毕业设计（论文）油缸的优化设计

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1、XXXXX毕业设计油缸的优化设计姓名 XXX系 别： XXXX 年 级： 06级 专 业： XXXX 指导老师： XX 答辩日期： 内 容 摘 要液压缸又称油缸，是一种将输入的液压能转换为机械能的能量转换装置，用来驱动工作机构作直线或小于360度的回转运动，输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比的直线运动式执行元件。液压缸有各种各样的形式，按照结构特点可分为：活塞式；柱塞式。摆动式；按作用方式它可分为：单作用式液压缸只能使活塞做单向运动，既压力油只能通向液压缸的一腔，而反向运动则必须依靠外力来实现；双作用式液压缸在两个方向上的运动都由压力油的推动来实现。液压缸的结构简单，工作可靠，与杠杆、连

2、杆、齿轮、齿条、棘轮、棘爪、凸轮等机构配合，还能实现多种机械运动，因此在液压传动系统中得到广泛应用。目前机床传动系统85%采用液压传动与控制，如：磨、铣、刨及组合车床等。工程机械中，普遍采用液压传动，如：挖掘机、轮胎、装载机、汽车启动机、覆带推土机、自行式铲运机、平地机、压路机等。在农业机械中，目前已用联合收割机、拖拉机、工具悬挂机。在汽车工业中，液压制功、液压自卸、消防云梯等都得到广泛运用。在冶金工业中，如：电炉控制系统、轧钢机的控制系统、手炉控制等。在轻纺工业中，诸如：注塑机、橡胶硫化机、造纸机、印刷机、纺织机械等。在船舶工业中，如：打捞船、采油平台、气垫船及船舶辅机等。在国防工业中，陆、

3、海、空、三军的很多武器装备都采用了液压传动控制，如：飞机、坦克、火炮、导弹和火箭等。关 键 字功能分析 结构分析 工艺规程 规程规划 重要工序编程 设计总结目 录一 产品的功能与用途分析-1二 零件的功能分析2三 零件的技术要分析4四 零件的加工工艺分析6五 零件加工工艺规程制定7七 关键工序的数控加工程序编制14参考文献1718一、产品的功能与用途分析液压缸又称油缸，液压执行元件是把液体的压力能转换成机械能的装置，它驱动机构做直线往复或旋转（或摆动）运动，其输出为力和速度或转速。液压缸按机构可分为3种：（1）活塞式；（2）柱塞式；（3）摆动式。按作用可分为：但作用式和双作用式，单作用活塞只能

4、使活塞但方向运动，即液压油只是通向液压缸的一腔，而另一方必须依靠外力来实现；双作用液压缸两个方向都能运动，俩个方向的力都是由压力来实现的。活塞有以下优点：（1）在同等体积下，液压能产生更大的动力，也就是说在同等功率下，液压装置的体积小，质量小，结构紧凑，即它有大的功率密度；（2）压装置做到了速度无极调节而且速度调节范围很大，并且可以在工作时进行调节； （3）液压装置工作平稳，换向冲击小，便于频繁换向； （4）液压装置易于实现过载保护，使用寿命长； （5）液压装置易于实现自动化，便于与电气装置和电子控制结合，实现繁杂运动和操作； （6）液压元件易于实现标注化，液压装置便于设计，制作和推广使用。由

5、于液压技术有很多优点，从民用到国防，从一般传动到精密控制，都得到了广泛的应用。在机械工业中，目前机床传动系统有85%采用液压传动与控制，如磨、铣、刨、拉、及组合车床等；在工程机械中，普遍采用了液压传动，如挖掘机、轮胎装载机、汽车起动机、履带推土机，自行式铲运机、平地机、压路机等；在农业机械中，目前已用于联合收割机、拖拉机、工具悬挂系统；在汽车工业中，液压制动、液压自卸、消防云梯等都得到广泛应用；在冶金工业中，如电炉控制系统、轧钢机的控制系统、手炉装料、转炉控制，高炉控制等；在轻纺工业中，诸如注塑机、橡胶硫化机、造纸机、印刷机、纺织机械等；在船舶工业中，如全液压挖泥船、打捞船、采油平台、翼船、气

