最新版毕业设计4

1、太原科技大学毕业设计说明书目 录摘 要.i.ii目 录.iii绪 论11、 我国铸造生产机械化、自动化技术发展的简要回顾12、我国铸造生产机械化、自动化技术的现状与发展的几点思考23、现有造型设备64、本次设计任务的目的75、本次设计任务的设计内容76、本次设计任务的基本思路7第一章 压实机构的改造8一、对此压实机构的分析8二、液压传动与气压传动的比较8三、设计内容10四、压实用液压缸的结构设计11五、液压缸参数的确定22第二章 震击机构的改造29一、对原造型机的震击机构的分析29二、国际上的震动实砂应用30三、本次震击机构改造的构思30四、振动棒的一些简介30第三章 压头回转机构的改造32一

2、、对原造型机的压头回转机构的分析32二、改造后的压头回转机构的液压系统设计33三、改造后的压头回转机构的液压系统的控制电路设计33四、液压系统总图35五、液压系统的总控制电路36参考文献37结束语38附 录 外文资料翻译绪 论铸造是 将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件（零件或毛坯）的工艺过程。是现代机械制造工业的基础工艺。铸造生产的毛坯成本低廉，对于形状复杂、特别是具有复杂内腔的零件，更能显示出它的经济性；同时它的适应性较广，且具有较好的综合机械性能。但铸造生产所需的材料（如金属、木材、燃料、造型材料等）和设备（如冶金炉

3、、混砂机、造型机、造芯机、抛丸机等）较多，且会产生粉尘、有害气体和噪声而污染环境。铸造是人类掌握较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。公元前13前10世纪之间，中国已进入青铜铸件的全盛时期，工艺上已达到相当高的水平，公元8世纪前后，欧洲开始生产铸铁件。18世纪的工业革命后，铸件进入为大工业服务的新时期。进入20世纪，铸造的发展速度很快，先后开发出球墨铸铁，可锻铸铁，超低碳不锈钢以及铝铜、铝硅、铝镁合金，钛基、镍基合金等铸造金属材料，并发明了对灰铸铁进行孕育处理的新工艺。50年代以后，出现了湿砂高压造型，化学硬化砂造型和造芯、负压造型以及其他特种铸造、抛丸清理等新工艺。铸造种类很多，

4、按造型方法习惯上分为：普通砂型铸造，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。铸造工艺通常包括：铸型（使液态金属成为固态铸件的容器）准备，铸型按所用材料可分为砂型、金属型、陶瓷型、泥型、石墨型等，按使用次数可分为一次性型、半永久型和永久型，铸型准备的优劣是影响铸件质量的主要因素；铸造金属的熔化与浇注，铸造金属（铸造合金）主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金；铸件处理和检

5、验，铸件处理包括清除型芯和铸件表面异物、切除浇冒口、铲磨毛刺和披缝等凸出物以及热处理、整形、防锈处理和粗加工等。1、 我国铸造生产机械化、自动化技术发展的简要回顾1949年中华人民共和国成立，为我国的工业发展创造了条件，60年来，我国的铸造业有了很大的发展，铸造生产机械化、自动化技术发展与应用取得了辉煌的成就。发展历程大致可分为3个阶段，即：建国后初期至1965年购买国外铸造机械装备与国内生产简单铸造机械装备阶段；19661976年的自力更生研制生产铸造机械化、自动化技术装备阶段；1978年后的引进国外技术与国内研制开发发展铸造生产机械化、自动化技术阶段。进入80年代以后，我国确立以经济建设为

6、中心的发展战略目标，现代铸造生产自动化技术受到重视和得到加快发展。一方面引进国外先进的铸造生产自动化装备及自动控制技术等，另一方面，注重消化吸收与创新研制，开发，生产出许多较先进的自动造型机及造型线、自动控制型砂性能的混砂机、微处理控制炉料添加量的机械。2、我国铸造生产机械化、自动化技术的现状与发展的几点思考2l世纪的铸造生产技术中的主要课题是节省能源、节省人力、高度自动化，并进一步发展洁净铸造和环境保护。结合我国的铸造生产机械化、自动化技术发展与应用的实际情况，提出以下几点思考。2、1 实现铸造生产过程的机械化与自动化是机械制造技术革命中1个十分重要的课题，是铸造生产摆脱“三高两低”(劳动强

7、度高、环境温度高和粉尘高，铸件品质低和劳动效率低)落后局面的l条重要出路。发展铸造生产机械化与自动化技术，就是在铸造生产过程中，广泛采用机械化、自动化装备及其控制系统，组成流水作业生产线，构成工艺系统循环连续生产，有利于提高工艺参数控制精度，生产出优质铸件；减轻工人劳动强度，改善劳动环境；提高劳动生产率，降低产品成本，提高经济效益。因此，发展应用铸造生产机械化与自动化技术，符合我国的经济发展战略，是实现我国机械制造业“三上一提高”的重要措施之一，也是实现我国现代化战略任务之一。60年来(尤其是近20年来)，我国的铸造机械化、自动化技术有了长足发展并打下良好的基础，如“九五”期间我国的铸造造型生

