毕业设计（论文）液压破碎锤(ZT100)制造工艺及液压控制系统设计说明书

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1、 摘要液压破碎锤是工程机械的辅助机械，我国整个社会工业化进程尚未完成，大量的铁路、公路、水利基本建设正在和将要进行。未来工程方面对各类现代化机械设备的需求将会越来越大，给液压破碎锤等提供了大量的市场机会。因此要求对液压破碎锤性能上进行改进，提升产品的品质，能够提高工作效率，使其更有效的应用于工程建设。本文分析了当今液压破碎锤的国内外现状及未来发展趋势，描述了液压破碎锤的研究现状和设计理论。进行配套零件的设计及其主要零件制造工艺设计，其中上缸体和下缸体是破碎锤产品制造企业生产的核心零件。本次设计通过查询关于破碎锤技术相关资料，了解破碎锤机械产品的概况、结构和使用性能，掌握配套零部件的技术和性能要

2、求。结合所学的机械制造专业相关理论和实践知识，分别进行配套零部件二维、三维绘制和装配；制定主要零件上缸体、下缸体的机械制造工艺规程；通过分析破碎锤的动作过程和液压控制要求，设计液压控制系统。关键词：液压破碎锤；上缸体；下缸体；液压控制系统；制造工艺规程；AbstractConstruction machinery hydraulic breaker is the auxiliary machinery, the process of industrialization of the whole society has not been completed, a large number of

3、railway, highway, water conservancy construction is and will be held. Thus requiring the performance of the hydraulic breaker to improve, enhance product quality, to improve efficiency, make it more effective used in construction. This paper analyzes the current status of hydraulic breaking hammer a

4、nd future development trends at home and abroad, describes the research hydraulic breaker status and design theory. The supporting parts of the design and manufacturing process design the main part of which is on the cylinder block and cylinder under the hammer the core of manufacturing production p

5、arts. The design by understanding the profile of breaking hammer machinery, structure and performance, to master the technology necessary parts and performance requirements. supporting parts respectively two and three dimensional rendering and assembly; by analyzing the broken hammer action processe

6、s and hydraulic control requirements, design of hydraulic control system. Keywords: hydraulic breaker; on the block; under the cylinder; hydraulic control system; manufacturing process planning目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 液压破碎锤及其功能应用11.1.1 液压破碎锤的功能特点11.1.2 液压破碎锤的应用及举例21.2 液压破碎锤国内外发展状况21.2.1 国外现状21.2.2

7、 国内现状21.2.3 国内外液压破碎锤的差距3第2章 配套零部件设计与分析42.1 主要配套零部件设计42.1.1 上缸体42.1.2 下缸体42.1.3 夹板安装方式的选择. .6 2.1.4 液压破碎锤组装造型. .72.2 主要配合尺寸的计算. .7 2.1.1 钎杆与扁销之间配合间隙校核.72.2.2 钎杆与上导向套之间配合间隙校核82.2.3 钎杆与下导向套之间配合间隙校核9第3章 配套零部件制造工艺设计103.1 上缸体制造工艺设计103.1.1 零件分析103.1.2 机械加工工艺规程设计113.1.3 制定机加工工艺路线123.1.4 确定机械加工切削用量及基本工时143.2

8、 下缸体制造工艺设计223.2.1 零件分析223.2.2 机械加工工艺规程设计233.2.3 制定机加工工艺路线243.2.4 下缸体制造工艺总过程25第4章 液压电气控制系统设计254.1 液压破碎锤动作要求264.2 液压控制系统图设计264.2.1 动作分析264.2.2 液压控制系统图264.3液压控制系统工作原理28参考文献30结束语31致谢32附录33-33-第1章 绪论本课题说明了对韩国破碎锤机芯（中缸体）为核心，进行配套零件的设计及其主要零件制造工艺设计，机芯（中缸体）是破碎锤产品制造企业生产的核心零件。拟通过查询关于破碎锤技术资料，了解破碎锤机械产品的概况、结构和使用性能，

9、掌握配套零部件的技术和性能要求。结合所学的机械制造专业相关理论和实践知识，分别进行配套零部件二维、三维绘制和装配；通过查询锻造工艺、热处理工艺和制造工艺手册，制定主要零件的机械制造工艺规程；通过分析破碎锤的动作过程和液压控制要求，设计液压控制系统。目前，较具规模的国内生产厂家有：惊天公司、山河公司和长治液压件厂。但国内产品的市场占有率仍很低，大部分市场被韩、日本、德国的产品所占有。目前国内主要以韩国、日本破碎锤为模版组装。1.1 液压破碎锤及其功能应用液压破碎锤是一种新型的破碎工具，它在工作过程中必须以动力源、工作介质及能量转换为基础才能运动工作的。这里动力源是液压泵，而工作介质就是常用的液压

10、油。运动过程中把液压能转换为机械冲击能，即以液体压力驱动液压缸中的活塞作往复运动对外作功，并对外输出能量束进行工作。液压破碎锤可分为单人操作手持式和与大型机械配套的大型机载式。而在当今，由于大量的工程建设需要大型的机械来运转，所以液压破碎锤更多被作为一种辅助设备。液压破碎锤因为它的优点已经取代了以往的那些破碎锤，成为了具有工作效率高、省力省财、生产效率高且噪声低、无公害的新一代的破碎工具。1.1.1 液压破碎锤的功能特点液压破碎锤是一种非常重要的高效作业工具，主要用来完成各项破碎作业，比如：混凝土破碎岩石的剥离：各种建筑物的拆除与破碎；聚石场的采石作业或者岩石的破碎；隧道的岩石破碎等。 现在国

