液壓螺母收口機(jī)的設(shè)計(jì)

液壓螺母收口機(jī)的設(shè)計(jì),液壓螺母收口機(jī)的設(shè)計(jì),液壓,螺母,收口,設(shè)計(jì) 說明書 　　 設(shè)計(jì)題目： 液壓螺母收口機(jī)的設(shè)計(jì) 專業(yè)年級：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化2011級 學(xué) 號： 姓　　名： 指導(dǎo)教師、稱： 2015 年 5 月 27 日 目錄 【摘要】 I 1螺母收口機(jī)的設(shè)計(jì) - 1 - 1.1選題意義及背景介紹 - 1 - 1.2螺母收口機(jī)類型 - 2 - 2螺母收口機(jī)的工作原理 - 4 - 2.1收口原理 - 4 - 2.2收口過程分析 - 5 - 3螺母收口機(jī)總體方案確定 - 6 - 3.1夾具選擇 - 7 - 3.2收口模具 - 8 - 4 明確液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 - 9 - 4.1 負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析 - 9 - 5 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) - 11 - 5.1確定液壓缸工作壓力 - 11 - 5.2計(jì)算液壓缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù) - 11 - 6 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) - 14 - 6.1選用執(zhí)行元件 - 14 - 6.2設(shè)計(jì)自動(dòng)補(bǔ)油的保壓回路回路 - 14 - 6.3設(shè)計(jì)釋壓回路 - 15 - 6.4 螺母收口機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖擬定 - 17 - 7 液壓元件的參數(shù)確定和選擇 - 19 - 7.1確定液壓泵 - 19 - 7.2確定其它元件及輔件 - 20 - 7.2.1油管的選擇 - 21 - 7.2.2液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算 - 22 - 7.3液壓缸主要尺寸 - 22 - 7.3.1液壓缸的壁厚和外徑的計(jì)算 - 22 - 7.3.2最小導(dǎo)向長度以及活塞尺寸 - 23 - 7.3.3液壓缸蓋的確定 - 24 - 7.4液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 24 - 7.4.1缸體與缸蓋的連接形式 - 24 - 7.4.2活塞與活塞桿的連接 - 25 - 結(jié)束語 - 26 - 參考文獻(xiàn) - 27 - 致謝 - 28 - 螺母收口機(jī)的設(shè)計(jì) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 【摘要】 螺母是機(jī)械生產(chǎn)制造中的一種常用零件,其應(yīng)用范圍廣,種類多,可以配合螺栓螺柱共同使用形成螺紋緊固件.在生產(chǎn)加工中起到連接,緊固作用,自鎖收口螺母因其具有良好的防松、抗振效果,并且結(jié)構(gòu)簡單，附加重量輕、強(qiáng)度高等特點(diǎn)在生產(chǎn)加工中更受大家歡迎.但是在目前國內(nèi)的生產(chǎn)中，螺母收口技術(shù)還不成熟，設(shè)備還不夠先進(jìn),同時(shí)更缺乏可以實(shí)現(xiàn)大批量、現(xiàn)代化的生產(chǎn)加工的設(shè)備。 螺母收口機(jī)就是一種針對自鎖螺母收口加工的設(shè)備，本文將在目前已有的螺母收口加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，對螺母收口機(jī)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。主要從其加工的穩(wěn)定性和精度尺寸定位方面著手改進(jìn)。并分析研究其在加工過程中因加載而影響的運(yùn)行平穩(wěn).以及在沖壓塑性變形過程中影響的精度定位。本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)才用液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要解決其加載過程中的運(yùn)行平穩(wěn)問題、并且設(shè)計(jì)循環(huán)加工過程使操作維護(hù)簡單易上手，噪音低環(huán)境污染少。還適用于各種規(guī)格的自鎖螺母收口加工及批量生產(chǎn)。 