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液压弯管机.doc

液压弯管机

张雪柏
2017-09-28 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《液压弯管机doc》,可适用于综合领域

液压弯管机唐山学院设计题目:液压弯管机系别:装备制造系班级:机械制造与自动化班姓名:曹永剑指导教师:李国忠年月日唐山学院毕业设计手动液压弯管机摘要机械制造业的产生和发展的目的是为了帮助和最终代替人类繁重的体力劳动制造出方便人类生产和生活的产品。弯管机大致可以分为数控弯管机液压弯管机等等。主要用于电力施工公铁路建设锅炉、桥梁、船舶、家俱装潢等方面的管道铺设及修造具有功能多、结构合理、操作简单等优点。唐山学院毕业设计ManualhydraulicpipebenderAbstractTheemergenceanddevelopmentofmechanicalmanufacturinginordertohelpandeventuallyreplacethehumanheavymanuallabor,manufacturingconveniencetohumanlifeandproductionoftheproductsPipebendingmachinecanbedividedintoCNCbendingmachine,hydraulicbendingmachineetcMainlyusedforpowerconstruction,highwayrailwayconstruction,boiler,bridge,ship,furniture,decorationandotheraspectsofthepipelinelayingandrepair,hastheadvantagesofmultiplefunctions,reasonablestructure,simpleoperationetc唐山学院毕业设计目录引言一、机械设计任务书二、工作情况。三、设计目标四、草拟液压系统原理图五、主油缸加工精度公差配合与密封。六、活塞杆强度计算:七、油箱设计:八、计算流量、选择油孔的直径计算小孔引起的压力损失。九、工作台的设计十、连接销的校核十一、其他零件设计十二、液压系统维护十三、小结十四、谢辞十五、参考文献十六、外文资料十七、附录引言机械是人类改造自然社会发展进步的主要工具。人类用于生产的工具产生了飞跃各种各样结构复杂、功能理想的工具机器大量涌现使人类社会进入了工业化的时代。在现代社会机器已广泛应用于工业、农业、国防和科学技术等各个方面。现在机器的使用程度已经成为人类文明进步的重要标志一个国家的机械制造业已经成为其国民经济的重要支柱。本设计用于手动折弯机械用于将很粗的管类制品以手的作用力推动油压系统工作。工作周期较短对环境没有要求。在工作过程中以静载荷为主。手动时为交变载荷。但时间较短液压油流动速度较小行程也较小但实际性较强在任何时间以任何角度使用要求方便经济维护少可靠性高。此机械大大减少野外作业的负重对电力线路、电气化铁路等行业有重要作用。唐山学院毕业设计一、机械设计任务书题目:手动液压弯管机的设计原始数据:生产纲领:台年mm管子弯曲度直角大批量生产要求简单方便易带适宜在野外工作。二、工作情况。在工作时没有方向要求工作平稳携带方便操作轻便简单不能有卡死点出现使用年限年。三、设计目标、本设计用于手动折弯机械用于金属材料的折弯以手的作用力推动油压系统工作使钢筋等金属材料折弯以实现材料折弯的目的。工作周期较短对环境没有要求。在工作过程中以静载荷为主。手动时为交变载荷。但时间较短液压油流动速度较小行程也较小但实际性较强在任何时间以任何角度使用要求方便经济维护少可靠性高。原理与总体规划确定液压执行元件本设计以液压的基本工作原理为基础采用单击杆活塞缸式大缸用柱塞缸行程较好机构简单制造容易。钳口工程压力为吨即N,在正常工作时设人手最大用力f,N。人即工程压力比为:F,,,Cf人四、草拟液压系统原理图()液压系统图唐山学院毕业设计液压原理图()选定液压缸的工作压力当有了最大负载F和选择了工作压力p以后即可根据公式F=pA计算活塞的有效面积A。因此工作压力要选择合适选小了活塞面积大结构尺寸要增大相应输入的流量也要大些因而不可取。压力选高了活塞面积小些会使结构紧凑但密封性能要提高。因此缸的工作压力可以可以根据工作负载或者根据设备的类型采用类比法选取参见表表液压缸推<~~~~>力FkN液压缸工作压力<~~~~~PMPat,kgF,mg,N则液压缸推力P,Mpa取液压缸工作压力为:()计算油缸内径:F,N由任务书得:钳口的工程压力:。