毕业设计（论文）铁路轴承内圈淬火压床设计

济南大学泉城学院毕业设计题目高速铁路轴承内圈淬火压床开发设计专业机械设计制造及其自动化班级机设07Q1学生解瑞建学号20073006032指导教师王研军二一一年四月二十一日摘要淬火压床是套圈类、盘套类零件的专用淬火设备。淬火压床则是把合适的淬火模具与具有淬火功能的机床组合为一体，满足淬火要求。在压床内被淬火零件的急冷过程中，采用合适的淬火模具能有效地阻止零件收缩，减少变形，保证热处理质量和零件尺寸稳定。本设备是铁路轴承内圈淬火生产线的配套设备。设备每循环可完成两件内圈的淬火，按工艺要求，可设定淬火的自动控制程序。设备配有抓取工件的机械手，完成自上料淬火出料的全自动循环过程。设备具有自动化程度高、可先靠性好、淬火工件质量稳定、占地面积小等显著特点。采用该设备可大大提高淬火工作效率，减少劳动强度，降低废品率，促进工程热处理工艺水平的提升。也易于组成生产联线的用于大批量生产。本设备略作改动，配备相应的模具后，完全适用任何其它的套圈类和盘套类零件的淬火工作。关键词淬火压床；专用设备；自动化；热处理工艺ABSTRACTQUENCHPRESSISRINGTYPE,DISHSETSSPECIALQUENCHINGEQUIPMENTPARTSQUENCHPRESSISTHEAPPROPRIATEFUNCTIONOFQUENCHINGTHEMOLDANDMACHINECOMBINATIONHASHARDENEDASAWHOLE,TOMEETTHEHARDENINGREQUIREMENTSINTHEPRESSBEDISPARTOFTHEQUENCHHARDENINGPROCESS,USINGTHEAPPROPRIATEQUENCHMOLDCANEFFECTIVELYPREVENTPARTSHRINKAGE,REDUCEDEFORMATION,HEATTREATMENTTOENSURETHEQUALITYANDPARTDIMENSIONALSTABILITYBEARINGINNERRINGOFTHEDEVICEISARAILWAYLINEQUENCHINGEQUIPMENTEQUIPMENTTOBECOMPLETEDPERCYCLE,HARDENINGTHEINNERTWO,ACCORDINGTOPROCESSREQUIREMENTS,CANBESETTOAUTOMATICALLYCONTROLTHEQUENCHINGPROCESSDEVICEWITHAROBOTTOCRAWLTHEWORKPIECETOCOMPLETETHESELFFEEDINGQUENCHINGTHEFULLYAUTOMATICDISCHARGECYCLEHIGHDEGREEOFAUTOMATIONEQUIPMENTCANBEGOODBYQUENCHINGTHEWORKPIECEQUALITY,SMALLFOOTPRINT,ANDOTHERNOTABLEFEATURESUSINGTHISEQUIPMENTCANGREATLYIMPROVETHEQUENCHINGEFFICIENCY,REDUCELABORINTENSITY,REDUCESCRAP,FACILITATINGTHEUPGRADINGOFTHELEVELOFHEATTREATMENTALSOEASYTOFORMTHEPRODUCTIONLINEFORMASSPRODUCTIONMINORCHANGESOFTHEDEVICE,WITHACORRESPONDINGMOLD,THERINGISFULLYAPPLICABLETOANYOTHERCLASSESANDPARTSOFTHEQUENCHINGDISKSETSWORKKEYWORDSQUENCHINGPRESSESSPECIALEQUIPMENTAUTOMATIONHEATTREATMENT目录摘要IABSTRACTII1淬火压床设计前言12淬火压床主体设计321压床设计概述322设计要求423设备主要参数424设备结构525机床概述73压床液压系统设计931液压系统的组成932液压传动的性质933液压传动的特点1034设计任务分析1335液压系统方案1436负载分析1437液压缸主要参数的确定1738液压系统图2139确定电动机型号23310油箱的设计24311液压系统的性能验算244结论32参考文献34致谢35附录361淬火压床设计前言机床产业是机械制造业的关键产业，为机械制造业提供装备。从经济角度来讲，机床产业对于发展国民经济、增强国家的综合国力和发展高新技术产业有着重要的作用。机床产品的发展是高精度、高效率、柔性化、智能化和自动化。我国的机床产业在总体设计制造水平与工业发达的国家相比，还有很大的差距。主要是表现在设计方法的落后、设计资料的老化、设计标准难于与国际发达国家的技术指标接轨。在机械加工工业中，由于加工复杂工件的需要，一般机床已不能满足要求，因而出现了自动控制机床及数字控制机床，用以加工复杂曲面和形状的工件。