3620 五金制釘機液壓系統(tǒng)設(shè)計

3620 五金制釘機液壓系統(tǒng)設(shè)計,五金,制釘機,液壓,系統(tǒng),設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計(論文) 外文資料翻譯系 （部）： 機電信息系 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： B070203 姓 名： 王 榮 學 號： B07020334 外文出處： Nonlinear Dyn 附 件： 1. 原文； 2. 譯文 2011 年 03 月 15 日XXXX 大學本科畢業(yè)設(shè)計(論文)題目：五金制釘機液壓系統(tǒng)設(shè)計系 別： 機電信息系 專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 1230203 學 生： 學 號： 123020334 指導教師： 2011 年 05 月畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書系別 機電信息系專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化班級 1230203 姓名 XXXX 學號 123020334 1.畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 五金制釘機液壓系統(tǒng)設(shè)計 2.題目背景和意義：液壓傳動技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域幾乎遍及國民經(jīng)濟各工業(yè)部門。該選題以五金制釘機液壓系統(tǒng)為設(shè)計對象，緊密結(jié)合機械設(shè)計制造及自動化專業(yè)的相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)和專業(yè)技術(shù)，對于鍛煉學生綜合應(yīng)用液壓傳動、機械制造工程、機械設(shè)計、機械 CAD 等基本專業(yè)知識解決工程實際問題的能力以及獨立工作的能力具有積極的促進作用。 3.設(shè)計(論文) 的主要內(nèi)容（理工科含技術(shù)指標）：（1）完成 五金制釘機液壓系統(tǒng)工作原理圖的設(shè)計，以及工作原理的分析說明。 （2）選擇 AutoCAD 為設(shè)計開發(fā)工具，完成五金制釘機液壓系統(tǒng)的總體設(shè)計。 （3）完成五金制釘機液壓系統(tǒng)的夾緊液壓缸、鐓粗液壓缸、切斷夾緊裝置、機架等關(guān)鍵功能裝置的設(shè)計。 主要技術(shù)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。 4.設(shè)計的基本要求及進度安排（含起始時間、設(shè)計地點）： 基本要求（1）利用AutoCAD 為設(shè)計開發(fā)工具；（2）完成五金制釘機液壓系統(tǒng)及其主要部件的設(shè)計。 進度安排（1）調(diào)研、收集資料并完成開題報告--3 周 ；（2）熟悉 AutoCAD 設(shè)計開發(fā)工具和確定總體設(shè)計方案--4 周；（3）制釘機液壓系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)方案詳細設(shè)計并完善 --4 周； （4）完成外文翻譯、中期報告--1 周； 5）設(shè)計計算并完成 CAD 零件圖、裝配圖--3 周；（6）整理資料、撰寫畢業(yè)論文、準備答辯：2 周。 5.畢業(yè)設(shè)計（論文）的工作量要求 ① 實驗（時數(shù)） *或?qū)嵙暎ㄌ鞌?shù)）： 上機時數(shù) 150 機時 ② 圖紙（幅面和張數(shù)） *： 折合 A0 號圖紙 3 張 ③ 其他要求：外文翻譯不少于 3000 漢字； 參考文獻不少于 18 篇 指導教師簽名： 年 月 日學生簽名： 年 月 日系主任審批： 年 月 日說明：1 本表一式二份，一份由學生裝訂入冊，一份教師自留。12 帶*項可根據(jù)學科特點選填。Ⅰ五金制釘機液壓系統(tǒng)設(shè)計摘 要制釘機由于其效率高，使釘子受力均勻、一致、使用方便等優(yōu)點而廣泛用于包裝、廣告裝飾及家具制造、制鞋業(yè)等方面。而作為其“子彈” 的排釘，也就有了大量的需求。本文分析了制釘機的方便快捷的工作過程，及釘子的大量需求必定有著好的市場前景。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(shè)計是實現(xiàn)整個制釘機工作的基礎(chǔ)，重點設(shè)計了切斷液壓缸與夾緊液壓缸的結(jié)構(gòu)、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(shè)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16564N和16684N,每分鐘循環(huán)86次)具有方便快捷制釘?shù)奶攸c。關(guān)鍵詞：五金制釘機；液壓元件；切斷液壓缸；鐓粗液壓缸；機架ⅡThe Design Of Hydraulic System For Nail-making MachineAbstractNail-making machine because of its high efficiency,make the nails force uniform, consistent, easy to be used and so on, nail-making machine is widely used in packaging, advertising and decorating furniture by manufacturers, the footwear industry and so on. As part of its "bullets" of the nails, there will have a huge demand. This paper analyzes the nail-making machine of the simple facilitate the work of engineering, and nails of a large number of requirements must have good market prospects. Nail-making machine of the production process, including: the hydraulic cylinders cut the nails off, the hydraulic cylinder nails upsetting , upsetting the nails with the clamping clamping cut device. For cutting off for upsetting hydraulic cylinders and hydraulic cylinder design, the basis of nail-making machine is to achieve the whole work. Focus on the design of the hydraulic cylinders and clamping off hydraulic cylinder structure, the cut off the clamps, the rack. In accordance with the system pressure, flow, choose the hydraulic valve, motor, pump. This article is designed to meet the requirements of nail-making machine(system pressure of 16MPa, cutting force and clamping force are required to meet the subject 16564N, and 16684N, the cycle 86 times per minute)It is convenient features of nail-making.Key