1、 . 山东农业大学毕 业 论 文射 蜡 机 设 计 装订线. . . 26 目录摘要IAbstractII引言11主要技术参数22 拟定液压系统原理图22.1 确定供油方式22.2 调速方式的选择22.3 速度换接方式的选择33 液压系统的计算和选择液压元件33.1 液压缸主要尺寸的确定33.2 确定液压泵的流量、压力和选择的规格53.3 液压阀的选择73.4 确定管道尺寸83.5 液压油箱容积确定83.6 液压油的选择94 液压系统的验算104.1 压力损失的计算104.2 系统温升的验算135 部件的设计选择145.1 左右液压缸的选用145.2 中间液压缸的选择计算155.2.1 确定
2、液压缸的工作压力p155.2.2 确定缸筒的内径D和活塞杆直径d155.3 液压泵的选择155.3.1 各种液压泵的性能及应用范围155.3.2 液压泵压力的选择155.3.3 液压泵流量形式的选择165.3.4 确定液压泵的工作压力175.3.5 液压泵的最大流量175.3.6 功率175.3.7 效率175.4 电动机的选择185.4.1 类型和结构的选择185.4.2 电动机功率的确定185.5 各种附属零件的选择设计196 操作及保养206.1 操作程序206.2 操作要点216.3 操作使用说明及注意事项216.4 保养与维护227 结束语22参考文献24致谢25附录26Conten
3、tsAbstract.Introduction.11 Main technical parameters.2 2 Developed a hydraulic system schematics.2 2.1 Determination feed way.2 2.2 Velocity modulation way choice.2 2.3 The speed trades meets the way the choice.3 3 Hydraulic systems computation and choice hydraulic element.3 3.1 Hydraulic cylinder m
4、ain dimension determination.3 3.2 Definite current capacity, pressure and choice specification.53.3 Hydraulic valves choice.73.4 Definite line size.83.5 Hydraulic fluid tank volume determination83.6 Hydraulic fluid choice.94 Hydraulic systems checking calculation8 4.1 Pressure loss computation.94.2
5、System temperature rise checking calculation.105 Parts design choice.105.1 About hydraulic cylinders selection.13 5.1.1 Definite hydraulic cylinders working pressure p145.1.2 Definite cylinder tube inside diameter D connecting rod diameter d.14 5.2 Middle hydraulic cylinders choice computation.15 5.
6、2.1 Definite hydraulic cylinders working pressure p.15 5.2.2 Definite cylinder tube inside diameter D connecting rod diameter d.15 5.3 Hydraulic pumps choice.16 5.3.1 Each kind of hydraulic pumps performance and application scope16 5.3.2 Hydraulic pressure pump pressure choice16 5.3.3 Hydraulic pump
7、 current capacity form choice17 5.3.4 Definite hydraulic pumps working pressure17 5.3.5 Hydraulic pumps maximum current capacity.17 5.3.6 Power .175.3.7 Efficiency.17 5.4 Electric motors choice.185.4.1 Type and structure choice.185.4.2 Type and structure choice.18 5.5 Each kind of attached component
