鋼管管端成型機設(shè)計

畢業(yè)論文（設(shè)計）鋼管管端成型機設(shè)計學(xué)生指導(dǎo)老師專業(yè)模具設(shè)計與制造層次大學(xué)專科班級07模具1班學(xué)號日期2010年4月27日原創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計）是我個人進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文（設(shè)計）中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，已在畢業(yè)論文（設(shè)計）中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)生簽名：時間：年月日關(guān)于論文（設(shè)計）使用授權(quán)的說明本人完全了解《江西農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學(xué)院本、?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計）工作條例（暫行規(guī)定）》對：“成績?yōu)閮?yōu)秀畢業(yè)論文（設(shè)計），江西農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學(xué)院將有權(quán)選取部分論文（設(shè)計）全文匯編成集或者在網(wǎng)上公開發(fā)布。如因著作權(quán)發(fā)生糾紛，由學(xué)生本人負責(zé)”完全認可，并同意江西農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學(xué)院可以以不同方式在不同媒體上發(fā)表、傳播畢業(yè)論文（設(shè)計）的全部或部分內(nèi)容。江西農(nóng)業(yè)工程職業(yè)有權(quán)保留送交論文（設(shè)計）的復(fù)印件和磁盤，允許論文（設(shè)計）被查閱和借閱，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編論文（設(shè)計）。[保密的畢業(yè)論文（設(shè)計）在解密后應(yīng)遵守此協(xié)議]學(xué)生簽名：時間：年月日密級：（請注明密級及保密期限）摘要本課題研究設(shè)計了一種鋼管管端成型機，該機用于將無縫鋼管管端加工成杯狀、喇叭狀等異形，也可用于其它材料管件的脹形加工。首先綜合比較了目前國內(nèi)外四種不同原理的脹管方法，并根據(jù)具體的生產(chǎn)情況制定了本課題的解決方案，即采用機械脹管中的后退式脹管原理。該機的兩個液壓控制執(zhí)行器用來實現(xiàn)對工件的夾緊和脹形。對本機的總體方案進行了論證與擬定，并進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計。然后對該機的液壓系統(tǒng)進行了設(shè)計。首先通過計算確定執(zhí)行器所受外載，從而計算出執(zhí)行器的相關(guān)參數(shù)并對其進行選型，繼而對驅(qū)動電機和泵進行選型，并選定了液壓系統(tǒng)中的控制閥和輔件。繪制出該機的液壓系統(tǒng)原理圖后，將其轉(zhuǎn)化為集成塊單元回路圖，并據(jù)此圖對集成塊組進行了設(shè)計。最后對液壓泵組和油箱進行了設(shè)計。合理布置管路后，將集成塊組、液壓泵組和油箱裝配在一起，即對液壓站進行了設(shè)計。關(guān)鍵詞:管端成型主機設(shè)計集成塊組油箱設(shè)計管路布置目錄緒論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1鋼管管端成型機的總體方案論證與擬訂．