汽车大梁生产线全液压铆接机液压系统设计说明书.doc
XYY01-106@汽车大梁生产线全液压铆接机液压系统设计
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机械毕业设计全套
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XYY01-106@汽车大梁生产线全液压铆接机液压系统设计,机械毕业设计全套
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湖 南 工 学 院 实 习 报 告 院 系 ： 机 械 工 程 系 专业班级 ： 数控 0401 班（西） 学生姓名 ： 李 勇 古 指导老师 ： 黄 开 有（副教授） 起止时间 ： 2007 年 4 月 11 日至 2007 年 5 月 31 日 nts 实习报告 这次的生产见习是我们参与实践活动的很重要的一部分，在老师的带领下我们见习了柳州工程机械厂 、柳州东风汽车厂、柳州钢铁厂、柳州力风塑料成型机厂、上汽通用五菱等 5 个工厂。可以说我们在这 2 周的实习中学到了很多在课堂没学到的知识 ,受益匪浅： 1.实习目的： 生产实习是我们机自专业知识结构中不可缺少的组成部分，并作为一个独立的项目列入专业教学 计划 中的。其目的在于通过实习使学生获得基本生产的感性知识，理论联系实际，扩大知识面；同时专业实习又是锻炼和培养学生业务能力及素质的重要渠道，培养当代大学生具有吃苦耐劳的精神，也是 学生接触社会、了解产业状况、了解国情的一个重要途径，逐步实现由学生到社会的转变，培养我们初步担任技术工作的能力、初步了解企业管理的基本方法和技能；体验企业工作的内容和方法。这些实际知识，对我们学习后面的课程乃至以后的工作，都是十分必要的基础。 2.实习内容： 掌握机械加工工艺方面的知识及方法 了解切削刀具方面的知识，熟悉常用刀具的结构、选择、用途等 了解机床和数控系统的知识，特别是加工中心等典型的数控设备 了解企业生产管理模式，学习先进的管理方式方法 熟悉、巩固铸造工艺及设 备方面的知识 零件一般是由毛胚加工而成。在现有的生产条件下，毛胚主要有铸件，锻件和冲压件等几个种类。铸件是把熔化的金属液浇注到预先制作的铸型腔中，待其冷却凝固后获得的零件毛胚。在一般机械中，铸件的重量大都占总机重量的 50%以上，它是零件毛胚的最主要来源。铸件的突出优点是它可以是各种形状复杂的零件毛胚，特别是具有复杂内腔的零件毛胚，此外，铸件成本低廉。其缺点是在其生产过程中，工序多，铸件质量难以控制，铸件机械性能较差，锻件是利用冲击力或压力使用，加热后的金属胚料产生塑性变形，从而获得的零件毛胚。锻件的 结构复杂程度往往不及铸件。但是，锻件具有良好的内部组织，从而具有良好的机械性能。所以用于做承受重载和冲击载荷的重要机器零件和工具的毛胚，冲压件是利用冲床和专用模具，使金属板料产生塑性变形或分离，从而获得的制体。冲压通常是在常温下进行，冲压件具有重量轻，刚性好，尺寸精度高等优点，在很多情况下冲压件可直接作为零件使用。选择毛胚还应该考虑的原因 （ 1）零件的力学性能要求 相同的的材料采用不同的毛胚制造的方法，其力学性能有所不同。铸铁的强度，离心浇注，压力浇注的铸体，金属型浇注的铸体，沙型浇注的铸体依次递减；钢 质零件的锻造毛胚，其力学性能高于钢质棒料和铸钢体。 （ 2）零件的结构形状和外廓尺寸，直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料。相差较大时宜采用锻件。形状复杂的毛胚不宜采用金属型铸造。尺寸较大的毛胚，不宜采用摸锻，压铸和精铸。多采用沙型铸造和自由锻造。外型复杂的小零件宜采用精密铸造的方法 （ 3）生产纲领和批量 生产纲领大时宜采用高精度与高生产率的毛胚制造方法，生产纲领小时，宜采用设备投资小的毛胚制造方法 （ 4）现场生产条件和发展 应该经过技术经济分析和论证 零件的材料为 qt450-10，根据零件结构简单 和对称分布的特点，零件的生产纲领为大批量生产， 二 .入厂前培训 1.数控机床的产生和发展 nts （ 1） 1952 年，在美国，计算机的应用使得数控技术的产生、发展得以有充分的条件。其最初用途为军工业的生产。 （ 2） 20 世纪 60 年代，晶体管的发明使得数控机床批量生产得以实现。 （ 3） 20 世纪 70 年代，苏联的数控机床产量超过美国，成为世界上数控机床产量第一的国家。 （ 4） 20 世纪 80 年代，日本的数控机床产量位居第一 .其中尤以日本法拉克公司最为代表，其产量为全世界产量的 30%,而德国的西门子产量 也占 15%。与此同时，在 80 年代初期我国也引进数控加工技术。 数控机床的分类 （ 1）经济型数控机床：一般由普通机床改装而成，精度和复杂程度较低，可实现两轴联动，可进行平面加工，价格较便宜。 （ 2）全能型数控机床：精度和复杂程度较高，一般可实现三至五轴联动，且有刀具库，可自动换刀。可进行平面和空间立体加工，价格一般较贵。 2.柳州工程机械厂数控机床的应用 （ 1） 1978 年，柳州工程机械厂引进了数控切割机和火焰切割机。其主要功能是用于分离机械元件、零件和 x、 y 轴联动的直线、圆弧切割。 （ 2） 1985 年，柳州工程机械厂从上海气焊机厂引进了 z80 单板机，其主要硬件设施有cpu、 ctc、 pto、 eprom、 ram2。 （ 3） 1988 年，柳州工程机械厂引进了一批价值 600 万美元的先进设备： 数控车床 立式、卧式车床 数控火焰切割机 数控折弯机 三坐标测量仪 数控等离子切割步冲机 机器人焊接线（位于结构分厂） 铸制线 双立柱加工中心 -其最大加工距离为： x 10000mm； y 3000mm； z 1500mm； w 600mm。 3.加工中心简介 加工中心是具有刀库的三轴联动数控镗铣床。其系统组成包括：数控系统 cnc、驱动系统、测量及反馈系统 i/o 控制系统（ plc） .加工中心分为立式加工中心、卧式加工中心、五面体加工中心等。 1.炼钢厂 购买了 1#100 吨转炉一个，由重庆钢铁设计研究总院设计，创 中国 冶金史上设计周期最短，建设速度最快，达产时间最快等记录。其年产量为 120 万吨 /年，每生产一炉钢需要 38min，吹炼合格钢水 110 吨 ，技术水准已达到国内先进水平。它采用氮氩自动切换顶底复吹，副原料自动称量下料系统，全自动光谱分析仪，挡渣塞自动投放装置，在线吃氩喂丝等一系列先进的转炉生产工艺，大部分炼钢程序操作点击鼠标即可完成。 炼好一炉钢水后，为不影响下一炉钢水的质量，必须用燃烧进行烧尾工作。 2.中板厂 中板厂是柳钢的主体厂，是国家专用板定点生产厂之一。现有主要设备有：两座双排布料推钢式连续加热炉、一座 90 年代先进水平的 2800 四辊可逆式精轧机、一座 11 辊四重可逆式热矫直机，一套 97 年从意大利进口德国制造的中厚板精装线。 nts 中板厂工艺流程如下： 柳州力风塑料成型机厂 柳州市力风塑料成型机厂是国家机械局定点生产各类塑料机械的专业厂家，主要产品有力风牌塑料注射成型机，塑料中空成型机。工厂位于广西工业重镇 柳州，坐落在高新产业开发区，离市中心仅两公里。 工厂技术装备先进，拥有大型进口立式和卧式加工中心、数显镗床、镗钻床、螺杆铣床和座标镗床等大型、专用与精密生产设备；工厂经营与技术管理微机化，确保产品质量的高、精、优，通过对引进德国巴登费尔得飞雪尔公司和香港殷图公司塑料机械产品设计制造技术的消化和吸收，以及工程技术人 员多年的艰苦奋斗，产品有原来单一品种发展成现在的三大系列数十种塑机产品和辅机。其中有热塑性注塑机（合模力： 900-18000kn，注射量：100g-10000g)；热固性注塑机；注吹中空成型机；热媒调湿机等。 产品严格执行国家标准、国际标准，择优选用部分外国先进标准，并注重产品的实用性，因此产品质量稳定可靠，取得多项国家专利，并多次荣获市级、省级和部级科技进步奖。产品遍及全国各省市，远销亚、美、欧三大洲，深受国内外用户欢迎。早在 1987 年，我厂就被国家批准为第一批也是广西塑机行业首家出口扩权企业，是国内 塑料机械出口量最大的厂家之一。 1996 年 7 月，塑机产品顺利通过 中国 商检质量认证中心的 iso9001 质量体系认证，并获注册证书。 实习体会 为期两周的实习结束了，在这期间我们总共在五个单位进行参观实习，在老师和工厂技术人员的带领下看到了很多也学到了很多。让我对原先在课本上许多不很明白的东西在实践观察中有了新的领悟和认识。 在这个科技时代中，高技术产品品种类繁多，生产工艺、生产流程也各不相同，但不管何种产品，从原料加工到 制成产品都是遵循一定的生产原理，通过一些主要设备及工艺流程来完成的。因此，在专业实习过程中，首先要了解其生产原理，弄清生产的工艺流程和主要设备的构造及操作。其次，在专业人员指导下，通过实习过程见习产品的设计、生产及开发等环节，初步培养我们得知识运用能力。