畢業(yè)設計（論文）SJ166型縮徑機設計

1、前 言科學技術(shù)是第一生產(chǎn)力?！毙碌臅r代面臨著新的挑戰(zhàn)，面對著經(jīng)濟飛速增長和競爭日趨激烈的社會環(huán)境，新的技術(shù)的開發(fā)與應用已經(jīng)成為當代企業(yè)興衰成敗的關鍵，掌握新技術(shù)是企業(yè)生存的根本，不懂得新的技術(shù)以及尖端的科技則會被社會革新的大潮所淹沒。“落后就要挨打?！笔茄慕逃?，所以面對著競爭激烈的社會環(huán)境，我們就要不斷的汲取新的理論知識，積累實踐經(jīng)驗進而掌握新的技術(shù)，開拓新的產(chǎn)品。這樣才能使企業(yè)在經(jīng)濟的大潮中撐起有力的風帆而立于不敗之地。本課題是沈陽理工大學機電設備開發(fā)公司應印度尼西亞一家加工鋼管的公司的要求而設計的。該公司用加工后的不同管徑的鋼管可以連接成為電線桿、路燈桿、旗桿等產(chǎn)品。經(jīng)過我院機電公司人員

2、精心設計已經(jīng)在1995年制出兩臺成品運往印度尼西亞，并派工程技術(shù)人員隨往調(diào)試。根據(jù)介紹，已運出口的兩臺機器已經(jīng)正常運轉(zhuǎn)，當然，原產(chǎn)品中還存在著許多等待改進的地方。本產(chǎn)品縮徑機雖然在某些方面有著不可比擬的優(yōu)點，但是它還是存在一定的缺陷，為了更好的完善該設備的功能和提高它的銷售量，以適應市場需求和新技術(shù)的步伐，新的技術(shù)更新是完全必要的。1 sj166型縮徑機的基本參數(shù)系統(tǒng)的公稱壓力： p=120t推模缸的公稱壓力： p=32mpa夾緊缸的公稱壓力： p=410mm推?；瑝K行程： s=200mm推模缸最大凈空矩： h=700mm夾緊缸最大凈空距： h=150mm工作臺尺寸： 左右： b=3400mm

3、 前后： b=1500mm推模缸滑快速度： 空程： 50mm/s 工作： 6mm/s 回程： 40mm/s夾緊缸滑快速度： 空程： 60mm/s 回程： 40mm/ssj166型縮徑機與其他鍛壓設備相比較的優(yōu)缺點：優(yōu)點： 1. 執(zhí)行元件（缸及柱塞或活塞）結(jié)構(gòu)簡單容易實現(xiàn)很大的工作壓力，較大的工作空間和較長的工作行程，適應性強； 2可以在轉(zhuǎn)換點長時間保壓； 3. 可用簡單的辦法（各種閥）在一個工作循環(huán)中調(diào)壓或者限壓不易超載，容易保護各種模具； 4滑塊的總行程可以在一定的范圍內(nèi)任意無極的改變，滑塊行程的下轉(zhuǎn)換點可以根據(jù)壓力或者行程來控制或者改變； 5. 滑塊的速度可以在一定范圍內(nèi)任意地相當大的程度

4、上進行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的速度與壓力及行程無關。缺點： 1. 用泵直接傳動時，安裝功率比相應的機械壓力較大； 2. 由于工作缸內(nèi)升壓或者降壓都需要一定的時間，而且空程速度不夠高，在快速方面不如機械壓力機； 3. 由于液體有可壓縮性，在快速卸載時，可能引起機器本題或者液壓系統(tǒng)的振動； 4. 工作介質(zhì)有一定的壽命，需要定期更換； 5液體易于泄漏。2 縮徑機的研制及機理分析2.1 概述本縮徑機是鋼管生產(chǎn)行業(yè)對鋼管進行二次加工的重要設備，它是用來把鋼管端部結(jié)構(gòu)縮成所需要的尺寸形狀的一種設備，這是目前國內(nèi)外比較流行的鋼管變徑方法之一，也是根據(jù)國外客商的要求研制成的首臺縮徑加工設備，它的工作原理是鋼管在外力作用下

5、，按照模具形狀進行塑性變形，設備結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠操作方便，能實現(xiàn)自動，手動運行，是目前較流行的鋼管縮徑設備，它有以下三大特點：1. 該設備的夾緊和推模采用液壓執(zhí)行，其推力大，工作可靠平穩(wěn)，通過電氣控制可實現(xiàn)：夾緊快進工進（保壓）拔?？焱怂砷_卸荷等全過程動作，動作效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好。2. 系統(tǒng)操作分手動和自動兩種狀態(tài)，自動狀態(tài)下手動可以干涉控制，隨時修正工作過程的每個動作，保證產(chǎn)品質(zhì)量好。3. 設備的快進，工進和退回速度可根據(jù)管徑和實際需要有較大的調(diào)整范圍，能滿足鋼管直徑90166的縮徑要求。2.2 設備的組成及主要技術(shù)指標特征 sj166縮徑機由主機、電氣控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)三大部分組成，主機