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2主機結(jié)構(gòu)方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2液壓站結(jié)構(gòu)方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3液壓系統(tǒng)的功能原理,計算與設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3明確液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3動力分析和運動分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3計算主要參數(shù)，作出工況圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6擬定液壓系統(tǒng)圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9元件選型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13油箱的設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13中間集成塊組的設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15液壓泵組的結(jié)構(gòu)設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18管路的布置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18主機計算與設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．196零件圖設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20后記．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23目錄緒論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1鋼管管端成型機的總體方案論證與擬訂．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22.1主機結(jié)構(gòu)方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2液壓站結(jié)構(gòu)方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3液壓系統(tǒng)的功能原理,計算與設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33.1明確液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3動力分析和運動分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3計算主要參數(shù)，作出工況圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6擬定液壓系統(tǒng)圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9元件選型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．134.1油箱的設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13中間集成塊組的設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15液壓泵組的結(jié)構(gòu)設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19管路的布置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19主機計算與設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．196零件圖設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20結(jié)束語．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22致謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．241緒論鋼管管端成型主要是指將鋼管管端加工成杯狀、喇叭狀等異形，這一過程即脹管過程。脹管技術(shù)主要應(yīng)用于換熱器、冷凝器、高壓加熱器等設(shè)備制造中管子與管板的脹緊連接。目前國內(nèi)脹管法主要分為機械脹管、爆炸脹管、橡膠脹管、液壓脹管四種方法。爆炸脹管有時可以將管子炸裂并且爆炸聲較大，產(chǎn)生很大的噪音，橡膠脹管和液壓脹管是最新的脹管方法，生產(chǎn)效率很高，但是生產(chǎn)設(shè)備價格昂貴?；谝陨峡紤]，本課題研究的鋼管管端成型機采用機械脹管的方法比較經(jīng)濟，并且機械脹管法比較普遍，容易實現(xiàn)工作要求，原理簡單易操作。該機用于將鋼管管端加工成杯狀、喇叭狀，適用于批量生產(chǎn)，可以完成直徑為27～42mm鋼管的脹形加工，而且也可滿足其它材料管件的脹形加工。目前，國內(nèi)專門制造用于管端成型的通用機床比較少，大多數(shù)都是專用機床，生產(chǎn)效率比較高，但是靈活性小，對于不同管件的加工具有一定的局限性。因此，有必要設(shè)計這樣一種可以適應(yīng)不同管件脹形加工的通用機床，并且在不需要進行大批量生產(chǎn)的情況下，代替了小批量單件生產(chǎn)時的手工脹管，而且可以節(jié)省時間和生產(chǎn)消耗，提高單件的生產(chǎn)效率，及時滿足產(chǎn)品零部件的需要。因此本課題設(shè)計的這一產(chǎn)品具有較高的使用價值和普遍性。該機由主機和液壓站構(gòu)成。主機有兩個執(zhí)行器，均由液壓系統(tǒng)控制，它們是工作液壓缸和夾緊液壓缸，并分別固定在機座上。機座為焊接體，材料為HT200；工作液壓缸、芯軸和脹套構(gòu)成了脹管機構(gòu)；夾緊液壓缸和夾緊塊構(gòu)成了夾緊機構(gòu)。為了滿足不同規(guī)格管件的要求，芯軸、脹套和夾緊塊可以配套更換。由于生產(chǎn)周期較短，芯軸和脹套承受了較大的交變應(yīng)力，非常易于損壞，所以需要及時更換。液壓站體積較小，因此放置在機座的下部，可以減少整臺機器的所占空間。液壓站由中間集成塊組和液壓動力源構(gòu)成，這兩者直接安裝在箱頂表面。液壓控制閥均安裝在集成塊組上，通過集成塊內(nèi)部的通油孔道來實現(xiàn)功能。集成塊通過管接頭與管道和執(zhí)行器連接。液壓動力源由電動機和液壓泵構(gòu)成，二者直接通過梅花形聯(lián)軸器連接，其軸的中心高可由電動機下的調(diào)整墊塊來實現(xiàn)。該機結(jié)構(gòu)簡單，體積較小，容易拆裝和搬運。一般的工廠都可以使用本機，減少生產(chǎn)消耗，提高生產(chǎn)效率，改善經(jīng)濟效益。2鋼管管端成型機的總體方案論證與擬訂本課題為鋼管管端成型機的設(shè)計，用于將無縫鋼管管端加工為杯狀、喇叭狀等異型。該機由主機和液壓站組成。2.1主機結(jié)構(gòu)方案機械脹管可分為前進式脹管法和后退式脹管法。前進式脹管法普遍應(yīng)用在低溫、低壓熱交換器的強度脹管，其適用范圍，設(shè)計壓力≤4MPa，脹桿和脹子的相對運行設(shè)計溫度≤300℃。后退式脹管法應(yīng)用在設(shè)計壓力≤9.8MPa，設(shè)計溫度≤400℃。本課題的設(shè)計壓力為8.3MPa，因此用后退式脹管法，又叫拉脹法。主機結(jié)構(gòu)有臥式和立式兩種。由于本機采用拉脹法，若為立式則必定具有很大的高度，且設(shè)計時要考慮工作液壓缸的背壓問題，因此該機采用臥式結(jié)構(gòu)。這樣該機所占空間體積會明顯減小，且容易對其具體結(jié)構(gòu)進行布局，合理安排各機構(gòu)的位置，并可在其機座下留有一定的空間放置液壓站由于拉脹法使工件承受的力主要是由軸向轉(zhuǎn)化為徑向的力，因此對于工件的軸向定位影響較小，不需要很大的夾緊力，這是拉脹法優(yōu)于前進式脹管法的明顯之處，但是也必須需要夾緊裝置將其固定。液壓站為提高機械效率，工作過程中盡量減少傳動機構(gòu)，以最簡單的方式將液壓缸活塞桿的軸向運動轉(zhuǎn)換為芯軸的軸向運動。由于液壓缸活塞桿端部直徑較大，芯軸體積較小，因此需要一個中間裝置將芯軸與活塞桿連接起來，并且使兩者的中心線保持在同一高度。夾緊裝置也由液壓缸控制其運動方式和運動時間。為滿足高的傳動效率，夾緊缸活塞桿中心線應(yīng)與工作缸活塞桿中心線相垂直且在同一平面內(nèi)?；谝陨峡紤]，得到主機總體方案。(見圖1)液壓站圖1總體方案結(jié)構(gòu)圖2.2液壓站結(jié)構(gòu)方案該機的液壓系統(tǒng)有兩個執(zhí)行器，該機的液壓系統(tǒng)有兩個執(zhí)行器，即兩個液壓缸，一個作為工作缸，一個作為夾緊缸。