液压送料支架送料机构及液压系统设计和实现机械自动化专业

1、中文摘要摘要：本次毕业设计通过功能分析，采用类比设计的方法，进行液压棒料送料支架送料机构及液压系统的设计，本次设计的内容是通过调研并熟悉课题、查阅相关资料，以液压送料支架作为设计课题，对液压送料支架的动力源进行分析，进行结构的设计，并对各结构部件进行必要的受力分析和计算。当加工棒料零件时，液压送料支架送料机构便可以与棒料类数控车床主机联合使用，实现单机自动化，提高机床的加工效率，降低人工成本。通过对液压送料支架送料机构的研究和设计，掌握一般机构设计的步骤和方法，提高自己分析和解决问题的能力。近年来，市场需求的变化以及激烈的竞争，都迫使企业更新和改造机械设备，液压送料支架是通过自动控制来保证送料

2、的精度，但近二十年来，数控送料的发展并没有取得实质性的突破，很多企业做的最大努力就是提高产品的质量，并没有推陈出新。所以未来数控送料机的发展还是存在很大的潜在市场。关键词： 数控机床 液压送料支架 液压系统 设计外文摘要Title The hydraulic rod feeding bracket feeding mechanism and hydraulic system design AbstractThe graduation design through thefunctional analysis,using themethod of analogy design,design hy

3、draulicrodfeeding bracketfeeding mechanism and hydraulic system ,the design isthrough researchand familiar with thesubject, access to relevant information,to the hydraulicfeeding bracketas the design subject,thepower source of the hydraulicfeeding bracketis analyzed,and hydraulicfeeding designof sup

4、port structure,and for each part of the structure ofthe necessary forceanalysis and calculation. When the processing ofrodparts,hydraulicfeeding bracketfeeding mechanism can be used in combination with bar type CNC lathe machine, realizing automation, improve machining efficiency, reduce labor costs

5、. Through the research and designofhydraulicfeeding bracketof the feeding mechanism,grasp thegeneralsteps and methodsof mechanism design, improve theirability to analyze and solve problems. In recent years,the change of market demand andfierce competition,the enterpriseupgrading and transformationof

6、 mechanical equipment,hydraulic feeding bracketisto ensure thefeeding precisionthrough the automatic control, but in the past twenty years,the development of NCfeedingdid notachieve substantial breakthroughs,many enterprisestodo isimprovethe quality of the product,and did notbring forth the new thro

7、ugh the old.Sothere is agreat potential market forthe future development ofCNCfeeding machine.Keywords CNC machine tool Hydraulic feeding bracket Hydraulic system Design 目录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc25109 前 言 PAGEREF _Toc25109 1 HYPERLINK l _Toc26374 第一章 绪论 PAGEREF _Toc26374 2 HYPERLINK l _Toc309

8、84 1.1课题研究的背景 PAGEREF _Toc30984 2 HYPERLINK l _Toc28468 1.2数控车床和数控送料机的发展趋势 PAGEREF _Toc28468 2 HYPERLINK l _Toc7171 1.2.1数控车床的发展趋势 PAGEREF _Toc7171 2 HYPERLINK l _Toc27598 1.2.2数控送料机的发展趋势 PAGEREF _Toc27598 3 HYPERLINK l _Toc11579 1.3.1课题研究方法 PAGEREF _Toc11579 4 HYPERLINK l _Toc31801 1.3.2课题研究的具体内容 P

9、AGEREF _Toc31801 4 HYPERLINK l _Toc9307 第二章 液压送料支架的设计 PAGEREF _Toc9307 5 HYPERLINK l _Toc16339 2.1 典型自动棒料送料装置及课题设计对象 PAGEREF _Toc16339 5 HYPERLINK l _Toc30783 2.1.1自动棒料送料装置的类型、特点 PAGEREF _Toc30783 5 HYPERLINK l _Toc6961 2.1.2 自动棒料送料装置的适用范围 PAGEREF _Toc6961 7 HYPERLINK l _Toc18345 2.1.3 确定本课题设计的对象 PA

10、GEREF _Toc18345 8 HYPERLINK l _Toc21639 2.2 液压送料支架机构的概述 PAGEREF _Toc21639 8 HYPERLINK l _Toc16529 2.2.1液压送料支架送料机构的设计要求 PAGEREF _Toc16529 8 HYPERLINK l _Toc10290 2.2.2 液压送料支架的组成及工作原理 PAGEREF _Toc10290 8 HYPERLINK l _Toc767 第三章 液压送料支架的动力源设计 PAGEREF _Toc767 11 HYPERLINK l _Toc16061 3.1 计算送料系统送料时的液压推力 P

11、AGEREF _Toc16061 11 HYPERLINK l _Toc25477 3.2计算棒料浮起的支撑力 PAGEREF _Toc25477 12 HYPERLINK l _Toc30677 3.3 确定液压泵的规格 PAGEREF _Toc30677 12 HYPERLINK l _Toc21215 3.3.1 液压泵工作压力的计算 PAGEREF _Toc21215 12 HYPERLINK l _Toc23043 3.3.2 确定液压泵的规格 PAGEREF _Toc23043 14 HYPERLINK l _Toc6978 3.4.1电动机功率的确定 PAGEREF _Toc69

