液压缸毕业设计

1 / 20 液压缸毕业设计 毕业设计 所系与专业 所在学期 液压缸的设计 学生姓名：指导教师： 机械分院数控专业班级 学号 29110416 200 年 月 日 136 摘要 将液压缸提供的液压能重新转换成机械能的装置称为执行元件。执行元件是直接做功者，从能量转换的观点看，它与液压泵的作用是相反的。根据能量转换的形式，执行元件可分为两类三种：液压马达、液压缸、和摆动液压马达，后者也可称摆动液压缸。液压马达是作连续旋转运动并输出转矩的液压执行 元件；而液压缸是作往复直线运动并输出力的液压执行元件。而此说明书是针对液压缸的工作环境和工作要求来确定液压缸的工作压力和承载能力，来确定其缸筒内径、壁厚和活塞杆的直径。再根据液压缸的零部件的工作要求确定零件的工艺，根据零件的精度要求确定零件的加工方法，并生成工艺卡片，完成零件的加工。 关键字：液压缸、机械能、转矩、执行元件 Abstract Hydraulic cylinder will be able to provide the hydraulic-mechanical energy conversion device called 2 / 20 actuators. Work is a direct implementation of components, from the point of view of energy conversion; it is the role of the hydraulic pump opposite. According to energy conversion in the form of implementation of the three components can be divided into two categories: hydraulic motors, hydraulic cylinders, hydraulic motors and swing, which may also be said swing hydraulic cylinder. Hydraulic motor is the continuous torque and rotational movement of the hydraulic actuators, and hydraulic cylinder is a reciprocating linear motion and the output of the hydraulic components. And this statement is the hydraulic cylinders for the working environment and job requirements of hydraulic cylinders to determine the pressure and work load, to determine the cylinder diameter, thickness and diameter of the rod. According to the hydraulic cylinder parts of the job requirements identified parts of the process, according to parts of the accuracy of determining parts processing methods, and generate process card, complete the processing parts. Keyword: hydraulic cylinder, mechanical energy, torque, the implementation of components 3 / 20 目录 摘要 I 第 1 章 绪论 1 第 2 章 液压传动系统的执 行元件 液压缸 2 液 压 缸 的 类 型 及 结 构 形式 2 液 压 缸 的 组成 4 第 3 章 液压缸的设计10 简介 10 液 压 缸 的 设计4 / 20 10 缸 筒 的 设计 12 活 塞 杆 的 设计 14 结论 18 参 考 文献 19 致谢 20 第 1章 绪 论 液压传动是研究以有压流体为传动介质来实现各种机械的传动控制的学科。液压传动是根据流体力学的基本原理，利用流体的压力能进行能量的传递和控制各种机械零 部件运动。 目前，液压技术已广泛应用于各个工业领域的技术装备上，例如机械制造、工程、建筑、矿山、冶金、船舶等机械，上至航空、航天工业，下至地矿、海洋开发工程，几乎无处不见液压技术的踪迹。