毕业设计(论文)-五金制钉机液压系统设计.doc
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1、西安科技大学高新学院毕业设计(论文)系 别:机电信息学院专 业:机械设计制造及其自动化学 生 姓 名:学 号:设计(论文)题目:五金制钉机液压系统设计起 迄 日 期:设计(论文)地点:指 导 教 师:专业教研室负责人: 2012年 月 日摘 要本设计是通过对五金制钉机工作原理、工作的环境和工作的特点进行分析,并结合实际,在进行细致观察后,对五金制钉机的整体结构进行了设计,对组成的各元件进行了选型、计算和校核。本文设计的五金制钉机主要技术参数:液压系统工作压力8-16MPa; 切断剪力165.64kN; 镦粗力166.84kN; 每根金属线的直径为1.6mm, 每分钟循环次数86次。经过设计完全
2、满足任务书的课题要求。关键词:五金制钉机,液压设计,结构设计全套设计请加 197216396或40133982841五金制钉机液压系统设计毕业设计(论文) AbstractThe design is based on metal nail-making machine working principle, the working environment and the working characteristics of the analysis, and combined with the practice, the careful observation, the metal nail-m
3、aking machine structure of the overall design, the various parts of the selection, calculation and checking.In this paper the design of hardware nail-making machine main technical parameters: hydraulic system working pressure 8-16MPa; cutting shear upsetting force of 165.64kN; 166.84kN; each wire di
4、ameter 1.6mm, 86 times the number of cycles per minute. After the design fully meets the demands of the subject.Key Words: metal nail-making machine, hydraulic design, structural design目 录摘 要IAbstractII目 录III第1章 概述61.1 液压传动发展概况61.2 液压传动的工作原理及组成部分61.2.1 液压传动的工作原理61.2.2 液压传动的组成部分71.3 液压传动的优缺点81.4 液压系统
5、的设计步骤与设计要求91.4.1 设计步骤91.4.2 明确设计要求9第2章 制钉机总体结构与液压原理设计102.1主机的功能结构102.2 工作原理112.3课题设计要求13第3章 制钉机工作机构设计133.1切断液压缸的主要参数133.2 镦粗液压缸的主要结参数133.3活塞杆强度计算143.4液压缸活塞的推力及拉力计算153.4.1切断液压缸153.4.2 镦粗液压缸163.4活塞杆最大容许行程163.5液压缸内径及壁厚的确定173.5.1液压缸内径计算173.5.2液压缸壁厚计算173.6液压缸筒与缸底的连接计算183.7 缸体结构材料设计193.7.1缸体端部连接结构193.7.2缸
6、体材料193.7.3缸体技术条件203.8 活塞结构材料设计203.8.1活塞与活塞杆的联接型式203.8.2活塞的密封203.8.3活塞的材料213.8.4活塞的技术要求213.9活塞杆结构材料设计213.9.1端部结构213.9.2端部尺寸213.9.3活塞杆结构223.9.4活塞杆的技术要求223.10活塞杆的导向、密封和防尘223.10.1导向套223.10.2活塞杆的密封与防尘233.11 缸盖的材料23第4章 液压系统设计244.1系统液压可以完成的工作循环244.2 液压执行元件的配置244.3 负载分析计算244.4 液压泵及其驱动电动机的选择254.4.1液压泵的最大工作压力
7、264.4.2计算液压泵的最大流量264.4.3选择液压泵的规格274.4.4计算液压泵的驱动功率并选择原动机284.5其他液压元件的选择284.5.1液压阀及过滤器的选择284.5.2油管的选择294.5.3 油箱及其辅件的确定304.6 液压系统压力损失验算31第5章 切断夹紧装置、机架的设计325.1 机架的基本尺寸的确定325.2 架子材料的选择确定335.3 主要梁的强度校核33参考文献36总 结37致 谢38第1章 概述1.1 液压传动发展概况液压传动相对于机械传动来说是一门新技术,但如从17世纪中叶巴斯卡提出静压传递原理、18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起,也已有二三百年历