12、78 14 HYPERLINK l _Toc13615 3.5 绘制液压传动系统原理图 PAGEREF _Toc13615 15 HYPERLINK l _Toc26970 第四章 液压送料支架的结构设计 PAGEREF _Toc26970 17 HYPERLINK l _Toc13874 4.1 棒料自身的结构 PAGEREF _Toc13874 17 HYPERLINK l _Toc1550 4.2 送料器前端承料器 PAGEREF _Toc1550 18 HYPERLINK l _Toc23555 4.3 送料支架料管结构规格的确定 PAGEREF _Toc23555 18 HYPERL

13、INK l _Toc3962 4.4 挡料块的设计 PAGEREF _Toc3962 19 HYPERLINK l _Toc835 4.5 限位挡块和弹簧片的设计 PAGEREF _Toc835 19 HYPERLINK l _Toc13004 4.6 自动检测装置的安装位置设计 PAGEREF _Toc13004 20 HYPERLINK l _Toc13790 4.7 毛刷清油器 PAGEREF _Toc13790 21 HYPERLINK l _Toc28516 4.8 回油装置的设计 PAGEREF _Toc28516 21 HYPERLINK l _Toc22210 4.8.1回油装

14、置设计的目的 PAGEREF _Toc22210 21 HYPERLINK l _Toc27522 4.8.2 回油装置设计的作用 PAGEREF _Toc27522 21 HYPERLINK l _Toc30884 第五章 液压送料支架使用对其性能影响分析 PAGEREF _Toc30884 22 HYPERLINK l _Toc11083 5.1 挡料装置的设置与安装 PAGEREF _Toc11083 22 HYPERLINK l _Toc4256 5.2与主机位置关系对液压送料支架的影响 PAGEREF _Toc4256 22 HYPERLINK l _Toc1647 第六章 液压棒料

15、送料支架技术经济分析 PAGEREF _Toc1647 24 HYPERLINK l _Toc6796 6.1 技术经济分析的目的与意义 PAGEREF _Toc6796 24 HYPERLINK l _Toc2251 6.2 成本材料分析 PAGEREF _Toc2251 24 HYPERLINK l _Toc23742 6.2.1 非标准件 PAGEREF _Toc23742 24 HYPERLINK l _Toc27007 6.2.2 标准件 PAGEREF _Toc27007 25 HYPERLINK l _Toc15193 6.3 课题技术经济成本计算依据 PAGEREF _Toc1

16、5193 26 HYPERLINK l _Toc26533 6.3.1成本计算依据 PAGEREF _Toc26533 26 HYPERLINK l _Toc7846 6.4课题技术经济成本计算 PAGEREF _Toc7846 27 HYPERLINK l _Toc8617 第七章 总结 PAGEREF _Toc8617 28 HYPERLINK l _Toc19835 7.1 主要工作及结论 PAGEREF _Toc19835 28 HYPERLINK l _Toc25760 7.2 存在的问题 PAGEREF _Toc25760 29 HYPERLINK l _Toc25554 致谢 P

17、AGEREF _Toc25554 30 HYPERLINK l _Toc6921 参考文献 PAGEREF _Toc6921 31前 言数控技术自问世已经50多年，相关技术的发展突破以及社会需求量的不断增长都使得数控技术在迅速发展，到现在数控机床已经普及，我国从20世纪就开始推广数控技术，经过几十年的发展，到本世纪初，国内数控机床的生产出现了供不应求的局面。1而为了提高工厂的生产效率，实现一人负责多台机床，越来越多的工厂被迫开始更新和改造设备，提高设备的自动化程度，从而降低生产人工成本，众所周知，普通机床通常采用人工上料的方法，通过机床主轴法兰上的三爪卡盘或着四爪卡盘来夹紧工件，使得工人的劳动

18、强度加大，效率降低，成了现代工厂提高加工效率考虑的方案之一。对于毛坯为棒料零件的加工，液压棒料送料支架送料机构与棒料类数控车床联合使用，实现机床加工过程中零件的自动送料，若在和自动接料装置配套使用，就将实现机床单机自动化，提高机床加工性能，减少辅助加工时间，实现数控车床最优化应用也是机床用户所追求机床最佳性价比的最终目的。显然，液压式液压棒料送料支架作为数控车床的重要组成部分，与数控车床密不可分，因此液压式液压棒料送料支架与数控车床一样，发展前景广阔，并且越来越受到重视。第一章 绪论1.1课题研究的背景自1952年美国的第一台数控机床的诞生以来，随着电子技术、计算机技术、自动制造以及精密测量技

19、术不断发展，数控机床在迅速的发展和更新换代。特别是近二十年来，出现了一个全新的局面。在发达国家，数控机床已经普及，我国从20世纪80年代开始推广普及数控技术，进过二十多年的发展，到本世纪初，随着国家宏观经济建设的发展以及产业结构不断地调整和优化，越来越多的企业为倾向于采用各种机械化、自动化生产设备，先进机械制造业将逐渐取代了传动机械制造业。数控车床具有效率高、柔性高、加工质量高、精度高、加工质量稳定、可靠的特点，所以数控机床需求量出现了前所未有的增长势头，国内数控机床也出现了供不应求的局面。1随着越来越激烈的的市场竞争，制造业的经营战略在不断地发生变化，这些都将迫使企业必须在多时间内找到快速地