我国进入WTO之后，为我国的机械行业的发展带来了新的发展机遇，我国对机械行业装备的高度关注，促进了我国的机床设计制造水平的提高，增强了机床产品的国际竞争力。毕业设计是机械设计制造及其自动化专业教学计划的一个重要组成部分，是各教学环节的继续深化和检验，其实践性和综合性是其他教学环节所不能替代的，是学生理论联系实际的课堂。毕业设计是对大学生进行科学教育，强化工程意识和创新意识，进行工程基本训练，提高工程实践能力和创新能力的重要培养阶段。通过毕业设计，可以培养学生树立正确的设计思想和掌握现代设计方法，综合运用所学的基础理论，基本知识和基本技能，提高分析解决实际问题的能力。可以提高学生的创造能力，增强创新设计水平。总之，毕业设计是对学生所学知识综合运用能力的全面而又系统的总结。毕业设计为大学生提供了培养和造就实践能力和创新能力的必要物质基础和良好的环境，每位同学都必须珍惜这一难得的机会，有效地利用宝贵的毕业实习和毕业设计时间，把培养实践能力和打造创新能力作为毕业设计的指导思想。本机床是对列车、汽车、拖拉机、轴承等行业齿轮及轴承环等零件进行淬火的热处理设备。同时，圈套类和盘套类的零件也可以在本机上进行淬火。本机床必须和相应的淬火模具进行配套使用，本机床为半自动机床，适宜于成批生产，除了工件装卸外，其它部分都该是自动化的。机床的传动全部采用电气、液压控制，实现了自动工作循环。有助于被淬火零件的精度控制和淬火质量的稳定，又可以减轻工人的劳动强度。本机床工作台采用液压传动，可在上料位置与工作位置移动。把一批淬火零件加热至淬火温度，然后放入本机床，在压床内进行冷却，完成淬火工序。设计说明书上的一些主要参数数据是以机械设计手册、机床设计手册、液压和气压手册、机械设计、液压与气压传动、机床装备设计中的国家标准作为参考的。2淬火压床主体结构设计21淬火压床设计概述淬火压床主要使工件在压力和限位下进行淬火冷却，以减少零件的冷却变形和翅曲，把工件热成型和淬火合并为一个工序，以简化工序和节约能源。需要淬火的工件在机械模具的压紧下进行淬火，便于控制需要冷却的工件的主要设计参数，也是很好地控制介质质量、压力、冷却时间等有利于冷却过程的控制。根据设计要求为高速铁路轴承内圈淬火压床设计，按零件类型是轴类淬火压床，其工作原理为工作台采用液压传动，可在上料位置和工作位置内移动。把一批淬火零件加热至淬火温度，然后放入本机床内，驱动液压使上模合并下压工作台，在压床内冷却，完成淬火工序。卧式旋转淬火压床属于半自动化加工机床，易于组成生产连线用于大批量成产。22设计要求首先要满足用户的各种需要，确保机床的加工范围、工业淬火的精度和生产的经济性等原则。合理安排工件的传动位置，尽量用较短的传动链，以简化机床机构，提高淬火机床传动机构的传动精度和传动效率。通用机床必须满足参数标准和系列关于机床布局的方向规定，机床要求结构要简单、实用、合理。冷却油量的控制装置通过不同通径的电磁阀的相互结合来实现冷却油流量的控制。模具驱动油缸与开合油缸协调动作以保证其同时达到工作位置。设计参数模具驱动油缸工作负荷1000KG工作时间32S最大工作速度0075M/S开合油缸工作负荷300KG工作时间16S最大工作速度0025M/S23设备的主要技术参数1每循环淬火零件数量2件2生产节拍6分钟（可调）3油循环冷却时间099分钟4设备主参数立柱间距960MM动横梁行程120MM最大速度75MM/S进程75MM/S回程65MM/S工作台行程500MM最大速度50MM/S进程50MM/S回程50MM/S6机械手横向行程750MM提升距离120MM手指抓取范围160260MM单向循环时间35S7液压站油泵最大工作压力10MPA公称流量40L/MIN电机功率55KW8冷却系统出油口距地面高度2500MM贮油箱有效容积15M08M065M循环泵功率3KW循环泵扬程14M24设备结构241设备组成部分1淬火压床主机1台2淬火模具4套随主机配备3机械手1套单独配备4高位油箱1套单独配备循环泵及油箱1套随高位油箱配备5液压站1套单独配备电机、泵1套随液压站配备6电气控制箱1套单独配备7翻转台1套单独配备淬火压床机身采用板焊结构，机身是全机床的承载框架。动横梁工作油缸固定在上横梁上，动横梁设计有导向杆，与衡量上的导向套滑配。动横梁上装有卸料油缸，正对油缸的下面装有淬火上模具。动横梁的下表面连接着起冷却作用的开合油缸。工作台由一只油缸可以在导轨上上下移动。配油阀箱与工作台相对，装在立柱一侧。液压操作板在机顶上侧，就地控制箱在机柱的一侧，就地起控制作用。机床在正常工作时就地控制柜起控制按钮站的作用。机床的工作台和动横梁配备带有内撑式淬火模具，在淬火过程之中可以对工件发出力的作用，以克服工件应力变形。机床上下料的机械手移动导轨和机床的中心线重合。导轨一端用螺钉固定在机床的上横梁上，另一端利用支柱来支撑，形成和机床可相连接的过桥形式，机械手在上面移动，完成从送料端上的红热件套入淬火模具中，再从淬火模具中取出已经淬火完成的工件放到出料端。