液压缸的结构及机械加工工艺分析（可编辑） .doc

液压缸的结构及机械加工工艺分析 学号: 密级:毕业论文设计液压缸的结构及机械加工工艺分析姓 名学科专业研究方向指导教师完成时间 年 月毕业论文(设计)承诺书 本人郑重承诺: 1、本论文(设计)是在指导教师的指导下,查阅相关文献,进行分析研究,独立撰写而成的。 2、本论文(设计)中,所有实验、数据和有关材料均是真实的。 3、本论文(设计)中除引文和致谢的内容外,不包含其他人或机构已经撰写发表过的研究成果。 4、本论文(设计)如有剽窃他人研究成果的情况,一切后果自负。毕业论文(设计)作者签名: 签字日期: 年 月 日 毕业论文(设计)版权使用授权书 本论文作者完全了解亳州职业技术学院有关保留、使用论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权亳州职业技术学院可以将论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文。论文作者签名: 指导教师签名:签字日期: 年 月 日 签字日期: 年 月 日 目录摘要1前言1第一章 液压缸的基本知识1第一节 液压缸的工作原理1第二节 液压缸的分类1第二章 液压缸的基本结构2第三章 液压缸的机械加工工艺3第一节 内孔加工工艺注意点3第二节 液压缸加工工序及要求4第三节 液压缸低速爬行原因分析及解决5一、 液压缸低速爬行的现象5二、 原因分析5三、 解决办法及途径5总结6参考文献7致 谢8 摘要 随着我国工业的机械化和自动化程度越来越高,对于机械加工的工艺和技术要求也越来越严格。液压缸是工业液压系统领域里最基本的执行元件,它主要应用于冶金业、工程机械类、车辆等机械设备上,在人们日常生活的诸多方面都起着重要的作用,因此,对液压缸的结构及机械加工工艺的分析不仅是有必要的,而且还是必须研究的课题。本文在对液压缸概念、原理和分类研究的基础上,通过其结构设计特点和机械加工工艺的分析和研究,深入探讨液压缸在工作过程中最常出现的低速爬行问题,并为提高液压缸的质量和效率提出一些自己的建议。 关键字:液压缸;结构分析;机械加工工艺;工艺分析;基准确定 液压缸的结构及机械加工工艺分析前言 随着我国正式加入wto,中国日益成为了全世界最大的加工工厂。在这样的背景下,我国工业的机械化和自动化程度越来越高,对于机械加工的工艺和技术要求也越来越严格。随着液压行业的飞速发展和市场需求量的逐渐增加,市场对液压缸的需求日益增多。作为工业液压系统领域里最基本的执行元件,液压缸最主要的作用是将液压能转化为可供人们使用和利用的机械能,它可以输出直线运动和力,经过改造和创新,有些特殊的液压缸也可以输出往复摆动运动和扭矩。它主要应用于冶金业、工程机械类、车辆等机械设备上。此外,液压缸是汽车起重机的一个重要部件,液压缸的性能可靠与否关系到起重机吊重时的安全。总之,液压缸在人们日常生活的诸多方面都起着重要的作用,因此,对它的结构及机械加工工艺的分析不仅是有必要的,而且还是必须研究的课题。液压缸的基本知识液压缸的工作原理 液压缸是将液压能转化为可供人们利用的机械能的液压执行装置。它结构简单、工作可靠,主要通过直线往复运动或摆动运动来完成能量之间的相互转化。用它做往复运动时,可免去相应的减速装置,此外,它还具有无传动间隙,运动平稳的优点,因此在各类机械的液压系统中得到极其广泛的应用。液压缸的分类 工业常用的液压缸按起作用的方式可以分为单作用、双作用及混合作用三大类,每一大类又可以分为若干小类,下面通过下表来说明: 名 称说 明单作用 液压缸活塞式活塞只能单向运动,其反向运动需由外力来完成柱塞式同上,但其行程一般较活塞式液压缸大伸缩式多个依次运动的活塞逐次运动时,其输出速度和输出力均是变化的双作用 液压缸单活塞杆无缓冲式活塞双向运动产生推、拉力,在行程终了时不减速不可调缓冲式活塞双向运动产生推、拉力,行程终了时减速且值不变可调缓冲式活塞双向运动产生推、拉力,行程终了时减速制动,减速值可调节差动式活塞两端面积差较大,往复运动时的输出速度及力差值较大,差动联接用于快速。