毕业设计（论文）基于液压控制的冲床自动送料机的设计.doc

1、- 1 -目 录摘要1关键词11 前言12 液压技术的概况32.1 研究概况及发展趋势综述32.2 液压技术产品的主要发展方向32.3 现阶段急需发展的关键技术33 自动送料机的工作原理及结构特点44 主要数据的拟定及计算54.1 确定运动数据54.2 液压缸的设计计算54.2.1 液压缸的负载计算54.2.2 确定液压缸的主要参数65 液压系统的拟定85.1 液压系统简介85.2 液压系统的组成95.3 液压控制回路95.3.1 压力控制回路95.3.2 速度控制回路105.3.3 方向控制回路105.4 液压系统原理图的拟定115.4.1 送料机动作顺序11- 2 -5.4.2 液压系统原

2、理图及介绍116 液压元件参数计算与选择126.1 液压泵的选则126.2 液压阀的选择136.3 其他辅助元件的选择146.4 液压系统油液温升的验算157 液压缸结构的设计157.1 液压缸主要尺寸的设计计算157.1.1 液压缸主要尺寸的确定157.1.2 液压缸壁厚和外径的计算167.1.3 液压缸工作行程的确定177.1.4 缸盖厚度的确定 177.1.5 最小导向长度的确定 187.1.6 缸体长度的确定197.2 液压缸的结构设计197.2.1 缸筒与缸盖的连接形式197.2.2 活塞的设计207.2.3 缸筒的设计217.2.4 缓冲装置217.2.5 活塞杆的设计218 结论

3、239 参考文献23致谢24- 3 -基于液压控制的冲床自动送料机的设计摘 要: 本次毕业设计是基于液压控制的冲床自动送料机的设计，主要内容包括了解冲床自动送料机工作原理，从而确定系统的总控制方案，以及对液压元件的计算及选取，送料系统的液压缸计算这几个主要问题的解决，根据实际情况进行负载分析，设计一套冲床自动送料的液压回路，并对所需液压元件及电动机等进行分析计算选择。本次设计通过冲床自动送料机的设计，大大提高的冲床的工作效率，节约了劳动成本。关键词：冲床；送料机；液压系统Punch Automatic Feeding Mechanism Based on the Hydraulic Contr

4、olAbstract：This these is based on the press hydraulic system conveying mechanism design, the main content includes understanding punch working theory of the automatic feeder, then determining the total control scheme of system, as well as calculating and selecting of hydraulic components, calculatin

5、g the hydraulic cylinder , according to the load analysis in actual situation, designing a set of punching machine hydraulic circuit, and the need for the analysis of hydraulic components, and motor selection of the design, through the improvement of automatic feeding mechanism disign, it greatly im

6、prove the work efficiency of the punch, save the labor cost.Key words: Punching machine ；Conveying mechanism ；The hydraulic system1 前言液压传动是用液体作为工作介质，利用液体的压力能来实现运动和力的传递的一种传动方式。液压传动能传递能量和对系统进行控制。液压传动和起亚传动称为流体传动，是根据 17 世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。第一次世

7、界大战（1914-1918）后液压传动广泛应用，特别是 1920 年以后，发展更为迅速。液压元件大约在 19 世纪末 20 世纪初的 20 年间才开始进入正规的工业生产阶段。1925 年维克斯（F.Vikers）发明了压力平衡式叶片泵，为近代液压元件工业或液压传动逐步建立奠定了基础。第二次世界大战（1941-1945）期间，在美国机床中有 30%应用了液压传动。应该指出，日本液压传动的发展较欧美等国家晚了近二十多年，但是在 1955 年前后，日本迅速发展液压传动，1956 年成立了“液压工业会” 。- 4 -近二三十年间，日本液压传动发展之快，已居世界领先地位。虽然液压传动相对于机械传动是一门

8、新技术，但是经过多年的改进发展，随着液压油液压元件的改进升级，使液压系统变得更简单、更方便、更加安全可靠，成本也更加低廉。液压传动的引用领域已经非常广泛；一般工业用的塑料加工机械、压力机械；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械，汽车、钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、桥梁操纵机构；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂；船舶用的甲板其中机械（绞车） 、船头门、舱壁阀、船尾推进器；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的受访装置和方向舵控制装置等。送料机分为手动送料机、液动送

9、料机和电动送料机，电动送料机、液动式送料机，包括承料部分、预料部分和实时送料部分；承料部分主要是以轴来支撑原料的重量以便更好的预送料，预送料部分的功能是把材料先从捆状拉成直条状，以便送料部分快速送料同时减轻高速送料时的巨大冲击力，送料部分能调节送料的长度时间等，其主要是通过液压系统来调节，操作上也十分简便。液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声以及液压元件和系统的经久耐用、高度集成化等方面取得了重大的进展；在完善比列控制、伺服控制、数字控制等技术上也有许多成就。将液压传动应用于送料机中，将优化机器性能，改善能源利用方式，减少成本，降低噪声，控制方便，安全可靠，操作简单。同时对减少能耗