20、提高产品质量的方法，以此来降低产品的成本。2根据数控车床的结构特点，当小批量加工短小的轴类坯料时，数控车床便可以充分发挥到它的特点，但当大批量加工长径比相差很大的轴类坯料时，数控车床的高效率特性就得不到充分的发挥。众所周知，若以数控车床作为工作母机，传统加工以长棒料为坯料的零件则是采用手工上下料的方法，必须事先将棒料分段，而若在数控车床上配上液压棒料送料支架就可以解决上述问题，提高了加工效率，降低劳动力，减少材料的浪费。1.2数控车床和数控送料机的发展趋势1.2.1数控车床的发展趋势数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域

21、的扩大，它对国际民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。3可以这么说一个国家数控技术的发展将是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标准，而当今制造的发展方向则是实现机床和生产过程的自动化，机械制造的竞争也将是数控技术的竞争，随着科学技术的不断发展，当今世界上数控车床正朝着高速高精密化、高可靠性、智能化、网络化、柔性化、集成化、体系开放化、复合化全自动化等方向发展。近几年五轴，六周的数控机床已经逐渐被各大企业购买，据有关权威机构研究预计，轿车的产量每提高1，数控机床的产量需求量就会扩大0.54。初步估算，未来几年数控机床的需求量将有望继续增长，而且增长幅度很大。由此可见，未来数控机床在我国的

22、发展前景将一片良好。1.2.2数控送料机的发展趋势近年来，市场需求的变化以及激烈的竞争，都迫使着很多企业更新和改造机械设备，通过提高机械设备的自动化程度，来降低用工成本，提高生产效率。数控自动送料机就是配合数控车床实现自动送料，数控车床送料机、棒料自动送料机、车床自动送料机、车床送料架等产品都是通过自动控制来保证送料精度，从而提高了加工设备的自动化程度和加工效率。今年到2017年中国送料机的行业发展和投资报告，主要分析了送料机行业的市场规模、供需状况，数控送料机的市场竞争以及其主要企业的经营状况、并且对对数控送料市场的企业占有率进行了有效的分析，同时这份报告还对未来数控送料机的前景做出了科学的

23、分析。近二十年来，数控送料的的发展其实并没有取得实质的突破，产品的功能始终定位在实用和安全防盗上，很多企业做的最大的努力就是提高产品的质量，并在产品的外观上进行推陈出新，这些根本满足不了目前市场上的需求，所以未来数控送料机的的发展还是存在很大的潜在市场。1.3课题研究方法及具体内容1.3.1课题研究方法本次毕业设计通过功能分析，采用类比设计的方法，熟悉课题，查阅相关资料，进行液压棒料送料支架送料机构及液压系统的设计，使其能够实现功能要求，满足实际生产的需要。 1.3.2课题研究的具体内容（1）了解自动棒料送料支架的类型，选择液压棒料送料支架进行课题的设计，进行结构设计，并对各结构部件进行必要的

24、受力分析和计算。（2）通过确定棒料的直径，选择与其对应的棒料长度和选择适合的导管直径，必要时对棒料进行校直处理。（3）分析液压送料支架工作过程中棒料产生振动的原因，确定相应的解决措施液压送料支架结构设计要满足棒料用完后，主机断电，实现换料功能。（4）在液压送料支架工作过程中，可以自动控制棒料的送料长度（5）对设计的成果进行技术经济分析，包括对各零件的成本以及课题的成本分别进行分析与计算。第二章 液压送料支架的设计2.1 典型自动棒料送料装置及课题设计对象2.1.1自动棒料送料装置的类型、特点根据自动棒料送料装置不同的工作原理和构造形式，自动棒料送料装置分为料仓式、简易式和液压送进式每一种送料装

25、置都有一定的应用范围，需要在了解每一种自动棒料送料装置的工作类型和工作特点后，才能为数控车床选配合适的自动送料装置。1.夹持抽拉式棒料送料装置这种供料装置属于简易型，工作时可将其安装在数控车床的回转刀架上，可跟据经验刀具的安装形式来确定安装柄的位置，夹持钳口的大小可通过调节螺栓来调节，来满足直径不同的棒料供料。供料装置的工作过程如1所示。松图1 抽 拉 式 棒 料 供 应 装 置 的 工 作 过 程开夹爪，移动Z向托板接近棒料并夹住棒料，松开卡盘，托板带动刀架移动一个送料长度后，夹紧卡盘，移开Z向托板，但在工作之前，需人工将预先锯好的棒料送入车床主轴内，并且对好刀，以确定送料装置每次抽取棒料时

26、，刀架需要移动的距离。2.料仓式自动棒料送料装置料仓式自动棒料送料装置由料仓、隔料器、送料器等组成，料仓作用是储存毛坯，其大小有毛坯的尺寸和工作循环的长度所决定。根据毛坯的质量不同以及毛坯形状的复杂程度不同，一般将料仓分为自重送进和强制送进两种形式。隔离器的作用是将毛坯将料仓中的许多毛坯隔离开来，使其能逐个送入送料器，或者由隔离器将毛坯自动送入加工的位置。送料器的作用是将毛坯从料仓送入机床加工位置的装置。下面以销轴类料仓式送料机构为例，如图2所示，如说图2 料 仓 式 送 料 机 构明其组成和工作原理，将工作前锯好的具有同一长度的棒料人工装入料仓，送料器左移将落入接收槽的毛坯送入主轴前端，其上

