簡易插床設計（含CAD圖紙和三維模型）
資源目錄里展示的全都有預覽可以查看的噢，，下載就有,,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：11970985 可咨詢交流】====================喜歡就充值下載吧。。。資源目錄里展示的全都有，，下載后全都有,,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：197216396 可咨詢交流】====================
分類號 單位代碼
密 級 學 號
本科畢業(yè)論文（設計）
題 目
簡易插床及液壓系統(tǒng)設
計
作 者
院 (系)
專業(yè)班級
學 號
指導教師
答辯日期
簡易插床及液壓系統(tǒng)設計
摘要
機床在當今制造業(yè)有著廣泛的應用，插床是用來插削鍵槽和型孔一類機床，其主運動為插刀的往復豎直運動。在單件或小批量的加工鍵槽或花鍵槽中有著廣泛的應用，也可以加工方孔，平面等，在批量生產(chǎn)中常被銑床代替。但在加工不通孔或內(nèi)孔鍵槽內(nèi)有臺肩時，則只能由插床完成?！《簤合到y(tǒng)與機械系統(tǒng)相比，在同等功率下，液壓系統(tǒng)具有更輕的重量，和更小的的體積，液壓元件早已實現(xiàn)標準化，設計選用和維修更換都比較容易實現(xiàn)，而且液壓系統(tǒng)本身運動平穩(wěn)，容易實現(xiàn)無極調速，可以提高加工件的表面質量。本次畢業(yè)設計設計了一臺采用液壓系統(tǒng)傳動的簡易插床，主要完成了以下方面內(nèi)容：首是進行插床總體布局的設計，然后對插床液壓系統(tǒng)進行設計計算和校核；最后是對插床其他重要部件進行了設計。
關鍵詞：簡易插床，液壓系統(tǒng)，設計計算 液壓缸
Abstract
The machine tool has a wide range of applications in today's manufacturing industry. The slotting machine is used to insert a machine tool such as a keyway and a hole. The main movement is the reciprocating vertical motion of the inserter. It has a wide range of applications for single or small batches of machined keyways or splined grooves. It can also process square holes, planes, etc. Milling machines are often used instead of mass production. However, when processing the non-through hole or the shoulder in the inner hole, it can only be completed by the slotting machine. Compared with the mechanical system, the hydraulic system has the lighter weight and smaller volume at the same power. The hydraulic components have already been standardized. The design selection and maintenance are relatively easy to achieve, and the hydraulic system itself moves. Smooth, easy to achieve stepless speed, can improve the surface quality of the workpieces This graduation design and design of a simple hydraulic drive transmission system, mainly completed two aspects: First, the design and calculation of the slotting machine and hydraulic system The second is to design other important components of the slotting machine.
Keywords: simple slotting, hydraulic system
目錄
1緒論 1
1.1設計目的和意義 1
1.2國外發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.3國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 5
1.4設計要求 6
2總體設計 7
2.1 影響機床總體布局的基本因素 7
2.1.1工藝方法的影響 7
2.1.2運動分配的影響 7
2.1.3機床性能的影響 7
2.1.4機床自動化的影響 8
2.1.5生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)效率的影響 8
