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液压缸组件设计说明书

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液压缸组件设计说明书

晋中学院本科毕业设计题目液压缸组件设计院系机械学院专业机械设计制造及其自动化姓名学号学习年限2009年9月至2013年6月指导教师职称讲师申请学位工学学士学位2013年05月30日液压缸组件设计学生姓名指导教师摘要在液压与气压传动系统中,会经常用到液压活塞缸的形式,它广泛地存在于各个领域中。通常活塞缸的组成部分是缸底、缸筒、活塞、活塞杆和端盖等主要部件。有时,在液压缸的连接处,比如缸体和缸盖法兰部分,缸盖与活塞部分,活塞与活塞杆部分等需要安装密封装置,以减少和防止外部灰尘或者内部油液的进出和泄露。缸体的运动过程中,由于惯性、速度、质量等原因,活塞在运动到行程终端时会与缸底发生碰撞,从而引起能量的损失和传动失衡,因此需要在缸体内部安装缓冲装置。此外,在必要时还需要在液压缸体的某些部位安装排气装置和防尘装置以使整个传动机构精度提高、效率提升。液压缸的设计需要根据已给数据和要求来进行,对液压缸的结构进行设计、选择、检验、制造等方面的考虑。关键字活塞;活塞杆;缸盖;缸体;DesignspecificationofthehydrauliccylinderassemblyAuthor’sNameLiuXiaopingTutorLiCailianABSTRACTThepistoncylinderusuallybeusedinthehydraulicandpneumaticdrivesystem,themainpartofthepistoncylinderisbottom,cylinder,piston,pistonrodandcover.Topreventtheworkingmediumtotheoutsideofthecylinderorbyahigh-pressurechambertothelowpressurechamberleakage,asealbetweenthecylindercover,pistonandpistonrod,pistonrodwithendcaps,pistonandcylinderdevice.Theoutsideoftheendcapisalsoequippedwithdust-proofdevice.Inordertopreventimpactcylinderhead,pistonrapidmovementtothestrokeendcushioningdevicemayalsobeprovidedintheendportionofthecylinder.Thebasicpartofthecylinderbycylinderassembly,thepistonassembly,thesealingmember,andabuffer,theconnectionmember.Further,accordingtotheneedscylinderisalsoprovidedwiththeexhaustmeansanddustproofdevice.Duringthedesignofthehydrauliccylinder,inaccordancewiththerequirementsoftheworkingpressure,velocity,workingconditions,processinganddisassemblyrepairsumconsideringthestructureofthevariouspartsofthecylinder.KEYWORDSpiston;pistonrod;cylinderhead;cylinder目录1绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12设计内容及所给参数„„„„„„„„„„„„„„„„„„„22.1设计内容„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„22.2设计参数„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„23液压缸的设计计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