27、表面将料仓的通道隔断，完成隔料作用的同时，送料杆将继续讲毛坯送入夹料筒中（图中为画出），待零件加工完毕后，夹料筒松开，卸料杆将加工完成的工件顶出落入导出槽（图中为画出）。 3.液压棒料送料支架送料装置液压棒料送料支架又称为液压推进式棒料送料器，由液压站、导料管、推料杆、支架、控制电路等五部分组成，其工作原理图如图3所示，在送料其导管中预先装好棒料，在车床开动前，棒料浸在送料导料管的油液中，由于自重，依靠在导料管的底壁上，当同时接通液压电气控制及液压控制器后，液压站以恒定的压力分两路向导料管中供油，一路轴向供油，一路径向供油，轴向油压作用是推动推料杆（料管活塞杆）将加工棒料推入车床主轴并弹簧夹头

28、中夹紧，而径向油压作用是使加工棒料径向浮起，当棒料随车床转速升高而高速回转时，使棒料与导料管内壁形成液压油膜，起到隔离的作用，避免由于金属间的摩擦而产生振动图3 液 压 送 料 支 架 工 作 原 理 简 图2.1.2 自动棒料送料装置的适用范围1.夹持抽拉式棒料供料装置的试用范围夹持抽拉式棒料供料装置与另外两种装置相比较，结构最为简单，费用低，设计周期短，使用容易，无需额外的场地，但由于在棒料的后端无支撑，所以棒料不宜过长，否则会引起棒料的振动，从而影响加工零件的加工精度，因此对零件的加工精度要求不高，投资有限制可采用此装置。2.料仓式自动棒料送料装置料仓式自动棒料送料装置自动化程度很高，适

29、用于单件毛坯尺寸较大，棒料的加工，以及难于自动定向的大批量生产，但结构较为复杂设计成本也较高，要求的安装场地较大。3. 液压棒料送料支架送料装置液压棒料送料支架送料装置送料直径范围广（一般为342mm或更大）、送料长度长（一般在3m以内）、操作方便，稳定性好，棒料无磨损，费用适中，特别适用于高转速、长棒料、精度要求较高零件的加工，但由于液压棒料送料支架送料装置结构复杂，棒料的长径比问题等等，当主轴高速回转时，棒料在弹簧夹头的夹持下会产生振动，影响零件的加工时的质量。2.1.3 确定本课题设计的对象本课题设计是为在数控车床上加工以棒料为坯料的零件设计棒料送料装置，棒料的最大规格为33*2000m

30、m，直径范围广，送料长度长，对零件的加工精度要求高，所以选择液压棒料送料支架送料装置作为本课题设计的对象。2.2 液压送料支架机构的概述2.2.1液压送料支架送料机构的设计要求1.送料支架机构的设计应该能够满足送料要求2.由于棒料液压送料支架结构比较复杂，棒料在弹簧夹头的加持下随着主轴的高速回转过程可能会产生振动，所以液压送料支架机构的设计应能够克服由于棒料在液压送料支架过程中产生的振动给零件的加工质量以及液压送料支架的关键零件带来的影响。3.液压送料支架机构的设计要能满足自动确定棒料送进时的位置。4.液压送料支架机构的设计要能够满足棒料用完后，主机断电，实现换料的功能。5.当棒料在进入数控车

31、床主轴内时，部分液压油膜会吸附在棒料上被带出，从而会对棒料的加工产生一定的影响，以及增加液压油的损耗，所以液压送料支架机构的设计要能解决上述问题。2.2.2 液压送料支架的组成及工作原理液压送料支架可以被分为单根棒料送料和成组棒料送料两种形式，本课题设计仅分析了单根棒料送料支架。液压送料支架主要由棒料导管、径向输油装置、液压泵站、前后支座等组成（如图4所示）。4图4 液 压 送 料 支 架 机 构1-主机；2-接油槽；3-无触点行程开关；4-后支座；5-液压泵站；6-径向输油管；7-棒料导管；8-前支座液压送料支架棒料导管的内部结构（如图5所示）。棒料的送料由此部分完成。由图5所示。推料杆由油

32、压、导料管、活塞、接套、送料器组成。4当同时接通液压电气控制及液压控制器后，液压送料支架开始工作液压油经过调压阀、分油板分两路，一路经过轴向输油装置，一路经过径向输油装置，棒料被轴向输入装置送入导管中的液压油推着向前移动，棒料被推入主轴后并被弹簧夹头中夹紧，并随主轴一起旋转。由径向输入装置送入到导管中液压油使得棒料径向浮起，当棒料高速旋转时，还可以在导料管和棒料之间形成液压油膜，起到隔离作用，避免棒料与导料管内径产生摩擦而是的棒料振动。图5 棒料导料管内部结构1-倒料管；2-活塞；3-接管；4-送料器；5-棒料2.3 液压送料支架方案的确定液压送料支架主要由支座、棒料导管、径向输油装置、液压泵

