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冲压式管端成型处理机构的设计【8张图纸】【优秀】

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关键词：: 冲压式管端成型处理机构设计图纸

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冲压式管端成型处理机构的设计

45页 16000字数+说明书+开题报告+实习报告+8张CAD图纸【详情如下】

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前言1

1 管端成型机总体方案的选定2

1.1无模成型2

1.2 管端偏心回转成型2

1.3 利用NC工作机的管端成型3

1.4 机械成型3

1.5 确定所选方案3

1.6 管端成型处理机构的组成3

2 主机整体结构及各主要工作机构的设计与计算5

2.1 主机整体结构的一般布置5

2.2 管端成型机主机的工作原理6

2.3 机架的结构设计7

2.4 夹紧模具的设计8

2.4.1 材料的选择9

2.4.2 夹紧模具的强度计算10

2.5 冲头的设计10

2.5.1 材料的选择12

2.5.2 冲头的强度计算12

3 管端成型机的液压系统设计13

3.1 设计规格、性能及对液压系统的要求13

3.2 管端成型机的液压系统分析14

3.2.1各液压缸的载荷分析14

3.2.2 管端成型机的液压系统原理图14

3.2.3 液压系统工作循环分析15

3.3 液压元件的选用17

3.3.1 液压阀的选用17

3.3.2 辅助元件的选用18

3.3.3 执行元件的确定19

3.3.4 电动机的选择19

4 管端成型机的液压缸设计计算和泵的参数计算21

4.1 液压缸的设计计算21

4.1.1 液压缸的选用21

4.1.2 胀形力的计算21

4.1.3 冲压缸载荷计算21

4.1.4 冲压缸结构尺寸计算24

4.1.5 计算液压缸的主要结构尺寸24

4.1.6 油缸强度计算27

4.1.7 夹紧油缸的设计计算30

4.1.8 油缸强度计算31

4.1.9 调整油缸和定位油缸的选择33

4.2 泵的参数计算34

4.2.1 泵的选用34

4.2.2 泵的压力计算34

4.2.3 计算所需要的泵的流量34

5 液压系统性能验算36

6 经济技术分析38

结论39

致谢40

参考文献41

　　　1、处理管径（铜管或铝管）：8X1mm；9.5X1.2mm；12.7X1.2mm； 15.8X1.2mm；19X1.5mm。

　　　2、循环节拍：小于18秒（即油缸伸缩速度）。

　　　3、工作方式：冲压方式。

　　　4、操作方式：手工上料. 自动成形。

　　　5、工作压力：≤5Mpa。

　　　6、外形尺寸：≤1450mmX1335mmX1537mm。

　　　管端成型机的工作过程,包括将工件定位、夹紧、冲压和整机冲头工作位置四项主要动作。管端成型机的一个作业循环的组成包括：

　　　定位—工件以手动方式送入夹紧模具体，通过定位油缸推动定位体将工件进行定位。

　　　夹紧—将定位好的工件通过夹紧油缸推动夹紧模具进行夹紧。

　　　冲压—定位油缸退回，由冲压油缸推动滑块体、冲头进行冲压成型。工作结束后各油缸复位。

　　　调整冲头—当有些工件不能一次成型时，可调整下一个冲头进行工作，调整冲头位置是通过油缸推动滑块来实现的。

　　　随着我国汽车行业的不断发展壮大，对汽车空调的需求也随之增大，再加上目前全球气候的变暖，导致民用空调的需求也大大增加。然而，目前国内做空调设备的企业确非常少，而且多数采用进口设备进行加工，这样使空调制造企业的成本增加了许多。空调加工设备有弯管机、冲孔机、折弯机、管端成型机等。管端成型机作为空调加工设备的一种，在整个空调制造过程中起到了关键的作用。

　　　本文研究设计管端成型机主要用于将铝管（还可用于铜管）的管端通过冲压的方式将其收口或扩口、加工成所需的管端形状。管端成型技术主要应用于空调机热交换器或汽车空调热交换器的管端连接。该设备适用于批量生产，可以完成直径为8X1mm；9.5X1.2mm；12.7X1.2mm； 15.8X1.2mm；19X1.5mm的铝管（或铜管）的管端成型加工。目前，国内专门制造用于管端成型的通用机床比较少，大多数都是专用机床，生产效率比较高，但是灵活性小，对于不同管件的加工具有一定的局限性。因此，有必要设计这样一种可以适应不同管件胀形加工的通用机床，并且在不需要进行大批量生产的情况下，代替了小批量单件生产时的手工胀管，而且可以节省时间和生产消耗，提高单件的生产效率，及时满足产品零部件的需要。因此本课题设计的这一产品具有较高的使用价值和普遍性。　

关键词: 管端成型机;液压系统;主机;　　　随着我国汽车行业的不断发展壮大，对汽车空调的需求也随之增大，再加上目前全球气候的变暖，导致民用空调的需求也大大增加。然而，目前国内做空调设备的企业确非常少，而且多数采用进口设备进行加工，这样使空调制造企业的成本增加了许多。空调加工设备有弯管机、冲孔机、折弯机、管端成型机等。管端成型机作为空调加工设备的一种，在整个空调制造过程中起到了关键的作用。

　　　目前国内管端成型方法主要分为管端偏心回转成型、利用NC工作机的管端成型、无模成型、机械成型四种方法。

　　　机械成型是管端成型方法中比较普遍又经济，容易实现工作要求，原理简单易操作。

　　　该设计用于将铝管管端加工铝管管端通过冲压的方式将其收口或扩口、加工成所需的管端形状，这一过程即管端成型过程。管端成型技术主要应用于空调机热交换器或汽车空调热交换器的管端连接。该设备适用于批量生产，可以完成直径为8X1mm；9.5X1.2mm；12.7X1.2mm； 15.8X1.2mm；19X1.5mm的铝管的管端成型加工。目前，国内专门制造用于管端成型的通用机床比较少，大多数都是专用机床，生产效率比较高，但是灵活性小，对于不同管件的加工具有一定的局限性。因此，有必要设计这样一种可以适应不同管件胀形加工的通用机床，并且在不需要进行大批量生产的情况下，代替了小批量单件生产时的手工胀管，而且可以节省时间和生产消耗，提高单件的生产效率，及时满足产品零部件的需要。因此本课题设计的这一产品具有较高的使用价值和普遍性。