2.1.6操作調整的影響 8
2.2 機床總體布局方案分析 9
2.3機床總體布局方案的確定 9
2.4運動聯(lián)系分析 10
2.5總體方案的確定 10
3 液壓系統(tǒng)的設計 12
3.1液壓系統(tǒng)的設計分析 12
3.2液壓油路圖的擬定 12
3.2.1油路圖的擬定 12
3.2.2液壓系統(tǒng)工作原理 13
3.3液壓缸的主要尺寸參數(shù)確定 13
3.3.1.液壓缸工作壓力的確定 13
3.3.2液壓缸幾何參數(shù)的確定 14
3.3.3液壓缸的推力和流量計算 16
3.3.4活塞桿直徑驗算 16
3.3.5液壓缸長度及壁厚的確定 17
3.3.6液壓缸外徑的計算 18
3.3.7液壓缸底和缸蓋的計算 19
3.3.8液壓缸進出油口尺寸的確定 20
3.3.9液壓缸參數(shù)的綜合 20
3.4.液壓缸結構設計 21
3.4.1液壓缸體與缸蓋的連接結構 21
3.4.2缸筒與缸蓋的密封 21
3.4.3油缸固定底座連接螺栓的設計與校核 23
3.5液壓元件的選擇 25
3.5.1流量的計算 25
3.5.2電動機的選擇 26
3.5.3聯(lián)軸器的選擇 26
3.5.4閥類元件的選擇 27
3.5.5管道尺寸的確定 27
3.5.6油箱的設計 28
3.6整體支撐架的設計 28
總結 29
致謝 31
參考文獻 32
附錄：中英文文獻翻譯 33
1緒論
1.1設計目的和意義
現(xiàn)代制造業(yè)，機床發(fā)揮著重要作用，在當今制造業(yè)有著廣泛的應用，開槽機是一種直線運動機床，用于通過插入刀具的垂直和往復運動來加工鍵槽和方孔。插床在某些方面與刨床相類似，就刀具而言，二者都用單刃刀具，但差別在于布局方式的不同，插床通常是立式布局，而刨床一般為臥式布局。由于插床較低的生產(chǎn)率和精度，多用在內(nèi)鍵槽的加工或花鍵槽的單件或小批量生產(chǎn)中，也可用于平面、多邊形孔等的加工，而銑床常用于在批量生產(chǎn)中完成同樣的工作。但若遇到加工盲孔孔或內(nèi)鍵槽中有凸出臺肩的時，則只能利用插床來完成加工。插床用于平面、成型面及鍵槽的成型加工等，并能加工傾斜度小于10度的模具等工件，適合那些單個或小批量加工生產(chǎn)的企業(yè)。而液壓系統(tǒng)與機械系統(tǒng)相比，在同等功率下，液壓系統(tǒng)具有更輕的重量，和更小的的體積，液壓元件早已實現(xiàn)標準化，設計選用和維修更換都比較容易實現(xiàn)，而且液壓系統(tǒng)本身運動平穩(wěn)，容易實現(xiàn)無極調速，可以提高加工件的表面質量。
綜上所述，插床尤其專門的用途，為提高小批量生產(chǎn)的經(jīng)濟效益降低成本設計一種生產(chǎn)低的插床設備。采用液壓傳動，并結合現(xiàn)有插床結構及工廠需求設計了一臺簡易插床。
1.2液壓系統(tǒng)的概述
液壓傳動技術發(fā)展迅速，隨著機電液一體化趨勢的不斷提高，液壓技術已廣泛應用于數(shù)控加工設備中。掌握液壓系統(tǒng)的工作原理以及設計維修保養(yǎng)具有重要意義。
社會生產(chǎn)的各個部門普遍采用了液壓傳動，但液壓系統(tǒng)被采用的理由卻不盡相同。液壓系統(tǒng)輸出力矩大是各類工程機械采用它的主要原因；其有易于實現(xiàn)無級變速以及可以快速頻繁的實現(xiàn)往復運動的特點，因此被廣泛應用于機床系統(tǒng)中。為此，機床的下列設備經(jīng)常采用液壓系統(tǒng)：
進給裝置。車床、銑床、刨床、磨床、鉆床的刀架、工作臺、滑臺均可以采用液壓傳動裝置。
往復運動裝置。刨床的軌枕采用液壓傳動裝置可易于實現(xiàn)快速往復運動，利用液壓系統(tǒng)實現(xiàn)換向，可以減少沖擊，降低能量損失。
回轉運動裝置。液壓馬達可以實現(xiàn)無級變速的回轉運動，可以應用在車床等主軸上面。
輔助裝置。消除絲杠螺母間的間隙，夾緊，平衡，裝卸，換刀，這些裝置若采用液壓裝置，可以大大簡化機床的結構，提高自動化水平。
液壓動力滑臺是一種基于速度變換的中低壓液壓系統(tǒng)。在某些專用的自動化機床上應用普遍。
1.3設計要求
插床的刀架的縱向往復主運動采用液壓傳動，工件由工作臺帶動，采用手動進給。插頭向上運動為空行程，速度應較快；插頭在停止狀態(tài)時，不致因自重而下落。根據(jù)畢業(yè)設計說明的要求：工件材料為碳鋼，最大鍵槽寬度12mm，最大走刀量0.3mm/行程。插頭刀架重500N，導軌的摩擦系數(shù)為0.1，活塞和活塞桿的摩擦系數(shù)為0.3，插頭工作行程的下行速度0.2mm/s，啟動時間0.01s，最大工作行程250mm。設計出的液壓系統(tǒng)應滿足上述要求。
2插床的總體設計
機床總布局的目的是使機床的造型協(xié)調完善以及各部件間相對運動和位置關系更加的合理。機床的布局形式要受工藝和工件形狀、尺寸和重量的影響。工藝決定了機床的運動，每個運動由執(zhí)行部件來完成，部件間的相對運動關系由傳動解決。機床總布局的設計是具有全局性的問題，它很大程度上影響機床部件的設計制造。
2.1 影響機床總體布局的基本因素
工藝方法的影響：工件的加工工藝方法是五花八門的。經(jīng)常由于工藝方法的改變，在進行總體布局時會導致機床的結構以及運動、傳動等產(chǎn)生一系列變化。故在確定總體布局時，首先應確定合理的工藝方法。工藝方法不同，刀具、運動以及機床布局也不同。