8、产线数百条，据不完全统计仅机械工业部门就有400多条，其中汽车、拖拉机、柴油机、工程机械等行业不完全统计已超过300多条。从传统自动化技术到以计算机技术为代表的现代自动化技术都有发展，应用范围也在扩大。但就整体而言，现阶段我国的铸造生产自动化技术水平仍不高，与工业发达国家相比仍有较大差距。同时，我国的铸造生产机械化与自动化技术应用还不普遍，发展也不平衡。目前，仅有汽车、拖拉机等行业中少数厂大量生产采用半自动化、自动化流水线，个别大、中型铸造厂(车间)达到国际8O年代末水平，而多数厂仍普遍采用国外2O世纪中期的技术装备。为了彻底改变我国铸造生产的面貌，实现我国铸造生产的现代化，应大力发展我国的铸

9、造生产自动化技术。2、2 铸造生产机械化、自动化技术的发展具有鲜明的时代特征。机械工业、仪器仪表工业、电器电子工业的发展，对铸造生产机械化、自动化技术发展影响较大。尤其是政府推动是铸造生产机械化、自动化技术发展最重要的因素。铸造生产机械化、自动化技术是发展国家目标的制造技术，是国家、行业、企业共同利益之所在。我国铸造生产采用先进技术的大量事实说明，加速铸造生产机械化、自动化技术的发展离不开国家的支持和政府的宏观调控，需要政府部门的规划、协调、指导与扶持。为了加快我国的铸造生产机械化、自动化技术的发展应用进程，要重视铸造生产机械化、自动化技术的研究，但这种研究应以服务于提高自动化程度、减轻工人劳

10、动强度、提高产品品质为目的。2、3 现代铸造技术是计算机技术、信息技术、自动化技术、新材料技术、现代管理技术与传统铸造技术相结合，形成铸造生产优质、高效、低耗、灵活的系统工程。发展应用铸造生产自动化技术，关键是广泛采用和不断设计制造机械化和自动化的铸造设备， 及控制各种工艺参数和过程的自动控制系统，并要不断更新换代 我国在这方面虽然有了相当规模的先进技术和装备，但数量少、应用不普遍、稳定性也差。这可能与传统的观念、传统的模式和传统的装备段有重大突破有关。也与企业缺乏强烈的改革欲望和技术创新能力有关。这些均制约了我国的铸造生产自动化技术水平的提高。铸造生产现代化、自动化技术的核心是发展以计算机技

11、术为代表的应用技术。计算机自动控制技术的迅速发展给多因素、多变量的复杂铸造生产自动化难题的解决带来了空前的机遇和广阔的前景。国外的现代铸造生产自动化发展已越来越多地应用计算机技术。尽管我国在这一领域已经取碍一些成就，但与发达国家相比仍有较大差距。这与诸多因素有关，如铸造机械装备设计、制造技术水平落后 与之配套的控制装置的元器件稳定性、可靠性差；铸造生产过程多因素的影响及变化，使其问题解决更趋复杂化；从事计算机在铸造生产中的应用研究的人员偏少，水平也有待提高。因此，我国要发展应用现代铸造生产自动化技术，就要脚踏实地地抓好各项基础技术研制和生产，需要广泛的群众参与，普及与提高并重，相互促进，不断提

12、高。2、4 铸造生产的世界性发展趋势是高度专业化(现代化生产的体现和必然结果)。高度的专业化生产，必然导致高度机械化和自动化。国外的现代铸造生产的实践已表明，将最新的铸造工艺、装备仪器与最新的微电子、计算机自动检测、调节与控制技术相结合组成自动控制系统应用于铸造生产中，从而给铸造业带来巨大的经济效益。这一发展趋势必将对我国的铸造生产产生影响。为了降低成本、提高产品品质和提高竞争能力，我国的铸造生产机械化、自动化技术发展趋势应是：设计、研制可靠性高的机械化、自动化铸造机械装备，广泛采用计算机辅助设计，利用可编程序控制器和计算机控制技术，实现铸造生产过程最佳工艺参数及全过程的自动控制。2 、5 发

13、展我国的铸造生产机械化、自动化技术，理应根据我国国情、厂情、因地制宜，切不可一哄而上，搞低水平的重复，浪费时间和资金。我们不但要重视先进的铸造生产自动化技术的开发和应用，更要重视推广自动化技术成熟并经生产实践验证，确有成效的设备与技术，发展先进的铸造生产自动化技术的软环境，也就是要结合我国铸造生产的现状和特点，结合实际研究制订当前发展铸造生产自动化技术的方针、政策，规划好长远发展的方向和重点。发展具有中国特色的铸造生产(1)结合生产实际，注重发展实用的铸造生产机械化、自动化技术。我国发展铸造生产自动化技术，应在“讲实用、求效益、上水平”的方针指引下进行总体规划。结合自身实际需要，运用自动化先进

14、技术和软硬件技术，按不同的侧重点和总体规划分阶段实施，讲究实效，力求适用适度。(2)筮展铸造生产自动化技术，要结合现阶段我国国情和发展需要。当前，我国是1个发展中国家，在经济、财力、生产力水平、操作人员受教育程度、工程技术人员所占职工人数比例等方面，与世界工业化国家都有较大差距；我国有丰富的劳动力资源，每年城填 增就业人员，超过机械制造业现有在岗人员，而机械自动化又最大限度地提高劳动生产率，劳动力的过剩和分流转移就是1个现实问题；我国机械制造业发展不平衡，铸造行业中手工劳动占有相当的比例。在这种国情下照搬工业发达国家发展铸造生产自动化技术的那一套做法，过分要求技术的高、新、尖，片面强调铸造生产