液压系统采用一体化设计，即液压发生装置置操纵板于一体，油泵的输出压力油直接经过操纵板、控制阀、管道和安装在机床上的分油板，来控制执行各个部件的动作，液压油箱侧面内配有水冷式冷却器。机械手和冷却油配流阀采用气压传动，气阀采用二组集装阀，一组用来控制机械手的动作，二组控制经配阀的动作，压缩空气经过气源三联体向集装阀供气。电柜控制系统由总电控柜、机床控制箱和就地控制柜组成。总电控制柜装有PLC主机及扩展、一次执行器件，柜门上还设有控制按钮。机床控制箱设计有操作、按钮控制用来进行各种调整、调试、单动、自动各项操作功能的实现。就地按钮有启动、循环、急停三个常规按钮，便于机床的操作和控制。242机床的特点1机身配有可以移出工作台进行卸料，机床机构相对简单，有良好的工艺性2开合油缸内冷却油从上到下、从外到内循环流动形成循环冷却系统。由得定向流动增加了冷却效果3脱模可靠，装卸工件十分容易，便于机械手操作4机械手动作敏捷、准确5高位油箱自流进行冷却，小功率电泵进行补充液体，冷却油流动十分稳定、平稳6PLC程序自动控制同时还有保护和报警提示功能，扩大应用范围7就地控制柜操作方便、安全、灵敏8内圈用液压脱料式内撑模具，淬火件尺寸稳定、变形量小，便于机械手工作和人工上下料操作。25机床简述25主机主机由负荷框架、动横梁、移动台三部分组成。负荷框架由动横梁、左右立柱、底座构成，其作用是承受压件反力、油罩反力和脱模油缸的负荷以及汇集排除淬火冷却油液。淬火压床主要由加压、升降、旋转、退料、和卸料等部分组成。机床主横梁与主油缸、模具缸、上模具、油罩、导向柱、排油管、密封条组成。其作用是完成淬火和脱模。固定在上横梁的升降。左右导轨主要是方便机床的左右滑移。移动工作台主要由导轨座、工作台、油缸、压板、接板、进油管、挡铁组成。起作用是方便进行装卸料，工件回位后实现淬火。251加压部分加热后的工件由进料道滚入到随动托轮16的两根辊棒11上,在活塞杆10内,安装着转轴12,当活塞杆10向右移动时,移动压模15将工件推套在主转压模18上。与此同时,套装在转轴12上的推杆13,将随动托轮16推进一段行程之后,使随动托轮上的辊棒11始终托着工件。注意工件压靠后应离开辊棒2MM,使工件旋转时不与辊棒接触。252升降部分油缸体1与床体3固定相连联,活塞杆2通过座筒5与升降床身14固定相连联,活塞杆2如向下移动时,使升降床身14及工件沉入油底。253旋转部分工件进入油底立即进行旋转是由电机通过一对圆锥齿轮6和7,及两对直齿轮8和26带动主轴21旋转的。254退料部分工件在油中按预定时间旋转结束时,工件升起,活塞杆10左移退回,之后主轴21内的弹簧25,推着推料杆24,通过穿销20、推料筒19将工件推出。同时，随动托轮16在弹簧17的作用下,随着移动压模19退入到挡料筒9内时,最后挡料筒将工件挡落在随动拖轮16的辊棒11上。255卸料部分工件落在随动托轮的辊棒上后,接着随动托轮通过齿条22、齿轮23翻转90,将工件翻入出料道3淬火压床液压系统的设计31液压系统的组成按液压循环方式的不同，液压传动系统可以分为开式和闭式两种。在开式系统中，油泵从油箱吸油，供入液动机后再排出油箱。其结构简单，散热结构简单，散热良好，油液能在油箱内澄清，因而应用比较普遍。但油箱较大，客气和油液的接触机会较多，容易渗入。在闭式系统中，油泵进油管直接与液动机的排油管相通，形成一个闭合循环。为了补偿系统的泄露损失，因而常需附加一个小型的辅助补偿油泵和油箱。液压传动系统的主要组成1液动机（液压缸、液压马达）2液压泵3控制调节装置。包括各种压力、流量及方向控制阀，用以控制和调节液流的压力、速度和方向，以满足机器的工作性能要求和实现各种不同的工作循环。4辅助装置。如油箱、冷却器、滤油器、蓄能器、管道以及控制仪表等。5传动介质。是指各类液压传动中的液压油和乳化液。32液压传动的基本性质321力比例关系液压传动区别于其他传动方式的基本特征一力的传递是靠液体压力的传递来实现的，或者说力的传递是按帕斯卡原理来进行的。因此有人把液压传动成为“静压传动”。帕斯卡原理在密闭容器内，施加于静止液体上的压力等值地作用于液体的各个部分。结论在液压传动中的工作压力取决于负载，而与流入的液体量的多少没有任何的关系。注意负载包括，有效负载、无效负载、液体的流动阻力。322运动关系液压传动区别于其他传动方式的基本特征二运动速度的传递是按照“容积变化相等”的原则进行的。基于此有人称液压传动为“等容积式液体传动”。在流体力学中，把单位时间内流过某一通流截面A的流体体积成为流量，则流量QVA结论1活塞移动速度正比于流入液压缸中的油液流量Q,与负载无关。2活塞的运动速度反比于活塞面积，可通过对活塞面积的控制来控制液体速度。323功率关系由前述可得PFVWVPQ上式说明，在不计各种功率损失的条件下，液压传动系统的输出功率WV等于输入功率FV，并且液压传动中的功率可以用压力P和流量Q的乘积来表示。