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優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，咨詢 QQ：414951605 或 1304139763西安科技大學高新學院畢業(yè)設計（論文）系 別 ： 機電信息學院專 業(yè) ： 機械設計制造及其自動化學 生 姓 名 ： 學 號：設 計 (論 文 )題 目 ： 五金制釘機液壓系統(tǒng)設計起 迄 日 期 : 設 計 (論 文 )地 點 : 西安科技大學高新學院指 導 教 師 :專 業(yè) 教 研 室 負 責 人 :2012 年 月 日I摘 要本設計是通過對五金制釘機工作原理、工作的環(huán)境和工作的特點進行分析，并結合實際，在進行細致觀察后，對五金制釘機的整體結構進行了設計，對組成的各元件進行了選型、計算和校核。本文設計的五金制釘機主要技術參數(shù)：液壓系統(tǒng)工作壓力 8-16MPa； 切斷剪力165.64kN； 鐓粗力 166.84kN; 每根金屬線的直徑為 1.6mm, 每分鐘循環(huán)次數(shù) 86 次。經過設計完全滿足任務書的課題要求。關鍵詞：五金制釘機，液壓設計，結構設計五金制釘機液壓系統(tǒng)設計畢業(yè)設計（論文）AbstractThe design is based on metal nail-making machine working principle, the working environment and the working characteristics of the analysis, and combined with the practice, the careful observation, the metal nail-making machine structure of the overall design, the various parts of the selection, calculation and checking.In this paper the design of hardware nail-making machine main technical parameters: hydraulic system working pressure 8-16MPa; cutting shear upsetting force of 165.64kN; 166.84kN; each wire diameter 1.6mm, 86 times the number of cycles per minute. After the design fully meets the demands of the subject.Key Words: metal nail-making machine, hydraulic design, structural design五金制釘機液壓系統(tǒng)設計畢業(yè)設計（論文）III目 錄摘 要 .........................................................................................................................................IAbstract ......................................................................................................................................II目 錄 .......................................................................................................................................III第 1 章 概述...............................................................................................................................61.1 液壓傳動發(fā)展概況 ......................................................................................................61.2 液壓傳動的工作原理及組成部分 ..............................................................................61.2.1 液壓傳動的工作原理 .......................................................................................61.2.2 液壓傳動的組成部分 .......................................................................................71.3 液壓傳動的優(yōu)缺點 ......................................................................................................81.4 液壓系統(tǒng)的設計步驟與設計要求 ..............................................................................91.4.1 設計步驟 ...........................................................................................................91.4.2 