„23.1液压缸设计计算步骤„„„„„„„„„„„„„„„„„23.2液压缸性能参数的计算„„„„„„„„„„„„„„„23.3液压缸结构参数的计算„„„„„„„„„„„„„„„„33.4液压缸结构设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„74液压缸的联接计算及校核„„„„„„„„„„„„„„„„„144.1缸盖联接计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„144.2活塞与活塞杆联接计算„„„„„„„„„„„„„„„144.3活塞杆稳定性计算„„„„„„„„„„„„„„„„„155液压缸组件的工艺规程设计„„„„„„„„„„„„„„„„196液压缸组件的工装设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„227总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„22参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„24致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2511绪论在本设计中,设计题目和内容是对液压缸的结构及其液压缸的主要组件进行设计。首先根据已给的参数选择液压缸的工况,工作环境,工作方式,工作材料,从而确定液压缸的基本类型。其次根据具体数据,比如工作压力,活塞杆退力等确定组成液压缸的各部分结构的尺寸和形状。再次,对液压缸的组成元件进行选择。最后,对所设计的结构和选用的零件进行校核、替换。在本次液压缸的设计中,要对液压知识,包括传动和控制都要有了解,对液压的发展史以及与液压缸有关的发展领域都要有大概和初步的了解。要对机械设计有清楚地认识,包括前期计算,中期选择构思,后期校核绘图,都要弄清来龙去脉和前因后果,具体到元件的选择和替换。要对机械制造工艺规程设计部分有大概了解,对所设计的零件的制造和加工方法都要做到心中有数。液压的发展及地位现代机械囊括机械电气和液压三个领域,是对这三个技术部分的融会贯通。液压传动系统的广泛运用在机械领域的地位可见一斑、尤其重要。液压传动是在近代工业中兴起并迅猛发展起来的。液压传动至今已有二百多年的历史。由于在发展开始时期各方面机制体制不成熟不完善,而不被广大社会各界所接收和熟知。当代世界科技的蓬勃起飞以及人们对技术的钻研和了解,对传动技术有了不断的深刻的了解和需求,尤其是在二战期间,由于军事上迫切需要反应快、重量轻、功率大的各种武器装备,而液压传动技术的特点和有点能够很恰当地满足这一要求,从而推动了液压的前进和发展,在之后的的70年中,液压传动技术以迅猛的速度传向世界各个领域和部门,并且得到了广泛的认可和应用。在本次毕业设计中,我的主要工作内容是通过对大二上半学期和大三下半学期所学的有关液压的传动和控制部分的知识进行复习和重新巩固以及对其他各资料的综合运用和理解,对本次毕业要求进行综合研究并且要结合实际进行液压传动设计,将书本只是与实际生活相联系,从而完成液压缸的结构设计,通过这个过程巩固和完善自己所学到的知识,让自己各方面的能力有进一步的提升和发展。在设计和学习过程中,学习和掌握平常所学到的所接触到的通用液压元件,尤其是对各类标准元件应该如何选取,如何连接,如何工作都要进行详细的了解,培养设计的思维方式和操作技能,提高我们提出问题,分析问题和解决问题的创造能力,为今后能够解决所面临的问题做准备。2液压传动的这些突出优点,让它能够在日常生活和工作中得到广泛的运用和发展,比如在汽车飞机轮船制造业及其他重工产业中都有较多的运用。2设计内容及所给参数2.1设计内容液压缸的设计;液压缸主要组件的设计;工艺规程设计;工装设计。2.2设计参数公称压力P2.5Mpa;活塞工作推力F8KN;活塞行程100mm。3液压缸的设计计算3.1液压缸设计计算步骤1)根据液压缸系统的运动要求,按下表选择适合其运动结构的液压缸类型。根据对液压缸系统的结构要求,按下表选择液压缸的具体组装方式。2)根据主机的动力分析和运动分析,根据已知参数计算主要尺寸。3)根据所给的数据中的工作压力和缸体刚度强度的材料进行液压缸结构设计和组件结构设计。4)液压缸数据结果进行校核。