液压阀毕业设计

1 / 22 液压阀毕业设计 1.引言 钢坯表面极易被氧化形成氧化皮，且这层氧化皮会在生产中产生废料而影响工作，而采用钢坯修复机的目的将氧化皮去掉，使钢坯的利用率提高。可用的方法很多，例如：1.可用手持钢坯的人为方法将其表面的氧化皮去掉，但是会对人造成危害，而且效率低，如传统的砂轮打磨。 2.将钢坯烧红后磕掉其表面的氧化层，但是这种方法使得被处理后的钢坯会在短时间内再被氧化，而且效率低、机器易磨损，如钢模板修复机。使用钢坯修复机来去除表面的氧化层不但可以提高效率、减少危害，而且可以使被处理过的钢坯在冷 却后保持一段时间不被氧化，即使在雨中被淋而产生少量生锈但是不会有太大影响。 钢坯修复机采用滚筒机输送而不采用皮带输送是因为：滚筒输送机比皮带输送机应用广泛，可用于储积、分流、合流及较重负载的运输，另外也应用于油污、潮湿及高温、低温的环境。而且滚筒输送机结构简单，可靠性高，使用维护方便。 传统的钢坯修磨机是由一种设有由窝轮、窝杆等组成的回转机构，可使砂轮与钢坯纵向运动的夹角在 45-90度间变换的长臂回转式的钢坯修磨机。它既能作直磨用，也可以作斜磨用，兼有两者的优点，该机修磨范围较大、质量好且结构简 单，检测维修方便，适用于大、中、小形钢坯和2 / 22 锻坯的全扒皮修磨。而采用钢坯修复机不但兼顾了钢坯修磨机的所有优点，而且还有具有效率高的优点。 钢坯修复机的部分操作通过液压控制，使得钢坯自动翻转，且具有实用、结构简单，操作方便，自动化程度高，劳动强度抵，环境污染小，钢坯修整质量、精度高的优点，是现代炼钢行业钢坯修复的理想设备。虽然我国目前没有生产，只是在大连特钢厂有两台由意大利引进的钢坯修复机，因此需要研制技术含量高，且质量稳定的高档产品来满足国民经济的要求和行业需求，所以钢坯修复机在世界上一定 【 15】 会有相当大的发展前景。 2.液压技术概况 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发展，在完善比例控制，伺服控制，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，日益显示出显著的成绩。 今天，为了和最新技术的发展保持同步，液压技术必须不断创新，不断地提高和改进元件和系统的性能，以满足日益变化的市场需求，体现在如下一些比较 重要的特征上： 1) 提高元件性能，创制新型元件，体积不断缩小。3 / 22 为了能在尽可能小的空间内传递尽可能大的功率，液压元件的结构不断地在向小型化方向发展。 2) 高度的组成化、集成化和模块化。液压系统由管式配置经板式配置，箱式配置、集成块式配置发展到叠加式配置、插装式配置，使连接的通道越来越短，这种组合件不但结构紧凑、工作可靠，而且使用简便，也容易维护保养。模块化发展也是非常重要的方面，完整的模块以及独立的功能单元，对用户而言，只需要简单地进行组装即可投入使用，这样不仅可以大大节约用户的装 配时间，同时用户也无须配备各种经专门培训的技术人员。 3) 和微电子结合，走向智能化。汇在一起的联接体只要一收到微处理机或者微型计算机处送来的信息，就能实现预先规定的任务。 综上所述可以看到，液压工业在国民经济中的作用实在是很大的，它常常可以用来作为衡量一个国家工业水平饿重要标志之一。与世界上主要的工业国家相比，我国的液压工业还是相当落后的，标准化的工作有待于继续做好，优质化的工作须形成声势，智能化的工作则刚刚在准备起步，为此必须奋起直追，才能迎头赶上。 液压系统的设计步 骤大体如下： 1)液压系统的工况分析 2)拟订液压系统原理图 4 / 22 3) 液压系统的计算和选择液压元件 4)对液压系统进行验算 5)绘制正式工作图和编制技术文件 设计的最后一步是要整理出全部图纸和技术文件。正式工作图一般包括如下内容：液压系统原理图；自行设计的全套工作图；液压泵、液压阀及管路的安装总图。 技术文件一般包括以下内容：基本件、标准件、通用件及外购件汇总表，液压 【 15】 系统安装和调试要求，设计说明书等。 3.液压系统性能与参数的初步确定 工况分析 工况分析是分析机械工作过程的具体情况，其内容包括负载分析、速度分析和功率变化规律的分析。对液压系统进行工况分析其目的就是要查明它的每个执行元件在各个动作阶段内的运动速度和所承受的负载并绘制成图。而液压执行元件的工况图是选择系统液压元件和基本回路的依据。这是因为： 1) 液压泵和各种控制阀的规格是根据工况图中的最大压力和最大流量选定的； 2) 各种液压回路及其油源形式都是按工况图的不同阶段内的压力和流量变化情 况初选后，再通过相互比较确定的； 5 / 22 3) 将工况图所反映的情况与调研得来的参考方案进行对比，可以对原来设计参数的合理性做出鉴别，或进行调整。 液压缸的负载分析 通过现场调研获知，此液压系统的液压缸的工作行程为 5m，钢坯尺寸为长 10m 宽 150mm 高 150mm,钢坯密度取/m3,动摩擦系数为，且在水平位置时外负载最大，大约为25800N。 