組合專機-軸向柱塞泵體加工生產(chǎn)線專機及主要設(shè)備多頭鉆床及攻絲機床液壓系統(tǒng)設(shè)計

組合專機-軸向柱塞泵體加工生產(chǎn)線專機及主要設(shè)備多頭鉆床及攻絲機床液壓系統(tǒng)設(shè)計,組合,專機,軸向,柱塞,加工,生產(chǎn)線,主要,設(shè)備,裝備,多頭,鉆床,機床,液壓,系統(tǒng),設(shè)計 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第一章 緒論 ZB40軸向柱塞泵體是柱塞泵的關(guān)鍵零件之一，單件小批量是生產(chǎn)沿用普通機床加工生產(chǎn)效率低，勞動強度大，質(zhì)量不穩(wěn)定。生產(chǎn)綱領(lǐng)1萬件/年是大批量生產(chǎn)。認真分析該零件的結(jié)構(gòu)特點，比較三種泵體生產(chǎn)工藝方案：六角車床加工；鼓較式組合機床—普通機床加工；專機生產(chǎn)線生產(chǎn)。經(jīng)過分析，確定采用專機生產(chǎn)線方案。生產(chǎn)流水線按つ形排列，全線由八臺專機和機械手、平衡吊、滾道等輔助設(shè)備組成。為了實現(xiàn)流水線依工序加工工件，實現(xiàn)工序自動化。首先必須實現(xiàn)幾穿加工循環(huán)自動化。本次設(shè)計是分析了零件結(jié)構(gòu)工藝特點、自動循環(huán)等后，完成軸向柱塞泵體加工生產(chǎn)線專機及主要輔助設(shè)備平面布置和完成粗鏜機的液壓系統(tǒng)設(shè)計，保證其循環(huán)自動化，提高勞動生產(chǎn)率，減輕勞動強度，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。 - 33 - 第二章 零件加工及工藝流程 ZB40軸向零件毛坯采用鑄造，材料為HT200，在鑄造過程中鑄出了油路，提高精度，減少了加工工藝。其零件圖及技術(shù)要求如圖1。 圖2.1泵體零件圖 其泵體加工流程如下： 工序號 工序內(nèi)容 工序圖 設(shè)備 1 粗鏜孔 粗鏜 機 2 車基準外圓、端面 車基準機床 3 細鏜孔及端面 雙頭鏜床 4 精鏜孔 740金剛鏜T 5 銑油槽 雙頭銑 6 精車端面 小立車 第三章生產(chǎn)流水線 生產(chǎn)流水線是指老對象按照一定的工藝路線、順序通過各個加工中心，并按照一定的生產(chǎn)速度完成作業(yè)。 本次設(shè)計的流水線是由六臺機床構(gòu)成的，其在裝卸方面是采用受動作業(yè)，加工傳輸自動，根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》可知其加工工藝順序先粗后精，故先才采用粗鏜然后精鏜，所以流水線布置如圖2： 圖3.1流水線布置圖 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第四章 粗鏜及液壓系統(tǒng)設(shè)計 4.1 確定各加工序余量 粗車 其加工余量尺寸鏈圖如圖 圖4.1 余量尺寸鏈 表4-1 基本尺寸 ES IS 3 0.5 -0.5 -1.3 +0.54 +0.35 1.7 +1.04 -0.15 由表得， ，  4.2 粗鏜切削用量和基本工時的確定 本工序采用復(fù)合鏜刀，分別從兩頭一次進給完成加工。鏜刀桿直徑由《組合機床》表4-2 表4-2刀具選擇 鏜孔直徑D 30~40 40~50 50~70 70~90 鏜桿直徑d 20~30 30~40 40~50 50~65 鏜刀截面B×B 8×8 10×10 12×12 16×16 鏜刀裝好后，在粗鏜時，一般要保證下列幾何參數(shù)： 主偏角： 副偏角： 前角： 刃傾角： 主后角： 副后角： 刀尖圓角半徑： 圖4.2粗鏜刀具圖 由上圖可知，鏜刀為復(fù)合鏜刀。其加工余量可由粗鏜圖得： ，由《機械加工工藝手冊》表11.4-1得，取 即轉(zhuǎn)速為： 由《機械加工工藝手冊》選T68鏜床，查得其實際轉(zhuǎn)速為： 加工工時 4.3 粗鏜機液壓缸設(shè)計 對粗鏜這道工序來說，它要求的軸進給的精度要求不是很高的，其加工試意圖如下： 圖4.3工位圖 該系統(tǒng)共由5個液壓缸組成：三個夾緊液壓缸、左進給液壓缸、右進給液壓缸。在加工過程中，當工件夾緊后，左右動力頭同時對工件進行加工，只有當左右加工全部完成后，夾緊液壓缸才會松開，然后才能從裝工件，進行下一個零件的加工。 