其動作循環(huán)圖分別見圖2和圖3液壓站通常由液壓動力源（泵站）、液壓控制裝置（閥站）、蓄能器架、電氣控制柜（箱）幾個獨立的部分組成。由于本機結(jié)構(gòu)簡單，液壓原理也相對比較簡單，因此本機的液壓站只由液壓動力源工進快退工進快退保壓圖2工作缸動作循環(huán)圖圖3工作缸動作循環(huán)圖（泵站）和液壓控制裝置（閥站）組成。液壓動力源由電動機和液壓泵組成，液壓控制裝置是中間集成塊組，這兩部分都安裝在油箱頂面。液壓控制閥均安裝在中間集成塊上，通過中間集成塊內(nèi)部的油道孔實現(xiàn)閥的控制功能。中間集成塊與執(zhí)行器間用管接頭和管路連接。3液壓系統(tǒng)的功能原理,計算與設(shè)計3.1明確液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求首先明確本設(shè)計中液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求，是我進行液壓系統(tǒng)設(shè)計的出發(fā)點。本設(shè)計中，主機為臥式結(jié)構(gòu)，間歇式運轉(zhuǎn)，工作缸和夾緊缸需采用液壓傳動。對于工作缸，它采用拉脹法對工件管端端口進行脹形，并將液壓缸活塞桿的直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)槊浱椎膹较驍U張；對于夾緊缸，采用立式安裝，通過前端法蘭與機架相連接，將活塞桿的直線運動傳遞給夾緊塊，使夾緊塊沿工件的徑向運動，從而實現(xiàn)對工件的夾緊與松開。整個生產(chǎn)過程中，工作循環(huán)較頻繁，生產(chǎn)周期很短。3.2動力分析和運動分析3.2.1脹形力的計算脹形力由以下公式計算tdd P＝ S 0 0 t(1)2式中P—擴散管脹口力，N；—擴散管坯料的屈服強度，MPa；st—擴散管坯料厚度，mm；0d—脹口前擴散管坯料外徑，mm；0d—脹口前擴散管坯料內(nèi)徑，mm。t此處用最大脹管直徑來計算,可以得到最大脹形力,即d=42mm,d=40.5mm, 0 tt=1.5mm,將以上數(shù)值和=320MPa代入公式(1)得0 s3201061.51034239103P＝=61073N2GvF=(4)慣gt式中G—運動部件重量，N。芯軸與脹套體積公式d2lV (5)4取芯軸與脹套的長度l大概為300mm，并取d=40mm，將數(shù)值代入公式(5)得401032300103V=37.710-5m34GV(6)將=8.0t/m3，V=37.710-5m3代入公式(6)得鋼G=8.01039.837.710-5=29.6N初取t=3s,工進速度v=8mm/s,則v=16mm/s,將以上數(shù)值及g＝9.8m/s2代入公式(4)得29.616103F==0.016N慣9.83將F=61073N，F(xiàn)=0.016N，F(xiàn)=0代入公式(3)得 工 慣 摩F=61073+0+0.016=61073.016N外載 F=PA (7) 封 摩 工 本液壓系統(tǒng)中選用O型密封圈密封，工作壓力初選為8MPa<16MPa,查表選P摩=0.2MPa，并初選A=8423mm2，則D＝125mm，由液壓缸徑D與活塞桿直徑d滿足工d=0.6D，則d＝70mm，A2＝12272mm2，將以上數(shù)值代入公式(7)得F=0.2106842310-6=1685N封將F=1685N和F=61073.016N代入公式(2)得 封 外載F=61073.016+1685=61873.015N綜上計算，可取F=61873N。(2)計算作用在夾緊缸活塞上的總機械載荷F由于該機工作時工件主要承受徑向載荷，因此夾緊力應(yīng)適當取值。根據(jù)經(jīng)驗此處可取夾緊力為取夾緊力為20000N，即外載F=20000N。上夾緊塊為鑄鐵件，其大致形狀及外形尺寸如圖2所示如圖2所示尺寸，可以得上夾具塊體積大概為V=80404010-9=12.810-5m3408040圖4上夾具塊外形尺寸圖將=7.25t/m3和V=12.810-5m3代入公式(6)得鑄鐵G=7.251039.812.810-5=9.1N夾緊缸工作時，活塞桿伸出時的速度為v1=8.5mm/s,v2=12.4mm/s，則v=20.9mm/s，其t=4s,將以上數(shù)值代入公式(4)得9.120.9103F=0.005N慣9.84夾緊缸工作壓力初選為4MPa<16MPa，查表選P摩=0.2MPa，并初選A1=7854mm2，則D＝100mm，由液壓缸徑D與活塞桿直徑d滿足d=0.6D，則d＝56mm，A2＝5391mm2，將F=0.005N和以上數(shù)值代入公式(7)得慣F=0.2106785410-6=1571N封3.3計算主要參數(shù)，作出工況圖(1)工作缸F＝61073N，F(xiàn)＝0.016N，F(xiàn)=1685N，取機械效率η＝0.90，A=8423mm2， 