運動分配的影響：只要能確定工藝方法，之后刀具與工件的相對運動也自然能夠確定了。此時相對運動只由刀具來完成，也可只由工件完成，或者同時由刀具和工件完成。采取不同的運動分配形式，就有不同的機床布局。
機床性能的影響：加工過程中會產(chǎn)生振動，這種振動通過傳動系統(tǒng)傳給工件和刀具，往往會把振動痕留在加工表面，會使得表面粗糙度降低；刀具壽命也會因為振動而縮短，同時也使得機床零件磨損加?。还と烁菀资苷駝釉胍舻挠绊懽兊酶悠凇Ｒ虼?，在設計機床時消除或減少振動也應得到充分考慮。
機床自動化的影響：機床布局時，也應考慮排屑的問題，為了使拍屑更加容易，可以傾斜或垂直布置刀架和導軌，便于上料、下料和進入自動線。為了使各刀架在循環(huán)工作中有獨立的動作，在床身上應該分別設置導軌，便于調整機床和刀具的相對位置和觀察加工情況。
生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)效率的影響：機床的自動化程度、排屑和裝卸方便程度等會受到生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)效率的影響，進一步使得機床布局發(fā)生變化。機床結構也隨著生產(chǎn)批量的不同而改變。
操作調整的影響：為了減少工人的運動強度，設計機床也應顧及人體的運動構造和四肢的運動范圍。工人操作的位置和操作按鈕手柄等的位置應設計合理。操縱手柄和控制按鈕應放在操作者所能及的范圍內(nèi)。
影響機床布局的因素是多種多樣的，起決定作用的是工藝方法，機床運動及運動分配；主要因素有工件的重量、形狀、尺寸、精度等。此外還應兼顧其他各種因素。
2.2運動聯(lián)系分析
2.2.1運動聯(lián)系的形式
動力源的動力如何傳遞到刀具上成為機床的運動聯(lián)系。機床的傳動主要有機械、電氣和液壓傳動。這幾種運動聯(lián)系方式各有其優(yōu)缺點。
機械聯(lián)系的可靠性較高，現(xiàn)階段應用廣泛，對加工、制造的技術水平要求較低，可以用在加工螺紋、齒輪、花鍵等。
應用非機械聯(lián)系（液、氣、電、磁等）可簡化設計機床的結構，而且現(xiàn)在非機械聯(lián)系的可靠性正不斷提高，相應的設計制造維護技術的也在快速進步，在機床中的應用正逐漸增加。
機電液的綜合應用，大大簡化了機床結構，自動化的實現(xiàn)也較為容易，正廣泛應用在現(xiàn)代機床中。
2.2.2運動聯(lián)系分析
本次設計的鉆床計劃采用液壓傳動。其傳動系統(tǒng)圖如下所示：
圖2—1 傳動系統(tǒng)圖
工作原理：
工進：兩個電磁換向閥均居左位，液壓油通過單向閥進入油缸上腔，液壓桿帶動插刀向下運動。
快退：兩個電磁換向閥均居右位，液壓油通過單向閥進入油缸下腔，由于下腔為有桿腔，接觸面積比上腔小，在同等流量下活塞桿上升的速度應比下降快。
停止：三位四通電磁換向閥居中位，液壓油回油箱，電磁換向閥密封使活塞桿不會移動。
保護裝置：當?shù)额^運動受阻，液壓回路內(nèi)壓力上升，溢流閥打開，實現(xiàn)泄壓。
2.3 機床總體布局方案的確定
上文敘述了影響機床總體布局的因素，此外，還要確定支承部件、傳動部件和執(zhí)行部件的布局方案。
支撐部件主要由底座、立柱、床身、橫梁等部件組成，這些部件組合起來，用做機床的支撐。主要的支撐形式有以下幾種。
立式機床1所占面積小，運動自1由度大，操作也較為方便1，但若工件較長時，重心不穩(wěn)，工件易振動，適用于加工短而粗的工件。
臥式機床所占1面積較大，重心低，振動小，其執(zhí)行元件可沿縱橫兩方面移動，適用于加工細而長的工件。
單臂式機床橫梁相當于懸臂梁結構，受力時剛度較低。橫梁越大能加工更大的零件，但相應的剛度也降低。
綜上所述，機床總體布局采用立式布局。這種形式，自由度大，便于操作，完全可以完成加工。
在本設計中，運動分配采用液壓傳動，主軸縱向移動，工作臺手動調整移動。通過更換插刀，可以完成其他形式零件的生產(chǎn)。
2.4總體布局圖
圖2-2總體方案
中間移動平臺上有一個固定端蓋孔的裝置，按照端蓋孔的輪廓尺寸，加工出一個端蓋孔形狀的孔，用來固定它，限制其六個自由度。
3液壓傳動裝置的設計
3.1液壓裝置的設計分析
為滿足插床的工作需求，液壓系統(tǒng)能夠保證進給和回退保持不同的速度，插刀工作過程主要為直線運動所以液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件選擇為液壓缸，用兩個電磁換向閥實現(xiàn)換向。
3.2液壓油路圖的擬定
工作條件分析：主要工作臺、床身、手動夾緊、刀具等，加工對象是待加工工件，可實現(xiàn)加工中鍵槽的功能。工作流程如下：工件夾緊，插入刀啟動，快進，停止，插入刀啟動，快速撤退，循環(huán)工作，直到處理所需的內(nèi)部鍵槽。
3.2.1油路圖的擬定
圖3-1 液壓系統(tǒng)原理圖
表3-1 液壓系統(tǒng)中各電磁鐵動作順序表
Tab．3-1 Oil potential action sequence table
元件
1Y
2Y
3Y
4Y
工進
+
-
+
+
快退
-
+
-
+
卸荷
-
-
-
-
3.2.2液壓系統(tǒng)工作原理
工進：三位四通閥與二位三通閥均居左位，液壓油流經(jīng)單向閥然后進入油缸上腔，液壓桿帶動插刀向下運動。
快退：三位四通閥與二位三通閥均居右位，液壓油流經(jīng)單向閥然后進入油缸下腔，由于下腔為有桿腔，接觸面積比上腔小，在同等流量下活塞桿上升的速度應比下降快。