15、过程的全盘自动化，既不现实的，也不一定有好的经济效益。要自动化技术。一定要慎重行事。作为1个发展中国家，考虑一切生产技术问题的前提必须强调适用性。结合实际条件，以适用为前提，企业急需什么就解决什么应用项目，力求适用先进。(3)发展工艺成熟的大批量生产的铸造生产自动化技术。现阶段我国应发展生产效率高和技术经济效益好的自动生产线，并在自动线的基础上按先进的工艺方案建立综合自动化车间 在产品数量较大的同类产品连续流水作业的铸造生产中，采用刚性自动化和半自动化、机械化造型机及其组成的自动生产线，只有这样才能做到工艺上可行，技术上先进，经济效益较好；对于好品种稍多的成批生产，应采用由快速重新调整的装备组

16、成机械化、自动化的工段或流水线，也能取得较好的经济效益。当然，有针对性地发展CAD造型技术和建立一些柔性制造单元(FMC)、柔化制造系统（FMS）也是必要的。2、6 走引进、消化国外先进技术与自主研究开发相结合的铸造生产自动化技术发展道路。技术引进是实现技术进步的捷径。我国的铸造业必须充分利用对外开放的有利条件，加大引进国外先进制造技术的步伐。首先，要正确选择技术引进的内容和方式。我国铸造生产机械化、自动化技术发展有一定的物质技术基础及其经验，没有必要再像从前那样为提高生产能力而花费大量外汇进口成套装备，减少对国外技术的依赖性，增加本国的自主开发能力。在今后的技术引进中要搞好对引进的科学规划、

17、组织协调、政策引导、审查监督和可行性论证工作，继续加大单项技术和软件技术在技术引进中所占的比例，并以引进先进适用的设计制造技术、工艺技术和管理技术为主，减少和杜绝低水平的重复和盲目冒进，以最小的代价获得最大的引进效益。要选用经实践证明是行之有效的技术，引进方式要灵活。其次，要把技术引进的重点放在消化吸收与发展创新上，建立起引进技术消化吸收与国产化的技术责任制，尽快实现我国的铸造生产自动化系统软件及附件等的国产化及其更新换代。要坚持“洋为中用和“一学、二用、三改、四创”的原则，将学习借鉴与发展创新结合起来，逐步由消化吸收上升到掌握关键、核心制造技术，形成自主开发创新能力；将技术引进与国内研究、自

18、主开发、创新结合起来，依靠自己的技术力量开发出有自主技术产权的铸造生产自动化技术装备及系统软件，提高我国的铸造生产自动化技术发展的水平再次，我国的铸造生产机械化、自动化技术的发展必须立足于国内。应该说，这方面工作我们做得还很不够。我国是1个幅员辽阔、工业生产部门繁多、情况差别较大的发展中国家，靠引进国外技术发展我国的铸造生产自动化是不可取的。应依靠自己的技术力量开发创新，立足于发展具有中国特色的铸造生产自动化技术。2、7 铸造生产自动化技术的发展是动态的，应将可持续性发展和环境保护问题统筹考虑。随着科学技术与生产不断地发展，为铸造生产自动化技术的发展和应用水平不断提高提供广阔的空间 在铸造生产

19、过程中，采用顺序控制器(PC)或可编程序控制器(PLC)控制，并与电子计算机和相应的外围设备配合，使生产过程达到产量高或品质好或综合指标最佳的理想自动化境界。在发展方式上，先是各环节采用机械化、自动化技术装备，再发展和应用相应装置组成铸造生产流水线进而发展自动控制技术，最终实现铸造生产过程的自动化。还可在刚性自动化的基础上，发展计算机应用技术，有条件的发展柔性自动化技术。实践证明，这是条适合我国国情、厂情的铸造生产机械化、自动化技术发展道路，体现适用适度地发展铸造生产自动化技术的思想。发展绿色铸造和进行环境保护是2l世纪铸造业发展的必由之路。粉尘、高温、噪音、有害气体等对人体及环境的危害，只有

20、实现铸造生产过程的自动化才能解决。消失模铸造、快速成型工艺、机器人及铸造生产线等先进技术，在今后的铸造生产中也应得到发展。3、现有造型设备造型机的结构和类别十分繁多，除了因型砂紧实方法而不同之外，还可以因起模方式的不同，机器驱动方式（电动、气动、液压方式）及机器的机械化自动化等结构上不同而各异，真是五花八门。震击造型机和震压造型机是铸造车间中历史最久的造型机，目前由于其震动大、噪音大、生产率低等原因，现在正在逐渐为各种新型的造型机所代替。以下简略介绍几种与本次要改造的顶箱式气动微震造型机Z148C相近的几种造型机：气垫造型机 气垫造型机，系利用压缩空气取代刚性弹簧缓冲，即空气弹簧。这

21、样台面负荷越大，空气弹簧的反作用力越大，工作台面震击力越大，使 用气垫解决对型砂进行预震和压震与弹簧微震结构相比较不论其造型的质量，机器的操作和维护保养都要优越得多，气垫震压结构生产出来的砂型不但硬度高，而且硬度均匀，很少存在弹簧疲劳和断裂问题砂的紧实度越大，分型面的硬度可达98度。根据用户的需求，分型面的硬度可以人为控制和调整。因此，使用气垫造型机，造型质量好，铸件废品率低。梁均为刚结构，经久耐用。摆头梁回转，采用汽压油驱动和缓冲，设有慢快慢动作，回转平稳，无撞击。摆头梁回转位置可大可小（可大于90度）,按用户要求设定。该机的最大特点是：结构简单、耐用、造型质量好，易换件、主要机件

