1、太原科技大學畢業設計說明書目 錄摘 要.i.ii目 錄.iii緒 論11、 我國鑄造生產機械化、自動化技術發展的簡要回顧12、我國鑄造生產機械化、自動化技術的現狀與發展的幾點思考23、現有造型設備64、本次設計任務的目的75、本次設計任務的設計內容76、本次設計任務的基本思路7第一章 壓實機構的改造8一、對此壓實機構的分析8二、液壓傳動與氣壓傳動的比較8三、設計內容10四、壓實用液壓缸的結構設計11五、液壓缸參數的確定22第二章 震擊機構的改造29一、對原造型機的震擊機構的分析29二、國際上的震動實砂應用30三、本次震擊機構改造的構思30四、振動棒的一些簡介30第三章 壓頭回轉機構的改造32一

2、、對原造型機的壓頭回轉機構的分析32二、改造后的壓頭回轉機構的液壓系統設計33三、改造后的壓頭回轉機構的液壓系統的控制電路設計33四、液壓系統總圖35五、液壓系統的總控制電路36參考文獻37結束語38附 錄 外文資料翻譯緒 論鑄造是 將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進鑄型里，經冷卻凝固、清整處理后得到有預定形狀、尺寸和性能的鑄件（零件或毛坯）的工藝過程。是現代機械制造工業的基礎工藝。鑄造生產的毛坯成本低廉，對于形狀復雜、特別是具有復雜內腔的零件，更能顯示出它的經濟性；同時它的適應性較廣，且具有較好的綜合機械性能。但鑄造生產所需的材料（如金屬、木材、燃料、造型材料等）和設備（如冶金爐

3、、混砂機、造型機、造芯機、拋丸機等）較多，且會產生粉塵、有害氣體和噪聲而污染環境。鑄造是人類掌握較早的一種金屬熱加工工藝，已有約6000年的歷史。公元前13前10世紀之間，中國已進入青銅鑄件的全盛時期，工藝上已達到相當高的水平，公元8世紀前后，歐洲開始生產鑄鐵件。18世紀的工業革命后，鑄件進入為大工業服務的新時期。進入20世紀，鑄造的發展速度很快，先后開發出球墨鑄鐵，可鍛鑄鐵，超低碳不銹鋼以及鋁銅、鋁硅、鋁鎂合金，鈦基、鎳基合金等鑄造金屬材料，并發明了對灰鑄鐵進行孕育處理的新工藝。50年代以后，出現了濕砂高壓造型，化學硬化砂造型和造芯、負壓造型以及其他特種鑄造、拋丸清理等新工藝。鑄造種類很多，

4、按造型方法習慣上分為：普通砂型鑄造，包括濕砂型、干砂型和化學硬化砂型3類。特種鑄造，按造型材料又可分為以天然礦產砂石為主要造型材料的特種鑄造（如熔模鑄造、泥型鑄造、鑄造車間殼型鑄造、負壓鑄造、實型鑄造、陶瓷型鑄造等）和以金屬為主要鑄型材料的特種鑄造（如金屬型鑄造、壓力鑄造、連續鑄造、低壓鑄造、離心鑄造等）兩類。鑄造工藝通常包括：鑄型（使液態金屬成為固態鑄件的容器）準備，鑄型按所用材料可分為砂型、金屬型、陶瓷型、泥型、石墨型等，按使用次數可分為一次性型、半永久型和永久型，鑄型準備的優劣是影響鑄件質量的主要因素；鑄造金屬的熔化與澆注，鑄造金屬（鑄造合金）主要有鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色合金；鑄件處理和檢

5、驗，鑄件處理包括清除型芯和鑄件表面異物、切除澆冒口、鏟磨毛刺和披縫等凸出物以及熱處理、整形、防銹處理和粗加工等。1、 我國鑄造生產機械化、自動化技術發展的簡要回顧1949年中華人民共和國成立，為我國的工業發展創造了條件，60年來，我國的鑄造業有了很大的發展，鑄造生產機械化、自動化技術發展與應用取得了輝煌的成就。發展歷程大致可分為3個階段，即：建國后初期至1965年購買國外鑄造機械裝備與國內生產簡單鑄造機械裝備階段；19661976年的自力更生研制生產鑄造機械化、自動化技術裝備階段；1978年后的引進國外技術與國內研制開發發展鑄造生產機械化、自動化技術階段。進入80年代以后，我國確立以經濟建設為