6、垫船及船舶辅机等。在国防工业中，陆、海、空三军的很多武器装备都采用了液压传动与控制，如飞机、坦克、火炮、导弹和火箭等；总之，一切工程领域，凡是有机械设备的场合，均可采用液压技术，越来越多。二、零件的功能分析油缸主要由活塞杆、活塞、端盖、缸筒、缓冲装置、密封装置、排气装置等零部件组成的。1 活塞承受气体压力,并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转，活塞顶部还是燃烧室。由于活塞在钢筒内作往复运动，因此，必须具备极好的滑动性能，在运动时不能损伤钢筒的内表面。再则，因活塞受到高压力以及与端盖冲击力的作用，因而活塞的材料和结构必须具有足够的强度。由于活塞需要连续的运行，所以当钢筒内壁发生咬死现象会使油缸不能运

7、作或密封件损坏等故障，常常需要在活塞表面烧焊上一层铜合金。这样能提高油缸的滑动性能，而且即使油中混有异物或沟部的破损金属进入钢筒和活塞之间，也能使活塞密封寿命提高。2 活塞杆油缸中传递机械力的重要元件.，由于油缸应用于各种使用条件下，因而要求活塞杆不能经受压缩、弯曲和振动等载荷的作用，同时还必须具有耐磨性和耐腐蚀性。活塞杆无论是实心还是空心的，通常都用钢材制造。活塞杆在钢筒内往复运动，其外圆表面应当耐磨并具有防锈能力，故活塞杆外圆表面有时需镀鉻。3缸筒：缸体组件与活塞组件构成密封的容腔，承受油压。它与缸盖、缸底、油口等零件构成密封的夸腔，用来容化内压力油板，同时它还是活塞的运动“轨道”，内腔被

8、活塞分成两区，通过液压油的形成油压，带动活塞杆运动。因此缸体组件要有足够的强度，较高的表面精度和可靠的密封性。4、端盖：端盖通常由钢材制成，有前端盖和后端盖之分，分别安装在缸筒的前后，通过焊接，法兰，螺纹等方式与缸筒连接，使缸筒形成封闭的油腔。所以端盖必须要有一定的刚度和强度。5、缓冲装置：液压缸的活塞杆具有一定的质量，在液压力的驱动下运动时具有很大的动量。在它们的型行程终端，当杆头进入液压缸的端盖和缸底部分时，会引起机械碰撞，会产生很大的冲击压力和噪音。采用缓冲装置，就是为了避免这种机械碰撞，但冲击压力仍然存在，这就必然会严重影响液压缸和整个液压系统的强度及正常工作。缓冲装置可以防止和减少活

9、塞及活塞杆等运动部件在运动时对缸底或端盖时的冲击，在它们的行程终端实现速度的递减，直至为零。6、密封装置：良好的密封是液压缸传递动力和正常运动的保证，密封装置是液压缸和其它元件不可缺少的一部分，其作用是防止泄漏，防止机尘、杂质、水污从外部侵入，对密封装置的基本要求：在工作压力下密封效果好，且摩擦阻力和泄漏少，在使用范围内的耐磨性，耐油性和抗腐蚀性性能，密封元件表面不易损坏且寿命长，结构简单，使用安装维修方便。7、排气装置：压力油进入液压缸后，缸内仍存有空气，由于空气具有压缩性和滞后扩张性会造成液压缸和整个液压系统在工作中的颤振和爬行不稳定，影响液压缸的正常工作。而排气装置九是排除缸内存有的空气

10、。三、零件的技术要求分析1、 活塞杆：、由于活塞杆是连接活塞和工作部件的传力零件，它必须有足够的强度和刚度，所以在活塞杆粗车后需要进行调制处理，消除应力，使其硬度达到HB220260；、由于活塞杆在活塞杆在钢筒内往复运动，其外圆表面应当耐磨并具有防锈能力，故活塞杆外圆表面有时需镀鉻，所以在活塞杆粗磨后需要进行电镀，使其镀鉻硬度到达HV8001000；、由于活塞杆在与活塞的装配中，要让活塞与活塞更紧密，需要在活塞杆尾部转一个的孔，在其中放入钢珠，并用紧定螺栓旋紧，使活塞不易因工作而松动或脱落，所以在总装的时候再配钻这个的孔；、由于杆头与杆身是模锻件，所以杆身与端部的连接部分的形状允许根据工艺有所

