【正文】 ? ??? 11 確定三部分相關(guān)內(nèi)容 ????????????????? 11 第 4 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) ???????????????????? 16 設(shè)計(jì)概述 ?????????????????????? 16 液壓系統(tǒng)各工作缸分析 ???????????????? 18 主工作缸 ???????????????????? 18 水平工作缸 ??????????????????? 21 工作臺(tái)鎖緊缸 ????????? ????????? 21 側(cè)沖油缸 ???????????????????? 21 2 主工作油缸的設(shè)計(jì) ?????????????????? 21 計(jì)算主工作油缸尺寸 ??????????????? 21 繪制主工作缸工況圖 ??????????????? 23 總的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) ?????????????????? 25 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 ???????????????? 25 液壓 系統(tǒng)原理圖 ????????????????? 31 第 5 章 氣壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ??????????????????? 43 氣壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 ?????????????????? 43 氣壓系統(tǒng)原理圖 ??????????????????? 46 第 6 章 歸納總結(jié) ?????????????????????? 49 設(shè)計(jì)工作總結(jié) ???????????????????? 49 認(rèn)識(shí)與展望 ????????????????????? 49 參考文獻(xiàn) ????????? ?????????????? ?? 52 致謝 ??????????????????????? ????? 53 附錄： 3 ▇ 摘要 本文進(jìn)行了沖孔壓力機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)及 PLC 控制系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)，側(cè)重點(diǎn)在液壓部分的設(shè)計(jì)，該內(nèi)膽沖孔壓力機(jī)用于電冰箱內(nèi)膽沖孔壓力加工，加工過(guò)程中除了模具安裝、工件裝卸之外，整個(gè)沖孔加工過(guò)程由 PLC控制油缸工作自動(dòng)完成。家電外殼零件在制造過(guò)程重屬于低壓加工。以本課題為例，電冰箱內(nèi)膽沖孔壓力機(jī) ， 不僅適合電冰箱內(nèi)膽的加工，只需更換相應(yīng)的 模具，同樣適合其他產(chǎn)品零部件的沖壓加工。 然而，同時(shí)我們也要考慮到液壓系統(tǒng)本身的一些劣勢(shì)。這些都是液壓系統(tǒng)中有待解決的問(wèn)題。 本設(shè)計(jì)加工過(guò)程除了模具安裝、工件卸載之外，整個(gè)沖孔加工過(guò)程由 PLC 控制油缸工作自動(dòng)完成。 6 ▇ 第一章 緒論 液壓與氣動(dòng)技術(shù)的發(fā)展歷史、 現(xiàn)狀及趨勢(shì) 液壓與氣動(dòng)技術(shù)是一門(mén)有著悠久發(fā)展歷史的技術(shù)，從 1795 年世界上第一臺(tái)水壓機(jī)誕生，到現(xiàn)在已有 200 多年的歷史。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)很多領(lǐng)域均需應(yīng)用液壓與氣動(dòng)技術(shù)，其水平的高低已成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。 （ 4） 液壓系統(tǒng)具有較快的響應(yīng)速度。 液壓技術(shù)的形成和發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了標(biāo)準(zhǔn)化、優(yōu)質(zhì)化、智能化三個(gè)階段。由于液壓機(jī)在實(shí)際工作中的廣泛應(yīng)用性，使其在國(guó)民經(jīng) 濟(jì)各部門(mén)獲得了廣泛的應(yīng)用。 沖孔壓力機(jī)整體設(shè)計(jì)概述 為了滿足電冰箱內(nèi)膽沖孔壓力加工的要求，考慮設(shè)計(jì)一臺(tái)液壓機(jī)。 2. 