内容简介：: 中文题目：冲压式管端成型处理机构的设计外文题目: Ram as in ramjet jet formation processing organization design毕业设计（论文）共41页图纸共8张完成日期 2008年6月答辩日期 2008年6月本科毕业设计（论文）开题报告题目冲压式管端成型处理机构的设计指导教师院（系、部）机械工程学院专业班级学号姓名日期一、选题的目的、意义和研究现状随着我国汽车行业的不断发展壮大，对汽车空调的需求也随之增大，再加上目前全球气候的变暖，导致民用空调的需求也大大增加。然而，目前国内做空调设备的企业确非常少，而且多数采用进口设备进行加工，这样使空调制造企业的成本增加了许多。空调加工设备有弯管机、冲孔机、折弯机、管端成型机等。管端成型机作为空调加工设备的一种，在整个空调制造过程中起到了关键的作用。目前国内管端成型方法主要分为机械成型、管端偏心回转成型、利用NC工作机的管端成型、无模成型四种方法。机械成型主要是应用液压系统来控制机械部分的动作，来实现对管端进行冲压成型的一种方法。管端偏心回转成型方法中，模具的包络角与模具半角相同，模具的轴线与钢管的轴心偏离一定的距离，它适合于钢管的缩口。利用NC工作机的管端成型和无模成型加工和制造成本高，而且要求很高的技术含量。基于以上考虑，本课题研究的铝管管端成型机采用机械成型的方法比较经济，并且机械成型方法比较普遍，容易实现工作要求，原理简单易操作。该机主要用于将铝管（还可用于铜管）的管端通过冲压的方式将其收口或扩口、加工成所需的管端形状，这一过程即管端成型过程。管端成型技术主要应用于空调机热交换器或汽车空调热交换器的管端连接。该设备适用于批量生产，可以完成直径为F8X1mm；F9.5X1.2mm；F12.7X1.2mm； F15.8X1.2mm；F19X1.5mm的铝管（或铜管）的管端成型加工。目前，国内专门制造用于管端成型的通用机床比较少，大多数都是专用机床，生产效率比较高，但是灵活性小，对于不同管件的加工具有一定的局限性。因此，有必要设计这样一种可以适应不同管件胀形加工的通用机床，并且在不需要进行大批量生产的情况下，代替了小批量单件生产时的手工胀管，而且可以节省时间和生产消耗，提高单件的生产效率，及时满足产品零部件的需要。因此本课题设计的这一产品具有较高的使用价值和普遍性。二、研究方案及预期结果（设计方案或论文主要研究内容、主要解决的问题、理论、方法、技术路线及论文框架等）本文以现有的管端成型设备为研究对象，在查阅了大量的国内外相关文献的基础上，对管端成型的工艺过程及发展状况进行了介绍，并讨论了该设备的液压控制方法与技术的发展历程、研究现状及发展趋势。主要研究内容有对该设备的液压传动部分的设计与计算，其中主要针对该机构的夹紧部分、冲模部分、液压系统及冲压油缸、夹紧油缸、冲头升降油缸、尺寸定长油缸等部件进行设计计算；设备的整体结构及工作部分进行系统的设计与计算本设计。该设备的主要工作原理：1、以手动方式进行送料。2、通过尺寸定长油缸（F型定尺挡块）进行定位（F型定尺挡块与尺寸定长油缸活塞杆端部连接，挡块伸出后，将工件放入夹紧模时，让其端面接触挡块定位面，工件夹紧后挡块复位，以此保证成形前的管端预留长度）。3、通过夹紧部分将工件进行夹紧（夹紧模分上、下两部分，下模固定在“台虎钳”主体上，上模与夹紧油缸活塞杆连接，非工作状态时上、下模分开，工作时将工件置于夹紧模中，油缸夹紧，将上、下模合在一起，工件被夹紧。）4、最后通过冲模部分将铝管管端以冲压成型的方法进行成型：一个完整的成形过程由不同的冲模（冲头）、夹紧模组合完成。不同的成形管端形状需不同的、数量不等的冲模和夹紧模且成形次数1-3次不等，并且其中还有需要更换冲模（冲头）和其对应的夹紧模。本机有独立的液压站，提供夹紧油缸、定长油缸、冲压油缸. 冲头升降油缸所需动力。在电控系统PC机的控制作用下来完成各工序动作，实现整个自动循环。从而实现了对铝管（或铜管）的管端加工出需要的形状，对于不同的形状只要更换相应的模具就可以完成整个管端成型的过程。三、研究进度首先进行管端成型处理机构的总体设计。其次详细设计管端成型处理机构的液压系统及工作部分等。1、收集资料，编写开题报告（14 周）2、方案设计（56 周）3、具体设计计算（711 周）4、计算机绘制图纸，撰写说明书（1217 周）5、整理完善图纸，说明书，准备答辩。四、主要参考文献1隗金文,王慧.液压传动M.沈阳：东北大学出版社，2001.2单辉祖.材料力学教程.北京：高等教育出版社，2004.3张利平.液压传动系统及设计.北京：化学工业出版社，2005.4张利平.现代液压技术应用220例.北京：化学工业出版社，2004.5 李贵轩.设计方法学.北京：世界图书公司出版社，1989.6机械设计手册编委会.机械设计手册单行本（液压传动与控制）第4版. 北京：机械工业出版社，2007.7成大先.机械设计手册单行本（液压传动）.北京：化学工业出版社，2004.8成大先.机械设计手册单行本（减（变）速器电机与电器）.北京：化学工业出版社，2004.9马壮,赵月超.机械工程材料. 湖南：湖南科学技术出版社，2004.10甘永立.几何量公差与检测. 上海：上海科学技术出版社，200511阎红庆全自动立式胀管机研制机械设计与制造，1999（10）： 5355. 五、指导教师意见指导教师签字：辽宁工程技术大学毕业设计（论文）目录前言11 管端成型机总体方案的选定21.1无模成型21.2 管端偏心回转成型21.3 利用NC工作机的管端成型31.4 机械成型31.5 确定所选方案31.6 管端成型处理机构的组成32 主机整体结构及各主要工作机构的设计与计算52.1 主机整体结构的一般布置52.2 管端成型机主机的工作原理62.3 机架的结构设计72.4 夹紧模具的设计82.4.1 材料的选择92.4.2 夹紧模具的强度计算102.5 冲头的设计102.5.1 材料的选择122.5.2 冲头的强度计算123 管端成型机的液压系统设计133.1 设计规格、性能及对液压系统的要求133.2 管端成型机的液压系统分析143.2.1各液压缸的载荷分析143.2.2 管端成型机的液压系统原理图143.2.3 液压系统工作循环分析153.3 液压元件的选用173.3.1 液压阀的选用173.3.2 辅助元件的选用183.3.3 执行元件的确定193.3.4 电动机的选择194 管端成型机的液压缸设计计算和泵的参数计算214.1 液压缸的设计计算214.1.1 液压缸的选用214.1.2 胀形力的计算214.1.3 冲压缸载荷计算214.1.4 冲压缸结构尺寸计算244.1.5 计算液压缸的主要结构尺寸244.1.6 油缸强度计算274.1.7 夹紧油缸的设计计算304.1.8 油缸强度计算314.1.9 调整油缸和定位油缸的选择334.2 泵的参数计算344.2.1 泵的选用344.2.2 泵的压力计算344.2.3 计算所需要的泵的流量345 液压系统性能验算366 经济技术分析38结论39致谢40参考文献41摘要随着我国汽车行业的不断发展壮大，对汽车空调的需求也随之增大，再加上目前全球气候的变暖，导致民用空调的需求也大大增加。然而，目前国内做空调设备的企业确非常少，而且多数采用进口设备进行加工，这样使空调制造企业的成本增加了许多。空调加工设备有弯管机、冲孔机、折弯机、管端成型机等。