3.2液压缸性能参数的计算1)液压缸缸筒内径D和液压缸活塞杆直径d的确定的计算液压缸内径D以及活塞杆直径d的确定已知F8KN,P2.5Mpa。mm8.631065.2800044PFD根据表格4.4选取往复速度比23mmDd17.451查机械设计手册表23.633、23.634得D63mm,d45mm。2)液压缸行程s液压缸行程s,主要根据机构的运动要求而定,查机械设计手册表23.6-35取标准行程系列100mm。3.3液压缸结构参数的计算液压缸的结构参数,主要包括缸筒壁厚、缸体外径尺寸、缸盖厚度、缸体长度等。1液压缸壁厚的计算液压缸的壁厚常常根据其的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般指缸筒结构中最薄处的厚度。本设计按照薄壁圆筒设计,其壁厚按薄壁圆筒公式计算为][2DPy(3.1)Py--试验压力,一般取最大工作压力的(1.25-1.5)倍的P。Py125.35.225.1Mpa。[]--缸筒材料的许用应力100~110MPa(无缝钢管),取[]100MPa--液压缸壁厚m;D--液压缸内径m;从公式可以算得,结果显示液压缸的壁厚厚度较低,从而导致整个缸体刚度不足,在生产加工过程中容易引起弯曲或在安装中会引起力的变形因此导致无法正常工作,降低工作效率和精度。所以用经验法选取壁厚δ16mm2)缸体缸体外径的计算缸体外径mmDD951026321,查机械手册表外径1D取95mm3缸底厚度的确定一般液压缸多为平底缸,其有效厚度常常按照具体的强度要求通过下列方法和下列式子进行计算4无孔时mmPDt7.1625.1563433.0][433.010053725.31y。有孔时][d1433.0yDPDDt式中D缸盖止口内径mmt缸盖有效厚度mmd缸盖孔直径t≥4.74mm本设计中,缸底选用无孔与缸体连接式,因此厚度确定为16mm。4最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时,从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点距离为H,称为最小导向长度。当导向长度低于正常值时,会使液压缸刚度降低,从而导致液压缸工作不平缓。因而在设计液压缸的结构时要保证其最小的导向长度。对一般的液压缸,最小导向长度H应满足mmmmDLH5.3626320100220式中L液压缸的最大行程mmD液压缸内径mm取H40mm5)活塞宽度B的确定活塞的宽度B一般取630.16.0B即mm638.37630.16.0B取B60mm6)缸盖厚度计算液压缸缸盖由于有法兰连接,并且需要进行连接强度的校核,因此与液压缸盖缸底厚度的计算稍有区别。螺钉连接法兰式缸头dd03cpcpDFh(3.2)式中h缸盖厚度(m);5图3.1最小导向长度F缸盖受力总和(N);qd22d4Pd24)(HFd密封环内径(m);dH--密封环外径(m);P系统工作压力(Pa);q附加密封力(Pa);若采用金属材料密封时,q取其屈服点;D0--螺钉孔分布圆直径(m);dcp--密封环平均直径;--法兰材料的许用应力(Pa)。缸盖处的密封圈选择橡胶防尘密封圈A型,内径45mm,螺钉分布直径70mm,带入数据后,选择确定缸盖厚度为60mm。7)缸体长度的确定根据机械设计手册中“液压缸缸体内长度应等于活塞的最大行程、活塞宽度、活塞杆导向长度、活塞杆密封长度和特殊要求的其他长度确定的和”。规定,缸体外部尺寸要加上缸盖和缸底的厚度及其活塞工作行程,和缓冲装置部分以及最小导向长度。因此一般液压缸缸体的长度要小于缸体内径的二十到三十倍。即缸体内部长度10060160mm,活塞杆导向长度40mm。6缸体长度mm189012603020D即取缸体长度为266mm8)液压缸进、出油口尺寸的确定根据机械设计手册“液压缸油口直径应根据活塞最高运动速度v和油口最高液流速v0确定。”vv13.0d00D(3.3)式中d0--液压缸油口直径(m);D液压缸内径(m);v液压缸最大输出速度(m/min);v0--油口液流速度(m/s)。根据计算带入数据得d017.43mm液压缸的进、出油口可以设计在端盖、缸底或缸筒上,进、出油口处的流速不大于6m/s,根据机械设计手册第四卷可查得,油口的连接形式选用螺纹连接。液压缸进出油口尺寸根据标准查询可以确定为M181.5,螺纹连接,分别设在缸盖和缸体上。