停止：三位四通電磁換向閥居中位，液壓油回油箱，電磁換向閥密封使活塞桿不會移動。
保護裝置：當?shù)额^運動受阻，液壓回路內(nèi)壓力上升，溢流閥打開，實現(xiàn)泄壓。
3.3液壓缸的主要尺寸參數(shù)
3.3.1.液壓缸工作壓力的確定
（1）工作載荷的計算
機械總負載F:
空載啟動加速階段:
快進： F=
(忽略慣性力 ,和摩擦力 )
制動減速： F=（--)
工作負載：=4000N
密封阻力：=5%×=200N
重力負載：=600N
快進時的負載最大，最大壓力為：（查得=0.90~0.97，取0.94）
=(-)/=(4000-600)/0.94=3617N
（2）液壓缸工作壓力的確定
工作壓力的確定見下表（表3-2）
表3-2按工作負載選定工作壓力
液壓缸工作負載（N）
<5000
5000～10000
10000～20000
20000～30000
30000～50000
>50000
液壓缸工作壓力（MPa）
0.8～1
1.5～2
2.5～3
3～4
4～5
5～7
參考上表，工作壓力選擇為0.8~1MPa,為保證液壓缸體積更加緊湊,取液壓系統(tǒng)的初始壓力為= 1Mpa
3.3.2液壓缸幾何參數(shù)的確定
（1）內(nèi)外徑計算
由且得 d ====0.0677m
D=d=0.0957m
(差動連接，當快進、快退相等時D=d，）
根據(jù)表3—3，表3—4液壓缸直徑園整后的結果為D=100mm ,d=70mm。
。
表3-3液壓缸內(nèi)徑系列（JB2183-77）
16
20
25
32
45
46
49
51
56
69
75
150
105
111
123
145
165
181
210
265
320
400
500
630
表3-4活塞直徑系列（JB2183-77）
2
8
15
17
19
21
23
24
29
30
33
37
6
45
65
51
54
80
88
105
120
155
122
58
160
222
130
250
256
258
320
360
400
410
600
當傳動比確定時，活塞桿與液壓缸內(nèi)徑關系，可以在下表中進行選擇。
表 3-5活塞桿與液壓缸內(nèi)徑的關系
缸體
內(nèi)徑
D
（mm）
活塞桿直徑d（mm）
缸體
內(nèi)徑
D
（mm）
活塞桿直徑d（mm）
速比
速比
2
1.46
1.33
1.25
1.15
2
1.46
1.33
1.25
1.15
40
28
22
20
18
14
125
90
70
60
55
45
50
35
28
25
22
18
140
100
80
70
60
50
63
45
35
32
28
22
150
105
85
75
65
55
80
55
45
40
35
28
160
110
90
80
70
55
90
60
50
45
40
32
180
125
100
90
80
63
100
70
55
50
45
35
200
140
110
100
90
70
110
80
60
55
50
40
3.3.3液壓缸的推力和流量計算
（1）液壓缸的推力計算
當液壓缸的各種等參數(shù)確定后，實際工作推力可由下式得出：
P=PA(N)
式中，
P—液壓缸工作壓力（Pa）；
A—活塞有效工作面積；
得到出P=1993.26N
（2）液壓缸的工作流量計算
液壓缸所需的工作流量也就可以用下面的公式來計算：
Q=Av
式中，
v——液壓缸工作速度；
A——,液壓缸有效工作面積
A1= =5026.5mm
A2= ==3769.9mm
無桿腔：Q1=A1v=
有桿腔：Q2=A2v=
本設計中
v=10m/min。
3.3.4活塞桿直徑驗算
按強度條件驗算活塞桿的直徑，
（1） 活塞桿直徑校核。
當活塞桿長度L小于10d時
驗算方法如下：
d=mm
式中，
P——活塞桿的推力（N）；
L——活塞桿長度（m）；
——活塞桿材料的許用應力；=／n
——材料屈服極限（Pa）；
N——安全系數(shù)，n≥1.4
，，n=2。
解得：d=6.0mm小于40 mm，
可以滿足要求。
3.3.5液壓缸長度及壁厚的確定
（1）推桿的工作行程決定著液壓缸的長度，同時也應考慮經(jīng)濟性和制造過程。
應該取l’<(20～30)。l’為液壓缸的長度，為缸體內(nèi)徑。=100mm,現(xiàn)取l’=600mm
（2）缸體壁厚的計算
根據(jù)參考文獻11，鋼筒的材料選擇為20鋼，并可以查得抗拉強度20鋼的為410Mp。
通常，液壓缸的缸壁在低壓系統(tǒng)中是薄壁圓筒。液壓缸的缸體壁厚可用下式計算：
δ≥==9.146（mm）
式中，δ——缸壁厚度（m）
——試驗壓力（Pa）
當額定壓力Pn小于16Mpa時。
=×150%；
在本設計中查表得==1MPa
D——液壓缸內(nèi)徑（m）
為缸體材料許用應力（Pa）
=／n；
——材料的抗拉強度
n——安全系數(shù)。取n=5 。
通過查看液壓設計手冊查得45號鋼=600MPa。
將=600MPa帶入上式可求得δ=9.146mm。
在設計中液壓缸的外徑可通過表3-13（JB1068-67）查詢標準尺寸，以方便設計加工。選取δ=10mm。
3.3.6液壓缸外徑的計算
=D+2δ=100+2×10=120（mm）
液壓缸外徑按標準JB1068-67可得=121mm
實際壁厚為δ=（121-100）/2=10.5mm
表3-6工程機械用標準液壓缸外徑（JB1068-67）
液壓缸內(nèi)徑D
40
50
63