6、由床座、夾具體、立柱、夾緊缸、模具、模座、推模缸等組成，結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。2.3 鋼管縮徑成形機理鋼管縮徑成形新工藝是屬于塑性成形領域的前沿課題，這個形成過程比較復雜，各種經(jīng)驗公式比較多，這里采用了主應力法來分析研究縮徑機中鋼管縮徑成型過程及計算縮徑成型力的公式。 在薄壁管縮徑成型過程中，薄壁管任意截面的壁厚與直徑相比很小，沿壁厚的應力變化可以忽略不計，忽略鋼管的彈性形變一般不會造成太大的計算誤差，可以認為當管端達到模具出口時，縮徑已經(jīng)由非穩(wěn)太轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)太，薄壁管中徑由d1=2r2減少到d2=2r2。 在任意半徑r處，作用在模具內(nèi)部微元體上的應力狀態(tài)如圖2.2所示，其中q為軸向應力，即此力平行

7、于模具表面，0為周向應力，p為模具與管子接觸面上的法向應力，對應的摩擦力為=p，為摩擦系數(shù)，忽略其他因素對縮徑成型過程的影響，鋼管初始進入模具時對模具產(chǎn)生軸向應力為：（2.1）于是加工過程中所需要的縮徑成型力f：（2.2）其中： m可調(diào)整的常數(shù)，由最小二乘法確定； y理想鋼塑性材料的屈服應力；圖2.1 sj166縮徑機由上述（2.1）（2.2）兩公式可以看出，在相同條件下，縮徑形成力隨著摩擦系數(shù)和鋼管壁厚的增加而增大。由于在計算過程中，認為模具出口端鋼管進入僅做無摩擦剛性移動，而實際中由于存在彈性恢復現(xiàn)象，模具對鋼管要產(chǎn)生摩擦和彎曲作用，因此，實際所需推模要在理論的基礎上增加10%15%。2.

8、4 推?？s徑成型過程中造成的鋼管缺陷分析鋼管在縮徑變形過程中，金屬在三向應力的作用下而變形，由于各種因數(shù)，壁管很薄，縮徑率超過一定值時，縮徑鋼管就會由于失去穩(wěn)定性而產(chǎn)生局部的或者沿鋼管全長的管壁內(nèi)陷，如圖2.3所示。根據(jù)實驗，當模具錐角=時，為了防止鋼管失穩(wěn)，縮徑時減輕應該小于壁厚t的b倍，即bt。圖2.2 模具內(nèi)部微元體上的應力狀況縮徑時鋼管失穩(wěn)發(fā)生在鋼管和模壁開始接觸的可能性最大，因而相對于變形區(qū)的其他部分，該處鋼管的t/d值較小而模壁作用在鋼管上的徑向力最大。2.5 產(chǎn)品開發(fā)應用性由縮徑機加工出來的鋼管能滿足不同尺寸要求，其管端不僅外形美觀，而且表面光潔度高。相對過去鋼管二次加工的方法，

9、縮徑機還可以節(jié)約材料，使用安裝方便，基于其各項優(yōu)越性，這種產(chǎn)品在國外已經(jīng)得到廣泛的應用。經(jīng)過縮徑機根據(jù)所需的尺寸加工出來的縮徑管主要用于燈柱、旗桿、標志桿等。就照明燈柱而言，世界上照明燈柱經(jīng)歷了木桿、鋼筋混凝土桿和金屬桿三種階段。在我國，目前大部分電桿仍采用水泥的材質(zhì)，這種電桿外形不美觀，笨重不宜裝卸，且運輸不便，如今越來越多的大型廣場需要高桿的燈柱來保證充分的照明，水泥柱就很難滿足這種要求，這樣就體現(xiàn)了金屬桿方便、美觀等優(yōu)勢。隨之鋼管縮徑機即可以發(fā)揮起鋼管需要整形的功效。用多節(jié)管徑不同的鋼管依次頭尾對接而制成的燈柱、旗桿、標志桿等，不但外形美觀而且運輸方便。因此，為適應我國現(xiàn)代化城市建設需要

10、，無論在我國還是在國外，鋼管生產(chǎn)行業(yè)都將有很大的推廣價值，它也是為我國鋼管生產(chǎn)行業(yè)獨自開發(fā)新產(chǎn)品，進而趕超世界先進水平做貢獻。3 液壓系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)設計3.1 系統(tǒng)液壓的回路設計該液壓回路是為了有效地控制夾緊缸，推模缸、的工作，其具體結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖3.1 液壓系統(tǒng)原理圖上圖中各液壓元件的名稱如下：表3.1 液壓系統(tǒng)個元件名稱1油箱2液體溫度計3過濾器4電動機5液壓泵6壓力表7單向閥8電磁換向閥9液控單向閥10.夾緊缸11壓力繼電器12.行程開關13.推模缸14行程閥15.調(diào)速閥16.電磁換向閥17.截止閥18.粗過濾器3.2 液壓系統(tǒng)回路對工序中各動作的控制按照課題要求，縮徑機加工鋼管應該先后

11、實現(xiàn)的動作：（上料）夾緊快進工進拔模松開表3.2液壓系統(tǒng)時序動作表1ya2ya3ya4ya5ya工作壓力（mpa）夾緊+-32快進-+-32工進-+-+32拔模-+32快退-+-32松開-+-該液壓系統(tǒng)的工作原理：1 夾緊： 進油路：液壓泵5單向閥7電磁換向閥8（左位）液控單向閥9加緊缸10（上腔）回油路：加緊缸10（下腔）液控單向閥9電磁換向閥8（左位）截止閥17粗過濾器18油箱12 快進：進油路：液壓泵5單向閥7電磁換向閥16（左位）行程閥14（左位）推模缸13（右腔）回油路：推模缸13（左腔）電磁換向閥16（左位）截止閥17粗過濾器18油箱13 工進：進油路：液壓泵5單向閥7電磁換向閥1