10、、提高工作效率和安全性，改善工作环境都有重大意义。随着液压技术的发展，它在机床上的应用必将不断地得到扩大和完善。液压气动技术具有独特的优点，如:液压技术具有功率重量比大，体积小，频响高，压力、流量可控性好，可柔性传送动力，易实现直线运动等优点；气动传动具有节能、无污染、低成本、安全可靠、结构简单等优点，并易与微电子、电气技术相结合，形成自动控制系统。因此，液压气动技术广泛用于国民经济各部门。特别是在机械加工制造中，液压气动技术得到了越来越广泛的应用，也取得了很好的效果。冲床是具有广泛用途的机床，通过模具，能做出落料，冲孔，成型，拉深，修整，精冲，整形，铆接及挤压件等等，广泛应用于各个领域。而通

11、过对自动送料机的设计能有效提高冲床的自动化程度，可靠性和安全性，提高产品质量和生产效率。2 液压技术的概述2.1 研究概况及发展趋势- 5 -液压技术是实现现代化传动与控制的关键技术之一，世界各国对液压工业的发展都给予很大重视。世界液压元件的总销售额为 350 亿美元。据统计，世界各主要国家液压工业销售额占机械工业产值的 2%3.5%，而我国只占 1%左右，这充分说明我国液压技术使用率较低，努力扩大其应用领域，将有广阔的发展前景。液压气动技术具有独特的优点，如:液压技术具有功率重量比大，体积小，频响高，压力、流量可控性好，可柔性传送动力，易实现直线运动等优点；气动传动具有节能、无污染、低成本、

12、安全可靠、结构简单等优点，并易与微电子、电气技术相结合，形成自动控制系统。因此，液压气动技术广泛用于国民经济各部门。走向 21 世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。2.2 液压产品的主要发展方向(1) 节省能耗，提高效率(2) 用 AC 电机或变频电机驱动定量泵。(3) 发展机电一体化元件和系统。(4) 发展具有比例阀的耐污染和伺服阀高精度、高频响的直动型电液控制阀。(5) 发展内置电子系统的电液伺服比例元件、液压定位油缸等。(6)重视环保。环保型产品将具竞争优势，随着人们环境意识的加强，开发保护型液压产品，将成为今后国内液

13、压技术的主流。(7) 适应主机机电一体化的需要。(8) 应用现代控制技术，提高电液压自动控制系统的性能(9) 大力发展水压系统和元件，扩大其应用领域。2.3 现阶段急需发展的关键技术(1) 液压传动与控制系统的节能技术，如负荷传感技术、新型节能系统和元件。(2) 机电一体化技术及 IT 技术的应用高精度、高频响电液、电气伺服比例系统和元件，液粘调速器速度控制技术。数字液压、气动系统和元件，直动型电液控制元件。(3) 液压系统及污染控制技术。(4) 无泄漏液压系统和元件。(5) 水压传动与控制技术。(6) 高速重载齿轮传动设计与制造技术。(7) 高速铁路轴承设计制造技术。- 6 -(8) 高速、

14、高精度机床主轴轴承设计与制造技术。(9) 各种传动系统降噪和增寿技术。(10) 特种传动技术(谐波传动、机械无级变速等)。(11) 大型传动系统的故障诊断技术。3 自动送料机的工作原理及结构特点送料机分为手动送料机、液动送料机和电动送料机，电动送料机、液动式送料机，包括承料部分、预料部分和实时送料部分；承料部分主要是以轴来支撑原料的重量以便更好的预送料，预送料部分的功能是把材料先从捆状拉成直条状，以便送料部分快速送料同时减轻高速送料时的巨大冲击力，送料部分能调节送料的长度时间等，其主要是通过液压系统来调节，操作上也十分简便。按照送料形式的不同液压送料机可分为推料式与拉料式两大类型，两者的主要区

15、别在与推料式送料机送料时条料为受压状态，一般用调料刚性较好的场合，而拉料式送料机送料时为受拉状态，适用于刚性较差的条料及非金属等的送料。本次设计的送料机采用的是推料式设计，其工作原理如图 1 所示：1.主体 2.条料 3.固定夹钳 4.送料油缸 5.移动夹钳图 1 送料机工作原理图Fig1 Working principle of the feeder当液压油进入系统中时，通过内部的控制阀，固定夹钳 3 松开，移动夹钳 5 夹紧条料，同时送料油缸 4 右移送料，当送到一定位置后，给换向阀一个退回信号，此时固定夹钳 3 夹紧条料，冲压机开始冲压，同时移动夹钳 5 松开，送料油缸左移，为下一次送料

16、做准备。4 主要数据的拟定及计算4.1 确定运动数据已知数据:本次设计的送料机为液压控制的冲床送料机，其主要的工作对象为 J- 7 -系列和 JB23 系列等中小型开式冲床，其工作要求液压缸带动板料实现“快进-快退”如此完成板料的循环送料，本次设计初步拟定的数据如表 1 所示:表 1 初步数据拟定Table 1 Preliminary data to formulate最大送料宽度（mm） 300最大送料长度（mm） 300最大送料厚度（mm） 2.5最快送料次数（次/min） 30机身移动部件质量（kg） 60送料机带动材料运动时负载（N） 3000导轨摩擦系数 0.1板料与夹板摩擦系数 0