8、史了。近代液压传动在工业上的真正推广使用只是本世纪中叶以后的事,至于它和微电子技术密切结合,得以在尽可能小的空间内传递出尽可能大的功率并加以精确控制,更是近10年内出现的新事物。本世纪的60年代后,原子能技术、空间技术、计算机技术(微电子技术)等的发展再次将液压技术推向前进,使它发展成为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术,使它在国民经济的各方面都得到了应用。液压传动在某些领域内甚至已占有压倒性的优势,例如,国外今日生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动线都采用了液压传动。因此采用液压传动的程度现在已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。当前,液压技术在实现
9、高压、高速、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高度集成化等各项要求方面都取得了重大的进展,在完善比例控制、数字控制等技术上也有许多新成就。此外,在液压元件和液压系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化以及微机控制等开发性工作方面,更日益显示出显著的成绩。我国的液压工业开始于本世纪50年代,其产品最初只用于机床和锻压设备,后来才用到拖拉机和工程机械上。自1964年从国外引进一些液压元件生产技术、同时进行自行设计液压产品以来,我国的液压件生产已从低压到高压形成系列,并在各种机械设备上得到了广泛的使用。80年代起更加速了对西方先进液压产品和技术的有计划引进、消化、吸收和国产化工作,以确保我国的液压技术
10、能在产品质量、经济效益、人才培训、研究开发等各个方面全方位地赶上世界水平。1.2 液压传动的工作原理及组成部分1.2.1 液压传动的工作原理 驱动的液压系统,它由油箱、滤油器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管组成。它的工作原理:液压泵由电动机带动旋转后,从油箱中吸油。油液经滤油器进入液压泵,当它从泵中输出进入压力管后,将换向阀手柄、开停手柄方向往内的状态下,通过开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸左腔,推动活塞和工作台向右移动。这时,液压缸右腔的油经换向阀和回油管排回油箱。如果将换向阀手柄方向转换成往外的状态下,则压力管中的油将经过开停阀、节流阀和换向阀进入液压
11、缸右腔,推动活塞和工作台向左移动,并使液压缸左腔的油经换向阀和回油管排回油管。工作台的移动速度是由节流阀来调节的。当节流阀开大时,进入液压缸的油液增多,工作台的移动速度增大;当节流阀关小时,工作台的移动速度减小。为了克服移动工作台时所受到的各种阻力,液压缸必须产生一个足够大的推力,这个推力是由液压缸中的油液压力产生的。要克服的阻力越大,缸中的油液压力越高;反之压力就越低。输入液压缸的油液是通过节流阀调节的,液压泵输出的多余的油液须经溢流阀和回油管排回油箱,这只有在压力支管中的油液压力对溢流阀钢球的作用力等于或略大于溢流阀中弹簧的预紧力时,油液才能顶开溢流阀中的钢球流回油箱。所以,在系统中液压泵
12、出口处的油液压力是由溢流阀决定的,它和缸中的油液压力不一样大。如果将开停手柄方向转换成往外的状态下,压力管中的油液将经开停阀和回油管排回油箱,不输到液压缸中去,这时工作台就停止运动。从上面的例子中可以得到:1) 动是以液体作为工作介质来传递动力的。2)液压传动用液体的压力能来传递动力,它与利用液体动能的液力传动是不相同的。3)压传动中的工作介质是在受控制、受调节的状态下进行工作的,因此液压传动和液压控制常常难以截然分开。1.2.2 液压传动的组成部分液压传动装置主要由以下四部分组成:1)能源装置把机械能转换成油液液压能的装置。最常见的形式就是液压泵,它给液压系统提供压力油。2)执行装置把油液的
13、液压能转换成机械能的装置。它可以是作直线运动的液压缸,也可以是作回转运动的液压马达。3)制调节装置对系统中油液压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。例如溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀等。这些元件的不同组合形成了不同功能的液压系统。4)辅助装置上述三部分以外的其它装置,例如油箱、滤油器、油管等。它们对保证系统正常工作也有重要作用。1.3 液压传动的优缺点液压传动有以下一些优点:1) 在同等的体积下,液压装置能比电气装置产生出更多的动力,因为液压系统中的压力可以比电枢磁场中的磁力大出3040倍。在同等的功率下,液压装置的体积小,重量轻,结构紧凑。液压马达的体积和重量只有同等功率电动机的12%左
14、右。2) 液压装置工作比较平稳。由于重量轻、惯性小、反应快,液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的换向。液压装置的换向频率,在实现往复回转运动时可达500次/min,实现往复直线运动时可达1000次/min。3) 液压装置能在大范围内实现无级调速(调速范围可达2000),它还可以在运行的过程中进行调速。4) 液压传动易于自动化,这是因为它对液体压力、流量或流动方向易于进行调节或控制的缘故。当将液压控制和电气控制、电子控制或气动控制结合起来使用时,整个传动装置能实现很复杂的顺序动作,接受远程控制。5) 液压装置易于实现过载保护。液压缸和液压马达都能长期在失速状态下工作而不会过热,这是电气传动装置