33液压传动的特点331液压传动的特点与电气及机械传动方式比较，液压传动具有以下优点1同样的功率，液压传动的质量轻、结构紧凑、惯性小；2能在很大调整范围内，实现无级调速；3运动平稳，便于实现频繁及平稳的换向；4与电气或压缩空气相配合，可实现多样的自动化；5系统内全部机构都在油内工作，能自行润滑，经久耐用；6液压元件易于实现通用化和标准化；7液压传动易于实现过载保护；332液压传动的缺点1泄露难以避免，影响工作效率和运动的平稳性，而且不适合用于较高的定比传动。为了防止泄露，配合件的制造精度要求相对比较高；2油液的温度及粘度的变化，会影响传动件机构的工作能力。在低温及高温条件下，采用液压传动，均有较大的困难；3油液中如渗有空气，则会产生噪音并使传动不平稳；4液压元件的制造及系统的调整均需要较高的技术水平；5确定故障产生的原因及消除这些原因都比较困难；6液压传动有较多的能量损失；7液压传动对油温的变化比较敏感，不宜在很高和很低的温度下工作；8液压传动出现故障不易排除；333液压泵、液压马达的选择应用一般常用的油泵有齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵。按泵的流量特性，可以分为定量泵和变量泵这两种类型。前者指当油泵转速不变时，不可以调节流量的变化。后者是指当油泵转速不变时，通过变量机构的调节，可使泵具有不同的流量。一般调节流量的方式有手动、电动、液动、随动和压力补偿等基本形式。齿轮泵一般均为定流量泵，叶片泵和柱塞泵有定流量和变流量两种形式。此外，对变量泵，按照输油方向，又可以分为单向和双向变量泵。前者工作时，输油方向不可以改变；后者工作时，通过调节可以改变油流的方向。齿轮泵可以分为外啮合及内啮合两种。前者构造十分简单，价格便宜。应用广泛。后者这种制造十分复杂，所以采用基本较少，但由于其体积小，重量轻、流量均匀所以寿命比较长，因而适合某些体积要求紧凑，重量要求轻的机器上。为了提高泵的流量均匀和运行稳定性，可以采用螺旋齿轮或者是人字齿轮。在结构上可以做成单机泵，双级泵和双联泵。齿轮泵构造简单，价格合适，工作可靠，维护方便，对于冲击负荷适应性好，旋转部分惯性小。但是它的漏油较多，轴承负荷较大，磨损较为剧烈。主要用于一般工程机械、矿山机械、农业机械等行业。叶片泵分单作用非卸荷式和双作用卸荷式两种。前者转子及轴受单向力，承受较大弯矩，故称为非卸荷式。然而后者，泵的吸油孔与压油孔都是径向相对的，轴只受扭矩不受弯矩，故称为卸荷式。单作用式叶片泵，可以采用改变定子和转子间偏心距的方法来调节流量的大小，所以一般适合做变量泵。但是相对运动部件较多，泄露较大，调节也就不方便，不适合于高压。双作用叶片泵，只能做定量泵。压力较高。输油较为均匀，应用较为广泛。叶片泵一般用于中、快速度，作用力中等的液压系统中，常见的工作场合有机床、油压机、起重运输机械、工程机械塑料注射机等等。柱塞泵分轴向柱塞泵和径向柱塞泵两种。前者较后者有很多的优点当功率和转速相同时，径向尺寸小，结构紧凑，因而有较小的惯性矩，单位功率所消耗的金属较少。转速高，压力大，效率较高。泵的径向作用力小，变量调节十分方便。但是轴向柱塞泵的轴向尺寸大，轴向作用力大，使止推轴承构造复杂化，加工工艺复杂，制造困难。液压马达与油泵在结构上无太大的差别，多数油泵若通入高压油，即可作为液压马达。由于电动机廉价，而且供应十分方便，所以只有在特殊情况下才采用液压马达，如果需要无级调速，速度的调节范围较大，而占地面积又需特别紧凑之处。液压马达传出的能量是液压马达的扭矩和转速，其大小取决于液压马达的工作容积、压力及其流量。工作容积越大，压力越大，则扭矩也就越大。工作容积越小，输入油量越多，则转速也就越大。类型压力排量转速扭矩技术性能及适用情况齿轮马达中低压小高小结构简单、价格低，抗污染性好。用于负载扭矩不大，速度平稳性要求不高，噪声限制不大及环境粉尘较大的条件叶片马达中压小高小结构简单，噪声和流量脉动小。适用于负载扭矩不大，速度平稳性和噪声要求较高的条件。轴向柱塞马达高压小高较大结构较复杂，价格高，抗污染性差，效率高，可变量。适于高转速扭矩较大平稳性较高的条件。行星转子摆线马达高压较大较低较大结构较复杂，价格高，抗污染性较好，输出扭矩大。适用于中速160320R/MIN、中转矩条件曲轴连杆式径向柱塞马达高压大较大大结构较复杂，价格高，低速稳定性和启动性能较差。适于负载扭矩大，速度低5100R/MIN，对运动平稳性要求不高的条件。内曲线径向柱塞马达高压大低大结构较复杂，价格高，径向尺寸较大，低速稳定性和启动性能好，适于负载扭矩大，速度低040R/MIN，对速度平稳性要求高的条件，一般用于直接工作驱动机构。334液压缸的分类液压缸的种类繁多，按照不同的分类方法，主要有以下类型1按照运动方式的不同分为往复直线运动液压缸和往复摆动液压缸；2按照压力作用方式可分为单作用液压缸和双作用液压缸。对于单作用液压缸，液压力只能使液压缸单向运动，返回靠外力，对于双作用液压缸，液压缸正反两个方向的运动均靠液压力。3按照结构特点分为活塞式、柱塞式、组合式。活塞式和柱塞式是液压缸的基本结构形式，而组合式则是他们的组合，以适应不同条件的要求。