汽車大梁生產線全液壓鉚接機液壓系統(tǒng)設計,汽車,大梁,生產線,液壓,鉚接,系統(tǒng),設計 湖 南 工 學 院 實 習 報 告 院 系： 機 械 工 程 系 專業(yè)班級： 數(shù)控0401班（西） 學生姓名： 李 勇 古 指導老師： 黃 開 有（副教授） 起止時間：2007年4月11日至2007年5月31日 實習報告 這次的生產見習是我們參與實踐活動的很重要的一部分，在老師的帶領下我們見習了柳州工程機械廠、柳州東風汽車廠、柳州鋼鐵廠、柳州力風塑料成型機廠、上汽通用五菱等5個工廠?？梢哉f我們在這2周的實習中學到了很多在課堂沒學到的知識,受益匪淺： 　　1.實習目的： 　　生產實習是我們機自專業(yè)知識結構中不可缺少的組成部分，并作為一個獨立的項目列入專業(yè)教學計劃中的。其目的在于通過實習使學生獲得基本生產的感性知識，理論聯(lián)系實際，擴大知識面；同時專業(yè)實習又是鍛煉和培養(yǎng)學生業(yè)務能力及素質的重要渠道，培養(yǎng)當代大學生具有吃苦耐勞的精神，也是學生接觸社會、了解產業(yè)狀況、了解國情的一個重要途徑，逐步實現(xiàn)由學生到社會的轉變，培養(yǎng)我們初步擔任技術工作的能力、初步了解企業(yè)管理的基本方法和技能；體驗企業(yè)工作的內容和方法。這些實際知識，對我們學習后面的課程乃至以后的工作，都是十分必要的基礎。 　　2.實習內容： 　?、僬莆諜C械加工工藝方面的知識及方法 　?、诹私馇邢鞯毒叻矫娴闹R，熟悉常用刀具的結構、選擇、用途等 　?、哿私鈾C床和數(shù)控系統(tǒng)的知識，特別是加工中心等典型的數(shù)控設備 　　④了解企業(yè)生產管理模式，學習先進的管理方式方法 　　⑤熟悉、鞏固鑄造工藝及設備方面的知識 　　　　零件一般是由毛胚加工而成。在現(xiàn)有的生產條件下，毛胚主要有鑄件，鍛件和沖壓件等幾個種類。鑄件是把熔化的金屬液澆注到預先制作的鑄型腔中，待其冷卻凝固后獲得的零件毛胚。在一般機械中，鑄件的重量大都占總機重量的50%以上，它是零件毛胚的最主要來源。鑄件的突出優(yōu)點是它可以是各種形狀復雜的零件毛胚，特別是具有復雜內腔的零件毛胚，此外，鑄件成本低廉。其缺點是在其生產過程中，工序多，鑄件質量難以控制，鑄件機械性能較差，鍛件是利用沖擊力或壓力使用，加熱后的金屬胚料產生塑性變形，從而獲得的零件毛胚。鍛件的結構復雜程度往往不及鑄件。但是，鍛件具有良好的內部組織，從而具有良好的機械性能。所以用于做承受重載和沖擊載荷的重要機器零件和工具的毛胚，沖壓件是利用沖床和專用模具，使金屬板料產生塑性變形或分離，從而獲得的制體。沖壓通常是在常溫下進行，沖壓件具有重量輕，剛性好，尺寸精度高等優(yōu)點，在很多情況下沖壓件可直接作為零件使用。選擇毛胚還應該考慮的原因 　?。?）零件的力學性能要求 相同的的材料采用不同的毛胚制造的方法，其力學性能有所不同。鑄鐵的強度，離心澆注，壓力澆注的鑄體，金屬型澆注的鑄體，沙型澆注的鑄體依次遞減；鋼質零件的鍛造毛胚，其力學性能高于鋼質棒料和鑄鋼體。 　?。?）零件的結構形狀和外廓尺寸，直徑相差不大的階梯軸宜采用棒料。相差較大時宜采用鍛件。形狀復雜的毛胚不宜采用金屬型鑄造。尺寸較大的毛胚，不宜采用摸鍛，壓鑄和精鑄。多采用沙型鑄造和自由鍛造。外型復雜的小零件宜采用精密鑄造的方法 　?。?）生產綱領和批量 生產綱領大時宜采用高精度與高生產率的毛胚制造方法，生產綱領小時，宜采用設備投資小的毛胚制造方法 　?。?）現(xiàn)場生產條件和發(fā)展 應該經過技術經濟分析和論證 　　零件的材料為qt450-10，根據(jù)零件結構簡單和對稱分布的特點，零件的生產綱領為大批量生產， 　　　　二.入廠前培訓 　　1.數(shù)控機床的產生和發(fā)展 　?。?）1952年，在美國，計算機的應用使得數(shù)控技術的產生、發(fā)展得以有充分的條件。其最初用途為軍工業(yè)的生產。 　?。?）20世紀60年代，晶體管的發(fā)明使得數(shù)控機床批量生產得以實現(xiàn)。 　?。?）20世紀70年代，蘇聯(lián)的數(shù)控機床產量超過美國，成為世界上數(shù)控機床產量第一的國家。 　?。?）20世紀80年代，日本的數(shù)控機床產量位居第一.其中尤以日本法拉克公司最為代表，其產量為全世界產量的30%,而德國的西門子產量也占15%。與此同時，在80年代初期我國也引進數(shù)控加工技術。 　　數(shù)控機床的分類 　　（1）經濟型數(shù)控機床：一般由普通機床改裝而成，精度和復雜程度較低，可實現(xiàn)兩軸聯(lián)動，可進行平面加工，價格較便宜。 　?。?）全能型數(shù)控機床：精度和復雜程度較高，一般可實現(xiàn)三至五軸聯(lián)動，且有刀具庫，可自動換刀?？蛇M行平面和空間立體加工，價格一般較貴。 　　2.柳州工程機械廠數(shù)控機床的應用 　　（1）1978年，柳州工程機械廠引進了數(shù)控切割機和火焰切割機。其主要功能是用于分離機械元件、零件和x、y軸聯(lián)動的直線、圓弧切割。 　　（2）1985年，柳州工程機械廠從上海氣焊機廠引進了z80單板機，其主要硬件設施有cpu、ctc、pto、eprom、ram×2。 　