概括起来有以下几方面： 1.了解了当代机械工业的发展概况，生产目的、生产程序及产品供求情况。 2.了解了机械产品生产方法和技术路线的选择，工艺条件的确定以及流程的编制原则。 3.了解了机械产品的质量标准、技术规格、包装和使用要求。 4.在企业 员工的指导下，见习生产流程及技术设计环节，锻炼自己观察能力及知识运用能力。 5.社会工作能力得到了相应的提高 ,在实习过程中，我们不仅从企业职工身上学到了知识和技能，更使我们学会了企业中科学的管理方式和他们的敬业精神。感到了生活的充实和学习的快乐，以及获得知识的满足。真正的接触了社会，使我们消除了走向社会的恐惧心里，使我们对未来充满了信心，以良好的心态去面对社会。同时，也使我们体验到了工作的艰辛，了解了当前社会大学生所面临的严峻问题，促使自己努力学习更多的知识，为自己今后的工作奠定良好的基础。 6.增 进了我们的师生感情，从这次生产实习的全过程来看，自始至终我们都服从老师的安排，严格要求自己，按时报到，注重安全。 本次实习使我第一次亲身感受了所学知识与实际的应用，理论与实际的相结合，让我们大开眼界，也算是对以前所学知识的一个初审吧！这次生产实习对于我们以后学习、找工作也真是受益菲浅。在短短的一个星期中，让我们初步让理性回到感性的重新认识，也让我们初步的认识了这个社会，对于以后做人所应把握的方向也有所启发！ nts 湖 南 工 学 院 毕 业 设 计 题 目 ： 汽车大梁生产线全液压铆接机液压系统设计 学生姓名 ： 李 勇 古 专业班级 ： 数控 0401 班（西） 院 系 ： 机械工程系 指导老师 ： 黄开有（副教授） 起止时间 ： 2007 年 4 月 11 日至 2007 年 5 月 31 日 nts 目录 一：前言 1二：总体设计思路 2 三：设计内容及要求 3 1 主机功能结构 3 2 铆接机系统参数 3 3 铆接机的制造及技术经济性问题 3 四： 设计方法与步骤 3 1、 最大负荷的确定 4 2、 工况分析 6 3、 液压缸主要参数的确定 7 4、活塞杆直径的验算 8 5液压缸长度及壁厚的确定 9 6液压缸外径的计算 10 7液压缸缸底和缸盖的计算 10 8液压缸进出油口尺寸的确定 10 9、液压系统分析 13 10：液压元件的选择 14 11：拟定液压系统图 17 五：液压系统及其工作原理 18 六：系统的动作原理 : 19 七、技术特点 19 八：技术参数 20 九 .设计特 色 21 十：参考文献 22 nts 1 毕业设计说明书 前 言 液压系统的设计是整机设计的一部分，通常设计液压系统的步骤的内容大致如下： （ 1）： 明确设计要求，进行工况分析； （ 2）： 确定液压系统的主要性能参数； （ 3）： 拟订液压系统系统图； （ 4）： 计算和选择液压件； （ 5）： 估算液压系统的性能； （ 6）： 绘制工作图，编写技术文件。 明确设计要求，就是明确待设计的液压系统所要完成的运动和所要满足的工作性能。具体应明确下列设计要求： （ 1） 主系统的类型，布置方式， 空间位置； （ 2） 执行元件的运动方式，动作循环及其范围； （ 3） 外界负载的大小，性质几变化范围，执行元件的速度机器变化范围； （ 4） 各液压执行元件动作之间的顺序，转换和互锁要求； （ 5） 工作性能如速度的平稳性，工作的可靠性，装换精度，停留时间等方面的要求； nts 2 （ 6） 液压系统的工作环境，如温度及变化范围，湿度，震动，冲击，污染，腐蚀或易燃等。 （ 7） 其他要求，如液压装置的重量，外形尺寸，经济性等方面的要求。 一 、总体设计思路 （ 1）该铆接机是汽车大梁铆接生产线中的铆接设备，该机由液压站（包括油箱、电动机、液压发生器等）电器控制箱、铆钳 、铆接动力液压缸、悬吊装置、小车等部分组成。 2）液压装置采用液压站的行式，板式液压阀装在一个集成块的四个侧面上，进排油管路布置在集体成块下面，输出、回油管路不止在集成块顶面；增压器为分离结构。集成块体兼做增压器高压小缸，大缸单独制作，小缸和大缸同过螺钉连为一体，液压装置结构紧凑，装配维护方便。 3）液压回路：该液压系统中采用了三种回路： 调压回路，系统中采用了单级调压回路，在泵 1 的出口处设置并联的溢流阀来控制泵出口的最高工作压力，从而nts 3 达到系统工作时所需的压力。 