组合式种类较多，如伸缩缸、增压缸、串联缸等。液压缸结构简单，工作可靠，维修方便，所以应用相当地广泛，其数量也远远超过了液压马达。335液压阀的选择与使用直动式溢流阀与先导式溢流阀的流量一压力特性比较；减压阀的作用；调速阀的基本工作原理是本章的难点。从直动式溢流阀与先导式溢流阀的流量一压力特性曲线可看出,直动式溢流阀的调压偏差大于先导式,即其曲线斜率小于先导式。这是因为直动式溢流阀阀芯上的调压弹簧直接与阀的人口油压相对抗,为使弹簧能在较小的压缩量下获得足够的弹簧力液压力,弹簧刚度较大远大于先导式溢流阀主阀芯上的平衡弹簧刚度,否则弹簧将加长,阀体将增大,这就使得开启压力克服弹簧力、刚刚顶起阀芯的液压力与额定压力将阀芯顶到最高位置、弹簧压缩量为最大时的液压力,即全流压力之差一一调压偏差加大大于先导式溢流阀的调压偏差,故使曲线斜率小于先导式溢流阀,在流量发生相同或单位变化时,阀人口压力的波动量直动式溢流阀大于先导式,其定压精度低于先导式。又由于在高压大流量下,特别是在高压下,直动式溢流阀的弹簧力变形量较大,人工操作旋转调整螺母很费力,故直动式溢流阀适用于低压、小流量系统O而先导式溢流阀则因其调压偏差小主阀芯上的平衡弹簧刚度很软,开启比大,定压精度高,调节省力调压弹簧刚度虽然很大,但导阀锥阀的有效承压面积很小,故弹簧力自然减小,调节省力、灵活而适用于高压大流量系统。减压阀的作用是减压、稳压将较高的人口压力扣减低为较低的出口压力P2即减压,并使P2稳定在所调定的数值上即稳压。当负载减压支路的负载为零或负载所决定的压力小于减压阀的调定压力时,减压阀口常开,减压阀处非工作状态,这时减压阀口相当于一个通道,减压阀出口油压为零或为小于减压阀调定压力的某个数值；当负载压力等于减压阀调定压力时,减压阀口关小,减压阀处工作减压状态,其出口压力为所调定的额定值；当负载压力大于减压阀的调定压力或为无穷大液压油推不动负载、负载速度为零时,减压阀仍处于工作状态,出口压力仍为减压阀的调定值。与前者不同的是此时负载流量流径减压阀口通向负载的流量已为零因负载已停止运动,但仍有一部分流量经减压阀的导阀泄回油箱,因此,此时减压阀阀口的流量并不为零。这一点有些初学者理解不透,判断经常有误。调速阀的基本工作原理在教材I中已有述及,其前置减压阀的作用是保证调速阀中节流阀两端压差不随负载而变化,使所控制的速度稳定只取决于节流阀的过流断面积。但是从普通节流阀与调速阀的特性曲线看,曲线有一段重合图536,即二者作用相同。这主要是调速阀由不工作到工作这一启动过渡过程所致。调速阀在不工作时,其中的减压阀阀芯处最下端、减压阀口开度最大,不起减压作用,相当于一通道。此时的调速阀就是个普通的节流阀,所以二者的特性曲线重合。这时的减压阀出口、即节流阀入口处的油压还较小,还不足以克服减压阀阀芯上面的油压和弹簧力；当输入流量增加时,节流阀人口即减压阀出口泊压憋高,当憋高的油压对阀芯向上的作用力大于阀芯上端的油压与弹簧力之和时,亦即阀芯两端下端与上端的压差大于阀芯上端的弹簧力时,减压阀芯被顶起、上移,最后稳定在某一位置上,从而使减压阀口关小,起减压作用,调速阀启动完毕,进入工作状态。此后不管调速阀两端压差如何变化,其流量都是不变的。因此,若设完成启动过程的阀芯两端的压差为PMIN,则只有在阀芯两端调速阀两端压差PPMIN时,调速阀才能进入工作状态,调速阀的特性曲线亦呈水平状态,。336液压油的使用要求34任务分析设计参数模具驱动油缸工作负荷1000KG工作时间32S最大工作速度0075M/S开合油缸工作负荷300KG工作时间16S最大工作速度0025M/S设计要求模具驱动油缸与开合油缸协调动作以保证其同时达到工作位置。系统压紧力F40000N。工件重G10000N；机械手重G600N；模具重G40000N；滑台重G1000N；系统要求最大速度V75MM/S0075M/S启动与减速时间T05S则有；横梁；下降V0065M/S；上升V0075M/S行程L200MM工作台前进V0050M/S；后退V0060M/S行程L450MM模具油缸下降V0050M/S；上升V0065M/S行程L260MM开合油缸下降V0050M/S；上升V0070M/S行程L300MM其导轨面的夹角为90度，已知垂直作用于导轨的载荷FN120N，静摩擦因数FS02,动摩擦因数FD01。液压缸的机械效率为091。35液压系统方案的确定液压工作过程工作台液压缸后退前进；动横梁下降上升；模具缸下降上升；综上所述，考虑到系统的流量很大，变量泵不好选，第二种方案的经济性好，系统效率高，因此从提高系统的效率，节省能源的角度考虑，采用单个定量泵的、供油方式不太适，宜选用双联式定量叶片泵作为油源，所以选第二种方案。36负载分析361工作负载动横梁；工作最大负载F10000600N10600N工作台工作最大负载F02（100001000）N2200N模具油缸工作最大负载F40000N模具油缸有两个相同的油缸，所以每个的工作负载满载时为F40000/2N20000N。