33、站等组成。4液压送料支架主要依靠液压推力进行工作，在液压机组接通前在送料器送料导管中装入事先准备的棒料，液压油从液压泵站输出经调压阀将压力油输入导料管内，棒料被油液压力推入车床主轴内并被弹簧夹头夹紧，因此棒料导管是液压送料支架重要组成部分，是本次毕业设计的重要部分，必须合理拟定方案。在这次设计中，根据设计任务书，拟定出液压送料支架方案，并对方案进行分析。棒料导管由套管、顶料杆、接油盘和无触点行程开关组成，顶料杆是棒料导管的重要组成部分通过将油液的压力转换为推动棒料移动的轴向力，从而来辅助液压棒料送料支架正常工作，此次设计对顶料杆的组成零件提出了两种方案，方案一：顶料杆由缓冲环、密封环、活塞杆组

34、成，这种方案棒料是直接作用在活塞杆上的，当棒料被推入主轴并被弹簧夹头夹紧，随主轴一起作高速回转运动，而活塞杆在压力油的作用下是作轴向运动的，结果由于被加工材料的长期旋转，活塞杆与棒料接触容易造成变形而出现跳动的现象，同时活塞杆前端与棒料尾部接触端没有定心锥面，无法保证棒料尾部的自定作用。3方案二：由缓冲环、密封环、活塞杆、弹簧片、限位挡块、接套、送料器等主要零件组成，方案二在原方案的基础上增加了弹簧片、限位挡块、接套、送料器等零件，在正常送进棒料时，限位挡块和弹簧片可以防止棒料在即将用完时，顶料杆伸出主轴而出现故障，而接套将送料器与活塞杆连接，送料器内装有轴承，当棒料转动时，送料器也跟随转动，

35、这样顶料杆不仅可以作轴向运动，又可以作圆周运动，送料器前端的承料器也保证棒料尾部的自定心作用。方案二与方案一相比较顶料杆的结构较复杂，设计成本较高，但满足此次设计要求，保证棒料准确被送入这床主轴内。通过从多方面对以上两种方案的分析，比较，确定方案二为液压送料支架的最终方案。第三章 液压送料支架的动力源设计3.1 计算送料系统送料时的液压推力1.计算棒料的质量（1）棒料质量计算公式 (3.1) 式中 R一圆棒料的半径为16.5mm; L一圆棒料的总长为2000mm;一棒料的密度为8.96g/cm3;可求得： 2.计算送料系统送料时的液压推力因为送料系统送料时的液压推力主要是克服棒料与导管内壁摩擦

36、力，所以只需求得棒料与导料管内壁摩擦力。（1）棒料与导料管内壁摩擦力的计算公式 (3.2)式中 f一油液的动摩擦系数为0.1可求的： 以上公式3.1至3.2均参考于液压与气压传动 3.2计算棒料浮起的支撑力液压泵站接通后，液压油通过径向输油装置进入油管，克服棒料自身重力并支撑棒料浮起，所以要计算径向液压动力只需要求得棒料的自身重力。（1）棒料的重力计算公式 （3.3）由上述计算可知：可求得： 以上公式（3.3）参考于大学物理3.3 确定液压泵的规格3.3.1 液压泵工作压力的计算送料支架工作时，液压油泵站的输出油经过调压阀，分两路进入导料管，所以需比较在压力油作用下推动活塞轴向移动的油液压力和

37、支撑棒料浮起的油液压力，从而根据导料管最大工作压力确定液压泵的最大工作压力。计算送料系统送料时的油液压力计算无杆腔面积 （3.4）式中：D为无杆腔活塞的直径，通过查资料可知棒料与导管之间的径向间隙不得超过10mm,单也不能小于1mm，取径向间隙为2mm，因棒料直径为33mm，所以导料管内径为35mm,为防止泄漏，液压缸与活塞之间的单侧间隙值在=0.020.05mm之间，取单侧间隙值为0.05mm，即双侧间隙值为0.1mm。所以D=35-0.1=34.9mm可求得： 计算无杆腔油液压力 计算支撑棒料浮起的油液压力计算油液作用的有效面积 式中 d一棒料直径为33mm; L一棒料总长为2000mm;

38、可求得： (2) 计算支撑棒料浮起的油液压力 （3.5） 确定导料管最大工作压力 所以导料管最大工作压力为 确定液压泵最大工作压力 （3.6）式中 P1一导料管最大工作压力为;P一从液压泵出口到液压缸或液压马达入口之间的管路损失P的准确计算要待元件选定并绘出管路图图时才能确定，初算时可按经验数据选取：管路简单且流速不大时，取P=（0.20.5）MPa;管路复杂时，进口装有调速阀的，取P=（0.51.5）MPa。由于本设计管路简单，流速不大，所以选择管路损失P=0.3 MPa。可求得： 以上公式3.4指3.6均参考于液压与气压传动3.3.2 确定液压泵的规格因为PP =31.5*104pa7MP

39、a,属于低压，可选择低压齿轮泵，根据机械手册，选取CB-B2.5型低压齿轮泵，额定压力为2.5MPa。液压送料支架工作时推动顶料杆的压力不宜调得过大，若果过大会使得棒料产生冲击的现象从而影响棒料的加工质量，通常情况下，操作者可以根据棒料的直径和长度选择一合适的工作压力，但最大不可超过CB-B2.5型低压齿轮泵的额定压力2.5MPa。3.4确定液压泵的电动机功率3.4.1电动机功率的确定齿轮泵流量的计算 （3.7）式中 V一齿轮泵的排量，根据机械手册可知CB-B2.5型齿轮泵的排量为 2.5MLr -1；式中 V一齿轮泵的转速，根据机械手册可知CB-B2.5型齿轮泵的转速为1450rmin-1;