设有增加回路，系统采用了但作用增加器的增 压回路，系统选用的低压油泵，如果只用泵的输出的最高工作压力，且无法完成铆接时所需的高压工作压力，如果采用高压油泵，从工作要求上考虑时，可行的，但是从经济高度上考虑是不划算的，所以系统中没了单作用增加器的增压回路，以提高铆接中所需的工作压力，这样不管是从工作角度，还是从经济角度上考虑，都是非常合理的。 采用了调速阀的节流调速回路，由于液压系统中的流量是不稳定，从而导致液压缸的液压杆的运动速度也不稳定，所以回路中设有调速阀来调速，这样就确保了铆接中运动的平稳，从而大大提高了铆接的综合性能。 nts 4 二、设计内容及要求 1 主机功能结构 ： 全液压铆接机系统是汽车大连铆接生产线中的设备（如图 1），该机由液压站（包括油箱、电动机、液压发生器等）、电气控制箱、铆钳、铆接动力液压缸、悬吊装置、小者等部分组成。该铆接系统中的动力源是三相异步电机，动执行元件是动力液压缸 6，系统中的液压控制元件都在液 压nts 5 发生器 4 中，通过电气控制箱 2 的控制，能实现点动、单行自动和连续自动。（如图 1-1） 2 铆接机系统参数： 已知铆接机系统工作时轴向铆压力 Ft=？， 往复运动加速，减速的惯性力 Fm=550 牛，静摩擦阻力 Ffs=1500 牛，动摩擦阻力 Ffs=800 牛，快进快退速度 V1=V3=0.2m/s.工作进给时速度 V2=0.0015m/s.快进行程 L1=0.35 m，工进行程长度L2=0.02m 。由于铆接机为自动化线的一台设备。铆接机的动作顺序：快速进给 工作进给 快速退回 停留卸荷。 3、 铆接机的制造及技术经济性问题 该铆接机为一般技术改造中自制的专用设备，所以力求结构简单，投产快，工作可靠，只要零部件能适应普通汽车加工厂的加工能力，配合电气控制可以实现点动、单行程自动和连续自动。 三、设计方法与步骤 nts 6 1、最大负荷的计算： 该系统是用于汽车大梁生产线的液压铆接机，经过网上查取资料和图书馆的资料可以得到，汽车大梁铆钉的直径为 10MM 20MM，因而以最大的直径来设计该系统来确保系统的工作安全运行。 铆钉的材料一般选取 16Mn,依照机械工程材料和工程力学资料可以得到有关铆钉的下列参 数： 16 锰钢 E / 200300 V/0.250.33 其中 E 为弹性摸量 V 为横向变形系数 弹性摸量是反映材料抵抗弹性变形能力的指标。 屈服点 和抗拉强度反映材料强度的指标。 伸长率和断面收缩率则反映塑性的指标 国家规定，取对应于式样产生 0.2塑性应变时的应力值为材料的屈服强度。 当材料的应力达到屈服点时就会产生显著的塑性变形。要使铆钉能够铆合，必须使其发生塑性变形 。 才能符合要求。 在铆 接工艺的设计中，铆接强度是一个主要的设计参数，它关系到铆接件的牢固度及耐用度，是设计人员必须考虑的问题。就铆接工艺而言，其破坏主要有以下几种情况： nts 7 设计接工艺时，通常是根据承载情况及具体要求，按照有关专业的技术规范或规程，选出合适的铆接类型及铆钉规格，进行铆缝的结构设计（如按照铆缝型式及有关要求布置铆钉等），然后分析铆缝受力时可能的破坏 形式（上图）；并进行必要的强度校核。 现以下图所示的单排搭接柳缝进行静强度分析。取图中宽度等于节距 t（即垂直于受载方向的钉距）的阴影部分进行计算（设边距 e 合乎规范要求，不致出现上图所示的破坏形式）。 nts 8 图：单排搭接铆缝强度分析简图 1)由被聊件的拉伸强度条件得知，允许铆缝承受的静载荷为 2)由铆件上孔壁的挤压强度条件得知，被铆件允许承受的压力 3)由铆钉的剪切强度条件得知，铆钉允许承受的横向载荷 上列三式中 、 P、 分别为被铆件的 许用拉伸应力、被铆件的许用挤压应力及铆钉的许用切应力，对一般强固铆缝可按下表取值； d、 t、 的单位均为 mm，显然这段铆缝允许承受的静载荷 F 应取 F1、 F2、 F3 中的最小者。武汉瑞威特公司原创文章 nts 9 许用应力（ MPa） 零件材料 说 明 Q215 Q235 、Q255 被铆 件的许用应力 200 210 采用冲孔或各被 铆件分开钻 孔而不用样 板时， 、 P降低 20%；角钢单边 铆接时，各 许用应力降 低25% 被铆件的许用挤压应力 P 400 420 铆钉的需用切应力 180 180 查机械工程材料得 ： =225300（ N） nts 10 2、工况分析 以动力液压缸的分析计算为主。