.68mm 取δ＝5mm 因本缸属于中低压系统它的强度已足够，不需要进行校核 则 缸的外径为： 100＋2×5＝110mm 3.5.3　螺栓的计算 固定螺栓直径按式计算： ds≥　　　　　　　　　　　　　　　　　　（3－9） (查《液压传动》机械工业出版社 P25 5－2式) 其中： F为液压缸负载 Z为固定螺栓个数 K为螺栓拧紧系数 一般K取1.12～1.5 ［σ］＝ σs为材料屈服极限 则 ds= 算得： ds＝20.7mm 查 《液压传动》北京理工大学出版社 李寿刚 编 P93 查得： 缸筒材料多用无缝钢管，若缸筒上焊有缸底，耳轴等零部件时，缸筒用35号钢，并需调质处理，若缸筒上无焊接零件，则用45钢调质，若缸筒有内部油道，常用铸钢。 缸筒内径和活塞用配合，表面粗糙度0.4～0.1,缸筒内表面研磨，珩磨或滚压，直径的圆度不大于直径公差之半，轴线的直径线度在500mm长度上不大于0.03mm端面对轴线的垂直度100以上应小于0.04mm，缸体内孔与螺纹或卡环的同轴度先差为0.02～0.05mm 活塞材料通常用耐磨铸铁，个别用铜（在外径上套尼龙66或尼龙101耐磨环）其主要的两个问题是活塞和缸筒之间的密封以及活塞杆的连接和密封，活塞和活塞杆之的密封多用O形密封圈。 3.5.4　端盖厚度计算 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（3－10） 前面算得： De=200mm dH=150mm db=24mm d1=115mm d2=125mm d=100mm 代入数据算得： h=0.11• h=0.0061m(即取h=7mm) 平底缸进度计算： 代入数据算得： 算得： h=7.722mm (即取h=8mm) 3.5.5　缸体连接计算 缸体端部采用螺纹连接进其强度计算为： 螺纹拉应力： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（3－11） 代入数据算得： 算得： 螺纹处剪切应力计算： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（3－12） 代入数据算得： 算得： 则 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（3－13） 代入数据算得： 算得： （其中：［σ］ 许用应力（MPa） ; 缸体材料的屈服极限（MPa）; n为安全系数 n=1.2～2.5; P 液压最大推力; D缸内径; K1螺纹内摩擦系数K1＝0.07～2; d0:螺纹直径; d1:螺纹内径; t:螺距（m）; K：拧紧螺纹系数 K＝1.25～1.5.） 缸体法兰连接的螺纹计算： 螺栓的强度计算： 螺纹处的拉应力： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（3－14） 代入数据算得： 螺纹处的剪切应力： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（3－15） 代入数据算得： 算得： 其合成为： ＝73.4 缸体焊接计算： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（3－16） 代入数据得： 算得： 因 ≤ 则焊接合格 3.5.6液压回路的选择： 图3－９　调速回路 首先选择调速回路，由其前面的工况图得：这台机床系统的功率大小，滑台运动速度低。工作负载变化不大，可采用节口节流调速回路。为解决进口节流调速回路在钻孔时的滑台，突然前冲现象，回油路上要设置背压阀。 　　　　　　（注： 进油节流调速回路的使用普遍，但由于执行元件的回油不受限制，所以不宜用在超越负载（负载方向与运动方向相同）的场合。阀应安装在液压执行元件的进油路上，多用于轻载，低速场合，对速度稳定性要求不高时，可采用节流阀对速度稳定性要求较高时，应用调速阀该回路效率低功率损失大。） 其次是选择快速运动和换向回路， 系统中采用节流高速回路后，不管采用什么油源形式都必须有单独的油路直接向液压缸两腔以实现快速运动。 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　 图3－10　换接回路图 (注： 换接回路的功用是使执行机构在一个工作循环中有一种运动速度换成另一运动速度。 ) 图示用行程程阀来实现快慢速度换接速度回路，当换向阀右位和行程阀下位接入回路中时，节流阀被短路，流入液压缸左腔的压力油使活塞快速向右运动。当活塞移动到挡块压下行程阀的位置时，行程阀关阀液压缸右腔的油液必须通过节流阀才能流回油箱，活塞运动转变为慢速工进，当换向阀在位接入回路时，压力油经单向阀进入液压缸右腔，活塞快速向左返回这种快慢换接过程比较平稳，活塞换接点较易控制，缺点是行程阀的安装位置不能任意布置，管路连接较为复杂，如将行程阀改用电磁阀，并通过挡块下的电气行程开关操作纵也可实现上述的快慢)自动换接，这样虽可灵活地布置电磁阀的安装位置，但换接平稳性和慢换接精度没有行程阀好！ 