摘 要
本次毕业设计题目是液压卷花系统设计。任务限制只能用液压来实现。本人致力于整机系统的设计，即机械结构的设计，液压系统方案的拟定，液压油箱的设计，液压缸的设计，液压站的设计。设计思路是从卷花机的性能和动作要求入手，并以国内的质量和技术性能接近设计要求的卷花机为基础，研究国外的先进机型，开发出自己的全套液压系统方案。图纸采用Auto CAD 绘制。经过认真地设计计算,查找资料撰写设计论文。
本液压卷花机的优点是传动平稳，输出力矩大，用模具来实现花形的变化，且同一批形状的一致性好，液压机造型美观。设计出来的液压卷花系统具有，尺寸精确，生产效率高，劳动强度低，产品质量好的优点。广泛应用于铁艺行业中。由该机器生产的各种花形可用在围栏、大门、台、椅、扶梯、窗、招牌、艺术品等制作的地方。
关键词 液压卷花机，液压系统，铁艺
ABSTRACT
My graduation project topic is the Volume hydraulic system design. The duty limit only uses the hydraulic pressure to realize. I have carried on the whole design，namely, the mechanism design, hydraulic system plan drawing up, the hydraulic fluid tank design, the hydraulic cylinder design, the hydraulic pressure stands design and so on. The design start at the volume flower's machine performance and the movement, taking the home existing volume flower machine as the foundation, their quality and the technical performance approach to this design request, and has studied the overseas advanced type, developed own complete set hydraulic system plan. The blueprint draws up with Auto CAD. After earnestly calculated, has consulted the correlation data, I have composed this design paper.
The volume flower's machine merit is the transmission steady, out put moment of force big, realizes the flowered shape change with the mold, also identical batch of product uniformity good, the volume flower's machine Modeling is artistic. The system of the volume flower’s machine has the merit, such as, size precisely, the production efficiency high, the labor intensity is low, the product quality is good and so on. This machine is widely applied in the steel art profession, and can product several kinds of flowers for fences, gates, place, chairs, elevator, windows, signs, art and so on.
Key words volume hydraulic machine， hydraulic system，steel art
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
1 绪论 1
1.1本课题研究的目的意义 1