管端成型机作为空调加工设备的一种，在整个空调制造过程中起到了关键的作用。本文研究设计管端成型机主要用于将铝管（还可用于铜管）的管端通过冲压的方式将其收口或扩口、加工成所需的管端形状。管端成型技术主要应用于空调机热交换器或汽车空调热交换器的管端连接。该设备适用于批量生产，可以完成直径为F8X1mm；F9.5X1.2mm；F12.7X1.2mm； F15.8X1.2mm；F19X1.5mm的铝管（或铜管）的管端成型加工。目前，国内专门制造用于管端成型的通用机床比较少，大多数都是专用机床，生产效率比较高，但是灵活性小，对于不同管件的加工具有一定的局限性。因此，有必要设计这样一种可以适应不同管件胀形加工的通用机床，并且在不需要进行大批量生产的情况下，代替了小批量单件生产时的手工胀管，而且可以节省时间和生产消耗，提高单件的生产效率，及时满足产品零部件的需要。因此本课题设计的这一产品具有较高的使用价值和普遍性。关键词: 管端成型机;液压系统;主机;AbstractUnceasing grows strong along with our country automobile profession, also increases to automotive air conditionings demand along with it, in addition the present global climates warming, causes the civil air conditionings demand also greatly to increase. However, domestic makes air-conditioning plants enterprise to be firmly few at present, moreover uses most imports the equipment to carry on the processing, like this made the air conditioning Manufacturing firms cost to increase many. The air conditioning processing equipment has the pipe bending machine, the punch press, the booklet bender, the jet shaper and so on. The jet shaper takes the air conditioning processing equipments one kind, played the key role in the entire air conditioning process of manufacture. This article studies the design jet shaper mainly to use in (may also use in the aluminum tube copper pipe) the jet through the ramming way it healing the jet shape which or the flaring, processes needs. The jet formation technology mainly applies in the air conditioner heat interchanger or the automotive air conditioning heat interchangers jet connection. This equipment is suitable for the volume production, may complete the diameter is 8X1mm; 9.5X1.2mm; 12.7X1.2mm; 15.8X1.2mm; 19X1.5mm aluminum tube (or copper pipe) jet formation processing. At present, domestic makes specially uses in the jet formation the general engine bed being quite few, majority is the special purpose machine, the production efficiency is quite high, but the flexibility is small, has certain limitation regarding the different fittings processing. Therefore, it is necessary to design such one kind to be possible to adapt the different fitting bulging processing general engine bed, and in does not need to carry on the production in enormous quantities in the situation, has replaced time the small batch piecework manual expanding tube, moreover may the saving of time and the productive consumption, enhances the single unit the production efficiency, satisfies the product spare part promptly the need. Therefore this topic designs this product has the high use value and the universality.Key words: Jet shaper; Hydraulic system; Main engine;前言随着我国汽车行业的不断发展壮大，对汽车空调的需求也随之增大，再加上目前全球气候的变暖，导致民用空调的需求也大大增加。然而，目前国内做空调设备的企业确非常少，而且多数采用进口设备进行加工，这样使空调制造企业的成本增加了许多。空调加工设备有弯管机、冲孔机、折弯机、管端成型机等。管端成型机作为空调加工设备的一种，在整个空调制造过程中起到了关键的作用。目前国内管端成型方法主要分为管端偏心回转成型、利用NC工作机的管端成型、无模成型、机械成型四种方法。机械成型是管端成型方法中比较普遍又经济，容易实现工作要求，原理简单易操作。该设计用于将铝管管端加工铝管管端通过冲压的方式将其收口或扩口、加工成所需的管端形状，这一过程即管端成型过程。管端成型技术主要应用于空调机热交换器或汽车空调热交换器的管端连接。该设备适用于批量生产，可以完成直径为F8X1mm；F9.5X1.2mm；F12.7X1.2mm； F15.8X1.2mm；F19X1.5mm的铝管的管端成型加工。目前，国内专门制造用于管端成型的通用机床比较少，大多数都是专用机床，生产效率比较高，但是灵活性小，对于不同管件的加工具有一定的局限性。