11、家要求绿色环保，所以有些液压破碎锤成为典型的环保型产品，具有噪声和粉尘控制功能。 有些液压破碎锤除了破碎功能外，还具备了一些以往破碎锤不能具备的功能比如： 自动润滑功能，陆上和水下作业功能等。对于大型的液压破碎锤由于它外壳可安装，便与它安装外壳来进行简单的搬移工作。1.1.2 液压破碎锤的应用及举例(1)拆除公路、铁路桥 拆除巴登附近5号公路上的一座长56m、宽6m、用掉450钢筋砼的桥，承包商科恩公司采用两台液压破碎锤。一台E68安装在LHR932Litronic挖掘机上，另l台 G80CITYPRO装在R942Litronic挖掘机上，拆除作业在11小时内完成。 (2)高速公路施工 我国铁

12、五局机电设备工业总公司在EX420挖掘机上配备了液压破碎锤，用于京沈高 速公路宝山(宝坻一山海关)12标段的土石方施工，在钻机不能到达的施工地段和临时需 要破碎之处，液压破碎锤都起到了很大的作用且效果较好。 除此以外还有更多的应用实例来表明了液压破碎锤在现代工程建设和社会建设所起到的重要作用，它已经进入到了我们生活中。在我们平日生活中常常可以看见液压破 碎锤的应用，它是极其重要的一种辅助机械。1.2 液压破碎锤国内外发展状况液压破碎锤是从最原始的破碎锤经过层层改进而来的，而且因为其良好的经济及社 会效益而发展迅速。液压破碎锤发展到今天按其冲击能量的来源分为：由液压油提供，气压提供，液压、气压混

13、合提供，一般气压与液压之比为3：l。但都是由液体压力驱动活塞回到原位的。现在的液压破碎锤大多数采用的液压冲击机构的形式都行程反馈控制。这种控制形式的液压锤的为了达到改变液压破碎锤的冲击能和冲击频率的目的，都是增设多个回程反馈信号孔控制各信号孔的开关或者改变系统的输入流量和压力，来调节活塞行程。 1.2.1 国外现状 国外液压破碎锤形成了当今的产品多样化、系列化的形式。液压破碎锤在欧美和日 韩得到大量生产和飞速发展。其中有我们比较熟悉的韩国GR液压锤、Sonsan液压锤、 KOMAC液压锤为主要代表；美国的GAT液压锤、STANLEY液压锤；德国克虏伯液 压锤；日本古河液压锤、小松液压锤；芬兰的

14、RAMMER液压锤等。 1.2.2 国内现状 与国外液压破碎锤相比，我国液压破碎锤的总的发展现状是：起步不晚，但发展缓慢。20世纪70年代启动开发研制液压破碎锤，80年代初得以研制开发且规模变大。而今天，大多数厂家由于质量和销售等问题，已经不再生产这些产品。只有长治液压件厂一直坚持生产液压锤，马鞍山惊天公司、湖南山河在21世纪初开始生产自己商标的液压破 碎锤，但规模仍然较小。1.2.3 国内外液压破碎锤的差距 我国的液压破碎锤较之国外的在研制和生产上有较大的差距。除了在性能指标、能 量利用率、使用寿命，制造成本高等方面，还有以下几方面： (1)液压破碎锤作为工程机械中的辅助机械，我国对液压破碎

15、锤的理论研究较多，但是缺乏真正的生产投入。 (2)对于活塞加工过程中的热处理问题存在差异。我国对活塞热处理时间要求不够准 确，而国外则控制的比较准确。 (3)材料的选择满足不了实际要求。 (4)我国液压破碎锤的生产未形成系列化、规模化。 (5)没有形成自己的产品特色，在结构形式上基本是沿用国外的结构。第2章 配套零部件设计与分析该配套零部件配装于韩国液压破碎锤中缸体，其配套零部件包括：上缸体、下缸体、内导向套、下导套、圆螺母、钎杆、螺帽、夹持组件、夹板组件、夹板螺栓、贯穿螺栓、垫圈、扁销等组成。根据搜集资料数据，确定零部件的图形尺寸。2.1 主要配套零部件设计2.1.1 上缸体该零件内腔在破碎

16、锤工作时充满氮气，具有一定的氮气压力，其上表面螺纹为氮气阀充气接头；左侧表面是与中缸体的配合表面。右侧面有四个42的螺栓通孔，该孔用于与中缸体和下缸体的连接。其缸体有一108孔，该孔与活塞有装配关系。上缸体实体见图2.1，具体尺寸和位置查看附件（零件图ZT100-1000）。图2.1 上缸体实体图2.1.2 下缸体下缸体在液压破碎锤中是用于对钎杆导向，并和夹板组件连接的重要零件，并且其和中缸体共同作用，对活塞往返运动起着重要作用。其两个端面，一个与中缸体相连接，另一个与下导套相连接；与中缸体相连接的端面上有一个油孔，用于与中缸体中的油路相通；在该表面上有4个螺栓孔，该螺栓孔是用于：贯穿螺栓将中