80
90
100
110
125
140
160
180
200
液壓缸外徑
20號鋼
工
作
壓
力
（Mpa）
≤16
50
60
76
95
108
121
133
146
168
194
219
245
45號鋼
≤20
50
60
76
95
108
121
133
146
168
194
219
245
25
50
60
83
102
108
121
133
152
168
194
219
245
31.5
54
63.5
83
102
114
127
140
3.3.7液壓缸底和缸蓋的計算
確定好設計方案后，液壓缸的底部和液壓蓋的計算方法如下：
（1） 缸底厚度計算
當缸底有油孔時（=30mm)
h=0.433=1.81（cm）其中，=D=100mm,式中，p——缸內(nèi)最大工作壓力（×pa）
解得：h=18.1mm。
取h=19mm。
（2） 缸蓋厚度計算
本液壓缸的蓋采用整體法蘭缸蓋
h=
式中，——螺釘孔分布圓直徑（cm）
——法蘭根部直徑（cm）
——許用應力（Pa）
P——液壓缸受力，(p=1Mpa×(兩底面＋兩圓柱面）
從以前的計算可知：D1 =92mm,圓整后取為D=100mm。
=82Mpa.帶入后可解得：
h=64.4mm，圓整后取h=65mm。
（3） 缸體連接強度計算
螺栓強度計算步驟如下：
拉應力：===2505pa；
式中：
P—液壓缸的最大推力；
——螺紋內(nèi)徑；
Z——螺紋數(shù)目，取為6；
K——擰緊螺紋系數(shù)，一般取K=1.25～1.5，現(xiàn)取1.3
由上面計算可知：
P=1MpaN, =22mm。
代入上式可得出=410MPa。
合成應力：=
許用應力：=/n=410/1.2=3416×Mpa
——螺栓材料屈服極限；
N——安全系數(shù)，一般取N=1.2~2.5
螺栓用8.8號鋼，=640Mpa；N取2
因為≦所以滿足要求。
3.3.8液壓缸進出油口尺寸的確定
根據(jù)參考文獻12，油口直徑取為20mm。
3.3.9液壓缸參數(shù)的綜合
缸筒（20鋼）
活塞（45鋼）
進出油口連接
速比
內(nèi)徑
外徑
直徑
公稱直徑
接頭連接螺紋
1
100mm
121mm
70mm
20mm
M27×2
3.4.液壓缸結構設計
3.4.1液壓缸體與缸蓋的連接結構
選取法蘭連接。
取H=66mm
活塞寬度B: B=(0.6~1.0)D=40m沒
活塞桿長度L1=(0.6~1.0) L =650mm
缸體長度L0=600mm
3.4.2缸筒與缸蓋的密封
氣缸與氣缸蓋之間需要采取密封措施，除了合理的靜配合間隙和合適的O形環(huán)外，最好在O形環(huán)的另外一側安裝尼龍材料，提高其工作時的承載能力。法蘭氣缸蓋采用螺栓預緊，防止工件松動，損壞靜密封零件
活塞桿與缸蓋導向套內(nèi)孔的密封力
根據(jù)參考文獻12，采用端蓋直接導向（C）。
（1） 缸蓋與活塞桿裝配
在液壓系統(tǒng)中裝配清潔油清洗所有的配件。在密封件如o形環(huán)和導向套接觸面上涂抹汽油。在保證兩部分的同心度后，使用硬桿進入。當條件為條件時，可以加工導錐，然后將螺母旋入或撞擊硬木，不僅保護油封的表面，而且確保氣缸蓋加載到氣缸中。
（2） 活塞密封件裝配
根據(jù)參考文獻12，采用螺紋連接，采用O型密封。在裝配前必須檢查導環(huán)的襯墊是否磨損，以便更換磨損，從而使導環(huán)能夠保證活塞與缸體孔之間的正常間隙。導環(huán)又稱耐磨環(huán)，常是耐油、耐磨、耐熱、摩擦系數(shù)小的材料如錫青銅、聚四氟乙烯、尼龍1010、MC尼龍和聚甲醛。非金屬材料導向環(huán)的切割寬度隨著導向件直徑的增大而增大，并且必須保持膨脹量，以防止高溫工作中嚴重的拉罐現(xiàn)象，并導致液壓缸筒報廢。
在設計中，必須保證活塞內(nèi)孔與活塞桿之間采用間隙配合，并且間隙要足夠小?；钊I應該能夠靈活進行旋轉，防止出現(xiàn)軸向間隙。采用螺栓浴巾，螺紋連接要有足夠的預緊扭矩，并與開口銷采用緊定螺釘鎖緊，但開口銷和緊固螺釘不應過長，以免與缸底內(nèi)孔部分發(fā)生碰撞。在操作過程中，汽缸嚴重損壞或活塞頭脫落。
（3） 缸筒與活塞桿總成裝配
在裝配完活塞、活塞桿及其他配件后，應確?；钊^正確、安全和無損地進入氣缸中。不同的活塞結構和氣缸蓋連接應采用有不同的裝配環(huán)節(jié)。
① 法蘭連接的缸筒。當活塞缸體內(nèi)徑的倒角沒有損傷時，活塞表面具有液壓油潤滑，缸體的內(nèi)孔與活塞同心配合，從而可以加載到活塞組件中。氣缸蓋靜密封襯里應涂有潤滑脂或工業(yè)凡士林，背面襯層不脫位，應規(guī)定氣缸蓋連接螺栓的力矩和對稱緊固。
② 內(nèi)卡連接的氣缸蓋。裝配時，必須將缸體的內(nèi)表面進行完全填充。為了確保氣缸的內(nèi)表面不被卡住，活塞密封件不會被損壞。
③ 在工廠運行或情況下，3個卡扣應被加工并用于卡鍵槽的填充。在活塞和氣缸蓋被引導進入氣缸后，取出3個快速夾緊環(huán)，然后裝入卡鑰匙。在氣缸蓋導向套復位連接后，需要安裝在氣缸蓋上定位環(huán)和卡環(huán)。
④ 在進行工作或無加工條件下，可以切割石棉（使用橡膠板）板條（寬度等于卡片鑰匙），用其余的方法填入鑰匙槽，其余的用上面的方法。
⑤ 由內(nèi)螺紋連接的氣缸蓋。由于缸體內(nèi)孔的內(nèi)螺紋容易損壞密封件，薄壁開口導套必須加工固定在活塞頭上，使活塞能夠成功地加載到缸體內(nèi)，既保護了密封，又提高了密封性。裝配的質量。