明確設計要求 ...................................................................................................9第 2 章 制釘機總體結構與液壓原理設計.............................................................................102.1 主機的功能結構 .........................................................................................................102.2 工作原理 ....................................................................................................................112.3 課題設計要求 .............................................................................................................13第 3 章 制釘機工作機構設計.................................................................................................133.1 切斷液壓缸的主要參數(shù) .............................................................................................133.2 鐓粗液壓缸的主要結參數(shù) ........................................................................................133.3 活塞桿強度計算 .........................................................................................................143.4 液壓缸活塞的推力及拉力計算 .................................................................................153.4.1 切斷液壓缸 ......................................................................................................153.4.2 鐓粗液壓缸 .....................................................................................................163.4 活塞桿最大容許行程 .................................................................................................163.5 液壓缸內徑及壁厚的確定 .........................................................................................173.5.1 液壓缸內徑計算 ..............................................................................................173.5.2 液壓缸壁厚計算 ..............................................................................................17五金制釘機液壓系統(tǒng)設計畢業(yè)設計（論文）3.6 液壓缸筒與缸底的連接計算 .....................................................................................183.7 缸體結構材料設計 ....................................................................................................193.7.1 缸體端部連接結構 ..........................................................................................193.7.2 缸體材料 ..........................................................................................................193.7.3 缸體技術條件 ..................................................................................................203.8 活塞結構材料設計 ....................................................................................................203.8.1 活塞與活塞桿的聯(lián)接型式 ..............................................................................203.8.2 活塞的密封 ......................................................................................................203.8.3 活塞的材料 ......................................................................................................213.8.4 活塞的技術要求 ..............................................................................................213.9 活塞桿結構材料設計 .................................................................................................213.9.1 端部結構 ..........................................................................................................213.9.2 端部尺寸 ..........................................................................................................213.9.3 活塞桿結構 ......................................................................................................223.9.4 活塞桿的技術要求 ..........................................................................................223.10 活塞桿的導向、密封和防塵 ...................................................................................223.10.1 導向套 ............................................................................................................223.10.2 活塞桿的密封與防塵 ....................................................................................233.11 缸蓋的材料 ..............................................................................................................23第 4 章 液壓系統(tǒng)設計.............................................................................................................244.1 系統(tǒng)液壓可以完成的工作循環(huán) .................................................................................244.2 液壓執(zhí)行元件的配置 ................................................................................................244.3 負載分析計算 ............................................................................................................244.4 液壓泵及其驅動電動機的選擇 ................................................................................254.4.1 液壓泵的最大工作壓力 ..................................................................................264.4.2 計算液壓泵的最大流量 ..................................................................................264.4.3 選擇液壓泵的規(guī)格 ..........................................................................................274.4.4 計算液壓泵的驅動功率并選擇原動機 ..........................................................284.5 其他液壓元件的選擇 .................................................................................................28五金制釘機液壓系統(tǒng)設計畢業(yè)設計（論文）V4.5.1 液壓閥及過濾器的選擇 ..................................................................................284.5.2 油管的選擇 ......................................................................................................294.5.3 