?。?）1988年，柳州工程機械廠引進了一批價值600萬美元的先進設備： 　　① 數(shù)控車床 　?、?立式、臥式車床 　?、蹟?shù)控火焰切割機 　?、軘?shù)控折彎機 　?、萑鴺藴y量儀 　?、迶?shù)控等離子切割步沖機 　?、邫C器人焊接線（位于結構分廠） 　　⑧鑄制線 　?、犭p立柱加工中心----其最大加工距離為：x 10000mm；y 3000mm；z 1500mm；w 600mm。 　　3.加工中心簡介 　　加工中心是具有刀庫的三軸聯(lián)動數(shù)控鏜銑床。其系統(tǒng)組成包括：數(shù)控系統(tǒng)cnc、驅動系統(tǒng)、測量及反饋系統(tǒng)i/o控制系統(tǒng)（plc）.加工中心分為立式加工中心、臥式加工中心、五面體加工中心等。 　　　　 　　1.煉鋼廠 　　購買了1#100噸轉爐一個，由重慶鋼鐵設計研究總院設計，創(chuàng)中國冶金史上設計周期最短，建設速度最快，達產時間最快等記錄。其年產量為120萬噸/年，每生產一爐鋼需要38min，吹煉合格鋼水110噸，技術水準已達到國內先進水平。它采用氮氬自動切換頂?shù)讖痛?，副原料自動稱量下料系統(tǒng)，全自動光譜分析儀，擋渣塞自動投放裝置，在線吃氬喂絲等一系列先進的轉爐生產工藝，大部分煉鋼程序操作點擊鼠標即可完成。 　　煉好一爐鋼水后，為不影響下一爐鋼水的質量，必須用燃燒進行燒尾工作。 　　2.中板廠 　　中板廠是柳鋼的主體廠，是國家專用板定點生產廠之一。現(xiàn)有主要設備有：兩座雙排布料推鋼式連續(xù)加熱爐、一座90年代先進水平的2800四輥可逆式精軋機、一座11輥四重可逆式熱矯直機，一套97年從意大利進口德國制造的中厚板精裝線。 　　中板廠工藝流程如下： 　　柳州力風塑料成型機廠 　　柳州市力風塑料成型機廠是國家機械局定點生產各類塑料機械的專業(yè)廠家，主要產品有力風牌塑料注射成型機，塑料中空成型機。工廠位于廣西工業(yè)重鎮(zhèn)——柳州，坐落在高新產業(yè)開發(fā)區(qū)，離市中心僅兩公里。 　　工廠技術裝備先進，擁有大型進口立式和臥式加工中心、數(shù)顯鏜床、鏜鉆床、螺桿銑床和座標鏜床等大型、專用與精密生產設備；工廠經營與技術管理微機化，確保產品質量的高、精、優(yōu)，通過對引進德國巴登費爾得飛雪爾公司和香港殷圖公司塑料機械產品設計制造技術的消化和吸收，以及工程技術人員多年的艱苦奮斗，產品有原來單一品種發(fā)展成現(xiàn)在的三大系列數(shù)十種塑機產品和輔機。其中有熱塑性注塑機（合模力：900-18000kn，注射量：100g-10000g)；熱固性注塑機；注吹中空成型機；熱媒調濕機等。 　　產品嚴格執(zhí)行國家標準、國際標準，擇優(yōu)選用部分外國先進標準，并注重產品的實用性，因此產品質量穩(wěn)定可靠，取得多項國家專利，并多次榮獲市級、省級和部級科技進步獎。產品遍及全國各省市，遠銷亞、美、歐三大洲，深受國內外用戶歡迎。早在1987年，我廠就被國家批準為第一批也是廣西塑機行業(yè)首家出口擴權企業(yè)，是國內塑料機械出口量最大的廠家之一。1996年7月，塑機產品順利通過中國商檢質量認證中心的iso9001質量體系認證，并獲注冊證書。 　實習體會 　　為期兩周的實習結束了，在這期間我們總共在五個單位進行參觀實習，在老師和工廠技術人員的帶領下看到了很多也學到了很多。讓我對原先在課本上許多不很明白的東西在實踐觀察中有了新的領悟和認識。 　　在這個科技時代中，高技術產品品種類繁多，生產工藝、生產流程也各不相同，但不管何種產品，從原料加工到制成產品都是遵循一定的生產原理，通過一些主要設備及工藝流程來完成的。因此，在專業(yè)實習過程中，首先要了解其生產原理，弄清生產的工藝流程和主要設備的構造及操作。其次，在專業(yè)人員指導下，通過實習過程見習產品的設計、生產及開發(fā)等環(huán)節(jié)，初步培養(yǎng)我們得知識運用能力。概括起來有以下幾方面： 　　1.了解了當代機械工業(yè)的發(fā)展概況，生產目的、生產程序及產品供求情況。 　　2.了解了機械產品生產方法和技術路線的選擇，工藝條件的確定以及流程的編制原則。 　　3.了解了機械產品的質量標準、技術規(guī)格、包裝和使用要求。 　　4.在企業(yè)員工的指導下，見習生產流程及技術設計環(huán)節(jié)，鍛煉自己觀察能力及知識運用能力。 　　5.社會工作能力得到了相應的提高,在實習過程中，我們不僅從企業(yè)職工身上學到了知識和技能，更使我們學會了企業(yè)中科學的管理方式和他們的敬業(yè)精神。感到了生活的充實和學習的快樂，以及獲得知識的滿足。真正的接觸了社會，使我們消除了走向社會的恐懼心里，使我們對未來充滿了信心，以良好的心態(tài)去面對社會。同時，也使我們體驗到了工作的艱辛，了解了當前社會大學生所面臨的嚴峻問題，促使自己努力學習更多的知識，為自己今后的工作奠定良好的基礎。 　　6.增進了我們的師生感情，從這次生產實習的全過程來看，自始至終我們都服從老師的安排，嚴格要求自己，按時報到，注重安全。 　　本次實習使我第一次親身感受了所學知識與實際的應用，理論與實際的相結合，讓我們大開眼界，也算是對以前所學知識的一個初審吧！這次生產實習對于我們以后學習、找工作也真是受益菲淺。