3.4.3油缸固定底座連接螺栓的設計與校核
螺栓所受工作剪力為：
在傾覆力矩的作用下前部底座的螺栓受拉，后部底座螺栓受壓。
在橫向載荷的作用下，如果壓力過大液壓缸底板連接接合面會發(fā)生相對滑移，保證其不發(fā)生滑移的條件為：
f摩擦系數(shù)（查表可知f=0.16）；防滑系數(shù)（取1.2）；i接合面數(shù)量（i=2）；z螺栓數(shù)量（z=8）。分別為螺栓和被連接件的剛度，為定值。取=0.2則=0.8
預緊力：N=5230.3N
前部底座每個螺栓受的總拉力為：
=831.15×0.2+5230.3=5396.53N
一般螺栓的材料為Q235查機械設計手冊得屈服極限為240MPa安全系數(shù)取1.5則其許用應=160MPa
螺栓最小直徑：≈7.47mm
查詢相關標準標準GB/T196-2003。
根據(jù)計算數(shù)據(jù)，本次連接采用普通螺紋，公稱直徑選擇為10mm。
=
=1.0489MPa
查表=125MPa>>1.05MPa連接面后端不會壓碎。
前底座與連接板之間不能產(chǎn)生間隙即：>0
=
≈12.89N/≈0.13MPa>0
不會產(chǎn)生間隙。經(jīng)過分析螺栓連接滿足使用要求。
3.4.4液壓缸裝配圖
3.5液壓元件的選擇
3.5.1流量的計算
主推力油缸所需最大流量為：
=220×3.14×（12800-1600）
=8892000
震動油缸所需最大流量為：
=2×30×3.14×1792
=337612.8
將液壓缸輸入流量的百分之五作為整個回油路的泄漏量。
根據(jù)工作要求計算液壓泵所提供的總流量：
1.12×（8.802+0.3286）≈10.05L/min
液壓油路所需要的總壓力包括油路中的壓力損失和其他元件的工作壓力，總的壓力為
=P+=4+0.5=4.5MPa
為保證液壓泵的使用壽命，液壓泵處于額定狀態(tài)的時間不能過長，通常液壓泵的額定壓力會不能太低本文采取6.85MPa。依據(jù)前面計算的工作壓力和流量選擇齒輪泵的型號，型號為CBN-E310并依據(jù)外形設計出其支撐架。
表CBN-E310性能參數(shù)
型號
公稱排量ml/r
額定壓力MPa
最高壓力MPa
額定轉速rev/min
最高轉速rev/min
容積效率%
CBN-E310
10
10
12.5
2000
3000
≥85
3.5.2電動機的選擇
經(jīng)過計算液壓油缸的工作功率：= =7500w=0.75KW
齒輪泵的效率一般為0.6~0.7，則電機的最小功率為0.75/0.6≈1.17KW，保證工作需要選擇電動機型號為Y90L-4功率為1.5KW，轉速為1400r/min，則齒輪泵的實際排量為10×1400ml/min=14L/min>10L，本設計滿足工作要求。
3.5.3聯(lián)軸器的選擇
依據(jù)所選電機輸出軸和齒輪泵輸入軸的直徑確定齒輪泵與電機之間所用的聯(lián)軸器，電動機直接帶動齒輪泵無需減速，所以選擇的聯(lián)軸器為NL5型齒輪聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器中間用尼龍塊材料的內(nèi)齒輪作為傳動連接對電動機和齒輪泵起到了保護作用，防止電機與齒輪泵在卡死時的損壞，同時也增強了輸出和輸入軸之間的連接彈性。
3.5.4閥類元件的選擇
液壓原理圖中包含溢流閥、電磁換向閥、單向閥等元件，選擇的閥應滿足相關的工作要求，一般情況下所選擇的元件流量比實際流量大一些，同時為使液壓系統(tǒng)的結構緊湊、配置靈活、閥塊的占地面積小選用了疊加式減壓閥，閥的型號及性能如下表所示。
液壓元件型號表
元件名稱
規(guī)格
額定流量（L/min）
額定壓力（MPa）
型號
溢流閥
15
20
Y-10B
電磁換向閥
20
20
DSG-02-3C12
3.5.5管道尺寸的確定
管道內(nèi)經(jīng)的計算：
q管道內(nèi)液壓油流量（L/min）；
v液壓油流速(m/s)；常用流速如下表所示：
表3-9 管道常用流速
Tab．3-9 Of velocity commonly used
管道
推薦流速v（m/s）
吸油管道
0.5~2
壓油管道
2.5~6
回油管道
1.5~3
對于吸油管直徑，取v=1m/s則有：
≈17.25mm
對于壓油管道，取v=3m/s則有：
≈8.42mm
油箱的吸油管道選擇鋼管，其他管道選擇橡膠管。根據(jù)工作壓力管道壁厚通常選取4~5mm，所以本設計吸油管道直徑為10mm，壓油管道直徑選擇為13mm。
3.5.6油箱的設計
液壓系統(tǒng)液壓泵額定流量的5~7倍一般就可作為油箱的容積，本設計取5倍，故油箱容積為5×4.5=22.5L依據(jù)機架尺寸，使機床結構更加緊湊設計的油箱尺寸為300×210×160mm
4支撐架的設計
支撐架的整體尺寸為400×250×350mm，角鋼支架采用焊接而成。包括電機安放架、油箱安放架。在保證各零件安裝位置要求的前提下，整體結構比較緊湊，占地面積較小。支撐架的材料選擇HT150，可以滿足整體的強度和剛度要求。支撐架上的潤滑油箱支撐部分，接觸面部分采用一排角鋼支架用來固定油箱。
圖4-1總體支撐架
總結
