五金制钉机液压系统设计【全套CAD图纸+Word说明书】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 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 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 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 镦粗力 每根金属线的直径为 每分钟循环次数 86 次。 经过设计完全满足任务书的课题要求。 关键词： 五金制钉机 ， 液压设计 ， 结构设计买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 he is on of of of In of 86 of of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘 要 . I . 录 . 1 章 概述 . 11 压传动发展概况 . 11 压传动的工作原理及组成部分 . 11 压传动的工作原理 . 11 压传动的组成部分 . 12 压传动的优缺点 . 13 压系统的设计步骤与设计要求 . 14 计步骤 . 14 确设计 要求 . 14 第 2 章 制钉机总体结构与液压原理设计 . 15 机的功能结构 . 15 作原理 . 16 题设计要求 . 18 第 3 章 制钉机工作机构设计 . 18 断液压缸的主要参数 . 18 粗液压缸的主要结参数 . 18 塞杆强度计算 . 19 压缸活塞的推力及拉力计算 . 20 断液压缸 . 20 粗液压缸 . 21 塞杆最大容许行程 . 21 压缸内径及壁厚的确定 . 22 压缸内径计算 . 22 压缸壁厚计算 . 22 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 压缸筒与 缸底的连接计算 . 23 体结构材料设计 . 24 体端部连接结构 . 24 体材料 . 24 体技术条件 . 25 塞结构材料设计 . 25 塞与活塞杆的联接型式 . 25 塞的密封 . 25 塞的材料 . 26 塞的技术要求 . 26 塞杆结构材料设计 . 26 部结构 . 26 部尺寸 . 26 塞杆结构 . 27 塞杆的技术要求 . 27 塞杆的导向、密封和防尘 . 27 向套 . 27 塞杆的密封与防尘 . 28 盖的材料 . 28 第 4 章 液压系统设计 . 29 统液压可以完成的工作循环 . 29 压执行元件的配置 . 29 载分析计算 . 29 压泵及其驱动电动机的选择 . 30 压泵的最大工作压力 . 31 算液压泵的最大流量 . 31 择液压泵的规格 . 32 算液压泵的驱动功率并选择原动机 . 33 他液压元件的选择 . 33 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 压阀及过滤器的选择 . 33 管的选择 . 34 箱及其辅件的确定 . 35 压系统压力损失验算 . 36 第 5 章 切断夹紧装置、机架的设计 . 37 架的基本尺寸的确定 . 37 子材料的选择确定 . 38 要梁的强度校核 . 38 参考文献 . 41 总 结 . 42 致 谢 . 43 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 27 第 1 章 概述 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。 压传动的工作原理及组成部分 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买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 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。 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买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 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。 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 /现往复直线运动时可达 1000次 / 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 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 较贵，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。 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。 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； 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； 7）对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 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 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 80 150 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。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 2 3 4 5 6图 钉机的结构示意图 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 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，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。