在短短的一個星期中，讓我們初步讓理性回到感性的重新認識，也讓我們初步的認識了這個社會，對于以后做人所應把握的方向也有所啟發(fā)！ 湖 南 工 學 院 畢 業(yè) 設 計 題 目：汽車大梁生產線全液壓鉚接機液壓系統(tǒng)設計 學生姓名： 李 勇 古 專業(yè)班級： 數(shù)控0401班（西） 院 系： 機械工程系 指導老師： 黃開有（副教授） 起止時間：2007年4月11日至2007年5月31日 目錄 一：前言……………………………………………………………… 1二：總體設計思路…………………………………………………… 2 三：設計內容及要求………………………………………………… 3 1主機功能結構…………………………………………………………… 3 2鉚接機系統(tǒng)參數(shù)………………………………………………………… 3 3鉚接機的制造及技術經濟性問題……………………………… 3 四： 設計方法與步驟………………………………………………… 3 1、最大負荷的確定…………………………………………………… 4 2、工況分析…………………………………………………………… 6 3、液壓缸主要參數(shù)的確定………………………………………… 7 4、活塞桿直徑的驗算 ………………………………………………… 8 5．液壓缸長度及壁厚的確定…………………………………………… 9 6．液壓缸外徑的計算…………………………………………………… 10 7．液壓缸缸底和缸蓋的計算…………………………………………… 10 8．液壓缸進出油口尺寸的確定………………………………………… 10 9、液壓系統(tǒng)分析……………………………………………………… 13 10：液壓元件的選擇………………………………………………… 14 11：擬定液壓系統(tǒng)圖………………………………………………… 17 五：液壓系統(tǒng)及其工作原理…………………………………………… 18 六：系統(tǒng)的動作原理:………………………………………………… 19 七、技術特點………………………………………………………… 19 八：技術參數(shù)……………………………………………………… 20 九 .設計特色……………………………………………………… 21 十：參考文獻……………………………………………………… 22 汽車大梁生產線全液壓鉚接機系統(tǒng)設計 畢業(yè)設計說明書 前 言 液壓系統(tǒng)的設計是整機設計的一部分，通常設計液壓系統(tǒng)的步驟的內容大致如下： （1）： 明確設計要求，進行工況分析； （2）： 確定液壓系統(tǒng)的主要性能參數(shù)； （3）： 擬訂液壓系統(tǒng)系統(tǒng)圖； （4）： 計算和選擇液壓件； （5）： 估算液壓系統(tǒng)的性能； （6）： 繪制工作圖，編寫技術文件。 明確設計要求，就是明確待設計的液壓系統(tǒng)所要完成的運動和所要滿足的工作性能。具體應明確下列設計要求： （1） 主系統(tǒng)的類型，布置方式，空間位置； （2） 執(zhí)行元件的運動方式，動作循環(huán)及其范圍； （3） 外界負載的大小，性質幾變化范圍，執(zhí)行元件的速度機器變化范圍； （4） 各液壓執(zhí)行元件動作之間的順序，轉換和互鎖要求； （5） 工作性能如速度的平穩(wěn)性，工作的可靠性，裝換精度，停留時間等方面的要求； （6） 液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境，如溫度及變化范圍，濕度，震動，沖擊，污染，腐蝕或易燃等。 （7） 其他要求，如液壓裝置的重量，外形尺寸，經濟性等方面的要求。 一、總體設計思路 （1）該鉚接機是汽車大梁鉚接生產線中的鉚接設備，該機由液壓站（包括油箱、電動機、液壓發(fā)生器等）電器控制箱、鉚鉗、鉚接動力液壓缸、懸吊裝置、小車等部分組成。 2）液壓裝置采用液壓站的行式，板式液壓閥裝在一個集成塊的四個側面上，進排油管路布置在集體成塊下面，輸出、回油管路不止在集成塊頂面；增壓器為分離結構。集成塊體兼做增壓器高壓小缸，大缸單獨制作，小缸和大缸同過螺釘連為一體，液壓裝置結構緊湊，裝配維護方便。 3）液壓回路：該液壓系統(tǒng)中采用了三種回路： ①調壓回路，系統(tǒng)中采用了單級調壓回路，在泵1的出口處設置并聯(lián)的溢流閥來控制泵出口的最高工作壓力，從而達到系統(tǒng)工作時所需的壓力。 ②設有增加回路，系統(tǒng)采用了但作用增加器的增壓回路，系統(tǒng)選用的低壓油泵，如果只用泵的輸出的最高工作壓力，且無法完成鉚接時所需的高壓工作壓力，如果采用高壓油泵，從工作要求上考慮時，可行的，但是從經濟高度上考慮是不劃算的，所以系統(tǒng)中沒了單作用增加器的增壓回路，以提高鉚接中所需的工作壓力，這樣不管是從工作角度，還是從經濟角度上考慮，都是非常合理的。 ③采用了調速閥的節(jié)流調速回路，由于液壓系統(tǒng)中的流量是不穩(wěn)定，從而導致液壓缸的液壓桿的運動速度也不穩(wěn)定，所以回路中設有調速閥來調速，這樣就確保了鉚接中運動的平穩(wěn)，從而大大提高了鉚接的綜合性能。 二、設計內容及要求 1． 