完成了本次畢業(yè)設計，我收獲了很多，畢業(yè)設計用的知識很多，幾乎包含全部專業(yè)課程知識。這個課題深深的考察了我，我從未自己動手自下而上完成類似設計，所以更能激勵我全身心投入其中來完成它。我相信通過此次的畢業(yè)設計可以綜合運用從課本上學到的知識，它不僅使我們了解如何將理論應用于實踐，而且使我們能夠理解如何在實踐中解決問題。又對課本所學內(nèi)容進行了綜合運用。初步培養(yǎng)我們解決問題的能力,提高了獨立工作的能力。在這個過程中，我們還有很多工作要做。在周毓明教授的指導下，經(jīng)過數(shù)月的不懈努力，成功地完成了簡易插床和液壓系統(tǒng)的設計。我學到了很多新知識、新方法、新思想 ，以及對我四年大學學習的良好總結。這些都是我的好基石，所以我覺得我獲得了很多。在設計期間，周毓明教授給了我很大的幫助和指導。我謹向您表示衷心的感謝。
?
致謝
大學的時光實在短暫，還清晰記得當初剛進校園的澎湃心情，現(xiàn)在卻要面對畢業(yè)分離的傷感和迷茫。畢業(yè)論文的選題及研究過程中得到我導師的悉心指導，導師多次詢問研究進程，為我指點迷津，幫助我開拓思路，熱忱鼓勵，老師嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，對我影響深刻，同時老師不僅在論文上認真指導我，還教導我走上社會后如何做人處事。
非常感謝指導老師的指導，讓我順利地完成畢業(yè)論文。
感謝大學里所有給過我諄諄教誨的老師們，因為你們，我的人生更加富有。
感謝我所有的朋友，因為你們，我的大學生活更加愉快，有意義。
更要感謝我的父母，給我那么好的生活條件和學習環(huán)境！
參考文獻
[1]楊明建. 金屬切削機床.清華大學出版社.2004
[2]李洪. 實用機床設計手冊.遼寧科學技術出版社.2007
[3]李勇，李光偉. 機械設備數(shù)控技術.國防工業(yè)出版社.2007
[4]魏靜姿. 機床加工工藝.機械工程出版社.2009
[5]沈世德. 機械設計與制造工程.《中國制造信息化》，2001年第30卷第3期
[6]楊德. 高速切削加工技術及其應用[J].《機械》，2007年第34卷第8期
[7]張接信. 組合機床及其自動化.人民交通出版社.2009
[8]任田玉. 新編機床數(shù)控技術.北京理工大學出版社.2005
[9]田萍. 數(shù)控機床加工工藝及設備.北京電子工業(yè)出版社.2005
[10]《機械設計與制造工程》，2001年第30卷第一期
[11]趙麗萍,孫德勤. 機械工程材料.北京航空航天大學出版社.2011
[12]液壓氣壓技術速查手冊.張利平.化學工業(yè)出版社.2007
[13]左建民. 液壓與氣壓傳動.機械工業(yè)出版社.2003
[14]李松晶,王清巖.液壓系統(tǒng)經(jīng)典設計實例．北京：化學工業(yè)出版社，2012
[15]許福玲,陳堯明.液壓與氣壓傳動．北京：機械工業(yè)出版社，2007
[16]大連理工大學工程畫圖教研室．機械制圖．北京：高等教育出版社，2004
[17]濮良貴,紀名剛.機械設計．北京：高等教育出版社，2001．第七版
附錄：文獻翻譯原文
What is hydraulic?
? Hydraulic systems are power-transmitting assemblies employing pressurized liquid to transmit energy from an energy-generating source to an energy-use area. All hydraulic systems depend on Pascal’s law, named after Blaise Pascal, who discovered the law. This law states that pressurized fluid within a closed container-such as cylinder or pipe-exerts equal force on all of the surfaces of the container.
?In actual hydraulic systems, Pascal’s law defines the basis of the results which are obtained from the system. Thus, a pump moves the liquid in the system. The intake of the pumps connected to a liquid source, usually called the tank or reservoir. Atmospheric pressure, pressing on the liquid in the reservoir, forces the liquid into the pump. When the pump operates, it forces liquid from the tank into the discharge pipe at a suitable pressure.
?The flow of the pressurized liquid discharged by the pump is controlled by valves. Three control functions are used in most hydraulic systems: (1) control of the liquid pressure, (2) control of the liquid flow rate, and (3) control of the direction of flow of the liquid.