6、中心的發展戰略目標，現代鑄造生產自動化技術受到重視和得到加快發展。一方面引進國外先進的鑄造生產自動化裝備及自動控制技術等，另一方面，注重消化吸收與創新研制，開發，生產出許多較先進的自動造型機及造型線、自動控制型砂性能的混砂機、微處理控制爐料添加量的機械。2、我國鑄造生產機械化、自動化技術的現狀與發展的幾點思考2l世紀的鑄造生產技術中的主要課題是節省能源、節省人力、高度自動化，并進一步發展潔凈鑄造和環境保護。結合我國的鑄造生產機械化、自動化技術發展與應用的實際情況，提出以下幾點思考。2、1 實現鑄造生產過程的機械化與自動化是機械制造技術革命中1個十分重要的課題，是鑄造生產擺脫“三高兩低”(勞動強

7、度高、環境溫度高和粉塵高，鑄件品質低和勞動效率低)落后局面的l條重要出路。發展鑄造生產機械化與自動化技術，就是在鑄造生產過程中，廣泛采用機械化、自動化裝備及其控制系統，組成流水作業生產線，構成工藝系統循環連續生產，有利于提高工藝參數控制精度，生產出優質鑄件；減輕工人勞動強度，改善勞動環境；提高勞動生產率，降低產品成本，提高經濟效益。因此，發展應用鑄造生產機械化與自動化技術，符合我國的經濟發展戰略，是實現我國機械制造業“三上一提高”的重要措施之一，也是實現我國現代化戰略任務之一。60年來(尤其是近20年來)，我國的鑄造機械化、自動化技術有了長足發展并打下良好的基礎，如“九五”期間我國的鑄造造型生

8、產線數百條，據不完全統計僅機械工業部門就有400多條，其中汽車、拖拉機、柴油機、工程機械等行業不完全統計已超過300多條。從傳統自動化技術到以計算機技術為代表的現代自動化技術都有發展，應用范圍也在擴大。但就整體而言，現階段我國的鑄造生產自動化技術水平仍不高，與工業發達國家相比仍有較大差距。同時，我國的鑄造生產機械化與自動化技術應用還不普遍，發展也不平衡。目前，僅有汽車、拖拉機等行業中少數廠大量生產采用半自動化、自動化流水線，個別大、中型鑄造廠(車間)達到國際8o年代末水平，而多數廠仍普遍采用國外2o世紀中期的技術裝備。為了徹底改變我國鑄造生產的面貌，實現我國鑄造生產的現代化，應大力發展我國的鑄

9、造生產自動化技術。2、2 鑄造生產機械化、自動化技術的發展具有鮮明的時代特征。機械工業、儀器儀表工業、電器電子工業的發展，對鑄造生產機械化、自動化技術發展影響較大。尤其是政府推動是鑄造生產機械化、自動化技術發展最重要的因素。鑄造生產機械化、自動化技術是發展國家目標的制造技術，是國家、行業、企業共同利益之所在。我國鑄造生產采用先進技術的大量事實說明，加速鑄造生產機械化、自動化技術的發展離不開國家的支持和政府的宏觀調控，需要政府部門的規劃、協調、指導與扶持。為了加快我國的鑄造生產機械化、自動化技術的發展應用進程，要重視鑄造生產機械化、自動化技術的研究，但這種研究應以服務于提高自動化程度、減輕工人勞