根据机械设计手册活塞行程系列(GBT)mm,第一系列L,mm初步设主油缸内部活塞的行程为f,N人手操作的最大压力为人唐山学院毕业设计压杆的杠杆比值为c,:由此可得:小油缸压力:f,fc,,N手小由此可得:从小油缸与主油缸的压力比:F,,,cf小由静力学基本方程可知:帕斯卡原理(《液压与气压传动》):静止液体中任意一点处的压力都包含页面上的压力。这说明的密闭的容器中由外力作用所产生的压力可以等值的传递到液体的内部的所有各点。即:得:P,P,PfF小,,PAA大小AF大,,c,fA小小A大,A小设主油缸半径R小油缸半径r。因为两个液压缸的都为圆形截面得:Ar,,Rc,,,r主油缸半径选择:根据机械设计手册液压缸内径系列(GBT)mm选取标准值R=mm。小油缸半径:Rr,,,mmc()大活塞杆和小活塞杆的设定与计算:由机械设计手册得:活塞宽度一般为外径的倍。但也要根据密封件的数量而定。由实际情况取比值为:唐山学院毕业设计得活塞宽度:e,,根据表活塞杆直径的选取(表)活塞杆受力情况工作压力pMPa活塞杆直径d受拉D=(~)D受压及拉pD=(~)D受压及拉<pD=(~D受压及拉p>D=D所以大活塞杆直径D,D,mm活根据表活塞杆直径尺寸系列(表)D,mm所以大活塞杆直径d,取小活塞杆直径()选择材料活塞与杆为一体的。选取材料:##的许用应力:,,MPab唐山学院毕业设计五、主油缸加工精度公差配合与密封。主油缸为推力液压缸并用弹簧复位。示意图:油缸与活塞之间o型密封圈(特点活塞圆周上开沟槽密封圈安装方便结构简单)数量为道。()缸体加工要求内径D采用H级配合表面粗糙度~纳米要进行研磨处理。材料铸铁热处理方式调质。硬度达到:HB~刚内径的圆度:锥角:圆柱度不大于公差之半直线度公差在mm长度上不大于mm缸断面对内径的垂直度在直径mm上不大于mm通油孔、排气孔的内孔必须倒角不允许有飞边毛刺。缸内孔应倒度角如图:唐山学院毕业设计六、活塞杆强度计算:R活塞杆截面大活塞杆侧面图如图所示其中中间方孔为边长为mm的刀片插曹根据几何关系得有效面积计算:,sss,,,,,mm圆方有效根据《工程力学》校核方程:F,,,,ps有效得:F,,,,Mpa,s有效因为,,Mpa,,,,所以强度满足条件。由于活塞杆的长度很短所以不在计算活塞杆的弯曲稳定性是否符合要求。活塞外径的配合选f:外径与内孔的同轴度公差不大于mm端面与轴线的垂直度公差部大于mmmm。由于活塞在液体压力的作用下沿缸筒往复滑动因此它与缸筒的配合应适当既不能过紧也不能间隙过大配合过紧不仅使最低启动压力增大降低机械效率而且容易损坏缸筒和活塞的滑动配合表面间隙过大会引起液压缸内部泄露降低容积效率使液压缸达不到要求的设唐山学院毕业设计计性能。液压力的大小与活塞的有效工作面积有关活塞直径应与缸筒内径一致。所以设计活塞时主要任务就是确定活塞的结构形式。根据密封装置(本设计用O形密封圈)形式来选用活塞结构形式因此选用整体式活塞。整体活塞在活塞圆周上开沟槽安置密封圈结构简单但给活塞的加工带来困难密封圈安装时也容易拉伤和扭曲。活塞杆的外圆粗糙度Ra值一般为~微米。太光滑了表面形成不了油膜反而不利于润滑。由于本液压系统用低载荷(低速度、低工作压力)和良好的环境条件(碰撞机会很少)所以可不做表面处理:如图:七、油箱设计:液压剪刀在使用时方向是不确定的。因为一油箱和钳身为体当钳身旋转一个角度时油箱也转动一个角度。油箱中的油面因为重力作用总保持水平状态。因此吸油管与油面的相对位置就会发生变化也有可能脱离油面而使空气进入油路使液压剪刀无法正常工作。为了防止这种现象发生本设计采用可活动式油箱当液压油被柱塞推入主油缸时油箱的油量随之减少同时油箱内压力减小当油箱内部与外界压力只差达到一定值是外部压力就会推动活塞的移动直到平衡。当主油缸泄油时弹簧推动活塞复位。简图:唐山学院毕业设计油箱油箱的容积计算:设油箱的内径是mm。因为油箱的容积应不小于主油缸的最大容积主油缸的最大容积为:V,V大油,DD,油,LL油LD,LD油油LDL,,,mm油D油因此:油箱的有效长度应大于mm。八、计算流量、选择油孔的直径计算小孔引起的压力损失。此机械为手动机械速度由操作人员控制按正常情况下使用。设人手以N的力为压力于压杆端部。杆端部运动的最大速度是初设油管直径V,msdmm,。由压杆传动比值得:c()小活塞的最大运动速度:VV,,,msc()液体的最大流量即单位时间内流过液体的体积:,,q,VA,,r,,msV小唐山学院毕业设计()流体在油路中的流速:,,qVV,,,,ms,,,管A()液压油的选择选用液压油:LHS相关参数:质量等级:优等品粘度等级:(按GBT)运动粘度:(C)mms(GBT)()雷诺数计算:,,d,,,Re,,液体在油道内防止出现紊流。