?The liquid discharged by the pump in a fluid-power system is directed by valves to a hydraulic motor. A hydraulic motor develops rotary force and motion, using the pressurized liquid as its energy source. Many hydraulic motors are similar to pumps, except that the motor operates in a reverse manner from a pump.
?Where linear instead of rotary motion is desired, a cylindrical tube fitted with a movable piston, called a hydraulic cylinder, is often used. When the piston is moved by the pressurized fluid, the piston rod imparts a force or moves an object through a desired distance.
?Restricting the movement of the piston in a hydraulic cylinder, as when the piston carries a load, creates a specific pressure relationship within the cylinder. The surface area of the piston face is said to contain a specific number of square inches. The pressure of the pressurized liquid, multiplied by the piton area, produces an output force, measured in pound, at the end of the piston rod.
?The speed of movement of the piston rod depends on how fast the pressurized fluid enters the cylinder. Flow into the cylinder can be directed to either end, producing either a pushing or pulling force at the piston rod end. A seal around the rod where it passes through the cylinder end prevents leakage of the liquid.
?Directional control of the piston depends on which end of cylinder the liquid enters. As pressurized liquid enters one end of the cylinder, liquid must be drained from the other end. The drained liquid is led back to the reservoir. In a pneumatic system using air, the air in the exhausting end of the cylinder is vented to the atmosphere.
?Directional-control valves, also called two-way, three-way, four-way, etc. , are named in accordance with their basic function. Pressure-control and simple restrictor valves are usually two-way valves. They provide ON or OFF service. A three-way valves may perform several functions, all associated with the three-ports in the valve. For example, the power or pressurized liquid from a pump in a tractor may be sent to the hydraulic system serving the tractor’s front-end loader. Or the three-way valve may send the pressurized liquid to a hydraulic motor driving a feed conveyor while the front-end loader is not being used.
?Three-way valves may also be used to direct pressurized fluid to a single-acting hydraulic cylinder. As the three-way valve is actuated (operated) it can stop the pressurized flow to the cylinder. Further, the same valve can divert liquid from the cylinder to the reservoir, so the cylinder can retract by gravity or return springs and assume its original position.
譯文
什么是液壓？
液壓系統(tǒng)是利用液體為介質把能量從動力源傳遞到消耗位置的動力傳遞系統(tǒng)。所有液壓系統(tǒng)原理都基于帕斯卡定律，是以發(fā)現(xiàn)這個定律的帕斯卡的名字而命名的。這個定律表明在一個密封的容器里，如缸體或管子，受壓液體向容器表面所有方向施加相等的力。
?在實際液壓系統(tǒng)中，帕斯卡定律解釋從系統(tǒng)中得到的各種結果。泵使流體在系統(tǒng)里流動。泵的吸入口接到液壓油容器，通常稱為液壓油箱。大氣壓壓在油箱里液體上，使液體流入泵里。當液壓泵工作時，它以適當?shù)膲毫Π岩后w從油箱壓到管道里。
?泵排出的高壓液體由閥控制。多數(shù)液壓系統(tǒng)運用三種控制方式：（1）流體壓力控制；（2）流體速度控制；（3）流體方向控制。
?在液壓系統(tǒng)中由泵排出的液體經(jīng)由控制閥到液壓馬達。液壓馬達利用受壓的流體作為它的能量源產(chǎn)生旋轉的力和運動。液壓馬達跟泵的結構類似，只不過它的工作原理是相反的。
?在要求直線運動代替旋轉運動的地方是用液壓缸，它由運動活塞和缸體構成。當活塞由高壓流體驅動時，活塞桿傳遞力，推動負載移動一段設定的距離。
?當液壓缸中的活塞運動受阻時，例如當活塞有負載，在液壓缸中必然會產(chǎn)生一個相應的壓力。活塞面積以平方英寸為單位，受壓液體的壓力乘以活塞面積，就等于在活塞桿的末端產(chǎn)生的一個以磅為單位的輸出力。
?活塞桿的速度取決于受壓液體進入液壓缸里的多少。可以控制油液流如液壓缸的其中一端，在活塞桿上產(chǎn)生一個拉力或產(chǎn)生一個推力。在活塞上有密封裝置，防止流體的泄漏。
?活塞的方向控制取決于流體進入液壓缸的哪一端，當高壓流體進入液壓缸的一端時，流體一定從另一端流出。排出的流體又回液壓油箱。在利用空氣的氣動系統(tǒng)里，空氣是由缸體排放入大氣中的。
?方向控制閥也稱作二通閥、三通閥和四通閥等等，是根據(jù)它們的基本功能命名的。壓力控制閥和簡單的節(jié)流閥，通常采用二通閥，他們僅有通和斷功能。三通閥可以有幾種功能,這些和三通閥的油口有關。例如，來自泵的高壓流體可能傳送到拖拉機的液壓系統(tǒng)里驅動負載。在不需驅動時，三通閥將高壓流體送到驅動輸送機構的液壓馬達上。
?也可以用三通閥來控制單作用式液壓缸（只能單方面施力）的運動。例如，當三通閥通時，它可以阻止高壓流體流入液壓缸。同時，該閥可以把液壓缸中的液體導向液壓油箱，因此，柱塞缸可以在重力或回程彈簧的作用下回到它的初始位置。
?四通閥有四個油口。壓力油口控制流體連接到需要高壓的地方。同時有一個油口從高壓區(qū)排出油液。排出的液體流回液壓油箱。
29
收藏