氣壓部分：承載不大，故只設(shè)計(jì)可相應(yīng)簡(jiǎn)單的執(zhí)行、控制系統(tǒng)。根據(jù)初始設(shè)計(jì)參數(shù)，取最大工作壓力15MP。設(shè)計(jì)了如：蓄能器、節(jié)流閥、單向閥的一系列保護(hù)元件。 該液壓機(jī)利用上模及工作臺(tái)的自重來(lái)實(shí)現(xiàn)快速下行，這一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，液壓元件少，在中小型液壓機(jī)重常被采用。家電外殼零件在制造過(guò)程重屬于低壓加工。以本課題為例，電冰箱內(nèi)膽沖孔壓力機(jī) ， 不僅適合電冰箱內(nèi)膽的加工，只需更換相應(yīng)的模具，同樣適合其他產(chǎn)品零部件的沖壓加工。 然而，同時(shí)我們也要考慮到液壓系統(tǒng)本身的一些劣勢(shì)。這些都是液壓系統(tǒng)中有待解決的問(wèn)題。加工工程除木模具安裝、工件裝卸外，整個(gè)沖孔加工過(guò)程由 PLC 控制液壓缸工作自動(dòng)完成。 ：主液壓缸驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)帶動(dòng)上模具實(shí)現(xiàn)如下工作循環(huán)： 快 速下行 →慢速下行（接近工件）→沖孔加工（延時(shí)保壓）→快速返回 油缸下行時(shí)的負(fù)載分析： 油缸在系統(tǒng)壓力油和油缸運(yùn)動(dòng)部件自重共同作用下快速下行，此時(shí)要克服的外負(fù)載幾乎沒(méi)有，故此時(shí)系統(tǒng)工作壓力很小，但由于運(yùn)動(dòng)速度快，油缸的輸入流量大。 油缸的返回行程由電磁換向閥切換油路進(jìn)行通行，油缸下腔通壓力油。液流換向采用三位四通電磁換向閥（彈簧復(fù)位）控制。 ：其工藝過(guò)程如下： （工作臺(tái)水平油缸回位）→鎖緊缸上行（鎖住下工作臺(tái)）→沖孔加→鎖緊缸下行（松開(kāi)下工作臺(tái)）→水平工作臺(tái)移出→水平工作臺(tái)回位。 11 ▇ 第 3 章 機(jī)械、液壓（氣動(dòng)）與電氣 控制 間的相互 制約與影響 相 關(guān) 內(nèi)容介紹 本設(shè)計(jì)雖分為三個(gè)部分，但它們之間是相互關(guān)聯(lián)的一個(gè)整體， 設(shè)計(jì)工作中必須綜合起來(lái)考慮，大體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： ，按照經(jīng)驗(yàn)公式確定油箱的容積，從而為油箱的機(jī)械部分設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 確定三部分相關(guān)內(nèi)容 首先計(jì)算主要液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸，為有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)提供相關(guān)依據(jù)。 油壓機(jī)主工作油缸的極限載荷出現(xiàn)在沖壓加工過(guò)程中。 P2回油背壓按常規(guī)取為 5～ 8MPa,也取為 P2=自重，按機(jī)械部分設(shè)計(jì)參數(shù)約為 4000kg,另考慮活塞因摩擦、粘性阻尼造成的損失，機(jī)械效率為η m=. 固有（ P1A1P2A2） η m=FG 為計(jì)算油缸有關(guān)尺寸，如缸徑 d，先考慮 d/D 比值。 d/D 大，則φ小 。 設(shè)往返速度相同，取 d3= D3 計(jì)算過(guò)程同上，求得： D3=8cm d3= 按標(biāo)準(zhǔn)元整為 D3=80mm d3=50mm 此時(shí)面積為 A1= A2= 確定液壓系統(tǒng)元件的規(guī)格和型號(hào)，為電氣控制部分提供依據(jù)。 我們?nèi)】爝M(jìn)速度 V 快進(jìn) =100mm/s，工作進(jìn)給速度 V 工 =60mm/s 由此算出油缸快進(jìn)所需最大流量為： 15 Qmax= 10 60=液壓執(zhí)行元件實(shí)際所需流量如下表 31所示： 表 31 執(zhí)行元件實(shí)際所需流量 工況 執(zhí)行元件名稱 運(yùn)動(dòng)速度（ m/s） 結(jié)構(gòu)參數(shù)（ mm2） 流量103m3/s 計(jì)算公式 主沖快進(jìn) 主液壓缸 A1= Q= A1V 主沖慢進(jìn) 主沖退回 A2= Q= A2V 水平工作臺(tái)快移出 水平液壓缸 A1= Q= A1V 水平工作臺(tái)慢移出 水平液壓缸 A1= Q= A1V 工作臺(tái)快退 A2= Q= A2V 工作臺(tái)慢退 鎖緊缸松 鎖緊液壓缸 A1= Q= A1V 鎖緊缸緊 A2= Q= A2V 各電氣元件的選擇根據(jù)以上規(guī)格查表選取，具體選擇情況如下 