油箱及其輔件的確定 .....................................................................................304.6 液壓系統(tǒng)壓力損失驗算 ............................................................................................31第 5 章 切斷夾緊裝置、機架的設計.....................................................................................325.1 機架的基本尺寸的確定 ............................................................................................325.2 架子材料的選擇確定 ................................................................................................335.3 主要梁的強度校核 ....................................................................................................33參考文獻...................................................................................................................................36總 結.........................................................................................................................................37致 謝.........................................................................................................................................38五金制釘機液壓系統(tǒng)設計畢業(yè)設計（論文）27第 1 章 概述1.1 液壓傳動發(fā)展概況液壓傳動相對于機械傳動來說是一門新技術，但如從 17 世紀中葉巴斯卡提出靜壓傳遞原理、18 世紀末英國制成世界上第一臺水壓機算起，也已有二三百年歷史了。近代液壓傳動在工業(yè)上的真正推廣使用只是本世紀中葉以后的事，至于它和微電子技術密切結合，得以在盡可能小的空間內傳遞出盡可能大的功率并加以精確控制，更是近 10 年內出現(xiàn)的新事物。本世紀的 60 年代后，原子能技術、空間技術、計算機技術（微電子技術）等的發(fā)展再次將液壓技術推向前進，使它發(fā)展成為包括傳動、控制、檢測在內的一門完整的自動化技術，使它在國民經濟的各方面都得到了應用。液壓傳動在某些領域內甚至已占有壓倒性的優(yōu)勢，例如，國外今日生產的 95%的工程機械、90%的數(shù)控加工中心、95%以上的自動線都采用了液壓傳動。因此采用液壓傳動的程度現(xiàn)在已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標志之一。當前，液壓技術在實現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、經久耐用、高度集成化等各項要求方面都取得了重大的進展，在完善比例控制、數(shù)字控制等技術上也有許多新成就。此外，在液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設計、計算機仿真和優(yōu)化以及微機控制等開發(fā)性工作方面，更日益顯示出顯著的成績。我國的液壓工業(yè)開始于本世紀 50 年代，其產品最初只用于機床和鍛壓設備，后來才用到拖拉機和工程機械上。自 1964 年從國外引進一些液壓元件生產技術、同時進行自行設計液壓產品以來，我國的液壓件生產已從低壓到高壓形成系列，并在各種機械設備上得到了廣泛的使用。80 年代起更加速了對西方先進液壓產品和技術的有計劃引進、消化、吸收和國產化工作，以確保我國的液壓技術能在產品質量、經濟效益、人才培訓、研究開發(fā)等各個方面全方位地趕上世界水平。1.2 液壓傳動的工作原理及組成部分1.2.1 液壓傳動的工作原理 驅動的液壓系統(tǒng)，它由油箱、濾油器、液壓泵、溢流閥、開停閥、節(jié)流閥、五金制釘機液壓系統(tǒng)設計畢業(yè)設計（論文）7換向閥、液壓缸以及連接這些元件的油管組成。它的工作原理：液壓泵由電動機帶動旋轉后，從油箱中吸油。油液經濾油器進入液壓泵，當它從泵中輸出進入壓力管后，將換向閥手柄、開停手柄方向往內的狀態(tài)下，通過開停閥、節(jié)流閥、換向閥進入液壓缸左腔，推動活塞和工作臺向右移動。這時，液壓缸右腔的油經換向閥和回油管排回油箱。如果將換向閥手柄方向轉換成往外的狀態(tài)下，則壓力管中的油將經過開停閥、節(jié)流閥和換向閥進入液壓缸右腔，推動活塞和工作臺向左移動，并使液壓缸左腔的油經換向閥和回油管排回油管。工作臺的移動速度是由節(jié)流閥來調節(jié)的。當節(jié)流閥開大時，進入液壓缸的油液增多，工作臺的移動速度增大；當節(jié)流閥關小時，工作臺的移動速度減小。為了克服移動工作臺時所受到的各種阻力，液壓缸必須產生一個足夠大的推力，這個推力是由液壓缸中的油液壓力產生的。要克服的阻力越大，缸中的油液壓力越高；反之壓力就越低。輸入液壓缸的油液是通過節(jié)流閥調節(jié)的，液壓泵輸出的多余的油液須經溢流閥和回油管排回油箱，這只有在壓力支管中的油液壓力對溢流閥鋼球的作用力等于或略大于溢流閥中彈簧的預緊力時，油液才能頂開溢流閥中的鋼球流回油箱。