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旋转式管端成型机结构设计【9张CAD图纸+毕业论文】

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关键词：: 旋转式管端成型机结构设计 cad图纸毕业论文管端成型机

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旋转式管端成型机结构设计

52页 14000字数+说明书+实习报告+开题报告+9张CAD图纸【详情如下】

A0液压站.dwg

A0装配图.dwg

A2定位块.dwg

A2液压原理图.dwg

A3扩口器.dwg

A3缩口器.dwg

A4上模.dwg

A4下模.dwg

A4定位块.dwg

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旋转式管端成型机结构设计开题报告.doc

旋转式管端成型机结构设计论文.doc

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A0液压站.gif

A0装配图.gif

A2定位块.gif

A2液压原理图.gif

A3扩口器.gif

A3缩口器.gif

A4定位块.gif

A4上模.gif

A4下模.gif

QQ截图20150325201236.gif

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引言1

1、管端成型机总体结构方案拟定2

1.1目前管端成型技术的几种方法2

1.1.1机械成型2

1.1.2管端偏心回转成型2

1.1.3利用NC工作机的管端成型3

1.1.4无模成型3

1.2管端成型方法选定3

1.3管端成型机构的组成4

1.4管端成型机构的工作原理5

1.5设计技术要求及规格、性能5

2、旋转冲压主机设计7

2.1旋转冲压主机整体结构的一般布置7

2.4旋转冲压主机工作原理7

2.2驱动电动机选择7

2.3、带传动设计8

2.2.1设计功率8

2.2.2带型确定8

2.2.3传动比9

2.2.4小带轮基准直径9

2.2.5旋转液压缸实际转速9

3.2.6带速10

2.2.7初定轴间距10

2.2.8所求带准长度10

2.2.9实际轴间距10

2.2.10小带轮包角11

2.2.11确定单根V带的基本额定功率11

2.2.12额定功率增量12

2.2.13确定V带根数12

2.2.14确定单根V带的预紧力13

2.3 零部件设计13

2.3.1加紧部零件结构图13

2.3.2主机机架的结构设计16

3、液压站设计18

3.1 胀形力的计算18

3.2 负载计算19

3.3拟定液压系统图21

3.4 液压系统工作原理21

3.5液压缸尺寸计算22

3.5.1旋转冲压液压缸内径尺寸D计算22

3.5.2旋转冲压液压缸活塞杆直径d尺寸计算24

3.5.3 活塞杆最大允许计算长度24

3.5.4 活塞有效计算长度25

3.5.5 最小导向长度25

3.5.6 导向套长度26

3.5.7 缸筒壁厚26

3.6 旋转冲压液压缸强度校核27

3.6.1活塞杆应力校核27

3.6.2缸筒强度验算27

3.6.3油缸稳定性验算28

3.7夹紧液压缸计算30

3.7.1 计算作用在夹紧缸活塞上的总机械载荷F30

3.7.2夹紧液压缸内径尺寸D计算30

3.7.3夹紧液压缸活塞杆直径d尺寸计算31

3.7.4活塞杆最大允许计算长度31

3.7.5 活塞有效计算长度32

3.7.6 最小导向长度32

3.7.7 导向套长度33

3.7.8 活塞宽度33

3.7.9缸筒壁厚33

3.8 夹紧液压缸强度校核34

3.8.1活塞杆应力校核34

3.8.2缸筒强度验算34

3.8.3油缸稳定性验算35

3.9 元件选型37

3.9.1 执行器的确定37

3.9.2 液压泵的确定37

3.10 液压泵驱动电机的选择40

3.11 油箱的设计40

3.11.1油箱容量的计算40

3.11.2油箱的结构确定41

3.12各液控元件选用42

4、经济性分析43

5、结论44

致谢45

参考文献46

摘要

管端成型作为空调设备不可缺少的重要环节之一，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。目前国内胀管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。

该机用于将铝管或铜管管端加工成杯状、喇叭状，适用于批量生产，而且也可满足其它材料管件的胀形加工。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。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；胀形加工；专用机床

Abstract

The jet formation takes one of air-conditioning plant essential important links, 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 fitting's processing. At present the domestic expanding tube law mainly divides into the machinery formation, the jet bias rotation formation, uses the NC working machine's jet formation, the non-mold takes shape four methods.

This machine uses in the aluminum tube or the copper pipe jet processes the shape of cup, the loudspeaker shape, is suitable in the volume production, moreover may also satisfy other material fitting's bulging 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 fitting's 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 fitting's processing. Therefore this topic design's this product has the high use value and the universality.

Key words：Copper pipe shaper；Bulging processing；Special purpose machine

引言

随着现在国家经济发展，空调已经进入了人们家庭，而空调系统作为影响生活舒适性的主要总成之一,为生活提供制冷、取暖、除霜、除雾、空气过滤和湿度控制功能。现在国内是空调设备仍属于专用设备，其技术和方法也很单一，并却有些设备和技术仍需采用国外的。

管端成型作为空调设备不可缺少的重要环节之一，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。目前国内胀管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。基于经济性和结构考虑，本课题研究的管端成型机采用机械胀管的方法，并且机械胀管法比较普遍，容易实现工作要求，原理简单易操作。本机是一种可以适应不同管件成型加工的通用机床，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管端成型，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。管端成型机用于空调热交换器铝管的端部成型处理,即通过冲压或旋压的方式将铝管或铜管的端部扩口或缩口,加工成所需的管端形状，后用于空调器热交换器或汽车空调热交换器的管端连接。

5、结论

本课题研究设计的过程中我查阅了大量的相关资料，并下到加工现场观摩了实体设备的工作过程。该机用于将无缝钢管管端加工成杯状、喇叭状等异形，可以完成直径为Φ27～Φ42mm无缝钢管管端的胀形加工，也可用于其它材料管件的胀形加工。

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。本机是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。