22、寿命长，年维修费用与同类产品相比，能降低60%以上。气垫造型机其震击力不传到地基，回砂沟可以直接设计在机器的底下，这样大大减少生产面积和简化回砂线的结构降低基建投资。使用该机可为企业带来明显的经济效益。气动震压式造型机该系列造型机系震座式造型机。震击特性是：由压缩空气将震实部分顶起，然后迅速排气，使震击部分变为自由落体，打击机座或压实缸上顶面，从而达到震实型砂之目的。广泛适用于中小零件的生产单位用。其结构特点：结构简单，维修方便，起模方便。Z148C型造型机简介：Z148C型震压造型机主要用于中型铸件生产，最大砂箱内尺寸为800mm×475mm。中心是一震击汽缸，外套以压实汽缸，震击

23、循环是不断进气活塞司气式，机架为悬臂式，压板移动用小车式，起模采用托箱法，过程如下：压实时，工作台带着四根起模顶杆上升，同时，起模缸进气，带着四个顶销上升，到起模活塞上顶面与起模顶盖接触时，上升停止。这时，起模顶杆与顶销之间大约有10mm的距离。压实完毕，工作台下降，当顶杆下降到与顶销接触时，顶杆和砂型被顶住不能下降，而工作台和模板继续下降，实现起模。下面是Z148C的一些相关联的参数：Z148C采用悬臂式结构，全气动控制，使用弹簧微震，压头有油缓冲装置。适用于汽车、拖拉机、纺织等行业的中小型铸件特别适合于薄壁铸件。其砂箱最大内尺寸为800600250mm，有效负荷7.0KW，静压实力190K

24、W，压实行程130mm，起模行程250mm，生产率60箱/h，空气消耗量0.53/箱，外形尺m，重量3.8吨。4、本次设计任务的目的对Z148C造型机的震压机构进行改造设计。5、本次设计任务的设计内容1、 设备装配图1张、部件图2张、零件图4张；2、 设计说明书一份（正文1.5万字以上）；3、 外文资料翻译一篇（5000印刷字符以上）；6、本次设计任务的基本思路1、去除原Z148C造型机气动机构；2、以电动震动替代气动震击；3、以液压动力替代气动压实，压实比压0.7Mpa；4、压头回转动力以液压替代气动；第一章 压实机构的改造要改造的Z148C造型机的压实机构： 1缸

25、盖；2起模杆的活动范围；3压实缸；4压实活塞；5导柱安装的位置；一、对此压实机构的分析此压实机构是一个汽缸，靠压缩空气的压强在其作用面积上产生作用力，从而推动压实活塞上升，以达到举升工作台的目的，当压头与型砂相互接触并使压头对型砂产生压实力的时候，从此汽缸的底部通入的压缩空气将产生更大的压强，在其相应的作用面积上的向上的力将变大，从而实现其压实功能。二、液压传动与气压传动的比较压缩空气是一种无色、无味的流体，并且当其泄露时漏洞一般会很小，不易发现和检查。采用压缩空气的造型机对于有压缩空气经过的地方的密封性的要求很高，造型生产车间的环境又不是很好，所以，采用压缩空气不是很理想的。如果采用液压油的

26、话，上述不利因素的影响会小些。液压控制系统及其主要组成元件、相应的各种附件都已经有相应的合理的设计方法，有很多厂家专门生产各类液压气动元件，并且已经标准化，国家已经有相应的标准，这样，容易买到，并且能够很好的安装，所以，考虑对此压实机构采用液压油代替压缩空气。下表是气压传动控制与液压传动控制的比较表。比较项目操作力动作快慢环境要求构造载荷变化影响远距离操纵无级调速工作寿命维护价格气压控制中等较快适应性好简单较大中距离较好长一般便宜液压控制最大较慢不怕振动复杂有一些短距离良好一般要求高稍贵气压传动控制与液压传动控制的比较表：1、液压传动特点：在同等体积下，液压装置能产生出更大的动力，也就是说，在

27、同等功率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑，即：它具有大的功率密度或力密度，力密度在这里指工作压力。液压装置容易做到对速度的无级调节，而且调速范围大，对速度的调节还可以在工作过程中进行。液压装置工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。液压装置易于实现过载保护，能实现自润滑，使用寿命长。液压装置易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调节和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现复杂的运动和操作。液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造和推广使用由于液压传动中的泄漏和液体的不可压缩性使这种传动无法保证严格的传动比。液压传动有较多的能量损

28、失（泄漏损失、压力损失等），因此，传动效率相对低。液压传动对油温的变化比较敏感，不宜在较高或较低的温度下工作。液压传动当出现故障时不易找出原因。2、气压传动的优点：1）、以空气为工作介质，工作介质获得比较容易，用后的空气排到大气中，处理方便，与液压传动相比不必设置回收的油箱和管道。2）、因空气的粘度很小（约为液压油动力粘度的万分之一），其粘度损失也很小，所以便于集中供气、远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样严重污染环境。3）、与液压传动相比，气压传动动作迅速、反应快、维护简单、工作介质清洁，不存在介质变质等问题。4）、工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣工作环境中