12、6（左位）節(jié)流閥15推模缸13（右腔）回油路：推模缸13（左腔）電磁換向閥16（左位）截止閥17粗過濾器18油箱14 拔模：進油路：液壓泵5單向閥7電磁換向閥16（右位）推模缸13（左腔）回油路：推模缸13（右腔）節(jié)流閥15電磁換向閥16（右位）截止閥17粗過濾器18油箱15 快退：進油路：液壓泵5單向閥7電磁換向閥16（右位）推模缸13（左腔）回油路：推模缸13（右腔）行程閥14（左位）電磁換向閥16（右位）截止閥17粗過濾器18油箱16.松開：進油路：液壓泵5單向閥7電磁換向閥8（右位）液控單向閥9加緊缸10（下腔）回油路：加緊缸10（上腔）液控單向閥9電磁換向閥8（右位）截止閥17粗過濾

13、器18油箱14 電氣控制系統(tǒng)設計4.1 可編程序控制器概述及其發(fā)展趨勢可編程序控制器（programmable logic controller）是以微處理器為核心，綜合了電子技術(shù)、自動化技術(shù)、網(wǎng)絡通訊技術(shù)于一體的通用工業(yè)控制裝置。英文縮寫為pc或者plc。它具有體積小、功能強、程序簡單、靈活通用、維護方便等一系列的優(yōu)點，特別是它的高可靠性和較強的適應惡劣的工業(yè)環(huán)境的能力，更是得到用戶的好評。由于控制對象的復雜性使用環(huán)境的特殊性和運行工作的連續(xù)長期性，使得plc在設計、結(jié)構(gòu)上具有許多其他控制器無法比擬的特點：1 可靠性高，抗干擾能力強2 通用性強，使用方便3 程序設計簡單，易學易懂4 采用先進

14、的模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組合靈活方便5 系統(tǒng)設計周期短6 安裝方便，調(diào)試方便，維護工作量小7 對生產(chǎn)工藝改變適應性強，可以進行柔性生產(chǎn)plc的發(fā)展趨勢：1 向高速、大存儲容量方向發(fā)展2 向多品種方向發(fā)展4.2 plc控制系統(tǒng)的設計與開發(fā)4.2.1 工藝流程圖與動作順序表的設計如圖5.1所示，圖中1sp為行程閥，2st4st為限位開關，sb1為啟動按扭，1ya4ya為電磁閥，kt為延時繼電器，kp為壓力繼電器。圖4.1 工藝流程圖表4.1 plc控制系統(tǒng)動作順序表步序輸入條件輸出1ya2ya3ya4ya5ya原位4st-夾緊4stsb1+-快進kp-+-工進1sp-+-保壓2st-拔模2stkt-+-

15、快退1sp-+松開3st-+-4.2.2 現(xiàn)場器件與控制系統(tǒng)內(nèi)部等效繼電器地址編號對照表根據(jù)動作順序表選定與各開關、電磁閥等現(xiàn)場器件對應的plc內(nèi)部等效繼電器地址編號，對照表如下所示：表4.2 現(xiàn)場器件與plc內(nèi)部地址編號對照表現(xiàn)場器件等效繼電器地址號說明輸入sb100001啟動按扭kp100002夾緊到位2st00003工進到位3st00004快退到位4st00005夾緊缸原位sb200006停止到位s500007位置傳感器輸出1ya01001夾緊3ya01002工進4ya01003拔模2ya01004松開上料裝置01005上料5ya01006快進或快退4.2.3 現(xiàn)場器件與plc的連接圖圖

16、4.2 plc控制系統(tǒng)與現(xiàn)場器件的連接圖表4.3 plc控制系統(tǒng)梯形圖4.2.4 plc梯形圖滿足所要求工藝流程的梯形圖如5.3所示。其具體控制過程如下：1 按下啟動按扭sb1，輸入繼電器常開觸點00001閉合，輸入繼電器01001得電，驅(qū)動電磁閥1ya，此時夾緊缸開始執(zhí)行夾緊動作，同時，輸出繼電器01001的動合觸點閉合自鎖；2 當夾緊動作到位，壓力繼電器發(fā)出信號，00002閉合，輸出01002和01006，他們的動觸點自動自鎖；3 快進到位時，碰到行程閥1sp，01006的觸電斷開，只留下01002觸點自鎖，此時推模缸開始工進；4 工進到位時，碰到行程開關2st，00003閉合，計時器得電

17、，開始保壓；5 當計時器規(guī)定的時間一到，輸出繼電器得電并且自鎖，驅(qū)動電磁閥4ya，推模缸開始拔模；6 當碰到行程閥1sp時，01006的觸點自動自鎖，此時推模缸開始快退；7 退回到位時，碰到行程開關3st，00004閉合，輸出繼電器01004得電并自鎖，驅(qū)動電磁閥2ya，夾緊缸向上動作松開被加工鋼管；8 夾緊缸退回到原位時碰到行程開關4st，長閉觸點00005斷開，其常開觸點閉合，夾緊缸停止工作，上料裝置開始上料，動作完成后發(fā)出信號給夾緊缸開始重復上述過程。表4.3 現(xiàn)場器件與pcl內(nèi)部地址編號對照表步序指令說明步序指令說明1ld 00001啟動22or 000012and 0000723an