油口尺寸如图所示图3.2油口尺寸7油口选择标准如下表表3.1油口选择标准DJminK4.00EPminSmaxU1.00YminM50.881.689.516.3514M81101.61111.519.117M101101.61311.5111.120M121.511.52.416141.513.822M141.511.52.418141.515.825M161.5132.42015.51.517.827M181.514.52.42216.5219.829M201.514.52.42417.5221.832M221.515.52.42618223.834M272193.13222229.440M332193.138222.535.446M42219.53.14722.52.544.456M50221.53.15524.52.552.4663.4液压缸结构设计3.4.1缸体组件缸体组件通常由缸筒、缸底、缸盖、导向环和支撑组成。缸体组件与活塞组件构成密封容腔,承受压力。8图3.3法兰连接液压缸缸体常用材料为20、35、45号无缝钢管。因20号缸的力学性能略低,且不能调质,力学性能低不仅影响受力,还会影响整个缸体的传动效果,因此一般不选。当缸体与缸盖、耳座等结构需要焊接时,可以采用35缸,因为35缸材料的焊接性能好,它在粗加工之后可以调质。我们在选择材料时一般选用45缸,它的力学性能和强度可以满足普遍要求。液压缸缸体材料为45号无缝钢管。缸体毛坯可选用铸铁件,缸盖与缸筒采用法兰式连接后可以形成密封容腔,可以承受较高压强。因此在设计时既要考虑材料的刚度强度屈服极限受力情况,又要选择较为适当的工艺。本设计中,由于缸盖较厚,可以用来充当导向套,因此不另设导向套。液压缸的支承导向装置就是为了防止活塞与缸筒、活塞活塞杆与端盖之间的直接接触,相互摩擦,产生磨损,从而达到降低摩擦,减少磨损,延长寿命,起到导向和支承侧向力的作用.导向环的特点1)避免了金属之间的接触;2)具有较高的径向载荷承受能力;3)能补偿边界力;4)具有很高的耐磨性,使用时间较长;5)摩擦力小;6)能抑制机械振动;7)可以避免受外界尘土进入,抑制漏油,外物不易嵌入;;8)可以保护密封装置,使其不易变形;9)导向时可以不用考虑是否有无润滑液,对油液运动及力的传递没有干扰;910)小巧方便,便于拆卸,经济费用低。导向环的作用本设计中的导向环置于缸盖与法兰盘接触处的内环形沟槽处,用来给活塞杆定位,以保证在涌动过程中的轴向同轴度,并且可以用来减轻活塞杆对法兰盘的径向压力,使整个系统的传动更加平稳,提高传动精度增加使用寿命,从而达到导向的目的。活塞杆处有多种形式的密封圈。但是即使有密封圈密封,在密封圈和活塞杆的接口处还是会沾有油渍吸附的灰尘,为了起到清洁作用,同时保障液压油液的清洁度,减少密封圈因摩擦而导致的磨损,常在端盖和法兰连接处安装防尘圈。本设计中为了提高防尘效果和传动精度,采用粘圈防尘。缸体的技术要求图3.4缸体的技术要求1)缸体内径采用H8、H9配合。2)表面粗糙度对于特殊部分,比如有密封圈处Ra为0.4μm。3)缸体内径D的圆度公差值可按选9级精度,圆柱度公差值应按8级选取4)缸体端盖处端面的垂直度公差等级可选8级精度。5)缸体材质是45钢,在经过热加工处理后,表面硬度和强度都有所提高,但是化学性能还是没有得到显著改变,因此,为了提高其防腐蚀和耐磨性,常在缸体表面镀其他金属元素,比如铬等,厚度大约为三十到四十微米,镀铬之后会进行其他表面处理,抛光或电冷却。缸盖选用45号锻钢。在本设计中,缸盖厚度较高,因此它同时可以担当活塞杆的导向套的作用,根据材料和性能选用铸铁。同时,应在导向表面上堆熔黄铜、青铜或其他耐磨材料。缸盖的技术要求1)直径d,其基本尺寸同缸筒内径尺寸相同,D2(活塞杆的缓冲孔)、D3基本尺寸同活塞封圈外径的圆柱度公差值,公差为8级。2)D2、D3与d的同轴度公差值为0.01mm。103)两个端面与轴中心线的垂直度公差应该选取7级精度。4)导向孔内表面应该选取的粗糙度值为Ra3.2。图3.5缸盖的技术要求3.4.2活塞组件活塞组件主要是由活塞、活塞杆和连接件等组成,活塞可以是和活塞杆联接成一体的形式,也可以是单独分离,与活塞杆通过卡键或者螺纹连接的形式组装在一起,这样是为了便于加工和拆卸。随着缸的工作压力、工作环境、制造要求、安装方式和工作条件的不同,活塞组件可以选择多种不同的安装结构形式。1)活塞和活塞杆等组件的连接形式活塞与活塞杆的连接形式有很多,除螺纹式和半环式连接结构外还有整体式和焊接式以及锥销式等无论何种连接方式,都必须保证连接可靠。