29、，比液压、电子、电气控制优越。5）、成本低。3、气压传动的缺点：1）、由于空气具有可压缩性，因此工作速度稳定性稍差。但采用气液联动装置会得到较满意的效果。2）、因工作压力低（一般为0.40.6MPa），又因结构尺寸不宜过大，总输出力不可能很大。3）、噪声较大，在高速排气时要加消声器。4）、气动装置中的气信号传递速度在声速以内比电子及光速慢，因此，气动控制系统不宜用于元件级数过多的复杂回路。5）、气压传动比液压传动这种控制方式性能比较难于保证。三、设计内容1、压实缸的功能分析：压实缸的功能有三个：1）、压实缸对工作台的举升功能；2）、压实缸的对型砂的压实功能；3）、压实活塞带着工作台及其上的砂箱

30、等一起下落；2、压实缸的液压缸型式的选择：鉴于压实缸的上述两个功能，采用沈阳工业大学陈士梁教授主编的铸造机械化一书中的第二章的图219的带有增速举升缸的液压缸，可实现压实缸的两个功能。带有快速举升缸的液压缸的结构描述：此缸的活塞结构特殊，活塞的中部有空腔，活塞有中心导柱导向，中心导柱中有一个通孔用来向活塞内腔输送液压油，液压缸的缸盖（下端盖）上有三个油孔，中间的油孔与中心导柱连通。这种液压缸需要一个高位油箱，一个高压小流量的油泵，它的工作过程是：在低压举升行程中，高压油从底部中间的油孔输入。由于中心导柱的直径较大，活塞能快速上升，这时，由高位油箱经两侧的油孔向压实缸内充油，在高压行程中，切断连

31、通高位油箱的充油的油路，经换向阀换向后，从中间的油孔和两侧的油孔同时输入高压油，获得较高的压实力。采用这种结构，可以用小流量的高压泵，获得大截面的液压缸快速上升的效果。此种机构虽然为了充液需要附设高位油箱，但压实液压缸本身比较简单，便于加工和保证尺寸精确度，所以目前这种类型压实机构在高压造型机中应用较多。四、压实用液压缸的结构设计1、缸筒的设计：1）、主要尺寸：缸筒的内径D：根据国标GB234880规定的缸内径系列及需改造的压实机构的的结构尺寸，选择缸内径D为160mm（选择时所需的面积比（即速度比）的计算在后面）。缸筒厚度：=0C1+C2式中 0缸筒材料强度要求的最小厚度；C1缸筒外径公差余

32、量；C2腐蚀余量；计算0本液压缸采用薄壁缸筒，材料为35SiMn， b =900Mpa，取o/D<=0.08的情况，Pmax×D/2=20×160/(2×180) =8.89mm； =b /n=900/5=180mm n安全系数，通常取5；考虑到C1+C2的余量，取D=12mm>8.89mm;缸筒选用无缝钢管，内部需要加工以达到适合的粗糙度，缸筒两端用焊接的方法与设计好的法栏连接，法栏的设计在后面。长度取400mm.结构如下图所示：2）、液压缸筒的一些小结构加工要求：上部车有一个小台阶，用来安装导向套；缸筒法兰的四个表面需机加工，表面粗糙度要求为0.8

33、，平面度要求为0.04；缸筒底部厚度计算:=0.5×160×=24.3mm,取25mm。D 2=D缸底直径；s缸底材料许用应力，单位Mpa, ;b为材料抗拉强度，为安全系数，=5；Pmax 液压缸最大工作压力，单位Mpa； 3、过渡结构的设计： 考虑到油孔加工的方便，在端盖与缸筒之间加一个过渡层，油孔在其上为通孔，由于其要与中心导柱连接，所以，要在中央打一个直径50mm的盲孔。为了与中心导柱之间相互密封，以上端面为基准，在其下5的地方为起点，车一个深2，宽6的环形槽。为了与液压缸筒之间相互密封，利用上面的基准面，在其两侧，在基准面以下5的地方，车一个宽6，深2的环形槽。为了

34、实现在中间过度层和下端盖之间的密封，在三个油孔的周围分别挖三个环形槽，直径分别为32。上述密封均采用O型密封圈，这是由于设计时规定了中心导柱与其相配合的盲孔之间、过度层与缸筒之间的配合精度要求较高，并且有螺钉及螺栓的连接与加紧，这样在这些地方是相当不容易漏油。这样也可以降低一部分成本。O形密封圈装入密封槽后，截面受压变形，在无液体压力时，靠O形密封圈的弹性对接触面产生预接触压力，实现初始密封，可防止空气及水分，杂质的侵入。从1996年机械工业部编机械产品目录第7册中橡胶塑料密封件O型密封圈中选择内径分别为56的三个，50的一个，160的一个。油口尺寸的确定：根据ISO6020/2中16Mpa小

35、型系列单杆液压缸的油口尺寸的确定，油口通径25。1、中心导柱与过渡层上端盲孔的螺钉连接选用GB/T819.12000的十字槽沉头螺钉M66，共4颗，均布。2、缸筒法兰与过度层的螺栓连接选用GB-T57822000的六角头螺栓M645，共8根，均布。弹簧垫圈选用GB/931987标准型弹簧垫圈M6。3、缸筒底部及压实缸底的螺栓连接选用GB-T57822000的六角头螺栓M16160，共8根，均布，弹簧垫圈选用GB/931987标准型弹簧垫圈M16；缸筒内表面粗糙度为0.8；4、 缸筒底部端盖的设计： 本液压缸下端盖上接橡胶软管的油孔总共有两个，其分布位置如上图所示，其与橡胶软管连接用的管接头选用