所以，在系統(tǒng)中液壓泵出口處的油液壓力是由溢流閥決定的，它和缸中的油液壓力不一樣大。如果將開停手柄方向轉換成往外的狀態(tài)下，壓力管中的油液將經開停閥和回油管排回油箱，不輸?shù)揭簤焊字腥?，這時工作臺就停止運動。從上面的例子中可以得到：1）動是以液體作為工作介質來傳遞動力的。2）液壓傳動用液體的壓力能來傳遞動力，它與利用液體動能的液力傳動是不相同的。3）壓傳動中的工作介質是在受控制、受調節(jié)的狀態(tài)下進行工作的，因此液壓傳動和液壓控制常常難以截然分開。1.2.2 液壓傳動的組成部分液壓傳動裝置主要由以下四部分組成：1）能源裝置——把機械能轉換成油液液壓能的裝置。最常見的形式就是液壓泵，它給液壓系統(tǒng)提供壓力油。2）執(zhí)行裝置——把油液的液壓能轉換成機械能的裝置。它可以是作直線運五金制釘機液壓系統(tǒng)設計畢業(yè)設計（論文）動的液壓缸，也可以是作回轉運動的液壓馬達。3)制調節(jié)裝置——對系統(tǒng)中油液壓力、流量或流動方向進行控制或調節(jié)的裝置。例如溢流閥、節(jié)流閥、換向閥、開停閥等。這些元件的不同組合形成了不同功能的液壓系統(tǒng)。4)輔助裝置——上述三部分以外的其它裝置，例如油箱、濾油器、油管等。它們對保證系統(tǒng)正常工作也有重要作用。1.3 液壓傳動的優(yōu)缺點液壓傳動有以下一些優(yōu)點：1）在同等的體積下，液壓裝置能比電氣裝置產生出更多的動力，因為液壓系統(tǒng)中的壓力可以比電樞磁場中的磁力大出 30~40 倍。在同等的功率下，液壓裝置的體積小，重量輕，結構緊湊。液壓馬達的體積和重量只有同等功率電動機的 12%左右。2）液壓裝置工作比較平穩(wěn)。由于重量輕、慣性小、反應快，液壓裝置易于實現(xiàn)快速啟動、制動和頻繁的換向。液壓裝置的換向頻率，在實現(xiàn)往復回轉運動時可達 500 次/min，實現(xiàn)往復直線運動時可達 1000 次/min。3）液壓裝置能在大范圍內實現(xiàn)無級調速（調速范圍可達 2000） ，它還可以在運行的過程中進行調速。4）液壓傳動易于自動化，這是因為它對液體壓力、流量或流動方向易于進行調節(jié)或控制的緣故。當將液壓控制和電氣控制、電子控制或氣動控制結合起來使用時，整個傳動裝置能實現(xiàn)很復雜的順序動作，接受遠程控制。5）液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護。液壓缸和液壓馬達都能長期在失速狀態(tài)下工作而不會過熱，這是電氣傳動裝置和機械傳動裝置無法辦到的。液壓件能自行潤滑，使用壽命較長。6）由于液壓元件已實現(xiàn)了標準化、系列化和通用化，液壓系統(tǒng)的設計、制造和使用都比較方便。液壓元件的排列布置也具有較大的機動性。7）用液壓傳動來實現(xiàn)直線運動遠比用機械傳動簡單。液壓傳動的缺點是：1）液壓傳動不能保證嚴格的傳動化，這是由液壓油液的可壓縮性和泄漏等原因造成的。2）液壓傳動在工作過程中常有較多的能量損失（摩擦損失、泄漏損失等） ，長距離傳動時更是如此。五金制釘機液壓系統(tǒng)設計畢業(yè)設計（論文）93）液壓傳動對油溫變化比較敏感，它的工作穩(wěn)定性很易受到溫度的影響，因此它不宜在很高或很低的溫度條件下工作。4）為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上的要求較高，因此它的造價較貴，而且對油液的污染比較敏感。5）液壓傳動要求有單獨的能源。6）液壓傳動出現(xiàn)故障時不易找出原因?？偟恼f來，液壓傳動的優(yōu)點是突出的，它的一些缺點有的現(xiàn)已大為改善，有的將隨著科學技術的發(fā)展而進一步得到克服。1.4 液壓系統(tǒng)的設計步驟與設計要求液壓傳動系統(tǒng)是液壓機械的一個組成部分，液壓傳動系統(tǒng)的設計要同主機的總體設計同時進行。著手設計時，必須從實際情況出發(fā)，有機地結合各種傳動形式，充分發(fā)揮液壓傳動的優(yōu)點，力求設計出結構簡單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡單、維修方便的液壓傳動系統(tǒng)。1.4.1 設計步驟液壓系統(tǒng)的設計步驟并無嚴格的順序，各步驟間往往要相互穿插進行。一般來說，在明確設計要求之后，大致按如下步驟進行。1）確定液壓執(zhí)行元件的形式；2）進行工況分析，確定系統(tǒng)的主要參數(shù)；3）制定基本方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖；4）選擇液壓元件；5）液壓系統(tǒng)的性能驗算；1.4.2 明確設計要求設計要求是進行每項工程設計的依據(jù)。在制定基本方案并進一步著手液壓系統(tǒng)各部分設計之前，必須把設計要求以及與該設計內容有關的其他方面了解清楚。1）主機的概況：用途、性能、工藝流程、作業(yè)環(huán)境、總體布局等；2）液壓系統(tǒng)要完成哪些動作，動作順序及彼此聯(lián)鎖關系如何；3）液壓驅動機構的運動形式，運動速度；4）各動作機構的載荷大小及其性質；五金制釘機液壓系統(tǒng)設計畢業(yè)設計（論文）5）對調速范圍、運動平穩(wěn)性、轉換精度等性能方面的要求；6）自動化程序、操作控制方式的要求；7）對防塵、防爆、防寒、噪聲、安全可靠性的要求；8）對效率、成本等方面的要求。第 2 章 制釘機總體結構與液壓原理設計2.1 主機的功能結構隨著射釘槍在包裝、廣告裝飾及家具制造、制鞋行業(yè)的廣泛運用，作為其“子彈”的排釘?shù)男枨蟠罅吭黾?。排釘?shù)闹圃爝^程：a. 壓線——將一定直徑、一定強度的鐵絲在壓輥機上壓扁； b. 排線——將若干條（一般為 80～150 條）壓扁的鐵線拉直并排在一起； c. 并線——將排好的線用粘合劑粘合在一起并烘干，成為板料； d. 制釘——將板料送到制釘機上成型。液壓傳動的制釘機主要由垂直切斷夾緊和水平鐓粗兩個液壓缸和送料機構、氣缸驅動的推料機構組成。制釘機共有 6 道工序：第一工序：送料。