主機功能結構： 全液壓鉚接機系統(tǒng)是汽車大連鉚接生產線中的設備（如圖1），該機由液壓站（包括油箱、電動機、液壓發(fā)生器等）、電氣控制箱、鉚鉗、鉚接動力液壓缸、懸吊裝置、小者等部分組成。該鉚接系統(tǒng)中的動力源是三相異步電機，動執(zhí)行元件是動力液壓缸6，系統(tǒng)中的液壓控制元件都在液壓發(fā)生器4中，通過電氣控制箱2的控制，能實現(xiàn)點動、單行自動和連續(xù)自動。（如圖1-1） 2． 鉚接機系統(tǒng)參數(shù)： 已知鉚接機系統(tǒng)工作時軸向鉚壓力Ft=？，往復運動加速，減速的慣性力Fm=550牛，靜摩擦阻力Ffs=1500牛，動摩擦阻力Ffs=800牛，快進快退速度V1==V3=0.2m/s.工作進給時速度V2=0.0015m/s.快進行程L1=0.35 m，工進行程長度L2=0.02m 。由于鉚接機為自動化線的一臺設備。鉚接機的動作順序：快速進給—工作進給—快速退回—停留卸荷。 3、鉚接機的制造及技術經濟性問題 該鉚接機為一般技術改造中自制的專用設備，所以力求結構簡單，投產快，工作可靠，只要零部件能適應普通汽車加工廠的加工能力，配合電氣控制可以實現(xiàn)點動、單行程自動和連續(xù)自動。 三、設計方法與步驟 1、最大負荷的計算： 該系統(tǒng)是用于汽車大梁生產線的液壓鉚接機，經過網上查取資料和圖書館的資料可以得到，汽車大梁鉚釘?shù)闹睆綖?0MM—20MM，因而以最大的直徑來設計該系統(tǒng)來確保系統(tǒng)的工作安全運行。 鉚釘?shù)牟牧弦话氵x取16Mn,依照機械工程材料和工程力學資料可以得到有關鉚釘?shù)南铝袇?shù)： 16錳鋼 E / 200~300 V/0.25~0.33 其中 E 為彈性摸量 V 為橫向變形系數(shù) 彈性摸量是反映材料抵抗彈性變形能力的指標。 屈服點和抗拉強度反映材料強度的指標。 伸長率和斷面收縮率則反映塑性的指標 國家規(guī)定，取對應于式樣產生0.2‰塑性應變時的應力值為材料的屈服強度。 當材料的應力達到屈服點時就會產生顯著的塑性變形。要使鉚釘能夠鉚合，必須使其發(fā)生塑性變形。才能符合要求。 在鉚接工藝的設計中，鉚接強度是一個主要的設計參數(shù)，它關系到鉚接件的牢固度及耐用度，是設計人員必須考慮的問題。就鉚接工藝而言，其破壞主要有以下幾種情況： 設計接工藝時，通常是根據(jù)承載情況及具體要求，按照有關專業(yè)的技術規(guī)范或規(guī)程，選出合適的鉚接類型及鉚釘規(guī)格，進行鉚縫的結構設計（如按照鉚縫型式及有關要求布置鉚釘?shù)龋?，然后分析鉚縫受力時可能的破壞形式（上圖）；并進行必要的強度校核。 ??? 現(xiàn)以下圖所示的單排搭接柳縫進行靜強度分析。取圖中寬度等于節(jié)距t（即垂直于受載方向的釘距）的陰影部分進行計算（設邊距e合乎規(guī)范要求，不致出現(xiàn)上圖所示的破壞形式）。 圖：單排搭接鉚縫強度分析簡圖 1)由被聊件的拉伸強度條件得知，允許鉚縫承受的靜載荷為 ????? 2)由鉚件上孔壁的擠壓強度條件得知，被鉚件允許承受的壓力 ??????? 3)由鉚釘?shù)募羟袕姸葪l件得知，鉚釘允許承受的橫向載荷 ?? 上列三式中[σ]、[σ]P、[τ]分別為被鉚件的 許用拉伸應力、被鉚件的許用擠壓應力及鉚釘?shù)脑S用切應力，對一般強固鉚縫可按下表取值； d、t、σ的單位均為 mm，顯然．這段鉚縫允許承受的靜載荷F應取F1、F2、F3中的最小者。武漢瑞威特公司原創(chuàng)文章 許用應力（MPa） 零件材料 說??? 明 Q215 Q235、Q255 被鉚件的許用應力[σ] 200 210 采用沖孔或各被鉚件分開鉆孔而不用樣板時，[σ]、[σ]P降低20%；角鋼單邊鉚接時，各許用應力降低25% 被鉚件的許用擠壓應力[σ]P 400 420 鉚釘?shù)男栌们袘τ] 180 180 查機械工程材料得： =225300（N） 2、工況分析 以動力液壓缸的分析計算為主。表1-2為液壓缸在各工作階段的負載值，其負載圖速度圖與圖如1-2 （ a ） (b) 圖1—2液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的負載和速度圖 1-2液壓缸在各工作階段的負載 工況 負載組成 負載值F/N 推力F/ηm/ N 起動 F=Ffs 1500 1667 加速 F=Ffd+Fm 1350 1500 快進 F=Ffd 800 880 工進 F=Ft+Ffd 233300 256630 快退 F=Ffd 800 880 注：液壓缸的機械效率取ηm=0. 9； 3、液壓缸主要參數(shù)的確定 由《液壓傳動與氣壓傳動》表9-1和表9-2可知。鉚接機系統(tǒng)在最大負載約為233300N時宜取P1=28MPa 液壓缸先用單桿式。此時液壓缸無桿腔工作面積A1應為有桿腔工作面積A2的兩倍，那活塞桿直徑d與缸筒直徑D的關系為d=0 .707D。 快進時液壓缸雖作差功連接，但由于油管中有壓降αP存在，有桿腔的壓力必須大于無桿腔，估算時可取αP約等于0 .5MPa。快退時回油腔中是有背壓的，這時P2 亦可按0 .5Pa估算。由工進時的推力計算液壓缸的表面積。 