36、外螺纹直通管接头，外螺纹直通管接头与软管之间用C型扣压式胶管接头，。端盖上的对应油路的直径为24，与管接头衔接的螺纹为M27。在与过度层配合的面上有一个油槽，这个油槽的尺寸如上图所示，用来向两侧的油孔供油，其中的油来自上图左侧的油路，因此，在上图中左侧油路与圆形油槽连通。中间的油孔是用来活塞的内腔供油的，为了机加工的方便，在其下部加了一个螺塞，考虑到螺塞的结构及机加工的方便，取螺塞上部一段的直径为11，这一段与图中右侧油路连通，与上部的中心油孔连通。1）、零部件的选择：（1）、螺塞：标准：JB/T10001977外六角螺塞（d<16），规格：M14×1.519；（2）、管接头：

37、外螺纹直通管接头 d,in=G3/4; C型扣压式胶管接头，标准：JB/T18871977，规格：16；（3）、液压缸的缸盖的设计：橡胶软管 ： 内径20.6，长度根据具体情况而定；5、液压缸上端盖的设计： 上图为上端盖的剖面图，它的功能是封闭液压缸的缸体并提供活塞柑外伸的孔，压紧它下部的方形同轴密封圈和导向套。两侧的通孔是用来连接端盖和液压缸筒的法兰，使其成为一体。上图的中间部位有一个环型槽是用来装密封圈的，以实现对活塞杆外伸部分的密封。对于缸盖部位的密封，因有杆腔无液压油，故只对杂质，水，汽进行密封即可，故选用具有极低的摩擦系数和自润滑性能的，可在无油润滑的条件下工作的方形同轴密封圈，从1

38、996年机械工业部编机械产品目录第7册中选取如下：代号外径D()内径d()数量长度TF1250125109.519TF1600160144.511106、活塞的结构设计：由于本液压缸的活塞结构特殊，故将活塞及活塞杆作为一个整体，一起设计，但考虑到加工的方便，将这个整体分开制造，装入O密封圈，然后再用螺栓连接起来。由国标GB234880规定的活塞的尺寸，根据面积比=2，缸内径D=160，选定活塞杆的直径为110。活塞的直径考虑到密封、方便在缸筒内滑动等因素，取直径为160。活塞的宽度B一般取为（0.61.0）D，这里取0.6D为95mm。活塞杆的长度根据液压缸的行程和缸的端部和底部的一些结构尺寸

39、，以及原造型机的压实部分的相关结构尺寸来确定，最后取为603mm。7、活塞的内腔结构设计：活塞的内腔与中心导柱组成了快速举升缸，内腔的顶面是液压油的作用面，液压油的压力乘以这个面积就是向上的举升力，所以，这个面大一些比较好，中心导柱的中通孔是向上述腔内输送液压油的，所以，内部通孔的直径稍大一些好，由于壁的厚度的限制，中心导柱会粗一些，这样，它的刚度就会有一些上升，对于它的导向作用来说，就更为有利。内腔的高度不要过高，如果过高，快速举升缸的反应就会变慢；同时，深的腔对于加工来说是不容的；还有就是内腔的顶面和中心导柱的高度之间有一定的数量关系，内腔顶面过高，必将导致中心导柱过长，这样就会影响中心导

40、柱的导向作用。综合考虑各方面因素和结构尺寸，最后确定各尺寸为：活塞内腔直径80mm；内腔高度245mm；内腔顶面与中心导柱的距离为10mm；中心导柱外径为50mm；中心导柱内径为40mm。活塞、活塞杆的结构及连接如下图所视：8、活塞及活塞杆相应密封件的选择：本液压缸的密封件有Y型密封圈，O型密封圈。Y型密封圈的工作原理及特点：Y型密封圈的截面呈现“Y”型，当其装在槽里时它内侧的唇片就会和活塞或是活塞杆等相互紧密接触，它的外侧的唇片就会和缸筒或是液压缸的上端盖相互紧密接触，当液压缸工作时，液压油就会通过活塞上的小孔，进入两片唇片之间，把两片唇片紧紧地压在需要密封的地方，从而达到实现密封要求。这种

41、密封圈的特点是利用油压进行密封，密封效果好，并且使用寿命长。O型密封圈的工作原理和特点：O形密封圈的截面呈现“O”型，装入密封槽后，截面受压变形，在无液体压力时，靠O形密封圈的弹性对接触面产生预接触压力，实现初始密封，可防止空气及水分，杂质的侵入。当有少量液压油流入它的密封槽时，已变形的O型密封圈在油压的作用下，会向油流入的相反侧靠拢，变形会更厉害，密封效果会更好。O型密封圈的特点：只适用于中、低压的密封。对于活塞与缸筒间的密封采用Y型密封圈。这是由于活塞的平均速度为0.02m/s，最高速度为0.1m/s，小于0.5m/s，工作压力为16Mpa，小于20Mpa，工作温度在-300C1000C之

42、间。因为压力变化不大，滑动速度很小，所以不使用支撑环。对于活塞与缸筒之间的密封还要用一圈O型密封圈，这样做是应为：如果只靠端盖里的和导向套里的两圈方形同轴密封圈来密封一个有外伸轴的液压缸的话，效果一定不会很好，再有就是活塞上设置两层开口朝一个方向的Y型密封圈，是一种浪费，况且本液压缸只是一侧有液压油的缸，然而，可能在某些情况下会有很少量的液压油没被Y型圈密封住，这时，这一层O型密封圈就起作用了。9、活塞上的导向环的设置：活塞及活塞杆的导向一方面要满足最小导向长度；另一方面要便于活塞及活塞杆的运动，考虑这两方面的因素，决定在活塞的中间部位设置一个导向环。活塞上的导向环的材料选择：导向环的材料选用