送料機構將板料送到切斷液壓缸下方； 第二工序：切料夾緊。切斷液壓缸帶動切斷模及夾緊裝置下降，將板料切斷并夾緊，為下一工序作準備； 第三工序：鐓粗。鐓粗液壓缸帶動鐓頭前進，將板料頭部鐓粗成為釘頭； 第四工序：鐓粗退回。鐓粗液壓缸帶動鐓頭退后，離開釘頭。 第五工序：切斷退回。切斷液壓缸上升，離開板料； 第六工序：推料。推料氣缸動作，將成品推出模具。五金制釘機液壓系統(tǒng)設計畢業(yè)設計（論文）111-垂直切斷液壓缸； 2-水平鐓粗液壓缸； 3-鐓頭；4-推料結構； 5-板料； 6-切斷夾緊裝置圖 2.1 制釘機的結構示意圖2.2 工作原理制釘機的液壓系統(tǒng)的油源為定量液壓泵（葉片泵），其最高工作壓力由溢流閥設定，二位二通電磁換向閥用于控制液壓泵的卸荷和供油。系統(tǒng)的執(zhí)行器為切斷液壓缸和鐓粗液壓缸，其中切斷液壓缸和鐓粗液壓缸的運動方向均采用電磁換向閥作為導閥的液控順序閥控制。切斷液壓缸進回油路中并聯(lián)的順序閥和單向閥用于該缸差動反饋連接，液控順序閥在缸差動時關閉回油路，在非差動時，提供回油路。鐓粗液壓缸的回油路上串聯(lián)的溢流閥起背壓作用。系統(tǒng)中壓力繼電器作為電磁鐵通斷電的發(fā)信裝置，控制電磁換向閥的換向動作。壓力表及其開關分別用于調整系統(tǒng)最高壓力和壓力繼電器的動作壓力時的顯示和觀測。制釘機的液壓系統(tǒng)原理如圖 2.2，系統(tǒng)的油源為定量液壓泵（葉片泵），其最高工作壓力由溢流閥 2 設定，二位二通電磁換向閥用于控制液壓泵的卸荷和供油。系統(tǒng)的執(zhí)行器為切斷液壓缸和鐓粗液壓缸，其中切斷液壓缸的運動方向采用電磁換向閥 14 作為導閥的液控順序閥 5、6、7 控制；而鐓粗液壓缸的運動五金制釘機液壓系統(tǒng)設計畢業(yè)設計（論文）方向采用電磁換向閥 15 作為導閥的液控順序閥 9、10、11 控制。切斷液壓缸進回油路中并聯(lián)的順序閥 12 和單向閥 13 用于該缸差動反饋連接，液控順序閥 4在缸差動時關閉回油路，在非差動時，提供回油路，所以閥 4 的調壓值應高于閥 12 的調壓值。鐓粗液壓缸的回油路上串聯(lián)的溢流閥 8 起背壓作用。系統(tǒng)中壓力繼電器 17 和 19 作為電磁鐵通斷電的發(fā)信裝置，控制電磁換向閥的換向動作。壓力表及其開關 3、16、18 分別用于調整系統(tǒng)最高壓力和壓力繼電器 17、19 的動作壓力時的顯示和觀測。圖 2.2 制釘機的液壓系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)液壓可以完成的工作循環(huán)及原理如下：a. 切斷液壓缸下降。此時換向閥 14 工作在左位。壓力油經 6 流入上腔，推動活塞下降，使順序閥 12 打開，構成差動回路。下降到行程終點時，由于切斷模接觸到釘板使活塞負載增大，閥 4 打開，下腔壓力油經 4 流回油箱。 b. 鐓粗液壓缸前進。切斷時油壓繼續(xù)上升，繼電器 17 動作，使換向閥 15右位得電，壓力油經順序閥 10 進入鐓粗液壓缸右腔，推動活塞前進，左腔油經閥 8 回油箱。 五金制釘機液壓系統(tǒng)設計畢業(yè)設計（論文）13c. 鐓粗和切斷液壓缸上升、鐓粗液壓缸后退。鐓粗釘頭時油路中壓力上升，使繼電器 19 動作，換向閥 14 轉向右位，換向閥 15 轉為左位，使切斷缸上升、鐓粗缸后退。 d. 停止。上升行程開關和后退行程開關分別使換向閥 14、15 回到中位，切斷液壓缸、鐓粗液壓缸停止動作。2.3 課題設計要求主要技術參數(shù)：液壓系統(tǒng)工作壓力 8-16MPa； 切斷剪力 165.64kN； 鐓粗力 166.84kN; 每根金屬線的直徑為 1.6mm, 每分鐘循環(huán)次數(shù) 86 次。第 3 章 制釘機工作機構設計 制釘機的工作機構主要是通過液壓缸來進行實現(xiàn)的。3.1 切斷液壓缸的主要參數(shù)預選切斷液壓缸的設計壓力 =16Mpa。將液壓缸的無桿腔作為主工作腔，1p考慮到切斷液壓缸下行時，滑塊自重采用液壓方式平衡，則可計算出切斷液壓缸無桿腔的有效面積(3.1)222631max1 14.019.045cmmpFAc ????切斷液壓缸內徑（活塞直徑）(3.2)D2..1?按 GB/T2348-1993，將液壓缸內徑圓整為標準值 D=125mm=12.5cm。根據(jù)快速下行和快速上升的速度比確定活塞桿直徑 d：由于d=0.732D=0.732 =91.5mm125?取標準值 d=90mm=9cm。從而可算得切斷液壓缸無桿腔和有桿腔的實際有效面積為(3.3)22221 071.59).1(4)(46..5cmdDAc????????五金制釘機液壓系統(tǒng)設計畢業(yè)設計（論文）3.2 鐓粗液壓缸的主要結參數(shù)要求動力滑臺的快進、快退速度相等，現(xiàn)采用活塞桿固定的單桿式液壓缸。快進時采用差動聯(lián)接，并取無桿腔有效面積 等于有桿腔有效面積 的兩倍，1A2A即 。為了防止在墩粗時滑臺突然前沖，在回油路中裝有背壓閥，初選21A?背壓 。Papb508?初選最大負載工進階段的負載 F=22000N，按此計算 則1(3.4)2232551 .60.6108422 cmmpFb ??????? ?鐓粗液壓缸直徑 cAD82..41???由 可知活塞桿直徑21A?mcd.682.70..0?按 GB/T2348-1993 將所計算的 D 與 d 值分別圓整到最相近的標準直徑，以便采用標準的密封裝置。圓整后得cm9?c3.6?按標準直徑算出22221 .43).69(4)(4.3cmdDA????????3.3 活塞桿強度計算活塞桿在穩(wěn)定工作下，如果僅受軸向拉力或壓力載荷時，便可以近似的采用直桿承受拉、壓載荷的簡單強度計算公式進行計算，活塞桿應力 (3.5)??????24dP或 (3.6)?式中 P—活塞桿所受的軸向載荷d—活塞桿直徑—活塞桿制造材料的許用應力???根據(jù)以上公式可知五金制釘機液壓系統(tǒng)設計畢業(yè)設計（論文）15切斷液壓缸?????????326210.594.130dP鐓粗液壓缸???3262 10.5.3410d可見，活塞桿的強度均滿足要求。