液压缸的速度分析 通过现场调研得知，此液压系统的液压缸速度在 /s之间，具体数值没有要求，但是要保证钢坯运行过程平稳 ，液压缸锁紧使系统冲击小，因此取活塞杆 【 12】 伸出时速度为 /s,活塞杆退回时速度为 /s。 液压系统参数的初步确定 确定液压缸的主要参数 液压缸是液压传动中的主要执行元件之一，它是把液压能转换成机械能的能量转换装置。液压缸结构简单、工作可靠，广泛应用于机械的液压传动中。目前，工业中常用的液压缸的结构形式有活塞缸、柱塞缸、摆动缸三大类。活塞缸和柱塞缸可实现往复直线运动，输出速度和推力；摆动缸则实现往复摆动，输出角速度和转矩。形式如下： 活塞缸 6 / 22 单杆活塞缸 单杆活塞缸是活塞的一端带有活塞杆的液压缸。结构如图 2-1 所示。这种油缸由于活塞两侧受力面积不等，活塞往返运动时所产生的推力和速度各不相等。活塞杆外伸时，油缸产生的推力大，速度小；而活塞杆作差动连接时，可实现快速运动。故这种油缸工业上常用来实现“快速进给”、“慢速工进”和“快速回位”。 图 1 单杆活塞缸 双杆活塞缸 双杆活塞缸是活塞的两端都带有活塞杆的液压缸。结构如图 2-2所示。其工作原理与单杆活塞缸相同，由于活塞两侧受压面积相同，油 缸两端的供油压力 P和供油量 Q 相同时，其往返运动速度及产生的推力都分别相等。 图 2 双杆活塞缸 柱塞缸 柱塞缸是单作用缸，结构如图 2-3 所示，回程依靠自重或外力，常倾斜或竖直安装。柱塞与缸体内壁不接触，油缸内孔只需粗加工，简化了缸体的加工工艺，制造简便。工作时总是承受压力。因此柱塞必须有足够的刚度，直径比较大，且只能实现一个方向的运动，特别适应在行程比较长的场合。 图 3 柱塞缸 7 / 22 摆动缸 常用的摆动缸有单叶片式和双叶片式两种。这类油缸是靠转子 的回转来传动力和运动的。输出的是周期性的回转运动，其回转角小于 300。这种液压缸由于密封性较差等原因，一般只用于低压系统，如送料夹紧和工作台回转的辅助运动装置。 本次设计的液压系统要求动作可靠，且为往复直线运动，故应采用活塞缸。而且单作用活塞缸可以输出多种速度，差动连接时还可以实现快速运动，并且体积较双杆活塞缸小，结构紧凑。本液压系统只要求动作可靠，滑动水口打开速度要快，综合考虑上述两种活塞缸的适应场合、制造成本及体积大小等因素，本液压系统采用差动式 【 12】单作用活塞缸。 确定液压缸的尺寸 初选液压缸工作压力 液压缸的推力 F 是由液压缸的工作压力 p 和活塞的有效工作面积 A来确定的，而活塞的运动速度 v由输入缸的流量 Q和活塞的有效工作面积 A确定的， 即 F=A p v=Q A 式中 F 缸的推力； p 进油腔的工作压力； A 活塞的有效工作面积； 8 / 22 Q 输入液压缸的流量； 液压阀弹簧座冲压工艺分析及模具设计 摘 要 本课题认真分析了 液压阀弹簧座的结构和成形工艺，计算了毛坯尺寸和冲压力的大小。设计了排样图及模具结构和尺寸，说明了模具结构的特点等。 具体分析了复合模单工位正装和落料拉深的工艺，设计了排样图和模具结构图，说明了该模具结构的特点，该模具的上模固定板、下模固定板具有高精度的长寿命，一步成形而且重复装配精度高，可快速定位导料板，卸料板上安装到上模座上。通过这次设计为以后从事模具设计方面打下了很好的基础，同时为在校时了解模具行业的发展方向也时很有必要的 . 关键词：模具，冲压，落料，拉深 HYDRAULIC VALVE SPRING SEAT DESIGN OF STAMPING PROCESS ANALYSIS AND DIE DESIGN ABSTRACT Hydraulic valve spring seat of the structure and forming technology is seriously analyzed by this topic. The size of the blank dimensions and impact force was calculated. Layout drawing and the die structure size is designed. Shows the characteristics of die 9 / 22 structure, etc Composite modulus of simplex bit suits and blanking, deep drawing process were detailed analyzed. Layout diagram and the die structure were designed. The mould on the fixed mould plate, a lower die plate is of high precision long life, that one step forming and repeated assembly of high precision. It can