40、可求得： 2.电动机功率的计算 （3.8）式中 一齿轮泵的总效率,取=0.7； PP一齿轮泵的输出压力为31.5*104pa可求得： 以上公式3.7至3.8均参考于液压与气压传动3.电动机功率的确定根据计算得到的电动机功率属于小功率，按照设计手册选用YS45S-2型380V,三相异步电动机,额定功率为10W大于所需要的电动机输出功率P=2.719W，同步转速为1400 r/min。 3.5 绘制液压传动系统原理图液压棒料送料支架液压控制原理图如图6所示，整个液压机组由单个液压电气箱控制。主要由液压油箱、滤油装置、安全阀装置、手动转阀、分油板、压力表、马达、油泵等主要装置和零件形成。当同时接通液

41、压电气控制及液压图6 液压控制原理图1-导料管；2-手动转阀；3-压力表；4-顺序阀；5-压力继电器；6-马达；7-液压油箱；8-过滤器；9-外啮合齿轮泵控制器后，液压机组开始工作，低压小定量齿轮泵开始为液压棒料送料支架液压控制系统开始供油，主要用于供给经分油板分径向和轴向两路进入油管的液压油，其油液压力由溢流阀10调定。径向供油的油量由手动转阀控制。当棒料用完或不够满足加工一个零件的棒料时，无触点行程开关接通，此时主机切断，液压机组马达反转，套管左腔产生负压，顶料管反向回到起点处，这是径向输油装置断开，套管内无油液。第四章 液压送料支架的结构设计4.1 棒料自身的结构1棒料原材料的影响市场上

42、给我们提供的棒料尾部是没有进行预加工的，如图7所示，这时送料器中的定心锥面对棒料并没有起到定心作用，棒料的位置会随上下料的情况而发生变化,此时棒料与导管之间的油膜会因为棒料旋转时产生的不稳定的现象而局部破裂，这不但会使棒料在油液中高速旋转时，液压动力起不到对棒料的支撑作用，而且棒料与导管内壁无法形成液压油膜，起不到隔离作用，从而引起两金属间的摩擦，造成棒料在液压送料支架工作过程中产生振动的现象。图7 棒料尾部在倒料管中的支撑1-送料器；2-棒料（尾部已加工）棒料直线度的影响棒料的过度弯曲也会造成棒料与倒料管之间的间隙不等，造成棒料与导管之间的油膜分布不均匀，从而产生振动。棒料自身其他因素的影响

43、棒料太长，倒料管内的轴向推力不足，以及棒料与导管的间隙过大，无法形成油膜等都会造成振动的现象。棒料自身结构的设计为了克服液压送料支架工作过程中由于棒料自身原因而产生的振动，棒料自身结构的设计应该选择冷拔棒料以保证棒料有好的表面质量，棒料的最大长度为2m。为了使棒料在高速旋转有好的定心支撑作用，毛坯两端需进行预加工，尾部锥面应与送料器的定心锥面相同，以保证同轴度，见图8，另外我们可以根据棒料直径的大小，对毛坯棒料的两端倒角进行适当调整，若棒料为空心棒料，可以加工一实心小轴封住棒料尾端孔口，类似于实心的冷拔棒料。另外待加工棒料必要时应进行校直处理，弯曲度不超过0.5mm，长径比不超过50：1。4.

44、2 送料器前端承料器由图8所示，送料器前端承料器由套、轴、推力球轴承组成，送料支架工作时，棒料不直接作用在前端活塞杆上，而必须作用在送料器上，送料器前端有60的承料锥，与已加工后的棒料尾部接触，保证了棒料尾部的自定心作用，为避免由于被加工棒料长期旋转，送料器与被加工接触端容易造成变形而出现跳动的现象，进而产生噪声缩短送料器的使用寿命，将送料器前端设计套4，送料器内装有轴承2，当棒料高速旋转时，套4旋转，轴3通过紧定螺钉与套4连接同步转动，这样的设计使得整个顶料杆工作时，前端活塞杆做轴向运动，后端送料器作圆周运动。图8 送 料 器 前 端 承 料 器 结 构1-套；2-推力球轴承；3-轴；4-套

45、；5-紧定螺钉；6-已加工棒料4.3 送料支架料管结构规格的确定为了避免棒料与料管直径相差过大无法形成油膜，从而引起振动，不同直径的棒料应选择对应的料管直径，间隙值不得超过10mm，但不能小于1mm，因此选择了2mm的径向间隙。由于本次设计最大送料棒料规格为33 X2000mm，所以料管内径为35mm,单边壁厚5mm,管长3022mm，为了减少材料的损耗，提高料管的精度，料管选择了材料为20钢的高精度冷拔油缸管，这种紧密钢管与常用无缝缸管相比，不仅有好的力学性能，可以承受较大的压力，而且内孔与外壁的尺寸精度高，有严格的公差及粗糙度,管内外表面光洁度好，经热处理后内外表面均无氧化膜，冷弯无变形，