3.4 液壓缸活塞的推力及拉力計算液壓油作用在液壓缸活塞上的作用力 P，對于一般單邊活塞桿液壓缸來說，當活塞桿前進時的推力：(3.7)1214pDAP??當活塞桿后退時的拉力：(3.8)122-d）（當活塞桿差動前進時（即活塞的兩側同時進壓力相同的壓力油）的推力：(3.9)122134-pAP??）（式中 D—活塞直徑（即液壓缸內徑） cmd—活塞桿直徑 cm-液壓缸的工作壓力1p3.4.1 切斷液壓缸當活塞桿前進時的推力：NpDAP 962121 10214.5.34??????當活塞桿后退時的拉力：d 962122 -..- ）（）（當活塞桿差動前進時（即活塞的兩側同時進壓力相同的壓力油）的推力：NpAP 96212213 10149.3- ??????）（液壓缸活塞的推力及拉力可以直接從附錄中的有關計算中查出；大部分也可以從《機械設計手冊》表 11-133 中直接讀出。五金制釘機液壓系統(tǒng)設計畢業(yè)設計（論文）表 11-133 為活塞桿直徑 d 采用速度比計算得出，不同液壓缸直徑 D 和壓力下液壓缸活塞上的推力 及拉力 數(shù)值。 1p1P23.4.2 鐓粗液壓缸當活塞桿前進時的推力：NpDAP 862121 104.549.3??????當活塞桿后退時的拉力：d 862122 10.3.3-.-4 ?）（）（當活塞桿差動前進時（即活塞的兩側同時進壓力相同的壓力油）的推力：NpAP 86212213 5.2104.3- ?????）（液壓缸活塞的推力及拉力可以直接從附錄中的有關計算中查出；大部分也可以從《機械設計手冊》表 11-133 中直接讀出。表 11-133 為活塞桿直徑 d 采用速度比計算得出，不同液壓缸直徑 D 和壓力下液壓缸活塞上的推力 及拉力 數(shù)值。1p1P2圖 3.1 液壓缸活塞的受力3.4 活塞桿最大容許行程根據(jù)《機械設計手冊》表 11-141 和表 11-142 即可以概略的求出液壓缸的最大容許行程。兩個液壓缸均采用如圖固定—自由模式進行安裝。五金制釘機液壓系統(tǒng)設計畢業(yè)設計（論文）17圖 3.2 安裝型式簡圖根據(jù)長度公式 (3.12)Pdl205?(3.13)CS-可知切斷液壓缸活塞桿計算長度 l 和實際行程 S 分別為= =52.54cmPdl205?82109?=52.54-6=46.5cmS-鐓粗液壓缸活塞桿計算長度 l 和實際行程 S 分別為=Pdl205?cm8.721063??=72.78-5.5=67.28cm ClS-3.5 液壓缸內徑及壁厚的確定3.5.1 液壓缸內徑計算當 P 和 p 已知，則液壓缸內徑 D 可按公式得：(3.14)pP?4?式中 P—活塞桿上的總作用力，Np—液壓油的工作壓力，KN可知 切斷液壓缸的內徑為 125mm,鐓粗液壓缸的內徑為 90mm。3.5.2 液壓缸壁厚計算一般，低壓系統(tǒng)用的液壓缸都是薄壁缸，薄壁可用下式計算：(3.15)cmpD][2???五金制釘機液壓系統(tǒng)設計畢業(yè)設計（論文）式中， —缸壁厚度，m?p—液壓缸內工作壓力，Pa[σ]—剛體材料的許用應力D—液壓缸內徑，cm當額定壓力 Pn≤16MPA 時， Pp=Pn×150/100當額定壓力 Pn＞16MPA 時，Pp=Pn×125/100(3.16)??nb??—缸體材料的抗拉強度，Pab?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。因此，根據(jù)上述公式可得，切斷液壓缸??.854?nb?mpD1.2016][??鐓粗液壓缸 ??.854?nb?p15.29016][??故切斷液壓缸的壁厚為 18mm，鐓粗液壓缸的壁厚為 15mm。關于液壓缸的安全系數(shù)，在設計液壓缸時通常取 n=5。但是這在比較平穩(wěn)的工作條件下，強度有些余量；相反，假如工作條件為動載荷或沖擊壓力超過超耐壓力時，有時會出現(xiàn)危險狀態(tài)。因此合理的安全系數(shù)，應根據(jù)實際使用條件選取。3.6 液壓缸筒與缸底的連接計算缸體法蘭連接螺栓計算缸體與端部用法蘭連接或拉桿連接時，螺栓或拉桿的強度計算如下：五金制釘機液壓系統(tǒng)設計畢業(yè)設計（論文）19圖 3.3 缸體聯(lián)接螺紋處的拉應力(3.17)ZdKP214???螺紋處的剪應力(3.18)??7.02.31?k合成應力(3.19)???????.2n式中 Z—螺栓或拉桿的數(shù)量—材料為 45 鋼時， =30s s?3.7 缸體結構材料設計3.7.1 缸體端部連接結構采用簡單的焊接形式，其特點：結構簡單，尺寸小，重量輕，使用廣泛。缸體焊接后可能變形，且內徑不易加工。所以在加工時應小心注意。主要用于活塞式液壓缸。3.7.2 缸體材料液壓缸缸體的常用材料為 20、35、45 號無縫鋼管。因 20 號鋼的機械性能略低，且不能調質，應用較少。當缸筒與缸底、缸頭、管接頭或耳軸等件需要焊接時，則應采用焊接性能比較號的 35 號鋼，粗加工后調質。一般情況下，均采用 45 號鋼，并應調質到 241~285HB。缸體毛坯可采用鍛鋼，鑄鐵或鑄鐵件。鑄剛可采用 ZG35B 等材料，鑄鐵可采用 HT200~HT350 之間的幾個牌號或球墨鑄鐵。特殊情況可采用鋁合金等材五金制釘機液壓系統(tǒng)設計畢業(yè)設計（論文）料。3.7.3 缸體技術條件a. 缸體內徑采用 H8、H9 配合。表面粗糙度：當活塞采用橡膠密封圈時，Ra 為 0.1~0.4 ，當活塞用活塞環(huán)密封時， Ra 為 0.2~0.4 。且均需衍磨。m? m?b. 熱處理：調質，硬度 HB241~285。c. 缸體內徑 D 的圓度公差值可按 9、10 或 11 級精度選取，圓柱度公差值應按 8 級精度選取。d. 缸體端面 T 的垂直度公差可按 7 級精度選取。e. 當缸體與缸頭采用螺紋聯(lián)接時，螺紋應取為 6 級精度的公制螺紋。f. 當缸體帶有耳環(huán)或銷軸時，孔徑或軸徑的中心線對缸體內孔軸線的垂直公差值應按 9 級精度選取。g. 為了防止腐蝕和提高壽命，缸體內表面應鍍以厚度為 30~40 的鉻層，m?