32表： 表 32 液壓閥明細(xì)表 序 號(hào) 名 稱 實(shí) 際 流 量 m3/s 通 用 規(guī) 格 22 三位四通電磁換向閥 104 DSHG033C21 23 三位四通電磁換向閥 DSHG033C21 24 三位四通電磁換向閥 104 DSHG013C21 29 三位四通電磁換向閥 104 DSHG013C21 35 三位四通電磁換向閥 104 DSHG033C21 31 二位兩通電磁換向閥 104 DSHG012C21 33 二位兩通電磁換向閥 DSHG012C21 16 38 二位兩通電磁換向閥 104 DSHG032C21 18 二位兩通電磁換向閥 104 DSHG032C21 14 溢流閥 104 FBG0625010 15 溢流閥 FBG0625010 37 調(diào)速閥 104 2FRM1620/60LB 25 單向節(jié)流閥 104 DVP8S10 39 單向節(jié)流閥 104 DVP16S10 36 液控單向閥 104 SV25G 41 液控單向閥 104 SV10G 41 液控單向閥 SV10G 30 節(jié)流閥 104 32 節(jié)流閥 17 節(jié)流閥 104 ▇第 4 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)概述 由內(nèi)膽沖孔壓力機(jī)的工藝順序過(guò)程，該液壓機(jī)為一四柱架式壓力機(jī)。液壓機(jī)工作時(shí)由模具夾內(nèi)膽，模具置于工作臺(tái)上。液壓站位于主體之側(cè)，各種閥類(lèi)元件可裝于機(jī)器之上，用油管分別與泵站和油缸相連。從液壓機(jī)工序上看，該恒功率壓力補(bǔ)償式變量柱塞泵可以滿足設(shè)計(jì)要求。模具可根據(jù)不同內(nèi)膽進(jìn)行更換裝卸，模具分上下模兩部分。沖孔加工時(shí)上下模合模，內(nèi)膽除了由主缸上下運(yùn)動(dòng)進(jìn)行頂沖加工外 ，在內(nèi)膽的四周也需根據(jù)需要進(jìn)行沖孔加工，此工作由固定在上下模具上的若干側(cè)沖油缸完成。 根據(jù)我們對(duì)油壓機(jī)工作性質(zhì)，工作過(guò)程的了解，我們初步確定系統(tǒng)的主油泵采用一種恒功率壓力補(bǔ)償式變量柱塞泵，泵的出口壓力被反饋到泵的變量機(jī)構(gòu)之上，系統(tǒng)壓力上升，泵的輸出流量即會(huì)減少， 系統(tǒng)壓力下降，輸出流量增加，實(shí)現(xiàn)恒功率輸出。 液壓系統(tǒng)各 工作缸分析 主工作缸 工作過(guò)程 主缸活塞快速下行→慢速下行接近工件→接觸工作臺(tái)壓力速度上升→沖孔加工結(jié)束后工作壓力迅速下降到行程端點(diǎn)→活塞快速返回。當(dāng)活塞下行接觸到工件時(shí) ，油缸上腔的壓力隨著負(fù)載增大迅速上升，直至克服阻力完成沖孔加工，沖孔完畢阻力負(fù)載消失，系統(tǒng)壓力又隨即下降，回到慢行階段，直至運(yùn)動(dòng)到行程終點(diǎn)。 據(jù)此我們可以畫(huà)出液壓工作循環(huán)的負(fù)載循環(huán)圖如下圖 41所示： 19 圖 41 負(fù)載循環(huán)圖 液壓缸的運(yùn)動(dòng)分析及運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖： 按照主油缸的工作循環(huán)，我們可以做出油缸的位移循環(huán)圖如下圖 42 所示 t(s) F(N) 150 50 快進(jìn) 慢進(jìn) 返回行程 沖孔加工 工進(jìn)到行程終點(diǎn) 20 圖 42 位移循環(huán) St圖 同樣我們可以做出主缸工作活塞的速度循環(huán)圖如下圖 33所示： 圖 43 速度循環(huán) Vt圖 S(mm) t(s) 快進(jìn) 工進(jìn) 沖壓 工進(jìn)到位 快退 200 50 V(m/s) 10 6 t(s) 快速返回 快進(jìn) 工進(jìn) 沖壓過(guò)程 21 水平工作缸 工作過(guò)程： 快速移出 →慢速移出→停留（裝膽）→快速返回→慢速返回 水平工作缸推動(dòng)工作臺(tái)在導(dǎo)軌上移進(jìn)移出，前面我們選取摩擦系數(shù)為 μ =。 鎖緊缸承受的 最大壓力也是模具重量產(chǎn)生， 沖壓力為 7000N， 鎖緊行程為 70mm，設(shè)速度 V=35mm/。往返速度相同。 油壓機(jī)主工作油缸的極限載荷出現(xiàn)在沖壓加工過(guò)程中。其選取要考慮系統(tǒng)工作壓力，油缸的工作方式（受拉還是受壓），也必須考慮油缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)速比。 d/D 小，則φ大。其中主沖壓缸、側(cè)沖壓缸和水平工作缸是不同時(shí)工作的，而其中主沖壓缸工作所需流量最大，為 Q 主沖壓 max=