轴向柱塞泵体加工生产线专机及主要辅助设备生产线布置及粗镗机液压系统设计

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1、四川理工学院毕业设计（论文）第一章 绪论ZB40轴向柱塞泵体是柱塞泵的关键零件之一，单件小批量是生产沿用普通机床加工生产效率低，劳动强度大，质量不稳定。生产纲领1万件/年是大批量生产。认真分析该零件的结构特点，比较三种泵体生产工艺方案：六角车床加工；鼓较式组合机床普通机床加工；专机生产线生产。经过分析，确定采用专机生产线方案。生产流水线按形排列，全线由八台专机和机械手、平衡吊、滚道等辅助设备组成。为了实现流水线依工序加工工件，实现工序自动化。首先必须实现几穿加工循环自动化。本次设计是分析了零件结构工艺特点、自动循环等后，完成轴向柱塞泵体加工生产线专机及主要辅助设备平面布置和完成粗镗机的液压系统

2、设计，保证其循环自动化，提高劳动生产率，减轻劳动强度，稳定产品质量。全套图纸加扣3012250582 - 33 -第二章 零件加工及工艺流程ZB40轴向零件毛坯采用铸造，材料为HT200，在铸造过程中铸出了油路，提高精度，减少了加工工艺。其零件图及技术要求如图1。图2.1泵体零件图其泵体加工流程如下：工序号工序内容工序图设备1粗镗孔粗镗机2车基准外圆、端面车基准机床3细镗孔及端面双头镗床4精镗孔740金刚镗T 5铣油槽双头铣6精车端面小立车第三章生产流水线生产流水线是指老对象按照一定的工艺路线、顺序通过各个加工中心，并按照一定的生产速度完成作业。本次设计的流水线是由六台机床构成的，其在装卸方面

3、是采用受动作业，加工传输自动，根据机械制造技术基础可知其加工工艺顺序先粗后精，故先才采用粗镗然后精镗，所以流水线布置如图2：图3.1流水线布置图四川理工学院毕业设计（论文）第四章 粗镗及液压系统设计4.1 确定各加工序余量粗车其加工余量尺寸链图如图图4.1 余量尺寸链表4-1基本尺寸ESIS30.5-0.5-1.3+0.54+0.351.7+1.04-0.15由表得， ，4.2 粗镗切削用量和基本工时的确定本工序采用复合镗刀，分别从两头一次进给完成加工。镗刀杆直径由组合机床表4-2 表4-2刀具选择镗孔直径D3040405050707090镗杆直径d2030304040505065镗刀截面BB

4、88101012121616镗刀装好后，在粗镗时，一般要保证下列几何参数：主偏角： 副偏角：前角： 刃倾角：主后角： 副后角：刀尖圆角半径： 图4.2粗镗刀具图由上图可知，镗刀为复合镗刀。其加工余量可由粗镗图得：，由机械加工工艺手册表11.4-1得，取即转速为：由机械加工工艺手册选T68镗床，查得其实际转速为：加工工时 4.3 粗镗机液压缸设计对粗镗这道工序来说，它要求的轴进给的精度要求不是很高的，其加工试意图如下： 图4.3工位图该系统共由5个液压缸组成：三个夹紧液压缸、左进给液压缸、右进给液压缸。在加工过程中，当工件夹紧后，左右动力头同时对工件进行加工，只有当左右加工全部完成后，夹紧液压缸

5、才会松开，然后才能从装工件，进行下一个零件的加工。4.3.1粗镗左、右液压缸的动作分析： 图4.4动作分析图P1液压缸工作压力；P2 液压缸回油腔工作压力；液压缸无杆腔面积；液压缸有杆腔的有效面积。因左、右的工作是一样的，在设计过程中只要设计一个即可以。液压缸的动作循环图如下：图4.5工进图它的工作是粗镗内孔时提供纵向运动（走刀运动）刀具材料为高速钢，工件材料为铸铁HT200，硬度为HB190其快进时速度为机床总工作台重为G=3000N（g=10）。往复运动的加减速度时间不超过0.2s.动力滑台采用燕尾导轨。其静摩擦系数0.2，运动摩擦系数=0.1.4.3.2 负载分析粗液压缸主要是提供镗孔时