18、d 000043or 0100124out 010034and 0000225ld t001快退5out 0100126or 000016ld 00002快進27and 000047or 0100228out r18and 0000329ld r19out r030out 0100310ld r031ld r111out 0100232out 0100612ld r033ld 00004松開13out 0100634or 0100414ld 00002工進35and 0000515or 0100236out 0100416and 0000337ld 00005上料17out 0100238or

19、 0100518ld 00002保壓39and 0000619and t00140out 0100520out t00141end 21ld t001拔模5 設計計算5.1 擠壓力計算對鋼管縮徑尺寸要求如下：表5.1 鋼管的縮徑尺寸序號管的尺寸d1d2厚度16” 5”1661504.526” 4”166124635” 4”1501246利用前文所示（2.1），（2.2）：軸向力：縮徑形成力f為：其中： m可調(diào)整的常數(shù)，由最小二乘法確定； y理想鋼塑性材料的屈服應力； ctg 所給課題中廠家要求被加工鋼管的材料為a3鋼，取y=23.5kg/mm,m=2.4, 0.15，本設計的加工長度l=100

20、三個不同的縮徑過程就要求計算三個相應的縮徑形成力，計算步驟及結(jié)果如下所示：第一組數(shù)據(jù)：. 由（3.1）式得 ：由（2.2）式得又因為在計算過程中我們認為在模具出口端管子只做無摩檫剛性移動，而實際情況下由于存在彈性回復現(xiàn)象，模具對管壁產(chǎn)生彎曲和摩檫作用，因此，實際推模力要比理論值增加10%15%，所以實際推模力為：第二組數(shù)據(jù)： d1=166 d2=124 t1=6又因為在計算過程中我們認為在模具出口端管子只做無摩檫剛性移動，而實際情況下由于存在彈性回復現(xiàn)象，模具對管壁產(chǎn)生彎曲和摩檫作用，因此，實際推模力要比理論值增加10%15%，所以實際推模力為：取圓整： f實際=96t第三組數(shù)據(jù)：d1=150

21、 d2=124 t1=6又因為在計算過程中我們認為在模具出口端管子只做無摩檫剛性移動，而實際情況下由于存在彈性回復現(xiàn)象，模具對管壁產(chǎn)生彎曲和摩檫作用，因此，實際推模力要比理論值增加10%15%，所以實際推模力為：取圓整：f=75t所以由計算知三種不同的尺寸縮徑形成力分別為：表5.2 三種不同尺寸的縮徑成型力一二三479675如果要滿足該機器的的應用要求來加工所需要不同力的四根管，則需要在這四個力中選最大值，所以選第二組力：f=96t。5.2 油壓的選擇此系統(tǒng)用單泵供油，選用高壓泵32mp，此壓力用以實現(xiàn)推模和夾緊缸的快進快退。5.3 液壓缸的選擇5.3.1推模缸的選擇單缸與雙缸推模比較：（1）

22、單缸結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，但是對中性能差； （2）雙缸運行平穩(wěn)，推模產(chǎn)品質(zhì)量高，但成本比單缸貴。根據(jù)本設計機械的要求進行綜合比較，選用雙缸推模。兩個液壓缸共同作用需要達到的總推模里p=96t，則每個液壓缸需要提供的力為：f=p/2=96/2=48t又因為推模缸運行過程中油壓為32mp，則計算出推模油缸的缸徑d為：查機械設計手冊從優(yōu)先選擇范圍中選擇液壓缸的缸徑：取d=200mm 外徑d1=245mm;活塞桿的直徑：由速度比的要求來計算：式中：d活塞桿的直徑 d液壓缸的直徑活塞缸縮入速度v2=50mm/s v1=40mm/s取速度比為1.25,則d=0.56d=0.56200=112 取標準值 d=

23、110mm缸長+行程長度=l1+s=1115mm5.3.2 夾緊缸的選擇由于夾緊動作對中性要求不高，且為了提高效率，降低成本，夾緊缸選用單缸工作。起材料為45#鋼 安裝方式為頭部法蘭推模力 p=96t 靜摩檫系數(shù) f=0.3則夾緊力 n=p/f=96/0.3=320t又因為油壓為32mp，由f=ps=p/4得：查機械設計手冊從優(yōu)先選擇范圍中選擇液壓缸缸徑：d=400 mm，選取內(nèi)徑 d=360mm 外徑 d=419mm活塞桿縮入速度比的要求來計算：（5.2）式中：d活塞桿直徑 d液壓缸直徑活塞桿直徑：計算過程同上述推模缸， 得 d=160mm缸長+行程長度=l1+s=1240mm5.4 模具的

24、設計計算5.4.1 模具的設計此課題中模具的設計對產(chǎn)品的質(zhì)量起到了至關重要的作用。加工過程中模具設計的優(yōu)獵及合理與否直接影響到產(chǎn)品能否滿足尺寸要求及表面質(zhì)量的好壞，優(yōu)化的模具應用于機械設備中又能夠省時省料，提高生產(chǎn)效率?？傊?，模具的設計是本設計的一重點環(huán)節(jié)。根據(jù)課題要求，管外管外徑尺寸又166mm到150不等，壁厚由4.5mm到7mm不等，所以需要的三個模具分別對其加工。模具材料選用cr6mv，此材料是沖壓模具材料，雖其耐磨性、淬透性能稍差，但加入了w元素，提高了鋼的穩(wěn)定性、綜合力學性能，適用于彎曲模具：hrc62。其屈服強度=1100mp，所設計模具的基本尺寸如圖5.1所示：圖5.1 模具的