此次设计根据四种不同原理的胀管方法制定了一套解决方案，并对本机的总体方案进行论证与拟定，从而对其进行具体的结构设计。同时对本机的液压系统进行设计。首先通过计算，确定本机执行器所受外载，计算出执行器的相关参数并对其选型，继而对驱动电机和泵进行选型。选定液压系统中的控制阀和辅件后，绘制出本机的液压系统原理图，然后又对液压泵组和油箱进行设计，即对液压站进行设计。接下来又根据旋转油缸的技术要求对驱动电机选型，然后又根据电动机和旋转油缸的技术要求计算带的根数和所受拉力，然后设计了重要部件和零件的结构，即对设备主机的设计。

由于本机的工作循环周期较短，运动方向变化频繁，使本机所承受的交变应力较明显，因此对于本机工作部分的强度要求较高。另外，本机是半自动化的，生产效率相对于全自动化会很低，因此有待设计一种生产效率可以更高的全自动化的管端成型机。

参考文献

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[5] 张利平.液压站设计与使用.北京：海洋出版社，2004

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[8] 成大先.机械设计手册单行本（润滑与密封）.北京：化学工业出版社，2004

[9] 成大先.机械设计手册单行本（联接与紧固）.北京：化学工业出版社，2004

[10] 成大先.机械设计手册单行本（常用工程材料）.北京：化学工业出版社，2004

[11] 成大先.机械设计手册单行本（机械制图·极限与配合）.北京：化学工业出版社，2004

[12] 黄春峰．扩散管胀口模具设计．锻压技术，1999（6）：18～19

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[17] Dale L．Kohlsmith．Dual-Pressure Circuits:Higher Speeds,Lower Costs．Hydraulics & Pneumatics，2005（9）： 44～47

[18] 阜新液压件厂样本.