Words: Nail-making machine; Hydraulic Components; The cut off hydraulic cylinder; Hydraulic cylinder upsetting主要符號表D 活塞直徑d 活塞桿直徑A1 無桿腔的有效面積A2 有桿腔的有效面積P1 液壓缸的工作壓力[σ] 剛體材料的許用應(yīng)力vmax 液壓缸的最大移動速度Ⅰ目 錄 1 緒 論 .................................................................................................................11.1 題目背景及研究意義 ....................................................................................11.2 國內(nèi)外研究情況 ............................................................................................12 研究方案及系統(tǒng)原理 ..................................................................................32.1 液壓系統(tǒng)的組成及其作用 ............................................................................32.2 制釘機液壓系統(tǒng) ............................................................................................32.2.1 主機的功能結(jié)構(gòu) .....................................................................................32.2.2 液壓系統(tǒng)及其工作原理 .........................................................................52.2.3 技術(shù)特點 .................................................................................................62.2.4 技術(shù)參數(shù) .................................................................................................73 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計 .......................................................................................83.1 確定液壓泵的類型及調(diào)速方式 ....................................................................83.2 選用執(zhí)行元件 ................................................................................................83.3 快速運動回路和速度換接回路 ....................................................................83.4 換向回路的選擇 ............................................................................................84 液壓系統(tǒng)設(shè)計計算 .......................................................................................94.1 系統(tǒng)液壓可以完成的工作循環(huán) ....................................................................94.2 液壓執(zhí)行元件的配置 ...................................................................................94.3 負載分析計算 ...............................................................................................94.4 確定液壓缸主要尺寸 .................................................................................104.4.1 確定垂直液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 .......................................................104.4.2 確定水平液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 .......................................................104.5 活塞桿強度計算 ..........................................................................................114.6 液壓缸活塞的推力及拉力計算 ..................................................................114.6.1 垂直液壓缸 ...........................................................................................124.6.2 水平液壓缸 ...........................................................................................124.7 活塞桿最大容許行程 ..................................................................................134.8 液壓缸緩沖裝置計算 ..................................................................................144.8.1 設(shè)置緩沖裝置的目的和條件 ...............................................................144.8.2 緩沖裝置的原理及要求 .......................................................................144.8.3 緩沖裝置的類型 ...................................................................................144.9 液壓缸長度及壁厚的確定 ..........................................................................15Ⅱ4.9.1 液壓缸內(nèi)徑計算 ...................................................................................154.9.2 液壓缸壁厚計算 ...................................................................................154.10 液壓缸筒與缸底的連接計算 ....................................................................165 元件選型及系統(tǒng)壓力驗算 .......................................................................185.1 液壓泵及其驅(qū)動電動機的選擇 ..................................................................185.1.1 計算液壓泵的最大工作壓力 ...............................................................195.1.2 計算液壓泵的最大流量 .......................................................................205.1.3 選擇液壓泵的規(guī)格 ...............................................................................215.1.4 計算液壓泵的驅(qū)動功率并選擇原動機 ...............................................215.2 其他液壓元件的選擇 ..................................................................................225.2.1 液壓閥及過濾器的選擇 .......................................................................225.2.2 油管的選擇 ...........................................................................................235.2.3 油箱容積的確定 ...................................................................................245.3 液壓系統(tǒng)壓力損失驗算 .............................................................................246 液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)、材料及制造技術(shù)條件 ..................................266.1 缸體 ..............................................................................................................266.1.1 缸體端部連接結(jié)構(gòu) ...............................................................................266.1.2 缸體材料 ...............................................................................................266.1.3 缸體技術(shù)條件 .......................................................................................266.2 活塞 ..............................................................................................................276.2.1 活塞與活塞桿的聯(lián)接型式 ...................................................................276.2.2 活塞的密封 ...........................................................................................276.2.3 活塞的材料 ...........................................................................................276.2.4 活塞的技術(shù)要求 ...................................................................................276.3 活塞桿 ..........................................................................................................286.3.1 端部結(jié)構(gòu) ...............................................................................................286.3.2 端部尺寸 ...............................................................................................286.3.3 活塞桿結(jié)構(gòu) ...........................................................................................286.3.4 活塞桿的技術(shù)要求 ...............................................................................296.4 活塞桿的導向、密封和防塵 ......................................................................296.4.1 導向套 ...................................................................................................296.4.2 活塞桿的密封與防塵 ...........................................................................306.5 液壓缸安裝聯(lián)接部分的型式及尺寸 ..........................................................30Ⅲ6.5.1 液壓缸進出油口接頭的聯(lián)接螺紋尺寸 ...............................................306.5.2 液壓缸為單耳環(huán)型安裝的主要尺寸 ...................................................306.5.3 活塞式液壓缸端部型式及尺寸 ...........................................................306.5.4 缸蓋的材料 ...........................................................................................306.6 液壓缸的排氣裝置 ......................................................................................316.7 緩沖調(diào)節(jié)閥 ..................................................................................................316.8 