25、基本結(jié)構(gòu)及其尺寸表5.3 模具的尺寸表 （單位：mm）123d1170170155d2166166150d3150124124說明：本設計采用管料的空心正擠壓，所以采用凹模（金屬的冷擠壓有多種形式的類別，當金屬流與胚料相對方向相同時為正擠壓，反之為反擠壓。本課題需要管料的前端縮徑，屬于正擠壓，采用凹模對管料較為合適）。如模具結(jié)構(gòu)圖所示，a-b段為導入部分，即導向盛料腔，a以左為孔口，b-c段為工作腔?？卓跒榱朔奖氵M料做圓角或者倒角處理，以便為245或者r2r3，也可以將?？诩庸こ蓭в绣F度或者一定斜度的形狀。在擠壓過程中盛料腔作為模口的一部分，兼與凹模向?qū)?，為了防止錐形與圓柱料管接觸處產(chǎn)生裂紋，

26、將盛料腔與工作腔分為兩部分，中間圓環(huán)面過渡。工作腔的形狀主要取決于加工零件的形狀、尺寸、及加工方式等，設計是應該把放料、退料、引導和擠壓形變的因數(shù)考慮進去，另外為了避免應力集中和高應力區(qū)的產(chǎn)生，型腔內(nèi)不允許有尖角，下凹和橫斷面的極度改變，不相切的圓角半徑，工具的標記，刻痕，刮痕或者其他類似情況存在，因為它們都有可能成為高應力區(qū)，導致模具的端面破裂，這是任何一個承受壓力的模具構(gòu)件都不允許的。5.4.2 模具的強度計算將冷擠壓凹模力視為內(nèi)部受均勻壓力作用的厚壁圓桶，凹模截面內(nèi)徑任意半徑r處的切應力t 與徑向力rr可用厚壁圓桶理論公式表示為：（5.3）（5.4）上式中，r恒為壓應力，而t恒為拉應力。

27、沿凹模厚度，二者的變化情況如圖3.2所示，在凹模內(nèi)側(cè)面處，r=a,兩者同時達到極值。因為兩者均為主應力，故可記為t=1, r=3 。根據(jù)最大剪應力理論，塑性和強度條件分別為：（5.5）（5.6）式中s為材料的屈服極限以公式（3.1）（3.2）t r分別代替1 3 令r=a得：（5.7）（5.8）注：式中p1是凹模內(nèi)側(cè)面處開始出現(xiàn)塑性變形懂得內(nèi)壓力。四套模具中2a=d3,其d3值各不相同，由于應力與a成反比，因此找其中最大一個d3進行校核，由3.3表中查的最大d3=180mm 即：2a=180mm 故a=90mm 四套模具中2b值均為240mm則:2b=240mm 故b=120mm 鋼管材料為a

28、3 則：p1=23.5mpa 由上述條件可得：又因為： 綜上所述，可得證該模具安全可靠。圖3.2沿凹模厚度拉應力r和應力r 變化情況5.5 上下夾具體及夾塊的設計與計算5.5.1 上下夾具體的設計功能：用以固定管材使之不至于竄動而影響加工質(zhì)量材料：要求牢固耐用，故選用a3鋼結(jié)構(gòu)圖如圖所示：圖5.3 上下夾具體基本結(jié)構(gòu)上部分圓柱內(nèi)部有螺紋用來與夾緊缸的頭部聯(lián)結(jié)，并一側(cè)開有定位孔以便銷釘防止活塞來回運動產(chǎn)生松動。加緊過程：上夾具體隨著夾緊上下運動，下夾具體由螺釘固定在床座上不動，上下家具體之間裝有一套可更換的夾塊（3個），可以對3種不同的管徑的鋼管進行夾緊，上夾具體提升時把管料放在下夾具體上，夾緊

29、缸推動上夾具體由行程開關控制其行程，直到管料夾緊，待推模缸完成推模后，上下夾具體分開，此時可以卸料。5.5.2 夾塊的設計計算功能：裝在上下夾具體上，便于加工各種不同尺寸管料更換材料：選用45#鋼結(jié)構(gòu)圖如圖所示：圖5.4 夾塊的基本結(jié)構(gòu)在一組的四個夾塊中d1值最大的危險，因為四個夾塊的外徑都是254，所以由表5.1中查得dmax=191mm，因此只校核夾塊即可。由夾緊缸的缸所用油壓可求出作用在夾塊上的力為：作用面積a應為夾塊在水平面上的投影面積:由p=n/a得外壓強：p2=n/a= 3255.6/0.1016 =32.04mp 代入前述校核公式（5.5）：由此可見，夾塊安全可靠。5.6 螺紋的

30、設計計算5.6.1 夾緊缸活塞桿端與上下夾具體連接因為這里的夾緊力比較大，所以選用梯形螺紋，由于夾緊缸缸徑為360mm,這就是要求前端螺紋的公稱直徑在200mm左右。此處內(nèi)螺紋選用tr2008-7h，外螺紋：tr2008-7h。在機械設計手冊中查得螺紋牙的強度校核公式：對內(nèi)螺紋： （5.9）對外螺紋：（5.10）其中： 最大軸向外載荷（n），此處=3255.6kn； 1外螺紋小徑（mm）； d內(nèi)螺紋大徑（mm）； b螺紋牙根部寬（mm）； p螺距（mm）； h螺紋高度（mm）； 載荷不均勻系數(shù)，內(nèi)螺紋均為鋼時 ，kz=0.56 螺紋材料許用剪應力（mpa），對45#鋼的靜載情況， 螺紋材料許用