[19] 大连液压件厂样本

内容简介：: 中文题目：旋转式管端成型机结构设计外文题目: Rotary system pipe reason shaper structural design毕业设计（论文）共46页图纸共 9张完成日期 2008年6月答辩日期 2008年6月辽宁工程技术大学本科生实习报告书教学单位机械学院专业机械工程及自动化班级机XZ04-1班学生姓名谢文斌学号 0407800123 指导教师郑联宏、张二强（校外）为了对我们的毕业课题有更深的认识，同时也是对我们掌握的理论知识的巩固，在毕业设计开始的前四周我去了辽宁省机械研究院实习，通过这次的实习，我对实际生产和对设备上液压系统的运用等都有了更深刻的理解，对所做的毕业课题也有了充分的准备。辽宁省机械研究院是以科研开发为核心，集工程设计，工程成套，大型机械装备研制、生产、工程总承包为一体，是在中国地区及周边国家的空调行业、有色金属加工行业、工程成套技术装备的产品供应中很有影响力的企业。并且我与该公司签订了就业协议，所以这段时间的实习对我是毕业设计和今后的工作都起到了很大的作用。我实习的部门是空调装备公司，该部门是以研发、设计、生产民用、车用空调设备为主的专业公司，刚到公司时，单位领导给我安排了一名单位的工程师，张工程师作为我毕业设计和实习的指导教师，他详细的给我介绍了单位的情况和产品的设计与生产的情况，然后我又带我去了生产车间参观了产品设备的生产，使我不仅了解了空调设备的组成结构以及工作原理同时深入理解了各个部分是如何工作的。我们都仔细的观察、询问，这使我发现书本上学到的知识是有限的，只有在实践中去体验去操作才能更好的掌握知识。在实习过程中首先我了解了管端成型机是结构及其工作原理，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；F19X1.2mm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。管端成型机由主机和液压站构成。主机有三个执行器，均由液压系统控制，它们是工作旋转液压缸、定位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HT200；工作旋转液压缸、胀头和胀套构成了胀管机构；定位液压缸和定位块构成定位机构；夹紧液压缸和夹紧块构成了夹紧机构。为了满足不同规格管件的要求，胀头、胀套和夹紧块可以配套更换。由于生产周期较短，胀头和胀套承受了较大的交变应力，非常易于损坏，所以需要及时更换。由于前进式胀法使工件承受的力主要是由轴向转化为径向的力，因此对于工件的轴向定位影响较小，不需要很大的夹紧力，这是前进式优于拉胀法胀管法的明显之处，但是也必须需要夹紧装置将其固定。为提高机械效率，工作过程中尽量减少传动机构，以最简单的方式将液压缸活塞杆的轴向运动转换为胀头的轴向运动。由于液压缸活塞杆端部直径较大，胀头体积较小，因此需要一个中间装置将胀头与活塞杆连接起来，并且使两者的中心线保持在同一高度。夹紧装置也由液压缸控制其运动方式和运动时间。为满足高的传动效率，夹紧缸活塞杆中心线应与工作缸活塞杆中心线相垂直且在同一平面内。主机为卧式结构，间歇式运转，工作缸和夹紧缸需采用液压传动。对于工作缸，它采用拉胀法对工件管端端口进行胀形，并将液压缸活塞杆的直线运动转变为胀套的径向扩张；对于夹紧缸，采用立式安装，通过前端法兰与机架相连接，将活塞杆的直线运动传递给夹紧块，使夹紧块沿工件的径向运动，从而实现对工件的夹紧与松开。整个生产过程中，工作循环较频繁，生产周期很短。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。在实习的整个过程中，我认真思考所见的东西，与所学的知识进行对比，以便进一步巩固和加深掌握。我还见到很多现代化的生产设备，各种机床，大的小的、立式的、卧式的，应有尽有。体会到现代生产的便利，以及对现代生产要求的瞬速，时间就是金钱。通过整个的生产实习，我对知识有了更理性的认识，能够将书本上的知识与实践相结合起来，做到学以至用，运用到毕业设计当中，运用到实际遇到的问题中去。指导教师意见成绩评定：指导教师签字：年月日实习单位意见负责人签字：（单位盖章）年月日备注注：实习结束时，由实习学生填写本表后，交指导教师和实习单位签署意见，最后交所在教学单位归档保管。辽宁工程技术大学毕业设计（论文）摘要管端成型作为空调设备不可缺少的重要环节之一，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。目前国内胀管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。该机用于将铝管或铜管管端加工成杯状、喇叭状，适用于批量生产，而且也可满足其它材料管件的胀形加工。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。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；胀形加工；专用机床AbstractThe jet formation takes one of air-conditioning plant essential important links, 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. At present the domestic expanding tube law mainly divides into the machinery formation, the jet bias rotation formation, uses the NC working machines jet formation, the non-mold takes shape four methods.This machine uses in the aluminum tube or the copper pipe jet processes the shape of cup, the loudspeaker shape, is suitable in the volume production, moreover may also satisfy other material fittings bulging 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. 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 this topic designs this product has the high use value and the universality.Key words：Copper pipe shaper；Bulging processing；Special purpose machineII 本科毕业设计（论文）开题报告题目旋转式管端成型机结构设计指导教师院（系、部）机械学院专业班级学号姓名日期 5 一、选题的目的、意义和研究现状随着现在国家经济发展，空调已经进入了人们家庭，而空调系统作为影响生活舒适性的主要总成之一,为生活提供制冷、取暖、除霜、除雾、空气过滤和湿度控制功能。现在国内是空调设备仍属于专用设备，其技术和方法也很单一，并却有些设备和技术仍需采用国外的。管端成型作为空调设备不可缺少的重要环节之一，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。目前国内胀管法主要分为机械胀管、爆炸胀管、橡胶胀管、液压胀管四种方法。爆炸胀管有时可以将管子炸裂并且爆炸声较大，产生很大的噪音，橡胶胀管和液压胀管是最新的胀管方法，生产效率很高，但是生产设备价格昂贵。基于以上考虑，本课题研究的管端成型机采用机械胀管的方法比较经济，并且机械胀管法比较普遍，容易实现工作要求，原理简单易操作。本机是一种可以适应不同管件成型加工的通用机床，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管端成型，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。