17、缸体、上缸体和下缸体相连接。在下缸体的两个侧面有两个凹形槽，该槽用于下缸体与夹板组件的连接；在这两个凹槽内有两个吊装螺栓孔。在下缸体的表面上有一为钎杆润滑添加黄油用孔。在扁销孔的侧面有两个小的销孔，该销孔作用是：插入保护挡杆来固定扁销在下缸体中的位置。上下表面有两个扁销孔，该扁销孔作用：扁销插入下缸体，固定钎杆动作行程；在扁销孔的平面上有连个孔：其用于插入保护挡杆，从而固定下导套相对于下缸体的位置。在下缸体的内部有与内导向套和活塞的配装表面。下缸体实体见图2.2具体尺寸和位置查看附件（零件图ZT100-1001）。 图2.2 下缸体实体图2.1.3 夹板安装方式的选择液压破碎锤一般由锤体和机架

18、组成，锤体安装在机架上，机架与挖掘机相连，液压锤的操纵方式以及液压锤与挖掘机的连接方式都与机架的形式有关。按照挖掘机与机架的安装连接位置的不同，可以分为夹板式和顶板式。夹板式是在液压锤的侧边与挖掘机的斗柄、连杆安装连接，一般都是将夹板组件与挖掘机连接，而不用专用机架。其优点是挖掘机斗柄与液压锤连接位置较低，有利于发挥挖掘机的下压作用；当拆除建筑物时，液压锤易于举高。其缺点是液压锤对铲斗油缸的作用力较大。顶板式是液压锤顶部与挖掘机连接，优点是液压锤对铲斗油缸的作用力较小，缺点是液压锤与挖掘机安装点位置较高，影响挖掘机的下压作用。经过上述分析，这里我们选择夹板式安装。夹板组件实体见图2.3（a）和

19、图2.3（b），具体尺寸和位置查看附件（夹板组件图ZT100-1002）。 图2.3 夹板组件（a）图2.3 夹板组件（b）2.1.4液压破碎锤的组装造型液压破碎锤有两部分组成：锤体部分和机架部分。利用Pro/E软件通过装配的方式将各个部分零件一一组装成型，主要过程包括： 1在装配界面，将之前成型的零件两两调入。 2点击【约束】命令，根据零件间配合关系及尺寸条件进行【匹配】、【对齐】等操作进行约束。 3. 点击【放置】命令，将零件进行旋转和移动使之最终装配完全。通过贯穿螺栓将上缸体、中缸体、下缸体之间连接，根据钎杆与上、下导向套的配合设置合理的间隙实现对破碎目标的破碎，将锤体部分安装在机架上形

20、成最终的液压破碎锤，液压破碎锤实体图如图2.4所示：图2.4 液压破碎锤实体图2.2 主要配合尺寸的计算 此设计中要求钎杆实现快速冲击破碎，故要求在钎杆与其配合表面之间必须留有一定的间隙，此间隙是通过装配来间接保证。否则会出现机器卡死，导致机械故障甚至报废。这里与钎杆相配合的主要有限制钎杆行程的扁销以及起导向作用的上导向套、下导套，只需校核此三组配合表面之间有一定的配合间隙即可，主要配合关系见图2.5：图2.5 主要配合关系2.2.1 钎杆与扁销之间配合间隙校核由于该间隙是在零件装配后才间接形成的，所以此间隙为封闭环（）。影响封闭环大小的尺寸依次有：钎杆削边槽宽度、上缸体两扁销孔距离、扁销宽度

21、；将与、依次相连可得到如右图2.5所示尺寸链。在与、尺寸链中，、是减环，是增环。已知=mm，=mm，=mm。 mmmm值为0.10.6mm，在合理间隙范围内，故合适。 图2.6 尺寸链（a）2.2.2 钎杆与上导向套之间配合间隙校核由于该间隙是在零件装配后才间接形成的，所以此间隙为封闭环（）。影响封闭环大小的尺寸依次有：钎杆半径、上导向套内孔半径；将与、依次相连可得到如下图2.6所示尺寸链。在与、尺寸链中，是减环，是增环。已知=mm，=mm。mmmm值为0.10.4mm，在合理间隙范围内，故合适。 图2.6 尺寸链（b）2.2.3 钎杆与下导向套之间配合间隙校核由于该间隙是在零件装配后才间接形

22、成的，所以此间隙封（闭环（）。影响封闭环大小的尺寸依次有：钎杆半径、下导套内孔半径；将与、依次相连可得到如右图2.6所示尺寸链。在与、尺寸链中，是减环，是增环。已知=mm，=mm。mm mm值为0.10.4mm，在合理间隙范围内，故合适。 图2.6 尺寸链（c）第3章 配套零部件制造工艺设计3.1 上缸体制造工艺设计3.1.1 零件分析1.生产类型上缸体为液压破碎锤的氮气室，是其重要零件。液压破碎锤属于中重型机械。按年产量为500台，属于中批生产。2.零件选材42CrMo钢的优点：冲击的吸收性能好，锤子砸上去会有反弹感，不能被暴力破坏，强度、淬透性高，韧性好，淬火时变形小，高温时有高的蠕变强度

23、和持久强度。用于制造机械中承受冲击、振动、弯扭、高载荷的重要零件，如机车牵引用的大齿轮、增压器传动齿轮、后轴、受载荷极大的连杆及弹簧夹，也可用于石油机械的穿孔器等。 由于液压破碎锤经常承受冲击，为使用条件苛刻的工程机械，这里选用42CrMo作为其重要零件的材料。3.零件作用该零件内腔在破碎锤工作时充满氮气，具有一定的氮气压力，其上表面螺纹为氮气阀充气接头；左侧表面是与机芯的配合表面。右侧面有四个42的螺栓通孔，该孔用于与机芯和下缸体的连接。4.零件的工艺分析该零件与机芯有一组配合表面，额外有一个氮气充气阀的接口，四个螺栓用孔，和两个用于吊装的螺纹孔。上缸体左侧面表面粗糙度为Ra=1.6；并与1