單向閥 ..........................................................................................................317 總結(jié) .................................................................................................................32參考文獻 ...............................................................................................................33致 謝 ......................................................................................................................34畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 ................................................................35畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明 .....................................................................361 緒論11 緒 論1.1 題目背景及研究意義液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據(jù) 17 世紀帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，1795 年英國約瑟夫布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質(zhì)，以水壓機的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上，誕生了世界上第一臺水壓機。1905 年將工作介質(zhì)水改為油，又進一步得到改善。第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918)后液壓傳動廣泛應(yīng)用，特別是 1920 年以后，發(fā)展更為迅速。液壓元件大約在 19 世紀末 20 世紀初的 20 年間，才開始進入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925 年維克斯(F.Vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵 ,為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。20 世紀初康斯坦丁尼斯克(GoConstantimsco)對能量波動傳遞所進行的理論及實際研究；1910 年對液力傳動(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻，使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)(1941-1945)期間,在美國機床中有 30%應(yīng)用了液壓傳動。應(yīng)該指出,日本液壓傳動的發(fā)展較歐美等國家晚了近 20 多年。在 1955 年前后，日本迅速發(fā)展液壓傳動,1956 年成立了“液壓工業(yè)會”。近 20-30 年間，日本液壓傳動發(fā)展之快，居世界領(lǐng)先地位。液壓傳動有許多突出的優(yōu)點，因此它的應(yīng)用非常廣泛，如一般工業(yè)用的塑料加工機械、壓力機械、機床等；行走機械中的工程機械、建筑機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車等；鋼鐵工業(yè)用的冶金機械、提升裝置、軋輥調(diào)整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機構(gòu)等；發(fā)電廠渦輪機調(diào)速裝置、核發(fā)電廠等等；船舶用的甲板起重機械（絞車） 、船頭門、艙壁閥、船尾推進器等；特殊技術(shù)用的巨型天線控制裝置、測量浮標、升降旋轉(zhuǎn)舞臺等；軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。1.2 國內(nèi)外研究情況由于液壓制釘機可將無用廢舊鐵絲等重新回收利用，制造成可以氣釘槍可打的釘子，不僅節(jié)省成本，而且環(huán)保節(jié)能。據(jù)了解有關(guān)專家曾在者曾在珠江三1 緒論1角洲西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）2地區(qū)的制釘廠調(diào)查，發(fā)現(xiàn)這種釘子不僅在本地區(qū)．而且在內(nèi)地和港澳、東南亞等地，都有相當?shù)男枰?，?jīng)濟效益可觀。在西方國家早已投入生產(chǎn)。2 研究方案及系統(tǒng)原理32 研究方案及系統(tǒng)原理2.1 液壓系統(tǒng)的組成及其作用一個完整的液壓系統(tǒng)由五個部分組成，即動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。動力元件的作用是將原動機的機械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個液壓系統(tǒng)提供動力。液壓泵的結(jié)構(gòu)形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。葉片泵也就是常說的離心泵，優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，流量大，調(diào)節(jié)也很方便。故選擇葉片泵作為系統(tǒng)的油源。執(zhí)行元件(如液壓缸和液壓馬達)的作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，驅(qū)動負載作直線往復運動或回轉(zhuǎn)運動。本設(shè)計采用的執(zhí)行器是一個垂直切斷夾緊液壓缸和一個水平鐓粗液壓缸?？刂圃?即各種液壓閥)在液壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向。根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為溢流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、壓力表、油位油溫計等。 液壓油是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質(zhì)，有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類。2.2 制釘機液壓系統(tǒng)2.2.1 主機的功能結(jié)構(gòu)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； 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）4c. 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(gòu)、氣缸驅(qū)動的推料機構(gòu)組成。制釘機共有 6 道工序：第一工序：送料。送料機構(gòu)將板料送到垂直液壓缸下方； 第二工序：切料夾緊。垂直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。水平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。水平液壓缸帶動鐓頭退后，離開釘頭。 第五工序：切斷退回。垂直液壓缸上升，離開板料； 第六工序：推料。推料氣缸動作，將成品推出模具。