6、的轴向运动，即镗削时能够提供其轴向切削力能满足要求。YT15在车铸铁时轴向切削力由机械加工工艺手册表2.4-21得其中 ，注:在加工过程中加工条件不改变.即不考虑. 阻力负载: 静摩擦力动摩擦力惯性负：由此可得出液压缸在各个工作阶段的负载如表 表4-3负载表工况负载阻力负载力F(N)推力启动9811090正向加速698.5776快 进490.5545工进16541838反向加速668.5743快退490.5545注:1 液压缸的机械效率2 不考虑动力滑台上颠覆力矩的作用。4.3.3 液压缸主要参数的确定由表1-1可知道其最负载为854N，由液压传动表11-2可知，当负载时，其工作压力应取,本设

7、计中取.由表7-2可知:因为本系统是一般轻载的节流调速系统,背压在应在 之间本设计中取由表7-3可知,当液压缸的工作压力时,活塞杆的直径 本设计取由表7-3,当时,液压缸往返速率比,即 已知液压缸有杆腔的 所以由式7-10得液压缸无杆腔面积:由上式得液压缸无杆腔面积:所以液压缸的内径:液压缸:由表7-5和7-6(GB2348-80)液压缸内径活塞杆直径即有杆腔的实际面积为: 液压缸无杆腔实际面积为: 4.3.4负载图和速度图的绘制综上计算数据,其负载图和速度图分别如下速度按已知数值，由主轴转速和每转进给量求出、快进行程、工进行程、快退行程 图4-6负载图及速度图4.3.5 液压缸的强度校核由书

8、活塞宽度.活塞有效行程取决于机构运动的最大行程.导向滑动面积长度C的值:当时, ,因为D=50mm,这里取 图4-7液压缸缸筒的壁厚校核选缸筒材料为由得 ,活塞杆材料为45钢由 n取5, 按下公式进行计算:=10mm0.065mm 合格杆径d即合格其中: 液压缸盖固定螺栓直径(45钢)取其中Z=6,F=854N,K=1.4, 合格5.稳定性校核活塞杆的长取200mm，并采用一端固定一端自由由液压传动与控制可知道，受压活塞杆，当其轴向负载F超过稳定临界力时，会产生纵向弯曲面丧失稳定，所以液压缸的负载应满足下列条件： 其中式中 F-活塞杆最大轴向负载； -活塞杆产生纵向弯曲丧失稳定的最小力，即能保

9、持压杆稳定的临界力； -安全系数，其值为24. 取n=4,m=85所以所以用公式： 其中 材料强度试验值，对钢取 活塞杆横截面面积 液压缸支承方式决定的末端系数n，可按液压传动与控制表3-1选取 合格根据上述D与d的什，可估算液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率如下表： 表4-4压力、流量和功率工况负载回油腔压力进油腔压力输入流量输入功率计算式快进启动109000.62_加速77600.40_恒速54500.2816.060.075工进85400.430.1180.0085快退启动109000.74_加速74300.54_恒速54500.3742.780.2644.3.6粗镗夹紧液压缸设计

10、4.3.6.1 夹紧液压缸的的作用夹紧液压液压缸在本工件加工过程中起着非常重要的的作用，它的作用是将工件夹紧。如果不能夹紧，那么加工出来的工件就可能精度达不到或是废品。这样就不但能带来利润，同时还造成很大的浪费，所以，在整个加工过程中，夹紧液压缸是非常的重要。4.3.6.2夹紧液压缸的动作分析： 图4-8动作分析图P1液压缸工作压力；P2 液压缸回油腔工作压力；液压缸无杆腔面积；液压缸有杆腔的有效面积。它的动作只有夹紧和松开，其夹紧的的程度由溢流阀来控制。而下一步的工作则是由压力继电器来控制，当夹紧到一定程度时，也就是压力增加到一定时，压力继电器会发出一个信号来控制下一步动作的进行。4.3.6

11、.3 夹紧液压缸的负载分析夹紧液压缸的主要工作是将工件夹紧，不让工件在车削时转动。其夹紧力应大于或等于主切削力由机械加工工艺基础式1-15其中： ，由于加工条件不变，即不考滤 由知道该液压缸所要承受的力与前所计算的左右进给液压缸所要承受的力大小差不多，在这里就选用其一液压缸的各参数。在此就不在作计算。4.3.7液压系统的原理图的拟定从整个系统来看，该系统共由五个液压缸组成，分别为：左进给液压缸、右进给液压缸、三个夹紧液压缸。在工作过程中左进给液压缸和右进给液压缸是同时工作的。 4.3.7.1、选择液压回路1、保压回路在系统中，要使车的每一个工序都能顺利进行，那么工件必须得夹紧。夹紧装置由顶尖液