切断液压缸进回油买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 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 制钉机的液压系统原理图 系统液压可以完成的工作循环及原理如下： a. 切断液压缸下降。此时换向阀 14 工作在左位。压力油经 6 流入上腔，推动活塞下降，使顺序阀 12 打开，构成差动回 路。下降到行程终点时，由于切断模接触到钉板使活塞负载增大，阀 4 打开，下腔压力油经 4 流回油箱。 b. 镦粗液压缸前进。切断时油压继续上升，继电器 17 动作，使换向阀 15右位得电，压力油经顺序阀 10 进入镦粗液压缸右腔，推动活塞前进，左腔油经阀 8 回油箱。 c. 镦粗和切断液压缸上升、镦粗液压缸后退。镦粗钉头时油路中压力上升，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 使继电器 19 动作，换向阀 14 转向右位，换向阀 15 转为左位，使切断缸上升、镦粗缸后退。 d. 停止。上升行程开关和后退行程开关分别使换向阀 14、 15 回到中位，切断液压缸、镦粗液压缸停止动作。 题设计要求 主要技术参数：液压系统工作压力 8 切断剪力 镦粗力 每根金属线的直径为 每分钟循环次数 86 次。 第 3 章 制钉机 工作 机构设计 制钉机的 工作 机构主要是通过液压缸来进行实现的。 断液压缸 的主要 参数 预选 切断液压缸 的设计压力 1p =16液压缸的无杆腔作为主工作腔，考虑到 切断液压缸 下行时，滑块自重采用液压方式平衡，则可计算出 切断液压缸无杆腔的有效面积 222631m a (切断液压缸 内径（活塞直径） 2 (按 2348液压缸内径圆整为标准值 D=125 根据快速下行和快速上升的速度比确定活塞杆直径 d：由于 d=25 =标准值 d=90 从而可算得 切断液压缸 无杆腔和有 杆腔的实际有效面积为 )(粗液压缸 的主要结 参数 要求动力滑台的快进、快退速度相等，现采用活塞杆固定的单杆式液压缸。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 快进时采用差动联接，并取无杆腔有效面积 1A 等于有杆腔有效面积 2A 的两倍，即 21 2 。为了防止在墩粗时滑台突然前冲，在回油路中装有背压阀，初选背压 108 。 初选最大负载工进阶段的负载 F=22000N，按此计算 1A 则 22325511 (镦粗液压缸 直径 由 21 2 可知活塞杆直径 按 2348所计算的 D与 便采用 标准的密封装置。圆整后得 按标准直径算出 369(4)(塞杆强度计算 活塞杆在稳定工作下，如果仅受轴向拉力或压力载荷时，便可以近似的采用直杆承受拉、压载荷的简单强度计算公式进行计算， 活塞杆应力 24 (或 (式中 P 活塞杆所受的轴向载荷 d 活塞杆直径 活塞杆制造材料的许用应力 根据以上公式可知 切断液压缸 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 镦粗液压缸 可见，活塞杆的强度均满足要求。 压缸活塞的推力及拉 力计算 液压油作用在液压缸活塞上的作用力 P，对于一般单边活塞杆液压缸来说，当活塞杆前进时的推力： 1211 4 (当活塞杆后退时的拉力： 12222 -4 （(当活塞杆差动前进时（即活塞的两侧同时进压力相同的压力油）的推力： 12213 4- ）（ (式中 D 活塞直径（即液压缸内径） cm d 活塞杆直径 p 断液压缸 当活塞杆前进时的推力： 621211 当活塞杆后退时的拉力： 62212222 ）（）（ 当活塞杆差动 前进时（即活塞的两侧同时进压力相同的压力油）的推力： 6212213 ）（ 液压缸活塞的推力及拉力可以直接从附录中的有关计算中查出；大部分也可以从机械设计手册表 11直接读出。 表 11同液压缸直径 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 下液压缸活塞上的推力 1P 及拉力 2P 数值。 粗液压缸 当活塞杆前 进时的推力： 621211 当活塞杆后退时的拉力： 62212222 ）（）（ 当活塞杆差动前进时（即活塞的两侧同时进压力相同的压力油）的推力： 6212213 ）（ 液压缸活塞的推力及拉力可以直接从附录中的有关计算中查出；大部分也可以从机械设计手册表 11直接读出。 表 11同液压 缸直径 P 及拉力 2P 数值。 图 液压缸活塞的受力 塞杆最大容许行程 根据机械设计手册表 11表 11可以概略的求出液压缸的最大容许行程。 两个液压缸均采用如图固定 自由模式进行安装。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 安装型式简图 根据长度公式 205 ( (可知 切断液压缸 活塞杆计算长度 l 和实际行程 S 分别为 205 =82101090205 = =粗液压缸 活塞杆计算长度 l 和实际行程 S 分别为 205 = 5632 0562 =压缸 内径 及壁厚的确定 压缸内径计算 当 P 和 p 已知，则液压缸内径 D 可按公式得： (式中 P活塞杆上的总作用力， N p液压油的工作压力， 知 切断液压缸 的内径为 125粗液压缸 的内径为 90 压缸壁 厚计算 一般，低压系统用的液压缸都是薄壁缸，薄壁可用下式计算： 2 (买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 式中， 缸壁厚度， m p液压缸内工作压力， 刚体材料的许用应力 D液压缸内径， 额定压力 6n150/100 当额定压力 16， n125/100 (b缸体材料的抗拉强度， Pa n安全系数，一般可取 n=5 应当注意，当计算出的液压缸壁较薄时，要按结构需要适当加厚。 因此，根据上述公式可得， 切断液压缸 26 镦粗液压缸 26 故 切断液 压缸 的壁厚为 18镦粗液压缸 的壁厚为 15 关于液压缸的安全系数，在设计液压缸时通常取 n=5。但是这在比较平稳的工作条件下，强度有些余量；相反，假如工作条件为动载荷或冲击压力超过超耐压力时，有时会出现危险状态。因此合理的安全系数，应根据实际使用条件选取。 压缸筒与缸底的连接计算 缸体法兰连接螺栓计算 缸体与端部用法兰连接或拉杆连接时，螺栓或拉杆的强度计算如下： 买文档就送