工 慣 封 工A2＝12272mm2，初定行程l＝12mm，v1=8mm/s，v2=5mm/s工作缸的外負載計算見表1表1工作缸的外負載計算工作階段工作階段計算公式負載F/N壓力MPa流量L/min功率W時間s計算公式工進啟動F=F工+F慣+F封625788.3455.30.1工AFp,1vAq工等速F=F封16850.224151.4工AFp,1vAq工快退啟動F=F慣+F封16850.154100.12pAF,22vAq等速F=F封16850.154102.22pAF,22vAq制動F=F慣+F封16850.154100.12p制動F=F慣+F封16850.154100.12pAF,22vAq由表中數(shù)據(jù)繪制出工作缸的工況圖，見圖5(2)夾緊缸1201234t/sL/mm401234t/sq/L/min01234t/sN/W55315101685168562758F/N0t/s43211234t/s0v/mm/s8501234t/sP/MPa0.220.158.3圖5工作缸工況圖夾緊缸的外負載公式見表2表2夾緊缸的外負載公式工作階段工作階段計算公式負載F/N壓力MPa流量L/min功率W時間s計算公式工進啟動F=F慣F+封-F夾15620.224150.11pAF,11vAq等速F=F封F-夾15620.224152.51pAF,11vAq保壓F=F工+F封-F夾215623.142070.11pAF,11vAq

3.5元件選型3.5.1執(zhí)行器的確定由前計算結(jié)果已經(jīng)知道，工作缸缸徑為125mm，活塞桿直徑為70mm；夾緊缸缸徑為100mm，活塞桿直徑為56mm。本液壓系統(tǒng)中，工作缸最大壓力8.3MPa，最大流量4L/min；夾緊缸最大壓力3.1MPa，最大流量4L/min。根據(jù)執(zhí)行器的最大壓力，均選輕型拉桿式液壓缸，工作缸采用軸向腳架與機座連接，型號為BLB1125B14R12D；夾緊缸采用桿側(cè)方法蘭與機架連接，型號為BFC1100B14R12D。3.5.2液壓泵的確定(1)管道系統(tǒng)壓力損失的計算1)沿程壓力損失的計算沿程壓力損失p用下式計算lv2 p (8) d 2H式中—沿程阻力系數(shù)；l—管道長度，m；d—水力直徑，m；H—液體密度，m3/kg；v—平均流速，m/s。查《液壓傳動系統(tǒng)及設(shè)計》表2－6得75(9)Re式中Re—臨界雷諾數(shù)。對于圓管，查《液壓傳動系統(tǒng)及設(shè)計》表2－4得Re＝2300，因此75 ＝0.032300圓截面管道d等于管徑d，即d＝d＝0.014m，l=0.06m，v=1.5m/s，液壓油密度＝ H H0.9174103kg/m3，將以上數(shù)值代入公式(8)得0.060.91741031.52 p0.03 =133Pa＝0.000133MPa 0.014 22)管道局部壓力損失管道局部壓力損失可用下式計算pp(qq)2(10) v ss式中p—閥在額定流量q下的壓力損失，Pa； s sq—閥的額定流量，L/min；sq—閥的實際流量，L/min。查《液壓傳動系統(tǒng)及設(shè)計》表6－7得p＝0.848105Pa，q＝10L/min，q＝4L/min， s s將以上數(shù)值代入公式(10)得p0.848105(410)2＝0.014MPav2)總壓力損失∑p總壓力損失由公式∑p=p+p(11)v得∑p=0.000133+0.014＝0.014133MPa取∑p=0.014MPa。(2)液壓泵的最大工作壓力pppp≥∑p+p1(12)式中p—最高工作壓力，MPa。1將∑p=0.014MPa與p=8.3MPa代入公式(12)得1pp≥0.014+8.3＝8.314MPa(3)液壓泵的最大流量qp≥Kqmax，(13)式中K—系統(tǒng)泄漏系數(shù)；qmax—系統(tǒng)最大流量，L/min。將K＝1.1和qmax＝4L/min得qp≥1.14=4.4L/min(4)液壓泵的規(guī)格液壓泵的額定壓力要比pp高60％，即高于13.9MPa，根據(jù)以上數(shù)值查機械設(shè)計手冊單行本《液壓傳動》表20－5－15，選定液壓泵CB－E1.51.6，排量為1.60mL/r，轉(zhuǎn)速為2000～3000r/min，容積效率取0.90，則1.6030000.90＝4.3<4.4L/min，因此選擇的齒輪泵滿足要求。