11、改变，但应当圆滑过渡。2、 活塞：由于活塞的各个要求在数车中多可以保证，所以只需要在加工的时候注意锐边的倒钝和去毛刺。四、零件的加工工艺分析活塞杆：1、零件各表面加工方法及其作用活塞杆的杆身表面、倒角、凹槽、退刀槽及螺纹都在普通车床（CA6140）上加工即可，然后进行热处理，在普通车床上进行精车，最后在在杆身的表面进行镀鉻处理，使杆身表面的硬度、刚度及表面光洁度都到达规定要求；2、 关键表面之间的相互位置精度如何保证由于在活塞杆上，其中轴和扁平面的中心孔之间有一定的垂直度要求，为了保证其垂直度，进行一次装夹，即用三爪卡盘将杆头夹紧，尾部用顶针顶住杆身的中心；同时轴之间还有同轴度要求，为了保证起

12、同轴度，可采用基准统一原则来保证。3、 热处理、表面处理等特殊工序的安排为了保证活塞杆锻造后的加工，应在锻打后进行正火或退火，消除其应力；为了保证活塞杆的刚度硬度要求，需在粗车后安排活塞杆进行调制处理，消除活塞杆的内应力；在活塞杆精车后为了提高杆身的表面光洁度，需对其杆身进行抛光处理。4、 工序划分，定位夹紧方案由于活塞杆的加工需要经过锻造粗车精车镗孔粗磨电镀精磨抛光等一系列的加工，但是大致可以看为两个部分：一为杆身的加工；二为杆头扁平面的加工。杆身的加工可在普通车床（CA6140）上进行粗车、精车及抛光处理，采用三爪卡盘将杆头夹紧，用顶尖顶住杆尾中心进行加工。杆头扁平面的孔加工时，在镗床上加

13、工，用两个V形块及压板用螺栓旋紧进行定位夹紧。活塞：1、 零件各表面加工方法及其作用活塞的内凹槽、内沟槽、凹槽、倒角、螺纹等加工都在数控车床上加工，夹具选用三爪卡盘，各表面的粗糙度等各要求都能够保证；钻两均布孔在钻床上加工，采用专用夹具进行夹紧定位，用钻模板套、螺栓夹紧进行加工。2、关键表面之间的相互位置精度如何保证轴与中心孔有垂直度要求，为保证其垂直度，可采用一次装夹，外孔与内孔的同轴度则采用互为基准保证，以外孔或内孔为基准进行加工。3、热处理、表面处理等特殊工序的安排由于活塞在活塞内部承受液体压力，受到高压力以及与端盖冲击力的作用，因而活塞的材料和结构必须具有足够的强度。所以在锻后进行正火

14、或退火处理，保证其硬度和刚度，并消除其应力。5、 工序划分，定位夹紧方案活塞的大体加工可分为两方面：一、在数控车床上加工各表面及其凹槽、外凹槽、内沟槽等；二、在钻床上进行钻孔。在数控车床上加工时，只需要用三爪卡盘将其夹紧便可完成加工。在钻床上加工两个均布孔和配钻的M8孔时采用专用夹具进行定位夹紧。五、零件加工工艺规程制度活塞杆：工序1：圆柱钢按下料；工序2：锻打杆头R50； 工序3：热处理；锻后对工件进行正火或退火，消除其应力工序4：铣活塞杆尾部，铣至定总长；切削用量的确定：根据机床实际情况和查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导表2-21、表2-22得，刀具选择硬质合金铣刀、以为工件的材料为4

15、5，故=0.150.3选=0.2mm/r，铣削速度V=120150mm/min工序5：钻杆头的中心孔；工序6：粗车外圆及退刀槽，并倒角；1、 加工条件：工件材料为45，模锻件。粗车、的外圆，留一定余量。机床为CA6140.2、 切削用量的确定： 进给量f：根据相关资料查得，刀片材料为铸铁铜合金，刀杆尺寸1625，f=0.50.8mm/r，按CA6140的实际情况，取f=0.56mm/r 主轴转速的确定：根据机械制造工艺与机床夹具课程设计指导表2-19、表2-20查得n=362/r/min 切削速度的确定：根据=51.2m/min 背吃刀量：查得=4mm工序7：热处理；使其硬度达到HB22026