因此，有必要设计这样一种可以适应不同管件胀形加工的通用机床，并且在不需要进行大批量生产的情况下，代替了小批量单件生产时的手工胀管，而且可以节省时间和生产消耗，提高单件的生产效率，及时满足产品零部件的需要。因此本课题设计的这一产品具有较高的使用价值和普遍性。1 管端成型机总体方案的选定近年来，随着汽车行业的发展，日益要求其管件轻量化，从而促进了管材的管端成型技术的进步。这一技术正朝着提高管材的成型性能，减少模具用量，增加成形柔性化程度方面发展。目前，国外正在开发可控制材料特性的关系管端成型技术。而我国管端成型技术还较落后，管端成形技术尚属空白，在管件产量和质量方面还不能满足需求。因此，应加速发展管材的管端成形技术，使其有新的突破，制造出能满足用户需求的优质管件产品。管端成型是铝管（铜管）管端部成型包括对管端的扩口、缩口和加工成各种端部形状。近年来，国外在管端成形方面开发了许多成型技术，使成型后的管端形状多样化，达到了高质量高精度。目前国内管端成型方法主要分为机械成型、管端偏心回转成型、利用NC工作机的管端成型、无模成形四种方法。1.1无模成型管端无模成型，使用两个既是坯料又是成形工具管坯。首先，用高频感应加热管坯，然后将其头部互相接触并旋转，即可实现管端缩口加工。这种成形过程实际上是利用两个管坯相对运动而产生的摩擦热而成形。此法已应用于高铬合金管端部成型。此外，近年来国外还开发出利用高频感应局部加热使钢管壁厚增加的装置。当在该装置垂直方向施加力的作用时，该力可传递到水平管端上，使管材壁厚增加。利用高频感应加热进行管端型锻成型过程是通过型砧上下、左右移动，以及钢管的旋转，可以实现钢管端部的变壁厚加工。目前，国外已经开发出能够控制芯棒的轴向力，金属沿轴向和径向流动，以及确保钢管轴向壁厚分布的变壁厚加工CNC型锻机，可以得到高质量、高尺寸精度的管端。1.2 管端偏心回转成型该成型方法中，模具的包络角与模具半角相同，模具的轴线与钢管的轴心偏离一定的距离，它适合于钢管的缩口。偏心量与管端缩口量、模具半角有关。管端不规整变形程度与模具接触钢管的面积率有关，面积率越小，越能控制回转成形过程。偏心回转成形适合于管材缩口成形的成形前期；成形末期一般采用摇动回转成型。当侧壁具有约束导板时，可实现缩口率达68%的内法兰成型。1.3 利用NC工作机的管端成型NC工作机进行管端成形，是利用往复运动的半球形工具逐步使管端成型，以获得所需的管端形状。圆管固定在水平的工作台上作平面运动，半球形工具沿垂直方向运动，与管材的转动相配合，形成了管端部成型曲面。这样，即可得到非对称形状的管端。例如。正多边形锥台体的端部，四角形异形管的扩口端部等。同时，也可以实现非管端部的局部缩径加工与切断加工。因而，它是一种柔性较大的管端成形过程，此法与旋压成形原理相同，但工具形状不同。1.4 机械成型机械成型主要是应用液压系统来控制机械部分的动作，来实现对管端进行冲压成型的一种方法。是管端成型方法中比较普遍又经济，容易实现工作要求，原理简单易操作。1.5 确定所选方案对以上几种管端成型的方法从性价比方面进行比较。管端偏心回转成型方法中，模具的包络角与模具半角相同，模具的轴线与钢管的轴心偏离一定的距离，它适合于钢管的缩口。利用NC工作机的管端成型和无模成型加工和制造成本高，而且要求很高的技术含量。基于经济性和工艺性的考虑，本课题研究的铝管管端成型机采用机械成型的方法比较经济和工艺简单，并且机械成型方法比较普遍，容易实现工作要求，原理简单易操作。1.6 管端成型处理机构的组成该设计管端成型处理机构由主机和液压站构成。主机有四个执行器，均由液压系统控制，它们是工作液压缸和夹紧液压缸，并分别固定在机座上。机座为焊接体，材料为A3钢；冲压缸、冲头和模具构成了管端成型机构；夹紧液压缸和夹紧块构成了夹紧机构；尺寸定长油缸和F型定尺挡块构成定位机构；冲头升降油缸连接滑块构成调整冲头工位机构，以便保证主冲冲头的对中。液压站体积较小，因此放置在机座的下部，可以减少整台机器的所占空间。液压站由中间集成块组和液压动力源构成，这两者直接安装在箱顶表面。液压控制阀均安装在集成块组上，通过集成块内部的通油孔道来实现功能。集成块通过管接头与管道和执行器连接。液压动力源由电动机和液压泵构成，二者直接通过梅花形联轴器连接，其轴的中心高可由电动机下的调整垫块来实现。该机结构简单，体积较小，容易拆装和搬运。一般的工厂都可以使用本机，减少生产消耗，提高生产效率，改善经济效益。2 主机整体结构及各主要工作机构的设计与计算管端成型机的主机整体结构的总体设计就是根据其主要用途、作业条件及生产等情况出发，合理选择机型，性能参数，整机尺寸及各总成的结构型式，并进行合理的布置。管端成型机的主机整体结构是由许多零部件组合成的一个整体，所以管端成型机的主机整体结构的性能不仅取决于每个零部件的好坏，还取决于各总体性能的相互协调，换言之，管端成型机的主机整体结构的总体设计对整机性能起着决定性的影响。如果设计中缺乏对整机的通盘考虑，即使各部件设计是良好的，但组合在一起不一定能获得整机的良好性能。所以总体设计必须从保证整机的主要性能出发，正确的选择各总成的结构型式，并进行合理的布置。2.1 主机整体结构的一般布置主机主要是将铝或铜的管料加工成如图2-1所示的产品，该产品主要应用于空调机热交换器或汽车空调热交换器的管端连接。图2-1管端成型机加工的产品Figure 2-1 jet formation machining product从人机工程学的角度考虑，管端成型机的整体结构尺寸应当使人机相互协调，操纵机构一定要设置在适应人操纵的最佳范围，一般在离地面高约为9001200mm之间，这样操作最为方便，也不易于疲劳。因此，整机外形尺寸大体为1450mmX1335mmX1537mm。其中包括下支撑体和主机两部分。下支撑体可根据工作高度需要来设计其外形尺寸。主机的结构如图2-2所示，组成主机的零部件很多，主要由冲压缸、机架、滑块组、调整缸、冲头、工件定位块、夹紧缸、夹紧模、定位体等组成。图2-2管端成型机的整体结构Figure 2-2 jet shapers overall construction1-冲压缸 2-机架 3-滑块组 4-调整缸 5-冲头6-工件定位块7-夹紧缸 8-夹紧模 9-定位体2.2 管端成型机主机的工作原理工作原理如图2-2所示：1）送料方式：送料方式总体分为机械送料和手动送料两种。机械送料必须有单独的送料结构，送料机构需要单独设计加工，还得与主机进行合理的电路连接，这样会使成本提高了许多。手动方式送料就会大大减少了成本，但生产效率会降低，从性价比方面考虑还是采用手动方式送料。手动将原料从P口送入。2）定位方式：通过尺寸定长油缸（F型定尺挡块6）进行定位（F型定尺挡块与尺寸定长油缸活塞杆端部连接，挡块伸出后，将工件放入夹紧模时，让其端面接触挡块定位面，工件夹紧后挡块复位，以此保证成形前的管端预留长度）。3）夹紧装置：通过夹紧部分将工件进行夹紧（夹紧模8分上、下两部分，下模固定在“台虎钳”主体上，上模与夹紧油缸活塞杆连接，非工作状态时上、下模分开，工作时将工件置于夹紧模中，油缸夹紧，将上、下模合在一起，工件被夹紧。）4）冲压原理：最后通过冲压缸1推动冲头部分5将铝管管端以冲压成型的方法进行成型。一个完整的成形过程由不同的冲模（冲头）、夹紧模组合完成。不同的成形管端形状需不同的、数量不等的冲模和夹紧模且成形次数1-3次不等，并且其中还有需要更换冲模（冲头）和其对应的夹紧模。