3.5.3電動機的選擇液壓泵的驅(qū)動功率由下式計算pqPp p(14)Pp查《液壓傳動系統(tǒng)及設(shè)計》表5－13，得p＝0.90，將其與pp＝8.314MPa和qp=4.4L/min代入公式(14)得8.3141064.4103P＝677W=0.677kW P 0.9060查機械設(shè)計手冊單行本《減（變）速器·電機與電器》表16－1－28選Y系列三相異步電動機，型號Y802－2JB/9616－1999，額定功率1.1kW，轉(zhuǎn)速2830r/min，滿足要求。3.5.4液壓控制閥及壓力繼電器等原件的選擇該機的液壓系統(tǒng)采用節(jié)流調(diào)速，而且是采用回油節(jié)流，由于夾緊缸工作時的壓力小于工作缸，因此需要用減壓閥調(diào)壓。先根據(jù)工作缸工作時的壓力和流量選擇主油路控制閥和工作缸油路的制閥，再根據(jù)夾緊缸工作時的壓力和流量選擇夾緊缸油路控制閥，見表3。根據(jù)該液壓系統(tǒng)原理，所選壓力表開關(guān)、壓力繼電器和吸油過濾器如下：壓力表開關(guān)型號AF6EP30110，壓力10MPa，通徑6mm；壓力繼電器型號HED20P15，壓力5MPa；吸油過濾器型號WU－16180，流量16L/min，通徑12mm。油箱自行設(shè)計。(見4.1節(jié)）表3液壓控制閥名稱名稱溢流閥單向閥電磁換向閥液控單向閥減壓閥節(jié)流閥型號DG-02-C-22S10P1204WE5ESV10PB230DR5DP10-10LF3-E6B流量（L/min）161015－1525壓力(MPa)2131.5－31.531.516通徑（mm）－10－1056數(shù)量112112由以上所選元件及液壓系統(tǒng)原理，得到該鋼管管端成型機液壓原理圖，見圖7P1、P2、P3為三個測壓點。電磁鐵動作順序表見表4液壓系統(tǒng)原理：(1)工作缸工進進油路油箱1→吸油過濾器2→液壓泵3→單向閥5→電磁換向閥13(左位)→表4電磁鐵動作順序表工況工況1YA2YA3YA4YA缸14工進+---缸14保壓----缸15工進--+-缸15快退---+缸14快退-+--說明：通電：+斷電：-液壓缸12(左腔)?；赜吐芬簤焊?2(右腔)→電磁換向閥13(左位)→節(jié)流閥14→油箱1。(2)工作缸快退進油路油箱1→吸油過濾器2→液壓泵3→單向閥5→電磁換向閥13(右位)→液壓缸12(右腔)?；赜吐芬簤焊?2(左腔)→電磁換向閥13(右位)→節(jié)流閥14→油箱1。夾緊缸工進進油路油箱1→吸油過濾器2→液壓泵3→單向閥5→減壓閥6→電磁換向閥8(左位)→液控單向閥9→液壓缸11(上腔)。回油路液壓缸11(下腔)→電磁換向閥8(左位)→節(jié)流閥7→油箱1。夾緊缸快退進油路油箱1→吸油過濾器2→液壓泵3→單向閥5→減壓閥6→電磁換向閥8(右位)→液控單向閥9→液壓缸11(下腔)?；赜吐芬簤焊?1(上腔)→電磁換向閥8(右位)→節(jié)流閥7→油箱1。4液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1油箱的設(shè)計4.1.1油箱的作用油箱具有存儲液壓油液，散發(fā)油液熱量，逸出空氣，沉淀雜質(zhì)，分離水分和安裝元件等作用。4.1.2油箱容量的計算油箱的容量可按下式計算Vq(17)p式中V—油箱的有效容積，L；q—液壓泵的總額定流量，L/min；p—與系統(tǒng)壓力有關(guān)的經(jīng)驗系數(shù)。此液壓系統(tǒng)為低中壓系統(tǒng)，可取5～7，取較大值可使系統(tǒng)更加安全，因此取=7，液壓泵的總額定流量為4.8L/min，將以上數(shù)值代入公式(17)得V74.8=33.6L該設(shè)計中，油箱為開式的獨立油箱，且形狀為矩形。由于該機工作循環(huán)比較頻繁，間隔時間較少，因此需要將油箱設(shè)計的大些以散發(fā)熱量，所以油箱的長、寬、高為600mm、348mm、460mm,其容積為600348460=96L。(2)油箱散熱量H可按下式計算0HKAt(19)0式中K—散熱系數(shù)，Ｗ/(m·℃)；A—油箱散熱面積，m2；t—系統(tǒng)溫升，℃。