4.3.1粗鏜左、右液壓缸的動作分析： 圖4.4動作分析圖 P1——液壓缸工作壓力； P2 ——液壓缸回油腔工作壓力； ——液壓缸無桿腔面積； ——液壓缸有桿腔的有效面積。 因左、右的工作是一樣的，在設(shè)計過程中只要設(shè)計一個即可以。液壓缸的動作循環(huán)圖如 下： 圖4.5工進圖 它的工作是粗鏜內(nèi)孔時提供縱向運動（走刀運動） 刀具材料為高速鋼，工件材料為鑄鐵HT200，硬度為 HB190其快進時速度為機床總工作臺重為 G=3000N（g=10）。往復(fù)運動的加減速度時間不超過0.2s.動力滑臺采用燕尾導(dǎo)軌。其靜摩擦系數(shù)0.2，運動摩擦系數(shù)=0.1. 4.3.2 負載分析 粗液壓缸主要是提供鏜孔時的軸向運動，即鏜削時能夠提供其軸向切削力能滿足要求。YT15在車鑄鐵時軸向切削力由《機械加工工藝手冊》表2.4-21得 其中 ，，，，， 注:在加工過程中加工條件不改變.即不考慮. 阻力負載: 靜摩擦力 動摩擦力 慣性負： 由此可得出液壓缸在各個工作階段的負載如表 表4-3負載表 工況 負載阻力 負載力F(N) 推力 啟動 981 1090 正向加速 698.5 776 快 進 490.5 545 工進 1654 1838 反向加速 668.5 743 快退 490.5 545 注:1 液壓缸的機械效率 2 不考慮動力滑臺上顛覆力矩的作用。 4.3.3 液壓缸主要參數(shù)的確定 由表1-1可知道其最負載為854N，由《液壓傳動》表11-2可知，當負載時，其工作壓力應(yīng)取,本設(shè)計中取. 由<<液壓傳動與控制>>表7-2可知: 因為本系統(tǒng)是一般輕載的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng),背壓在應(yīng)在 之間 本設(shè)計中取 由<<液壓傳動與控制>>表7-3可知,當液壓缸的工作壓力時,活塞桿的直徑 本設(shè)計取 由<<液壓傳動與控制>>表7-3,當時,液壓缸往返速率比,即 已知液壓缸有桿腔的 所以由<<液壓傳動與控制>>式7-10 得液壓缸無桿腔面積: 由上式得液壓缸無桿腔面積: 所以液壓缸的內(nèi)徑: 液壓缸: 由<<液壓傳動與控制>>表7-5和7-6(GB2348-80) 液壓缸內(nèi)徑 活塞桿直徑 即有桿腔的實際面積為: 液壓缸無桿腔實際面積為: 4.3.4負載圖和速度圖的繪制 綜上計算數(shù)據(jù),其負載圖和速度圖分別如下速度按已知數(shù)值，，由主軸轉(zhuǎn)速和每轉(zhuǎn)進給量求出、快進行程、工進行程、快退行程 圖4-6負載圖及速度圖 4.3.5 液壓缸的強度校核 由<<液壓與氣壓傳動>>書活塞寬度.活塞有效行程取決于機構(gòu)運動的最大行程.導(dǎo)向滑動面積長度C的值:當時, ,因為D=50mm,這里取 圖4-7液壓缸 缸筒的壁厚校核 選缸筒材料為由<<機械工藝設(shè)計手冊>>得 ,活塞桿材料為45鋼 由<<液壓傳動>>  n取5, 按下公式進行計算: δ=10mm>0.065mm 合格 桿徑d 即合格 其中: 液壓缸蓋固定螺栓直徑(45鋼)取 其中Z=6,F=854N,K=1.4, 合格 5.穩(wěn)定性校核 活塞桿的長取200mm，并采用一端固定一端自由 由《液壓傳動與控制》可知道，受壓活塞桿，當其軸向負載F超過穩(wěn)定臨界力時，會產(chǎn)生縱向彎曲面喪失穩(wěn)定，所以液壓缸的負載應(yīng)滿足下列條件： 其中 式中 F-------活塞桿最大軸向負載； -----活塞桿產(chǎn)生縱向彎曲喪失穩(wěn)定的最小力，即能保持壓桿穩(wěn)定的臨界力； -------安全系數(shù)，其值為2~4. 取n=4,m=85 所以 所以用公式： 其中 材料強度試驗值，對鋼取 活塞桿橫截面面積 液壓缸支承方式?jīng)Q定的末端系數(shù)n，可按《液壓傳動與控制》表3-1選取 合格 根據(jù)上述D與d的什，可估算液壓缸在各個工作階段中的壓力、流量和功率如下表： 表4-4壓力、流量和功率 工況 負載 回油腔壓力 進油腔壓力 輸入流量 輸入功率 計算式 快進 啟動 1090 0 0.62 ____ ____ 加速 776 0 0.40 ____ ____ 恒速 545 0 0.28 16.06 0.075 工進 854 0 0.43 0.118 0.0085 快退 啟動 1090 0 0.74 ____ ____ 加速 743 0 0.54 ____ ____ 恒速 545 0 0.37 42.78 0.264 4.3.6粗鏜夾緊液壓缸設(shè)計 4.3.6.1 夾緊液壓缸的的作用 夾緊液壓液壓缸在本工件加工過程中起著非常重要的的作用，它的作用是將工件夾緊。