【關(guān)鍵詞】：自鎖螺母 收口 設(shè)備 Design of nuts reducing machine Mechanical design manufacture and automation 【Abstract】 The nut is a common part of mechanical manufacturing, wide application range, variety, can fit bolt stud the common use of formation of threaded fasteners. In the production and processing to connect, fasten nut, I self-locking closing because of its loose, anti-vibration effect is good, and the structure is simple, the additional weight lightweight, high strength characteristics are more popular in the production process. But in the current domestic production, nut shell nosing technology is still not mature, equipment is not very advanced, equipment and lack of can realize batch, the modernization of production and processing. This machine is a kind of nut for self-locking nuts shell nosing processing equipment, this paper will be in the current structure of nuts reducing machining equipment based on existing, improved the design of the nut sealing machine. Mainly from the processing stability and precision positioning to improve. And the research of the machining process and the effect of loading due to the stable operation of the precision positioning effect. And in the stamping process of plastic deformation. The structure design is designed mainly to solve the problem, the smooth operation of the loading process and design cycle process to make the operation and maintenance easy for hydraulic system, low noise, less environmental pollution. Self-locking nut shell nosing process and batch production can be applied to all kinds of specifications. 【Keywords】: self-locking nut nut heal machine 1螺母收口機(jī)的設(shè)計(jì) 1.1選題意義及背景介紹 螺母作為機(jī)械生產(chǎn)制造中的一種常用零件,其應(yīng)用范圍廣,種類多,可以配合螺栓或螺柱共同使用形成螺紋緊固件.在生產(chǎn)加工中起到連接緊固作用,自鎖收口螺母因其具有良好的防松、抗振效果,并且結(jié)構(gòu)簡單，附加重量輕、強(qiáng)度高等特點(diǎn)在生產(chǎn)加工中更受大家歡迎。故設(shè)計(jì)一種液壓螺母收口機(jī)，在現(xiàn)有的加工設(shè)備基礎(chǔ)上加以改進(jìn), 使其在加工中操作更簡單、成本更節(jié)約、生產(chǎn)效率更高、精度更準(zhǔn)確。 近幾十年，伴隨著我機(jī)械產(chǎn)業(yè)的飛躍發(fā)展,自鎖收口螺母的需求量也越來越大,但在相關(guān)制造企業(yè),生產(chǎn)收口螺母的技術(shù)和設(shè)備跟不上日益需求的質(zhì)量和數(shù)量, 隨著科技的發(fā)展及工業(yè)研究領(lǐng)域的突破，自鎖螺母被廣泛使用，此次研究的課題，螺母收口機(jī)的設(shè)計(jì)就是一種適合自鎖螺母加工生產(chǎn)的設(shè)備，設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)就是設(shè)計(jì)一種生產(chǎn)加工自鎖螺母的裝置并且在現(xiàn)有的加工設(shè)備基礎(chǔ)上加以改進(jìn),完善其組織結(jié)構(gòu)，使其在加工中操作更簡單、維護(hù)更方便、成本更節(jié)約、生產(chǎn)效率更高、精度更準(zhǔn)確。然后了解目前國內(nèi)外的加工制造水平，以及行業(yè)內(nèi)的發(fā)展重心，對機(jī)械制造行業(yè)其無論從零件生產(chǎn)，到設(shè)備組裝過程進(jìn)行詳細(xì)了解。 此次課題設(shè)計(jì)研究設(shè)計(jì)意義： （1）通過此課題的設(shè)計(jì)檢驗(yàn)和鞏固我們所學(xué)的理論知識和鍛煉我們實(shí)際處理問題能力，也讓我們深入了解了各種結(jié)構(gòu)的現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)加工步驟以及設(shè)計(jì)思路的實(shí)際化。 （2）通過此次課題螺母收口機(jī)的設(shè)計(jì)也是加強(qiáng)我們對液壓系統(tǒng)的理解和對機(jī)械設(shè)計(jì)中各種零件的使用設(shè)計(jì)進(jìn)一步強(qiáng)化。 （3）通過此次設(shè)計(jì)可以擴(kuò)充我們的知識面以及加強(qiáng)我們對機(jī)械行業(yè)的認(rèn)識和對目前國內(nèi)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)一步了解 （4）通過此次課題設(shè)計(jì)可以在設(shè)計(jì)時(shí)學(xué)習(xí)到相關(guān)專業(yè)知識和相關(guān)資料的查閱，提高了自己查閱文獻(xiàn)和相關(guān)資料的能力 （5）通過此次課題設(shè)計(jì)也是在完善我們的大學(xué)生涯，是我們走出社會(huì)的第一步設(shè)計(jì)。意義也在于鍛煉我們的創(chuàng)新、動(dòng)手能力，將理論和實(shí)際結(jié)合在一起，才能成為一個(gè)真正的大學(xué)畢業(yè)生。 1.2螺母收口機(jī)類型 目前國內(nèi)市場上有各種螺母收口裝置，現(xiàn)有的主要有兩類：一種是沖壓式的收口設(shè)備，另一種是液壓式收口設(shè)備。 采用沖床結(jié)合收口模具進(jìn)行螺母收口：該方法具有加工效率高的特點(diǎn)，但是機(jī)械曲柄壓力機(jī)構(gòu)無法實(shí)現(xiàn)螺母收口所需的大速度比運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換，收口時(shí)無法避免沖擊載荷，變形太快，變形過程不穩(wěn)定，很難實(shí)現(xiàn)精確定位，也無法實(shí)現(xiàn)保壓過程，造成螺母收口的尺寸精度難以保障，螺母收口的殘次品率較高，嚴(yán)重時(shí)，殘次品率超過50%。此外，沖壓式的收口設(shè)備存在著沖擊載荷、變形不均勻、無保壓等缺點(diǎn)。 液壓收口機(jī)。 采用液壓式收口能夠?qū)崿F(xiàn)螺母收口時(shí)加載平穩(wěn)及保壓作用，體積小重量輕，操作方便壽命長。但是液壓式的收口設(shè)備又不適應(yīng)高低速的快速轉(zhuǎn)換，使其生產(chǎn)效率較低不能滿足大規(guī)模化的生產(chǎn)加工。。同時(shí)，液壓收口機(jī)的噪音、污染等環(huán)境也較差。所以現(xiàn)在的設(shè)備很多采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，卡盤式收口夾具，沖壓加工。目前國內(nèi)已經(jīng)有部分機(jī)械制造廠商已經(jīng)研制出相對精度較高、并且操作簡單的螺母收口設(shè)備。 通過對自鎖收口螺母工作原理及加工工藝過程的分析研究，明確了影響螺母收口質(zhì)量的技術(shù)關(guān)鍵。現(xiàn)有的沖壓式收口存在著沖擊載荷、變形部均勻、無保壓等缺陷，無法保證螺母收口質(zhì)量，而液壓式收口機(jī)存在加工效率低等缺點(diǎn)，不能滿足高效生產(chǎn)要求，但是液壓式收口能夠?qū)崿F(xiàn)螺母收口時(shí)加載平穩(wěn)及保壓作用，各種元件可以靈活布置，；實(shí)現(xiàn)自動(dòng)自我過載保護(hù)；使用礦物性油作工作介質(zhì)，使用壽命長。 2螺母收口機(jī)的工作原理 2.1收口原理 工作時(shí)，液壓系統(tǒng)通過傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)收口夾具對自鎖螺母進(jìn)行收口，壓頭擠壓螺母使其擠壓變形，當(dāng)螺母變形量達(dá)到尺寸要求時(shí)，液壓電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)一段時(shí)間保壓過程后，電機(jī)反轉(zhuǎn)，收口模具回到初始位置，完成一個(gè)螺母收口工作循環(huán)。 2.2收口過程分析 通過對螺母收口變形過程和特點(diǎn)的研究以及尺寸精度控制要求和大量生產(chǎn)、試驗(yàn)結(jié)果分析，結(jié)合生產(chǎn)要求，螺母收口機(jī)應(yīng)具有加載平穩(wěn)、重復(fù)定位精度高、相應(yīng)速度快、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)，收口工作循環(huán)主要為快進(jìn)、工進(jìn)、保壓及快退等。收口模具執(zhí)行件位移線圖如圖2所示。 工作循環(huán)中： 1）裝卸過程：0~t1：設(shè)備進(jìn)給系統(tǒng)處于停止?fàn)顟B(tài)，進(jìn)行工件的裝卸； 2）快進(jìn)過程t1~t2,裝卸位置的存在使收口模具執(zhí)行件有了較大的空行程，這一過程中收口壓頭應(yīng)盡可能快速接近工件，提高加工效率。 3）共進(jìn)過程：t2~t3,收口行程一般嬌小，工進(jìn)速度應(yīng)該較低，使運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，使材料變形過程穩(wěn)定，避免沖擊、產(chǎn)生裂紋等缺陷，同時(shí)要求設(shè)備實(shí)現(xiàn)重復(fù)、精度定位； 4）保壓過程：t3~t4，在收口終止位置短暫保持，使材料充分變形，有效控制回彈量，保證收口尺寸精度； 5）快退過程：t4~t5，為提高加工效率，裝卸位置能夠在該過程中快速回位； 上述工作過程中，平穩(wěn)加載、精度重復(fù)定位，以及專門設(shè)置的保壓過程，是保證收口尺寸精度及大批量生產(chǎn)產(chǎn)品收口尺寸一致性的關(guān)鍵。