quickly locate guide plate, stripper plate mounted to the mold base. Through this design for future engaged in mold design has laid a good foundation, at the same time as the school know when the mold profession the development direction of also very be necessary. KEY WORDS: Mold, Stamping, Blanking, Deep drawing 目 录 前 言 . 1 第 1 章 零 件 的 冲 压 工 艺 性 分析 . 4 零 件 的 工 艺 性 分10 / 22 析 . 4 工件结构分析 . 4 确 定 最 佳 工 艺 方案 . 4 第 2 章 毛坯计算 . 6 修边余量的确定 . 6 能否一次拉深的判断 . 7 零件的排样及利用率 . 9 压 力 计 算 ， 压 力 中 心 及 压 力 机 的 选用 . 10 11 / 22 第 3 章 模 具 结 构 设 计 及 校核 . 14 复 合 模 的 功 能 结构 . 14 复合模结构设计原则 . 14 设计概要 . 15 工作机构设计 . 16 导料及定距机构设计 . 21 卸料机构的设计 . 21 固定机构的设12 / 22 计 . 22 导向机构设计 . 23 垫板的设计 . 23 结 论 . 26 谢 辞 . 27 参考文献 . 28 前 言 作为一个马上将毕业的机械系机械设计制造及其自动化的学生来说， 4 年专业知识的学习，为以后从事模具设相关计打下了一定的基础，在校期间了解模具行业的发展方向也时很有必要的，它有利于我把握自己的学习方向，不13 / 22 断的提高自己相关专业素养。 我国模具技术的发展趋势： 目前，工业生产的特点是产品品种翻多、更新速度快和市场竞争激烈。在这种情况下，工厂就对模具制造要求交货期快、精度高、质量好、价格低。所以，模具工业的发展趋势是很明显的。 国民经济的快速发展对模具工业提出了越来越高的要求，促进模具技术的迅速发展，模具是生产各种工业和民用产品的重要工艺装备，模具设备发展成为一门行业。 20世纪 80 年代以来，我国模具工业的发展十分迅速。近几十年来，产值以每年约 15的速度快速增长。 2000 年我国模具工业总产值约占 33，压铸模具约占 6，其他各类模具占11。 我国模具是在机械电子、家用电器、轻工和日用品等行业产品的制造的过程中起着非常重要作用的一种工艺设备。采用模具生产的毛坯和成品零件是材料成形的重要方式之一，跟切削加工相对比，模具有原材料利用率高、产品性能高、成产效率好和成本相对低等特点。 冲压模具是用来制造和加工冲压产品的一种成形工艺设备，冲压模具设计过程是跟据冲压件的产品图样进行冲压工艺过程的设计，先定冲压工艺方案，在收集、整理相关的设计参考资料跟技术标准的基础上，进行冲压模具的设14 / 22 计。主要的设计内容和过程如下： 冲压件的产品的图样 分析与冲压件材料的选择； 冲压工艺方案的设计，确定相关工序、冲压件排样和工艺成本分析等； 冲模结构形式的选定和方案确定，进行主要的冲压零部件的设计与计算并绘制出零件图与装配图； 冲压设备的选择和冲压安全性分析； 1、模具产品发展将大型化和精密化 模具产品零件的日渐大型化，以及高效率生产要求的一模多腔使模具日趋大型化。随着冲压零件的微型化，和模具结构的发展的需求精密的模具的精度已由以前的 5um提高到了 2 3um，日后有些模具的加工精度与公差要求在 1um 以下，这就要 求超精加工。 2、多功能复合模具将进一步的发展 新型多功能的复合模具有使在过工委复合模的基础上设计出来的。多功能的模具除了冲压零件外，还可以担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装。通过这些多功能模具生产出来的不在是单个零件，而是成批的组件。如各种小型电机、电器和仪表的铁芯组件等。 3、快速经济模具的前景具有十分广阔的法展空间 现在是品种多、批量少的生产时代，到下一个世纪，这种新生产方式将占工业生产的比例在 75以上。一方面由15 / 22 于制品的使用周期较短，品种更较新快， 另一方面是由于制品的花样变化频繁，都要求各种模具的生产周期越短越好。因此，发展快速经济的模具日益引起人们的重视。例如，研制各类超塑形材料的制作或者其中夹杂金属粉末或玻璃纤维等的简易模具：中、低熔点的合金模具、喷涂成型模具、迅速电镀模、陶瓷形吸塑模、叠层模和快速成形模具等快速经济模具将更快发展。利用计算机控制和机械手操作的快速环模。快速拭模技术也会快速发展和提高。 4、模具标准件的应用将越来越广泛 采用模具标准件不仅能缩短模具的制造周期，而且还可以提高模具质量和减少模具制造成本。因此， 模具标准件应用必定日渐广泛。