本机有独立的液压站，提供夹紧油缸、定长油缸、冲压油缸. 冲头升降油缸所需动力。在电控系统PC机的控制作用下来完成各工序动作，实现整个自动循环。从而实现了对铝管（或铜管）的管端加工出需要的形状，对于不同的形状只要更换相应的模具就可以完成整个管端成型的过程。2.3 机架的结构设计根据主机的工作要求及结构形式的需要，并且从强度和制造工艺的角度分析，机架采用材料优质碳素结构钢，钢号为15的七块加工成形的钢板焊接而成，这样既保证了强度要求，又减少了一般采用铸造的工艺程序。其结构实体如图2-3所示。图2-3机架整体结构Figure 2-3 rack overall construction总体结构尺寸如图2-4所示，其外形整体尺寸初定为1092mm525mm367mm，为了满足顶板及油缸等负载压力采用四根立柱进行支撑，立柱中心距离机架两侧40mm。如图2-5所示面板6上需安装定位油缸，考虑到油缸尺寸的安装位置，油缸空中心的定位尺寸为距离机架底部137mm，距离右侧板7的尺寸为188mm。图2-4整体结构尺寸图Figure 2-4 overall construction dimensional drawing图2-5机架爆炸图Figure 2-5 the rack explodes the chart1-底板 2-立柱 3-左侧肋板 4顶板 5-右侧肋板 6面板 7-右侧板 8-左侧板2.4 夹紧模具的设计夹紧模具是工作机构非常重要的零部件之一，它的作用主要是将原料管件进行夹紧，以保证工件在被加工过程中的准确定位，还可以作为零件的成型模具的一部分。夹紧模具的材料和表面质量的好坏直接影响着加工出来的产品的好坏。这样就应该对它进行强度校核。以保证加工出高质量的产品来。夹紧块外形如图2-6所示:图2-6夹紧模Figure 2-6 clamps the mold1上夹紧块；2下夹紧块总体结构尺寸如图2-8所示。夹紧工作时工作表面（即上下模接触配合面）需要较高的精度，故上下模块外形采用一体加工，最后采用线切割技术将其分模。外形尺寸初定为120mm60mm60mm，两加紧孔距离左右两边分别为80mm，下模底面与下模固定板的两定位螺纹孔孔距为100mm，两侧分别以中心分别对称，采用M8螺纹连接。2.4.1 材料的选择根据工作要求，该模具属冷冲模的一种，冷冲模一般选用合金工具钢Cr12，其硬度为269217HB，根据经验公式2-1得（2-1）2.4.2 夹紧模具的强度计算图2-8夹紧模下模Figure 2-8 clamp mold stamping die已知夹紧力F=6000N,如图中所示，工作截面A，工件与夹紧模的接触面的正应力可按下式计算 (2-2)其中,将数值代入公式(2-2)得=4.4MPa材料的许用应力为（2-3）式中安全系数接触面的正应力，强度满足要求。2.5 冲头的设计冲头是加工零件的最核心模具体，它的作用主要是将铝管或铜管一冲压的方式加工成所需的管端形状，根据不同管端形状可以制作多套模具。这样就可以生产出多种不同的产品，也可以说是一机多用了。冲头的材料和加工表面质量的好坏直接影响着加工出来的产品的好坏。这样就应该对它进行强度校核。以保证加工出高质量的产品来。冲头外形如图2-9、剖面图2-10和冲头与夹紧模工作状态图2-11所示: 图2-9冲头实体Figure 2-9 drift entity图2-10冲头剖面图Figure 2-10 drift sectional drawing1-模芯 2-冲头体冲头整体结构尺寸如图2-10所示，总长为74.5mm，模芯伸入模具体内30mm，模芯与模具体采用过渡配合。为了安装和拆卸方便模具体设置的通孔。为了提高加工精度，模芯工作端前15mm进行抛光处理。图2-11冲头与夹紧模工作状态Figure 2-11 drift and clamp mold active status1-冲头体 2-模芯 3-工件 4-上夹紧块 5-下夹紧块2.5.1 材料的选择根据工作要求，该模具属冷冲模的一种，冷冲模一般选用合金工具钢Cr12，其硬度为269217HB，根据经验公式7-1得2.5.2 冲头的强度计算已知冲压力F=31116.6N,如图7-8中所示，工作截面A，工件与夹紧模的接触面的正应力可按公式2-2计算其中,将数值代入公式(2-2)得=284.7MPa材料的许用应力由公式7-3得式中安全系数接触面的正应力，强度满足要求。3 管端成型机的液压系统设计本课题为铝管（铜管）管端成型机的设计，用于将无缝铝管（铜管）管端进行收口或扩口等异型。在空调领域得到了广泛的应用。管端成型机的液压系统是由动力元件(各种液压泵),执行元件(液压缸),控制元件(各种阀)以及辅助装置(冷却器.过滤器)用油管按一定方式连接起来组合而成。它将发动机的机械能,以油液作为介质,经动力元件转变为液压能,进行传递,然后再经过执行元件转返为机械能,实现主机的各种动作。由于液压系统的功能是传递,分配和控制机械动力,因此是管端成型机的关键部分。3.1 设计规格、性能及对液压系统的要求1、处理管径（铜管或铝管）：F8X1mm；F9.5X1.2mm；F12.7X1.2mm； F15.8X1.2mm；F19X1.5mm。2、循环节拍：小于18秒（即油缸伸缩速度）。3、工作方式：冲压方式。4、操作方式：手工上料. 自动成形。5、工作压力：5Mpa。6、外形尺寸：1450mmX1335mmX1537mm。管端成型机的工作过程,包括将工件定位、夹紧、冲压和整机冲头工作位置四项主要动作。管端成型机的一个作业循环的组成包括：定位工件以手动方式送入夹紧模具体，通过定位油缸推动定位体将工件进行定位。夹紧将定位好的工件通过夹紧油缸推动夹紧模具进行夹紧。冲压定位油缸退回，由冲压油缸推动滑块体、冲头进行冲压成型。工作结束后各油缸复位。调整冲头当有些工件不能一次成型时，可调整下一个冲头进行工作，调整冲头位置是通过油缸推动滑块来实现的。管端成型机一般工作在工厂内部,因此工作环境较好,这样对液压系统、执行元件的强度要求不高，对密封条件要求也不是很高，只要满足工作条件即可。3.2 管端成型机的液压系统分析3.2.1各液压缸的载荷分析初定系统最高压力为5MPa，冲压缸所需要的压力最大，根据初定冲压缸的缸径为90mm，速度为，来初步计算出最大载荷。（3-1）式中 d冲压缸缸径；P系统压力。夹紧缸：缸径初定为D=40mm；调整缸：缸径初定为D=32mm；定位缸：缸径初定为D=32mm。各液压缸的外载荷力计算结果列于表3-1，取液压缸的机械效率为0.9，求得相应的作用于活塞上的载荷力，并列于表3-1表3-1各液压缸的载荷力Table 3-1 various hydraulic cylinders loading forces液压缸名称液压缸外载荷活塞上载荷冲压缸3235.5夹紧缸6.37调整缸44.5定位缸44.53.2.2 管端成型机的液压系统原理图管端成型机的液压系统原理图如图3-1：图3-1管端成型机的液压系统原理Figure 3-1 jet shapers hydraulic system principle1滤油器 2冷却器 3油泵 4电机 5两位两通 6电磁溢流阀7压力表 8减压阀 9P型三位四通电磁换向阀 10O型三位四通电磁换向阀 11单向节流阀 12冲压缸 13单向阀 14调整缸 15夹紧缸 16定位缸 17油箱3.2.3 液压系统工作循环分析(1) 冲压缸工进1) 进油路油箱17吸油过滤器1液压泵3电磁换向阀10(右位) 单向节流阀11液压缸12(左腔)。