表 1-2 为液压缸在各工作阶段的负载值，其负载图速度图与图如 1-2 （ a ） 起动加速制动工进快进惯性力铆压力摩擦力密封及背压阻力nts 11 起动加速快进 工进制动(b) 图 1 2 液压系统执行元件的负载和速度图 1-2 液压缸在各工作阶段的负载 工况 负载组成 负载值F/N 推力 F/ m/ N 起动 F=Ffs 1500 1667 加速 F=Ffd+Fm 1350 1500 快进 F=Ffd 800 880 工进 F=Ft+Ffd 233300 256630 快退 F=Ffd 800 880 注：液压缸的机械效率取 m=0. 9； nts 12 3、液压缸主要参数的确定 由液压传动与气压传动表 9-1 和表 9-2 可知。铆接机系统在最大负载约为 233300N 时宜取 P1=28MPa 液压缸先用单杆式。此时液压缸无杆腔工作面积 A1 应为有杆腔工作面积 A2 的两倍，那活塞杆直径 d 与缸筒直径 D的 关系为 d=0 .707D。 快进时液压缸虽作差功连接，但由于油管中有压降 P 存在，有杆腔的压力必须大于无杆腔，估算时可取 P 约等于0 .5MPa。快退时回油腔中是有背压的，这时 P2 亦可按 0 .5Pa 估算。由工进时的推力计算液压缸的表面积。 F/ m= A1 P1 A2 P2= A1 P1 （ A1/2）P2 故有 A1=(F/ m)/(P1-P2/2) =92cm D=（ 4A1/） 1/2=10.83cm d=0.707D=7.65cm 当按 GB/T2348 93 将这些直径整成就近标准值时得：D=11CM。 d=8CM。由此求得液压缸两腔的实际有效面积为 A1= D2/4=314 112/4=95cm2 A2= (D2-d2)/4=44.8cm nts 13 根据题目要求和计算结果总结出动力液压缸的主要尺寸如下表： 尺 寸 长 度 宽 度 内 径 外 径 活 塞 60mm 110mm 活 塞 杆 807mm 80mm 油 缸 筒 466mm 110mm 128.3mm 前缸盖和后缸盖等零件尺寸如零件图和装配图所示。 根据上述 D 与 d 值，可估算液压缸在各个工作阶段中的压力流量和功率。 如表 1-2,据此 绘 出工况图 ,如图 1-3 所示 nts 14 1-3 汽车大梁生产线全液压铆接工况图 单位：流量 Q： m2s-1 （虚线） 功率P： W （细实线） 压力 p： Pa （粗实线） 4、活塞杆直径 的验算 按强度条件验算活塞杆的直径 。 当活塞肛长度 l 10d 时，按下式验算 D 4P/ -1/2 （ m） 式子中， P 活塞杆推力（ N）； L 活塞杆长度（ m） nts 15 活塞杆材料许用应力； N 安全系数， n 1.4 该铆接机中设计的液压缸回塞杆的长度 L 大于活塞杆的 10d，可以按下面的标准进行验算： 当 L 10d 时，要进行稳定性验算 （ 1）液压缸纵弯曲稳定性验算条件为 PA nkp 式中， PA-液压缸稳定临界力，或称极限力（ N）； P-液压缸最大推力（ N） nk-稳定性安全系数，取 nk=2-4。 5液压缸长度及壁厚的确定 （ 1）液压缸的长度一般由工作行程长度来稳定，但还注意制造工艺性和经济性，一般应取 l -液压缸长度， Do-刚体外径。 1-4 动力液压缸活塞杆结构图 nts 16 （ 2）液压缸壁厚的计算 （ a）薄壁液压缸 一般，低压系统用的液压缸都是薄壁缸，薄壁可用下式计算： PD/2 式中， 缸壁厚度（ m） P 试验压力（ Pa） 当额定压力 Pn 16MPA 时， Pp=Pn 150/100 当额定压力 Pn 16MPA 时， Pp=Pn 125/100 D-液压缸内径（ m）； 刚体材料的许用应力 0 材料抗拉强度 n 安全系数，一般可取 n=5 应当注意，当计算出的液压缸壁较薄时，要按结构需要适当加厚。 （ b）一般高、中压系统用的液压缸，起壁厚应按厚壁液压缸（）计算。即： =D/2( +0.4P/ -1.3P)1/2(m) 式中符号意义同前。 nts 17 6液压缸外径的计算 D0=D+2 (m) 该铆接机属于工程机械，所以可以按照液压缸的外径按标准JB1068-67 系列或无缝钢管的尺寸选取，参看表 3 13 工程机械标准液压缸外径，材料选择 45 钢时，有压力条件可以选择崖压缸的外径为 127 毫米。 见液压设计手册表 3 13。 动力液压缸缸筒结构图如图 1 5 所示 1 5 动力液压缸缸筒结构图 nts 18 7液压缸缸底和缸盖的计算 液压缸的缸底和缸盖，在中低压系统中一般是根据结构需 要进行设计，不进行强度计算的。