F/ηm= A1 P1 — A2 P2= A1 P1—（ A1/2）P2 故有 A1=(F/ηm)/(P1-P2/2) =92cm D=（4A1/π）1/2=10.83cm d=0.707D=7.65cm 當按GB/T2348—93將這些直徑整成就近標準值時得：D=11CM。d=8CM。由此求得液壓缸兩腔的實際有效面積為 A1=ΠD2/4=314×112/4=95cm2 A2=π(D2-d2)/4=44.8cm 根據(jù)題目要求和計算結果總結出動力液壓缸的主要尺寸如下表： 尺 寸 長 度 寬 度 內 徑 外 徑 活 塞 — 60mm — 110mm 活 塞 桿 807mm — — 80mm 油 缸 筒 466mm — 110mm 128.3mm 前缸蓋和后缸蓋等零件尺寸如零件圖和裝配圖所示。 根據(jù)上述D與d值，可估算液壓缸在各個工作階段中的壓力流量和功率。 如表1-2,據(jù)此繪出工況圖,如圖1-3所示 1-3 汽車大梁生產線全液壓鉚接工況圖 單位：流量Q：m2s-1 （虛線） 功率P：W （細實線） 壓力p：Pa （粗實線） 4、活塞桿直徑的驗算 按強度條件驗算活塞桿的直徑 。 當活塞肛長度l≤10d時，按下式驗算 D≥4P/∏[σ]-1/2 （m） 式子中，P—活塞桿推力（N）； L—活塞桿長度（m） [σ]— 活塞桿材料許用應力； N—安全系數(shù)，n≥1.4 該鉚接機中設計的液壓缸回塞桿的長度L大于活塞桿的10d，可以按下面的標準進行驗算： 當L≥10d時，要進行穩(wěn)定性驗算 （1）液壓缸縱彎曲穩(wěn)定性驗算條件為 PA≥nkp 式中，PA---液壓缸穩(wěn)定臨界力，或稱極限力（N）； P---液壓缸最大推力（N） nk---穩(wěn)定性安全系數(shù)，取nk=2-4。 5．液壓缸長度及壁厚的確定 （1）液壓缸的長度一般由工作行程長度來穩(wěn)定，但還注意制造工藝性和經濟性，一般應取l′---液壓缸長度，Do---剛體外徑。 1-4動力液壓缸活塞桿結構圖 （2）液壓缸壁厚的計算 （a）薄壁液壓缸 一般，低壓系統(tǒng)用的液壓缸都是薄壁缸，薄壁可用下式計算： σ≥PD/2[σ] 式中，σ—缸壁厚度（m） P—試驗壓力（Pa） 當額定壓力Pn≤16MPA時，Pp=Pn×150/100 當額定壓力Pn＞16MPA時，Pp=Pn×125/100 D---液壓缸內徑（m）； [σ]— 剛體材料的許用應力 σ0—材料抗拉強度 n— 安全系數(shù)，一般可取n=5 應當注意，當計算出的液壓缸壁較薄時，要按結構需要適當加厚。 （b）一般高、中壓系統(tǒng)用的液壓缸，起壁厚應按厚壁液壓缸（）計算。即： σ=D/2([σ]+0.4P/[σ]-1.3P)1/2(m) 式中符號意義同前。 6．液壓缸外徑的計算 D0=D+2σ(m) 該鉚接機屬于工程機械，所以可以按照液壓缸的外徑按標準JB1068-67系列或無縫鋼管的尺寸選取，參看表 3—13工程機械標準液壓缸外徑，材料選擇45鋼時，有壓力條件可以選擇崖壓缸的外徑為127毫米。 見液壓設計手冊表3—13。 動力液壓缸缸筒結構圖如圖1—5所示 1—5 動力液壓缸缸筒結構圖 7．液壓缸缸底和缸蓋的計算 液壓缸的缸底和缸蓋，在中低壓系統(tǒng)中一般是根據(jù)結構需要進行設計，不進行強度計算的。但在高壓系統(tǒng)，一般都要進行強度計算，該鉚接機屬于高壓系統(tǒng)，所以應該進行強度計算，其計算方法如下： （1）缸底厚度的計算 （a）平面形缸底 當缸底無油孔時： h=0.433D2(P/[σ])1/2 當缸底有油孔時： H=0.433D2｛P X D2/D2-d0[σ]｝1/2｝ 該鉚接機的液壓缸設計的屬于缸底有孔的的型號，所以可以按照 H=0.433D2｛P X D2/D2-d0[σ]｝1/2｝=10（mm） 式中，h---缸底的厚度 D2---缸底止口內徑 P---缸內最大工作壓力 材料許用應力 缸底開口的直徑 （2） 缸蓋厚度的計算 缸蓋厚度根據(jù)不同的連接形式，分別按下列方法計算： （a） 整體法蘭缸蓋 H=｛3P(D1-D)/∏D[σ]｝1/2 式中，P---液壓缸缸受力總和 D1---螺釘孔分布圓直徑； D---法蘭根部直徑 σ— 許用應力 （b）螺紋連接缸蓋 H=｛3P（D1-d）/∏(D-d0-2d[σ]｝1/2 式中，D1---螺紋空分布圓直徑； Do---法蘭外徑 D0— 連接螺紋中徑 D— 螺釘孔直徑 符號意義同前 校核螺紋剪切應力和擠壓應力按下式進行 τ=P/∏dcpK≤[σ] 式中，P---螺紋預緊力 Z---螺紋工作圈數(shù) K---螺紋擰緊系數(shù) （c）橢圓行法蘭 H=3Px/b[σ](cm) 式中，P---作用在兩個螺釘上的總拉力 x---B-B斷面彎曲力臂 b---B-B斷面長度 其他符號意義同前 校核A-A斷面彎曲應力可按下式進行： 式中，d1---法蘭內徑 dcp---止口平均直徑 （3）缸蓋連接強度計算 （a）焊接式連接強度計算 采用對焊連接時，強度計算如下 采用角焊連接時，強度計算如下： σ=4P/∏(D-d1)h2≤[σ] 式中，P---液壓缸推力 Do---缸體外徑 D---缸體內徑 焊接效率，一般可取 b---焊角寬度 焊縫材料抗拉許用應力 焊條抗拉強度 安全系數(shù) （b）連接螺栓的強度計算 拉應力：σ=4KP/∏d2Z(X105Pa) 