2) 回油路液压缸12(右腔)单向节流阀11电磁换向阀10(右位) 冷却器2油箱17。(2) 冲压缸快退1) 进油路油箱17吸油过滤器1液压泵3电磁换向阀10(左位) 单向节流阀11液压缸12(右腔)。2) 回油路液压缸12(左腔)单向节流阀11电磁换向阀10(左位) 冷却器2油箱17。(3) 调整缸工进1) 进油路油箱17吸油过滤器1液压泵3减压阀8电磁换向阀8(右位) 单向阀13液压缸14(上腔)。2) 回油路液压缸14(下腔)单向阀电磁换向阀8(右位) 冷却器2油箱17。(4) 调整缸快退1) 进油路油箱17吸油过滤器1液压泵3减压阀8电磁换向阀8(左位) 单向阀液压缸14(下腔)。2) 回油路液压缸14(上腔)单向阀13电磁换向阀8(左位) 冷却器2油箱17。(5) 夹紧缸工进1) 进油路油箱17吸油过滤器1液压泵3减压阀电磁换向阀(右位) 液压缸15(上腔)。2) 回油路液压缸15(下腔)电磁换向阀 (右位) 冷却器2油箱17。(6) 夹紧缸快退1) 进油路油箱17吸油过滤器1液压泵3减压阀电磁换向阀(左位)液压缸15(下腔)。2) 回油路液压缸15(上腔)电磁换向阀 (左位) 冷却器2油箱17。(7) 定位缸工进1) 进油路油箱17吸油过滤器1液压泵3减压阀电磁换向阀(右位) 液压缸16(左腔)。2) 回油路液压缸16(右腔)电磁换向阀 (右位) 冷却器2油箱17。(8) 定位缸快退1) 进油路油箱17吸油过滤器1液压泵3减压阀电磁换向阀(左位)液压缸16(右腔)。2) 回油路液压缸15(左腔)电磁换向阀 (左位) 冷却器2油箱17。3.3 液压元件的选用3.3.1 液压阀的选用（1）溢流阀. 溢流阀是压力控制阀中最基本的一种，以它为基础可以组合成各种进行阀前（进口）压力控制的压力控制阀，如电磁溢流阀就是由溢流阀和电磁换向阀组合而成的。溢流阀在液压系统中使用极为普遍，所有液压系统都要至少使用一个溢流阀来做定压阀或安全阀溢流阀的基本功能有两个，一是限制液压传动系统的最高工作压力，起安全保护作用，通常又称为安全阀；另一个是保持系统压力（主要是液压泵的输出压力）基本稳定不变，起稳压作用，一般称稳压阀或就称其为溢流阀。对安全阀的性能要求主要是：当系统工作压力小于阀的开启压力即阀关闭时，其阀口的密封性要好；当系统压力大于开启压力时，其阀口要及时开启，反应灵敏，以可靠地保护系统和元件的安全。对稳压阀的性能要求主要是：控制压力的变化范围应尽量小；当系统的流量发生变化时，阀芯在运动过程中不应发生冲击和震荡，运动要尽量平稳。因系统最高工作压力为5MPa，初选溢流阀为S-BG-06-32。溢流阀的主要功用是：(1) 维持液压系统中的压力近于恒定；(2) 对液压系统实行调压；(3) 防止液压系统超载，起安全作用；(4) 对液压系统进行卸荷，以降低系统的功率损耗和热量。溢流阀的基本功能是限定系统的最高压力，防止系统过载或维持压力近似恒定。本系统中选用先导式溢流阀，安装在泵的出油口处，用来恒定系统压力，防止超压，保护系统安全运行。（2）减压阀.由于整个系统只用一个单向定量液压泵来完成工作，系统的压力恒定，这样工作载荷小回路上必须安装减压阀，防止超载，对系统造成损坏，用来保护整个液压系统的正常工作。（3）单向阀.系统中用到的单向阀，也是必不可少的元件，它用来防止油液倒流，从而使执行元件停止运动，或保持执行元件中的油液压力。还可是保持一定的背压。（4）换向阀.在系统中要用到四个三位四通换向阀。在系统中换向阀的主要作用是改变压力油进入执行元件的方向，进而实现不同的动作要求，在三位四通的换向阀中，左右阀位要求能够进回油，中间的阀位要求禁止油液流通，以达到执行元件动作达到要求后停止或悬停在任一位置。3.3.2 辅助元件的选用（1）油管.由于系统工作压力不高，所以在系统中没有相对运动的管路中选用尼龙管，它加热后可以随意弯曲成型或扩口，冷却后又能定型不变，便于安装，价格低廉，耐油，抗腐蚀，承载能力在2.58MPa之间。（2）管接头.是油管与油管、油管与液压元件间的可拆装的连接件。它应满足拆装方便、连接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通油能力大、压力损失小及工艺性能好等要求。在采用尼龙管的管路中，管接头采用扩口管接头。（3）密封装置.在液压系统中密封装置非常重要，它是用来防止工作介质泄露及外界灰尘和异物的侵入，以保证系统建立起必要的压力，使其能够正常工作。密封装置应满足在一定的压力.湿度范围内具有良好的密封性能。密封装置和运动件之间的摩檫力要小，摩檫系数要稳定，抗腐蚀能力强，不易老化，工作寿命长，耐磨性好，磨损后在一定程度上能自动补偿，结构简单，使用维护方便，价格低。其于以上几点，在有相对运动且有摩檫的元件上使用Y型密封圈，其截面小，结构紧凑。且Y型密封圈能随压力增高而增大，并能自动补偿磨损。在相对摩檫不严重或无相对摩檫的元件上用O型密封圈，其结构简单，容易制造，密封性能好，摩檫力小，安装方便。（4）滤油器.在液压系统中，不允许液压油含有超过限制的固体颗粒和其他不溶性赃物。因为这些杂质可以使间隙表面划伤，造成内部泄露量增加，从而降低效率增加发热。这些杂质还会使阀芯卡死，小孔或缝隙堵塞，润滑表面破坏，造成液压系统故障，胶状物和淤渣等杂质，将会引起元件粘着，酸类还将加速运动件的腐蚀和使油液进一步恶化。因此要采用滤油器对油液进行过滤，以保证油液质量符合标准。因此选用网式滤油器安装在泵吸油管上，这种滤油器压力损失不超过0.04MPa，结构简单，流通能力大，可以满足泵的流量，清洗方便。（5）冷却器.按冷却介质可分为水冷、风冷和氨冷等形式，常用的是水冷和风冷。最简单的冷却器是蛇形管式冷却器。它直接装在油箱内，冷却水从蛇形管内部通过，带走热量。该系统采用这种冷却器，它结构简单，但冷却效率低，耗水量大。（6）油箱容量的计算油箱主要是储存油液，此外还起着散发油液中热量、释放混在油液中的气体、沉淀油液中的污染物等作用。液压系统中的油箱有整体式和分离式两种。整体式油箱利用主机的内腔作为油箱。这种油箱结构紧凑，各处漏油易于回收，但增加了设计和制造的复杂性，维修不便，散热条件不好，且会使主机产生热变形。分离式油箱单独设置，与主机分开，减少了油箱发热和液压源震动对主机工作精度的影响，因此得到普遍的应用。本系统采用分离式油箱。油箱的容量可按下式计算 (3-2)式中 V油箱的有效容积，L；液压泵的总额定流量，L/min；与系统压力有关的经验系数。此液压系统为低中压系统，可取57，取较大值可使系统更加安全，因此取=7，液压泵的总额定流量为3.63 L/min，将以上数值代入公式(3-2)得=25.41L该设计中，油箱采用分离式油箱，且形状为矩形。由于该机工作循环比较频繁，间隔时间较少，因此需要将油箱设计的大些以散发热量，所以油箱的长、宽、高为500mm、350mm、280mm,其容积为500350280=49.7L。3.3.3 执行元件的确定由前计算结果已经知道，冲压缸缸径为D=100mm，活塞杆径为d=70mm；夹紧缸缸径为D=40mm，活塞杆径为d=22mm；调整缸缸径为D=32mm，活塞杆径为d=18mm；定位缸缸径为D=32mm，活塞杆径为d=18mm。本液压系统中，工作缸最大压力5MPa，最大流量3.3L/min。