如果不能夾緊，那么加工出來的工件就可能精度達不到或是廢品。這樣就不但能帶來利潤，同時還造成很大的浪費，所以，在整個加工過程中，夾緊液壓缸是非常的重要。 4.3.6.2夾緊液壓缸的動作分析： 圖4-8動作分析圖 P1——液壓缸工作壓力； P2 ——液壓缸回油腔工作壓力； ——液壓缸無桿腔面積； ——液壓缸有桿腔的有效面積。 它的動作只有夾緊和松開，其夾緊的的程度由溢流閥來控制。而下一步的工作則是由壓力繼電器來控制，當夾緊到一定程度時，也就是壓力增加到一定時，壓力繼電器會發(fā)出一個信號來控制下一步動作的進行。 4.3.6.3 夾緊液壓缸的負載分析 夾緊液壓缸的主要工作是將工件夾緊，不讓工件在車削時轉(zhuǎn)動。其夾緊力應(yīng)大于或等于主切削力 由《機械加工工藝基礎(chǔ)》式1-15 其中： ，，，， 由于加工條件不變，即不考濾 由知道該液壓缸所要承受的力與前所計算的左右進給液壓缸所要承受的力大小差不多，在這里就選用其一液壓缸的各參數(shù)。在此就不在作計算。 4.3.7液壓系統(tǒng)的原理圖的擬定 從整個系統(tǒng)來看，該系統(tǒng)共由五個液壓缸組成，分別為：左進給液壓缸、右進給液壓缸、三個夾緊液壓缸。在工作過程中左進給液壓缸和右進給液壓缸是同時工作的。 4.3.7.1、選擇液壓回路 1、保壓回路 在系統(tǒng)中，要使車的每一個工序都能順利進行，那么工件必須得夾緊。夾緊裝置由頂尖液壓缸和夾緊液壓缸組成，夾緊在整個加工過程中非常重要，因此必須有一個保壓回路來維持夾緊時的壓力。其保壓回路的圖如下 圖4-9保壓回路 2調(diào)速回路（速度換接回路） 在加工過程中因有快進、工進，它們的速度不同。因而必須有一個高速回路來實現(xiàn)這一過程的速度的控制。在本系統(tǒng)中，由于要求較高，即高速都受用出口節(jié)流高速回路來制控其速度的變化。其圖如下： 圖4-10調(diào)速回路 3換向回路 在不同的工作情況下，尚油液的流向是不相同的。因此必須有一個換向回路來控制液壓油的流向。在本設(shè)計中可以采用三位四通電磁換向閥來實現(xiàn)這一過程的控制。其圖 如下： 圖4-11換向回路 4、卸載回路 因是大批量生產(chǎn)，所以中間裝夾工件時與加工工件之間必然有停，而我們不可能將整個系統(tǒng)的電繁頻起停，這樣會影響其整個統(tǒng)系的使用壽命。因而要設(shè)制一個卸載回路來解決加工中的這一問題，同時還有保壓作用。其圖如下： 圖4-12卸載回路 5、換速回路 本設(shè)計中各個階段的作動都有不同之處，為了達到做完一個過程后能進行下一個程，就必須有一個控制回路來實現(xiàn)。本設(shè)計中選用行程開關(guān)來實現(xiàn)這一個程。每當在工作時碰到一個行程開關(guān)時，行程開關(guān)都會發(fā)出一個電信號來控制下一步的工作的進行。其圖如下： 圖4-13換速回路 4.3.7.2液壓回路的綜合系統(tǒng)圖的擬定 把上面各路回組合畫在一起，即得了綜合回路 圖4-14液壓回路的綜合系統(tǒng)圖 其動作情況表 表4-5動作情況表 序號 動作名稱 訊號來源 電磁閥編號 1CT 2CT 3CT 4CT 5CT 6CT 7CT 8CT 9CT 10CT 1 工件夾緊 K + 2 右進給 快進 1YK + + + 3 工進 5XK + + 4 快退 6XK + + 5 左進給 快進 1YK + + + 6 工進 2XK + + 7 快退 3XK + + 8 工件放松 4XK、1XK + 9 工件停止 1XK + + 4.3.8液壓泵液壓元件的選擇 從以上分析和各液壓缸在不同工作階段的壓力流量和功率值的表中可知 液壓缸在整個工作循環(huán)中的最大工作壓力為，如取進油路上的壓力損失為0.2MPa，壓力繼電器調(diào)整壓力高出系統(tǒng)最大工作壓力值為0.5MPa如果取回油路上的壓力損失為0.5MPa。則液壓泵的最大工作壓力應(yīng)為： 液壓泵向液壓缸提供的最大流量為10.507L/min，若回路中的泄漏按液壓缸輸入的10%計算，則液壓泵的總流量應(yīng)為。溢流閥的最小穩(wěn)定流量為：3L/min,而工進時輸入液壓缸的流量為 ：0.43L/min,所以液壓泵流量規(guī)格最少應(yīng)為：3.43L/min。 