整体式连接和焊接式连接都具有结构简单,验算方便,易于定位,但损坏后拆卸不便。锥销式连接结构简单,拆卸方便,但一般需有螺母放松装置。半环式连接强度高,但是结构复杂,装拆不便,一般用螺纹连接。在本设计中活塞与活塞杆的连接形式选择螺纹式,因为这种连接方式其结构简单,拆卸方便,磨损后利于更换,一般设有弹簧垫圈、摩擦、机械等防松装置。图3.6螺纹式连接2)活塞与活塞杆活塞由于要受压力作用在缸筒内作往复运动,因此对它的耐磨度和强度、韧性都11具有较高的要求。活塞材料一般选择铸铁或。活塞杆的运动强度较高,对其材料的强度和硬度、韧性,因此必须进行较高的工艺加工和化学处理,即在表面镀一些金属材料,起到防锈、耐磨的作用。如下图所示,活塞采用整体式结构。图3.7活塞的技术要求活塞的技术要求1)活塞外径对内孔的径向跳动公差值选取7级公差。2)端面对内孔轴线的垂直度公差值选取7级公差。3)活塞外径的圆柱度公差等级值选取8级公差值活塞杆是整个缸体结构中比较重要的结构部件,它主要用来传递活塞杆和活塞和缸体的力,因此对其强度和刚度具有较高的要求。活塞杆在缸盖、缸体内往复运动,其外圆表面应当耐磨并具有防锈性能,因此,同活塞及缸体一样,外表面应该进行相应的化学处理、工艺处理,因此,在活塞杆外圆表面应镀铬。本设计中活塞杆材料选用45钢。图3.8活塞杆活塞杆头部由于要直接与工作机械比如耳座等连接,根据推力的要求选用外螺纹连接。活塞杆的技术要求活塞杆所需进行的热处理,粗加工后需进行调制后再经高频淬火,以便与提高强度和硬度。活塞杆轴颈处用来与活塞配合的部分选取的的公差值为7级,活塞杆的圆柱度公差值选9级,活塞杆上的螺纹由于要与外部机械连接,要保证可靠度,因此其精度等级选择6级进行加工,活塞杆上主要工作部分,受力表面12和配合表面粗糙度值为Ra0.32。活塞杆的密封主要用来防止外部灰尘杂质的进入和内部油液的渗出,因此选用O型密封圈来达到此目的。3)活塞的密封形式O型密封圈有许多优点,其中最大的优点是小巧轻便、结构简单、便于安装、可替代性强、密封效果好、摩擦阻力小,但对于缸筒内壁的粗糙度要求较高。L型皮碗密封优点是密封效果好,不易损坏,可靠、耐磨、需通过与压环配合,摩擦力相对于O型密封圈来说比较大,一般用于直径大于150mm的气缸。Y型密封圈性能、弹性和强度都比较好。唇部富有弹性,局部磨损后具有自我恢复能力,当工作条件不稳定时,需要和支撑环配合,提高密封效果和缸体压力稳定性能。小Y密封圈密封出除具有Y型密封圈的优点之外,最大的区别在于它的两个唇状不等高,选用此类密封圈密封时可以进行间隙安装,因此不需要和支撑环配合,相比于Y型结构简单,在活塞运动过程中不会产生变形和翻滚,可靠性强。4)活塞杆伸出端端盖结构液压缸常用的活塞杆伸出端端盖结构主要由密封圈、防尘圈、导向套、压环、螺纹连接、卡键等组成。5)活塞杆头部的连接形式活塞杆头部采用外螺纹连接,这种连接方式通用性强。图3.9外螺纹式3.4.3缓冲装置当缸筒外部载荷过大质量较高从而引起缸体运动速度过高、惯性过大时,由于缸13体本身和机械死角,容易与缸底产生碰撞和冲击,造成机械能的损失和缸体运动失衡,所以需要在缸的行程终端设置缓冲装置,以保护液压系统的稳定性工作和缸体和组件的性能和结构。缓冲所应用的知识是当活塞杆带动活塞完成工作行程走向缸体终端的时候,利用缓冲装置在出口腔内产生足够的缓冲压力,增大液压油液的出口阻力,从而降低活塞的运动速度,避免与缸底的碰撞。由于在本设计中,液压缸质量较大,在高速运载下容易产生由于惯性而造成的撞击情况,所以常常在行程终端设置缓冲装置,用来避免应碰撞造成的冲击和噪声,以及对液压缸产生的不稳定和冲击。本设计中的液压缸运动惯性不大、速度也不高,因此选用可调型恒节流面积缓冲装置。3.4.4排气装置液压传动系统在执行运动的过程中往往会混入气体,造成液压油液的纯度不足、缸内压力的不稳定,从而造成液压缸系统工作失常,产生振动、爬行、前冲等现象,甚至会造成整个液压系统工作效果出现明显偏差,精度降低,因此需要在液压缸内安装排气塞等排气装置,减少或避免空气的积压。有的液压缸对缸体本身的密封性要求不高,因此有些气体会及时通过其他渠道排出,从而不需要做专门的排气设计,同时,将进出油口布置在油缸的缸筒最高处,也能使空气随着液压油液排出,排到邮箱后再从邮箱端口溢出。为使液压缸运动过程稳定可靠,液压缸在最初安装未使用前应该进行某些处理,比如加热或蒸汽燃烧,将油缸内的气体全部排出,或者在缸体上安装排气塞达到此种效果。