双活塞杆等速等行程式活塞两端杆径相同,活塞正、反向运动速度和推力均相等双向式两活塞同时向相反方向运动,其输出速度和力相等伸缩式套筒液压缸有多个可依次动作的活塞,其行程可变且可双向运动组合式 液压缸串联式当液压缸直径受到限制时,用以获得较大的推力增压式可以加压工作多位式活塞可有三个位置齿条传动活塞液压缸经齿轮具条传动,将液压缸的直线运动转换成齿轮的回转运动齿条传动柱塞液压缸液压缸的基本结构 液压缸的结构比较简单,由缸筒、活塞、密封装置、缓冲装置与排气装置六部分组成。其中,缓冲装置与排气装置视使用者的具体要求可以设置成不同的结构,其他装置则都是必不可少的。 缸筒作为液压缸的主要部件,其加工质量的好坏直接影响整个产品的寿命和可靠性。缸筒的加工工艺和操作都有极为严格的规定,不仅对表面粗糙度有范围限制,而且对同轴度、耐磨性等性能也要求严格。它一般采用滚压加工的方式,这样有助于表面微小裂纹的封闭,阻碍侵蚀作用的扩展,从而提高表面抗腐蚀能力,并能延缓疲劳裂纹的产生或扩大。活塞大多数由铸铁或钢制作而成,一般情况下,我们可以采用多种方法将活塞固定于活塞杆上。活塞杆常用高强度钢经表面渗碳淬火、磨削、抛光和镀硬铬制成,具有很强的耐磨损和耐腐蚀性。在密封装置的外侧通常会设置一个防尘圈,这样可以从杆上去除尘土和污染,以免被吸入,提高主密封圈的密封效果及寿命。缓冲装置在大多数缸上是一个有货的选项并且往往可以加设而不改变轮廓尺寸。 下面是液压缸结构的一个示意图: 液压缸的机械加工工艺 对液压缸的高要求主要体现在对其零件的加工精度要求上,即液压缸的零部件不仅在尺寸的精度上要符合要求,而且其表面的粗糙程度也要满足较高标准的需要。缸体是液压缸的重要部件,由接头和法兰盘焊接在缸管上组成的,下面我们以缸体为例,对液压缸的机械加工工艺进行分析。内孔加工工艺注意点 缸体的内孔在加工时,需要注意以下三个问题: 内孔的中心线一定不能够偏斜,且缸体的壁厚一定要均匀。 缸体内孔的两端口容易出现直径大小不一的问题。 内孔表面的粗糙度一定要保证达到要求的规格。 针对上述三个容易出现的问题,我们可以在加工缸体内孔时采取如下措施: (1)根据工件的材料和特性,定位出造成内外尺寸变化大的最重要不利因素,然后,采用端面定位的方法,在缸体两端加工出一个90度的锥面,并以此作为定位装夹的基准。 (2)将缸体内孔的加工过程分解成粗、精两道加工工序,以解决掉毛坯余量大、粗糙度过高等问题。 (3)在实际操作过程中,可以考虑采用复合工艺的方式,一次同时使用两种加工工艺来进行加工。 (4)对于材料较硬的缸体,可以用机夹硬质合金刀头来镗削加工。这样既不用刃磨刀具,还能极大地提高加工精度,最大限度地排除人工造成的加工质量不稳定等不利因素。 (5)可以采用珩磨或滚压的办法使缸体内孔达到较高的尺寸精度和表面粗糙度要求。液压缸加工工序及要求 按照加工工艺我们可以将缸体的加工过程分解为以下一系列工序: 在内孔的加工过程中,要格外注意:油口接头应该在内孔加工之前就焊接好,不然焊接的影响区将会使得内孔产生变形,从而影响内孔加工的精度。在上述所有加工工序中最关键的工序为镗孔和滚压内孔。为了保证镗孔及滚压后工件壁厚均匀,达到所需要的技术要求,在加工中采用两端锥面定位,工艺止口安装夹紧,主要是用于粗加工。在后续工序加工中可采用内孔找正的方式加工。液压缸低速爬行原因分析及解决 液压缸低速爬行的现象 液压缸在运动时,其活塞杆在油压作用下不时地会出现伸出或缩回的现象,这样就会造成速度不均,有时还会伴有振动和异响,从而引起整个液压系统的振动,并带动主机其它部件振动。此外,液压系统管路也会引起振动,进而使液压机出现低速爬行现象。 原因分析液压缸有杆腔和无杆腔内存有气体而产生的低速爬行。