46、能够做复杂变形和深加工处理。4.4 挡料块的设计为了能够实现液压送料支架在工作过程中自动确定棒料送进时的位置，本次设计在车床刀架上装有一挡料块，如图9所示，挡料块的形状被设计成L形块， 挡料块的尺寸见图所示。图9 挡料块结构略图4.5 限位挡块和弹簧片的设计当棒料即将用完时，为了防止顶料杆伸出主轴而出现故障，顶料杆（如图10所示）上设计限位挡块（5）和弹簧片（4）。在正常送进棒料时，顶料杆上的限位挡块始终与料管（油缸）内壁接触，弹簧受压，当剩下的料头不足以加工一个零件时，顶料杆继续送料时，限位挡块很快脱离同料管的接触而进入一个推套内（如图11所示），推套的内径比料管的内径大，且设计有台阶。这样

47、限位挡块在弹簧片的作用下又与推套内径接触，由于有台阶，限位挡块便推着推套一起往前，进入无触点行程开关范围内。图10 顶 料 杆 结 构 略 图1-缓冲器；2-密封环；3-活塞杆；4-弹簧片；5-限位挡块；6-接套；7-送料器4.6 自动检测装置的安装位置设计在液压送料支架工作过程中，为了能够满足棒料用完或者剩下的棒料不足以加工一个零件时，主机断电，实现换料功能，液压送料支架的接套上设计了自动检测装置即采用超声波无触点行程开关，超声波无触点行程开关的位置如图11所示，如4.5所述，当限位挡块推着推套一起往前，进入无触点行程开关范围内，无触点行程开关将接收到套筒的反射回波并将其转换成电信号，无触点

48、行程开关接通，主机断电，液压机组马达反转，料管内左腔内产生负压，顶料管吸回至起点，此时径向输油装置也断开，料管内无油。图11 液 压 送 料 支 架 接 套 结 构1-料管；2-套筒；3-接套；4-无触点行程开关；5-接油槽4.7 毛刷清油器在液压送料支架的集油器内设计一个专用的毛刷清油器，使得棒料在被送入车床主轴之前，毛刷清油器能够将棒料上少量的油膜清除干净，这不仅能减少了液压油对棒料加工的影响，而且能够减少液压油的损耗。4.8 回油装置的设计4.8.1回油装置设计的目的在液压送料支架的工作过程中，当无触点行程开关接通，主机断电，液压机组马达反转，料管左腔内产生负压，顶料管吸回至起点，这时为

49、了确保液压系统能够正常运行，在液压系统回油路上设计了单向阀、过滤器与空气阀的组合装置。4.8.2 回油装置设计的作用回油装置由单向阀、过滤器与空气阀组合而成，单向阀的作用是防止油液反向流动，当料管左腔内产生负压时，为了防止油液从反向往回流，另外将单向阀安装液压缸（导料管）的回油管路中，使液压缸（导料管）的回油路上保持一定的压力，这样可以液压传动系统的运动变得更加平稳，避免出现液压缸（导料管）爬行和前冲的现象，背压阀的弹簧采用了较硬的弹簧，一般可以产生0.20.6Mpa,在系统回油路上设置过滤器的作用主要是为了使得进入油泵的油能够干净清洁，从而确保油压站的油泵能够安全运行在油箱上设置了空气过滤器

50、，具有防止由于邮箱中油量变动污染物随空气混入油箱。所以过滤器的精度应该具有与过滤器同等以上的性能，另外为了防止阻塞使得油箱内压力变成负压，引起液压泵的空穴现象，容量应留有充足的余地。液压送料支架使用对其性能影响分析5.1 挡料装置的设置与安装挡料块被安装在数控车床的回转刀架上，可以根据经验刀具的安装形式来确保挡料块的位置，当刀架分度，弹簧卡头松开，棒料在轴向油压作用下被推入主轴，推板带动挡料块移动一个送料长度，弹簧卡头夹紧，在此之前需要先对好刀，以确保棒料每次自动送进的长度时，托板需要移动的距离。普通数控车床会有四个刀位，能夹持四把刀具，将挡料块安装在其中一刀位上，通过添加一些厚薄不同的垫片来

51、调整挡料块的高度，确保每次棒料送进时必须保证刀架分度运动后，挡料块能够准确地对准车床主轴中心孔，否则很容易造成事故，另外挡料块还应与车床主轴轴线垂直，挡料块装正后，应交替拧紧刀架螺丝。5.2与主机位置关系对液压送料支架的影响液压送料送料支架在上料时，通常转动手柄，使得手柄同托快脱开，此时整个导管能够围绕后支座上的螺钉在水平方向上摆动。操作者用手将导料管按照顺时针方向摆动至张紧链条拉紧为止，此时主轴中心与导料管便不在同一直线上而是偏转了大约11左右，这样棒料就能从导管前端全部插入导管内，这时为了避免棒料与车床前面的设备产生干涉的现象，车床主机前面与液压送料支架之间应留出一定的距离，安装时导料管上