开合油缸工作最大负载F40000N模具油缸有两个相同的油缸，所以每个的工作负载满载时为F40000/2N20000N。362磨擦负载由于工件为垂直起升，所以垂直作用于导轨的载荷可由其间隙和结构尺寸可根据公式2XNFLKCOS计算出滑台垂直作用于导轨的压力约为120N，取01SDFF，则有静摩擦负载021/SIN4539FSN动磨擦负载167FDF363、惯性负载动横梁加速时最大惯性负载FG/GV/T10600/9810075/05N16208N制动时最大惯性负载FG/GV/T10600/9810075/05N162081N工作台加速时最大惯性负载FG/GV/T2200/9810060/05N26911N制动时最大惯性负载FG/GV/T2200/9810060/05N26911N模具油缸加速时最大惯性负载FG/GV/T20000/9810065/05N26504N制动时最大惯性负载FG/GV/T22000/9810065/05N26504N开合油缸加速时最大惯性负载FG/GV/T20000/9810070/05N28542N制动时最大惯性负载FG/GV/T22000/9810070/05N28542N根据以上计算，考虑到模具，动横梁液压缸垂直安放，其重量较大，为防止因自重而下滑，系统中应设置平衡回路。因此在对快速向下运动的负载分析时，就不考虑滑台2的重量。364、最大负载动横梁F（10600162083394）/091N1186376N工作台F（220026913394）/091N248445N模具油缸F（20000265043394）/091N2230657N开合油缸F（20000285433394）/091N2232897N37液压缸主要参数的确定液压缸是液压系统中的执行元件，它的职能是将液压能转换成机械能。液压缸的输入量是流体的流量和压力，输出的是直线运动速度和力。液压缸的活塞能完成直线往复运动，输出的直线位移是有限的。结构形式可分为缸体固定和活塞杆固定缸体固定工作台往复运动范围为活塞有效行程的三倍，（占地面积较大）。常用于小型设备。活塞杆固定工作台往复运动的范围为活塞有效行程的两倍（活塞杆固定，缸筒与工作台相连，进出油口可以做在活塞杆的两端（油液从空心的活塞杆中进去）。也可以做在缸筒的两端（需用软管连接）。动力由缸筒传出。常用于中、大型设备上。单活塞杆式液压缸的特点往复运动速度不同常用于实现机床的快速退回和慢速工作进给。两端面积不同，输出推力不相等。无杆腔吸油时工作进给运动（克服较大的外负载）。有杆腔进油时驱动工作部件快速退回运动（只克服摩擦力的作用）。工作台运动范围等于活塞杆有效行程的两倍。缸体和底盖焊接成一体。活塞靠支撑环导向用Y型密封圈密封，活塞与活塞杆用螺纹连接。活塞杆靠导向套导向，用V型密封圈密封。端盖和缸体用螺纹连接，螺母用来调整V型密封圈的松紧。缸底端盖和活塞杆头部都有耳环，便于铰接。因此这种液压缸在往复运动时，其轴线可随工作需要自由摆动。综上所述，选择单活塞杆式液压缸371、初选液压缸的工作压力根据分析此设备的负载，按类型属组合机床类，所以初选液压缸的工作压力为40MPA132计算液压缸的尺寸动横梁AF/P1186376/4000000M22966103M2D4A/05430220001/3141592605M00613M按标准取D63MM。工作台AF/P248445/4000000M20621103M2D4A/05406210001/3141592605M00281M按标准取D32MM。模具油缸AF/P2230657/4000000M25577103M2D4A/05469680001/3141592605M0084M按标准取D90MM。开合油缸AF/P2232897/4000000M25582103M2D4A/05469680001/3141592605M0084M按标准取D90MM。根据快上和快下的速度比值来确定活塞杆的直径横梁D2/D2D275/65D23004MM按标准取D25MM。无杆腔面积AD2/4314159266363/4311725MM2有杆腔面积AD2D2/43141592663632525/4262637MM2工作台由于其前进与后退速度相同根据设计手册确定D/D05058所以按标准取D18MM。无杆腔面积AD2/4314159263232/480425MM2有杆腔面积AD2D2/43141592632321818/454978MM2模具油缸D2/D2D265/50D43235MM按标准取D44MM。无杆腔面积AD2/4314159269090/463705MM2有杆腔面积AD2D2/43141592690904444/4484119MM2开合油缸D2/D2D270/50D4810MM按标准取D50MM。无杆腔面积AD2/4314159269090/463705MM2有杆腔面积AD2D2/43141592690905050/4439823MM2372、活塞杆稳定性校核动横梁因为活塞杆总行程为200MM，而且活塞杆直径25MM，LD200/258,不需要进行稳定性校核。