43、45钢，由于液压缸的结构复杂，拆装不是很方便，并且液压缸筒是主要的部件，所以，导向环应该选用比液压缸筒稍软一些的金属材料，故选用45钢。10、活塞杆及活塞的材料选用及热处理工艺要求： 活塞杆的材料选用45钢，活塞杆表面需要镀上一层硬铬，厚度25m。活塞杆外径公差为f9，直线度为0.02/100，表面粗糙度R为0.4m并与活塞用螺栓连接成一体。液压缸用的活塞材料要求淬火深度一般为0.51mm。11、活塞杆顶部的用于连接工作台的结构： 工作台在本次改造之前是与震击活塞连接的，其上有用于与震击活塞相连接的螺纹孔，可以利用它和原来的连接用的螺钉来连接工作台与上图中的构件，上图中的构件与活塞杆是分开制造

44、的，这是为了加工及铸造其毛胚的方便，它们的连接采用螺钉连接，在上图构件上钻通孔和用来与工作台连接的螺纹孔。它的一些尺寸在上图中均有表示，下端面的圆形定位槽是用于和活塞杆连接用的。它的最大的直径是根据工作台下端面的用于连接震击活塞和工作台的圆形槽确定的，以便于和工作台相连接。1、螺钉的选用：选用国标GB/T70.12000的内六角圆柱头螺钉。规格：M1040，共四个，均布。上图中的构件与工作台的连接仍用原来的螺钉。12、液压缸筒的上端的法兰的结构： 13、液压缸筒的下端的法兰的结构：14、原造型机的压实活塞与工作台之间的相互连接：用于连接的构件如下图所示： 关于原造型机的压实活塞与工作台之间的相

45、互连接的构件，如果用螺纹连接，是可以加工出来的，但是安装的时候会很不方便的，螺栓连接又不太合适，如果用螺钉连接的话，需要在这个构件的内圆柱面上和工作台的下端的外圆柱面上加工用于安装螺钉的小平面，这个在机加工方面很方便，而且由于螺钉的体积很小，所以采用螺钉连接是比较合适的。具体的螺钉种类和规格的选择及加工小平面的个数的确定：螺钉的种类：十字槽沉头螺钉第一部分Z型；螺钉的规格：M620；螺钉的个数：8个；螺钉的国标：GB/T819.12000；需机加工的小平面个数：8个；螺钉在安装时共分四组，在整个圆周上均布，用沉头螺钉还有一个好处，就是螺钉的头隐藏在构件之内，不会影响压实机构的运动。这个构件的上

46、部外侧的直径取工作台下部的凹槽的内原柱面的直径425mm,下部的外侧的直径取压实活塞的内部直径430mm。五、液压缸参数的确定1活塞的作用力F：对型砂的压实比压的确定，根据造型机的生产要求，选择并确定压实比压为7kfg/cm2。液压缸在工作时，活塞的作用力F，必须克服各项阻力，F=FE+FF+Ff±FI >=294000N ，取320000N；FE外负载阻力（包括外摩擦阻力在内）；FF回油阻力；Ff密封圈摩擦阻力；FI活塞在起动、制动或换向时的惯性力，在加速时取+FI，在减速时取-FI，在恒速时，取FI=0；f =DbDkD+dbdkd)式中f密封圈摩擦系数，按不同润滑条件，可

47、取f=0.050.2； P密封圈两侧压力差。bD,bd活塞及活塞杆密封圈宽度；kD,kd活塞及活塞杆密封圈摩擦修正系数，“O”型密封圈kd=0.15，呀紧型密封圈。kd=0.2，唇形密封圈kd=0.25。2、活塞加速度a活塞加速度或减速度a=±FI/mM活塞及负载质量；FI活塞及负载惯性力；由于活塞及负载在起动时，速度极低，所需时间较长，即很小。惯性力很小，不予考虑。由本液压缸的特点可知，回油阻力很小，甚至为0，由于有液压油的润滑作用，所以密封圈的摩擦阻力很小，由以上的分析可知活塞作用力F的数值主要取决于外附载阻力（包括自重、外摩擦阻力）。3、有关液压缸的其它一些重要参数的计算与说明

48、：1）、面积比（即速度比）：=A1/A2=V1/V2=D2/（D2-d2）=25600/(25600-12100)=1.896,取2。2）、液压缸活塞的理论推力：D=160mm，A1为201.6cm2，F1从机械工程手册中选取为32.17KN，P1=16Mpa，A2=106.03cm23）、效率i:机械效率m=0.9；容积效率v=1（弹性），0.98（活塞环）；作用力效率d=1（排油直接回油箱）；总效率=mvd=0.9；液压缸负载率=实际使用推力/理论额定推力，考虑到本次改造的造型机应用的多种砂箱与模板，选取=0.50.7；4）、活塞线速度V:杆外推时的体积流量qV1 qV1 =10.44ml

49、/r 2000r/min60=0.348L/s；活塞最高线速度Vmax Vmax=qV1/A1=0.348/201.6=0.172m/s>0.1m/s ;kv是由1996年编制的机械工程手册中选取kv=5 ;活塞平均线速度Vm 由Vmax=kvVm得，Vm=Vmax/kv=0.345m/s;5）、液压缸流量qv 在活塞杆外推时，qv1=(A1Vm )/v=4.17L/min ;在活塞杆下落时，qv2=qv1=4.17L/min ;6）、液压缸功率P 当活塞杆外推时，P1=F1Vm=6434w ;当活塞杆下降时，P2=F1Vm=2400w ;4、液压泵的选用：与液压泵的选用有关的液压缸的参