31、應力（mpa），對45#鋼 ，取n=1.4， 則： ； z螺紋工作圈數(shù)，對于本連接螺紋z=h/p=200/8=25尺寸如圖5.5 所示。對外螺紋： 所以剪切強度滿足要求。所以許用應力也滿足要求。圖5.2 tr2008-7h螺紋的具體尺寸對內(nèi)螺紋：所用到的校核公式與外螺紋的相同，但內(nèi)螺紋的d，d1均大于外螺紋的d，d1。而且，這兩項均在分母中，所以內(nèi)螺紋的剪切力和許用應力一定小于外螺紋的，所以內(nèi)螺紋的強度一定滿足要求。5.6.2 推模缸與模具底座間的連接由于推模的力比較大，所以也選用梯形螺紋，而推模缸內(nèi)徑為200mm，這就要求活塞桿頭部螺紋的公稱直徑在110mm左右，此處選用內(nèi)螺紋型號為tr11

32、04-7h,外螺紋型號為：tr1104-7h。因為完成第四組要求縮徑尺寸所需的力量最大，又因為設計中采用雙缸推模，所以此步校核螺紋就用第四組加工時所需力的一半作為所受載荷，即：fw=48t，此螺紋的工作圈數(shù)：z=h/p=110/4=27.5，尺寸如圖3.6：對外螺紋：因為 =144mpa所以剪切強度滿足要求。 所以也滿足應力要求。對內(nèi)螺紋：所用到的校核公式與外螺紋的相同，但內(nèi)螺紋的d，d1，而且這兩項都在分母中，所以內(nèi)螺紋的剪切力和許用應力一定小于外螺紋的，所以內(nèi)螺紋的強度一定滿足要求。圖5.6 tr1104-7h5.7 立柱及其輔助件的強度校核5.7.1 立柱的強度校核由裝備圖可知四根相同的

33、立柱，其材料為45#鋼，截面半徑d=100mm，兩頭聯(lián)結(jié)螺栓之間部分長度l=1992mm，其作用是共同抵制夾緊動作。上述夾緊力為n=3200000n則每個立柱受力為：f=n/4=3200000/4=800000n=f/a=4f/ =3200000/（3.14100100）=101.9mpa =355mpa所以立柱強度滿足要求。5.7.2 立柱與床座連接螺母的螺紋強度校核螺母材料為a3鋼，規(guī)格為m64450，每個立柱用4個，一頭用兩個。h=0.75p=3b=0.74p=2.96=175.75mpa=1/2420=210mpa由此可見，此處的螺紋強度滿足要求。5.8 推模缸后端部后坐力校核5.8.

34、1 推模缸后端部的結(jié)構(gòu)計算考慮被加工材料為鋼，所需要的推模力較大，這樣與缸體聯(lián)結(jié)的結(jié)構(gòu)就有可能受后坐擠壓力而受損，這就要求液壓缸后端的結(jié)構(gòu)要求牢固可靠。圖5.5 推模缸后端部的結(jié)構(gòu)圖中：1.搭悍平板 2.丁字接頭焊接立板 3.丁字接頭焊接筋板 4.與床坐固定螺栓5推模缸具體結(jié)構(gòu)設計如圖5.5所示，焊接工序如下：1 在床座上先搭焊平板1；2 利用丁字接頭立焊平板2；3 用8個螺栓固定平板1和床座；4 用丁字接頭立焊4個筋板3。 這樣的結(jié)構(gòu)設計使推模缸后坐力由這四部分分擔，其力的分配狀況如下：1 平板1與床座焊接在一起提供拉力；2 平板2承受外矩作用；3 筋板處焊縫承受拉力；4 八個螺栓承受剪力。

35、3.8.2 退模缸后端部結(jié)構(gòu)強度校核由于推模的后坐力由上述四部分結(jié)構(gòu)分擔，但不清楚四部分對力的分擔情況，因此不能將后坐力分配到四部分去校核，由此可用下述方法進行近似的強度校核：1. 分別對四部分結(jié)構(gòu)的許用應力值進行計算；2計算各部分所能承受的最大載荷；3將四項最大載荷之和與推模缸的后坐力比較由5.1節(jié)內(nèi)容可知：實際推模力為96t，每個缸最多提供48t的推模力，即兩推模缸的最大為96t，以下分別計算4各部分所能承受的最大力。1.搭焊的平板1與床座可承受的拉力查看焊接結(jié)構(gòu)一書中表3-2知： 在搭接的正面焊縫受拉力情況下有： 則其中： k焊角高度 l焊縫長度 焊縫許用應力將k=7mm, l=1300

36、mm, =150mpa 代入上式中得：=1.471300150=19110000n=191.1t2丁字接頭焊接的立板2所承受的最大力查看焊接結(jié)構(gòu)一書中表3-2知：在丁字接頭m垂直板面的情況下有：，（5.11）材料為45#鋼：=360mpa其中： h油缸的中心線到板2底邊的距離； l焊縫長度； 鋼板的厚度 k焊角的高度將h=320 mm , l=1300 mm , =30 mm ,k=7 mm 代入上述公式得：=196223.74=320/w=w/320=144196223.74=8.83t3. 四個筋板所能承受的最大剪力查看焊接結(jié)構(gòu)一書中表3-2知：在丁字接頭無坡口，p平行于焊條的情況下有：其