24、08孔中心线有垂直度为0.005的要求。左侧外圆柱面表面粗糙度Ra=1.6；并有0.003的圆度要求。缸体左侧面与左侧外圆端面有0.003的平行度要求。其余未注表面以Ra=6.3处理。对于定位孔的尺寸钻孔便能保证。查机械加工工艺手册（北京出版社）表5.2-6、表5.2-7、表5.2-8有关内容。可确定为：上缸体左侧面采用：粗车半精车精车；左侧圆柱表面：车半精车精车；108缸体孔采用：电解成形加工底孔镗削成形；工艺槽采用：成形刀具一次成形；4个42：钻孔扩孔；螺纹孔：钻孔攻螺纹。3.1.2 机械加工工艺规程设计1确定毛坯制造形式上缸体是液压破碎锤的重要零件，该零件材料为42CrMo。考虑到破碎过

25、程中要经常承受较大的冲击力和突变载荷，因此扭矩较小但强度要求较高，故使用锻件。由于零件为批量生产，而且精度整体要求不高，故可以采用平锻机模锻。这从提高生产率，以及对减少加工余量和提高经济效益，是比较合理的。毛坯锻件具体尺寸如图3.1:图3.1 上缸体毛坯图2.基准的选择在工艺规程设计中，正确选择定位基准，对保证零件技术要求，确定加工先后顺序有着重要影响。基准的选择正确和合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高，否则会使工艺过程问题百出。（1）粗基准的选择.该毛坯为锻造件，要加工108孔， 42孔，左侧配合面。首先由于内孔机械加工余量过大，所以选择先加工缸体外平面，并以此做为粗基准加工其相对

26、表面，并以此加工表面做为其它加工平面的粗基准。（2）精基准的选择4个42的孔和108孔要均匀布置于缸体上，故加工42孔时应以108孔外圆表面为定位基准。并以此外圆表面为定位基准精加工108孔内部。3.1.3 制定机加工工艺路线上缸体的形状是方形，且左端配合表面精度要求较高，拟将其划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。根据先粗后精；先加工基准面后加工其它表面；先加工平面后加工孔；先加工主要表面后加工次要表面的原则，批量生产拟定如下两个方案。1.工艺方案一：工序1. 粗铣缸体下平面A；工序2. 粗铣缸体前平面C；工序3. 粗铣缸体后平面D；工序4. 粗铣缸体上平面B（梯形台阶除外）；工序5. 粗

27、铣缸体右平面E；工序6. 精铣缸体下平面A；工序7. 精铣缸体前平面C；工序8. 精铣后缸体后平面D；工序9. 精铣缸体上平面B（梯形台阶除外）；工序10. 精铣缸体右平面E；工序11. 粗车缸体左端型面；工序12. 粗铣半精铣梯形台阶侧面、正面、上面；工序13. 钻、扩至4x42孔；工序14. 加工108的底孔；工序15. 粗镗缸体内腔；工序16. 半精车、精车缸体左侧型面；加工密封槽和工艺槽；工序17. 加工缸体B面、E面上的孔；工序18. 加工缸体左面定位销孔；工序19. 按图纸要求检验。2.工艺方案二：工序1. 粗铣缸体下平面A；工序2. 粗铣缸体前平面C；工序3. 粗铣缸体后平面D；

28、工序4. 粗铣缸体上平面B（梯形台阶除外）；工序5. 粗铣缸体右平面E；工序6. 精铣缸体下平面A；工序7. 精铣缸体前平面C；工序8. 精铣缸体后平面D；工序9. 精铣缸体上平面B（梯形台阶除外）；工序10. 精铣缸体右平面E；工序11. 粗车缸体左端型面；工序12. 粗铣半精铣梯形台阶侧面、正面、上面；工序13. 加工108的底孔；工序14. 粗镗缸体内腔166；工序15. 钻、扩至4x42孔；工序16. 半精车、精车缸体左侧型面；加工密封槽和工艺槽；工序17. 加工缸体B面、E面上的孔；工序18. 加工缸体左面定位销孔；工序19. 按图纸要求检验。3.工艺方案的比较分析方案一是以机械加工

29、后的箱体表面为基准来加工左面配合面，并在加工缸体内腔之前进行的4个42孔的钻孔工作。而方案二恰恰相反，其是先加工内腔，再进行4个42孔的钻孔。经过零件尺寸分析后发现，42孔与166内腔之间壁厚较薄，若先加工好内腔，再加工42孔，有可能使42和166孔相临近的孔壁变形。在对方案一和方案二进行比较之后，确定方案一比较好，并加入调质渗氮处理、去毛刺修整工序。现将改进工艺过程具体分析如下：工序1. 高温+正火处理；工序2. 粗铣缸体下平面A；工序3. 粗铣缸体前平面C；工序4. 粗铣缸体后平面D；工序5. 粗铣缸体上平面B（梯形台阶除外）；工序6. 粗铣缸体右平面E；工序7. 精铣缸体下平面A；工序8