8、s choice design.296 Operation and maintenance.20 6.1 Operation sequence.206.2 Operation main point.216.3 Operation operating instructions and matters needing attention.216.4 Maintenance and maintenance.227 Concluding remarks.22References.24Acknowledgement.25Appendix.26 射蜡机设计【摘要】射蜡机属于精密铸造流水线的一部分，该机适用
9、于各种形状复杂、高品质、高精度的中小型铸件的蜡模成型，主要由机体、电气、液压、温控、注蜡、冷却系统组成。本设计主要针对射蜡机的液压系统进行设计，对不同工作状态液压缸、各种液压元件、电动机等进行系统的计算设计，并对各部分稳定性进行了计算验证。充分利用了液压传动的稳定性对射蜡机各部件进行计算选择，综合各项计算，验证各部件是否满足设计要求和使用要求，并运用Auto CAD绘出各零件图及装配图。关键词：射蜡机 液压 温控 Radio Wax Machine DesignAbstract Radio wax machine to belong to a precision casting assembl
10、y line part, this machine is suitable in each kind of shape is complex, the high quality, the high accuracy middle and small scale castings wax pattern formation, mainly by organism, the electricity, the hydraulic pressure, warm controls, the note wax, the cooling system to be composed. This design
11、mainly aims at radio wax machine hydraulic part to carry on the design, to the different active status hydraulic cylinder, each kind of hydraulic element, the electric motor and so on carries on systems computation design, and has carried on the computation confirmation to various part of stabilitie
12、s. Used hydraulic transmission stable correlation wax machine various parts to carry on the computation choice fully, synthesized each computation, confirmed various parts whether to satisfy the design requirements and the operation requirements, and drew various detail drawings and the assembly dra
13、wing using Auto CAD. Keywords: radio wax machine；hydraulic pressure；temperature control引言精密铸造是相对于传统的铸造工艺而言的一种铸造方法。它能获得相对准确的形状和较高的铸造精度。较普遍的做法是：首先做出所需毛坯（可留余量非常小或者不留余量）的电极，然后用电极腐蚀模具体，形成空腔，然后制作原始的蜡模，在蜡模上一层层刷上耐高温的液体砂料。待获得足够的厚度之后晾干，再加温，使内部的蜡模溶化掉，获得与所需毛坯一致的型腔。再在型腔里浇铸铁水，固化之后将外壳剥掉进行系列加工就能获得精密制造的成品。精密铸造能生产各种合