根据执行器的最大压力，均选轻型拉杆式液压缸，工作缸采用头部方法兰与机座连接。3.3.4 电动机的选择液压泵的驱动功率由下式计算 (3-3) 336W=0.336kW查机械设计手册单行本减（变）速器电机与电器8表16128选Y系列三相异步电动机，型号Y8022JB/96161999，额定功率0.75kW，转速2825 r/min，满足要求。4 管端成型机的液压缸设计计算和泵的参数计算4.1 液压缸的设计计算4.1.1 液压缸的选用选用小型机械机械设备用液压缸，最高工作压力5MPa。4.1.2 胀形力的计算11 材料H96圆铜管为例。机械性能，。胀形力由以下公式计算P (4-1)式中 P管扩（缩）口力，N；管坯料的屈服强度，MPa；t管坯料厚度，mm； d加工前管坯料外径，mm；d加工前管坯料内径，mm。此处用最大胀管直径来计算,可以得到最大胀形力,即d=19mm, d=16mm, t=1.5mm,将以上数值和=350MPa代入公式(4-1)得P=28849N因此得到工作载荷,即Fg=28849N。4.1.3 冲压缸载荷计算液压系统的主要参数是压力和流量，它们是设计液压系统，选择液压元件的主要依据。压力决定于外载荷。流量取决于液压执行元件的运动速度荷结构尺寸。液压缸的载荷组成和计算。图4-1表示一个以液压缸为执行元件的液压系统计算简图。各有关参数标注图上，其中Fw是作用在活塞杆上的外部载荷，Fm是活塞与缸壁以及活塞杆与导向套之间的密封阻力。作用在活塞杆上的外部载荷包括工作载荷Fg，导轨的摩擦力Ff和由于速度变化而产生的惯性力Fa。图4-1液压系统计算简图Figure 3-1 hydraulic system calculation diagram计算作用在工作缸活塞上的总机械载荷FF=Fw+Fm (4-2)式中 Fw活塞杆上所受外部载荷，N；Fm密封处总摩擦力，N。 (4-3)式中Fg沿活塞方向工作阻力，N；Ff导轨的摩擦力，N；Fa启动制动惯性力，N。导轨摩擦载荷Ff 对于平导轨（4-4）式中G运动部件所受的重力，N外载荷作用于导轨上的正压力，N摩擦系数，见表4-1表4-1摩擦系数Table 4-1 friction coefficients导轨类型导轨材料运动状态摩擦系数滑动导轨铸铁对铸铁启动时低速（v0.16m/s）高速（v0.16m/s）0.150.200.10.120.050.08滚动导轨铸铁对滚柱（珠）淬火钢导轨对滚柱0.0050.020.0030.006静压导轨铸铁0.005作用在导轨上的运动部件的总重量约为50kg，则G=mg=459.8=441N。由于是平导轨，所以=G=441N，摩擦系数取0.1导轨摩擦载荷=0.1（441+441）=88.2NFe= (4-5)式中 G运动部件重量，N。g重力加速度，g=9.8m/s2速度变化量，m/s启动或制动时间，s。一般机械=0.10.5s，对轻载低速运动部件取小值，对重载高速部件取大值。初取=0.3s,工进速度v=8mm/s,快退速度v=16mm/s则=8mm/s,将以上数值及代入公式得Fe=1.2N将Fg=28849N，Fe=1.2 N， Fm=88.2N代入公式得Fw=28849+88.2+1.2=28938.4N除外载荷外，作用与活塞上的载荷F还包括液压缸密封处的摩擦阻力，由于各种缸的密封材质和密封形式不同，密封阻力难以精确计算，一般估算为（4-6）式中液压缸的机械效率，一般取0.900.95。取=0.93主油缸（冲压缸）的载荷（4-7）4.1.4 冲压缸结构尺寸计算压力的选择要根据载荷大小和设备的类型而定。还要考虑执行元件的装配空间、经济条件及元件供应情况等的限制。在载荷一定的情况下，工作压力低，势必要加大执行元件的结构尺寸，对某些设备来说，尺寸越好受到限制，从材料消耗角度看也不经济；反之，压力选的太高，对泵、缸、阀等元件的材质、密封、制造精度也要求很高，必然会提高设备的成本。一般来说，对于固定的尺寸不太受限的设备，压力可以选低一些，行走机械重载设备压力要选得高一些。具体选择可参考表4-2。表4-2按载荷选择工作压力Table 4-2 press the load choice working pressure载荷104N0.50.511223355工作压力Mpa0.811.522.53 3445574.1.5 计算液压缸的主要结构尺寸表4-3执行元件背压力Table 4-3 functional element back pressure系统类型背压力Mpa简单系统或轻载节流调速系统0.20.5回油带调速阀的系统0.40.6回油路设置有背压阀的系统0.51.5用补油泵的闭式回路0.81.5回油路较复杂的工程机械1.23回油路较短，且直接回油箱可忽略不计 (1) 根据冲压缸的载荷，可以设计计算冲压缸的结构尺寸：当冲压缸工作时： F= = (4-8)式中：系统背压P0=0.5Mpa系统最高压力P=5Mpa由此可求出缸筒内径为: D= （4-9）= =94.7mm求出D=94.7mm本系统为高压系统，因此速比取=2，d= （4-10）液压缸直径D活塞杆直径d的计算值要按国标规定的液压缸的有关标准进行圆整。如与标准液压缸参数相近。最好选用国产标准液压缸，免于自行设计加工。常用液压缸内径及活塞杆直径见表4-4和表4-5。表4-4常用液压缸内径D mmTable 4-4 commonly used hydraulic cylinder inside diameter D mm4050638090100110125140160180200220250表4-5活塞杆直径d mmTable 4-5 connecting rod diameter d mm速比缸径40506380901001101251401601802002202501.46222283545455050605570638070908010090110100125110140125140根据查表GB/T23481993圆整得到D=100mm。(2) 活塞杆直径为 d=100=70(mm)根据GB/T23481993规定的活塞杆尺寸圆整为d=70mm(3) 最大工作行程L 行程L=12D (4-11) L=12=1200（mm）根据国家标准GB/T1980规定的液压缸行程系列圆整到S=1200mm(5) 最小导向长度 H(mm) (4-12) 取最小导向长度为110（mm）式中 L液压缸最大行程； D缸筒内径。(4) 活塞宽度 B=（0.61.0）D (4-13) =（60110）mm活塞杆宽度B=80mm式中 D缸筒内径(5) 缸筒壁厚：材料的许用应力计算 (4-14) =式中缸体材料的抗拉强度，缸体材料为，=800Mpa；n安全系数.一般取n=5。表4-6筒壁厚度 mmTable 4-6 casing of wall thickness mm缸径mm液压缸外径mm缸径mm液压缸外径mmP16MPa202531.5P16MPa202531.540505050541101331331331335060606063.5125146146152152637676838314016816816816880959510210216019419419419490108108108114180219219219219100121121121127200245245245245查缸筒壁厚度表，取=10.5mm(6) 缸筒外径（4-15）=100+210.5=121(mm)4.1.6 油缸强度计算：(1) 已知参数：缸径D=100，杆径d=70，行程L=1200，缸筒壁厚=10.5 (参数单位：mm)(2) 油缸强度计算a. 