16、0由于活塞杆有一定的强度硬度要求，故粗车后进行热处理，提高其强度硬度。工序8：精车杆身外圆，留少许余量；车螺纹至图样要求；精车外圆时：可根据工序6计算，其中f=0.51mm/r，主轴转速v=565r/min,切削速度根据公式计算得v=80m/min,背吃刀量=3mm车螺纹时:、切削速度的确定：查切削用量手册表21可知，采用高速钢螺纹刀，粗车螺纹时，背吃刀量=0.2mm，走刀次数i=2，所以根据公式，其中=11.8,m=0.11, =0.7, =0.3,螺距t=1，,=0.75所以粗车螺纹时：m/min=22m/min精车螺纹时： m/min=37m/min、主轴转速的确定：粗车螺纹时：r/mi

17、n=191r/min,根据机床实际情况，选取n=200r/min精车螺纹时：r/min=326r/min，根据机床实际情况，选取n=400r/min、进给量的确定：粗车螺纹时f=0.51min/r,精车螺纹时f=0.24min/r工序9：铣杆头的两端面至图样要求。1、 主轴转速的确定：根据数控加工工艺手册查得，钻头材料为硬质合金钢，故选=0.67mm/r，n=420r/min2、 实际切削速度: =m/min=65.94m/min3、背吃刀量：=3mm工序10：镗杆头的孔至图样要求；查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导可知，镗孔时的各个参数：主轴转速n=410r/min,切削速度=m/min=

18、64.37m/min，进给量f=0.356min/r工序11：粗磨杆身；查机械加工工艺磨削加工手册表5.3-1可知，机床型号为MB1332E，各参数如下：1、 外圆磨削的轴向进给量f：粗磨f=（0.30.7）bs，砂轮宽度为45mm，所以进给量f=20mm2、 砂轮转速：n=320r/min3、 砂轮速度：=45m/min4、 背吃刀量：=0.32mm工序12：对活塞杆杆身进行进行电镀处理；由于活塞杆在活塞杆在钢筒内往复运动，其外圆表面应当耐磨并具有防锈能力，故活塞杆外圆表面有时需进行电镀，增加杆身强度硬度。工序13：精磨杆身；查机械加工工艺磨削加工手册表5.3-1可知，机床型号为MB1332

19、E，各参数如下：1、 外圆磨削的轴向进给量f：精磨f=（0.10.3）bs，砂轮宽度为45mm，所以进给量f=10mm2、 砂轮转速：n=480r/min3、 砂轮速度：=68m4、 /min背吃刀量：=0.15mm工序14：对杆身进行抛光处理；由于活塞杆杆身需要在钢筒内往复运动，与钢筒内壁可能发生摩擦，为了保证杆身在钢筒内的运动，需要对杆身进行抛光处理，提高杆身的表面光洁度，减少摩擦力。工序15：终检。活塞：工序1：锻造工序2：转的内孔 查相关资料得，用钻头钻孔时，其进给量和切屑速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量和切屑速度的关系为：=(1.21.8)式中，、为加工实心孔的切削用量查表可得：=

20、0.56min/r切削手册表2.7=19.25m/min切削手册表2.13及表2.14由此可计算得： 取=1.35=0.76 min/r 取=7.7 m/min所以=r/min=68r/min按机床选取Qm/min=7.69m/min工序3：热处理锻后进行热处理，消除应力。工序4：粗车所在端面，及车外圆表面至。1、 背吃刀量：单边余量Z=1.5，可以一次切除，2、 进给量：查切削手册后，选取=0.5mm/r3、 计算切削速度：查切削手册得： =m/min=116m/min4、 确定主轴转速：=r/min=535.42 r/min，根据机床的实际情况，选取n=560r/min，所以实际的切削速度

21、为：=m/min=123m/min工序5：粗车外凹槽及的凹槽加工材料：正火处理后的45，=0.60Gpa，模锻件1、 进给量：查切削用量简明手册得：=0.50.7mm/r，根据机床的实际情况，取=0.51mm/r2、 切削速度：查切削用量简明手册的相关资料得，切削速度的计算公式为：=108.6m/min其中寿命T=60min 。3、 主轴转速：=586.2r/min根据机床实际情况，选=633m/min4、 实际切削速度：根据=119m/min工序6：车的内槽，勾的内凹槽，并倒角。工序7：调头，粗车所在端面。工序8：精车的两外凹槽，精车的外凹槽，车至图样要求。1、 进给量的确定：差各手册可得=