1-垂直切斷液壓缸； 2-水平鐓粗液壓缸； 3-鐓頭；4-推料結(jié)構(gòu)； 5-板料； 6-切斷夾緊裝置圖 2.1 制釘機的結(jié)構(gòu)示意圖西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）52.2.2 液壓系統(tǒng)及其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(shè)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(guān)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(guān)分別用于調(diào)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(shè)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(guān)閉回油路，在非差動時，提供回油路，所以閥 4 的調(diào)壓值應(yīng)高于閥 12 的調(diào)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(guān) 3、16、18 分別用于調(diào)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。西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）6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(jīng) 6 流入上腔，推動活塞下降，使順序閥 12 打開，構(gòu)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(jīng) 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(jīng)順序閥 10 進入鐓粗液壓缸右腔，推動活塞前進，左腔油經(jīng)閥 8 回油箱。 c. 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(zhuǎn)向右位，換向閥 15 轉(zhuǎn)為左位，使切斷缸上升、鐓粗缸后退。 d. 停止。上升行程開關(guān)和后退行程開關(guān)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。2.2.3 技術(shù)特點a. 制釘機的液壓系統(tǒng)采用單定量泵供油的雙回路形式，沒有流量閥及其帶來的節(jié)流和溢流能量損失；垂直切斷夾緊液壓缸采用差動連接實現(xiàn)快速下行，減小了液壓泵的規(guī)格。b. 采用電磁換向閥作先導閥，順序閥作主閥構(gòu)成液壓缸的換向閥，不致因西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）5系西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）7統(tǒng)高壓而影響換向的靈敏度。c. 采用壓力控制（壓力繼電器）和行程控制（電器行程開關(guān)）組合實現(xiàn)系統(tǒng)的電控元件控制，調(diào)整方便，性能可靠。2.2.4 技術(shù)參數(shù)該制釘機每分鐘循環(huán)次數(shù)為 86 次；加工板料規(guī)格為每排 140 根金屬線；每根金屬線的最大直徑 1.6mm；切斷剪力 165.64KN；鐓粗力 166.84KN；液壓系統(tǒng)工作壓力 8-16Mpa。3 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計83 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計此次畢業(yè)設(shè)計的課題是五金制釘機液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計。要完成的內(nèi)容有以下幾個方面：a. 通過學習了解，查閱各種資料完成五金制釘機液壓傳動系統(tǒng)工作原理圖的設(shè)計；b. 掌握AutoCAD設(shè)計開發(fā)工具，完成五金制釘機液壓系統(tǒng)的總體設(shè)計；c. 實現(xiàn)五金制釘機液壓系統(tǒng)加緊液壓缸敦促液壓缸切斷夾緊裝置機架的關(guān)鍵功能工作準確無誤。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(shè)計是實現(xiàn)整個制釘機工作的基礎(chǔ)，重點設(shè)計了切斷液壓缸與夾緊液壓缸的結(jié)構(gòu)、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(shè)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。3.1 確定液壓泵的類型及調(diào)速方式參考同類制釘機，選用雙作用葉片泵供油、調(diào)速閥進油節(jié)流調(diào)速的開式回路，溢流閥作定壓閥。3.2 選用執(zhí)行元件因系統(tǒng)動作循環(huán)要求正向快進和工作，反向快退，且快進、快退速度相等，因此選用單活塞桿液壓缸，快進時差動連接。3.3 快速運動回路和速度換接回路根據(jù)運動方式和要求，采用差動連接的快速運動回路來實現(xiàn)快速運動。即快進時，液壓缸實現(xiàn)差動連接。3.4 換向回路的選擇本系統(tǒng)對換向的平穩(wěn)性沒有嚴格要求，所以選用電磁換向閥的換向回路。為便于實現(xiàn)差動連接，選用了三位四通換向閥。為提高換向的位置精度，采用壓力繼電器的行程終點返程控制。4 液壓系統(tǒng)設(shè)計計算94 液壓系統(tǒng)設(shè)計計算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(qū)動滑塊及剪切、墩粗機構(gòu)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(chǎn)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(shè)導軌的靜摩擦力為 ，動摩擦力fsF為 ，則fdF(4.1)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(4.2)tvgGi?式中 g—重力加速度， 22/81.9,/sms?;v速 度 變 化 量 ，??啟動或制動時間，s；一般機械 =0.1~0.5，輕載低速運動部-t t?件取小值，重載高速部件取大值，行走機械一般取 。2/5.1~0smv?西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）10NtvgGFi .581.90????上述三種負載之和即為液壓缸的外負載 F。4.4 確定液壓缸主要尺寸4.4.1 確定垂直液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸預選垂直液壓缸的設(shè)計壓力 =16Mpa。將液壓缸的無桿腔作為主工作腔，1p考慮到垂直液壓缸下行時，滑塊自重采用液壓方式平衡，則可計算出垂直液壓缸無桿腔的有效面積(4.3)222631max1 14.019.045cmmpFAc ????垂直液壓缸內(nèi)徑（活塞直徑）(4.4)D2..1?按 GB/T2348-1993，將液壓缸內(nèi)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。從而可算得垂直液壓缸無桿腔和有桿腔的實際有效面積為(4.5)22221 071.59).1(4)(46..5cmdDAc????????4.4.2 確定水平液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸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?？爝M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(4.6)2232551 .60.6108422 cmmpFb ??????? ?