而快進(jìn)、快退與共進(jìn)、保壓之間進(jìn)行大速度比的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換是實(shí)現(xiàn)大批量高效生產(chǎn)的關(guān)鍵。 3螺母收口機(jī)總體方案確定 圖3-1 液壓缸是最主要的執(zhí)行元件，通過推動(dòng)活塞實(shí)現(xiàn)沖壓收口； 機(jī)架：是負(fù)責(zé)固定液壓缸和將各部分元件組裝在一起的連接裝置，并起到穩(wěn)定作用； 收口模具：根據(jù)螺母的標(biāo)準(zhǔn)有不同的收口模具，主要負(fù)責(zé)約束螺母變形，控制螺母收口尺寸； 夾具：負(fù)責(zé)固定螺母。 此外還有驅(qū)動(dòng)裝置，主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)和液壓泵組成，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng) 圖3-2 電機(jī)與液壓汞 3.1夾具選擇 螺母收口夾具裝置是螺母自動(dòng)收口機(jī)的一部分，現(xiàn)有技術(shù)中主要采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，對中性較差，調(diào)整困難，影響螺母的收口質(zhì)量，因而生產(chǎn)成本高。本夾具操作簡易，節(jié)約成本，降低勞動(dòng)力，提高穩(wěn)定性和工作效率，適用大規(guī)模生產(chǎn)的收口夾具。 該種螺母收口夾具裝置，包括錐套1,面板2面板固定滑槽盤3,滑槽盤上固定有壓板4,壓板固定壓頭，壓頭內(nèi)部安裝彈簧壓釘6和彈簧7，錐套的錐面緊貼著壓頭后端面。本夾具實(shí)用性強(qiáng)，操作簡易方便，工作穩(wěn)定。 圖3-3夾具 此夾具與現(xiàn)有技術(shù)相比，此夾具裝置結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)構(gòu)剛度好，其中錐套的設(shè)計(jì)使用旋轉(zhuǎn)體，使其加工工藝得 到了簡化，加工精度較容易得到保證，這對保證加工零件的尺寸而獲得可靠的產(chǎn)品質(zhì)量極 為有利。 該裝置只需更換錐套、滑槽盤、面板便可實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)、三點(diǎn)、四點(diǎn)以及橢圓式收口等多 種螺母收口方式的要求，更換方便。 而且對于同類型的自鎖螺母只要其收口方式 ( 即兩點(diǎn)、 三點(diǎn)、四點(diǎn)以及橢圓式 ) 不變，無論其結(jié)構(gòu)尺寸、收口量是多少，就不需更換收口夾具，減少 了更換夾具的次數(shù)和時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。 本裝置是螺母自動(dòng)收口機(jī)的一部分，安裝方 3.2收口模具 模具是制造生產(chǎn)業(yè)中的基本工藝設(shè)備，涉及于各種制造生產(chǎn)業(yè)的核心領(lǐng)域，一個(gè)國家模具技術(shù)的水平就可以體現(xiàn)其強(qiáng)弱。 隨著工業(yè)技術(shù)的日益發(fā)展，對模具技術(shù)的要求也原來越高，在各行各業(yè)中盡有體現(xiàn)。本設(shè)計(jì)使用的收口模具設(shè)計(jì)是根據(jù)收口螺母產(chǎn)品需求的變形形狀來設(shè)計(jì)的，以及需要承受多大的負(fù)載來選擇它的材料，需要多大的變形程度來設(shè)計(jì)它的尺寸。 圖3-4收口模具 液壓傳動(dòng)是通過密閉容積中液體的相對運(yùn)動(dòng)，將壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，液壓傳動(dòng)有以下優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)平穩(wěn)，體積小，構(gòu)造簡單，承載力大調(diào)速范圍大。 液壓傳動(dòng)通過控制能量在液壓介質(zhì)中傳動(dòng)來傳遞能量，這些傳動(dòng)的方式在液壓系統(tǒng)中可用流量、壓力來體現(xiàn)。液壓系統(tǒng)的基本回路分為3個(gè)方面，壓力控制、流量控制、方向控制。 4 明確液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 本設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)的液壓螺母收口機(jī)具有快進(jìn)、工進(jìn)、保壓、快退功能 液壓系統(tǒng)提供的最大沖壓力F=98000N并可以實(shí)現(xiàn)0—98000N無級調(diào)壓 ，沖壓最大行程L=200mm。 4.1 負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析 （1）工作負(fù)載Ft 對液壓螺母收口機(jī)來說，工作負(fù)載即是液壓缸運(yùn)動(dòng)的軸線向。 