管端成型机用于空调热交换器铝管的端部成型处理,即通过冲压或旋压的方式将铝管或铜管的端部扩口或缩口,加工成所需的管端形状，后用于空调器热交换器或汽车空调热交换器的管端连接。该机用于将铝管或铜管管端加工成杯状、喇叭状，适用于批量生产，可以完成直径为F8X1.2、F9X1.2、F12.7X1.2、F15.8X1.2、F19X1.2mm铝管或铜管的胀形加工，而且也可满足其它材料管件的胀形加工。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。由于本机的工作循环周期较短，运动方向变化频繁，使本机所承受的交变应力较明显，因此对于本机工作部分的强度要求较高。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）论文主要研究内容：该机由主机和液压站构成。主机有三个执行器，均由液压系统控制，它们是工作旋转液压缸、定位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HT200；工作旋转液压缸、胀头和胀套构成了胀管机构；定位液压缸和定位块构成定位机构；夹紧液压缸和夹紧块构成了夹紧机构。为了满足不同规格管件的要求，胀头、胀套和夹紧块可以配套更换。由于生产周期较短，胀头和胀套承受了较大的交变应力，非常易于损坏，所以需要及时更换。由于前进式胀法使工件承受的力主要是由轴向转化为径向的力，因此对于工件的轴向定位影响较小，不需要很大的夹紧力，这是前进式优于拉胀法胀管法的明显之处，但是也必须需要夹紧装置将其固定。为提高机械效率，工作过程中尽量减少传动机构，以最简单的方式将液压缸活塞杆的轴向运动转换为胀头的轴向运动。由于液压缸活塞杆端部直径较大，胀头体积较小，因此需要一个中间装置将胀头与活塞杆连接起来，并且使两者的中心线保持在同一高度。夹紧装置也由液压缸控制其运动方式和运动时间。为满足高的传动效率，夹紧缸活塞杆中心线应与工作缸活塞杆中心线相垂直且在同一平面内。本设计中，主机为卧式结构，间歇式运转，工作缸和夹紧缸需采用液压传动。对于工作缸，它采用拉胀法对工件管端端口进行胀形，并将液压缸活塞杆的直线运动转变为胀套的径向扩张；对于夹紧缸，采用立式安装，通过前端法兰与机架相连接，将活塞杆的直线运动传递给夹紧块，使夹紧块沿工件的径向运动，从而实现对工件的夹紧与松开。整个生产过程中，工作循环较频繁，生产周期很短。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。三、研究进度首先进行管端成型机的总体设计。其次详细设计管端成型机的主机设计与液压站设计。1.收集资料，编写开题报告（1 4 周）2.方案设计（5 6 周）3.具体设计计算（7 11 周）4.计算机绘制图纸，撰写说明书（12 17 周）5.整理完善图纸，说明书，准备答辩。四、主要参考文献1 成大先.机械设计手册单行本（润滑与密封）.北京：化学工业出版社，20042 成大先.机械设计手册单行本（联接与紧固）.北京：化学工业出版社，20043 成大先.机械设计手册单行本（常用工程材料）.北京：化学工业出版社，20044 成大先.机械设计手册单行本（机械制图极限与配合）.北京：化学工业出版社，20045 黄春峰扩散管胀口模具设计锻压技术，1999（6）：18196 张利平，张玉鹏气动胀管机的设计制造技术与机床，1996（2）： 32337 田林宝，吕小平胀管方法综述锅炉制造，2000（3）： 45498 阎红庆全自动立式胀管机研制机械设计与制造，1999（10）： 53559 路甬祥.液压气动技术手册. 北京：机械工业出版社，200210 张利平.液压站设计与使用.北京：海洋出版社，2004 五、指导教师意见指导教师签字：目录引言11、管端成型机总体结构方案拟定21.1目前管端成型技术的几种方法21.1.1机械成型21.1.2管端偏心回转成型21.1.3利用NC工作机的管端成型31.1.4无模成型31.2管端成型方法选定31.3管端成型机构的组成41.4管端成型机构的工作原理51.5设计技术要求及规格、性能52、旋转冲压主机设计72.1旋转冲压主机整体结构的一般布置72.4旋转冲压主机工作原理72.2驱动电动机选择72.3、带传动设计82.2.1设计功率82.2.2带型确定82.2.3传动比92.2.4小带轮基准直径92.2.5旋转液压缸实际转速93.2.6带速102.2.7初定轴间距102.2.8所求带准长度102.2.9实际轴间距102.2.10小带轮包角112.2.11确定单根V带的基本额定功率112.2.12额定功率增量122.2.13确定V带根数122.2.14确定单根V带的预紧力132.3 零部件设计132.3.1加紧部零件结构图132.3.2主机机架的结构设计163、液压站设计183.1 胀形力的计算183.2 负载计算193.3拟定液压系统图213.4 液压系统工作原理213.5液压缸尺寸计算223.5.1旋转冲压液压缸内径尺寸D计算223.5.2旋转冲压液压缸活塞杆直径d尺寸计算243.5.3 活塞杆最大允许计算长度243.5.4 活塞有效计算长度253.5.5 最小导向长度253.5.6 导向套长度263.5.7 缸筒壁厚263.6 旋转冲压液压缸强度校核273.6.1活塞杆应力校核273.6.2缸筒强度验算273.6.3油缸稳定性验算283.7夹紧液压缸计算303.7.1 计算作用在夹紧缸活塞上的总机械载荷F303.7.2夹紧液压缸内径尺寸D计算303.7.3夹紧液压缸活塞杆直径d尺寸计算313.7.4活塞杆最大允许计算长度313.7.5 活塞有效计算长度323.7.6 最小导向长度323.7.7 导向套长度333.7.8 活塞宽度333.7.9缸筒壁厚333.8 夹紧液压缸强度校核343.8.1活塞杆应力校核343.8.2缸筒强度验算343.8.3油缸稳定性验算353.9 元件选型373.9.1 执行器的确定373.9.2 液压泵的确定373.10 液压泵驱动电机的选择403.11 油箱的设计403.11.1油箱容量的计算403.11.2油箱的结构确定413.12各液控元件选用424、经济性分析435、结论44致谢45参考文献46摘要管端成型作为空调设备不可缺少的重要环节之一，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。目前国内胀管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。该机用于将铝管或铜管管端加工成杯状、喇叭状，适用于批量生产，而且也可满足其它材料管件的胀形加工。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。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；胀形加工；专用机床AbstractThe jet formation takes one of air-conditioning plant essential important links, 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. At present the domestic expanding tube law mainly divides into the machinery formation, the jet bias rotation formation, uses the NC working machines jet formation, the non-mold takes shape four methods.This machine uses in the aluminum tube or the copper pipe jet processes the shape of cup, the loudspeaker shape, is suitable in the volume production, moreover may also satisfy other material fittings bulging 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. 