14、金以及非常复杂、薄壁的铸件，铸件尺寸精度高，表面粗糙度低，并能实现少或无切削加工，这是砂铸和锻件无法比拟的。随着对零件要求的提高，将会有越来越多的砂铸件或锻件被精铸件取代。作为精密铸造系列设备中的射蜡机，其作用非常重要。随着我国经济的高速发展，国内精铸产品需求量日益扩大，如汽车产业的发展带动汽车用精铸产品需求量迅速增加；工业与民用建筑业的发展使得建筑五金产品需求量大副增加；人们生活水平的不断提高，对不锈钢洁具的需求量也猛增，说明了在我国射蜡机有相当大的发展前景。射蜡淋砂脱蜡预热切断除壳浇铸热处理沾浆蜡件组合精加工模具制造图0-1精密铸造流程图1主要技术参数双工位液压式射蜡机的主要技术指标：（1
15、额定压力：7MPa（2）合模力：8T（3）装夹模具空间：500x400x300mm（4）温控范围：3080（5）射蜡温度：5060（6）射蜡压力；6.3MPa（7）射蜡时间：099s（8）蜡缸容积：7L（9）装机功率：4.5kw2 拟定液压系统原理图本机采用电液自动控制系统，其液压工作原理如下：（1）液压系统通过变量泵，换向阀，单向阀及配套管路附件优化设计而成；（2）系统压力可由变量泵调节，额定压力7.0MPa；（3）注射力通过变量泵调节，范围在2.06.3MPa之间；（4）射蜡嘴移动速度可通过节流阀适当调整。2.1 确定供油方式考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低，在快进、快退时负载
16、较小，速度较高。从节省能量、减少发热考虑，泵源系统宜选双泵供油或变量供油。现采用带压力反馈的限压式变量泵。2.2 调速方式的选择在中小型专用机床的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或调速阀。根据铣削类专用机床工作时对低速性能和速度负载特性都有一定要求的特点，决定采用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速。这种调速回路具有效率高、发热小和速度刚性好的特点，并且调速阀装在回油路上，具有承受负切削力的能力。1油箱 2过滤器 3变量泵 4压力表 5换向阀6电机 7液压缸图2-1 中间液压控制图2.3 速度换接方式的选择本系统采用电磁阀的快慢速换接回路，它的特点是结构简单、调节行程比较方便，阀的安
17、装也较容易，但速度换接的平稳性较差。若要提高系统的换接平稳性，则可改用行程阀切换的速度换接回路。最后把所选择的液压回路组合起来，得到图2-1。3 液压系统的计算和选择液压元件3.1 液压缸主要尺寸的确定（1）工作压力p的确定工作压力p可根据负载大小及机器的类型来初步计算确定，根据表31选取液压缸工作压力为3.0MPa。表31液压设备常用的工作压力（MPa）设备类型磨 床组合机床龙门刨床拉 床农用机械或中型工程机械液压机、重型机械、起重、运输机械工作压力p/(MPa)0.82.0352881010162032（2）计算液压缸内径D和活塞杆直径d额定压力7MPa，根据表32得d/D为0.7。 表3
18、2 液压缸内径与活塞杆的关系按机床类型选取d/D按液压缸工作压力选取d/D机床类别d/D工作压力 p(MPa)d/D磨床、研磨机床0.20.320.20.3插床、拉床、刨床0.5250.50.58钻、镗、车、铣床0.7570.620.770.7 （3-1）将液压缸内径圆整为标准系列直径D=125mm,活塞杆直径d,按d/D=0.7及活塞杆直径系列取d=90mm。按工作要求注蜡嘴液压缸的工作压力为2.5MPa，回油背压力为零，=0.95，则按式（3-1）得D=49.2mm。根据表3-3、表3-4得到注蜡液压缸的D=50mm,d=0.7D=35mm。表33 液压缸内径尺寸系列（GB234880）（
19、mm）810121620253240506380（90）100（110）125（140）160（180）200（220）250320400500630表34 活塞杆直径系列 （GB234880）（mm）456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250320320360400(3)计算在各工作阶段液压缸所需流量= （3-2）=3.2 确定液压泵的流量、压力和选择的规格（1）泵的工作压力的确定。考虑到正常工作中进油管路有一定的损失，所以泵的工作压力 （3-3）式中液压泵最大工作压力（MPa）； 执行元件最大工
20、作压力（MPa）； 进油管路中的压力损失，初算时简单系统可取0.20.3MPa,复杂系统取0.51.5Mpa, 取0.5MPa。上述计算所得的是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的动态压力往往超过静态压力。另外，考虑到一定的压力贮备量，并确保泵的寿命，因此，选泵的额定压力应满足（1.251.6）。中低压系统取小值，高压系统取大值。取=1.25MPa，=4.4MPa。（2）泵的流量确定。液压泵的最大流量应为 KL （3-4）式中液压泵的最大流量； 同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值。如果这时溢流阀正在进行工作，尚需加溢流阀的最小量23L/min； 系统泄漏系数，一般取=1.