Ft=98000N （2）摩擦阻力Ff 摩擦負(fù)載是機(jī)器固定運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生不可避免的負(fù)載，按運(yùn)動(dòng)來分，為動(dòng)、靜阻力。 靜摩擦阻力 （ 4—1 ) 動(dòng)摩擦阻力 （ 4—2 ) （3）慣性負(fù)載 慣性負(fù)載由質(zhì)量和加速度決定，收口塊模具總重G=1kN ，已知換向時(shí)間為0.1S，移動(dòng)的最大速度為快進(jìn)和快退的速度0.05m/s，故慣性負(fù)載為 （ 4—3 ) （4）重力負(fù)載 重力負(fù)載 G=0 若液壓缸ηW=0.9，由上述工作負(fù)載、慣性負(fù)載等負(fù)載力結(jié)果可得，液壓缸總運(yùn)動(dòng)階段負(fù)載和推力狀態(tài)如下表 表4-1 液壓缸總運(yùn)動(dòng)階段負(fù)載表（單位：N） 工況 負(fù)載組成 負(fù)載值F/N 推力F/ηW/N 啟動(dòng)加速 F=Ffs 200 210.5N 快進(jìn) F=Ffd+Fm 115 121N 工進(jìn) F=Ffd 100 105.3N 保壓 F=FR+Ffd0N 98000 103263.1N 快退 F=Ff 100 105.3N 5 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) 5.1確定液壓缸工作壓力 根據(jù)設(shè)計(jì)要求油缸產(chǎn)生的推力在0—98000N之前進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，系統(tǒng)壓強(qiáng)選擇14MP，加工沖壓時(shí)的速度在0.002m/s 表5-1按負(fù)載選擇工作壓力 負(fù)載/ KN <5 5~10 10~20 20~30 30~50 >50 工作壓力/MPa < 0.8~1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~5 ≥5 5.2計(jì)算液壓缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 根據(jù)加工過程中有快進(jìn)、快退等工序，選擇單柱活塞液壓缸，快進(jìn)的時(shí)候采用差動(dòng)連接，將有桿腔的部分液壓油進(jìn)入無桿腔，并且采用副油箱補(bǔ)液壓油的方式充分實(shí)現(xiàn)快進(jìn)，所以液壓缸其無桿腔工作面積A1應(yīng)該為有桿工作腔面積A2的2倍，參考設(shè)計(jì)手冊取d=0.7D。在快進(jìn)時(shí)候，由于液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)了背壓閥，所以油路上具有背壓p2，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第4卷中關(guān)于液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，可取p2=2MP， 圖5-1 液壓缸的面積計(jì)算： 即有： ( 5—1 ) ( 5—2 ) ( 5—3 ) 按標(biāo)準(zhǔn)取 D=320mm d=225mm 無桿腔和有桿腔面積A1、A2為： ( 5—4 ) （ 5—5 ) 液壓缸實(shí)際所需流量: (1) 快速進(jìn)給時(shí)液壓缸的輸入流量: ( 5—6 ) (2)工進(jìn)時(shí)液壓缸所需流量: ( 5—7 ) (3)快退時(shí)液壓缸所需流量: ( 5—8 ) 6 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要根據(jù)螺母收口機(jī)對收口螺母的工作需求設(shè)計(jì)，故設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)具備有一定的調(diào)速范圍，無級調(diào)壓能力，以及反復(fù)沖壓時(shí)的穩(wěn)定性要求。因此該液壓系統(tǒng)的方案應(yīng)該以速度的控制、壓力的調(diào)節(jié)、穩(wěn)定的控制為核心，除此之外，還應(yīng)盡量提高收口工作時(shí)的平穩(wěn)性，節(jié)省能耗。 6.1選用執(zhí)行元件 根據(jù)螺母收口機(jī)的收口需求，為達(dá)到快進(jìn)、工進(jìn)、保壓、快退的工作循環(huán)，活塞桿我選用單活塞桿，且?？爝M(jìn)時(shí)，不增加額外流量作差動(dòng)連接， （A1 為無桿腔的面積，A2為有桿腔面積） 根據(jù)螺母機(jī)或需求,為了快進(jìn),和快速恢復(fù)的工作周期,我選擇單活塞桿?？爝M(jìn),沒有額外的流差動(dòng)連接,(無桿腔的面積A1,A2是桿腔大小) 6.2設(shè)計(jì)自動(dòng)補(bǔ)油的保壓回路回路 考慮到螺母收口在加工過程中有一定的回彈因素可能影響到收口尺寸的精度，所以提出此系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)自動(dòng)補(bǔ)油的保壓回路設(shè)計(jì)，可以讓保壓時(shí)間更充分，壓力穩(wěn)定性更好，并且在設(shè)計(jì)中利用換向閥中位機(jī)能保壓，設(shè)計(jì)了自動(dòng)補(bǔ)油回路，且保壓時(shí)間由電氣元件時(shí)間繼電器控制，此回路適合要求保壓的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。