30、. 精铣缸体前平面C；工序9. 精铣缸体后平面D；工序10. 精铣缸体上平面B（梯形台阶除外）；工序11. 精铣缸体右平面E；工序12. 粗车缸体左端型面；工序13. 粗铣半精铣梯形台阶侧面、正面、上面；工序14. 加工108的底孔；工序15. 钻、扩至4x42孔；工序16. 粗镗缸体内腔；工序17. 半精车、精车缸体左侧型面；加工密封槽和工艺槽；工序18. 加工缸体B面、E面上的孔；工序19. 加工缸体左面定位销孔；工序20. 调质、渗氮处理；工序21. 去毛刺、修整；工序22. 按图纸要求检验3.1.4 确定机械加工切削用量及基本工时 工序1. 粗铣缸体下平面A：1. 加工条件工件材料：4

31、2CrMo，空冷硬度300HBS，锻造加工需求：粗铣下底面A，保证平面A、B之间距离236mm机床：X63W，按锻件长宽高275x218x261选取（机械加工工艺手册P90，北京出版社）刀具：硬质合金端铣刀，刀具材料YT15,铣刀直径200mm,铣刀齿数12齿，主偏角60(金属切削手册表4-25与表9-4 上海科学技术出版社)2. 确定铣削深度粗加工铣削深度 3mm (金属切削手册P9.35，上海科学技术出版社)3. 确定每齿进给量粗铣时每齿进给量0.15 mm/z (金属切削手册P9.35，上海科学技术出版社)4. 确定主轴转速加工材料空冷硬度300HBS，可得铣削速度4080m/min，粗

32、铣取小值，取为45m/min (金属切削手册P9.35，上海科学技术出版社)。由 公式 （3.1） 粗铣计算转速71.66 r/min 由X63W标准转速系列，取75 r/min5. 计算铣削速度由以上可得粗铣速度 m/mim 47.1 m/mim6. 校核机床功率（后续铣削均采用X63W，只在此校核一次）由机械加工工艺手册P621，（北京出版社）查得的铣削功率： （3.2）式中200，3，0.15，150mm，z12，n75/601.25r/s，查得1， 1 5.64kW取机床传动效率=0.8， 则=7.0510kW （3.3）由以上可见所耗功率小于机床功率，故可用。7. 计算基本工时由于铣

33、削宽度过宽，而且机床功率有限，故两次走刀，第一次走刀采用不对称铣，取150mm；第二次采用对称铣，取23515085 mm第一次走刀：机械加工工艺手册P699，（北京出版社），可知：切入长度 （3.4） 87.789.7mm取88 mm切出长度25 mm，4mm故走刀长度88+4+218310mm第二次走刀：机械加工工艺手册P699，（北京出版社），可知：切入长度 （3.5）13.5mm切出长度13mm取1.5mm故走刀长度13.5+1.5+218233mm基本工时 （3.6） 4.02min 由于两次走刀之间切换时间很短，属于快进过程，时间很短故忽略，下同。工序2. 粗铣缸体前平面C计算过程

34、及公式与工序1相同，具体切削用量和基本工时参数详见附录4上缸体机加工过程卡。工序3. 粗铣缸体后平面D（梯形台阶除外）；计算过程及公式与工序1相同，具体切削用量和基本工时参数详见附录4上缸体机加工过程卡。工序4. 粗铣缸体上平面B；计算过程及公式与工序1相同，具体切削用量和基本工时参数详见附录4上缸体机加工过程卡。工序5. 粗铣缸体右平面E；计算过程及公式与工序1相同，具体切削用量和基本工时参数详见附录4上缸体机加工过程卡。工序6. 精铣缸体下平面A；计算过程及公式与工序1相同，具体切削用量和基本工时参数详见附录4上缸体机加工过程卡。工序7. 精铣缸体前平面C；计算过程及公式与工序1相同，具体

35、切削用量和基本工时参数详见附录4上缸体机加工过程卡。工序8. 精铣缸体后平面D；计算过程及公式与工序1相同，具体切削用量和基本工时参数详见附录4上缸体机加工过程卡。工序9. 精铣缸体上平面B（梯形台阶除外）；计算过程及公式与工序1相同，具体切削用量和基本工时参数详见附录4上缸体机加工过程卡。工序10. 精铣缸体右平面E；计算过程及公式与工序1相同，具体切削用量和基本工时参数详见附录4上缸体机加工过程卡。工序11. 粗车缸体左端型面；1. 加工条件工件材料：42CrMo，空冷硬度300HBS，锻造加工需求：粗车外圆端面、外圆面和左侧缸体大端面，保证外圆端面与右侧端面E之间距离254mm，外圆面尺

36、寸142mm，左侧缸体大端面与右侧端面E之间距离229 mm。机床：选择CW6163刀具：车端面用硬质合金90端面车刀2525，刀尖圆弧半径0.5mm；车外圆用硬质合金60外圆车刀2525，刀尖圆弧半径0.5mm ；刀具材料YT15。(机械加工工艺手册P1011P1013，北京出版社)2. 确定车削深度背吃刀量根据加工余量确定，粗加工时，一次走刀应可能切除全部余量，在中等功率的机床上可达810mm，此处结合后面半精加工和精加工，端面和外圆切削深度均取为3mm。3. 确定切削进给量进给量1.2mm/r (机械加工工艺手册P507，北京出版社)4. 确定主轴转速查机械加工工艺手册表2.4-9 ，切