12、压缸和夹紧液压缸组成，夹紧在整个加工过程中非常重要，因此必须有一个保压回路来维持夹紧时的压力。其保压回路的图如下图4-9保压回路2调速回路（速度换接回路）在加工过程中因有快进、工进，它们的速度不同。因而必须有一个高速回路来实现这一过程的速度的控制。在本系统中，由于要求较高，即高速都受用出口节流高速回路来制控其速度的变化。其图如下： 图4-10调速回路3换向回路在不同的工作情况下，尚油液的流向是不相同的。因此必须有一个换向回路来控制液压油的流向。在本设计中可以采用三位四通电磁换向阀来实现这一过程的控制。其图如下：图4-11换向回路4、卸载回路因是大批量生产，所以中间装夹工件时与加工工件之间必然有

13、停，而我们不可能将整个系统的电繁频起停，这样会影响其整个统系的使用寿命。因而要设制一个卸载回路来解决加工中的这一问题，同时还有保压作用。其图如下： 图4-12卸载回路5、换速回路本设计中各个阶段的作动都有不同之处，为了达到做完一个过程后能进行下一个程，就必须有一个控制回路来实现。本设计中选用行程开关来实现这一个程。每当在工作时碰到一个行程开关时，行程开关都会发出一个电信号来控制下一步的工作的进行。其图如下：图4-13换速回路4.3.7.2液压回路的综合系统图的拟定把上面各路回组合画在一起，即得了综合回路图4-14液压回路的综合系统图其动作情况表表4-5动作情况表序号动作名称讯号来源 电磁阀编号

14、1CT2CT3CT4CT5CT6CT7CT8CT9CT10CT1工件夹紧K+2右进给快进1YK+3工进5XK+4快退6XK+5左进给快进1YK+6工进2XK+7快退3XK+8工件放松4XK、1XK+9工件停止1XK+4.3.8液压泵液压元件的选择从以上分析和各液压缸在不同工作阶段的压力流量和功率值的表中可知液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为，如取进油路上的压力损失为0.2MPa，压力继电器调整压力高出系统最大工作压力值为0.5MPa如果取回油路上的压力损失为0.5MPa。则液压泵的最大工作压力应为： 液压泵向液压缸提供的最大流量为10.507L/min，若回路中的泄漏按液压缸输入的10%计

15、算，则液压泵的总流量应为。溢流阀的最小稳定流量为：3L/min,而工进时输入液压缸的流量为 ：0.43L/min,所以液压泵流量规格最少应为：3.43L/min。 根据以上数据 由机械设计手册表20-5-6选内啮合齿轮泵： 表4-6 啮合齿轮泵型 号BB-B额定压力(MPa)2 .5排 量(mL/r)4125转 速(r/min)1500容积效率8090%生产厂家上海机床厂液压泵输出最大流量为；压力为1.62MPa如取内啮齿轮泵的总功率为，则液压泵驱动电机所需的功率为 根据此数值查阅机械设计手册电机产品目录，最后确定选取Y802-2型三相异步电动机表4-7 Y802-2型三相异步电动机电动机型号

16、Y801-2额定功率（kw）0.75满载转速（r/min）2825额定转矩2.2重 量（Kg164.3.9 .阀类元件及辅助元件 根据液压系统的工作压力和通过各个阀类元件的实际流量，可选出这些元件的型号规格。表4-8元件的型号及规格序号 名 称通过流量额定流量额定压力MPa型号规格1过滤器46800.02(压力损失)XU-80-80J2先导益流阀6316YF3-10B3内啮合齿轮泵46_BB-B4三向异步电动机_-_Y802-25二位二通电磁换向阀1801622DF3-E16B6三位四通电磁换向阀251634DF3-E6B7二位二通电磁换向阀251622DF3-E6B8调速阀5016AQF3-