此油箱是密封的，因此取K=8，A=(600+348+460)2=2816mm2,取t=35℃，將以上數(shù)值代入公式(19)得H=8281610-635=0.79Ｗ/(m·℃)04.1.4油箱的設(shè)計該油箱為可拆式結(jié)構(gòu)，箱頂除與電動機齒輪泵和集成塊組箱連接外，還安裝有空氣過濾器，這里選網(wǎng)式過濾器，型號為WU—16180。油箱側(cè)壁設(shè)置有液位計、清洗孔和放油螺塞。液位計比較靠近注油口，這是因為注油時可以方便地觀測液位。此處選用的液位計型號為YWZ—80T，清洗孔由法蘭蓋板蓋住并密封，法蘭蓋板型號為YG—250,放油螺塞型號為GB/T5782—2000，箱底支腳由箱壁彎曲而成，并設(shè)有地腳螺栓孔。箱底傾斜度為1/20，吸油口設(shè)置在靠近箱底的一側(cè)，以提高吸油效率。吸油口通過吸油過濾器直接從郵箱中吸油。箱底設(shè)置有隔板，將吸油區(qū)與回油區(qū)隔開，以延長油液在油箱中逗留的時間，促進油液在油箱中的環(huán)流，更好發(fā)揮郵箱的散熱、除氣、沉淀等功能，隔板高度為200mm。該油箱體積較小，不需設(shè)置吊耳。4.2中間集成塊組的設(shè)計4.2.1塊式集成的結(jié)構(gòu)及特點塊式集成是按典型液壓系統(tǒng)的各種基本回路，做成通用化的六面體油路塊，通常其四周除一面安裝通向液壓執(zhí)行器的管接頭外，其余三面安裝標準的板式液壓閥及少量疊加閥或插裝閥，這些液壓閥之間的油路聯(lián)系由油路塊內(nèi)部的通道孔實現(xiàn)，塊的上下兩面為塊間疊積結(jié)合面，布有由下向上貫穿通道體的公用壓力油孔P回油孔O泄露油孔L及塊間連接螺栓孔，多個回路塊疊積在一起，通過4只長螺栓緊固后，各塊之間的油路聯(lián)系通過公用油孔來實現(xiàn)。塊式集成的特點如下：將適當?shù)幕芈穳K疊積于一體，簡化了設(shè)計工作由于整個液壓系統(tǒng)由不同功能的單元回路塊組成，當需要更改系統(tǒng)增減元件時，只需更換或增減單元回路塊即可實現(xiàn)，所以設(shè)計時靈活性大，更改方便。集成塊主要是6個平面及各種孔的加工，與油路板相比，集成塊尺寸要小的多，因此平面和孔道的加工比較容易。便于組織專業(yè)化生產(chǎn)和降低成本?；芈穲D，見圖8回路圖，見圖8MM124YA4YA353691210YJp3p2Mpp1p23pp3p2p1圖8集成塊單元回路圖(5)由于實現(xiàn)各控制閥之間油路聯(lián)系的孔道的直徑較大且長度短，所以系統(tǒng)運行時，壓力損失小，發(fā)熱少，效率較高?；谝陨蟽?yōu)點，因此選擇塊式集成作為閥站的實現(xiàn)方法。4.2.2中間集成塊組的設(shè)計為設(shè)計中間集成塊組，首先將鋼管管端成型機的液壓原理圖轉(zhuǎn)換為集成塊組的單元根據(jù)以上單元回路圖此集成塊組由三個中間集成塊組成，其中，中間集成塊1的三個側(cè)面分別安裝單向閥、溢流閥和節(jié)流閥，另一個側(cè)面安裝與泵的出口相通的管接頭。中間集成塊2的三個側(cè)面分別安裝節(jié)流閥、減壓閥和三位四通電磁換向閥，另一個側(cè)面安裝與工作缸兩腔相通的管接頭。中間集成塊3的兩個側(cè)面分別安裝液控單向閥和三位四通電磁換向閥，另外一個側(cè)面安裝與夾緊缸兩腔相通的管接頭。壓力繼電器可以通過一個三通管接頭與控制點連接，壓力表開關(guān)安裝在一個自制的支架上并固定在油箱頂上，通過管接頭和管子與中間集成塊組中有測壓點油路的油孔相連。中件集成塊間通過螺柱連接，選用O型橡膠密封圈密封，并用螺栓將中間集成塊1與箱頂固定。集成塊體的公用油道孔有二孔、三孔、四孔和五孔等多種設(shè)計方案，我采用三孔方案，即在集成塊上分別設(shè)置壓力油孔P、回油孔O和泄油孔L共三個公用孔道，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，公用油道孔數(shù)較少，但是由于其設(shè)置了泄油孔，因此工藝孔較多。設(shè)計中間集成塊最好可以選用已有的多種集成塊系列及其單元回路，但是根據(jù)本課題的具體情況，需要自行設(shè)計中間集成塊組。(1)確定通油孔道的直徑與閥油口相通的孔道由于本機液壓系統(tǒng)所需的各控制閥已經(jīng)選出，因此，中間集成塊上與閥的油口相通孔道的直徑就被確定，即與液壓閥的油口直徑相同。