剪應力：τ=K1KPd0/0.2d3Z(X105Pa) 式中 P---液壓缸最大推力 D---液壓港內徑 Do---螺紋直徑 D1---螺紋內徑 Z---螺栓樹木 K---擰緊螺紋系數(shù)，一般取K=1.25-1.5 K1---螺紋內摩擦系數(shù)，一般取K1=0.12 合成應力 許用應力 螺栓材料屈服極限 安全系數(shù)，一般取n=1.2-2.5 該鉚接機采用整體法蘭蓋，其計算結果為 H=｛3P(D1-D)/∏D[σ]｝1/2=5(mm) 動力液壓缸缸筒的結構圖如圖1-5所示 1-6 動力液壓缸前缸蓋結構圖 8、液壓缸進出油口尺寸的確定 液壓缸的進出口尺寸，是根據(jù)油管內的平均流速來確定的，要求壓力管內的最大平均流速控制在4-5m/s以內，過大會造成壓力損失劇增，而使回路效率下降，并會引起氣蝕，噪音，振動等，因此油口不宜過小，但是，也要注意到結構上的可能，可以按表液壓設計指導書3-15液壓缸進出油口尺寸查取 當液壓缸內徑在71～112時，法蘭接頭的尺寸取20mm,該設計中的液壓缸內徑為110，所以法蘭接口可以取20mm。 1—后缸蓋 2—活塞 3 —半環(huán) 4——活塞桿 5—缸筒 6—固定套 7—前缸蓋 1-7動力液壓缸缸體結構圖 9、液壓系統(tǒng)分析 1）:液壓回路的選擇 首先選擇調速回路由工況圖(見上圖)得知，這臺鉚接液壓系統(tǒng)的功率是中等功率，鉚模的運動速度較低.工作負載的變化較大可采用進口節(jié)流的調速形式，同時采用增壓器來提高鉚接時所需壓的較高的壓力，這樣可以用中壓液壓泵，避免了采用價格昂貴的高壓液壓泵.由于液壓系統(tǒng)選用了節(jié)流調速的方式，系統(tǒng)中油液循環(huán)必然是開式的分析工況圖可知;在這個液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)內，液壓缸交替地要求油源提供低壓大流量和高壓小流量的油液。最大流量與最小流量之比約為70，而快進快退所需的時間比式進所需的時間少得多， 因此從提高系統(tǒng)效率，節(jié)省能量的角度上來看，采用單個定量泵作為油源顯然是不合適的，宜采用雙泵供油系統(tǒng),或采用限壓式變量泵加調速閥組成容積節(jié)流調速系統(tǒng)，但是由于鉚接系統(tǒng)的速度不大，所以選取前者更為合適。 在調速方案確定以后，供油方式,調速方式均已定。本鉚接機快進快退速度較大，為了保證換向平穩(wěn)，且液壓缸在快進時為差動連接，故采用三位五通Y型電液換向閥來實現(xiàn)運動換向，并實現(xiàn)差動連接。 10、壓元件的選擇 1）液壓泵 液壓缸在整在工作循環(huán)中的最大工作壓力為27.0137 MPa，如取進滑動路上的壓力損失為0.8 MPa見《液壓傳動與氣壓傳動》(表9-3)，壓力繼電器的調整壓力應比系最大工作壓力高出0.5 MPa， 則小流量泵的最大壓力應為 PP1=（27.0137＋0.8＋0.5）Mpa=28.3137Mpa 但由于回路設有增加器,所以可以選用中壓液壓泵同樣可以完成鉚接的要求。大流量泵是在快速運動時才向液壓缸輸油的，由工況圖可知,快退時,液壓缸中的工作壓力比快進時大, 如取進油路的壓力損失為0-5 MPa， 則大量的最高工作壓力為 PP2=（1.26＋0.5）Mpa=1.76Mpa 兩個液壓泵應向液壓缸提供的最大流量為0.001m2s-1見工況圖若回路中的泄漏按液壓缸輸入流量的10%估計,則兩個泵的總流量為qp=0.001×(1+10%)=0.0011m3s-1由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量為3/(60×103) m3s-1工進時輸入法液壓缸的流量 為0.0000143 m3s-1,所以小流量泵的流量規(guī)格最少應為(0.0005+0.0000143)=0.0000643 m3s-1。 根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查閱產品目錄，最后確定選取YB-4/25型雙聯(lián)葉 片泵。 由于液壓缸在快退時輸入功率最大，如果取雙聯(lián)葉片泵的總效率為ηp=0.75,則液壓泵驅動電機所需要的功率為 P=1134/0.75=1512W=1.512KW 根據(jù)此數(shù)值查閱電機產品目錄,選取功率和額定轉速相近的電機。 選擇三相異步電動機比較適合：型號：Y90L—2 額定功率2.2KW滿載時，轉數(shù)：2840r/min 電流：4.74A 效率：82/100率因數(shù)：cosa=0.86 堵轉電流/額定電流=0.7 堵轉轉矩/額定轉矩=2.2 2）．液壓泵與電機的聯(lián)結 液壓泵與電機之間的聯(lián)軸器，一般用簡單型彈性圈柱銷聯(lián)軸器或彈性圈柱銷聯(lián)軸器，其二者的共同特點是傳替扭轉范圍較大，轉速較高，彈性好，能緩沖扭轉矩急劇變化引起的振動，能補償軸位移，但在使用中應定期檢查彈性圈，發(fā)現(xiàn)其損壞后應定期檢查彈性圈，發(fā)現(xiàn)其損壞后應即使更換。上述兩種聯(lián)結軸器中，簡單型彈性圈柱銷聯(lián)軸器的結構簡單，裝卸方便，使用壽命較長。