15、和机械传动装置无法办到的。液压件能自行润滑,使用寿命较长。6) 由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化,液压系统的设计、制造和使用都比较方便。液压元件的排列布置也具有较大的机动性。7) 用液压传动来实现直线运动远比用机械传动简单。液压传动的缺点是:1) 液压传动不能保证严格的传动化,这是由液压油液的可压缩性和泄漏等原因造成的。2) 液压传动在工作过程中常有较多的能量损失(摩擦损失、泄漏损失等),长距离传动时更是如此。3) 液压传动对油温变化比较敏感,它的工作稳定性很易受到温度的影响,因此它不宜在很高或很低的温度条件下工作。4) 为了减少泄漏,液压元件在制造精度上的要求较高,因此它的造价较贵
16、,而且对油液的污染比较敏感。5) 液压传动要求有单独的能源。6) 液压传动出现故障时不易找出原因。总的说来,液压传动的优点是突出的,它的一些缺点有的现已大为改善,有的将随着科学技术的发展而进一步得到克服。1.4 液压系统的设计步骤与设计要求液压传动系统是液压机械的一个组成部分,液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。着手设计时,必须从实际情况出发,有机地结合各种传动形式,充分发挥液压传动的优点,力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。1.4.1 设计步骤液压系统的设计步骤并无严格的顺序,各步骤间往往要相互穿插进行。一般来说,在明确设计要求之后,大致
17、按如下步骤进行。1)确定液压执行元件的形式;2)进行工况分析,确定系统的主要参数;3)制定基本方案,拟定液压系统原理图;4)选择液压元件;5)液压系统的性能验算;1.4.2 明确设计要求设计要求是进行每项工程设计的依据。在制定基本方案并进一步着手液压系统各部分设计之前,必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚。1)主机的概况:用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等;2)液压系统要完成哪些动作,动作顺序及彼此联锁关系如何;3)液压驱动机构的运动形式,运动速度;4)各动作机构的载荷大小及其性质;5)对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求;6)自动化程序、操作控制方式的要求
18、;7)对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求;8)对效率、成本等方面的要求。第2章 制钉机总体结构与液压原理设计2.1主机的功能结构随着射钉枪在包装、广告装饰及家具制造、制鞋行业的广泛运用,作为其“子弹”的排钉的需求大量增加。 排钉的制造过程:a. 压线将一定直径、一定强度的铁丝在压辊机上压扁; b. 排线将若干条(一般为80150条)压扁的铁线拉直并排在一起; c. 并线将排好的线用粘合剂粘合在一起并烘干,成为板料; d. 制钉将板料送到制钉机上成型。液压传动的制钉机主要由垂直切断夹紧和水平镦粗两个液压缸和送料机构、气缸驱动的推料机构组成。制钉机共有6道工序:第一工序:送料。送料机构将板
19、料送到切断液压缸下方; 第二工序:切料夹紧。切断液压缸带动切断模及夹紧装置下降,将板料切断并夹紧,为下一工序作准备; 第三工序:镦粗。镦粗液压缸带动镦头前进,将板料头部镦粗成为钉头; 第四工序:镦粗退回。镦粗液压缸带动镦头退后,离开钉头。 第五工序:切断退回。切断液压缸上升,离开板料; 第六工序:推料。推料气缸动作,将成品推出模具。1-垂直切断液压缸; 2-水平镦粗液压缸; 3-镦头;4-推料结构; 5-板料; 6-切断夹紧装置图2.1 制钉机的结构示意图2.2 工作原理制钉机的液压系统的油源为定量液压泵(叶片泵),其最高工作压力由溢流阀设定,二位二通电磁换向阀用于控制液压泵的卸荷和供油。系统
20、的执行器为切断液压缸和镦粗液压缸,其中切断液压缸和镦粗液压缸的运动方向均采用电磁换向阀作为导阀的液控顺序阀控制。切断液压缸进回油路中并联的顺序阀和单向阀用于该缸差动反馈连接,液控顺序阀在缸差动时关闭回油路,在非差动时,提供回油路。镦粗液压缸的回油路上串联的溢流阀起背压作用。系统中压力继电器作为电磁铁通断电的发信装置,控制电磁换向阀的换向动作。压力表及其开关分别用于调整系统最高压力和压力继电器的动作压力时的显示和观测。制钉机的液压系统原理如图2.2,系统的油源为定量液压泵(叶片泵),其最高工作压力由溢流阀2设定,二位二通电磁换向阀用于控制液压泵的卸荷和供油。系统的执行器为切断液压缸和镦粗液压缸,
21、其中切断液压缸的运动方向采用电磁换向阀14作为导阀的液控顺序阀5、6、7控制;而镦粗液压缸的运动方向采用电磁换向阀15作为导阀的液控顺序阀9、10、11控制。切断液压缸进回油路中并联的顺序阀12和单向阀13用于该缸差动反馈连接,液控顺序阀4在缸差动时关闭回油路,在非差动时,提供回油路,所以阀4的调压值应高于阀12的调压值。镦粗液压缸的回油路上串联的溢流阀8起背压作用。系统中压力继电器17和19作为电磁铁通断电的发信装置,控制电磁换向阀的换向动作。压力表及其开关3、16、18分别用于调整系统最高压力和压力继电器17、19的动作压力时的显示和观测。图2.2 制钉机的液压系统原理图系统液压可以完成的
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