液压技术的应用领域大致上可5 / 20 以归纳为以下几个主要方面： 各种举升、搬运作业。尤其在行走机械和较大驱动功率的场合，液压传动已经成为一种主要方式。如起重机、起锚机等。 各种需要作用力大的推、挤、挖掘等作业装置。例如，各种液压机、塑料注射成型机等。 高响应、高精度的控制。飞机和导弹的姿 态控制等装置。 多种工作程序组合的自动操作与控制。如组合机床、机械加工自动线。 特殊工作场合。例如地下水下、防爆等。 在本次设计过程中，得到了无锡职业技术学院机械分院李坤老师的悉心指导和大力支持。在此，对她表示衷心的感谢！ 由于资料缺乏，时间仓促，加上设计者本人水平有限，毕业论文中不足之处在所难免，敬请批评指正。 第 2 章 液压传动系统的执行元件 液压缸 液压缸的类型及结构形式 液压缸有多种类型。按作用方式可 分为单作用式和双作用式两种；按结构形式可分为活塞式、柱塞式、组合式和摆动式四大类。 6 / 20 其中，单作用液压缸分为：单活塞杆液压缸、双活塞杆液压缸、柱塞式液压缸、差动液压缸和伸缩液压缸。但是，差动式液压缸和柱塞式液压缸只能单作用而不能双作用。组合液压缸包括：弹簧复位式、齿条式、串联式和增压式四种。摆动液压缸又分为：单叶片式和双叶片式两种。下面以一种典型液压缸为例，说明液压缸的基本组成。 图 2-1 空心活塞式液压缸结构 1、 15-活塞杆 2-堵头 3-托架 4、 7、 17-密封圈 5-排气孔 6-导向套 8-活塞 9-锥销 10-缸筒 11-压板 12-钢丝环 13、 23-纸垫 14-排气孔 16、 25-压盖 18、 24-缸盖 19-导向套 20-压板 21-钢丝环 22-锥销 空心活塞式液压缸如上图 2-1所示。它由缸筒 10，活塞 8，活塞杆 1、 15，缸盖 18、 24，密封圈 4、 7、 17，导向套 6、 19，压板 11、 20等主要零件组成。这种液压缸活塞杆固定，缸筒带动工作台作往复运动。活塞用锥销 9、 22与空心活塞杆连接，并用堵头 2堵死活塞杆的一头。缸筒两端外圆上套有钢丝环 12、 21，用于阻止压板 11、 20向外移动，从而通过螺栓将缸盖 18、 24 与压板相连，并把缸盖压紧在缸筒的两端。为了减少泄漏，在液压缸中可能发生泄漏的结合面安放了密封圈和纸垫。空心活塞杆和其上的油口 a、 c提供了液压缸的进、出油口。当缸筒移动到左、右终端时，7 / 20 油口 a、 c的开度逐渐减小， 目录 课程设计的目的 1 课程设计内容及所给参数 1 液 压 缸 主 要 尺 寸 的 确定 2 液压 缸 的 密 封 设计 6 支承导向的设计 7 防尘圈的设计 8 液 压 缸 材 料 的 选用 9 课程设计小结 13 参考文献 14 说明书 一、 课程设计的目的 8 / 20 现代机械一般多为机械、电气、液压三者紧密相连结合的一 个综合体。液压传动与机械传动、电气传动并列为三大传统形式。液压传动系统的设计在现代机械的设计工作中占有重要的地位。因此，液压传动课程是工科机械类各专业都开设的一门重要课程。它既是一门理论课，也与生产实际有着密切的联系。为了学好这样一门重要课程，除了在教学中系统讲授以外，还应该设置课程设计教学环节，使学生理论联系实际，掌握液压传动系统设计的技能与方法。 课程设计的目的主要有以下几点： 1、 综合运用液压传动课程及其他有关先修课程的理论知识和生产实习知识，进行液压传动设计实践，使理论知识和生产实 践紧密结合起来，从而使这些知识得到进一步地巩固，加深、提高和扩展。 2、 在设计实践中学习和掌握通用液压元件，尤其是各类标准元件的选用原则和回路的组合方式，培养设计技能，提高学生分析和嫁接生产实际问题的能力，为今后的设计工作打下良好的基础。 3、 通过设计，学生应在计算、绘图、运用和熟悉设计资料以及进行估算方面得到实际训练。 二、 课程设计内容及所给参数 1、 设计内容 液压缸内径 D，活塞杆直径 d 的确定及绘制液压缸总9 / 20 图； 液压泵及匹配的 电动机选择； 液压元件的选择； 按规定机械动作要求，设计液压传动系统原理图，设计电气控制系统； 液压传动装置的安装及电气控制系统的连接； 调试。 2、 设计参数 液压缸系统供油 P=； 液压缸最大推力 Fmax=5KN； 缸的最大行程 L=100mm； 三、 液压缸主要尺寸的确定 1、 液压缸工作压力的确定 液压缸的工作压力主要根据液压设备的类型来确定，对于不通用途的液压设备，由于工作 条件不同，通常采用的压力范围也不同。液压缸的工作压力 P=10Mpa。 