但在高压系统，一般都要进行强度计算，该铆接机属于高压系统，所以应该进行强度计算，其计算方法如下： （ 1）缸底厚度的计算 （ a）平面形缸底 当缸底无油孔时： h=0.433D2(P/ )1/2 当缸底有油孔时： H=0.433D2 P X D2/D2-d0 1/2 该铆接机的液压缸设计的属于缸底有孔的的型号，所以可以按照 H=0.433D2 P X D2/D2-d0 1/2 =10（ mm） 式中， h-缸底的厚度 D2-缸底止口内径 P-缸内最大工作压力 材料许用应力 缸底开口的直径 （ 2） 缸盖厚度的计算 缸盖厚度根据不同的连接形式，分别按下列方法计算： （ a） 整体法兰缸盖 nts 19 H= 3P(D1-D)/ D 1/2 式中， P-液压缸缸受力总和 D1-螺钉孔分布圆直径； D-法兰根部直径 许用应力 （ b）螺纹连接缸盖 H= 3P（ D1-d） / (D-d0-2d 1/2 式中， D1-螺纹空分布圆直径； Do-法兰外径 D0 连接螺纹中径 D 螺钉孔直径 符号意义同前 校核螺纹剪切应力和挤压应力按下式进行 =P/ dcpK 式中， P-螺纹预紧力 Z-螺纹工作圈数 K-螺纹拧紧系数 （ c）椭圆行法兰 H=3Px/b (cm) 式中， P-作用在两个 螺钉上的总拉力 x-B-B断面弯曲力臂 nts 20 b-B-B断面长度 其他符号意义同前 校核 A-A断面弯曲应力可按下式进行： 式中， d1-法兰内径 dcp-止口平均直径 （ 3）缸盖连接强度计算 （ a）焊接式连接强度计算 采用对焊连接时，强度计算如下 采用角焊连接时，强度计算如下： =4P/ (D-d1)h2 式中， P-液压缸推力 Do-缸体外径 D-缸体内径 焊接效率，一般可取 b-焊角宽度 焊缝材料抗拉许用应力 焊条抗拉强度 安全系数 （ b）连接螺栓的强度计算 拉应力： =4KP/ d2Z(X105Pa) nts 21 剪应力： =K1KPd0/0.2d3Z(X105Pa) 式中 P-液压缸最大推力 D-液压港内径 Do-螺纹直径 D1-螺纹内径 Z-螺栓树木 K- 拧紧 螺 纹 系数 ， 一 般 取K=1.25-1.5 K1-螺纹内摩擦系数，一般取K1=0.12 合成应力 许用应力 螺栓材料屈服极限 安全系数，一般取 n=1.2-2.5 该铆接机采用整体法兰盖，其计算结果为 H= 3P(D1-D)/ D 1/2=5(mm) 动力液压缸缸筒的结构图如图 1-5所示 nts 22 1-6 动力液压缸前缸盖结构图 8、 液压缸进出油口尺寸的确定 液压缸的进出口尺寸，是根据油管内的平均流速来确定的，要求压力管内的最大平均流速控制在 4-5m/s 以内，过大会造成压力损失剧增，而使回路效率下降，并会引起气蚀，噪音，振动等，因此油口不宜过小，但是，也要注意到结构上的可能，可以按表液压设计指导书 3-15 液压缸进出油口尺寸查取 当液 压缸内径在 71 112 时，法兰接头的尺寸取 20mm,该设计中的液压缸内径为 110，所以法兰接口可以取 20mm。 铰 深 3 0nts 23 固定套油缸筒活塞杆半环活塞后缸盖前缸盖1 后缸盖 2 活塞 3 半环 4 活塞杆 5 缸筒 6 固定套 7 前缸盖 1-7 动力液压缸缸体结构 图 9、 液压系统分析 1） :液压回路的选择 首先选择调速回路由工况图 (见上图 )得知，这台铆接液压系统的功率是中等功率，铆模的 运动速度较低 .工作负载的变化较大可采用进口节流的调速形式，同时采用增压器来nts 24 提高铆接时所需压的较高的压力，这样可以用中压液压泵，避免了采用价格昂贵的高压液压泵 .由于液压系统选用了节流调速的方式，系统中油液循环必然是开式的分析工况图可知 ;在这个液压系统的工作循环内，液压缸交替地要求油源提供低压大流量和高压小流量的油液。最大流量与最小流量之比约为 70，而快进快退所需的时间比式进所需的时间少得多， 因此从提高系统效率，节省能量的角度上来看，采用单个定量泵作为油源显然是不合适的，宜采用双泵供油系统 ,或采用限压式变量泵 加调速阀组成容积节流调速系统，但是由于铆接系统的速度不大，所以选取前者更为合适。 在调速方案确定以后，供油方式 ,调速方式均已定。本铆接机快进快退速度较大，为了保证换向平稳，且液压缸在快进时为差动连接，故采用三位五通 Y 型电液换向阀来实现运动换向，并实现差动连接。 10、 压元件的选择 1）液压泵 液压缸在整在工作循环中的最大工作压力为 27.0137 MPa，如取进滑动路上的压力损失为 0.8 MPa 见液压传动与气压传动 (表 9-3)，压力继电器的调整压力应比系最大工nts 25 作压力高出 0.5 MPa， 则小流量 泵的最大压力应为 PP1=（ 27.0137 0.8 0.5） Mpa=28.3137Mpa 但由于回路设有增加器 ,所以可以选用中压液压泵同样可以完成铆接的要求。