21、11.3,现取=1.2= KL=1.2。（3）选择液压泵的规格根据以上算得的和，现选用Y100L2-4限压式变量叶片泵1，该泵的基本参数为：每转排量16mL/r,泵的额定压力=6.3MPa，电动机转速nH=1420r/min，容积效率，总效率（4）与液压泵匹配的电机的选择首先分别算出快进与快退的功率，去两者较大值作为选择电动机规格的根据。由于在慢进时泵输出的流量减小，泵的效率急剧降低，一般当流量在0.21 L/min范围内时，可取=0.030.14。同时还应注意到，为了使所选的电动机在经过泵的流量特性曲线最大功率点时不致停转，需进行验算，即 （3-5）式中Pn所选电动机额定功率（kw）；PB限
22、压式变量泵的限定压力（Pa）； 压力为PB时，泵的输出流量（L/min）。 首先计算快进时的功率，快进时的外负载为2500 N,进油路的压力损失定为0.3MPa,由式可得=0.95MPa 快进时所需电动机功率为: 查阅电动机产品样本2，选用Y1002-4型电动机，额定功率为3.0 kw，额定转速为1420 r/min。 根据产品样本可查得Y1002-4的流量压力特性曲线2。再由已知的快进时流量为24L/min，快退时的流量为11L/min，压力为3.5MPa，图3-1所示，可得该曲线拐点处的流量为24L/min，压力为2.6MPa。该工作点对应的功率为：。所选电动机功率满足要求，拐点处能正常工
23、作。压力（MPa）图3-1液压泵特性曲线流量（L/min）3.3 液压阀的选择水液压系统可采用力士乐系统或GE系列3的阀。方案一：控制液压缸部分用力士乐系列的阀，其夹紧部分选用叠加阀。方案二：均选用GE系列阀。根据所拟定的液压系统阀，按通过各元件的最大流量来选择液压元件的规格。选定液压元件如表3-5：表3-5 液压元件明细表序号元件名称方案一方案二通过流量（L/min）1滤油器XU-BXU-B242液压泵Y1002-4Y1002-4243压力表开关K-H6KF3-EA10B4二位四通换向阀3WE6A50/OAG2423EF3B-E10B205单向调速阀2FRM5-20/6AQF3-E10B20
24、6减压阀J-FC10D-P-1JF3-10B9.47压力开关表4K-F10D-1与3共用8单向阀A-F10D-D/DP1AF3-EA10B9.49压力继电器DP1-63BDP1-63B9.4根据实际需要选择方案一中所示液压阀。3.4 确定管道尺寸油管内径尺寸一般可参考选用的液压元件接口尺寸而定，也可按管路允许流速进行计算。本系统主流油路流量为差动时流量q=40L/min，压油管的允许流速取v=4m/s，则内径 （3-6） 若系统主油路流量按快退时取q=20L/min，则可算得油管内径d=10.3 mm。综合诸要素，现取油管的内径d为12mm。吸油管同样可按3-4计算（q=24L/min、v=1
25、5m/s），同时参照Y1002-4变量泵吸油口连接尺寸4，取吸油管内径d为25mm。3.5 液压油箱容积确定本设计为中压液压系统，液压油箱有效容积量按泵的流量57倍来确定。根据前面计算结果可知=24L/min，V=（57）24=120168L由表3-6可得BEX-800容积为16001100770=1.351010mm3=135L，BEX-1000容积为18001100800=1.581010mm3=158L根据实际情况选用BEX-1000油箱。表3-6 BEX系列液压油箱外形尺寸（mm） AbcBEX-63A550450600BEX-100700500600BEX-160800600660
26、BEX-2501000650680BEX-4001250860680BEX-6301450950770BEX-80016001100770BEX-1000180011008003.6 液压油的选择液压设备中出现的故障，有些是由于液压油的选择不当造成的。选择液压油时需要考虑的事情很多，其中最主要的一点就是根据使用条件选用合理的粘度。因为当液压油的粘度过高时，液压油通过液压系统的管路和其他液压元件的阻力增加，使系统内的压力损失增大，造成功率损失增加，温度上升，动作不平稳，液压泵吸油困难和出现噪声等不良现象。当液压油的粘度过低时，会使液压设备内外泄露增大，液压泵效率降低，导致功率损失增加，油温上升，