原理圖如下： 圖6-2保壓回路原理圖 在工作開始的時(shí)候，按下開始按鈕使1YA電磁鐵通電，換向閥4的右位接入到回路中，此時(shí)液壓缸的上腔成為壓力腔，并且副油箱9的液壓油通過液控單向閥7向液壓缸上腔供油，使活塞快速下行，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定的行程后液控單向閥7關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)共進(jìn)階段。在壓力到達(dá)預(yù)定上限值時(shí)壓力繼電器6發(fā)出信號，使換向閥切換成中位；這時(shí)液壓泵卸荷，液壓缸由換向閥M型中位機(jī)能保壓。當(dāng)液壓缸8上腔中的壓力值達(dá)到預(yù)定值時(shí)，壓力繼電器將會(huì)發(fā)出一個(gè)信號，讓換向閥4的右位接入回路，這時(shí)液壓泵給液壓缸上腔補(bǔ)油，使其壓力回升?？焖倩赝说臅r(shí)候電磁閥2YA通電，使換向閥4左位回路，此時(shí)油路給液壓缸的下腔補(bǔ)油從而使活塞快速回退[6]。 6.3設(shè)計(jì)釋壓回路 釋壓回路的設(shè)計(jì)主要目的在使高壓大容量液壓缸中儲(chǔ)存的能量緩緩的釋放，以免其釋放時(shí)產(chǎn)生很多的沖擊，常用的液壓缸直徑大于25mm、壓力高于7Mpa時(shí)，其油腔在排油前就先須釋壓[7] 根據(jù)設(shè)計(jì)很實(shí)際的生產(chǎn)需要，選擇用節(jié)流閥的釋壓回路。其工作原理：當(dāng)按下開始鍵收，電磁鐵1YA通電使換向閥6的右位接入到回路中，此時(shí)液壓油流過換向閥6的右位進(jìn)入到液壓缸的上腔。同時(shí)液壓油的壓力將反饋到壓力繼電器中。同樣當(dāng)液壓缸15的上腔的壓力值到達(dá)一定值時(shí)，壓力繼電器將會(huì)發(fā)出一個(gè)信號，使電磁鐵3YA通電，從而使換向閥5換向，同時(shí)電磁鐵4YA也通電使電磁換向閥10接通。此時(shí)液壓缸15上腔中的液壓油將在換向閥5接通時(shí)經(jīng)過節(jié)流閥9、換向閥10流回油箱，釋放壓力速度由節(jié)流閥控制。當(dāng)液壓缸15上腔中的壓力降到設(shè)定壓力時(shí)，繼電器通電使換向閥6的左位接入油路中，使液控單向閥7打開，使液壓缸15上腔的油通過該液控單向閥14排到副油箱13中去。 當(dāng)設(shè)備在工作的時(shí)候，如果出現(xiàn)意外或者故障，使設(shè)備被其他的雜物或加工工件卡死的時(shí)候，也就是泵工作的時(shí)候，輸出的液壓油壓力會(huì)隨著工作的時(shí)間而增大，從而無法使液壓油到達(dá)液壓缸中，為了保護(hù)液壓泵及液壓元件的安全，在泵出油處加一個(gè)直動(dòng)式溢流閥1，起安全閥的作用，當(dāng)泵的壓力達(dá)到溢流閥的導(dǎo)通壓力時(shí)，溢流閥打開，液壓油流回油箱。起到保護(hù)作用。在液壓系統(tǒng)中，通常情況下都將溢流閥設(shè)置在液壓泵附近，調(diào)壓的同時(shí)也能增加液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性。使零件的加工精度更高。 6.4 螺母收口機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖擬定 圖6-3螺母收口機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖 液壓缸的工作循環(huán) (1)快速下降和工進(jìn)：按下開始開關(guān)按鈕后，使電磁鐵1YA通電，上腔液壓汞供油，其上腔油路為： 液壓泵1——換向閥6——節(jié)流閥8——壓力繼電器11——液壓缸15 液壓缸的下腔油路為： 液壓缸15——液控單向閥7——換向閥6右位——電磁閥5——背壓閥4——油箱 油路分析： 當(dāng)按下開始按鈕后，液壓泵1提供的液壓油流過換向閥6的右位，此時(shí)油路分為兩條油路，一條路直接通過節(jié)流閥8直接流到液壓缸15的上腔和壓力表，使液壓缸的上腔加壓。另一條油路是通過節(jié)流閥流經(jīng)繼電器11。當(dāng)液壓缸15下腔的液壓油通過液控單向閥7時(shí)由于差動(dòng)連接設(shè)計(jì)，下腔中的液壓油將有一部分經(jīng)過換向閥6的右位流過背壓閥4流到油箱。一部分通過液控單向閥7繼續(xù)流到液壓缸15的上腔中，這是由于產(chǎn)生的背壓使液控單向閥7打開，使副油箱13中的液壓油也經(jīng)過液控單向閥14流入液壓缸15上腔補(bǔ)油。使液壓缸快速下行，當(dāng)背壓閥的油壓到達(dá)一定數(shù)值時(shí)液控單向閥7關(guān)閉，副油箱停止向液壓缸15上腔補(bǔ)油，此時(shí)進(jìn)入工進(jìn)階段[7]。 （2）保壓時(shí)的油路分析： 當(dāng)活塞下降到一定位置時(shí)，壓力繼電器將會(huì)發(fā)出信號使換電磁鐵1YA斷電，讓換向閥6回到中位，此時(shí)液壓泵供油將直接通過背壓閥4進(jìn)入油箱，從而讓油泵卸荷，油路上既沒有供給液壓油，也沒有排除液壓油，從而達(dá)到一個(gè)液壓系統(tǒng)保壓階段，使螺母收口充分變形，也防止了反彈變形。 （3）歸零回城時(shí)的油路分析 當(dāng)系統(tǒng)保壓時(shí)間達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，時(shí)間繼電器發(fā)出信號使電磁鐵2YA通電，換向閥6接到左位[8]。開始回城快速回退 此時(shí)液壓缸下腔的油路： 液壓泵1——換向閥6左位——液控單向閥7——液壓缸15的下腔 液壓缸上腔油路： 油路1：液壓缸15上腔——液控單向閥14——副油箱13 油路2：液壓缸15上腔——節(jié)流閥8——換向閥6左位——電磁閥5——背壓閥4——油箱 油路分析：當(dāng)保壓達(dá)到要求后，時(shí)間繼電器發(fā)出信號，使電磁鐵2YA通電，換向閥6的左位接入，液壓泵1的液壓油將通過換向閥6的左位經(jīng)過液控單向閥7流到液壓缸15的下腔，而同時(shí)液壓缸上腔中的液壓油將通過節(jié)流閥9（與電磁鐵4YA接通），使換向閥10打開，液壓油一部分流經(jīng)換向閥10流到油箱，另外一部分液壓油通過節(jié)流閥9流到換向閥6，再流經(jīng)電磁閥5到背壓閥4進(jìn)入油箱，并且還有一部分油通過液控單向閥14流到副油箱13.從而使活塞的快速上行，實(shí)現(xiàn)快退。 7 液壓元件的參數(shù)確定和選擇 7.1確定液壓泵 本設(shè)計(jì)使用的液壓元件只需確定各參數(shù)和規(guī)格，可以直接從各標(biāo)準(zhǔn)液壓元件中選擇。 從系統(tǒng)設(shè)計(jì)中考慮進(jìn)油路上的壓力損失△P1=1MPa，因此液壓泵的最高工作壓力為： ( 7—1 ) 這是液壓泵在工作中需要的最大壓力，考慮到在工作過程中有可能超過此壓力，因此考慮儲(chǔ)備以保證泵的使用壽命的壓力,尤其以Pd約80%的額定壓力泵的壓力,所以選擇泵的額定壓力 ( 7—2 ) 液壓泵的最大流量： ( 7—3 ) K—系統(tǒng)漏油系數(shù) 取K=1.1 由4.1中計(jì)算得系統(tǒng)最大流量發(fā)生在快退歸零工況， 所以:液壓泵的最大流量： ( 7—4 ) 根據(jù)計(jì)算的Pn、qp通過查閱文獻(xiàn)[15]選擇 65YCY14-1B型號柱塞泵，它的容量是65毫升/ r,額定轉(zhuǎn)速1500 r / min 選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)： 從前面的負(fù)載分析中已經(jīng)得知，最大壓力在工進(jìn)階段產(chǎn)生，15 mpa液壓泵供油壓力,流量所選泵的流量值，流量為選定的泵的流量值。取液壓泵的效率。則驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率為： ( 7—5 ) 選擇：電機(jī)型號 Y132S-6 同步轉(zhuǎn)速 1000r/min 7.2確定其它元件及輔件 (1) 確定閥類元件及輔件 根據(jù)通過各閥類元件及輔件的實(shí)際流量，以及系統(tǒng)的最高工作壓力，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，選擇閥類元件和輔件規(guī)格。 (2) 確定油管 選擇了液壓泵后,事實(shí)上,快進(jìn),和控股的速度快速階段,時(shí)間,和在液壓缸的流量和原始值,重新計(jì)算,結(jié)果如表7。計(jì)算抽油桿和油管無桿腔之間,當(dāng)油壓控制V = 3 m / s。 取標(biāo)準(zhǔn)值20mm； 取標(biāo)準(zhǔn)值15mm。 兩連接管無縫連接在缸筒上，若為固定式的液壓缸。 表5 液壓元件規(guī)格及型號 序號 元件名稱 通過的最大流量q/L/min 規(guī)格 型號 額定流量qn/L/min 額定壓力Pn/MPa 額定壓降?Pn/MPa 1 柱塞式變量泵 — 63YCY14-1B (5.1+22) 32 — 2 二位二通電磁閥 80 22EF3-E10B 3 三位四通電磁閥 100 34DO-B10G-T 31..5Mpa 4 濾油器 160 AXQF—E10B WU-160*180 5 直動(dòng)式溢流閥 120 DBT1/315G24 6 背壓閥 80 YF3-10B 32Mpa 7 液控單向閥 80 YAF3-E610B 32Mpa 8 節(jié)流閥 80 QFF3-E10B 9 二位二通電磁閥 30 22EF3B-E10B 10 壓力繼電器 DP1-63B 11 壓力表 KFL8-30E 32Mpa 6測點(diǎn) 12 油箱 13 液控單向閥 YAF3-E610B 32通徑。32Mpa 14 液壓缸 7.2.1油管的選擇 油管是液壓系統(tǒng)中的重要部分，是負(fù)責(zé)連接各元器件和整個(gè)液壓系統(tǒng)的關(guān)鍵。各元器件間使用的油管的規(guī)格也要按元件的接口尺寸決定，管道長度也由裝配圖確定。而且油管系統(tǒng)中油管的種類很多，有無縫鋼管、銅管、尼龍管、橡膠管等根據(jù)本可以設(shè)計(jì)中要求系統(tǒng)壓力在14Mpa左右，因此選擇鋼管做為液壓系統(tǒng)中的油管。 