2、液压缸缸筒内径 D的计算 根据已知条件，工作最大负载 F=16000N，工作压力P=10MP a 可得 液压缸内径 D 和活塞杆直径 d 的确定： 已知 : F=16000N,P=10MPa， 10 / 20 D?4F?P= 4?16000?10?106=45mm d?45mm? 查表得： D=40mm， d=32mm 3、液压缸活塞杆直径 d的确定 由已知条件可查表 33，取 d=32mm。 查表知， 45钢的屈服强度 ?s?355MPa 按强度条件校核： d?4F1?10?3?4?1200?10?3?3?10?3 ?355 所以符合要求。 4、液压缸壁厚的计算 液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布材料规律因壁厚的不同而各异。一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。 本设计按照薄壁圆筒设计，其壁厚按薄壁圆筒公式计算 为： ? ?PyD2? py?pp，取 py? ? py ?=100 110MPa，取 ?=100MPa ?63 2?100? 由计算的公式所得的液压缸的壁厚厚度很小，使缸11 / 20 体的刚度不够，如在切削加工过程中的变形，安装变形等引起液压缸工作过程中卡死或漏油。所以用经验法选取壁厚： =8mm 5、缸体外径尺寸的计算 缸体外径 D1?D?2?63?2? 查机械手册表：外径 D1取 76mm 6、液压缸工作行程的确定 由于在液压缸工作时要完成如下动作 快 进 150 工进 50 工进 50 快 退 即可根据执行机构实际工作的最大长度确定。由上述动作可知工作行程为 250mm。 7、缸盖厚度的确定 一般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度 按强度要求可用下式进行近似计算： t? ?63?100? 式中： D 缸盖止口内径 T 缸盖有效厚度 12 / 20 T 8、最小导向长度的确定 当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点距离为 H，称为最小导向长度。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，因此在设计时必须保证有一定的最小导向长度。 对一般的液压缸，最小导向长度 H 应满足： H?L 20?D 2?250 20?63 2mm?44mm 式中： L 液压缸的最大行程 D 液压缸内径 取 H=65mm 9、活塞宽度 B的确定 活塞的宽度 B 一般取 B=D 即 B= 63=mm 淮阴工学院毕业设计说明书 1 绪论 课题简介 第 1 页 共 28 页 金属材料的产量和技术含量是一个国家国民经济实13 / 20 力的重要标志。其中板材的应用最为广泛。板材产品薄而宽的断面决定了板材产品在生产和应用上有其特有的优越条件。从生产上讲，板材生产方法简 单，便于调正，便于改换规格，同时生产效率高、重量轻。其中，槽型板的应用也相当广泛。槽形板是一种梁板结合的构件。肋设于板的两侧，相当于小梁，用来承受板的荷载。为便于搁置和提高板的刚度，在板的两端常设端肋封闭。跨度较大的板，为提高刚度，还应在板的中部增设横肋。由于槽型板的诸多优点，被大量应用于工业、建筑业、桥梁建设等很多方面。近年来随着科学技术的不断发展，液压式槽型弯板机也得到广泛的使用，而且已经投入了实际生产中。 本课题通过对所要加工板料的尺寸和形状要求，设计了具体可行的液压式槽型弯板机，其结构简 单，采用了液压系统控制具有性能稳定、动作平稳、速度控制方便等优点。 本课题主要任务 课题内容：本课题是液压式槽型弯板机的结构设计，以槽型弯板机主要加工的平板壁厚 35mm 为主参数，通过计算设计出弯板机的结构。 该课题主要要求设计的机构操作简单方便、安全可靠。用计算机绘图软件完成整体方案及主要零部件设计，且方案合理，可行。设计者必须复习机械设计、液压传动等有关的专业知识，收集整理设计所需的资料，并且通过对文献14 / 20 资料的查找和阅读，且结合实际的问题进行设计。本课题对液压式槽型弯 板机工件折弯的工艺要求进行必要的研究，并在此设计原理的基础上确定了该弯板机的工作控制程序，整理设计资料，认真编写毕业设计说明书。同时，画出液压系统原理图，主体结构装配图和主要零件图。 2. 液压式槽型弯板机的现状及使用 液压式槽型弯板机的发展现状 弯板机使用简单的模具可对金属板材进行各种角度的直线弯曲。已获得所需的金属板材制件。操作简单，模具通用性强，运行成本低，因此获得广泛的应用。目前，液压式弯板机已经取代了机械式弯板机。液压式弯板机的优点在于有较大的工作行程，在行 程的任一点都可以产生最大公称力；折弯行程、压力、速度可调，易于实现数控：可实现快速趋近，慢速折弯，符合工件的工艺要求；采用多缸同步系统，极大地提高了折弯精度。