溢流定压回路： （注： 它是通过改变回路中流量控制元件通流截面积的大小来控制流入执行元件或自动执行元件流出流量以调节真运动速度，定压式节流调速回路的一般形式都是使用定量泵，并且必须并联一个溢流阀。） 图3－11　溢流定压回路图 卸荷回路： 卸荷回路的功用是在液压泵驱动电机不须频繁启闭的情况下，使液压泵在零压或很低压力下运转，以减少功率损耗，降低系统发热，延长液压泵和电机的使用寿命。 把上面所选回路组合在一起，得到的图为则液压回路的综合： 图3－12　液压系统图 表3－3　钻扩铰动作情况表 序号 动作名称 工位代号 记号来源 电磁铁编号 1DT 2DT 3DT 3 动力头 快进 1K3 ＋ － ＋ 4 工进 K7 ＋ － － 5 快退 K8 － ＋ － 6 停止 K10 － － － 3.6　液压元件的选择 3.6.1选择液压泵 　　　　液压泵是一种能量转换装置，它把驱动电机的机械能转换成输到系统中去的湍流的压力能，供液压系统使用。 液压泵在整个工作循环中的最大工作压力1.08MPa，如取进油路上压力损失为0.8MPa,则流量泵的最大工作压力为：1.08＋0.8＝1.88MPa。 　　供油时最大输入流量为28L／min若回路中的泄漏按10%的输入 流量估计， 则溢流阀的最小稳定流量为2.8L／min，而工进时输入的流量为0.5L／min所 以流量泵的最小规格为3.3L／min. 根据以上压力和流量的数值查阅产品目录，最后确定选取CB－B4单级齿轮 泵主要技术规格为： 型号：CB－B4; 工作压力：25（公斤／平方厘米）;转速1450转／分 传动功率（千瓦）：0.21; 容积效率（ηV）≥0.85; 重量：2.8公斤 生产厂：上海机床厂 取单级齿轮的总效率取ηP＝0.75 则液压泵驱动电机所需的功率为： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（3－17） 代入数据算得： 根据此查阅电机产品目录最后选定Y801－2型电动机。 其主要技术数据为： 额定功率：0.75Kw; 满载：2825; 额定转矩：2.2; 质量：16Kg 同步转速：300r/min; 2极 齿轮泵的优缺点： 外啮合齿轮泵的优点是结构简单，尺寸小，重量轻，制造方便，价格低廉，工作可靠，自吸能力强（容许的吸油真空度大），对油液污染不敏感，维护容易。它的缺点是一些机件承受不平衡径向力，磨损严重，泄漏大，工作压力的提高受到限制。此外，它的流量脉动大，因而压力脉动和噪声都较大。 3.6.2阀类元件及辅助元件 　　液压阀的作用　 液压阀是用来控制液压系统中油液系统中的流动方向或调节其压力和流量的。一个 形状相同的阀，可以因为作用机制的不同，而具有不同的功能。压力阀和流量阀利用截面的节流作用控制着系统的压力和流量，而方向阀则利用通流的更换控制着湍流的流动方向。这就是说，尽管液压阀存在着各种各样的不同的类型，它们之间还是保持着一些基本共同之点的。 在结构上，所有的阀都由阀体、阀心（座阀或滑阀）和驱动心动的元、部件组成。 在工作原理上，所有阀的开口大小，阀进、出口间的压差以及流过阀的流量之间的关系都符合孔口流量公式，仅是各种阀控制的参数各不相同而已。 辅助装置的功用 液压系统中的辅助装置，如蓄能器、滤油器、油箱、热交换器、管件等，对系统的动态性能、工作稳定性、工作寿命、温升等都有直接影响，必须予以重视。其中油箱须根据系统要求自行设计，其它辅助装置则做成标准件，供设计时选用。 根据液压系统的工作压力和通过各个阀类元件和辅助元件的实际流量可选出这些元件的型号和规格： 表3－4　液压元件选择图 序号 元件名称 估计通过流量 型号 规格 生产厂家 1 单级齿轮泵 CB－B4 28L／min 上海机床厂 2 三位四通电磁阀 63 34E－10※ 3 二位二通电磁阀（2） 63 22D－63 4 二位二通电磁阀（1） 10 22D－10 5 单向阀1 63 I－63 6 单向阀2 63 I－63 7 单向阀3 25 I－25 8 粗过滤器 32 XU－B32×100 25Kg/cm2 9 溢流阀 4.5 YF3－E10B 16MPa 10通径 10 压力表开关 KF3－E3B 16MPa 3测点 11 调速阀 <1(L/min) AXQF-E10B 16MPa 10通径 选择油管 液压系统中使用的油管种类很多，如钢管、铜管、尼龙管、塑料管、橡胶管等，须按照安装位置、工作环境和工作压力来正确选用。 油管的管径不宜选得过大，以免使液压装置的结构庞大，但也不能选得太小，以免使管内液体流速加大，系统压力损失增加或产生振动和噪声，影响正常工作。 