1.2本课题国内外发展概况及存在的问题 1
1.3本课题解决的主要问题 2
2 液压卷花机系统分析与设计 3
2.1设计思想 3
2.2液压卷花机系统分析 3
2.2.1本机设计要求及具体的技术参数 3
2.2.2 卷花机的液压系统 3
2.2.3 液压卷花机系统方案的比较与选用 3
3 液压系统的计算 7
3.1弯矩力的计算 7
3.1.1材料力学的角度 7
3.1.2采用类比法 10
3.2齿轮齿条传动设计 11
3.3载荷组成和计算 13
3.4卷花机液压系统设计 16
3.4.1负载分析 16
3.4.2初选液压系统工作压力 16
3.4.3液压缸的类型及安装方式 16
3.4.4液压缸的主要结构尺寸 16
3.4.5压杆稳定性验算 17
3.4.6按最低速度要求验算液压缸尺寸 18
3.4.7计算液压缸所需流量 18
3.4.8绘制液压系统工况图 19
3.4.9制定基本方案确定液压系统原理图 21
3.5液压系统的计算和选择液压元件 22
3.5.1确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格 22
3.5.2液压阀的选择和部分液压辅助元件选择 24
3.5.3油箱容量的初步确定及油液的选择 27
3.6液压系统性能验算 28
3.6.1压力损失及调定压力的确定 28
3.6.2系统温升验算 30
4 液压缸的设计 32
4.1选择液压缸类型安装方式 32
4.2液压缸的主要性能参数和主要尺寸 32
4.3液压缸的参数计算 32
4.3.1缸筒壁厚的计算 32
4.3.2液压缸活塞行程 33
4.3.3液压缸油口直径计算 33
4.3.4缸底厚度计算 33
4.3.5缸头厚度计算 34
4.3.6最小导向长度的计算 34
4.3.7缸体长度的确定 34
4.4活塞的设计 35
4.4.1活塞的结构形式 35
4.4.2活塞与活塞杆的连接 35
4.4.3活塞的密封 36
4.4.4活塞材料 39
4.4.5活塞尺寸及加工公差 39
4.5活塞杆 39
4.6活塞杆的导向套、密封和防尘 40
4.7液压缸缓冲装置的设计 41
4.7.1间隙缓冲 41
4.7.2阀式缓冲 41
4.8排气阀 42
5 液压站的设计 44
5.1确定液压站的结构类型方案 44
5.1.1分散配置型液压装置 44
5.1.2集中配置型液压装置 44
5.1.3确定液压站的方案 44
5.2液压控制装置（液压阀站的集成设计） 44
5.2.1有管集成 45
5.2.2无管集成 45
5.2.3确定液压控制装置 45
5.3液压动力源装置（液压泵站）的设计 47
5.3.1液压泵组布置方式的确定 47
5.3.2 液压油箱的设计 48
5.4液压泵组的结构设计 54
5.4.1液压泵组的布置方式 54
5.4.2 液压泵组的连接和安装方式 54
5.5液压站的结构总成 55
5.5.1管路的选择 55
5.5.2电气控制装置的设计与布置 55
5.6液压站总图的设计与绘制 56
6 机械结构的设计 57
6.1齿轮齿条传动设计 57
6.2轴的设计 57
6.2.1求输出轴上的功率P,转速n和转矩T 57
6.2.2求作用在齿轮上的力 57
6.2.3初步确定轴的最小直径 57
6.2.4轴的结构设计 57
6.3求轴上载荷 60
6.4按弯扭合成应力校核轴的强度 61
6.5卷花机的内部结构示意图 62
结 论 63
参 考 文 献 64
致 谢 65
1 绪论
1.1本课题研究的目的意义
液压卷花机是一种利用液体压力来传递能量，以实现各种压力加工工艺的机床。由该机器生产的各种花形可用在围栏，大门，台，椅，扶梯，窗，招牌，艺术品等地方。随着人民生活水平提高，这些铁艺制品必然会有较大需求。另一方面，用液压来实现，能满足用户任意设计的图案，效率高，花形同一性好，体积小，重量轻，功能多，施工方便，劳动强度轻，随着新工艺及新技术的应用，卷花机在金属加工及非金属成形方面的应用越来越广泛，在铁艺行业中的占有份额正在大幅度攀升。
1.2本课题国内外发展概况及存在的问题