大流量泵是在快速运动时才向液压缸输油的，由工况图可知 ,快退时 ,液压缸中的工作压力比快进时大 , 如取进油路的压力损失为 0-5 MPa， 则大量的最高工作压力为 PP2=（ 1.26 0.5） Mpa=1.76Mpa 两个液压泵应向液压缸提供的最大流量为 0.001m2s-1见工况图若回路中的泄漏按液压缸输入流量的 10%估计 ,则两个泵 的总流量为 qp=0.001 (1+10%)=0.0011m3s-1 由于溢流阀的最小稳定溢流量为 3/(60 103) m3s-1 工进时输入法液压缸的流量 为 0.0000143 m3s-1,所以小流量泵的流量规格最少应为 (0.0005+0.0000143)=0.0000643 m3s-1。 根据以上压力和流量的数值查阅产品目录，最后确定选取YB-4/25 型双联叶 片泵。 由于液压缸在快退时输入功率最大，如果取双联叶片泵的总效率为 p=0.75,则液压泵驱动电机所需要的功率为 P=1134/0.75=1512W=1.512KW 根据此数值查阅电机产品目录 ,选取功率和额定转速相近的nts 26 电机。 选择三相异步电动机比较适合：型号： Y90L 2 额定功率 2.2KW 满载时，转数： 2840r/min 电流： 4.74A 效率： 82/100 率因数： cosa=0.86 堵转电流 /额定电流 =0.7 堵转转矩 /额定转矩 =2.2 2）液压泵与电机的联结 液压泵与电机之间的联轴器，一般用简单型弹性圈柱销联轴器或弹性圈柱销联轴器，其二者的共同特点是传替扭 转范围较大，转速较高，弹性好，能缓冲扭转矩急剧变化引起的振动，能补偿轴位移，但在使用中应定期检查弹性圈，发现其损坏后应定期检查弹性圈，发现其损坏后应即使更换。上述两种联结轴器中，简单型弹性圈柱销联轴器的结构简单，装卸方便，使用寿命较长。故比弹性圈柱销联轴器用得多些，应用上述二种联轴器时，一定要注意弹性圈材料必须用耐油橡胶，联轴器的特性参数及基本尺寸可参阅零件手册。 安装联轴器必须满足以下要求： （ 1） 半联轴器尽量做主动件 （ 2） 半联轴器与电机轴配合时采用 H7/R6 配合，与其他轴端则采用低于 H7/R6 的配合，否则 应验算轮强度。 nts 27 （ 3）最大同爪度偏差不大于 0.1，轴线倾斜角不大于 40 度。 见新编机械设计手册表 27 3。 3.）阀类元件及辅助元件 根据液压系统的工作压力和通过各个阀类元件和辅助元件的实际流量 ,可选出这些元件的型号及规格 ,如下表 序号 元件名称 估计通过流量 / （ L x min-1） 型号 规格 调节压力 /MPa 1 双联叶片泵 YB-4/25 6 3MPa 25 和4L/min 2 溢流阀 4 Y 10B 6 3MPa 3 顺序阀 25 XY 63B 6 3MPa 5 压力表开关 K 3B 6 3MPa,3 测点 6 三位五通电磁换向阀 60 35DY 63BYZ 6 3MPa nts 28 7 液控单向阀 45 I 63B 6 3MPa 8 二位四通电磁换向阀 30 24DY 315BYZ 31 5MP a SP1 压力继电器 DP1 315B 31 5MP a 8.3 特别说 明 ：增压器的设计增压比例为 5，大缸的内径 115mm，小缸 50mm。其设计过程和动力液压缸相似，这里就不在重复。 4）油箱 在开式传动的油路系统中，油箱是必不可少的，它的作用是 ：贮存油液，净化油液，使油液的温度保持在一定的范围内，以及减少吸油区油液中气饱的含量，因此，进行油箱设计时，要考虑油箱的容积，油液在油箱中的冷却和加热、油箱内的装置和防噪音等问题。 1.油液温升验算 工进在整个工作循环中所占的时间比例达 96%,所以系统发热和油液温升可用工进时的情况来计算 工进时液压缸的有效功率为 P=p2q2=FV=256630 0.0015=384.945W nts 29 这时大流量泵通过顺序阀卸荷 (卸荷压力 PP1=0.3106Pa). 