37、削速度可取为1.2mm/r=72m/min。由于切削速度 n=120.7r/min。（d为等效直径，按截面积相等计算约为190mm）根据机床参数，圆整n=108r/min。5. 修正切削速度切削速度 m/mim 64.4m/min6. 校核机床功率（只需校核粗加工即可，后续半精和精加工均不需要校核）由机械加工工艺手册P527（北京出版社）： （3.7）其中 0.15， 270， 1.0，0.75， 3，1，v1.2m/s 6.56kW;取机床传动效率，所以 =7.2910 （3.8）由以上可见所耗功率小于机床功率，故可用。7. 计算基本工时由机械加工工艺手册P694（北京出版社），可知：（1）

38、粗车缸体左侧端面：基本工时 （3.9）（2）粗车削缸体左侧外圆表面：切入长度 （3.10）切出长度故走刀长度基本工时（3）粗车削缸体外圆柱面的端面： 基本工时 （3.11）工序12. 粗铣半精铣梯形台阶侧面、上面、正面；计算过程及公式与工序1相同，具体切削用量和基本工时参数详见附录4上缸体机加工过程卡。工序13. 钻、扩至4x42孔；1. 加工条件工件材料：，空冷硬度300HBS，锻造加工需求：钻扩右端面E上四个孔，保证尺寸机床：摇臂钻床（机械加工工艺手册P879，北京出版社）刀具：钻孔刀具选用高速钢锥柄长麻花钻，直径，总长度，加切削液，（机械加工工艺手册P1037北京出版社）。扩孔刀具选用硬

39、质合金套式扩孔钻，扩孔直径为，加切削液，（机械加工工艺手册P1045北京出版社）。2. 确定切削进给量和切削深度由机械加工工艺手册表2.4-38和表2.4-46（北京出版社）确定钻孔时进给量；由机械加工工艺手册表2.4-54和表3.1-32（北京出版社）确定扩孔时进给量。钻孔切削深度=21mm；扩孔切削深度 =1.5mm3. 确定主轴转速由机械加工工艺手册P547表2.4-41和表2.4-46（北京出版社）查得切削速度 钻孔时主轴转速，由Z33100标准转速系列，取。由机械加工工艺人员手册表2.4-54和表2.4-55（北京出版社）确定扩孔时切削速度：扩孔时主轴转速由Z33100标准转速系列，

40、查得扩孔时主轴转速取为。4. 计算切削速度钻孔时切削速度扩孔时切削速度5. 校核机床功率在此只需校核钻孔时机床功率即可查机械加工工艺手册表2.4-48 P559 可查近似切削功率=2.9kW，取=0.9 所以=3.2kW13kW。由以上可见所耗功率小于机床功率，故可用。6. 计算基本工时由机械加工工艺手册表2.5-7（北京出版社）可知：（1）钻4个39孔时：切入长度；取=34mm （3.12） 切出长度，取为2mm故走刀长度基本工时由于钻四个孔，故钻孔工时（2）扩孔至42：切入长度=2.87mm，取=3mm （3.13）切出长度取为故走刀长度基本工时由于扩四个孔，故扩孔工时工序14. 加工10

41、8的底孔；1.加工条件工件材料：，空冷硬度300HBS，锻造加工需求：加工108的底孔至设计尺寸。机床： DJS-20 2万安双头卧式电解机床（机械加工工艺手册表15.5-8 （机械工业出版社）工具：成形电极。2.确定工艺参数加工电压：14伏加工间隙：0.6mm进给速度：1mm/r电解压力：1.4MPa以上数据参考（机械加工工艺手册表2.11-35和表2.11-33 （北京出版社）3.确定基本工时切入长度=5mm；切出=0mm所以基本工时工序15. 粗镗缸体内腔；1. 加工条件工件材料：42CrMo，空冷硬度300HBS，锻造加工需求：粗镗166内腔至尺寸。机床：选择CK6140A刀具：盲孔镗

42、刀2525，刀尖圆弧半径0.5mm；刀具材料高速钢。(机械加工工艺手册P1064P1065，北京出版社)2. 确定背吃刀量背吃刀量根据加工余量确定，粗加工时，一次走刀应可能切除全部余量，在中等功率的机床上可达810mm，此处取为3mm。3. 确定切削进给量进给量0.7mm/r (机械加工工艺手册表2.4-5，北京出版社)4. 确定主轴转速查机械加工工艺手册表2.4-9 ，切削速度可取为1.71mm/s为102.6m/min。由于切削速度 n=247.5r/min。（d为等效直径，约为135mm）根据机床参数，圆整n=250r/min。5. 修正切削速度切削速度 m/mim 103.62m/mi

43、n6. 校核机床功率（只需校核粗加工即可，后续半精和精加工均不需要校核）由机械加工工艺手册P527（北京出版社）：其中 0， 180， 1.0，0.75， 3，0.7，v1.71m/s6.93kW;取机床传动效率，所以=7.78kW由以上可见所耗功率小于机床功率，故可用。7. 计算基本工时此工序共走刀11刀。由机械加工工艺手册P694（北京出版社），可知：切入长度切出长度基本工时工序16. 半精车、精车缸体左侧型面；加工密封槽和工艺槽；计算过程及公式与工序11相同，具体切削用量和基本工时参数详见附录4上缸体机加工过程卡。工序17. 加工缸体B面、E面上的孔；计算过程及公式与工序13相同，具体切