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 this topic designs this product has the high use value and the universality.Key words：Copper pipe shaper；Bulging processing；Special purpose machine引言随着现在国家经济发展，空调已经进入了人们家庭，而空调系统作为影响生活舒适性的主要总成之一,为生活提供制冷、取暖、除霜、除雾、空气过滤和湿度控制功能。现在国内是空调设备仍属于专用设备，其技术和方法也很单一，并却有些设备和技术仍需采用国外的。管端成型作为空调设备不可缺少的重要环节之一，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。目前国内胀管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。基于经济性和结构考虑，本课题研究的管端成型机采用机械胀管的方法，并且机械胀管法比较普遍，容易实现工作要求，原理简单易操作。本机是一种可以适应不同管件成型加工的通用机床，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管端成型，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。管端成型机用于空调热交换器铝管的端部成型处理,即通过冲压或旋压的方式将铝管或铜管的端部扩口或缩口,加工成所需的管端形状，后用于空调器热交换器或汽车空调热交换器的管端连接。该机用于将铝管或铜管管端加工成杯状、喇叭状，适用于批量生产，可以完成直径为F9.42X1.2、F9X1.2、F12.6X1.2、F15.8X1.2、F19.1X1.2mm铝管或铜管的胀形加工，而且也可满足其它材料管件的胀形加工。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。由于本机的工作循环周期较短，运动方向变化频繁，使本机所承受的交变应力较明显，因此对于本机工作部分的强度要求较高。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、管端成型机总体结构方案拟定1.1目前管端成型技术的几种方法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。管料加工成品如图所示的产品，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1-1 成型管端Figure1-1 formation jet1.1.1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。1.1.2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。1.1.3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。1.1.4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管端成型方法选定对以上几种管端成型的方法从性价比方面进行比较。基于经济性与结构性考虑，本课题研究的铜管管端成型机采用机械成型的方法比较经济，结构简单，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。1.3管端成型机构的组成图1-2旋转式冲压管端成型机总体机构图Figure1-2 Rotary system ramming jet shaper overall organization chart该设计管端成型处理机构由旋转成型成形主机和液压站构成。旋转成型主机由机架体、驱动旋转液压缸的驱动电机、带传动装置、旋转冲压装置、夹紧装置、定位装置，带传动装置由大小连个带轮和传动带构成，旋转冲压装置由旋转液压缸、三爪卡盘、缩口器和扩口气构成，夹紧装置由定位块、夹紧油缸、连接体、上模块和下模块构成，定位装置有定位油缸和定位体（F型定尺挡块）构成。三个液压缸均由液压系统控制，并分别固定在机架体上。机架体为焊接体；为了满足不同规格管件的要求，胀头、胀套和夹紧块可以配套更换。由于生产周期较短，胀头和胀套承受了较大的交变应力，非常易于损坏，所以需要及时更换。液压站由液压控制装置、液压动力源、油箱构成，这两者直接安装在油箱顶表面。液压控制装置由液压控制阀均和集成块组构成，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。1.4管端成型机构的工作原理以手动方式进行送料。通过定位油缸（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）。通过夹紧部分将工件进行夹紧（夹紧模分上、下两部分，下模安装在主机机架上，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。）最后通过冲模部分将铜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1-2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。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:a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。b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c旋转冲压定位油缸退回，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。本机有独立的液压站，提供夹紧油缸、定位油缸、旋转冲压油缸所需动力。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。1.5设计技术要求及规格、性能1、处理管径（铜管或铝管）：F8X1mm；F9.5X1.2mm；F12.7X1.2mm； F15.8X1.2mm；F19.1X1.5mm。2、循环节拍：小于18秒（即一个二位自动循环）。3、工作方式：旋转冲压方式。4、操作方式：手工上料. 自动成形。5、操作回路；220V AC6、电源容量；380V 15A （三相四线制）。7、工作压力：4.5Mpa。8、外形尺寸；1300mmX1230mmX1500mm。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2、旋转冲压主机设计 2.1旋转冲压主机整体结构的一般布置旋转式管端成型机的整体其中包括液压站和旋转冲压主机两部分。旋转冲压主机的结构如图2-1所示，组成主机的零部件很多，主要由旋转冲压缸、驱动电机、带传动装置、机架、三爪卡盘、扩口器、缩口器、工件定位块、夹紧缸、夹紧模、定位体等组成。图2-1旋转冲压主机Figure 3-1Rotary system ramming jet shaper overall organization chart2.4旋转冲压主机工作原理先有手动送料进入模具再，动操作屏的夹紧按钮夹紧缸开始向下运动，带动连接块从而带动上模块固定管料，然后按动定位油缸按钮，启动定位油缸带动F型挡块运动到预定的定位位置并调整管料伸出长度，待调整好后退回F型挡块，再调整夹紧缸使其夹紧稳固，待夹紧后启动冲压油缸同时启动驱动电机，再由带传动带动旋转油缸旋转，并进行冲压动作，使其管端成型，并重复上述动作。2.2驱动电动机选择由旋转液压缸的额定功率P=2.5kW,额定转速v=1000r/min,再考虑到安装方式及价格经济性等方面，即选用Y100L2-4型电动机，其额定功率为P=3kW,额定转速v=1420r/min,中心高H=100mm，外伸周段DE=28mm60mm。