17、.24.2 液压缸的设计计算4.2.1 液压缸的负载计算已知工作时负载 ，重力负载 ，设启动换向时间为 ，NFW30NFG0s2.0t因为最快送料速度为每分钟 30 次，可取送料缸最快运动速度为 200mm/s,按启动换向时间和运动部件重量计算得到惯性负载 ，摩擦阻力 。15a NFf6取液压缸的机械效率 ，则液压缸工作阶段的负载值见下表：9.0m表 2 液压缸负载值Table 2 The hydraulic cylinder load value工作循环 计算公式 负载 F/N启动加速 mafF/w3567- 8 -快进 mfF/w3400快退 f/ 67速度分析：根据送料机的最快送料速度、

18、送料机的最大送料长度设送料机启动换向时间,可以从而绘制出送料缸的负载循环图和速度循环图如下图所示：图 2 负载循环及速度循环图Fig 2 Load loop and speed loop4.2.2 确定液压缸的主要参数1.初选液压缸的工作压力，查液压与气压传动表 9-3，当负载小于 5KN 时，工作压力小于 0.8-1MPa，现取液压缸的工作压力为 0.8Mpa.2.计算液压缸结构参数由前面分析可知液压缸的最大推力为快速启动时且为 3567N 时，则m075.18.04356pFD查表 4-2 液压缸内径尺寸系列（GB/T2348-80） ，将以上计算值圆整为标准直径，取 D=80mm，由于液

19、压缸在低压环境下工作，机械设计手册液压缸工作压力与活塞杆直径关系，则 d=(0.5-0.55)D,现取送料油缸的活塞杆直径为 d=40mm,同样按表 4-2 活塞杆直径系列（GB/T2348-80）圆整成标准系列活塞杆直径,选用活塞杆直径为 d=40mm.则送料油缸的个杆腔的有效作用面积为：- 9 -无杆腔面积 2221 50484.3AmD有杆腔面积 2222 3768.4d3.计算液压缸在工作循环各阶段的压力流量和功率值，取两腔间回路及阀上的压力损失为 0.1MPa。计算结果见表 3.表 3 工作循环各阶段的压力流量和功率值Table 3 In different stages of th

20、e work cycle of pressure flow and power values工作循环 计算公式负载 N/F进油压力 MPa/1输入流量 sL/q1输入功率启动加速1Apvq1P3567 0.71 1.00 0.71快进1FApvq1P3400 0.67 1.00 0.67快退2FApvq1P67 0.02 0.75 0.0154.夹紧油缸的计算因为送料过程中主要是移动夹紧油缸提供夹紧力从而由送料工作台带动板料进行移动送料，固定夹紧缸主要是在冲床过程中不是以移动夹紧油缸夹紧缸的负载计算：要使送料机在送料过程中，板料不出现打滑等现象造成送料误差，必须要求一个夹紧力将板料固定在压板上

21、，所以需要夹紧油缸提供一定的夹紧力。- 10 -由上面的计算可知，在送料过程中送料缸最大的驱动力为 F=3567N，因此要使板料不打滑的最小压力为 。查液压与气压传动表 9-3，取夹紧缸N17835F2N的压力为 P=2.5MPa，从而算出夹紧油缸的结构参数: m095.15.243pD6查表 4-2 液压缸内径尺寸系列（GB/T2348-80） ，将以上计算值圆整为标准直径，取 D=100mm，由于液压缸在低压环境下工作，机械设计手册液压缸工作压力与活塞杆直径关系，则 d=(0.5-0.55)D,现取送料油缸的活塞杆直径为 d=50mm,同样按表 4-2活塞杆直径系列（GB/T2348-80

22、）圆整成标准系列活塞杆直径,选用活塞杆直径为d=50mm.则送料油缸的个杆腔的有效作用面积为：无杆腔面积 2221 785041.3AmD有杆腔面积 2222 6.4d夹紧油缸在夹紧工作时的压力、流量：压力： MPa27.85013AFP设夹紧所需时间为 0.2S，夹紧缸的工作行程为 20mm，则夹紧缸速度smtl/12.0v因此夹紧油缸在工作时所需的流量 slq/785.0785v5 液压系统的拟定5.1 液压系统简介液压传动是以有压力的油液作为传递动力的工作介质。电动机带动油泵输出压力油，是将电动机供给的机械能转换成油液的压力能。压力油经过管道及一些控制调节装置等进入油缸，推动活塞杆运动，从而使 送料机完成夹紧、移动等运动，完成送料过程。送料机在运动时所能克服的阻力大小，以及夹紧板料工件时所需的夹紧力大小，均与油液的压力和活塞的有效工作面积有关。送料机做各运动的速度决定于流入密封油缸中油液容积的多少。这种借助于运动着的压力油的容积变化来传递动力的液