50、数：主要参数：压力：（1）、额定压力Pn，根据国标GB234680（等效于ISO3322）及计算得(6kgf/cm2+600kgf)/256cm2=16Mpa；工作压力的最高为16Mpa。（2）、最高允许压力Pmax Pmax<=1.5Pn 取Pmax=1.25Pn，经计算得20Mpa 。（3）、耐压试验压力PT PT=1.5Pn=2.4Mpa ;根据最高的工作压力16Mpa，及最高允许压力20Mpa，由于铸造车间的条件不是很好及液压泵所能提供的最高压力，选用内啮合齿轮泵,因为齿轮泵对液压油纯净程度不高，内啮合齿轮泵所能提供的最高油压为30Mpa,当液压油有清度污染时，还能继续工作。再有

51、就是这样选择对滤油器的要求就不会高，这样可以在选择滤油器时可以节省一部分资金，降低成本。液压泵选择榆次银安液压泵有限公司生产的CBFC型内啮合齿轮泵，这种齿轮泵的一些主要参数如下：型号CBFC10排量（ml/r）10.44压力（Mpa）最高压力20额定压力16转速（r/min）额定转速2000最高转速2500驱动功率（kw）10外形尺寸（长宽高）(mm)170质量（kg）7.85额定流量（L/min）5.605、橡胶软管的安装要求：1） 、胶管应尽量短，最好横平竖直，拐弯少，为避免管道皱折，减少压力损失，胶管安装的弯曲半径要足够大；2） 、胶管悬伸较长时要适当设置管夹及支架；3） 、胶管要尽量

52、避免交叉，平行胶管之间距离要大于100，以避免振动，并便于安装管接头和管夹；6、油箱的容积计算：油箱的有效容积（L）：；油箱的功能和作用：功能和作用主要是储存油液，散发系统中累积的热量，促进油液中气体的分离，沉淀油液中的污物；油箱的种类选择：1） 、便于散热，降低液压源振动对主机工作精度的影响，选用一个分离式油箱，和液压泵相连；2）、因为本液压缸还要求有一个高位油箱，并要利用大气压力来向液压缸中补油，所以，再选用一个通大气式油箱；7、滤油器的功能和作用：保护液压泵，安装在液压泵的吸油管路上，由于采用了内啮合齿轮泵，对液压油的纯净程度要求较低，所以，可以采用过滤精度较低的网式滤油器，通油能力q=

53、4.17L/min；8、热交换器功能和作用：液压系统中常用液压油的工作温度3050为宜，最高不超过65，最小不低于15，由于活塞的运动速度V=0.104m/s，不高，且考虑到车间内的温度，本液压系统依靠自然冷却便可使工作温度控制在3050范围内，不必安装热交换器。9、蓄能器的功能和作用及选择：蓄能器在安装的时候靠近振源，用于吸收液压冲击，压力脉动，降低噪声。考虑到本液压缸的振动很轻微，液压冲击和压力脉动还有噪声很小，可以不安装蓄能器。10、液压油的选用：液压油选用LHM54；11、液压压实机构的液压系统的设计： 1)、液压系统原理简述：当操作人员进行加砂的工作时，两个换向阀不带电，处于中间位置

54、，当操作人员按下按钮造型机开始工作时，3DT带电，图中下面的换向阀右移，6DT带电，上面的换向阀左移，快速举升缸开始工作。当调定压力为5kgf的压力继电器开始动作时，5DT带电，上面的换向阀右移，同时振动棒停止震动，压实行程开始。当调定压力为7kgf的压力继电器动作，接通时间继电器，所有的电磁铁都不带电，处于中间位置，这时直通式溢留阀开始排油，造型机处于保压状态。过了时间继电器的延时时间以后，4DT，6DT同时带电，两个换向阀同时左移，液压缸排油，工作台下降。12、其他一些液压元、辅件的选择：压力计量程为20Mpa；直通式溢流阀的压力选为17Mpa；13、液压压实机构的液压系统的控制电路设计：

55、1）、程序控制图表如下图所示：2）、逻辑表达式：+7YJ 3）、压震机构及液压泵的电动机的控制电路： 第二章 震击机构的改造一、对原造型机的震击机构的分析未改造之前的造型机是将微震机构和压实结构及起模机构组合在一起，震击活塞和工作台合成一体，最中间是微震机构，属于弹簧垫式的气动微震机构。机构的工作过程如下：1、原始位置：此时弹簧高度为H0，为防止工作台和压实活塞在预震时发生撞击，工作台下沿和压实活塞上沿之间，留有一定的间隙，一般为1520。2、预震：预震是指在加砂过程中或加砂后压实之前的震击。压缩空气进入震击缸，使震击活塞（工作台）上升，同时使震铁向下压缩弹簧移动一段距离H。在震击活塞和震铁相对运动的过程中，进气孔自动关闭，压缩空气在缸内膨胀做功，然后排气孔打开，压缩空气排出，震击缸内的气压迅速下降，震击活塞和震铁由于惯性仍继续沿原方向运动一段距离。之后，震击活塞工作台等靠自重下落，震铁则在弹簧恢复力的作用下向上运动，两者发生碰撞，完成一次震击，如此重复循环。3、压震：压震就是在压实的同时进行震击。这时压缩空气由压实缸的底部的进气