小流量泵在高压 (PP1=28.3137MPa)下 供油所以两泵的总输出功率为 P1=Pp1qp1+Pp2qp2/ =940.9W 由此的液压系统单位时间的发热量为 Q=Pi-P0=940.9-384.945=556W 此铆接机允许油液升温 T=30 可，为拉使温升不超过允许的T 值 可以按下公式计算 油箱的最小容积 Vmin Vmin=10-3(Q/T)31/2=0.0798m3 取 Vmin=0.080m3 按式子油箱容积经验公式计算油箱的总容积： V=（ 2 4） Q 现取 V=4Q=4X556=2224L 结构采用开式结构。 5）滤油器 液压系统总油的过滤精度是以污粒最大粒度为标准的，一般分为四类：粗的，普通的，精的，特精的，非伺服系统要求油的过滤精度与压力的关系： 伺服系统一般要求 安装如下 nts 30 滤油器安装在液压泵的吸油管路上，要求滤油器有较大的通油能力和较小的阻力，阻力一般不大与 ，否则吸油不充分，此处的滤油器多用网式或线隙式。 6） ： 液压油的选择 该系统为一般的铆接传动所以在环境温度为 -5度 35度之间时，一般选用 20 号或 30 号机械油。冷天用 20 号机械油，热天用 30 号机械油。 必须指出：如果实际所采用的油箱的有效容积 V 小于Vmin0.0798m3,必须设冷却器。 11、液 压系统图 。 综合上述分析和所拟定的方案，将各种回路合理地组合成为该铆接液压系统原理图如图（ 2）所示 nts 31 1-7 液压原理图 1 过滤器 ； 2 双联叶片泵； 3 单向阀； 4 顺序阀： 5 溢流阀 ； 6， 12 压力表及其开关 ： 7 三位五通电磁换向阀； 8 液控单向阀； 9 调速阀； 10 二位四通电磁换向阀 ； 11 增压器； 13 动力液压缸； SP1， SP2 压力继电器 四：液压系统及 工作原理 该铆接系统原理图如图 1 所示 ,该系统的执行器为动液nts 32 压缸 13,油源为双联叶片泵 2,泵的最高工作压力表油溢流阀5 设定 ,并通过压力表及开关 6 显示 ;缸 13 的运动方向由三位五通电磁换向阀 7 控制 ,其中位用于液压泵的卸荷 ;二位 四 通电磁换向阀 10 控制增压器 11 的往复动作 ,向动力液压缸提供挤压力所需的高压油 ;中压压力继电器 SP1 用控制工作循环中快速进给与工作进给的转换 ;高压压力继电器 SP2 用于控制工作循环中工作进给 ,快速退回 的转换 ;液控单向阀 8 用于高低压的隔离 ;压力继电器由系统按负载转化为压力 ,发出电信号 ,通过电控系统中两次时间继电器控制电磁铁的通断电 ,从而控制动力液压缸和工况的持续时间 . 五 ：系统的动作原理如下 当电磁铁 1YA 通电时 ,换向阀 7 切换到左位 ,液压泵 2的压力油径换向阀 7,液控单向阀 8 进入动力缸 13 的无杆腔 ,活塞杆带动工作机构 (铆模 )快速进给 ,当接触工件时 ,系统压力开始升高 ,液控单向阀 8 关闭 ,压力升高至压力继电器 S P1的设定值时 ,S P1 发信 ,使电磁铁 3YA 通电 ,换向阀 10 切换至右位 ,液压泵的低压油径阀 7 和阀 10 进入增压器 11 的左腔 ,推动增力活塞右行 ,右腔的高压油进入动缸 13的无杆腔 ,腔 13转为工作进给 ,对工件进行挤压铆接 ,随着挤压过程的进行 ,高nts 33 压管路的压力继续升高 ,当压力升高至高压压力继电器 SP2 的设定时 , SP2 发出信号 ,使电磁铁 1YA,3YA 断电 ,同时电磁铁2YA 通电 ,换向阀 7 切换至右位 ,阀 10复至左位 ,液压泵的压力油径阀 7 进入缸 13 的有杆腔同时早通液控单向阀 8,缸 13 快速退回 ,其无杆腔的油液部分进入增压器 11 小腔推动增压活塞向左复位 ,部分经阀 8 和阀 7 排回油箱 .铆接机等待或停止工作时 ,所有电磁铁断电 ,换向 阀 7 复至中位 ,液压泵卸荷 ,一个工作循环结束液压系统的电铁动作顺序见下表 表电磁铁动作顺序 动作 1YA 2YA 3YA S P1 S P2 快速进给 + 工作进给 + + + 快速退回 + 停留卸荷 六 、技术特点 1） 该铆接机采用了液压传动电气控制，铆接力大、功nts 34 效高、噪声低、振动小、作业安全、减轻了工人劳动轻度。 2） 铆接机的液压系统采用了液压增压技术，用中压液压泵和增压器即可获得挤压所需的较高工作压力， 方便了压模更换和自动控制。 3） 铆接压模装在动力液压缸的活塞杆端部，缸筒设有可手持的滚花中空手柄（内装电磁阀按钮），方便了压模更换和自动控制。 4） 液压装置采用液压站结构形式，板式液压阀装在一个集成块的四个侧面上
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