为此，首先要制定同一的国家标准，并严格按标准生产；而后要逐渐行成规模化生产，保证标准件质量、降低生产成本；其次是要进一步的增加标准件品种，进一步发展和完善销售，保证供货迅速。 5、模具要用优质材料以及采用先进的表面处理技术将倍受受重视 在模具的价格构成中，所用材料所占的比例一般在20至 30之间，所以选用优质钢材和应用先进的表面处理技术来提高模具的寿命就显得非常有必要。就模具钢来说，采用电渣中溶工艺，尽量提高钢的纯净度、等 摘 要 16 / 22 液压阀是流体传动中不可或缺的功能单元。一方面，流体传动系统的优化升级需要液压阀相应提高性能；另一方面，液压阀本身的创新也给流体系统带来了新的活力。如今，液压阀在体积、性能、能耗、智能化、制造加工工艺等方面都有了极大的发展。随着液压系统与电子技术、 IT 技术以及网络技术的融合，液压阀进入了数字化时代。液压数字阀是未来与比例阀、伺服阀相辅相争的一个全新的新阀种。它具有价格更低、更易与计算机相接、放大驱动装置更简单，而且体积更小的特点。看它的独特性能，在今后的市场上，势必将占有更大的份额！ 关键词： 数字液压阀；步进电机；单片机控制；压力传感器反馈 Abstract The hydraulic valve is the indispensable part of function unit in the fluid drive. The fluid drive systems optimized promotion needs the hydraulic valve to enhance the performance correspondingly; On the other hand, hydraulic valves innovation also bring new vigor to the fluid system. Now, the hydraulic valve had enormous development in aspects volume, performance, energy consumption, intellectualized, manufacture processing craft and etc. Along with the hydraulic 17 / 22 system, the electronic technology, the IT technology and networkings fusion, the hydraulic valve entered digital times. In the future, the hydraulic pressure digital valve will be a brand new valve which the proportioning valve, the servo valve auxiliary will contend with. It has the lower price , easier docking to the computer, simpler enlargement drive, moreover, the smaller volume. Its unique performance, will hold a bigger share inevitably in presents market! Keyboard： hydraulic valve； stepper motor； SCM Control； Pressure sensor feedback 目录 第一章 绪论 1 目的和意义 - 1 国 内 外 发 展 现 状 - 3 毕 业 设 计 的 内 容 - 5 第二章 机 械 部 分 设 计- 6 18 / 22 液 压 阀 的 选 择 - 7 步 进 电 机 的 选 择 - 7 压 力 传 感 器 的 选 择 - 9 改 造 图 及 说 明 - 10 第三章 控 制 系 统 硬 件 设 计 - 13 89C51 单 片 机 的 介 绍 - 14 引脚简要说明 - 14 P3 口 的 第 二 功 能- 15 步 进 电 机 工 作 原 理 的 介 绍 - 15 硬件部分设计 - 16 单片机电路 - 16 19 / 22 反 馈 电 路 - 16 电 路 图 - 17 第 四 章 控 制 系 统 软 件 部 分 设 计 - 19 环形脉冲分配 - 20 步进电机的频率设定 - 21 89C51 单 片 机 源 程 序 - 21 第五章 实验 - 25 实 际 实 验 - 25 实 验 步 骤 - 26 实 际 误 差 20 / 22 - 30 实 验 图 片 - 30 参考文献 - 32 附录 - 33 数字液压阀的系统设计 第一章 绪论 目的和意义 液压阀的发展应从技术与市场相结合来看，它分成三个层次和三种发展方向。首先是以技术占领市场制高点，高端市场需要高 层次、高水平的技术。目