27、相互滑动部分的摩损加剧，液压系统的压力降低，工作精度下降等5。因此，要想充分发挥液压设备的效率及其性能上的优势就必须选择合宜粘度的液压油。在选择液压油时应考虑如下方面：（1）由于液压泵是液压系统的主要元件，所以在选择液压油时首先应满足泵对液压油的要求；（2）周围环境温度高，宜选用高粘度的油；周围环境温度低宜选用低粘度的油；（3）工作温度在60以下，负荷较轻时，可选择一般矿物油；工作温度在60以上时，应选用经过精制的，氧化稳定性好的油（如汽轮机油，液压油等）；（4）如设备必须在较低的温度下启动（如冬季露天作业的工程机械等），可选用低凝液压油；（5）如液压设备具有失火危险的场合工作时，应选用抗燃液
28、压油6。如液压设备的工作温度不超过60，可选用乳化液压油和水乙二醇液压油；如工作温度超过60时宜选用磷酸脂液压油；（6）液压系统的压力过高时，可选用粘度较高的液压油；压力较低时，可选用粘度较低的液压油。另处高压系统宜选用液压油中的抗磨损添加剂的抗磨液压油；（7）在低压（P=2030MPa）的往复运动液压系统中以及当要求液压缸的活塞运动速度V8m/s时，宜选用低粘度的液压油（如10号，20号机械油）在旋转运动的系统中可选用粘度较高的液压油（如20号机械油，22号汽轮机油，30号机械油）；（8）对于泄露大的低速系统，由于漏油的损失较大宜选用粘度较高的油，但当运动速度很高时，由于液压损失急剧增加，如
29、用高粘度油，会引起液压泵吸油困难，所以在这种高速系统中，即使泄露较大，也应选用低粘度油；（9）普通的要求不高的机械，只需选用合适粘度的油即可如20、30号机械油，但对有特殊要求的的机械，如精密机床等，除了应选用合适粘度的液压油外，还要求具有较高的粘度指数，较好的消泡性和氧化稳定性等。如需和静压导轨系统合用，则可选用液压-导轨油；（10）在选用液压油时，还应考虑密封材料，涂料，金属材料等和液压油的相容性，液压设备的精密程度及液压油的价格及供应情况等。 综合以上因素，现选用N46号液压油。4 液压系统的验算已知该液压系统中进、回油管的内径均为12mm，l1=0.3m，l2=1.7m，l3=1.7m
30、l4=2m。N46号液压油的最低温度为15，这时该液压油的运动粘度v=1.5cm/s，油的密度=920kg/m。4.1 压力损失的计算（1）工作进给时进油路压力损失。运动部件工作进给时的最大速度为1.2m/min，进给时的最大流量为9.42L/min，则液压油在管内流速 （4-1）管道流动雷诺数 （4-2）Re2300，可见油液在管道内流态为层流，其沿程阻力系数为进油管道的沿程压力损失 Pa （4-3）查得换向阀4WE6E50/AG24的压力损失7忽略油液通过管接头、油路板等处的局部压力损失，则进油路总压力损失=+ （2）回油管道的沿程压力损失=查得换向阀3WE6A50/OAG24的压力损失
31、换向阀4WE6E50/OAG24的压力损失，调速阀2FRM5-20/6的压力损失。回油路总压力损失=+ =（0.05+0.025+0.025+0.5）（3）变量泵出口处的压力pp （4-4）（4）快进时的压力损失快进时液压缸为差动连接，自汇流点至液压缸进油口之间的流量为液压泵出口流量的两倍q=40L/min同样可求压力损失和为：流经4EW6E50/OAG24的压力损失，3EW6E50/OAG24的压力损失差动连接中，泵的出口压力快退时压力损失验算从略。上述验算表明，无需修改原设计。4.2 系统温升的验算在整个工作循环中，工作阶段所占的时间最长，为了简化计算，主要考虑工进时的发热量。一般情况下
32、工进速度大时发热量最大，由于限压式变量泵在流量不同时，效率相差极大，所以分别计算最大、最小时的发热量，然后加以比较，取数值大值者进行分析。当v=10cm/min时查表得此时泵的效率为0.18，泵的出口压力为3.2MPa，则有此时的功率损失为当v=120 cm/min时，q=9.42 L/min,总效率=0.7,则可见在工进速度低时，功率损失为0.386kw,发热量最大。假定系统的散热状况一般，取k=1010-3kw/(cm2),油箱的散热面积A为系统的温升为 （4-5）验算表明系统的温升在许可范围内。5 部件的设计选择5.1 左右液压缸的选用首先，根据液压缸的工作特点，选用液压缸的类型及安装
33、形式，然后根据动力和运动分析，确定液压缸的参数，最后根据产品样本和有关设计手册，确定液压缸的规格型号。关于液压缸的选用，主要应考虑液压缸运动的输出形式、工作行程大小、负载大小等。液压缸安装形式选用法兰式9。 液压缸主要参数的确定，主要是确定液压缸的工作压力p、缸筒内径D、活塞杆直径d和缸筒长度L等。这些参数应根据液压缸的负载、运动速度、行程长度和结构形式来确定。5.1.1 确定液压缸的工作压力p根据液压缸的负载和设备类型确定，由设计机器的8T合模力及负载F=8009.8N=78.4kN,工作压力5.0MPa，选择p=7.0MPa。5.1.2 确定缸筒的内径D和活塞杆直径d对于动力较大的设备液压