故比彈性圈柱銷聯(lián)軸器用得多些，應用上述二種聯(lián)軸器時，一定要注意彈性圈材料必須用耐油橡膠，聯(lián)軸器的特性參數(shù)及基本尺寸可參閱〈〈零件手冊〉〉。 安裝聯(lián)軸器必須滿足以下要求： （1） 半聯(lián)軸器盡量做主動件 （2） 半聯(lián)軸器與電機軸配合時采用H7/R6配合，與其他軸端則采用低于H7/R6的配合，否則應驗算輪強度。 （3）最大同爪度偏差不大于0.1，軸線傾斜角不大于40度。 見新編《機械設計手冊》表27—3。 3.）閥類元件及輔助元件 根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過各個閥類元件和輔助元件的實際流量,可選出這些元件的型號及規(guī)格,如下表 序號 元件名稱 估計通過流量/（L x min-1） 型號 規(guī)格 調節(jié)壓力/MPa 1 雙聯(lián)葉片泵 — YB-4/25 6．3MPa 25和4L/min 2 溢流閥 4 Y—10B 6．3MPa 3 順序閥 25 XY—63B 6．3MPa 5 壓力表開關 — K—3B 6．3MPa,3 測點 6 三位五通電磁換向閥 60 35DY—63BYZ 6．3MPa 7 液控單向閥 45 I—63B 6．3MPa 8 二位四通電磁換向閥 30 24DY—315BYZ 31．5MP a SP1 壓力繼電器 — DP1——315B 31．5MP a 8.3 特別說明：增壓器的設計增壓比例為5，大缸的內徑115mm，小缸50mm。其設計過程和動力液壓缸相似，這里就不在重復。 4）油箱 在開式傳動的油路系統(tǒng)中，油箱是必不可少的，它的作用是：貯存油液，凈化油液，使油液的溫度保持在一定的范圍內，以及減少吸油區(qū)油液中氣飽的含量，因此，進行油箱設計時，要考慮油箱的容積，油液在油箱中的冷卻和加熱、油箱內的裝置和防噪音等問題。1.油液溫升驗算 工進在整個工作循環(huán)中所占的時間比例達96%,所以系統(tǒng)發(fā)熱和油液溫升可用工進時的情況來計算 工進時液壓缸的有效功率為 P=p2q2=FV=256630×0.0015=384.945W 這時大流量泵通過順序閥卸荷(卸荷壓力PP1=0.3×106Pa). 小流量泵在高壓(PP1=28.3137MPa)下供油所以兩泵的總輸出功率為 P1=Pp1qp1+Pp2qp2/η=940.9W 由此的液壓系統(tǒng)單位時間的發(fā)熱量為 Q=Pi-P0=940.9-384.945=556W 此鉚接機允許油液升溫T=30可，為拉使溫升不超過允許的T值 可以按下公式計算 油箱的最小容積Vmin Vmin=10-3[(Q/T)3]1/2=0.0798m3 取Vmin=0.080m3 按式子油箱容積經驗公式計算油箱的總容積： V=（2～4）Q 現(xiàn)取V=4Q=4X556=2224L 結構采用開式結構。 5）濾油器 液壓系統(tǒng)總油的過濾精度是以污粒最大粒度為標準的，一般分為四類：粗的，普通的，精的，特精的，非伺服系統(tǒng)要求油的過濾精度與壓力的關系： 伺服系統(tǒng)一般要求 安裝如下 濾油器安裝在液壓泵的吸油管路上，要求濾油器有較大的通油能力和較小的阻力，阻力一般不大與 ，否則吸油不充分，此處的濾油器多用網式或線隙式。 6）：液壓油的選擇 該系統(tǒng)為一般的鉚接傳動所以在環(huán)境溫度為-5度～35度之間時，一般選用20號或30號機械油。冷天用20號機械油，熱天用30號機械油。 必須指出：如果實際所采用的油箱的有效容積V小于Vmin0.0798m3,必須設冷卻器。 11、液壓系統(tǒng)圖。 綜合上述分析和所擬定的方案，將各種回路合理地組合成為該鉚接液壓系統(tǒng)原理圖如圖（2）所示 1-7液壓原理圖 1—過濾器； 2—雙聯(lián)葉片泵； 3—單向閥； 4—順序閥：5—溢流閥；6，12—壓力表及其開關： 7—三位五通電磁換向閥； 8—液控單向閥； 9—調速閥；10—二位四通電磁換向閥 ； 11—增壓器； 13—動力液壓缸； SP1，SP2—壓力繼電器 四：液壓系統(tǒng)及工作原理 該鉚接系統(tǒng)原理圖如圖1所示,該系統(tǒng)的執(zhí)行器為動液壓缸13,油源為雙聯(lián)葉片泵2,泵的最高工作壓力表油溢流閥5設定,并通過壓力表及開關6顯示;缸13的運動方向由三位五通電磁換向閥7控制,其中位用于液壓泵的卸荷;二位四通電磁換向閥10控制增壓器11的往復動作,向動力液壓缸提供擠壓力所需的高壓油;中壓壓力繼電器SP1用控制工作循環(huán)中快速進給與工作進給的轉換;高壓壓力繼電器SP2用于控制工作循環(huán)中工作進給,快速退回的轉換;液控單向閥8用于高低壓的隔離;壓力繼電器由系統(tǒng)按負載轉化為壓力,發(fā)出電信號,通過電控系統(tǒng)中兩次時間繼電器控制電磁鐵的通斷電,從而控制動力液壓缸和工況的持續(xù)時間. 