活塞杆应力校核（4-16） = =10.2Mpa活塞杆材质为调质，经查表得强度极限为800Mpa,材料的许用应力为：=（n为安全系数）（4-17）由此可见，应力完全满足要求。式中油缸最大闭锁压力 b. 缸筒强度验算：由于缸筒壁厚与缸径之比，属于厚壁缸筒，可按材料学第二强度理论验算。（4-18） =1.37（mm）由此可见,强度满足要求。式中 P系统最高压力,P=5Mpa；材料的许用应力。(3) 油缸稳定性验算油缸在工作是承受的压应力最大，所以有必要校核活塞杆的压稳定性。a. 活塞杆断面最小惯性矩I= （4-19）=b. 活塞杆横断面回转半径 i （4-20） =0.018m=18mmc. 活塞杆柔性系数= （4-21）=16.666717表4-7末端系数Table 4-7 terminal coefficients液压缸安装形式一端固定一端自由两端铰接一端固定一端铰接两端固定1/4124式中为长度折算系数，对于一端固定一端自由约束方式一般取1/4；L最大工作行程。d. 钢材柔度极限值 = （4-22）=60.8式中 45钢材比例极限；E材料弹性模量14e. 从以上计算得知，,即为小柔度压杆（或称短压杆）时，实验证明，它的破坏与失稳现象无关，所以只需进行强度验算即可。4.1.7 夹紧油缸的设计计算根据拟定的夹紧力F夹=6000N。根据夹紧缸的载荷，可以设计计算冲压缸的结构尺寸： F夹= （4-23）式中系统背压P0=0.5Mpa系统最高压力P=5Mpa由此可求出缸筒内径为: （4-24） =37.3mm取D=37.3mm本油缸工作压力不需要太高，因此速比取=1.46。（4-25）液压缸直径D活塞杆直径d的计算值要按国标规定的液压缸的有关标准进行圆整。如与标准液压缸参数相近。最好选用国产标准液压缸，免于自行设计加工。常用液压缸内径及活塞杆直径见表4-4和表4-5根据查表GB/T23481993圆整得到D=40mm。(2) 活塞杆直径为 40=22.4(mm)根据GB/T23481993规定的活塞杆尺寸圆整为d=22mm(3) 最大工作行程L 行程L=12D (4-26) L=12=480（mm）根据国家标准GB/T23491980规定的液压缸行程系列圆整到S=480mm(5) 最小导向长度 H(mm) (4-27) 取最小导向长度为44（mm）式中 L液压缸最大行程； D缸筒内径。(4) 活塞宽度 B=（0.61.0）D (4-28) =（2444）mm活塞杆宽度B=35mm式中 D缸筒内径(5) 缸筒壁厚：材料的许用应力计算 (4-29) =式中缸体材料的抗拉强度，缸体材料为，=800Mpa。n安全系数，取n=5查缸筒壁厚度表4-6，取=5mm(6) 缸筒外径（4-30）=40+25=50(mm)4.1.8 油缸强度计算：1) 已知参数：缸径D=40，杆径d=22，行程L=480，缸筒壁厚=5 (参数单位：mm)2) 油缸强度计算a. 活塞杆应力校核（4-31） = =16.5Mpa活塞杆材质为调质，经查表得强度极限为800Mpa14,材料的许用应力为：=（n为安全系数）（4-32）由此可见，应力完全满足要求。式中油缸最大闭锁压力 b. 缸筒强度验算：由于缸筒壁厚与缸径之比，属于厚壁缸筒，可按材料学第二强度理论验算。（4-33） =0.55（mm）由此可见,强度满足要求。式中 P系统最高压力,P=5Mpa；材料的许用应力。3) 油缸稳定性验算油缸在工作是承受的压应力最大，所以有必要校核活塞杆的压稳定性。a. 活塞杆断面最小惯性矩I= （4-34）=b. 活塞杆横断面回转半径 i （4-35） =0.016m=16mmc.活塞杆柔性系数= （4-36）=7.5式中为长度折算系数，表4-7对于一端固定一端自由约束方式一般取1/4；L最大工作行程。d. 钢材柔度极限值 = =60.8式中 45钢材比例极限；E材料弹性模量。e. 从以上计算得知，,即为小柔度压杆（或称短压杆）时，实验证明，它的破坏与失稳现象无关，所以只需进行强度验算即可。4.1.9 调整油缸和定位油缸的选择由于调整油缸和定位油缸的选择需要的工作压力非常小，所以根据经验直接选用即可。为了制造和安装的方便，这两个液压缸选择同样的即可。调整油缸选择缸径D=32mm，活塞杆外径d=18mm，最大行程L=384mm。定位油缸选择缸径D=32mm，活塞杆外径d=18mm，最大行程L=384mm。4.2 泵的参数计算4.2.1 泵的选用选用轴向柱塞泵，这种泵具有结构紧凑，容量大，压力高，容易实现无级变速，寿命长，排量范围大。4.2.2 泵的压力计算在设计液压系统时，要求泵的压力高于系统压力，差值以10%30%为宜。因此： (4-37) =5 =6.5Mpa取泵的最高压力式中 P系统最高压力，P=5Mpa4.2.3 计算所需要的泵的流量(1) 设计要求每个液压缸的伸缩速度，根据上述四个油缸计算初步确定的参数：（单位：mm）a. 冲压缸：缸内径D=100mm，活塞杆径d=70mm，行程S=1200mm。b. 夹紧缸：缸内径D=40mm，活塞杆径d=22mm，行程S=480mm。c. 调整缸：缸内径D=32mm，活塞杆径d=18mm，行程S=384mm。d定位缸：缸内径D=32mm，活塞杆径d=18mm，行程S=384mm。(2) 每个缸的流量计算a. 冲压缸： (4-38)=2.40L/minb. 夹紧缸： =0.53 L/minc. 调整缸： =0.0175 L/mind. 定位缸： =0.0175 L/min式中 R缸筒内半径； r活塞杆半径 e. 系统总流量 (4-39)=3.3(L/min)式中 K系统泄露系数，一般取1.11.3，本式中取K=1.1；同时工作的执行元件流量之和的最大值。根据上面的计算，系统中选用泵为外啮合式齿轮泵，取泵的最大流量为3.3L/min。5 液压系统性能验算由于系统的管路布置尚未具体确定，整个系统的压力损失无法全面的计算，故只能先估算阀类元件的压力损失，待设计好管路布置图后，加上管路的沿程损失和局部损失即可。本系统有多个液压执行元件动作回路，其中环节较多，管路损失较大的要算冲压缸动作回路，故主要验算由泵到注射缸这段管路的损失。（1）沿程压力损失，主要是冲压缸工进时进油管路的压力损失。此管长初定为5m，管内径0.032m，快速时通过流量3.3/S，选用20号机械系统损耗油，正常运转后油的运动粘度v=，油的密度油在管路中实际流速为（5-1）（5-2）（5-3）按式求得沿程压力损失为：（5-4）（2）液压泵的最大工作压力pp pp+p1 （5-5）式中p1最高工作压力，MPa。将=0.014 MPa与p1=5 MPa代入公式(5-5)得pp0.014+55.014MPa（3）液压泵的最大流量qpKqmax， (5-6)式中K系统泄漏系数；qmax系统最大流量，L/min。将K1.1和qmax3.3L/min得qp1.13.3=3.63 L/min在.整个系工作过程中，冲压压力是不断变化的，冲压缸的进口压力也随之由小到大变化，当冲压压力达到最大时，冲压缸活塞的运动速度也将近似等于零，此时

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