34、缸：根据液压缸的负载F和确定的工作压力P,按下式计算： （1）当无杆腔进压力油驱动负载时：D= (5-1)（2）当有杠腔进压力油驱动负载时：D= （5-2）因为设备采用无杆腔进压油驱动负载工作故按(5-1)式计算：则缸内径D=119.45mm圆整后取D=120mm，则d=0.7120=84mm（3）确定缸筒长度L 液压缸的长度由最大行程和结构上的需要确定一般不大于10（2030）120=24003600mm,按实际需要取L=2800mm。5.2 中间液压缸的选择计算5.2.1 确定液压缸的工作压力p根据液压缸的负载和设备类型确定，由设计机器的8 T合模力及负载F=3009.8=29.4kn，工
35、作压力5.0MPa。又有射蜡压力为26.3MPa，选择6.0MPa，即p=6.0MPa。5.2.2 确定缸筒的内径D和活塞杆直径d对于动力较大的设备液压缸，根据液压缸的负载F和确定的工作压力P,按下式计算： （1）当无杆腔进压力油驱动负载时：D=（2）当有杠腔进压力油驱动负载时：D=因为设备采用无杆腔进压油驱动负载工作故按（5-1）式计算：则缸内径 D=50.12mm圆整后取D= 50mm，活塞的直径可按d=0.7D计算，则d=0.750=35mm（3）确定缸筒长度L 液压缸的长度由最大行程和结构上的需要确定一般不大于（2030）50=10001500mm,按实际需要取L=1200mm。5.3
36、 液压泵的选择5.3.1 各种液压泵的性能及应用范围选用液压泵的时候，最主要的参数是液压泵的压力和流量，其次是转速、效率等。但是还有必要考虑其他一些因素如液压泵流量脉动11，压力稳定性，重量和体积的大小，液压泵使用的环境、温度，油液纯净度，液压泵的技术性能，液压泵的安装位置，维护保养，使用寿命以及经济性等。5.3.2 液压泵压力的选择执行元件如液压缸、液压马达的参数、尺寸确定之后，计算液压泵的压力是比较简单的。将执行元件所需的压力，加上系统的压力损失，再考虑适当的压力余量就可以得到所需液压泵的压力。但是，往往在设计液压缸之前就需要考虑液压系统采用多大的压力合适，这就不是简单的计算所能解决的。在
37、设计液压系统时，高压、中压、低压的选择是常常遇到的问题。解决这个问题并没有绝对的标准。一般80MPa以下的的中低压泵，适用于以下几种情况：（1）液压缸、液压马达出力较小，并需要精确控制正确位置的场合；（2）要求液压缸有足够刚性的情况下；（3）油压传递距离较短的场合；（4）功率小的场合； 由于成本的要求，则需要采用价格较便宜的泵，如齿轮泵或叶片泵。而200MPa以上的高压泵，适用于以下几种情况：（1）液压缸、液压马达等出力大，并要求很高速度的情况下；（2）需要将长配管之间动力损失控制在某种程度的场合；（3）功率大的场合；（4）由于使用高压，使液压缸、阀、配管、机械装置的体积、重量变小，并使综合成
38、本低的场合。另外，液压系统液压泵的压力的选择，对液压装置的重量、体积、温升以及液压缸的的挠曲都有影响。再有，各种压力等级液压元件的价格，和运转维修费用也不同，根据调查资料分析，可以从综合的经济观点找出成本最低的压力值。此外，液压泵的大小与液压系统的的可靠性，寿命亦有一定的关系。综合这些因素选用最大压力值为280MPa的高压泵。5.3.3 液压泵流量形式的选择以上各节介绍的液压泵，按其流量形式分有定量泵和变量泵两种。变量泵主要用于中低压和功率较小的系统，或作为高压系统的的辅助泵。它适于动力、速度变化较小，或运转时间较短的液压装置。为了降低液压装置的成本，也可以采用定量泵。采用定量泵的功率损失较大
39、损失的能量都化为热量使系统温度升高，所以它不适应于大功率的液压装置和精密的液压装置。定量泵必须安全溢流阀配合使用，在外部负载过大，或执行元件停止运动时，将液压力限制在一定的范围内，超出此压力则通过安全溢流阀的将油液排回油箱，否则就会使液压力急剧升高，直到液压装置被破坏或电机烧坏。变量泵主要用于大功率和精密机械或机床的液压系统，特别是那些动力、速度变化较大，长时间工作的液压系统。它可以提高系统效率，减少温升。变量泵有时可不必与安全溢流阀配合使用。如果采用限压式变量泵时，当负载增大或执行元件停止运动时，液压泵的流量自动减少，直至为零。泵分为单向变量泵和双向变量泵，双向变量泵主要用于闭式液压系统。液压系统还常常采用高低压组合泵12（大小流量组合泵）和定量组合泵以适应各种液压装置的动力需要，出于种种考虑选择单向变量泵。5.3.4 确定液压泵的工作压力液压泵的最大工作压力P= 7MPa（已给定）；5.3.5 液压泵
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