根據(jù)以上數(shù)據(jù) 由《機械設(shè)計手冊》表20-5-6選內(nèi)嚙合齒輪泵： 表4-6 嚙合齒輪泵 型 號 BB-B 額定壓力(MPa) 2 .5 排 量(mL/r) 4~125 轉(zhuǎn) 速(r/min) 1500 容積效率 >80~90% 生產(chǎn)廠家 上海機床廠 液壓泵輸出最大流量為；壓力為1.62MPa如取內(nèi)嚙齒輪泵的總功率為，則液壓泵驅(qū)動電機所需的功率為 根據(jù)此數(shù)值查閱《機械設(shè)計手冊》電機產(chǎn)品目錄，最后確定選取Y802-2型三相異步電動機 表4-7 Y802-2型三相異步電動機 電動機型號 Y801-2 額定功率（kw） 0.75 滿載轉(zhuǎn)速（r/min） 2825 額定轉(zhuǎn)矩 2.2 重 量（Kg 16 4.3.9 .閥類元件及輔助元件 根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過各個閥類元件的實際流量，可選出這些元件的型號規(guī)格。 表4-8元件的型號及規(guī)格 序號 名 稱 通過流量 額定流量 額定壓力 MPa 型號規(guī)格 1 過濾器 46 80 <0.02(壓力損失) XU-80-80J 2 先導(dǎo)益流閥 63 16 YF3-10B 3 內(nèi)嚙合齒輪泵 46 ______ _____ BB-B 4 三向異步電動機 _______- ______ _____ Y802-2 5 二位二通電磁換向閥 180 16 22DF3-E16B 6 三位四通電磁換向閥 25 16 34DF3-E6B 7 二位二通電磁換向閥 25 16 22DF3-E6B 8 調(diào)速閥 50 16 AQF3-E10B 9 單向閥 80 16 AF3-Ea-10B 10 三位四通電磁換向閥 60 16 34DF3-E10B 11 二位二通電磁換向閥 60 16 22DF3-E10B 12 液控單向閥 250 25 CPG-6-35-50 13 行程開關(guān) ______ _____ _____ 14 直通式溢流閥 250 35.5 DBD15P 15 壓力繼電器 ______ _____ 14 PF-B8C 16 開關(guān) ______ _____ ____ Y63 17 壓力表 ____ _____ 16 AF6P30 18 壓力繼電器 50 16 PF-B10C 19 二位四通電磁換向閥 19 16 24DF3-E6B 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4.3.10 油管 各元件間連接管道的規(guī)格按元件接口處決定，液壓缸進，出的最大流量計算。由于液壓泵具體選定之后液壓缸在各個階段的進，出流量已與原定數(shù)值不同，所以重新計算 表4-9液壓缸流量表 快 進 工 進 快 退 輸入流量（L/min） 排出流量（L/min） 運動速度（m/min） 根據(jù)這些數(shù)值，當油液在壓力管中流速取3m/min時，按《液壓傳動》式（7-8）得液壓缸有桿腔和無桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為： 由《機械設(shè)計手冊-液壓傳動》表20-8-2得d=20mm,管厚取2mm(這兩根油管都按GB/T 8163)，管接頭螺紋M18。 油箱 油箱容積按《液壓傳動》式7-7估算，當取時，求得其容積為： 由《機械設(shè)計手冊-液壓傳動》表20-8-160取靠近標準值V=125L（按GB 2876-81） 4.3.11 液壓系統(tǒng)的性能驗算 工進在在整個工作循環(huán)中所占的時間比例最大，所以系統(tǒng)發(fā)熱和油液溫升可用工進時的情況來計算。 工進時液壓缸的有效功率為： 液壓缸的輸出功率為： 由此得液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為： 按《液壓傳動》式11-3求了出油液溫升近似值： 溫升沒有走超出允許范圍，液壓系統(tǒng)中不須要設(shè)置冷卻器。 由于三個液壓缸采用相同的結(jié)構(gòu)，所以只計算一個，不再行計算。