必须使雷诺数Re小于临界雷诺数。因为:R,,e所以在油路中液体处于层流状态。()确定沿程阻力系数:,,在层流时,它的理论值为实际值则要大些。油液在金属管道中流动Re,,Re时须取:沿程阻力系数:,,,唐山学院毕业设计沿程压力损失:V,L,,P,,,Mpa,d因为计算数值很小所以在液压弯管机正常工作时可以不计根据实际的加工情况与加工批量取最小油管的直径取:d=mm。九、弯管机工作台的设计工作台剖面简图()设计工作台尺寸:b,mm根据经验取h,mm()工作台截面二次矩计算:因为此截面也为工字型对称截面二次矩所以中性轴为对称轴线hy,c又因为此截面为组合截面所以计算截面二次矩利用公式:nII,,zzii,及平行移轴公式:IIaA,zz求各组成部分对中性轴z的截面二次矩按平行移轴定理:唐山学院毕业设计,,h,,b,,hhh,,,,Ib,,,,Z,,bhbh,bh,bh()bhI,,Z,,h,,b,,hhh,,,,Ib,,,,Z,,bhbh,bh,工字型截面对中性轴z的截面二次距为IIII,ZZZZbh,()钳工作台口弯曲截面系数计算,,IIbh,ZZW,,,,,mZyhhc()钳口弯矩计算,M,Fd,,pae()校核工作台强度工作台工字型部位为最危险截面部位所以只要此处满足强度要求即可。工作台工字型截面面积:唐山学院毕业设计,,,A,,m,,,A,,m,,,A,,m,A,AAA,m总此处变形为偏心拉伸组合变形根据第三强度理论进行计算:MF,,maxWAZ总,,,,Mpa,,,MpaP,,故满足强度条件。十、连接销的校核由于连接件发生剪切而使剪切面上产生切应力切应力在剪切面上的分布情况一般比较复杂工程中为了便于计算通常认为切应力在折弯面上时均匀分布的FS,,,,,,有此得切应力计算公式:AF折弯面上的应力。SA折弯面的面积。()压杆端部销连接计算:ff人,,,f如图所示:f,N人,唐山学院毕业设计由杠杆原理得:f,f,N人有剪切示意图得剪切力是:F,f,NS剪切应力:FS,,,,Mpa,A,此销钉的材料是#抗剪强度:MPa因为,,Mpa,Mpa所以强度足够。()压杆与柱塞连接销钉计算:ff人,,,f由平衡方程计算可得:f,ff,N人剪切力:,唐山学院毕业设计F,f,NS剪切应力:FS,,,,Mpa,A,此销钉的材料是#抗剪强度:MPa因为,,Mpa,Mpa所以强度足够。十一、其他零件设计弹簧的选择:设计要求安装载荷(要求)F'=(N)安装高度H=(mm)工作载荷(要求)F'=(N)工作行程h=(mm)要求刚度k'=(Nmm)载荷作用次数N=(次)载荷类型NType=类材料材料名称MName=油淬火回火碳素弹簧钢丝A类切变模量G=(MPa)弹性模量E=(MPa)抗拉强度σb=(MPa)许用切应力τb=(MPa)端部型式端部型式sType=Y压并圈取值范围n'=,压并圈数n=弹簧基本参数钢丝直径d=(mm)弹簧中径D=(mm)旋绕比C=曲度系数K=唐山学院毕业设计有效圈数n=压并圈数n=弹簧总圈数n=实际刚度k=(Nmm)校核与分析要求刚度k'=(Nmm)实际刚度k=(Nmm)刚度相对误差δk=()安装变形量f=(mm)安装载荷(设计)F=(N)工作变形量f=(mm)工作载荷(设计)F=(N)试验变形量fs=(mm)最小变形比ffs=弹簧特性(安装)Tf=不满足要求ffs=最大变形比弹簧特性(工作)Tf=满足要求最小切应力τmin=(MPa)最大切应力τmax=(MPa)切应力特性系数γ=最大切应力比抗拉强度τmaxσb=弹簧疲劳强度Tq=满足要求稳定性要求Tw=满足要求安全系数S=强迫机械振动频率γr=(Hz)弹簧自振频率γn=(Hz)是否为减振弹簧JZ=否承载W=(N)共振要求Tg=满足要求其余尺寸参数自由高度H=(mm)安装高度H=(mm)工作高度H=(mm)压并高度Hb=(mm)唐山学院毕业设计试验高度Hs=(mm)节距p=(mm)螺旋角α=(度)弹簧材料展开长度L=(mm)十二、液压系统的维护选择适合的液压油液压油在液压油系统中起着传递压力、润滑、冷却、密封的作用液压油选择不恰当是液压系统早期故障和耐久性下降的主要原因。应按随机《使用说明书》中规定的牌号选择液压油特殊情况需要使用代用油时应力求其性能与原牌号性能相同。不同牌号的液压油不能混合使用以防液压油产生化学反应、性能发生变化。深褐色、乳白色、有异味的液压油是变质油不能使用。加油时液压油必须过滤加油工具应可靠清洁。不能为了提高加油速度而省掉液压油的过滤过程。加油人员应使用干净的手套和工作服。