17、E10B9单向阀8016AF3-Ea-10B10三位四通电磁换向阀601634DF3-E10B11二位二通电磁换向阀601622DF3-E10B12液控单向阀25025CPG-6-35-5013行程开关_14直通式溢流阀25035.5DBD15P15压力继电器_14PF-B8C16开关_Y6317压力表_16AF6P3018压力继电器5016PF-B10C19二位四通电磁换向阀191624DF3-E6B四川理工学院毕业设计（论文）4.3.10 油管 各元件间连接管道的规格按元件接口处决定，液压缸进，出的最大流量计算。由于液压泵具体选定之后液压缸在各个阶段的进，出流量已与原定数值不同，所以重新计

18、算表4-9液压缸流量表 快 进工 进快 退输入流量（L/min）排出流量（L/min）运动速度（m/min）根据这些数值，当油液在压力管中流速取3m/min时，按液压传动式（7-8）得液压缸有杆腔和无杆腔相连的油管内径分别为： 由机械设计手册-液压传动表20-8-2得d=20mm,管厚取2mm(这两根油管都按GB/T 8163)，管接头螺纹M18。油箱油箱容积按液压传动式7-7估算，当取时，求得其容积为：由机械设计手册-液压传动表20-8-160取靠近标准值V=125L（按GB 2876-81）4.3.11 液压系统的性能验算工进在在整个工作循环中所占的时间比例最大，所以系统发热和油液温升可用

19、工进时的情况来计算。工进时液压缸的有效功率为： 液压缸的输出功率为： 由此得液压系统的发热量为： 按液压传动式11-3求了出油液温升近似值： 温升没有走超出允许范围，液压系统中不须要设置冷却器。 由于三个液压缸采用相同的结构，所以只计算一个，不再行计算。四川理工学院毕业设计（论文）第七章 结论毕业设计是本科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的液压系统设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部

20、的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。虽然毕业设计内容繁多，过程繁琐但我的收获却更加丰富。各种系统的适用条件，各种设备的选用标准，我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的。和老师的沟通交流更使我从经济的角度对设计有了新的认识也对自己提出了新的要求，举个简单的例子：液压缸的选择就会对生产成本有着重要的联系，这些本是我工作后才会意识到的问题，通过这次毕业设计让我提前了解了这些知识，这是很珍贵的。在设计过程中一些设计让我很头痛，原因是由于本身设计受到本身

21、的框定，而又必须考虑本专业的一些要求规范，从而形成了一些矛盾点，这些矛盾在处理上让人很难斟酌，正是基于这种考虑我意识到：要向更完美的进行一次设计，与其他专业人才的交流沟通是很有必要的，这其中也包括更好的理解机械设计的各种要求，更要从祖国的高度看待一些大局上的问题更好的处理各种矛盾。提高是有限的但提高也是全面的，正是这一次设计让我积累了无数实际经验，使我的头脑更好的被知识武装了起来，也必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力，更强的沟通力和理解力。顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心，无论给水流水线还是粗镗机设计，我都采用了一些新

22、的技术和设备他们有着很多的优越性但也存在一定的不足，这些不足在一定程度上限制了我们的创造力。比如我的设计在节约生产成本上有很多的不足，这无疑是很让我自身感到遗憾的，可这些不足正是我们去更好的研究更好的创造的最大动力，只有发现问题面对问题才有可能解决问题，不足和遗憾不会给我打击只会更好的鞭策我前行，今后我更会关注新技术新设备新工艺的出现，并争取尽快的掌握这些先进的知识，更好的服务于社会。参 考 文 献机械图样新旧国家标准对照汇编.蒋知民编 国防工业出版社，1986.8 机械制造技术基础.张捷主编 西安交通大学出版社，2006.2液压传动.黄宏甲、黄谊主编 机械工业出版社，2000.9机械自动化和自动线.华中工学院机械制造教研室编 机械工业出版社，1981.3机械加工工艺手册.孟少龙主编 机械工业出版社1991.9 致 谢要谢谢学校让我们做这次毕业设计，虽说这是每个毕业生的必经环节，但我的确在这次设计中得到了锻炼,它是比较完整的、系统的一次设计，培养了自己的独立工作的能力；让我们将零散的知识联系了起来，还使我查阅文献的能力提高了很多。在这次毕业设计中，要特别感谢的是我的指导老师张应迁老师，在他的指导下，通过查阅各种资料，才能顺利的完成设计。现在我们即将走入社会，走向工作岗位，将自己所学的知识奉献于社会，所以我会更努力的使自己作个对社会有用之人。