鍍后進行衍磨或拋光。3.8 活塞結構材料設計3.8.1 活塞與活塞桿的聯(lián)接型式表 3.1 活塞與活塞桿的聯(lián)接型式聯(lián)接方式 備注說明整體聯(lián)接 用于工作壓力較大而活塞直徑又較小的情況螺紋聯(lián)接 常用的聯(lián)接方式半環(huán)聯(lián)接 用于工作壓力、機械振動較大的情況下這里采用螺紋聯(lián)接。3.8.2 活塞的密封活塞與缸體的密封結構，隨工作壓力、環(huán)境溫度、介質等條件的不同而不同。常用的密封結構見下表表 3.2 常用的密封結構密封形式 備注說明間隙密封 用于低壓系統(tǒng)中的液壓缸活塞的密封五金制釘機液壓系統(tǒng)設計畢業(yè)設計（論文）21活塞環(huán)密封 適用于溫度變化范圍大，要求摩擦力小、壽命長的活塞密封O 型密封圈密封 密封性能好，摩擦系數(shù)?。话惭b空間小，廣泛用于固定密封和運動密封Y 型密封圈密封 用在 20MPa 下、往復運動速度較高的液壓缸密封結合本設計所需要求，采用 O 型密封圈密封比較合適。3.8.3 活塞的材料液壓缸常用的活塞材料為耐磨鑄鐵、灰鑄鐵（HT300、HT350） 、鋼及鋁合金等，這里采用 45 號鋼。3.8.4 活塞的技術要求a. 活塞外徑 D 對內孔 的徑向跳動公差值，按 7、8 級精度選取。1db. 端面 T 對內孔 軸線的垂直度公差值，應按 7 級精度選取。c. 外徑 D 的圓柱度公差值，按 9、10 或 11 級精度選取。圖 3.3 活塞3.9 活塞桿結構材料設計3.9.1 端部結構活塞桿的端部結構分為外螺紋、內螺紋、單耳環(huán)、雙耳環(huán)、球頭、柱銷等多種形式。根據(jù)本設計的結構，為了便于拆卸維護，可選用內螺紋結構。3.9.2 端部尺寸如圖，為內螺紋聯(lián)接簡圖。查表 11-148，按照本設計要求，選用直徑 螺?距-螺紋長 = 。3245KtA????五金制釘機液壓系統(tǒng)設計畢業(yè)設計（論文）圖 3.2 螺紋聯(lián)接簡圖3.9.3 活塞桿結構活塞桿有實心和空心兩種，如下圖。實心活塞桿的材料為 35、45 號鋼；空心活塞桿材料為 35、45 號無縫鋼管。本設計采用實心活塞桿，選用 45 號鋼。圖 3.3 空心活塞桿 圖 3.4 實心活塞桿3.9.4 活塞桿的技術要求a. 活塞桿的熱處理：粗加工后調質到硬度為 HB229~285，必要時，再經過高頻淬火，硬度達 HRC45~55。在這里只需調質到 HB230 即可。b. 活塞桿的圓度公差值，按 9~11 級精度選取。這里取 10 級精度。c. 活塞桿的圓柱度公差值，應按 8 級精度選取。d. 活塞桿的徑向跳動公差值，應為 0.01mm。e. 端面 T 的垂直度公差值，則應按 7 級精度選取。f. 活塞桿上的螺紋，一般應按 6 級精度加工（如載荷較小，機械振動也較小時，允許按 7 級或 8 級精度制造） 。g. 活塞桿上工作表面的粗糙度為 Ra0.63 , 為了防止腐蝕和提高壽命，m?表面應鍍以厚度約為 40 的鉻層，鍍后進行衍磨或拋光。m?3.10 活塞桿的導向、密封和防塵3.10.1 導向套a. 導向套的導向方式、結構表 3.3 導向套的導向方式導向方式 備注說明五金制釘機液壓系統(tǒng)設計畢業(yè)設計（論文）23缸蓋導向減少零件數(shù)量，裝配簡單，磨損相對較快管通導套 可利用壓力油潤滑導向套，并使其處于密封狀態(tài)可拆導向套容易拆卸，便于維修。適用于工作條件惡劣、經常更換導向套的場合球面導向套導向套自動調整位置，磨損比較均勻本設計采用缸蓋導向。b. 導向套材料導向套的常用材料為鑄造青銅或耐磨鑄鐵。由于選用的是和缸蓋一體的導向套，所以材料和缸蓋也是相同的，都選用耐磨鑄鐵。c. 導向套的技術要求導向套的內徑配合一般取為 H8/f9，其表面粗糙度則為 Ra0.63~1.25 。m?3.10.2 活塞桿的密封與防塵這里仍采用 O 型密封圈，材料選擇薄鋼片組合防塵圈，防塵圈與活塞桿的配合可按 H9/f9 選取。薄鋼片厚度為 0.5mm。3.11 缸蓋的材料液壓缸的缸蓋可選用 35、45 號鍛鋼或 ZG35、ZG45 鑄鋼或HT200、HT300、HT350 鑄鐵等材料。在這里選擇 ZG45 鑄鋼。缸蓋按 9、10 或 11級精度選取。6.6 液壓缸的排氣裝置五金制釘機液壓系統(tǒng)設計畢業(yè)設計（論文）24第 4 章 液壓系統(tǒng)設計制釘機的制作過程包括：切斷釘子的切斷液壓缸，鐓粗釘子的鐓粗液壓缸，將釘子鐓粗與夾緊的切斷夾緊裝置。針對切斷液壓缸與鐓粗液壓缸的設計是實現(xiàn)整個制釘機工作的基礎，重點設計了切斷液壓缸與夾緊液壓缸的結構、切斷夾緊裝置、機架。并根據(jù)系統(tǒng)壓力、流量選擇了液壓閥、電機、泵。本文的設計能夠滿足制釘機要求(系統(tǒng)壓力 16MPa,切斷力與夾緊力都滿足題目所要求的165.64KN 和 166.84KN,每分鐘循環(huán) 86 次)具有方便快捷制釘?shù)奶攸c。4.1 系統(tǒng)液壓可以完成的工作循環(huán)a. 切斷液壓缸下降；b. 鐓粗液壓缸前進；c. 切斷液壓缸上升和鐓粗液壓缸后退；d. 停止。4.2 液壓執(zhí)行元件的配置由于制釘機要求立式布置，行程較小，故選用缸筒固定的立式單桿活塞桿（取缸的機械效率 ） 。作為執(zhí)行元件，驅動滑塊及剪切、墩粗機構對1.90?cm?板料進行剪切、墩粗。4.3 負載分析計算a. 初選液壓缸的工作壓力為 ，移動部件總重力 ，Pap5104??NG80?快進快退的速度為 1.7 m/s，加速、減速時間 ，靜摩擦因數(shù) ，st.2?2.sf動摩擦因數(shù) 。1.0?dfb. 負載分析中，暫不考慮回油腔的背壓力，液壓缸的密封裝備產生的摩擦阻力在機械效率中加以考慮。這樣需要考慮的力有：墩粗力、導軌摩擦力和慣性力。導軌的正壓力等于動力部件的重力，設導軌的靜摩擦力為 ，動摩擦力fsF為 ，則fdF(3.1)NFfNdfs 801.062???慣性負載是運動部件在啟動和制動過程中的慣性力，其平均值可按下式計算五金制釘機液壓系統(tǒng)設計畢業(yè)設計（論文）25(3.2)tvgGFi???式中 g—重力加速度，