10、動強度、提高產品品質為目的。2、3 現代鑄造技術是計算機技術、信息技術、自動化技術、新材料技術、現代管理技術與傳統鑄造技術相結合，形成鑄造生產優質、高效、低耗、靈活的系統工程。發展應用鑄造生產自動化技術，關鍵是廣泛采用和不斷設計制造機械化和自動化的鑄造設備， 及控制各種工藝參數和過程的自動控制系統，并要不斷更新換代 我國在這方面雖然有了相當規模的先進技術和裝備，但數量少、應用不普遍、穩定性也差。這可能與傳統的觀念、傳統的模式和傳統的裝備段有重大突破有關。也與企業缺乏強烈的改革欲望和技術創新能力有關。這些均制約了我國的鑄造生產自動化技術水平的提高。鑄造生產現代化、自動化技術的核心是發展以計算機技

11、術為代表的應用技術。計算機自動控制技術的迅速發展給多因素、多變量的復雜鑄造生產自動化難題的解決帶來了空前的機遇和廣闊的前景。國外的現代鑄造生產自動化發展已越來越多地應用計算機技術。盡管我國在這一領域已經取礙一些成就，但與發達國家相比仍有較大差距。這與諸多因素有關，如鑄造機械裝備設計、制造技術水平落后 與之配套的控制裝置的元器件穩定性、可靠性差；鑄造生產過程多因素的影響及變化，使其問題解決更趨復雜化；從事計算機在鑄造生產中的應用研究的人員偏少，水平也有待提高。因此，我國要發展應用現代鑄造生產自動化技術，就要腳踏實地地抓好各項基礎技術研制和生產，需要廣泛的群眾參與，普及與提高并重，相互促進，不斷提

12、高。2、4 鑄造生產的世界性發展趨勢是高度專業化(現代化生產的體現和必然結果)。高度的專業化生產，必然導致高度機械化和自動化。國外的現代鑄造生產的實踐已表明，將最新的鑄造工藝、裝備儀器與最新的微電子、計算機自動檢測、調節與控制技術相結合組成自動控制系統應用于鑄造生產中，從而給鑄造業帶來巨大的經濟效益。這一發展趨勢必將對我國的鑄造生產產生影響。為了降低成本、提高產品品質和提高競爭能力，我國的鑄造生產機械化、自動化技術發展趨勢應是：設計、研制可靠性高的機械化、自動化鑄造機械裝備，廣泛采用計算機輔助設計，利用可編程序控制器和計算機控制技術，實現鑄造生產過程最佳工藝參數及全過程的自動控制。2 、5 發

13、展我國的鑄造生產機械化、自動化技術，理應根據我國國情、廠情、因地制宜，切不可一哄而上，搞低水平的重復，浪費時間和資金。我們不但要重視先進的鑄造生產自動化技術的開發和應用，更要重視推廣自動化技術成熟并經生產實踐驗證，確有成效的設備與技術，發展先進的鑄造生產自動化技術的軟環境，也就是要結合我國鑄造生產的現狀和特點，結合實際研究制訂當前發展鑄造生產自動化技術的方針、政策，規劃好長遠發展的方向和重點。發展具有中國特色的鑄造生產(1)結合生產實際，注重發展實用的鑄造生產機械化、自動化技術。我國發展鑄造生產自動化技術，應在“講實用、求效益、上水平”的方針指引下進行總體規劃。結合自身實際需要，運用自動化先進

14、技術和軟硬件技術，按不同的側重點和總體規劃分階段實施，講究實效，力求適用適度。(2)筮展鑄造生產自動化技術，要結合現階段我國國情和發展需要。當前，我國是1個發展中國家，在經濟、財力、生產力水平、操作人員受教育程度、工程技術人員所占職工人數比例等方面，與世界工業化國家都有較大差距；我國有豐富的勞動力資源，每年城填 增就業人員，超過機械制造業現有在崗人員，而機械自動化又最大限度地提高勞動生產率，勞動力的過剩和分流轉移就是1個現實問題；我國機械制造業發展不平衡，鑄造行業中手工勞動占有相當的比例。在這種國情下照搬工業發達國家發展鑄造生產自動化技術的那一套做法，過分要求技術的高、新、尖，片面強調鑄造生產