22、0.1mm/r2、 主轴转速的确定：查表后选=800r/min3、 切削速度的确定：根据=m/min=162m/min工序9：车的螺纹，并倒角。1、 切削速度的确定：查切削用量手册表21得：=11.8，m=0.11，=0.70，=0.3，螺距=1，=1.11，=0.75，所以粗车螺距时：m/min=21.57m/min精车螺距时：m/min=36.7m/min2、 主轴转速的确定：粗车螺纹时：r/min=191r/min实际切削速度；=31m/min精车螺纹时=325r/min实际切削速度：=63m/min工序10：钻均布的两孔。因为孔的精度要求不是很高，故只需钻一次便可以加工完，查机械加工工

23、艺手册可得：采用钻头直径为=8mm，=800Mpa, =0.120.16mm/r,根据机床选=0.13mm/r，切削速度为=11mm/min根据得=437.8r/min工序11：钻M8的螺纹孔，并攻螺纹。无精度要求，可参照工序10完成加工。工序12：终检。六 关键工序的数控加工程序编制零件加工走刀路线如上图所示活塞的数控加工程序：%00001N10 G97 S800 M03 T01 M08;N20 G90 G54 X100.0 Z50.0;N30 G73 V12.0 R5.0 N40 G73 P50 Q120 V0.5 W0.1 F0.3N50 G00 X100.0 Z10.0N60 G01

24、X80.0 Z0N70 G01 X69.0 Z-5.0N80 G01 X73.0 Z-8.0N90 G01 X69.0 Z-18.0N100 G01 X74.0 Z-32.0N110 G01 X69.0 Z-42.0N120 G01 X73.0 Z-48.0N130 G70 P50 Q120 F0.1N140 G28 X100.0 Z50.0N150 G00 X80.0 Z10.0 N160 G01 X62.0 Z-21.85N170 G01 X59.0 Z-28.15N180 G00 X100.0 Z20.0N190 M05 M09N200 M00N210 M06 T02N220 G97 S

25、600 M03 M08N230 G90 G54 X100.0 Z50.0N240 G00 X50.0 Z10.0 N250 G01 X47.0 Z0N260 G01 X47.0 Z-1.0N270 G01 X45.0 Z-4.0N280 G01 X49.0 Z-0.8N290 G01 X45.0 Z-14.0 N300 G01 X45.0 Z-15.0 R1.0N310 G28 X100.0 Z50.0N320 M05 M09N330 M00N340 G97 S600 M03 M08 N350 G90 G54 X100.0 Z50.0N360 G00 X50.0 Z10.0N370 G01 X

26、38.0 Z0N380 G01 X36.0 Z-1.0N390 G01 X36.0 Z-29.0N400 G01 X38.0 Z-30.0N410 G28 X100.0 Z50.0N420 M05 M09N430 M00N440 G97 S800 M03 T03 M08N450 G90 G54 X100.0 Z50.0N460 G00 X50.0 Z10.0N470 G01 X36.0 Z0N480 G92 X35.1 Z-30.0 F1.5N490 X34.5N500 X33.9N510 X33.5N520 X33.4N530 G28 X100.0 Z50.0N540 M05 M09 N550 M30% 参 考 文 献：【1】 颜荣庆、李自光、贺尚红主编，现代工程机械液压与液力系统，人民交通出版社，2001【2】杨建明主编，数控加工工艺与编程，北京理工大学出版社，2006.8【3】 吴拓、方琼珊主编，机械制造工艺与机床夹具课程设计指导， 机械工业出版社,2006.1【4】 吴新佳，机械制造工艺装备，西安电子科技大学出版社，2006.2，简明机械零件设，计实用手册，北京机械工业出版社，1999.10【5】 艾兴、肖诗纲主编，切削用量手册，机械工业出版社，1985.01【6】王先逵主编，机械加工工艺手册磨削加工手册，机械工业出版社,2008.6-=