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第七章 結(jié)論 畢業(yè)設(shè)計是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的機會，通過這次比較完整的液壓系統(tǒng)設(shè)計，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實際設(shè)計的結(jié)合鍛煉了我的綜合運用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進行畢業(yè)設(shè)計的目的所在。 雖然畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設(shè)備的選用標準，我都是隨著設(shè)計的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會應(yīng)用的。和老師的溝通交流更使我從經(jīng)濟的角度對設(shè)計有了新的認識也對自己提出了新的要求，舉個簡單的例子：液壓缸的選擇就會對生產(chǎn)成本有著重要的聯(lián)系，這些本是我工作后才會意識到的問題，通過這次畢業(yè)設(shè)計讓我提前了解了這些知識，這是很珍貴的。 在設(shè)計過程中一些設(shè)計讓我很頭痛，原因是由于本身設(shè)計受到本身的框定，而又必須考慮本專業(yè)的一些要求規(guī)范，從而形成了一些矛盾點，這些矛盾在處理上讓人很難斟酌，正是基于這種考慮我意識到：要向更完美的進行一次設(shè)計，與其他專業(yè)人才的交流溝通是很有必要的，這其中也包括更好的理解機械設(shè)計的各種要求，更要從祖國的高度看待一些大局上的問題更好的處理各種矛盾。 提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設(shè)計讓我積累了無數(shù)實際經(jīng)驗，使我的頭腦更好的被知識武裝了起來，也必然會讓我在未來的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強的溝通力和理解力。 順利如期的完成本次畢業(yè)設(shè)計給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心，無論給水流水線還是粗鏜機設(shè)計，我都采用了一些新的技術(shù)和設(shè)備他們有著很多的優(yōu)越性但也存在一定的不足，這些不足在一定程度上限制了我們的創(chuàng)造力。比如我的設(shè)計在節(jié)約生產(chǎn)成本上有很多的不足，這無疑是很讓我自身感到遺憾的，可這些不足正是我們?nèi)ジ玫难芯扛玫膭?chuàng)造的最大動力，只有發(fā)現(xiàn)問題面對問題才有可能解決問題，不足和遺憾不會給我打擊只會更好的鞭策我前行，今后我更會關(guān)注新技術(shù)新設(shè)備新工藝的出現(xiàn)，并爭取盡快的掌握這些先進的知識，更好的服務(wù)于社會。 參 考 文 獻 機械圖樣新舊國家標準對照匯編…………………………..蔣知民編 國防工業(yè)出版社，1986.8 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)…………………………………………..張捷主編 西安交通大學(xué)出版社，2006.2 液壓傳動……………………………………………………..黃宏甲、黃誼主編 機械工業(yè)出版社，2000.9 機械自動化和自動線………………………………………..華中工學(xué)院機械制造教研室編 機械工業(yè)出版社，1981.3 機械加工工藝手冊………………………………………….孟少龍主編 機械工業(yè)出版社1991.9 致 謝 要謝謝學(xué)校讓我們做這次畢業(yè)設(shè)計，雖說這是每個畢業(yè)生的必經(jīng)環(huán)節(jié)，但我的確在這次設(shè)計中得到了鍛煉,它是比較完整的、系統(tǒng)的一次設(shè)計，培養(yǎng)了自己的獨立工作的能力；讓我們將零散的知識聯(lián)系了起來，還使我查閱文獻的能力提高了很多。在這次畢業(yè)設(shè)計中，要特別感謝的是我的指導(dǎo)老師張應(yīng)遷老師，在他的指導(dǎo)下，通過查閱各種資料，才能順利的完成設(shè)計。現(xiàn)在我們即將走入社會，走向工作崗位，將自己所學(xué)的知識奉獻于社會，所以我會更努力的使自己作個對社會有用之人。