工程机械在施工过程中因冲击、振动等原因,会使接头和紧固螺栓松动。若不定导致机械或人身事故。因此,要定期对受冲击影期检查和紧固,将引起严重漏油,响较大的螺栓、螺母和接头等进行紧固。紧固时,应按一定顺序进行,如从内到外、从左到右、从上到下、从前到后等同时还应注意其旋转方向,如左旋或右旋,以防拧错严禁乱打乱敲,不可用力过猛,以防损坏螺纹,以及造成螺栓、螺母的裂纹或折断定期更换密封件长期使用的密封件,由于磨损、拉伤等原因会产生泄漏,严重时将造成机器失灵。因此,必须定期更换或修理。根据液压装置的具体使用条件制定其更换周期,并将更换周期纳入工程机械技术档案。油液中杂质会沉积在管路的弯曲部位和油液的流通腔内,使用时间越长杂质越多,这不仅使油液的流动变得黏滞,而且油液还会带动杂质一起流动,极有可能堵塞液压元件的阻尼小孔,造成故障,因此须定期清洗。对可拆的管路一般应拆下清洗,对较大的管路应用~清洗液冲洗。清洗液须经专用的过滤器过滤,最后再用系统规定用液压油清洗,并加入新油。防止固体杂质混入液压系统清洁的液压油是液压系统的生命。液压系统中有许多精密偶件有的有阻尼小孔、有的有缝隙等。若固体杂质入侵将造成精密偶件拉伤、发卡、油道堵塞等危及液压系统的安全运行。一般固体杂质入侵液压系统的途径有:液压油不洁加油工具不洁加油和维修、保养不慎液压元件脱屑等。可以从以下几个方面唐山学院毕业设计防止固体杂质入侵系统:加油时液压油必须过滤加注加油工具应可靠清洁。不能为了提高加油速度而去掉油箱加油口处的过滤器。加油人员应使用干净的手套和工作服以防固体杂质和纤维杂质掉入油中。保养时拆卸液压油箱加油盖、滤清器盖、检测孔、液压油管等部位造成系统油道暴露时要避开扬尘拆卸部位要先彻底清洁后才能打开。如拆卸液压油箱时先除去油箱四周的泥土拧松油箱后清除残留在接合部位的杂物(不能用水冲洗以免水渗入油箱)确认清洁后才能打开。如需使用擦拭材料和铁锤时应选择不掉纤维杂质的擦拭材料和击打面附着橡胶的专用铁锤。液压元件、要认真清洗风干后组装。选用包装完好的正品滤芯(内包装损坏虽然滤芯完好也可能不洁)。换油时同时认真壳内底部污物。防止空气和水入侵液压系统防止空气入侵液压系统,的空气当压力降低时空气会从油中在常压常温下液压油中含有容积比为游离出来气泡破裂使液压元件“气蚀”产生噪声。大量的空气进入油中将使“气蚀”现象加剧液压油压缩性增大工作不稳定降低工作效率执行元件出现工作“爬行”等不良后果。另外空气还会使液压油氧化加速油的变质。防止空气入侵应注意以下几点:、维修和换油后要按随机《使用说明书》规定排除系统中的空气才能正常作业。、液压柱塞缸缸口不得露出油面油路必须密封良好。防止水入侵液压系统油中含有过量水分会使液压元件锈蚀、油液乳化变质、润滑油膜强度降低加速机械磨损。十三、小结唐山学院毕业设计液压传动的优、缺点优点:、同其它传动方式比较传动功率相同。液压传动装置的重量轻、体积小、结构紧凑。、可实现无级变速、调速范围大。、运动件的惯性小能够频繁迅速的换向传动工作平稳系统实现缓冲减震并能自动防止过载。、与电气配合容易实现动作自动化与微电子技术和计算机配合能实现多种自动控制工作。、元件是基本上系列化、通用化和标准化。利用CAD技术的应用提高功效降低成本。缺点:、容易产生泄露污染环境。、因有泄露和弹性辨析、变形大不能做到精确定比传动。、系统内混入空气会引起噪声和振动。、使用的环境温度比机械传动小。、故障诊断与排除要求较高的技术。十四、谢辞通过长达数月的毕业设计令我深深感觉到了设计工作者设计的艰辛以及严谨的求证精神在设计中的重要性。同时对机械产品的设计过程也有了一个大致的了解。通过学习我认为机械产品设计的总任务可分为开发新产品分析及改造现有的产品。在毕业设计的完成过程中我发现了一些平时没有特别注意的细节比如说应争确使用标准和规范正确对待强度计算和结构工艺性等要求的关系。任何机械零件的尺寸都不可能完全由强度计算确定而应综合考虑加工和装配工艺经济性和使用条件等合理确定其结构和尺寸。因此不能把设计片面地理解成就是理论计算或者把这些计算结果看成是绝对不可改动的而应认为进行强度等理论计算只是为确定零件的尺寸提供了一个方面的依据零件的具体结构和尺寸还要通过画图考虑其工艺性经济性及零件间相互装配关系最后确定。有时也可根据唐山学院毕业设计结构和工艺的要求先确定结构尺寸然后校核强度等方面的要求。其实设计工作不能把计算和绘图截然分开而是互相依赖互相补充交叉进行的。这种边计算边画图边修改是设计工作的正确方法。感谢李国忠老师对我的指导。