另外,由于系统在安装或停止工作后压力的瞬间变化常会渗入空气,在再次使用前必须将空气排尽,因此,需安装排气塞等排气装置,以防止爬行、前冲现象的产生而造成的缸体运动失衡的现象。3.4.5防尘塞防尘圈的选择原则1)不磨损活塞杆;2)不产生爬行;3)不粘着滞涩;4)不对所作用的伺服液压缸增加摩擦;14如果防尘圈的选择出现偏差,会引起其对缸盖法兰盖的摩擦力的增加,将保护活塞杆与活塞连接部分表面起润滑作用的粘附性油膜层刮下来,从而造成密封失效,造成粘附性油膜渗漏,对整个缸体的运动和工作是不利的。防尘圈的作用为了防止活塞杆做伸缩运动时,将系统外的灰尘杂质和其他液体带到活塞杆与活塞连接处的密封装置部分从而引起密封失效,降低寿命。综上所述,根据机械设计手册第四卷,选用丁型无骨架防尘圈,尺寸为45mm4液压缸的联接计4.1缸盖连接计算缸体和缸盖采用法兰式螺栓联接时图4.1螺栓联接螺纹处的拉应力4d2ZKF(K2,螺纹拧紧系数。F是缸体螺丝处所受拉力)螺纹处的切应力ZKFK301d2.0d(K1是螺纹内摩擦系数,一般取0.12)合成应力3.1n(是螺纹材料的许用应力)经计算得符合条件,因此可采用法兰是螺栓连接。4.2活塞与活塞杆的联接计算活塞与活塞杆采用螺纹连接时图4.2螺纹联接15活塞杆危险截面(螺纹退刀槽)处的拉应力214dFKF是液压缸输出拉力,pd422)(DF3.1n(是活塞杆材料的许用应力)。经计算得符合条件,因此可采用此连接方式4.3活塞杆的计算4.3.1活塞杆直径的计算活塞杆的直径可以根据速比来确定,公式如下1-dD4.1速比21由公式23.327计算得d45mm事实上也可以从下面的表格中直接查取,表如4-1所示。因为缸筒内径为63mm,从上表中选取速比为2的活塞杆直径是45mm,这也正是之前在确定活塞厚度的时候所用到的数据。4.3.2活塞杆强度的计算活塞杆端部的负载连接点,与液压缸支撑之间的距离为BL,如果BL10d就用下式计算活塞杆强度102d6F(4.2)式中F液压缸的最大推力(或拉力)材料的屈服强度安全系数,一般取5d活塞杆直径实际上式中的s/n就是材料的许用应力,之前已经给出了45号钢的许用应力为[]s/n360/572MP最大推力F31162N于是根据式23.328得到活塞杆的直径16d23mm可知强度符合要求。表4.1内径的选择活塞杆直径计算缸筒内径D/mm速度比21.461.331.251.15d/mm402822201814503628252218634536322822805645403638906050454032100705650453611080605650401259070605645140100807060504.3.3活塞杆弯矩稳定性验算根据机械设计手册第四卷液压缸承受轴向压缩载荷时,当活塞杆直径d与活塞杆的计算长度l之比大于10时,应校核活塞杆的纵向抗弯强度或稳定性。(1)若受力F1完全在轴线上,主要是按下式验证nkk1FF(4.3)FLEKEI226210k(4.4)式中EMPabaE51078.1111圆截面444059.064mddI17图4.3活塞杆稳定性验算根据上述要求先计算本液压缸中活塞杆截面的惯性矩I46189.3044m缸体支撑长度BL394mm(见缸体装配图)因此安装导向系数K1.5分别将以上数据带入公式中,得出活塞杆失稳力kF2.828510N选取安全系数kn5得到最大承载力的判别式FkF/kn4410N显然符合条件,因为最大工作压力是3.2410N,而额定工作压力只有2.1410N。液压缸结构尺寸如下18表4.2液压缸结构尺寸序号结构尺寸/mm1缸体内径632缸体总长2903缸体外径954缸体厚度165活塞杆直径456活塞杆长度3117活塞内径328活塞厚度609缸盖厚度6010缸底厚度2511缸底内径415液压缸组件的工艺规程设计机械加工工艺过程设计在保证产品质量的前提下,尽量提高生产率和降低成本,充分利用本企业现有生产条件,尽可能采用国内外先进工艺技术和经验,完成“机械加工工艺过程卡片”所包含的内容,所用术语、符号、计量单位、格式等符合相应标准。机械加工工艺过程设计的主要依据1)产品的装配图样和零件图样。2)产品的生产纲领。3)在进行机械加工时,现有生产条件和资料,是指毛坯材料和尺寸的选择,生产条件、工装设备、及专用设备的制造要求和技术工人的生产质量、生产效率和有关19资料和有关标准测验。4国内外同类产品的有关工艺资料等。