2.3、带传动设计2.2.1设计功率 (2-1) =1.23 =3.6 kw 式中：KA工况系数； P电机额定功率；表2-1 工况系数KATable 2-1 operating mode coefficient KA工况KA软启动负载启动每天工作小时数h1616载荷变动小带式运输机，发电机，金属切削机床，印刷机，锯木机和木工机械1.11.21.31.21.31.42.2.2带型确定根据Pd=3.6kW和n1=1420r/min,查普通V带选型图选为B型。2.2.3传动比 (2-2) =1.42式中：n1电机额定转速； n2旋转液压缸额定转速；2.2.4小带轮基准直径参照表3.2选定dd1=125mm；表2-2 V带最小基准直径ddmin mmTable 2.2 V belt smallest datum diameter ddmin mm带型YZABCDEddmin205.75125200355500大轮基准直径dd2 (2-3)=1251.42=177.5mm查标准V带轮的基准直径系列表得dd2=180mm。2.2.5旋转液压缸实际转速 (2-4) =986 r/min3.2.6带速 (2-5) =9.29 m/s此速度在520m/s之间，即带速符合要求。2.2.7初定轴间距按要求取a0=500mm2.2.8所求带准长度 (2-6) =1480.4mm查标准V带长度系列表得Ld=1400mm2.2.9实际轴间距 (2-7) =540mm安装时所需最小间距 (2-8) =540-0.0151400 =519mm张紧或补偿伸长所需最大轴间距 (2-9) =540+0.021400 =568mm2.2.10小带轮包角 (2-10) =176.22.2.11确定单根V带的基本额定功率P1根据dd1=125mm和n1=1420r/min由表2-3查得P1=2.18kw 表2-3单根普通V带的额定功率P0 kwTable 2-3 simple root ordinary V belts rated power P0 kw带型小带轮基准直径dd1(mm)小带轮转速n1(r/min)40073080098012001460B1251401601802000.841.051.321.591.851.341.692.162.613.051.441.822.322.813.301.672.132.723.303.861.932.473.173.854.502.202.833.644.415.152.2.12额定功率增量 (2-11) =0.28kw式中：Kb弯曲影响系数； Ki传动系数。表2-4弯曲影响系数Kb 表2-5传动系数KiTable 2-4 curving influence coefficient Table 2-5 static gearing ratio Ki类型数值Y0.020410-3Z0.173410-3A1.027510-3B2.649410-3C7.501910-3D26.57210-3E49.83310-3传动比Ki1.191.241.07191.251.341.08751.351.511.10361.521.991.12022.001.13732.2.13确定V带根数 (2-12)=1.99取2根。式中：Ka包角系数； KL长度系数；表2-6包角系数KaTable 2-6 arc of contact coefficient Ka小带轮包角（）180175170Ka10.990.96表2-7长度系数KLTable 2-7 coefficient of length KL基准长度Ld(mm)A100011201250140016000.890.910.930.960.992.2.14确定单根V带的预紧力 (2-13) =154 N式中：qV带每米长度的质量；表2-8 每米长度V带质量q kg/mTable 2-8 each meter length V belt quality q kg/m带型YZABCDEq0.020.060.100.170.300.620.902.3 零部件设计2.3.1加紧部零件结构图1、夹紧块外形如图2-2所示:上、下夹紧块是相互配合抱紧工件实现对工件的轴向和径向定位,其尺寸和要求一样。上夹紧块较下夹紧块短，可以节省材料，减小夹紧缸活塞杆承受的惯性力。装夹工件时，铜管可以顺着下夹紧块滑到胀套的外径，方便省事，提高生产效率。卡模块强度验算：已知夹紧力F=20000N,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 (2-14)其中管径选最大值即d=19mm, 则，将数值代入公式(3-14)得=11.4MPa材料的许用应力为（2-15）式中安全系数接触面的正应力，强度满足要求。图2-2夹紧块Figure 2-2 clamp block2、支撑体如图2-3所示:图2-3支撑体Figure 2-3 supports the body胀套穿过支撑体，同连接体相连，外端的凸缘靠在支撑体上实现轴向定位。支撑体通过内六角头螺钉与机座相连，底部有垫片，以调整胀套、芯轴与工作缸活塞杆的中心高。3连接体外形如图2-4所示:图2-4连接块Figure 2-4 junction piece连接体左端的螺纹部分与芯轴的内螺纹孔相连接，右端螺纹孔同工作缸活塞杆螺纹部分连接，并通过调整螺母实现轴向定位。2.3.2主机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A3的七块加工好的钢板焊接而成，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。机构如图3-5。辽宁工程技术大学毕业论文（论文）图2-5主机机架Figure 2-5 main engine rack3、液压站设计3.1 胀形力的计算1 、旋转冲压油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3-1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Fe。图3-1液压系统计算简图Figure 3-1 hydraulic system calculation diagram胀形力由以下公式计算P (3-1)式中 P扩散管胀口力，N；扩散管坯料的屈服强度，MPa；t扩散管坯料厚度，mm；d胀口前扩散管坯料外径，mm；d胀口前扩散管坯料内径，mm。此处用最大胀管直径来计算,可以得到最大胀形力,即d=25mm, d=24mm, t=1.5mm,扩口材料最大的屈服强度采用H96圆铜管，其 =350MPa代入公式(1)得P=38740 N因此得到工作载荷,即Fg=38740N。3.2 负载计算1、计算作用在工作缸活塞上的总机械载荷（3-2）式中：FW总机械载荷； Fg工作载荷； Ff导轨摩擦载荷 Fe惯性载荷a、工作载荷工作载荷是作用于活塞杆轴线上的冲压力，这个力的方向与活塞运动方向相反为正。b、导轨摩擦载荷对于平导轨 N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摩擦系数由于此管端成型机采用旋转冲压法，总体结构中没有导轨，因此Ff=0。c、惯性载荷 (3-3)式中：g重力加速度，g=9.8m/s2速度变化量，m/s启动或制动时间，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,则=4mm/s,将以上数值及g9.8m/s2代入公式(4)得Fe=0.024N将Fg=61073N，Fe=0.016 N， Ff=0代入公式(3)得Fw=38740+0+0.024=38740.024N以上三种载荷之和称之为液压缸的外载荷Fw。d、启动加速时稳态运动时减速制动时工作载荷并非每阶段都存在，如果该阶段没有工作，则=0。除外载荷FW外，作用与活塞上的载荷FW还包括液压缸密封处的摩擦阻力Fm，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 (3-4)式中液压缸的机械效率，一般取0.900.95。 =2711.8 N3.3拟定液压系统图图3-2液压系统图Figure 3-2 hydraulic scheme1.油箱 2.滤油器 3.油泵 4.电动机 5.电池溢流阀 6.压力表 7.减压阀 8.电池换向阀(1) 9.单向节流阀 10.液控单向阀 11.旋转油缸 12.加紧油缸 13.定位油缸 14. 电池换向阀(2) 3.4 液压系统工作原理(1) 冲压缸工进1) 进油路油箱1吸油过滤器2液压泵3电磁换向阀8(右位) 单向节流阀9(左)液压缸11(左腔)。2) 回油路液压缸11(右腔)单向节流阀9（右）电磁换向阀8(右位) 油箱1。(2) 冲压缸快退1) 进油路油箱1吸油过滤器2液压泵3电磁换向阀8(左位) 单向节流阀9（右）液压缸12(右腔)。2) 回油路液压缸12(左腔)单向节流阀9（左）电磁换向阀10(左位) 油箱1。 (3) 夹紧缸工进1) 进油路油箱1吸油过滤器2液压泵3减压阀7电磁换向阀(右位) 液控单向阀10（上）液压缸12(上腔)。2) 回油路液压缸12(下腔)液控单向阀10（下）电磁换向阀 (右位) 油箱1。(4) 夹紧缸快退1) 进油路油箱1吸油过滤器2液压泵3减压阀7电磁换向阀(左位) 液控单向阀10（下）液压缸12(下腔)。2) 回油路液压缸12(上腔) 液控单向阀10（上）电磁换向阀 (左位) 油箱1。(5) 定位缸工进1) 进油路油箱1吸油过滤器2液压泵3减压阀7电磁换向阀(右位) 液压缸13(左腔)。2) 回油路液压缸3(右腔)电磁换向阀 (右位) 油箱1。(6) 定位缸快退1) 进油路油箱1吸油过滤器2液压泵3减压阀7电磁换向阀(左位)液压缸13(右腔)。2) 回油路液压缸13(左腔)电磁换向阀 (左位) 油箱1。3.5液压缸尺寸计算3.5.1旋转冲压液压缸内径尺寸D计算 (3-5)式中：F工作油缸总载荷，N。P1工作压力，MPa。P2回油腔压力，即系统背压力，MPa。杆径比。表3-1按载荷选择工作压力Table 3-1 press the load choice working pressure载荷104N0.50.511223355工作压力Mpa0.811.522.5334455753表3-2执行元件背压力Table 3-2 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表3-3 按工作压力选取d/DTable 3-3 press the working pressure to select d/D工作压力Mpa5.05.07.07.0d/D0.50.550.620.700.7参照以上个表选取P1=4.5MPa，P2=0.3MPa，=0.5。 (3-6) =107 mm液压缸直径D参照表3-4圆整为110mm表3-4常用液压缸内径D mmTable 3-4 commonly used hydraulic cylinder inside diameter D mm40506380901001101251401601802002202503.5.2旋转冲压液压缸活塞杆直径d尺寸计算由得 d=0.5107 =54 mm工作液压缸活塞杆直径d参照表2-5圆整为63mm。表2-5活塞杆直径d mmTable 2-5 connecting rod diameter d mm速比缸径 40506380901001101251401601802002202501.462 222835454550506055706380709080100901101001251101401251403.5.3 活塞杆最大允许计算长度 (3-7)该液压缸采用两端固定即由表2-6取nk=4。 =2112（mm）表3-6末端系数Table3-6 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n1/4124式中：d活塞杆直径，mm； nk末端条件系数（查表） P工作压力，MPa； n安全系数。3.5.4 活塞有效计算长度液压缸的安装尺寸，可查设计手册得 (3-8) =211261 =2051（mm）根据国家标准GB/T1980规定的液压缸活塞杆长度系列圆整到S=2000mm式中：C液压缸的前端安装间距(表2-7) 表3-7液压缸固定部分长度参照表 mmTable 3-7 hydraulic cylinder fixed part length reference chart mm液压缸内径AB1B2CEFG801521751755017513013010017219519555195140150125200250260702601901903.5.5 最小导向长度 (3-9) = =155（mm）取最小导向长度为160mm。式中：L液压缸最大行程； D缸筒内径。3.5.6 导向套长度A=（0.61.0）d (3-10) =（0.61.0）63=(37.863)mm导向套长度为60mm式中：d活塞杆直径；3.5.7 缸筒壁厚由下表查得液压缸外径为133mm，所以缸筒壁厚为11.5mm。表3-8工程机械用液压缸外径系列Table 3-8 engineering machineries use the hydraulic cylinder outer diameter series缸径mm液压缸外径mm缸径mm液压缸外径mmP16MPa202531.5P16MPa202531.540505050541101331331331335060606063.51251461461521526376768383140168168168168809595102102160194194194194901081081081141802192192192191001211211211272002452452452453.6 旋转冲压液压缸强度校核3.6.1活塞杆应力校核 (3-11) = =13.7Mpa式中：油缸工作压力。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： (3-11)= （n为安全系数）.由此可见，应力完全满足要求。 3.6.2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。（3-12） = =1.3（mm）由此可见,即为大柔度压杆时，稳定力为： (3-17)（N）式中为长度折算系数，对于两端铰接约束方式一般取1；f. 油缸最大闭锁力 = (3-18)（N）式中油缸最大闭锁压力；g. 稳定系数 (3-19)=8.3因为NK1由此可见，稳定性可以满足要求。3.7夹紧液压缸计算3.7.1 计算作用在夹紧缸活塞上的总机械载荷F由于该机工作时工件主要承受径向载荷，因此夹紧力应适当取值。根据经验此处可取夹紧力为20000N，即外载F=20000 N。3.7.2夹紧液压缸内径尺寸D计算式中：F 工作油缸总载荷，N。P1工作压力，MPa。P2回油腔压力，即系统背压力，MPa。杆径比。表3-1按载荷选择工作压力Table 3-1 press the load choice working pressure载荷104N0.50.511223355工作压力Mpa0.811.522.53344557表3-2执行元件背压力Table 3-2 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表3-3 按工作压力选取d/DTable 3-3 press the working pressure to select d/D工作压力Mpa5.05.07.07.0d/D0.50.550.620.700.7参照以上个表选取P1=3MPa，P2=0.3MPa，=0.5。 =96 mm液压缸直径D参照表2-4圆整为100mm。表3-4常用液压缸内径D mmTable 3-4 commonly used hydraulic cylinder inside diameter D mm40506380901001101251401601802002202503.7.3夹紧液压缸活塞杆直径d尺寸计算由得 d=0.596 =48 mm工作液压缸活塞杆直径d参照表3-5圆整为50mm。