十五、参考文献【】何庆机械制造专业毕业设计指导与范例北京:化工工业出版社【】孙波机械专业毕业设计宝典西安:西安电子科技大学出版社【】高月明新编AtutoCAD计算机辅助设计应用技能培训教程北京:海洋出版社【】李澄机械制图第二版北京:高等教育出版社【】王公安车工工艺北京:中国劳动社会保障出版社【】袁承训液压与气压传动第二版北京机械工业出版社【】王茂元机械制造技术北京:机械工业出版社【】张定华工程力学少学时北京:高等教育出版社【】中国机械工业教育协会机械设计基础北京机械工业出版社【】陈于萍互换性与测量技术北京高等教育出版社唐山学院毕业设计【】成大先机械设计手册第四版第四卷北京化学工业出版社十六、外文资料新工具使新机器设计最优当加工铝时我们主要关心的是:铝粘住加工切削边缘的倾向保证有好的碎片排屑形成切削边缘和保证工具有足够的中心强度来承受切削力而不被破坏。技术发展比如:MakinoMAG系列已经使工具商重新考虑任何工艺水平的机器技术。用正确的加工和编程思路是很重要的。材料涂料和几何形状是与减小我们所关注问题相关系的工具设计的三个因素。如果这些因素不能一起很好的配合成功的调整磨削是不可能的。为了成功进行高速铝加工理解这三个因素是很必要的。使组合边缘最小化当加工铝时一个失败的切削工具模式是被加工的材料粘住工具切削边缘。唐山学院毕业设计这种情况会很快削弱工具的切削能力。由粘着的铝形成的组合边缘会导致工具变钝以至不能切削材料。工具材料选择和工具涂料选择是被工具设计者用来减小组合边缘出现的主要工艺。亚微米微粒碳化物材料要求很高的钴浓度来获得良好的微粒结构和材料强度属性。随着温度的升高钴与铝发生反应钴使铝与暴露的工具材料碳化物相粘合。一旦铝开始粘住工具铝会在快速的在工具上形成组合边缘使工具不可用。在切削的进程中减小铝粘合着的工具的暴露碳化物的秘诀就是找到正确的碳化物的平衡来提供足够的材料强度。在加工铝时为了减小粘附使用能提供足够硬度的纹理粗糙的碳化物来获得平衡来使变钝变慢。工具涂料当尝试减小组合边缘时第二个应该考虑的工具设计因素是工具涂料。工具涂料的选择包括:TiN,TiAIN,AITiN铬氮化物锆氮化物钻石和钻石般的涂料(DLC)。拥有这么多的选择航空航天磨削商店需要知道在铝的高速加工应用中哪一种工作最有效。TiN,TiCN,TiAIN,和AITiN工具的PVD涂装应用进程使这些选项不合适铝的应用。PVD涂装进程建立了两个使铝粘住工具的模式表面的粗糙程度和铝与工具涂料之间的化学反应。PVD进程形成了一个表面这表面是比底层材料更粗糙的。由这个进程形成的表面“凹凸”使工具中的铝在凹处快速集结。由于涂料有金属晶体和铁晶体特征PVD涂料是可以和铝发生化学反应的。一种TiAIN涂料通常是包含铝的这铝很容易和相同材料的切削表面粘合。表面粗糙度和化学反应特性将会导致工具和工作片体粘在一起以致形成组合表面。OSGTapandDie主导的试验中人们发现在高速加工铝时一个没有涂染过纹理粗糙的碳化物的工具的表面优于用TiN,Ticn,TiAIN,或者ALTiN涂染过的工具。这个试验不意味着所有工具涂料将减小工具的表现。钻石和DLC涂料可生成一个非常光滑的化学惰性的表面。在切削铝材料时这些涂料很认为是能非常有效的提高工具的寿命。钻石涂料被认为是表现最佳的涂料但这种涂料要一个很可观的成本。对于表现价值DLC涂料提供最佳成本增加大约的总工具成本而寿命相对于未涂染过纹理粗糙的碳化物的工具来是是增长得很明显的。几何形状高速铝加工工具设计的拇指定律就是使微粒排屑空间最大化。这是因为铝是一种非常柔软的材料。Federate通常是可以增长的它生成更多更大的微粒。MakinoMAGSeries航空航天磨削机器比如MAG,要求额外关注工具几何唐山学院毕业设计休和工具强度。拥有强大的hp的心轴的MAGSeries机器将折断工具如果他们不是用足够的中心强度设计的。总的来说锋利的切削边缘一直都可以用来避免铝的延伸。一个锋利的切削边缘将形成高剪切和高表面清洁形成一个更好的表面和使表面振动最小化。结果是用优良的纹理碳化物材料比纹理粗糙的碳化物材料更有可能获得一个锋利的切削边缘。但由于铝能粘住纹理好的材料长久保持这各边缘是不太可能的。粗略的折衷方案纹理粗糙的材料是最好的折衷。那是一种很强大的材料它能拥有一个可观的切削边缘。试验结果表明在获得长的工具寿命的同时拥有好的表面的可以的。通过工具来进行油雾冷却是可以改进切削边缘的保持的。雾化逐渐使工具冷却消除温度急增的问题。螺旋角度是一个额外的工具几何考虑因素。传统上来说当加工铝时带有高螺旋角度的工具已经被运用。高螺旋角度可以使微粒更快地从部分脱离但却增加力和热这是由切削运动导致的。一个高螺旋角被用在工具上并且很大数量的凹槽可以使微粒排泄。当以非常高的速度加工铝时由增加的力形成的热量可能会引起微粒与工具焊接在一起。