與管接頭相連接的孔道4qv根據(jù)公式d(15)①壓力油孔查表1－15油管中的允許流速，取v＝0.5m/s，將其與q=4L/min代入公式(15)得44103d＝0.013m＝13mm600.5②回油孔查表1－15油管中的允許流速，取v＝1.5m/s，將其與q=4L/min代入公式(15)得44103d＝0.006m＝6mm601.5③泄油孔根據(jù)經(jīng)驗確定，低中壓系統(tǒng)中可取d＝6mm綜上，可取壓力油孔d＝12mm，回油孔d＝6mm，泄油孔d＝6mm。(2)連接孔的直徑1)固定液壓閥的定位銷孔直徑和螺釘孔直徑分別與選定液壓閥的定位銷直徑及配(16)式中v—油管中允許流速，m/s；d—油管內(nèi)徑，mm；—油管壁厚，mm；p—管內(nèi)最高工作壓力，MPa；—管材抗拉強度，MPa；bn—安全系數(shù)。查《液壓傳動系統(tǒng)及設(shè)計》表1－15，得n=1.5，p=8.3MPa，d=12mm，由于此系max統(tǒng)為低壓系統(tǒng)，因此中間集成塊的材料選用HT200，其=250MPa，將以上數(shù)值代入公b式(16)得8.3121.5=0.292250本設(shè)計中塊間孔道尺寸最小為5mm，遠遠大于0.29mm，因此強度足夠。4)中間集成塊的外形尺寸中間集成塊的外形尺寸大于安放元件的尺寸，為避免使塊的外形尺寸和重量過大，調(diào)整尺寸為20mm，考慮到孔徑大小及其最小壁厚以及外形、重量等因素，最終中間集成塊2的長、寬、高分別為180mm、120mm、120mm,中間集成塊3的長、寬、高分別為180mm、120mm、120mm,由于中間集成塊1要與箱頂連接，因此其多出了兩個寬度為35mm、高度為30mm的連接凸臺，其高度為120mm，寬度為120mm。4)液壓閥的布置安裝閥的時候盡量使在同一個塊上的閥的進出油孔道不在同一平面，以防止加工孔的時候孔道干涉，還有一個問題就是在塊上的閥與相連接的管接頭的干涉問題，在設(shè)計的時候已在各孔道處留有安裝余量。由于此液壓系統(tǒng)有三個測壓點，所以選擇六點型的壓力表開關(guān)，并將其安裝在一個支架上，支架固定在箱頂。壓力繼電器安裝在一個與塊連接的三通管接頭的一端，另一端與執(zhí)行器連接。塊上除安裝液壓閥外，還打有通過管接頭與執(zhí)行器相連接的孔道。4.3液壓泵組的結(jié)構(gòu)設(shè)計55主機計算與設(shè)計主機動力分析見3.2節(jié)。主機工作過程中，主要承受軸向力并最有可能損壞的是芯軸，現(xiàn)對芯軸進行校核。芯軸零件圖如圖9所示由3.2節(jié)已計算出芯軸承受軸向力F=61073N,如圖9中所示，危險截面為A截面，其應(yīng)力σ可按下式計算AF(17)其中A=π×(112-7.52)=203mm2,將數(shù)值代入公式(17)得20361073=301MPa芯軸材料為40Cr，查機械設(shè)計手冊單行本《常用工程材料》表3－1－9，得其強度極限AAM15φ8φ22圖9芯軸4.4管路的布置在4.1.2節(jié)已計算過最小管徑和最小壁厚。本液壓站的管路中一律采用焊接式管接頭，這樣可以在滿足設(shè)計要求的同時大大節(jié)省生產(chǎn)成本。管件采用無縫鋼管和直角焊接接管，材料均為10號鋼，結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝和拆卸。泵的出口與集成塊組間的連接選用軟管，這樣可以使集成塊組和泵的位置之間沒有太大的限制。

σb=570MPa，因此A截面應(yīng)力σ<σb，強度滿足要求。主機由脹形機構(gòu)、夾緊機構(gòu)和機座構(gòu)成。脹形機構(gòu)由芯軸、脹套、工作液壓缸、連接體和脹套的支撐體構(gòu)成。工作液壓缸安裝在機座的凸臺上，支撐體與機座間有墊片，以調(diào)整芯軸和工作缸活塞桿的中心高。連接體和液壓缸活塞桿螺紋部分設(shè)置有調(diào)整螺母，以達到軸向定位的作用。66零件圖設(shè)計夾緊塊外形如圖10所示:上、下夾緊塊抱緊工件實現(xiàn)對工件的軸向和徑向定位。上夾緊塊較下夾緊塊短，可以節(jié)省材料，減小夾緊缸活塞桿承受的慣性力。裝夾工件時，鋼管可以順著下夾緊塊滑到脹套的外徑，方便省事，提高生產(chǎn)效率。下夾緊塊較長，可以更好的適應(yīng)加工工件長度的變化。支撐體如圖11所示:12序號代號名稱數(shù)量材料重量單件總計備注12圖10夾緊塊1—上夾緊塊；2—下夾緊塊圖11支撐體機座采用HT200鑄出，經(jīng)過時效處理，消除內(nèi)部應(yīng)力，機座下部為放置液壓站留有空間，并設(shè)置有地腳螺栓孔，用來和地面連接。

連接體外形如圖12連接體外形如圖12所示:連接體左端的螺紋部分與芯軸的內(nèi)螺紋孔相連接，右端螺紋孔同工