在强度保证的情况下，管壁可尽量选得薄些。薄壁易于弯曲，规格较多，装接较容易，采用它可减少管系统接头数目，有助于解决系统泄漏问题。 液压系统中的泄漏问题大部分都出现在它管系中的接头上，为此对管材的选用，接头形式的确定（包括接头设计、垫圈、密封、箍套、防漏涂料的选用等），管系的设计（包括弯管设计、管道支承和支承形式的选取等）以及管道的安装（包括正确的运输、储存、清洗、组装等）都要仔细，以免影响整个系统的使用质量。 各元件间连接管道的规格按元件接口处尺寸决定，液压缸进出油管则按输入排出最大流量计算，由于液压泵具体选定之后，液压缸在各阶段进出流量已与原来数值不同，则需要重新计算，见表 表3－5　元件选择后的工作情况表 快进 工进 快退 输入流量 0.5 排出流量 运动速度 根据这些数值：当油液在压力管中流速取3m/min时，按《液压传动》式（7－8）算得和液压缸无杆腔和有杆腔相连油管内径分别为： mm mm 算得： d=18.54mm d=9.86mm 这两根管都按JB827－60选用内径10mm、外径20的无缝钢管 选择油箱 油箱的功用： 　　油箱的功用主要是储存油液，此外还起着散发油液中的热量（在周围环境温度较较低的情况下是保持油液中热量）、释出混　在油液中的气体、沉淀油液中污物等作用。　　 油箱容积按《液压传动》式（7－7）估算，当取ξ为4时，求得其容积为： 按GB2876－81规定取最接近的标准值： 取得：V＝125L 3.7　液压系统的性能验算 3.7.1回路压力损失验算 由于系统的具体管路布置沿未确定，整个回路的压力损失无法估算，仅只阀类元件对压力损失造成的影响可以看出来，供调定系统中某些压力值时参考，这里估算从略。 3.7.2　油液温升验算 工进在整个工作循环中所占的时间比例很大，所以系统发热和油液温升可用工时的情况来计算。 工进时液压缸的有效功率为： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（3－18） 代入数据得： P0 则泵的总输出功率： 代入数据得： =0.744Kw 由此得液压系统的发热量为： Hi= 代入数据算得： Hi=0.744-0.041=0.703Kw 按《液压传动》式（11－3）求出油液温升近似值： △ T 代入数据得： △ T ＝28.1度 温升没有超出允许范围，液压系统不设置冷却器。 液压缸缓冲计算： Pcmax 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（3－20） 设缓冲压力为Pc=0.8 则代入数据算得： 液压装置中的控制系统可以是用液压来实现控制的系统，（液压开关的控制系统、液压伺服控制系统、液压比例控制系统等），也可以不是（继电器控制系统、电子控制系统、数字控制系统等）。但不管是与不是，它们都必须设计得结构简单、作用迅速、准确、平稳、可靠、经济耐用。 第四章　结论 本次设计主要是涉及机械加工和液压传动，在整个设计过程中，曾遇到许多问题，在老师的指导下和同学的帮助下最终完成了本次设计。 本次设计是对我们在大学里所学的知识综合大考验，查阅资料，以及对此综合运用把我在大学里所学的知识不断综合达到学以致用目的，同时我们在设计中正确对待所遇问题，从发现问题、解决问题了解整个过程，这对于我们即将走出校门，参加工作有着很大的帮助。 参考文献 ［1］ 张　捷.机械制造技术基础［M］.西南交大出版社，2006.2 ［2］ 章宏甲.液压传动［M］.机械工业出版社，2005.8 ［3］ 施　平.机械工程专业英语［M］.哈尔滨工业大学出版社，2005.8 ［4］ 中国纺织大学工程图学考研室等编.画法几何及工程制图.［M］.上海科学技术出版社，1997.5 ［5］ 吴宗泽.机械设计课程设计手册（第二版）［M］.高等教育出版社.2004.4 [6]　李益民.机械制造工艺设计简明手册[M]，北京：机械工业出版社，1994.7 　　[7] 邱宣怀.机械设计第四版[M]，北京：高等教育出版社，1997.4 致谢 本次设计是对我们即将结束的大学四年里最后一次设计，在四年里，我不仅学习了本专业各门专业课程，并且学有所得，这离不开老师和学校的精心培养，和同学们的帮助，才有我丰富的大学学习、生活环境，在此次设计中，遇到了许多的问题，我得到了指导老师耐心的帮助，老师每周都按时给我们指导，对同学得谒可亲，和老师交流起来很随和，这对设计有莫大的帮助，使我们对此次设计充满了信心，同时对设计也有了清楚的认识和重视。使我们按时完成本次设计。 同时，也感谢许多的同学对我的帮助，有了同学的帮助使我加快了些设计的进度， 大学四年即将过去，在这四年的时间里学校给我留下了十分深刻的印象，在这里有教导我学习工作的老师，有关心互助的同学，有亲密无间的朋友，有我留下汗水后的收获，也有失败后留给我的坚强，有大家共同创造的学习、生活环境。 在此特别感谢！