37、中： 上式中：l推模缸中心線到底板1的距離 h板的寬度 k 焊角高度將l=320 mm , h=370 mm , k=7 mm 代入上式中得：=3320p/0.77=0.00413p=p/1.47370=0.000276p 即：解得： =98874.5n四個筋板所能承受的力為：4=498874.5=39.57 t4 八個螺母可以承受的最大剪力螺栓的材料為45#鋼， 解得：=333902.8 n對螺栓進行受力分析得： m結(jié)合對數(shù) z螺栓數(shù)目其中：k=1.2 f=0.35 m=1 z=8 將其代入得：得：333902.8=1.2rmax/0.3518 則 rmax =77.91t綜上所述，四部分結(jié)

38、構(gòu)共同能夠承受的力之和為：p許=191.1+8.8+39.57+77.91+317.39t由此可見：實際推模力遠遠小于p許，推模缸后端部分的結(jié)構(gòu)設計是安全可靠的。附：焊條的選擇：為了保證焊接結(jié)構(gòu)牢固可靠，焊條材料的選用以及焊接過程中的處理都是比較重要的環(huán)節(jié)。查現(xiàn)代焊接手冊選用焊條為：碳鋼材料 gb511785其特點為：牌號國標藥皮類型焊接位置電流用途j507e5051低氫鈉型全位置直流中碳鋼及16mn等另外：工藝上應該采用工件預熱，焊條烘干，開坡口焊透，雙面同時施焊防止變形過大。結(jié)束語歷時兩個月的畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，在這段緊張而有節(jié)奏的日子了，一切都顯得那么的匆忙但又十分的充實。在這“痛著并

39、且快樂著的兩個月中”，我不僅對此課題進行了調(diào)研、開發(fā)、設計等一系列的研究，而且從中對大學期間學過的專業(yè)知識進行了由點滴回顧到綜合的升華的結(jié)晶過程。對于馬上要走上工作崗位的我來說，今后工作中遇到的問題也許不盡相同，但是專業(yè)素養(yǎng)是首先必須具備的。通過此次畢業(yè)設計，在知識層次上，我達到了“溫故而知新”的目的；而對自己的專業(yè)能力，也在設計過程中通過“發(fā)現(xiàn)問題獨立思考查閱資料共同探討解決問題”得到了鍛煉和提高。此外，此次設計的難度以及對各學科知識的綜合應用，勢必對我形成了重重障礙，但是在老師的鼓勵和幫助下，我鼓足信心，經(jīng)歷了“受阻克服再受阻再克服”的反復過程，將課題從問題中理出頭緒，進行到底。在此，我忠

40、心感謝幫助過我的老師和同學們。其中我的導師任老師在擔負沉重的課業(yè)負擔、教學任務的同時，嘔心瀝血，花費了大量的心血對我給予了孜孜不倦的幫助和講解，再次向任老師表示深深的謝意，忠心祝愿您：身體健康，萬事順意！主要參考文獻1. 左健民主編：液壓與氣動技術(shù)；北京：機械工業(yè)出版社 1992.11 2. 陳白寧等主編：機電傳動控制；沈陽：東北大學出版社 2002.03 3. 劉新德主編：袖珍液壓氣動手冊；北京：機械工業(yè)出版社 2003.074. 周士昌主編：機械設計手冊第五冊；北京：機械工業(yè)出版社 1992.025. 田錫唐主編：焊接結(jié)構(gòu)； 北京：機械工業(yè)出版社 1981.086. 周浩森主編：現(xiàn)代焊接手

41、冊； 北京： 機械工業(yè)出版社 1990。027. 馮丙堯主編：模具設計與簡明手冊；上海上?？茖W技術(shù)出版社1998.078. 谷維忠主編：鋼的冷擠壓工藝與模具設計；北京：中國鐵道出版社 1986.03外文資料翻譯 高速度、高能源效率的液壓注模機器在涌流的水力伺服系統(tǒng)被請求時，該機器同時產(chǎn)生一個高的伺服控制回應和高的能源效率的信號.本項研究是為了同時解決高速度，和高能源控制解決的新的方法。二 在di erent 系統(tǒng),包括一個可變的換置泵和 avariable 回轉(zhuǎn)的速度泵,而且發(fā)展在每他們的其中之一， di erent系統(tǒng)中實現(xiàn)了解救能源的控制觀念, 像是測知負荷的控制和持續(xù)的強迫控制補給水力的

42、泵。因此，為查證整合控制制度的可行性而且比較解決能源的浪費問題 ，水力圓筒的速度控制能與沒有能源儲蓄控制的解救能源的控制制度 (escss) 以及傳統(tǒng)的水力系統(tǒng)整合。實驗的結(jié)果表示，整合的并發(fā)時間控制系統(tǒng)能很好的解決一個模糊滑模態(tài)控制水力能的單一化基礎作為解決復雜的模糊規(guī)則二輸入與二輸出的制度。水力的注入模制機器整合 , 并控制水力注入模具的速度能解救能源控制模糊滑模態(tài)控制,比如是定位程序和注入程序。在模子期間-注入程序的充填物, 注入圓筒必須被控制完全地跟隨一預先設定并確定正確的體積速度描繪表示突然疼痛所發(fā)出之聲塑料材料進入模子之內(nèi) 1,2,3,4,5,6. 然而,目前的水力系統(tǒng)注入模制機器