水平液壓缸直徑 cAD82..41???西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）11由 可知活塞桿直徑21A?cmDd24.68.70..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cm9c3.6按標準直徑算出22221 .43).69(4)(4.3cmdDA????????4.5 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(yīng)力 (4.7)??????24dP或 (4.8)?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(yīng)力???根據(jù)以上公式可知垂直液壓缸????????326210.594.130dP水平液壓缸????3262 10.5.3410d可見，活塞桿的強度均滿足要求。4.6 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：西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）12(4.9)1214pDAP??當活塞桿后退時的拉力：(4.10)122-d）（當活塞桿差動前進時（即活塞的兩側(cè)同時進壓力相同的壓力油）的推力：(4.11)122134-pAP??）（式中 D—活塞直徑（即液壓缸內(nèi)徑） cmd—活塞桿直徑 cm-液壓缸的工作壓力1p4.6.1 垂直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(cè)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(guān)計算中查出；大部分也可以從《機械設(shè)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。 1p1P24.6.2 水平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(cè)同時進壓力相同的壓力油）的推力：NpAP 86212213 5.2104.3- ?????）（西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）13液壓缸活塞的推力及拉力可以直接從附錄中的有關(guān)計算中查出；大部分也可以從《機械設(shè)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 4.1 液壓缸活塞的受力4.7 活塞桿最大容許行程根據(jù)《機械設(shè)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。圖 4.2 安裝型式簡圖根據(jù)長度公式 (4.12)Pdl205?西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）14(4.13)ClS-?可知垂直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-水平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=67.28cmCS-4.8 液壓缸緩沖裝置計算4.8.1 設(shè)置緩沖裝置的目的和條件液壓缸設(shè)置緩沖裝置的目的，主要是緩沖液壓缸活塞在行程終點突然停止時所產(chǎn)生的巨大沖擊力。通常液壓缸在工作壓力≤100KN、活塞速度≤0.1m/s 時，可以不考慮緩沖裝置；否則，應(yīng)當采用帶緩沖裝置的液壓缸或其他緩沖辦法。然而這也只能是一個參考條件，主要還是要看具體情況和油缸的用途來決定。液壓缸的緩沖裝置可以設(shè)在液壓缸的內(nèi)部，也可以設(shè)在液壓缸外部回路中。本設(shè)計采用設(shè)在液壓缸內(nèi)部的緩沖裝置。4.8.2 緩沖裝置的原理及要求盡管緩沖裝置的結(jié)構(gòu)類型很多，然而它的緩沖原理則基本相同。即當活塞在到達行程末端之前的一定距離內(nèi)，設(shè)法把液壓缸排油腔內(nèi)的油液的一部分或者全部封閉起來，使通過節(jié)流小孔（或縫隙）排出，從而使被封閉的液壓油，產(chǎn)生適當?shù)姆磯毫Γň彌_壓力） ，作用在活塞的排油側(cè)上，與活塞的慣性力相對抗，以達到減速制動的目的。對于緩沖裝置的要求，最理想的情況是使活塞的運動在整個緩沖過程中，能均勻的減速下來，不會出現(xiàn)尖峰的不能容許的緩沖制動壓力，使液壓缸的負荷達到最小。4.8.3 緩沖裝置的類型液壓缸緩沖裝置的結(jié)構(gòu)類型很多，但是可以根據(jù)節(jié)流孔（或縫隙）的通流面積，在緩沖過程中能自動改變與否，大致可分為恒節(jié)流面積緩沖裝置和變節(jié)西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）11流面西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）15積緩沖裝置兩類。恒節(jié)流面積緩沖裝置，在緩沖過程中，由于其節(jié)流面積不變，故在緩沖開始時，產(chǎn)生的緩沖制動力很大，但很快就降低下來，最后不起什么作用，其緩沖效果，并不是很好。但是在一般系列化標準液壓缸中，由于事先無法知道液壓缸活塞的運動速度，以及運動部分的質(zhì)量和承受的載荷等，因此為了使結(jié)構(gòu)簡單，便于設(shè)計，降低制造成本，故多采用此種節(jié)流方法。本設(shè)計也采用此種節(jié)流緩沖方法。4.9 液壓缸長度及壁厚的確定4.9.1 液壓缸內(nèi)徑計算當 P 和 p 已知，則液壓缸內(nèi)徑 D 可按公式得：(4.14)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 垂直液壓缸的內(nèi)徑為 125mm,水平液壓缸的內(nèi)徑為 90mm。4.9.2 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：(4.15)cmpD][2???式中， —缸壁厚度，m?p—液壓缸內(nèi)工作壓力，Pa[σ]—剛體材料的許用應(yīng)力D—液壓缸內(nèi)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(4.16)??nb??—缸體材料的抗拉強度，Pab?n—安全系數(shù)，一般可取 n=5應(yīng)當注意，當計算出的液壓缸壁較薄時，要按結(jié)構(gòu)需要適當加厚。因此，根據(jù)上述公式可得，西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）16垂直液壓缸??.854?nb?mpD1.2016][??水平液壓缸 ??.854?nb?p15.29016][??故垂直液壓缸的壁厚為 18mm，水平液壓缸的壁厚為 15mm。關(guān)于液壓缸的安全系數(shù)，在設(shè)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(yīng)根據(jù)實際使用條件選取。4.10 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：圖 4.3 缸體聯(lián)接螺紋處的拉應(yīng)力(4.17)ZdKP214???螺紋處的剪應(yīng)力西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）11(4.18)??47.02.31??ZdkP西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）17合成應(yīng)力(4.19)?????????3.12n式中 Z—螺栓或拉桿的數(shù)量—材料為 45 鋼時， =30s s5 元件選型及系統(tǒng)壓力驗算185 元件選型及系統(tǒng)壓力驗算液壓系統(tǒng)的組成元件包括標準元件和專用元件。在滿足系統(tǒng)性能要求的前提下，應(yīng)盡量選用現(xiàn)有的標準液壓元件，不得已時才自行設(shè)計液壓元件。選擇液壓元