工作台因为活塞杆总行程为450MM，而且活塞杆直径18MM，LD450/1825因为工作台液压缸的活塞杆主要受力为水平方向，因此不需要进行稳定性校核。模具油缸因为活塞杆总行程为260MM，而且活塞杆直径44MM，LD260/445910,不需要进行稳定性校核。开合油缸因为活塞杆总行程为300MM，而且活塞杆直径50MM，LD300/50610,不需要进行稳定性校核。373、求液压缸的最大流量动横梁QAV31172510400751060L/MIN1403L/MIN工作台QAV8042510400601060L/MIN290L/MIN模具油缸QAV6370510400651060L/MIN2484/MIN开合油缸QAV6370510400701060L/MIN2676/MIN钢筒壁及法兰的材料选45钢，活塞杆材料选Q235。354液压缸其它参数的选择（1）活塞的最大行程L已由要求给定动横梁L200MM工作台L450MM模具油缸L260MM开合油缸L300MM（2）小导向长度当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到导向套滑动面中点的距离称为最小导向长度H。如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度增大，影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保留有一最小导向长度。对于一般的液压缸，当液压缸的最大行程为L，缸筒直径为D时，最小导向长度为动横梁H200/2063/2MM10325MM425MM所以取H50MM工作台H450/2032/2MM22516MM385MM所以取H40MM模具油缸H260/2090/2MM1345MM58MM所以取H60MM模具油缸H300/2090/2MM1545MM60MM所以取H70MM（3）活塞的宽度的确定取B07D动横梁B07D0763MM441MM取B45MM工作台B07D0732MM224MM取B25MM模具油缸B07D0790MM63MM取B65MM开合油缸B07D0790MM63MM取B65MM（4）活塞杆长度的确定活塞杆的长度L活塞杆的长度应大于最大工作行程、导向长度、缸头、缸盖四者长度之和。既LH盖头但是为了使其能够工作，必须和工作台连接，所以还应支出一部分。考虑实际工作环境和连接的需要，取这部分长度动横梁与模具油缸为50MM，工作台为30MM。所以活塞杆的总长动横梁L20050847750MM461MM工作台L45050434030MM613MM模具油缸L2606013312250MM625MM模具油缸L3007013312250MM675MM（5）液压缸筒长度的确定L活塞最大行程活塞宽度活塞杆导向长度活塞杆密封长度。动横梁L220455010MM305MM工作台L450255010MM535MM模具油缸L260607010MM395MM开合油缸L300707010MM445MM38液压系统图的拟定液压系统图的拟定，主要是考虑以下几个方面的问题1、供油方式2、调速回路3、调速换接回路4、平衡及锁紧381、供油方式从工况图分析可知，该系统在快上和快下时所需流量较大，且比较接近。在慢上时所需的流量较小，因此从提高系统的效率，节省能源的角度考虑，采用单个定量泵的供油是不合适的，宜选用双联式定量叶片泵作为油源。382、调速回路由工况图可知，该系统在慢速时速度需要调节，考虑到系统功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，所以采用调速阀的回油节流调速回路。383、调速换接回路由于快上和慢上之间速度需要换接，但对换接的位置要求不高，所以采用由行程开关发讯控制二位二通电磁阀来实现速度的换接。384、平衡及锁紧为防止在上端停留时重物下落和在停留斯间内保持重物的位置，特在液压缸的下腔（无杆腔）进油路上设置了液控单向阀；另一方面，为了克服滑台自重在快下过程中的影响，设置一单向背压阀。本液压系统的换向阀采用三位四通Y型中位机能的电磁换向阀。39确定电动机的型号电动机已经标准化，系列化。应按照工作机的要求，根据选择的传动方案选择电动机的类型，容量和转速，并在产品目录中查出其型号和尺寸。391电动机类型和结构的选择电动机有交流电动机和同步电动机两类，异步电动机又分为笼型和绕线型两种，其中以普通笼型异步电动机应用最多。目前应用最广的是Y系列自扇冷式笼型三相电动机，其结构简单，启动性能好，工作可靠，价格廉价，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体，无特殊要求的场合，如运输机，机床，风机，农机，轻工机械等。在经常需要启动，制动和正，反转的场合（如上料机，起重机），则要求电动机转动惯量小，过载能力大，应选用起重及冶金用三相异步电动机YZ型（即笼型）或YZR型（即绕线型）。