并实现了弯板机的多台联动，拓宽了弯板机的工艺范围。数控液压式板料弯板机是问世最早，应用最广泛，国内生产企业最多的金属板材加工机床。 “十五”期间，中国数控液压式弯板机已经进入国际先进水平的行列。目前，数控液压式弯板机普遍采用 BOSCH 公司或HOERBIGER 公司的数字式闭路液压系统和 DELEM 公司或CYBELEC 公司的专用数控系统；采用动态压力补偿系统 ，侧梁变性补偿系统，温度补偿系统，板材厚度及反弹在线检测15 / 20 和修正系统，保证受力状态下工作台与滑块相对位置的精确性；成熟完善的工艺软件，自动编程功能及彩屏显示，可实现多种折弯工件的工艺储存与轮番生产；滑块的最大空程速度和工作速度分别达到了 100 毫米 /秒和 10 毫米 /秒，大大提高了弯板机的的工作效率；多轴数控保证了板料的精确送进。 不过近年来，数控板料弯板机出现了有液压驱动向机械传动回归的动向。这种回归不是机械传动简单地代替液压驱动，而是采用伺服电机带动滚珠丝杆直接驱动折弯滑块，形成新型数控板料弯板机。 伺服电机直接驱动的优点在于，能耗，噪音，污染以及制造维修成本大为降低，同时，机床的可靠性，工作速度和效率得以提高。该类数控弯板机滑块速度可达 100 毫米 /秒，折弯速度 10-15毫米 /秒，回程速度 70毫米 /秒；滑块定位精度为毫米，重复定位精度为毫米。至此，我国的数控液压板料弯板机在计数层面上已具备了网络化的条件，并开始出现向网络化和单元化发展的趋势。 现有液压式槽型弯板机的产品介绍 CP系列电眼同步数控液压折弯机 CP 系列液压折弯机是上动式的数控液压折弯机，它通过伺服 比例阀上的各类阀门的动作来驱动左右油缸伸长与返回，这过程中带动机器活动梁的上升与下降。活动梁的16 / 20 同步运作是结合了电子尺讯号反馈及伺服比例阀发出的流量，通过瑞士 Cybelec 数控系统完成。数控操作器备有 10寸的显示屏幕，液晶显示，可以人机对话，模拟折弯工序，不同角度工件的折弯可以一次成型。 图 CP系列电眼同步数控液压折弯机外观图 CP 系列属于三点式无反馈悬空折弯，上刀的刀头与下模 V形槽的刃口确定了工件的折弯角度。由于电子尺的读数精度为，活动梁下降的距离可以准确得到控制。 Y 轴重复性定位精度 极高。活动梁左右油缸行程也可以单独控制，属于两轴配置，设备可完成锥形工件的折弯，例如 :工件左边88度 ,工件右边 92 度。此系列的折弯机可以按操作者的要求来完成不同角度的折弯 ,一次成型。设备的角度精度在全长的折弯内可以控制在，按客户的要求 ,我们也可以在设备上装备有 600mm 长的滚珠丝杠，通过伺服电机驱动来完成工件定位尺寸，伺服电机的分辨为 ，工作的定位精度为，操作者在熟悉了数控机床的操作后可以更快完成不同角度、不同长度、多道折弯工序的工作折弯，大大提高了工作效率。对于较大吨位的设备，机器可备上挠度补偿配置 ,工作挠度可控制在每米之内。设备适用于大吨位、超长工件的折弯及生产批量大的工序上。设备的关键零部件国外进口，生产的规格在 50至 500吨，折弯工件的长度在米至 8米长。 液压弯板机 17 / 20 机器为全钢焊接机构，液压上传动，振动消除应力，机器强度高、刚性好。液压摆式剪板机是通过采用主油缸做向下剪切运动、氮气缸回程，因此简化液压系统、运行更稳定。摆式剪板机的上刀架在剪切过程中绕一固定轴线作圆弧摆动，通过杠杆作用，支点受力小，可提高剪切刃寿命、机器寿命，整机结构紧凑， 并能无极调节上刀架 的行程量，大大提高工作效率。 图 液压弯板机 数控系统功能：全中文显示，便于操作。后挡料装置为机动块调整，具有单向和双向定位功能，能有效消除丝杠间隙，具有退让选料功能，避免挡料装置与工件的干涉，减少磨损，提高定位精度，具有自动或手动搜索参考点功能。具有断电位置记忆功能，对参数、位置及程序进行现场保护。具有多步加工编程功能，可实现多步动运行，完成多工步零件一次性加工，提高生产效率。采用防护栅与电器箱联锁人生安全保护装置。 采用先进的集成式液压系统，可靠性好 现有液压式弯 板机存在的问题 国内研制的各种弯板机，人为控制因素太多，产品质量得不到很好的控制，尤其在推速控制方面存在许多问题。推弯有的甚至靠卷扬机和钢丝绳驱动；推速不稳定，忽快忽慢，导致弯板表面出现皱褶，弯板几何形状不规矩等问题。国外的大中型弯板机国外既有机械式，也有液压式。机18 / 20 械式结构庞大，重量重，占据空间大，成本高。液压式都为双缸，而且液压和电气控制系统均因解决同步问题增加相应的元件和费用，重要的是引进国外弯管机设备的价格是十分昂贵的。 3 液压式槽型弯板机的液压系统设计