由于气体混在液压油中,在压力的作用下,体积变化,在高压作用下甚至发生气体瞬间爆炸,从而引起液压缸的速度不稳定。液压缸设计间隙不当产生的低速爬行。一种情况是,液压缸内部活塞和缸体、活塞杆和导向套之间的滑动配合间隙太大,引起滑动面的受压不均,造成摩擦力不均匀,从而引起液压缸低速爬行;另一种情况是,滑动配合间隙若太小,加上零部件制造存在公差,也会引起滑动面的受压不均匀,引起液压缸低速爬行。 液压缸内导向元件摩擦力不均匀产生的低速爬行。液压缸常用非金属支撑环尺寸不均匀,一些非金属支撑环随油温变化尺寸增大或减小,即在油液中尺寸稳定性差直接造成配合间隙的变化,很容易造成液压缸的速度不稳定。密封件材质问题引起的液压缸低速爬行,液压缸常用的密封材料有丁晴橡胶、聚胺酯橡胶、聚四氟乙烯等,由于材质硬度、强度、跟随性问题,直接影响其和滑动表面的摩擦力,另外对于唇口密封,油压的波动造成密封区与接触面的接触压力产生变化,从而引起液压缸速度的变化。零部件加工精度的影响,液压缸缸体内壁和活塞杆表面加工精度的高低,对液压缸的低速稳定性影响很大。特别是几何精度影响更大,其中直线度是关键,在加工过程中直线度的保证最难做到,对行程较长的液压缸来说,液压缸缸体内壁和活塞杆表面的直线度是影响液压缸低速稳定性的主要因素。 解决办法及途径 针对液压缸有杆腔和无杆腔存有气体而产生的低速爬行问题,可通过反复运行液压缸达到排气的目的,必要时在管路或液压缸的两腔设置排气装置,在液压系统工作时进行排气。 针对液压缸设计间隙不当产生的低速爬行问题,可正确设计液压缸内部活塞和缸体、活塞杆和导向套之间的滑动配合间隙。 针对液压缸内导向元件摩擦力不均匀产生的低速爬行问题,建议优先采用金属作为导向支撑。如果一定要采用非金属支撑环,建议选用在油液中尺寸稳定性好的非金属支撑环,特别是热膨胀系数应小,另外对支撑环的厚度,必须严格控制尺寸公差和厚度的均匀性。 针对密封件材质问题引起的液压缸低速爬行问题,建议在工况允许的条件下,优先采用以聚四氟乙烯作为密封的组合密封圈,如常用的格莱圈、斯特封等等;如选唇口密封,建议材料优选丁晴橡胶或类似材料的密封件,其跟随性较好。 针对零部件加工精度的影响问题,在液压缸的制造过程中应严格控制缸体内壁和活塞杆表面加工精度,特别是几何精度,尤其直线度是关键,在国内加工工艺中,活塞杆表面的加工基本上是车后磨削,保证直线度问题不大,但对于缸体内壁的加工,其加工方法很多,有镗削?滚压、镗削?珩磨、直接珩磨等,但由于国内材料的基础水平较国外有差距,管材坯料直线度差,壁厚不均匀、硬度不均匀等因素,往往直接影响缸体内壁加工后的直线度,因此建议采用镗削?滚压、镗削?珩磨工艺,如直接珩磨,则必须首先提高管材坯料的直线度。 总结 随着我国工业的机械化和自动化程度越来越高,对于机械加工的工艺和技术要求也越来越严格。液压缸是工业液压系统领域里最基本的执行元件,它主要应用于冶金业、工程机械类、车辆等机械设备上,在人们日常生活的诸多方面都起着重要的作用,因此,对液压缸的结构及机械加工工艺的分析不仅是有必要的,而且还是必须研究的课题。 本文在对液压缸概念、原理和分类研究的基础上,通过其结构设计特点和机械加工工艺的分析和研究,深入探讨液压缸在工作过程中最常出现的低速爬行问题,并为提高液压缸的质量和效率提出一些自己的建议。参考文献1杨维民.液压缸结构设计n.机械报,20122 2阎光奇.液压缸的基本原理与特点j.机械学报,20098:57 3崔伞天.机械设计与制造j.中国机械,20113:974崔原.液压缸的工艺技艺j.制造者,20107:775黄冬富.中国液压技术m.台北桂冠图书,20086刘威.中国制造业的发展和未来s,吉林工业大学出版社,2009(4)7尹少淳.液压缸设计原理及工艺分析m.南京:江苏机械出版社,2007.8钱初熹.液压缸的结构设计m.中国机械出版社,2011.9李卅.液压技术的前景m.人民教育出版社,2006.10田慧生.论我国的机械制造业m.江西机械教育出版社,