43、在的能源利用率仍然是令人不滿意的。高的伺服組合控制回應和一個高度能源 e ciency 系統(tǒng)是目前模制以機器制造 1的不可缺少之物。對于那, helbig3, nerbert4 和 helduser5 已經(jīng)計劃電鍍物品-流體靜力學和水力的泵控制的系統(tǒng)駕駛, 在哪些水力的圓筒直接地被個體控制和附帶電子系統(tǒng)伺服馬達的水力泵。然而，今天 水力的注入模制機器大概配備有被感應馬達的電子控制驅(qū)使的水力的活瓣控制的圓筒系統(tǒng) (hvccs) 。因此，伺服的整合協(xié)同控制控制，而且在 hvccs 的節(jié)省能源的控制對于目前注入模制機器可能是高伺服控制的重要進步表現(xiàn)和高的能源 e ciency系統(tǒng) 。減輕傳統(tǒng) 的hv

44、ccs系統(tǒng)活瓣和常數(shù)換置泵創(chuàng)最大補給壓力, 除了低的能源的 e ciency系統(tǒng)之外有高的伺服控制回應 11. 依照水力主動器的壓力顯示，測知負荷的控制 (lsc) 為經(jīng)由維持持續(xù)的補給壓力和 loadsensing 壓力之間的 di erence系統(tǒng)能夠達成解救能源的 e- ects 使要調(diào)整的補給壓力7,8,9,10. 此外，持續(xù)的補給壓力控制 (cspc), 作為保存持續(xù)的補給壓力,也還有一項有用的解救能源的觀念7,11. 在 hvccs 的解救能源的控制能被達成二 di erent系統(tǒng)調(diào)整機制, 例如是一個可變的換置泵系統(tǒng) (vdps) 和一個可變的回轉(zhuǎn)速度泵系統(tǒng) (vrsps)11.

45、 在 hvccs 的速度控制已經(jīng)在通常被討論并且推廣。 在 hvccs 的解救能源的控制也已經(jīng)被學習 8,9,10. 然而，在hvccs研究伺服控制整合和解救能源的控制方面的人還很稀少。hvccs 和解救能源的控制的速度控制的整合協(xié)同控制在 vdps 和 vrsps 仍然沒被研究, 尤其對于注入模制機器。這一項研究的目的將在和 vdps 和 vrsps 的 hvccs 和解救能源的控制發(fā)展一個速度控制 (vc) 的新整合并發(fā)事件控制制度, 為同時地達成高速度在注入模制機器中控制表現(xiàn)和高的能源 e ciency 系統(tǒng)。為了要比較解救能源的浪費和查證整合控制制度的可行性, 為了整合了控制制度分別的

46、實現(xiàn),包括:(1) 和 vdps 的 lsc 的 vc,(vc+lscv dp s)(2) 和 vrsps 的 lsc 的 vc,(vc+lscvr sp s)(3) 和 vdps 的 cspc 的 vc,(vc+cspcvdp s)(4) 和 vrsps(vc+cspcvr s ps) 的 cspc 的 vc(5) 在沒有能源的傳統(tǒng)的 hvccs 中的 vc-儲蓄控制 (vccp s) 。全部的整合控制制度是復雜的二輸入的二輸出的 (tito) 系統(tǒng)。解救能源的控制制度的水力圓筒vc 的動態(tài)回應和補給壓力安定與彼此互動。因此, 模糊滑模態(tài)控制 (fsmc)能單一化復雜 tito 的復雜模糊規(guī)

47、則基礎整合了控制制度12,13 用來發(fā)展能源-在 hvccs 覺悟整合的并發(fā)事件控制的援救控制器和速度控制器。2 測試裝配地面區(qū)劃包含 hvccs 和解救能源的控制制度 (escs) 的測試裝備被建立視為注入模制機器的水力系統(tǒng), 如圖所示在測試裝備成份中提議 1件主要成份的規(guī)格水力的圓筒,合并受約束的圓筒，控制伺服活瓣，線的刻度，力量感應器，壓力感應器和擾亂制度。來自控制伺服的壓力進入水力的圓筒之內(nèi)裝閥門,即測知負荷的壓力 pls,被測量覺悟 lsc 。escs 包括可變的換置泵, 以致于模糊推論規(guī)則增加的數(shù)字和全體會員功能變成復雜。 然而, 模糊滑模態(tài)控制制度介紹一個滑落的表面功能: 強迫為

48、達成 vdps 和 vrsps 感應馬達和一個頻率轉(zhuǎn)換器的感應器，一個 swash 碟子控制單位， ac 。 vdps 被和 1760個轉(zhuǎn)/每分和變數(shù)換置的持續(xù)回轉(zhuǎn)速度的一個泵管理, 經(jīng)由小的 hvccs 在哪一個一個 swash 碟子控制單位為改變泵 s 換置改變 swash 碟子 s 角度。 vrsps 包含一個 98.3 毫升/?轉(zhuǎn)的持續(xù)換置泵, 這在測試裝備中是泵 s 最大的換置, 而且被可變回轉(zhuǎn)的速度驅(qū)使感應馬達的受約束的 ac 。 評估以致于模糊推論的數(shù)字規(guī)定增加和全體會員功能變成復雜。 然而, 模糊滑模態(tài)控制制度介紹一個滑落的表面功能: 那個常數(shù)一是模糊的傾斜度滑表面的 r=0, 這在狀態(tài)飛機中是一條直線, 減少輸入空間的尺寸和模糊