44、削用量和基本工时参数详见附录4上缸体机加工过程卡。工序18. 加工缸体左面定位销孔；计算过程及公式与工序13相同，具体切削用量和基本工时参数详见附录4上缸体机加工过程卡。工序19： 调质+渗氮处理；工序20： 倒角，去毛刺；工序21： 按图纸要求检查 。 3.2 下缸体制造工艺设计3.2.1 零件分析1确定生产类型下缸体为液压破碎锤的支撑及导向件，是配套的重要零件。液压破碎锤属于中重型机械。按年产量为500台，为中批生产。2. 零件选材42CrMo钢的优点：冲击的吸收性能好，锤子砸上去会与反弹感，无法进行暴力破坏，强度、淬透性高，韧性好，淬火时变形小，高温时有高的蠕变强度和持久强度。用于制造机

45、械中承受冲击、振动、弯扭、高载荷的重要零件，如机车牵引用的大齿轮、增压器传动齿轮、后轴、受载荷极大的连杆及弹簧夹，也可用于石油机械的穿孔器等。由于液压破碎锤经常承受冲击，为使用条件苛刻的工程机械，这里选用42CrMo作为其重要零件的材料。3零件作用该零件在破碎锤工作时不仅能起到支撑及导向作用，而且可以通过插入两扁销来限制钎杆的行程。143内孔表面及左端面与下导套配合， 121.5内孔表面及其端面与内导向套配合，起导向作用； 140内孔表面及右端面与机芯配合。其上顶面两扁销孔用来插入扁销来限制钎杆行程；内外侧面上两凹台用于将下缸体固定于夹板上；右端面四个40的螺栓孔用于与机芯和后缸体的连接。4零

46、件的工艺分析该零件与机芯及两导向套之间有一组配合表面，额外有两个扁销孔、四个螺栓用孔、三个通油孔、五个限制定位孔、一个定位销孔以及4个吊装螺纹孔。下缸体与机芯和两导向套之间配合内孔表面粗糙度均为Ra=1.6。其余未注表面以Ra=6.3处理。查机械加工工艺手册（机械工业出版社）表5.2-6、表5.2-7、表5 .2-8有关内容，可确定重要表面加工工序定为：下缸体左右端面：粗铣半精铣精铣；内孔配合面：精车半精车精车；3.2.2 机械加工工艺规程设计1确定毛坯制造形式下缸体是液压破碎锤的重要部分，该零件材料为42CrMo。考虑到破碎过程中要经常承受较大的冲击力和突变载荷，因此扭矩较小但强度要求较高，

47、故使用锻件。由于平锻机模锻生产率高，锻件的形状和尺寸精确，且锻造流线比较完整，有利于提高零件的机械强度，且其锻件的质量好，生产率高，振动和噪声小。又下缸体为批量生产，要求较高的机械力学性能，又从经济角度考虑，采用平锻机模锻。毛坯锻件具体尺寸见图3.2所示:图3.2下缸体毛坯图2基准的选择在工艺规程设计中，正确选择定位基准，对保证零件技术要求，确定加工先后顺序有着重要影响。基准的选择正确和合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高，否则会使工艺过程问题百出。粗基准的选择该毛坯为锻造件，要加工内孔表面、左右端配合面。为保证壁厚均匀合理分配加工余量，所以选择锻造孔作为第一粗基准加工平面，再以此加工

48、的平面来加工其它平面。精基准的选择 按照互为基准原则，选择以加工好的上下前后四面作为精基准来加工内孔表面，然后再以加工后的内孔表面作为精基准钻扩4个40的孔。最后以已加工平面作为精基准来钻孔，攻螺纹。3.2.3 制定机加工工艺路线下缸体是矩形截面件，且左右端配合表面以及内孔配合表面精度要求较高，拟将其划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。根据先粗后精；先加工基准面后加工其它表面；先加工平面后加工孔；先加工主要表面后加工次要表面的原则，批量生产拟定如下工艺方案：工序00. 高温+正火处理；工序01. 粗铣上底面A；工序02. 粗铣下底面B；工序03. 粗铣前侧面C；工序04. 粗铣后侧面D；工

49、序05. 粗铣左端面E；工序06. 粗铣右端面F；工序07. 精铣上底面A；工序08. 粗铣下底面B；工序09. 精铣前侧面C；工序10. 精铣后侧面D；工序11. 精铣左端面E；工序12 精铣右端面F；工序13. 数控车削左侧3个内孔表面、切槽；工序14. 数控车削右侧3个内孔表面、切槽；工序15. 粗铣、半精铣左右两凹台；工序16. 铣削A侧两个扇形槽；工序17. 铣削B侧两个扇形槽；工序18. 钻扩F面上四个孔至42；工序19. 在B面上钻孔、攻螺纹；工序20. 在C面上钻孔、攻螺纹；工序21. 在D面上钻孔、攻螺纹；工序22. 在E面上钻孔、攻螺纹；工序23. 线切割两个扁销孔；工序2

50、4. 调质+渗氮处理工序25. 倒角，去毛刺；工序26. 图纸要求检验。3.2.4 下缸体制造工艺总过程（见附图：下缸体机械加工工艺过程卡片） 第4章 液压电气控制系统设计4.1 液压破碎锤动作要求1手动慢速调试；2自动冲击破碎：慢进快速冲击破碎回程。4.2 液压控制系统图设计4.2.1 动作分析1手动慢速调试过程在自动冲击破碎之前必须要进行慢速调试过程，防止由于装配等原因造成的卡死而引起的机械故障。如果没有进行慢速调试而直接进行自动冲击破碎，可能会导致液压破碎锤报废。在慢速调试过程中，使用点动控制，通过观测压力表，若压力表压力突然间急剧上升，这时要立刻停止破碎锤的慢速调试。由于慢速调试过程中