7.2.2液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算 系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算： 由于在整個(gè)工作循環(huán)過程中工進(jìn)收口過程用的時(shí)間最長， 發(fā)熱和油溫上升,因此,系統(tǒng)將計(jì)算在工作情況，并且近似認(rèn)為損失的功率都轉(zhuǎn)變成熱量。 在工進(jìn)時(shí),V=0.002m/s=120mm/min ( 7—6) 此時(shí)泵的效率為0.92 泵的出口壓力為15Mpa ( 7—7 ) 所以液壓泵的發(fā)熱量為 H=2.62-1.96=0.66KW 油液溫升近值 17.1 °C ( 7—8 ) 滿足要求，在系統(tǒng)允許范圍之內(nèi) 7.3液壓缸主要尺寸 7.3.1液壓缸的壁厚和外徑的計(jì)算 液壓缸壁厚是確定氣缸的強(qiáng)度條件。從材料力學(xué),汽缸內(nèi)部壓力下,壁厚的內(nèi)部應(yīng)力分布的變化,一般計(jì)算薄壁圓筒和厚壁圓筒[9]。課題屬于工程機(jī)械、液壓缸采用薄壁圓筒結(jié)構(gòu)、薄壁圓筒的公式 其中 ----液壓缸壁厚（m） ----試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的1.25~1.5倍由于液壓缸的額定壓力p≤16Mpa，取 ----缸筒材料的是許用應(yīng)力。無縫鋼管為100~110Mpa，鍛鋼為100~120Mpa D----液壓缸內(nèi)徑（m） 所以： ( 7—9 ) 由于在中低壓液壓系統(tǒng)中，缸筒的壁厚往往由按結(jié)構(gòu)工藝上的要求決定，所以根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn) 取 =35mm 因此液壓缸缸體的外徑D1: 7.3.2最小導(dǎo)向長度以及活塞尺寸 最小導(dǎo)向長度是在活塞全部伸出時(shí)，中間點(diǎn)的滑動(dòng)面活塞導(dǎo)向套的支持[9]中點(diǎn)的距離。鉛長度大小影響初始擾動(dòng)程度,缸筒和活塞桿的穩(wěn)定性力量,因此必須使它不少于規(guī)定的最小值。 H可以根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： ( 7—10 ) 其中： L---液壓缸的最大行程 D---液壓缸的內(nèi)徑 所以： 取 H=200mm 活塞的寬度： 液壓缸中活塞的寬度B一般取B=（0.6~10）D 取 B=0.6D=0.6×320=192mm 7.3.3液壓缸蓋的確定 常用液壓缸一般采用平底缸蓋，計(jì)算其厚度h可以按以下公式進(jìn)行計(jì)算 無孔時(shí)： ( 7—11 ) 有孔時(shí)： ( 7—12 ) 其中：h----缸蓋的有效厚度（m） D----缸筒內(nèi)徑（m） ---缸蓋孔的直徑（m） 所以液壓缸缸蓋厚度 ( 7—13 )取 h=60mm 7.4液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本文前面是將決定主要液壓缸的尺寸,現(xiàn)在各地的機(jī)制設(shè)計(jì)。主要包括缸體和缸蓋、活塞和活塞桿連接,活塞桿導(dǎo)向結(jié)構(gòu)等。 7.4.1缸體與缸蓋的連接形式 系統(tǒng)的工作壓力和缸體材料與缸體蓋連接方式有聯(lián)系。 此次設(shè)計(jì)采用法蘭連接 如圖7-2所示： 圖4-2 缸蓋與缸體法蘭連接 法蘭連接主要優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：（1）機(jī)構(gòu)簡單 缺點(diǎn)：：（1）外形較大 （2）易加工 （2）比螺紋連接重 （3）易裝卸 7.4.2活塞與活塞桿的連接 由于本液壓系統(tǒng)工作壓力屬于中低壓設(shè)計(jì)，所以在考慮設(shè)計(jì)成本及加工容易等問題，本設(shè)計(jì)將活塞與活塞桿用螺紋連接。如圖4-3所示： 圖4-3 活塞與活塞桿螺紋連接 其特點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡單，在很多工程機(jī)械中應(yīng)用較多，并且能滿足設(shè)計(jì)要求 活塞桿導(dǎo)向結(jié)構(gòu)及密封裝置結(jié)構(gòu) 活塞桿導(dǎo)向部分的機(jī)構(gòu)，主要包括活塞桿和端蓋、導(dǎo)向套以及密封圈等裝置結(jié)構(gòu)。此機(jī)構(gòu)參照以往液壓缸的經(jīng)典密封裝置設(shè)計(jì)。 結(jié)束語 追趕不上時(shí)間，逝去的來不及感嘆，大學(xué)生活即將告別，四年多的苦與甜，隨著本次設(shè)計(jì)的完成，意味著離開、結(jié)束以及一個(gè)新開始。通過這次設(shè)計(jì)，我查閱了夾具、模具的設(shè)計(jì)工藝，以及用途及工作原理，了解了夾具、模具的設(shè)計(jì)步驟，認(rèn)識了沖壓工藝的過程、原理以及要求，四年的學(xué)習(xí)中接觸了不少這類知識，如今在畢業(yè)設(shè)計(jì)中得以應(yīng)用以及加深認(rèn)識，受益頗深。 參考文獻(xiàn) [1] 王積偉，章宏甲，黃誼.液壓傳動(dòng).第二版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006. 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