五：系統(tǒng)的動作原理如下 當電磁鐵1YA通電時,換向閥7切換到左位,液壓泵2的壓力油徑換向閥7,液控單向閥8進入動力缸13的無桿腔,活塞桿帶動工作機構(鉚模)快速進給,當接觸工件時,系統(tǒng)壓力開始升高,液控單向閥8關閉,壓力升高至壓力繼電器S P1的設定值時,S P1發(fā)信,使電磁鐵3YA通電,換向閥10切換至右位,液壓泵的低壓油徑閥7和閥10進入增壓器11的左腔,推動增力活塞右行,右腔的高壓油進入動缸13的無桿腔,腔13轉為工作進給,對工件進行擠壓鉚接,隨著擠壓過程的進行,高壓管路的壓力繼續(xù)升高,當壓力升高至高壓壓力繼電器SP2的設定時, SP2發(fā)出信號,使電磁鐵1YA,3YA斷電,同時電磁鐵2YA通電,換向閥7切換至右位,閥10復至左位,液壓泵的壓力油徑閥7進入缸13的有桿腔同時早通液控單向閥8,缸13快速退回,其無桿腔的油液部分進入增壓器11小腔推動增壓活塞向左復位,部分經閥8和閥7排回油箱.鉚接機等待或停止工作時,所有電磁鐵斷電,換向閥7復至中位,液壓泵卸荷,一個工作循環(huán)結束液壓系統(tǒng)的電鐵動作順序見下表 表電磁鐵動作順序 動作 1YA 2YA 3YA S P1 S P2 快速進給 + 工作進給 + + + 快速退回 + 停留卸荷 六、技術特點 1） 該鉚接機采用了液壓傳動電氣控制，鉚接力大、功效高、噪聲低、振動小、作業(yè)安全、減輕了工人勞動輕度。 2） 鉚接機的液壓系統(tǒng)采用了液壓增壓技術，用中壓液壓泵和增壓器即可獲得擠壓所需的較高工作壓力，方便了壓模更換和自動控制。 3） 鉚接壓模裝在動力液壓缸的活塞桿端部，缸筒設有可手持的滾花中空手柄（內裝電磁閥按鈕），方便了壓模更換和自動控制。 4） 液壓裝置采用液壓站結構形式，板式液壓閥裝在一個集成塊的四個側面上，進排油管路布置在集成塊下面，輸出、回油管路布置在集成塊頂面；增壓器為分離結構，集成塊體兼作增壓器高壓小缸，大缸單獨制作，小缸和大缸通過螺釘連為一體。液壓裝置結構緊湊、整齊美觀、裝配維護方便。 動力液壓缸及鉚模的結構圖與下： 1 —后缸蓋 2—密封圈 3—活塞 4—活塞桿 5— 雙頭螺柱 6—缸筒7—前缸蓋 8—上鉚模 9—弓臂 1-8動力液壓缸及鉚模的結構圖 七、技術參數(shù) 項 目 參數(shù) 單位 主機 鉚釘材質 16Mn 鉚釘最大直徑 13（冷鉚） ㎜ 20（熱鉚） 公稱鉚接力 315 kN 鉚接速度 15～20 次/min 液壓系統(tǒng) 液壓泵壓力 6.3 MPa 增壓后最高壓力 31.5 增壓器 設計增壓比 5 大缸內徑 115 ㎜ 小缸內徑 50 油箱容積 2000，2500任選 L 八、.設 計 特 色 1 該設計中采用了液壓增壓技術,用中壓液壓泵和增壓器即可獲得擠壓所需要較高工作壓力,避免了采用價格昂貴的高壓泵。 2 液壓裝置采用液壓站的行式，板式液壓閥裝在一個集成塊的四個側面上，進排油管路布置在集體成塊下面，輸出、回油管路不止在集成塊頂面；增壓器為分離結構。集成塊體兼做增壓器高壓小缸，大缸單獨制作，小缸和大缸同過螺釘連為一體，液壓裝置結構緊湊，裝配維護方便。 九、設 計 體 會 ??大學的生活也許將要以此作為一個結束了，但大學結束了，我們的精神不能結束，我們追求我們事業(yè)的雄心壯志永遠也不能結束。大學給了我一個追求輝煌的夢想。而我就在這個夢想下努力地朝著她飛翔！ ????? 畢業(yè)設計完全是出于我們自己的選擇，我們要好好地感謝學院給了我們這個自由，雖然用這個自由卻沒有換來相應的成功，但我們自己切身去做了我們希望做的事情，并給我們以后將要走的路作了必要的鋪墊，對我們來說，這已經是成功在向我們招手了。 ????? 這個項目到目前為止仍沒有做完，也許以后將會沒有機會進行下去了，但她曾經給我們那么深的希望，讓我們值得去回味以前為了這個所做的一切努力。 ????? 所有這三個月的心血都在這幾十頁紙上，我希望在這幾十頁紙上，書寫了我一個完整的大學和我那美好的青春時光！書寫了這樣一個結束，同時也書寫了另外的一個開始！ 總結： 畢業(yè)設計是對我們每個學生在校三年來所學知識，包括理論與生產實踐所進行的一次綜合性考察，也為畢業(yè)答辯提供依據(jù)，培養(yǎng)我們運用知識解決問題的能力，開拓學生的思路，鍛煉學生主動查閱資料的能力，學生的電腦繪圖能力，對每個學生進入社會之前進行了一次實踐能力的大檢測。 　　 在本次設計過程中，得到了教授的耐心細致的指導，對我畢業(yè)設計的如期完成和以后工作中設計思態(tài)的形成起了非常重要的作用，在此表示衷心的謝意。 由于時間倉促，加之本人水平有限，設計中難免缺點和錯誤，敬請批評指正。 十、參考文獻 1. 張鐵華 何存興 主編。液壓傳動與氣壓傳動。第二版。 武漢：華中科技大學出版社，2000 2. 高等工程?？茖W校機制工藝及液壓教學研究會液壓組編。液壓傳動設計指導書。湖北：華中工學院出版社，1987 3. 張利平 主編。 現(xiàn)代液壓技術應用220例。北京：化學工業(yè)出版社，2004.8 4. 王占林 主編。 近代液壓控制。北京：機械工業(yè)出版社，1997.8 5. 董偉 劉樹道 。機床與液壓，2003.5：113 6. 高等工程?？茖W校機制及液壓教學研究會液壓組編。液壓傳動課程設計指導書1985.1 7. 蔡春源 主編。新編機械設計手冊。遼寧：遼寧科學技術出版社，1993.7 標記示例： 公稱直徑d=6mm，公稱長度l=30mm，材料為ML2， 不經表面處理的平錐頭鉚釘： 鉚釘 GB/T868—1986—6×30?(mm)?? 標記示例： 公稱直徑d=5mm，公稱長度l=30mm，材料為ML2，不經表面處理的沉頭鉚釘： 鉚釘GB/T869—1986—5×30mm 21