52、接油槽箱体与主机后侧罩盖的距离为15mm，为了调整这个距离，需将导料管的两组夹紧盖打开，然后轴向移动导管，便可以获得这个距离。送料支架安装时，送料支架料管的中心线与车床主轴中心线的对中问题是极为重要的，为了保证送料的畅通，主轴与导料管可以允许0.2左右的偏差，若偏差值较大，棒料与导料管会出现内壁间隙不均匀的现象，导致油膜不均匀甚至破裂而产生棒料与导料管内壁的接触，从而使得棒料在弹簧夹头的夹持下跟随主轴高速回转过程时产生振动的现象，直接影响零件的加工质量，从整体上降低了机床的加工性能。最为严重的是，液压送料支架的关键零件会因为振动遭到破坏，从而导致整台机床无法正常工作。为了消除这种原因产生的振动

53、，应对主轴的位置与液压送料支架进行调整。4简单的方法是用一根长2m或1.8m，直径同活塞杆直径相近的校验棒进行校准（校验棒料直线度小于0.5），水平方向的校准只需要稍稍移动两个支座便行，上下方向的校准，先要将定位螺钉1拧出和松开锁紧螺母2，然后转动螺杆，便可调整至所需要的高度，调整好后，所有相关的螺钉、螺母必须拧紧。若没有专用的液压送料支架对中校验棒，可以用尼龙丝找正的方法。在料管活塞杆前端有一中心孔套，套中心有一小孔（见图12所示），在主轴前端做一图12 中 心 孔 套 小 孔个小轴钻一小孔，两孔用尼龙丝绳连接起来，活塞杆退回到最后端，拉紧尼龙绳，在主轴后端和送料支架套管前端调整为0.2的同

54、心。也可采用激光束的光进行校验，将料管从送料支架上取下，将2个套（工艺套）固定在送料支架上，套的外径应该与导料管外径相同，在主轴前端的孔内安装一衬套，衬套与工艺套的中心都钻1mm的小孔，在工艺套2后方安装一圆玻璃片，在主轴前端用激光笔透过小孔发出一束激光，水平方向只要稍稍移动两个支座，上下方向通过松开支座上的螺钉螺母，然后转动螺杆，调整好后，可以看到由玻璃片反射回来的光点，这时就可以认为液压送料支架中心线与主轴中心线对中，这种采用激光束进行校验的方法操作起来相对比较简单方便。4第六章 液压棒料送料支架技术经济分析6.1 技术经济分析的目的与意义技术经济分析是一门以提高经济效益、推动技术进步为目

55、的的学科，虽跨越了技术科学与经济科学两个不同的领域，但却有着很密切的关系，如果说技术的进步是一个国家经济快速发展的重要条件和手段，那么经济的发展则会成为技术进步的物质基础。技术经济是利用成本核算以及其他相关资料，分析成本（人力、物力、财力）的水平与构成的变化情况，用长远的眼光去研究成本升降的各种因素及其变动原因，如在本次液压送料支架设计过程中，通过对零件的材料、热处理、加工工艺等的选择去寻找提高经济效益的方法。成本分析是成本管理的重要组成部分，其作用是正确评价企业成本计划的执行结构，企业利用合理经济分析到了解产品的前期投入，洞察产品能否为公司带来盈利，因此合理的成本分析是一家企业正确评价成本计

56、划的执行结果，也是揭示成本升降变动的原因之一，为企业制定经营决策时提供了很重要的依据。成为一名合格的设计人员，在设计出相关的零件的同时，也能考虑到成本的因素，成本分析关乎到能否给企业带来经济效益。6.2 成本材料分析6.2.1 非标准件装配图中非标准件的统计，如表6-1所示；非标准件外购费用统计，如表6-2所示。表 6-1 非标准件统计序号名称材料数量净重（Kg）1法兰LY1210.8882圈4510.9333轴4512.1814管无缝钢管10.695小轴4510.3146套4550.1877套40Cr10.0068轴40Cr10.3739紧定螺钉4510.000610连接套4543.311夹

57、紧块4542.20412料管高精度冷拔油管13.77213接套LY1214.28314滑套4510.24315法兰LY1210.74816矩形钢管125756矩形钢管167.13117夹紧块4541.51118密封环尼龙101010.00119套40Cr10.00645钢总净重：G1=10.8736Kg，无缝钢管总净重：G2=0.69Kg，合金钢总净重：G3=0.385Kg，125756矩形钢管总净重：G4=67.131Kg，尼龙1010件总净重：G5=0.001Kg,LY12铝棒总净重G6=5.171Kg。目前，45钢的价格为3400元/吨，无缝钢管的价格4200元/吨，合金钢的价格5850

58、元/吨，125756矩形钢管的价格4200元/吨，尼龙1010的价格75000元/吨，LY12铝棒的价格28000元/吨。表 6-2 非标准件外购费用序号名称数量单价（元/件）1密封带（55放橡胶带）172弹簧（60SI2MnA）10.83弹簧片10.184轴承（NK12/16）235轴承(51101推力球轴承)21612.16非标准件外购总费用为342.5元。6.2.2 标准件装配图中标准件的统计，如表6-3所示。表6-3 标准件外购费用统计序号名称规格数量单价（元/件）1内六角圆柱螺钉M610330.012内六角圆柱螺钉M84080.013内六角圆柱螺钉M52530.014内六圆柱头螺钉M83080.015开槽内六角圆柱螺钉M104510.016螺母M6217螺母M102118圆柱销M61630.539弹簧垫圈1680.0210O型密封503.5512.1611O型密封453.512.16标准件的外购件费用为29.3元。6.3 课题技术经济成本计算依据6.3.1成本计算依据根据零件的总数量，再求出