机械加工工艺过程的设计步骤1)分析研究产品的装配图和零件图在进行零件机械加工工艺过程规程设计时,首先应分析零件图及其所在部件的装配图,了解该零件在部件中的装配位置,功用和对其提出的技术要求,明确零件的形状和主要表面,以便在拟订机械加工工艺过程时采取合理方法和措施保证其使用要求。对零件的技术要求进行分析,主要内容包括掌握零件的结构形状,材料,硬度和热处理情况,形成机械加工工艺过程初步构思。分析零件上需要进行加工的表面,那些表面加工精度高,那些表面加工精度低,那些表面需要作为粗基准或精基准等,以及需加工表面的加工尺寸精度、位置精度和形状精度以及应该进行那些化学处理和热处理、工艺处理。对各加工表面有初步的加工思路和加工方案,对有关要求进行整理。液压缸缸体装配图和零件图如下图所示图5.1装配体20图5.2缸盖2)对装配图和零件图进行工艺审查和工艺过程设计、审查零件图上的视图、尺寸、公差和技术要求是否统一,正确,完整。3)确定毛坯的种类和制造方法零件的材料在进行结构设计时已经确定,因此在设计零件的机械加工工艺过程时,主要确定毛坯的尺寸以及相应的制造方法。4)拟定工艺加工路线选择定位基准(精基准、粗基准、定位夹紧的表示),确定表面加工方法或方案。工件上的加工表面往往需要经过粗加工、半精加工、精加工等才能逐步达到所要设计的质量要求,具体加工方法的选择一般要根据设计要求、精度以及尺寸要求,对所要加工的表面进行精度方面的排查和选择,确定先加工面和后加工面,然后对所加工面进行一系列方案设计,最后确定加工顺序。5)确定各工学的加工余量和公差。由于零件机械加工过程中涉及的因素很多,按计算法确定工序间的机械加工余量目前还缺少充分实践数据资料,因此查表法和经验加查表在生产中应用广泛。6)确定各工序采用的设备及工艺装备机床以及工装设备备的选择应在满足零件加工工艺的需要和可靠地保证零件加工质量的前提下,优先考虑标准化的工艺装备,降低生产准备费用。对于必须改装的设备,需在经济和论证的基础上结合工序设计提出专用设备设计任务书。工艺加工21以下是对缸盖的拟定工艺规程设计表5.1缸盖的工艺规程设计工序号工序内容简要说明01一箱多件沙型铸造02进行人工时效处理消除内应力03涂漆防止生锈04铣φ47mm孔的端面先加工面05铣φ53mm孔的端面06铣φ47mm孔和φ53mm孔在同一基准的两个端面07钻深12.5mm的孔和宽6mm的孔08车φ8mm孔和φ12mm的基准面09分别钻、扩、铰φ53mm的孔,倒角4510钻φ8mm和钻、半精铰、φ12mm孔,倒角4511钻、半精铰、精铰φ12mm的孔,倒角4512钻螺纹孔φ6mm,攻丝M8-6H13钻φ6mm的深螺纹孔,锪120的倒角后加工孔14倒角15检验16入库6液压缸的工装设计根据设计要求合理选择机床设备是一件很重要的工作,机床设备选择是否合理,22对于工件的制造及其加工质量都有很到的影响,因此在选择机床时应考虑以下几个因素机床的尺寸规格要与被加工的工件的外廓尺寸、精度要求相适应。机床的生产率应与被加工工件的生产类型相适应。机床的选择应考虑工厂的现有设备条件。机床夹具选择要与生产类型相适应,单件小批生产尽量采用通用夹具,大批量生产采用高效或专用夹具。刀具选择主要取决于加工方法,工件材料,加工要求,生产率和经济性等,应尽量采用标准刀具。大批量生产可采用高效率复合刀具。量具主要取决于生产类型和零件的加工精度要求,单件小批量生产尽量采用通用量具,大批大量生产采用量规或高校专用检验夹具。机械加工工艺装备主要包括刀具,夹具,量具和辅具。金属切削刀具的种类很多,结构多种多样,常用的刀具有车刀、钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、铣刀、齿轮刀具等,除大批大量生产采用专用刀具、复合刀具和特殊零件采用特殊刀具外,生产中一般采用标准刀具,刀具材料一般为高速钢和硬质合金。在选择量具时,主要根据被加工零件的精度尺寸、形状、和生产类型等条件进行选择。机床附件(通用夹具)是指机床的通用夹具,其结构参数已标准化或通用化,一般以机床附件的形式可共供用户选择。机床辅具是连接机床与道具的工具,简称辅具,包括各种刀杆、刀夹、刀座、刀套、夹头、夹套、过渡套、中间套、接长套、接长杆等。一般按使用机床的类型分为车床辅具、铣床辅具、钻床辅具、镗床辅具、刨床辅具、拉床辅具、磨床辅具、齿轮加工机床辅具等。机床辅具是机械加工必不可少的工艺装备之一,对保证加工质量和提高生产效率有重要影响。