在连续运转的条件下，电动机发热量不得超过许可温升的最大功率称为额定功率。负荷达到额定功率时的电动机转速称为满载转速。三相交流异步电动机的铭牌上都有额定功率和满载转速。为满足不同的输出要求和安装需要，同一类型的电动机可制成几种安装结构形式，并以不同的机座号来区别。各型号电动机的技术参数，如额定功率，满载转速，启动转矩和额定转矩之比，最大转矩和额定转矩之比，外形及安装尺寸等，可查阅有关机械设计手册或电动机产品目录。查看电机产品目录、拟选用电动机的型号为Y160L6。（设计手册P78）392确定电动机的功率电动机功率的选择直接影响到电动机的工作性能和经济性能的好坏。如果所选电动机的功率小于工作要求，则不能保证工作机正常工作，使电动机经常过载而提早损坏；如果所选电动机的功率大，则电动机经常满载运行，功率因数和效率底，从而增加电能的消耗，造成浪费。因此，在设计中一定要选择合适的电动机功率。由驱动该泵的电动机的功率可由泵的工作压力4MPA和输出流量970R/MIN求出3472091024/MINPQL631098PPWK310油箱的设计液压油箱在液压系统中的主要作用为储油、散热、分离油中所含空气及消除泡沫。选用油箱首先要考虑其容量，一般移动式设备取泵最大流量的23倍，固定式设备取34倍；其次考虑油箱油位，当系统全部液压油缸伸出后油箱油面不得低于最低油位，当油缸回缩以后油面不得高于最高油位；最后考虑油箱结构，传统油箱内的隔板并不能起沉淀脏物的作用，应沿油箱纵轴线安装一个垂直隔板，此隔板一端和油箱端板之间留有空位使隔板两边空间连通，液压泵的进出油口布置在不连通的一端隔板两侧，使进油和回油之间的距离最远，液压油箱多起一些散热作用。油箱的尺寸油箱容积根据液压泵的流量计算，取其体积V（24）PQ，即取V3247741L取800L油箱的三个边长在111123范围内，设定油箱可以设计为L1100MM,D900MM,H800MM。由于油箱选择容量时系数偏大，就把油箱壁厚包括在以上的计算出的长度中。油箱容量大于400ML，壁厚取5MM，油箱底部厚度取8MM，箱盖应为壁厚的3倍，取15MM。为了增加油液的循环距离，使油液有足够的时间分离气泡，沉淀杂质，消散热量，所以吸油管和回油管相距较远，并且中间用隔板隔开，油箱底应微微倾斜以便清洗。由于油箱基本装满油，隔板高取液面高的3/4，取为600MM其他油箱辅助元件和油箱结构见311液压系统的性能验算3111压力损失及调定压力的确定已知油管的内直径为25MM，则其面积为A（D2）23141252MM231415625MM2490625MM249104M2所以慢进时液压缸的速度为VQ/A4103103/425024210460M/S4103/42502426M/S0136M/S根据计算慢上时管道内的油液流动速度约为14M/S，数值较小，主要压力损失为调整阀两端的压降；此时功率损失最大；而在快下时滑台及活塞组件的重量由背压阀所平衡，系统工作压力很低，所以不必验算。所以有快进做依据来计算卸荷阀和溢流阀的调定压力，由于供油流量的变化，快进时液压缸的速度为3241/24180/50160/79/4PQAMSSV此时油液在进油管中的流速为326/85/PSS（1）沿程压力损失首先要判别管中的流态，设系统采用N32液压油。室温为20时，动力粘度4210/MS，所以有3RE/81572/0392VD管中为层流，则阻力损失系数75RE/7若取进、回油管长度均为2M，油液的密度为38KGM，则其进油路上的沿程压力损失为2213290011570865LPVPAMAD（2）局部压力损失局部压力损失包括管道安装和管接头的压力损失和通过液压阀的局部压力损失，前者视管道具体安装结构而定，一般取沿程压力损失的10；而后者则与通过阀的流量大小有关，若阀的额定流量和额定压力损失为NQ和P，则当通过阀的流量为Q时的阀的压力损失VP式为2VNNQP因为25MM通径的阀的额定流量为260L/MIN，所以通过整个阀的压力相比14MPA很小，且可以忽略不计。同理，快上时回油路上的流量1224036/524/MIN1648/INQALL，则回油路油管中的流速32616480/6510/5/4VS。由此可计算出34RE/56210/1023VD（层流），7504所以回油路上沿程压力损失为223290556011LPVPAMAD3）总的压力损失同上面的计算所得可求出213460876100152APMPAMPA（4）压力阀的调定值163014272PFA溢流阀的调节器定压力应大于P压力0306MPA，所以取溢流阀定压力为23MPA背压阀的调定压力以平衡滑台自重为根据，即54101901952PPAPAM背,取M背。3112、系统的发热与温升根据以上的计算可知在快上时电动机的输入功率63/1720410/68902PPPQW慢上时的电动机输入功率为6311/39/7134PP而快上时其有用功率为63102410/6598PW；慢上