表3-5活塞杆直径d mmTable 3-5 connecting rod diameter d mm速比缸径40506380901001101251401601802002202501.462222835454550506055706380709080100901101001251101401251403.7.4活塞杆最大允许计算长度该液压缸采用一端固定一端自由的安装形式，即由表2-6取nk=1/4。 =6520 mm表3-6末端系数Table 3-6 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Nk1/4124式中：d活塞杆直径，mm； nk末端条件系数（查表） P工作压力，MPa； n安全系数。根据国家标准GB/T1980规定的液压缸行程系列圆整到S=6500mm3.7.5 活塞有效计算长度液压缸的安装尺寸，可查设计手册得 =650040 =6460 mm式中：C液压缸的前端安装间距(表2-7) 表3-7液压缸固定部分长度参照表 mmThe Table3-7 terminals are the mathematical mm液压缸内径AB1B2CEFG401001151153011590085501151351304013010010063127144155401551101103.7.6 最小导向长度 (mm) 取最小导向长度为360（mm）式中：L液压缸最大行程； D缸筒内径。3.7.7 导向套长度A=（0.61.0）d =(3050)mm导向套长度为40mm3.7.8 活塞宽度 B=（0.61.0）D =（60100）mm活塞杆宽度B=80mm式中： D缸筒内。3.7.9缸筒壁厚由下表查得液压缸外径为121mm，所以缸筒壁厚为10.5mm。表3-8工程机械用液压缸外径系列Table 3-8 engineering machineries use the hydraulic cylinder outer diameter series缸径mm液压缸外径mm缸径mm液压缸外径mmP16MPa202531.5P16MPa202531.540505050541101331331331335060606063.51251461461521526376768383140168168168168809595102102160194194194194901081081081141802192192192191001211211211272002452452452453.8 夹紧液压缸强度校核3.8.1活塞杆应力校核 = =12Mpa式中：油缸工作压力。活塞杆材质为调质，经查表得强度极限为800Mpa16,材料的许用应力为： = （n为安全系数）.由此可见，应力完全满足要求。 3.8.2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。 = =1.5（mm）由此可见,即为大柔度压杆时，稳定力为：（N）式中:为长度折算系数，对于两端铰接约束方式一般取1；f. 油缸最大闭锁力 = （N）式中:油缸最大闭锁压力；g. 稳定系数 =14.6因为NK1由此可见，稳定性可以满足要求。3.9 元件选型3.9.1 执行器的确定由前计算结果已经知道，工作缸缸径为110mm，活塞杆直径为63mm；夹紧缸缸径为100mm，活塞杆直径为50mm。本液压系统中，工作缸最大压力4.5MPa，最大流量4L/min；夹紧缸最大压力3MPa，最大流量4L/min。根据执行器的最大压力，工作缸采用日产旋转油缸，安装方式为轴向脚架与机座连接，采用日本SMC公司的YD4C-15型旋转液压缸；夹紧缸采用安装方式为杆侧长法兰与机架连接，采用江都市永坚有限公司的YJ01-FY100B-70R2000型液压缸；定位油缸采用的安装方式为杆侧长法兰与机体连接，由于定位油缸基本不受任何力，所以直接选用江都市永坚有限公司的YJ01-FY50B-70R2000型液压缸。3.9.2 液压泵的确定1 、管道系统压力损失的计算1) 沿程压力损失的计算沿程压力损失主要是注射缸快速注射时进油管路的压力损失。其管路长l=5m，管内径d=0.032m，快速通过流量, 选用20号机械系统油损耗，其密度为=918 m3/kg。a.油在管路中的实际平均流速v为 (3-20) = =3.36m/s式中：qv流量； d管内径。b.沿程损失系数 (3-21)式中 Re临界雷诺数。对于圆管，查液压传动系统及设计得Re2300，因此0.03c.沿程压力损失用下式计算 (3-22) = =0.024MPa式中：沿程阻力系数；l管道长度，m；管内直径，m；液体密度，m3/kg； v平均流速，m/s。2、液压泵的最大工作压力为（3-23）式中：液压执行元件最大工作压力；液压泵出口到执行元件入口之间所有的沿程压力损失和局部压力损失之和。初算时按经验数据选取：管路简单，管中流速不大时，取0.2MPa0.5MPa;管路复杂而且管中流速较大或者有调速元件时，取0.5MPa1.5MPa。由上述选取0.3MPa，然后带入公式（3-23）计算得4.5+0.34.8MPa在选择泵的额定压力时应考虑到动态过程和制造质量等因素，要使液压泵有一定的压力储备。一般泵的额定工作压力应比上述最大工作压力高2060，所有最后算得的液压泵的额定压力应为4.8（1+0.2）5.8MPa 液压泵的流量按照下式进行计算，即 K （3-24）式中：K考虑系统泄漏和溢流阀保持最小溢流量的系数，一般取K1.11.3；同时工作的执行元件的最大总流量。本设计取泄漏系数K1.1，带入公式（3-24）得1.12.42.64L/min由阜新液压件厂样本查的PV2R1-12低压低噪音变量叶片泵满足上述估算得到的压力和流量要求：该泵的额定压力为10MPa，公称排量V12.6ml/r，额定转速为n=1800r/min。现取泵的容积效率0.85，当选用转速n1400 r/min的驱动电机时，泵的实际流量为 Vn （3-25） 12.60.851400 14.9L/min式中：V泵的公称排量； n电机转速；泵的容积效率。3.10 液压泵驱动电机的选择在额定压力和额定流量下工作时，其驱动电机的功率一般可直接从产品样本或技术手册中查得，但其数值在实际中往往偏大。因此，也可以根据具体工况用下述方法计算出来。由前面计算可知泵的最大功率出现在夹紧保压阶段，参照表2-10取泵的总效率为0.75，则 (3-26) 1.9 kw表3-10液压泵的总效率Table 3-10 hydraulic pumps overall effectiveness indices液压泵类型齿轮泵螺杆泵叶片泵柱塞泵总效率0.60.70.650.800.600.750.800.85选用电动机型号：由于内轴式电动机可以与相对应的泵直接连接，无需用连轴器，从而减少安装空间，装配方便。所以由大连电机厂样本查的Y100L1-4式电动机满足上述要求，其转速为1420，额定功率为2.2KW。3.11 油箱的设计3.11.1油箱容量的计算油箱的容量可按下式计算 (3-27)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510，取较大值可使系统更加安全，因此取=10，液压泵的总额定流量为14.9 L/min，将以上数值代入公式2-27得=149 L该设计中，油箱为开式的独立油箱，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，所以油箱外部长、宽、高为860mm、630mm、380mm,其内部长、宽、高为848mm、618mm、345mm，即容积为848618345=180L。 3.11.2油箱的结构确定该油箱为焊接结构，箱顶除与电动机、叶片泵和集成块组箱连接外，还安装有空气过滤器，这里选网式过滤器，型号为WU16180。油箱侧壁设置有液位计、清洗孔和放油螺塞。液位计比较靠近注油口，这是因为注油时可以方便地观测液位。此处选用的液位计型号为YWZ80T，清洗孔由法兰盖板盖住并密封，法兰盖板型号为YG250,放油螺塞型号为GB/T 57822000，箱底支脚由箱壁弯曲而成，并设有地脚螺栓孔。箱底倾

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