7总结经过三个多月的学习,我的毕业课题最终结果也浮出水面,从刚开始的问题层出不穷,到中间逐步解决,再到最后有了整体思路,在这个过程中,不断的学习和探索,请教老师、和同学讨论,都让我的毕业设计有了充实和丰厚的体验。在设计过程中,通过对液压缸的结构组件的分析、计算、选择、构思、绘图、总体校验,每个过程都经过了反复的审核。液压缸结构参数的计算包括活塞杆直径、缸体内径、外径、厚度等。23液压缸结构设计包括缸体和缸盖的连接、活塞和活塞杆的连接、缸底和缸体的连接、活塞等。液压缸结构组件的设计包括对各个组件的选择和配合,对密封装置和缓冲装置进行搭配等。我在本次毕业设计过程中,难点是缓冲装置的设置。刚开始设计成可调型缓冲节流装置,后期在老师的指导下,选择了缸内缓冲。我们在设计过程中,不单单考虑形状问题,而且也要考虑加工问题,考虑实际生产问题。24参考文献[1]姜继海.液压与气压传动[M].北京高等教育出版社,2009.[2]机械设计手册编委会.机械设计手册单行本[M].北京机械工业出版社,2007.[3]高等学校毕业设计指导手册[M]。北京高等教育出版社,1998.[4]机械设计手册[M].北京化学工业出版社,2008.[6]左键民.液压与气压传动[M].北京机械工业出版社,2008.[7]王以伦.液压与气动技术[M].北京中央广播电视大学出版社,2007.[8]机械零件设计手册[M].北京冶金工业出版社,1980.[10]尹志强主编.机电一体化系统课程设计指导书[M].北京机械工业出版社,2008.[11]扬培元.液压系统设计简明手册[M].北京机械工业出版社,1999.[12]李柱.互换性与技术测量[M].武汉华中科技大学出版社,1998.[13]肖开学.使用设备润滑与密封技术问答[M].北京机械工业出版社,2000.[14]徐灏.机械设计.下册.沈阳东北大学出版社,1988.[15]陈立锋等.一种高速双出杆液压缸缓冲装置和研究[J].液压与气动.2010(05).25致谢四个年头,转眼匆匆而逝。在即将毕业之际,感谢学校能给我们这样一个检验自己和审视自己的机会,在冲出象牙塔的最后关头丰富自己的羽翼。通过毕业设计提高自己的专业素养和基础能力,让自己为四年专业的学习交上一份满意的答卷。首先,我非常珍惜这次来之不易的可以让我提升和检验自己的机会,通过这次宝贵的机会,让我对自身的知识储备有了一个深刻的了解,将自己之前所学的知识随点进行了重新的整理和疏通。这次毕业设计的课题是液压缸组件的设计。这个课题调动了我大二大三学过的有关液压的课程,不仅如此,还深刻地研究了液压缸传动系统的整个结构,这些问题的解决还需要上网查询有关资料,并在图书馆查询有关书籍。总之,这次设计体会让我学到了许多从为接触过的知识。我的毕业设计主要在李老师指导下,让我对所学的知识进行系统性的学习,并根据写作要求查阅有关资料。在设计过程中,通过问题的发现、困惑、解决、新的发现、新的问题等循环,让我渐渐攻克了一个一个问题。尤其是在李老师帮助下我解决了很多以前解决不了的问题,在此我向您们表示衷心的感谢即将面临毕业,在结束大学生活之前,能够让自己的身心得到一个完美而又深刻的体验,是一次难忘的经历。它让我们明白我们从知识的接受者到知识的运用者的转变是需要头脑和身体力行共同实现的。将来在社会中,在工作中,我们将会承受和面临诸如此类更多更难的任务。这次毕业设计让我们进行了提前的检验和心里准备。经过这次设计,提高了我很多的能力,比如实验水平、分析问题和解决的能力、合作精神、严谨的工作作风和工作态度等。在设计过程中,前期遇到了摸不着头脑的问题,比如缸体组件设计中包括哪些组件,各个组件的设计具体又是怎样的。通过老师的指点和小组同学间的讨论,渐渐明白设计思路。中期遇到了装配体的画法问题以及结构的具体计算和选择,通过上网查资料,问老师和同学讨论,决定用三维完成。这都说明了,当时看似复杂的问题经过进一步的解剖和分析,变的可以理解。当把复杂的问题经过深入的分析之后,问题的关键和重点便可以渐渐显露。毕业设计不仅考察的是专业功底,它还提高了我们发现问题,分析问题,解决问题的能力,提高了我们开拓创新和团结合作的能力。这次毕业设计给我们的大学学习生涯画上了一个圆满的句号。通过这次设计,让我对液压系统有了更清楚地了解。通过对文献资料的阅读和对设计过程的研究,明白了液压缸的组件部分,以及各个部分的作用和构成,对零件进26行从材料选择到毛坯再到成形尺寸的设计,同时对于三维软件以及制图都有

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