51、，点动控制更易于控制破碎锤动作，所以选用点动。调试时速度可以通过调速阀来调定。2自动冲击破碎过程自动冲击破碎主要是实现快速冲击。因为冲击过程中要实现破碎必须要有足够的冲击力，所以必须要有一个加速过程。自动过程可通过挡块、压力继电器等来控制电磁换向阀来实现自动切换过程。在快速冲击过程中，由于系统中压力骤增会对液压泵造成冲击破坏。为了保护液压泵，可用一个安全阀和一个单向阀实现保护。4.2.2 液压控制系统图根据上述动作分析，可通过下列操作来实现上述动作要求：在手动慢速调试过程中可以通过一个手动换向阀来实现点动控制；手动与自动之间通过一个电磁换向阀来实现切换；自动冲击破碎过程中加速过程可以通过差动回

52、路来实现。各电磁铁动作和工作原理分别如表4.1所示和图4.1所示：表4.1 电磁铁动作表图4.1 液压系统原理图图4.1中序号名称：1. 液压泵2. 单向阀：防止冲击过程中液压油回流对液压泵造成冲击3. 三位四通电磁换向阀：决定是手动还是自动4. 先导式溢流阀：安全阀5. 二位二通电磁换向阀6. 直导式溢流阀：安全阀7. 三位四通手动换向阀8. 溢流阀（背压阀）：保证运动平稳9. 调速阀10. 溢流阀（背压阀）：保证回程时运动平稳11. 压力继电器12. 液压缸13. 压力表14. 压力表15. 可动挡块（调试时去，破碎时加）：粘有力传感器，测定破碎过程中慢进和回程时活塞杆对挡块冲击力，通过设

53、定一个介于二者之间的值来控制6YA的通断。冲击力小于设定值时6YA得电，大于设定值时无效。由于慢进冲击力小，回程冲击力大，这样就可以保证慢进时6YA动作，回程时无效。16. 压力继电器17. 三位五通电磁换向阀18. 二位二通电磁换向阀19. 溢流阀（通断由主油路控制）20. 调速阀4.3液压控制系统工作原理先手动慢速调试，调试成功再切换到自动状态进行破碎运动。手动与自动之间通过三位四通电磁换向阀3进行切换。1手动调试工作原理： 2YA+，3YA+，由三位四通手动换向阀7手动切换进退，通过调速阀9实现慢速调试。若调试成功便可切换到自动状态，反之继续调试。2自动冲击破碎状态工作原理： 溢流阀用6

54、，1YA+、2YA-、3YA+、4YA-、5YA-、6YA+，主油路压力升高。当主油路压力升高到19的调定压力时19导通，液压油经调速阀20流回油箱，此时慢进，速度由调速阀调定。慢进时当活塞杆撞到挡块15，4YA动作有效，6YA+，此时主油路为差动回路，活塞杆快速前行，进行破碎运动。破碎过程中，主油路压力骤增，压力继电器13工作，4YA-、5YA+、6YA-，切换至回程。（破碎过程中，当主油路中压力升至超过6的设定压力时液压泵溢流，避免由于压力骤增而导致的液压冲击。同时单向阀也可避免回流的液压油进入液压泵中而引起冲击。）液压油经背压阀10流回油箱，此处背压阀可以保证回程过程中运动平稳。回程过程

55、中尽管活塞杆也会撞到挡块，但由于冲击力大于设定值，6YA动作无效，6YA保持失电状态。通过切换二位二通电磁换向阀5，从而实现溢流阀之间的切换。当活塞杆运动到最左端时，主油路压力骤增，压力继电器16工作，5YA-，三位五通电磁换向阀回到中位，运动停止，整个破碎过程结束。参考文献1 胡凤兰. 互换性与技术测量M. 北京：高等教育出版社，2002 2 华茂发，谢骥. 机械制造技术M.北京: 北京大学出版社,20043 吴建华.机械设计M.沈阳：东北大学出版社，20044 刘艳杰. 机械工程材料及热加工M.哈尔滨 : 哈尔滨工业大学出版社，20055 陈明. 机械制造工艺学M.北京: 机械工业出版社，

56、20066 毛晰. 画法几何及机械制图M. 北京: 高等教育出版社，20077 刘喜平，郑甲红. 机械原理M.北京: 机械工业出版社，20038 张志文. 金属切削手册M .上海：上海科学技术出版社，19989 孟少农. 机械加工工艺手册M.北京:机械工业出版社,200010 左健民. 液压与气压传动M.北京：机械工业出版社，2007结束语时光荏苒,两个多月的毕业设计终于画上一个句号。在自己努力和刘丽梅老师的指导下，我完成了这次毕业设计的任务，通过这次毕业设计，我对机械设计过程有了一定了解，学到了很有用的本领。毕业设计不仅是对前面所学知识检验，而且也是对自己能力提高。主要收获和体会如下：第一 .学到了产品设计的方法。产品设计过程是创造性劳动的过程，产品的设计应按科学程序进行，一般包括课题调研、拟定设计方案，总体设计，零部件设计、技术资料整理、产品试制、改进设计等过程，一个产品须经过多次改进，才能完善和成熟。第二提高了综合应用各门知识的能力。再设计中充分的将四年所学的知识进行了高效的整合，如液压控制系统的部分和工