此外一个有很高螺旋角的切削表面将比低角度的更快产生微粒。仅仅利用两个凹槽工具设计使低螺旋角和足够微粒排泄区域成为可能。由OSG主导的延伸性试验中当发展新工具流水线时这被证明是最成功的方法。NewtoolsmaximizenewmachinedesignsTheprimarytoolingconcernswhenmachiningaluminumare:minimizingthetendencyofaluminumtosticktothetoolcuttingedgesensuringthereisgoodchipevacuationformthecuttingedgeandensuringthecorestrengthofthetoolsissufficienttowithstandthecuttingforceswithoutbreakingTechnologicaldevelopmentssuchastheMakinoMAGSeriesmachineshavemadetoolingvendorsrethinktheanystateoftheartmachinetechnologyItisvitaltoapplytherighttoolingandprogrammingconceptsMaterialscoatingsandgeometryarethethreeelementsintooldesignthatinterrelatetominimizetheseconcernsIfthesethreeelementsdonotworktogether,successfulhighspeedmillingisnotpossibleItisimperativetounderstandallthreeoftheseelementsinordertobesuccessfulinthehighspeedmachiningofaluminum唐山学院毕业设计MinimizeBuiltUpEdgeWhenmachiningaluminum,oneofthemajorfailuremodesofcuttingtoolsthematerialbeingmachinedadherestothetoolcuttingedgeThisconditionrapidlydegradesthecuttingabilityofthetoolThebuiltupedgethatisgeneratedbytheadheringaluminumdullsthetoolsoitcannolongercutthroughthematerialToolmaterialselectionandtoolcoatingselectionarethetwoprimarytechniquesusedbytooldesignerstoreduceoccurrenceofthebuiltupedgeThesubmicrongraincarbidematerialrequiresahighcobaltconcentrationtoachievethefinegrainstructureandthematerial’sstrengthpropertiesCobaltreactswithaluminumatelevatedtemperatures,whichcausesthealuminumtochemicallybondtotheexposedcobaltofthetoolmaterialOncethealuminumstartstoadheretothetool,itquicklyformsabuiltupedgeonthetoolrenderingitineffectiveThesecretistofindtherightbalanceofcobalttoprovideadequatematerialstrength,whileminimizingtheexposedcobaltinthetoolsforaluminumadherenceduringthecuttingprocessThisbalanceisachievedusingcoarsegrainedcarbidethatprovidesatoolofsufficienthardnesssoastonotdullquicklywhenmachiningaluminumwhileminimizingadherenceToolcoatingsThesecondtooldesignelementthatmustbeconsideredwhentryingtominimizethebuiltupedgeisthetoolcoatingToolcoatingchoicesincludeTiN,TiAIN,AITiN,chromenitrides,zirconiumnitrides,diamond,anddiamondlikecoatings(DLC)Withsomanychoices,aerospacemillingshopsneedtoknowwhichoneworksbestinanaluminumhighspeedmachiningapplicationThePhysicalVaporDeposition(PVD)coatingapplicationprocessonTiN,TiCN,TiAIN,andAITiNtoolsmakesthemunsuitableforanaluminumapplicationThePVDcoatingprocesscreatestwomodesforaluminumtobondtothetools――thesurfaceroughnessandthechemicalreactivitybetweenthealuminumandthetoolcoatingThePVDprocessresultsinsurfacethatisrougherthatthesubstratematerialtowhichitisappliedThesurface”peaksandvalleys”createdbythisprocesscausesaluminumtorapidlycollectinthevalleysonthetoolInaddition,thePVDcoatingischemicallyreactivetothealuminumduetoitsmetalliccrystalandioniccrystalfeaturesATiAINcoatingactuallycontainsaluminum,whicheasilybondswithacuttingsurfaceofthe唐山学院毕业设计samematerialThesurfaceroughnessandchemicalreactivityattributeswillcausethetoolandworkpiecetosticktogether,thuscreatingthebuiltupedgeIntestingperformedbyOSGTapandDie,itwasdiscoveredthatwhenmachiningaluminumatveryhighspeeds,theperformanceofanuncoatedcoarsegrainedcarbidetoolwassuperiortothatofonecoatedwithTiN,Ticn,TiAIN,orALTiNThistestingdoesnotmeanthatalltoolcoatingswillreducethetoolperformanceThediamondandDLCcoatingsresultinaverysmoothchemicallyinertsurfaceThesecoatingshavebeenfoundtosignificantlyimprovetoollifewhencuttingaluminummaterialsThediamondcoatingswerefoundtobethebestperformingcoatings,butthereisaconsiderablecostrelatedtothistypeofcoatingTheDLCcoatingsprovidethebestcostforperformancevalue,addingabouttothetotaltoolcostBut,thiscoatingextendsthetoollifesignificantlyascomparedtoanuncoatedcoarsegrainedcarbidetoolGeometryTheruleofthumbforhighspeedaluminummachiningtoolingdesignsistomaximizespaceforchipevacuationThisisbecausealuminumisaverysoftmaterial,andthefederateisusuallyincreasedwhichcreatesmoreandbiggerchipsTheMakinoMAGSeriesaerospacemillingmachines,suchastheMAG,requireanadditionalconsiderationfortoolgeometrytoolstrengthTheMAGSeriesmachineswiththeirpowerfulhpspindleswillsnapthetoolsiftheyarenotdesignedwithsufficientcorestrengthIngeneral,sharpcuttingedgesshouldalwaysbeusedtoavoidaluminumelongationAsharpcuttingedgewillcreatehighshearingandalsohighsurfaceclearance,creatingabettersurfacefinishandfinishandminimizingchatterorsurfacevibrationTheissueisthatitispossibletoachieveasharpercuttingedgewiththefinegrainedcarbidematerialthanthecoarsegrainedmaterialButduetoaluminumadherencetothefinegrainedmaterial,itisnotpossibletomaintainthatedgeforverylongCoarsecompromiseThecoarsegrainedmaterialappearstobethebestcompromiseItisastrongmaterialthatcanhaveareasonablecuttingedgeTestresultsshowitisabletoachieveaverylongtoollifewithgoodsurfacefinishThemaintenanceofthecuttingedgeisimprovedusinganoilmistcoolantthroughthetoolMistinggraduallycoolsdownthetools,eliminatingthermalshockproblems唐山学院毕业设计ThehelixangleisanadditionaltoolgeometryconsiderationTraditionallywhenmachiningaluminumafoolwithahighhelixanglehasbeenusedAhighhelixangleliftsthechipawayfromthepartmorequickly,butincreasesthefrictionandheatgeneratedasresultofthecuttingactionAhighhelixangleistypicallyusedonatoolwithahighernumberofflutestoquicklyevacuatethechipfromthepartWhenmachiningaluminumatveryhighspeedstheheatcreatedbytheincreasedfrictionmaycausethechipstoweldtothetoolInaddition,acuttingsurfacewithahighhelixanglewillchipmorerapidlythatatoolwithalowhelixangleAtooldesignthatutilizesonlytwoflutesenablesbothalowhelixangleandsufficientchipevacuationareaThisistheapproachthathasproventobethemostsuccessfulinextensivetestingperformedbyOSGwhendevelopingthenewtoolingline,theMAXAL十七、附录C:工程压力比F:工程压力f:手动压力人R:大油缸半径r:小油缸半径D:大活塞直径d:小活塞直径L:活塞行程:杠杆比值cf:小邮缸压力小:小油缸与主油缸压力比c唐山学院毕业设计A:主油缸截面面积A:小油缸截面面积r推:活塞推杆半径e:活塞宽度,b:材料的需用应力S:面积:大油缸的容积V大:油箱的容积V油:小活塞最大速度V:油在油路中的最大流速V:流量qvRe:雷诺数,:沿程阻力系数:沿程压力损失,PIz:二次距:弯曲截面系数WzM:弯矩,:抗剪应力

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