目前，用来制作卷花的设备还非常落后，按动力的来源角度，大体分为四种方式来实现：一、采用手工。该方法一般为小作坊生产，批量不大，生产效率低，但也能满足个性化的需要，因为它可任意改变花形，但劳动强度高。代表型号有北京光大利克经贸有限责任公司生产的手动式铁艺轧花工装设备。二、采用机械方式来实现。效率有所提高，但制作了的花形的尺寸有限，主要是受动力的限制。噪声大，能耗大，不能完全满足市场需求。代表型号有石家庄安邦机械公司的电动卷花机, AB-DW10A, AB-DW10B; 东北林业大学机械厂的万能铁艺成形机;宁夏富盛机械制造有限公司的电动金属扭曲机。三、采用锻造方式。锻造方式来实现的，材料局限性较大，不能用厚板，也加工不出开关复杂的尾部曲卷，效率不高。代表型号有广州郎亚公司的锻铁液压装置。四、采用液压来实现。采用该方式的优点比较明显在，下面将要介绍。在铁艺行业市场中，它们四种方式对应对的装备的使用比例大概为2：4：3：1；可见,使用机械方式来加工的占了大多数，使用液压的较少。
在总结目前国内外卷花机的发展现状以及今后的发展趋势的情况下，当前卷花机还有着以下的几点不足：1、能耗较大，不够环保。现在有的卷花机的能源利用率不能，仅有50%左右，因为主要是采用的是机械方式作为动力，热损耗较大。不符合当今提倡的节约型社会的要求。而且，机械方式的噪音较大，对工人及周边的损害也严重，不人性化。2、卷花机体积大,占地面积较多。对企业来说不是一件好事。3、加工的料的尺寸有限，花形较少。这主要受动力的限制。不能完全满足当前的市场需求,在模具上,也可在进行改进。 4、自动化程度不高，生产率也就不高。5、现在使用的模具较复杂。
1.3本课题解决的主要问题
设计出的卷花机能满足当前市场的需要。有效地规避了当前卷花机的不足。采用液压力传动来代替机械传动，并且用模具来实现花形的变化。采用液压液压传动能有效地克服，上面所说的不足，并且传动平稳，出力较大，从整体来看单位体积的出力比机械的传动方式大得多，体积小。采用模具来加工，在需要改变花形时，只需要改变模具的形状即可，扩充了机器的加工范围，且又能很好地保证同一批产品形状的一致性。设计出来的液压卷花系统具有，尺寸精确，生产效率高，劳动强度低，产品质量好的优点。
2 液压卷花机系统分析与设计
2.1设计思想
本课题是以机器使用功能多样、经济性好、人性化设计、环境友好性好、可靠性高、寿命长、结构简单、可维修性好为设计思想。
2.2液压卷花机系统分析
2.2.1本机设计要求及具体的技术参数
在现有的机械卷花机系统的基础上进行改造。根据机械卷花的原理，设计相应的液压系统来代替机械卷花系统。实现液压自动化、效率高、多花形、经济实用的要求。
目前市场上常用的加工件的最大加工规格及其种类为：扁钢30X10；方钢16X16；圆钢。本设计中的卷花机也要求能加工出它们。卷花时最小花形是标准弧中的61035的上半部，最大的花形是标准弧中的6110下半部份（来自资料[5]）。加工出的花形的最大旋转圈数为2圈。
考虑到铁艺行业中用来制作各种花形的材料，常用普通碳素钢中的甲类钢,A0,A1,A2,A3……A7。它们有良好的塑性，韧性，故广泛用于铁艺行业中。在本设计中选 A5计算。查资料[7]P303附录B常用材料的力学性能：旧牌号A5对应Q275，其中，
2.2.2 卷花机的液压系统
卷花机是把一定长度的工件（棒料、方钢、扁铁），通过压力作用，使之弯曲曲服，从而实现所需的花形。通过分析机械卷花机，当用液来压来代替时.需要实现主轴的旋转运动。即用液压能来驱动输出主轴进行旋转。
2.2.3 液压卷花机系统方案的比较与选用
用液压能够实现旋转运动的有很多种方式，其中有:1.液压缸加齿轮齿条；2.齿轮缸；3.液压马达；4.摆动缸等，都是能够实现旋转运动的方式。
第四种即摆动缸，当它通入压力油后，通常主轴只能输出小于360度的摆运动，常用于工夹具夹紧装置、养料装置、转位装置以及需要周期性进给的系统中。在此它并不适合。第二种即齿轮缸，它在市场上比较少见，生产厂家比较少。并不常用。在此排除。
在此着重比较用第一种，和第三种。因为这两种在工程上用的比较多，市场上标准系列产品，且实现起来相对容易些。
用液压马达与液压缸加齿轮齿条方案的比较：
①从执行元件性能方面来比较
用液压马达来实现，它的所能输出转矩较小，起始负载转矩也不能太大。且有泄漏；液压缸能输出较大的推力（通过改变活塞的有效面积来实现），无泄漏，效率高于液压马达，无噪声。液压缸优于液压马达。
②从经济性方面比较
一般来说，液压马达的价格比液压缸的高，但它的寿命不如液压缸长，且液压马达的可维修性不如液压缸，使用成本也较高。
③ 从空间的占用方面比较
液压缸的占用的空间较液压马达的小，液压马达可选用双速马达，分别实现工进与快退。
④从整体系统性能方面比较
初步拟定两种方式的液压系统图，对比分析它们的优缺点。
用液压马达来实现的系统图如下：
川公网安备: 51019002004831号