15、過程的全盤自動化，既不現實的，也不一定有好的經濟效益。要自動化技術。一定要慎重行事。作為1個發展中國家，考慮一切生產技術問題的前提必須強調適用性。結合實際條件，以適用為前提，企業急需什么就解決什么應用項目，力求適用先進。(3)發展工藝成熟的大批量生產的鑄造生產自動化技術。現階段我國應發展生產效率高和技術經濟效益好的自動生產線，并在自動線的基礎上按先進的工藝方案建立綜合自動化車間 在產品數量較大的同類產品連續流水作業的鑄造生產中，采用剛性自動化和半自動化、機械化造型機及其組成的自動生產線，只有這樣才能做到工藝上可行，技術上先進，經濟效益較好；對于好品種稍多的成批生產，應采用由快速重新調整的裝備組

16、成機械化、自動化的工段或流水線，也能取得較好的經濟效益。當然，有針對性地發展cad造型技術和建立一些柔性制造單元(fmc)、柔化制造系統（fms）也是必要的。2、6 走引進、消化國外先進技術與自主研究開發相結合的鑄造生產自動化技術發展道路。技術引進是實現技術進步的捷徑。我國的鑄造業必須充分利用對外開放的有利條件，加大引進國外先進制造技術的步伐。首先，要正確選擇技術引進的內容和方式。我國鑄造生產機械化、自動化技術發展有一定的物質技術基礎及其經驗，沒有必要再像從前那樣為提高生產能力而花費大量外匯進口成套裝備，減少對國外技術的依賴性，增加本國的自主開發能力。在今后的技術引進中要搞好對引進的科學規劃、

17、組織協調、政策引導、審查監督和可行性論證工作，繼續加大單項技術和軟件技術在技術引進中所占的比例，并以引進先進適用的設計制造技術、工藝技術和管理技術為主，減少和杜絕低水平的重復和盲目冒進，以最小的代價獲得最大的引進效益。要選用經實踐證明是行之有效的技術，引進方式要靈活。其次，要把技術引進的重點放在消化吸收與發展創新上，建立起引進技術消化吸收與國產化的技術責任制，盡快實現我國的鑄造生產自動化系統軟件及附件等的國產化及其更新換代。要堅持“洋為中用和“一學、二用、三改、四創”的原則，將學習借鑒與發展創新結合起來，逐步由消化吸收上升到掌握關鍵、核心制造技術，形成自主開發創新能力；將技術引進與國內研究、自

18、主開發、創新結合起來，依靠自己的技術力量開發出有自主技術產權的鑄造生產自動化技術裝備及系統軟件，提高我國的鑄造生產自動化技術發展的水平再次，我國的鑄造生產機械化、自動化技術的發展必須立足于國內。應該說，這方面工作我們做得還很不夠。我國是1個幅員遼闊、工業生產部門繁多、情況差別較大的發展中國家，靠引進國外技術發展我國的鑄造生產自動化是不可取的。應依靠自己的技術力量開發創新，立足于發展具有中國特色的鑄造生產自動化技術。2、7 鑄造生產自動化技術的發展是動態的，應將可持續性發展和環境保護問題統籌考慮。隨著科學技術與生產不斷地發展，為鑄造生產自動化技術的發展和應用水平不斷提高提供廣闊的空間 在鑄造生產

19、過程中，采用順序控制器(pc)或可編程序控制器(plc)控制，并與電子計算機和相應的外圍設備配合，使生產過程達到產量高或品質好或綜合指標最佳的理想自動化境界。在發展方式上，先是各環節采用機械化、自動化技術裝備，再發展和應用相應裝置組成鑄造生產流水線進而發展自動控制技術，最終實現鑄造生產過程的自動化。還可在剛性自動化的基礎上，發展計算機應用技術，有條件的發展柔性自動化技術。實踐證明，這是條適合我國國情、廠情的鑄造生產機械化、自動化技術發展道路，體現適用適度地發展鑄造生產自動化技術的思想。發展綠色鑄造和進行環境保護是2l世紀鑄造業發展的必由之路。粉塵、高溫、噪音、有害氣體等對人體及環境的危害，只有

20、實現鑄造生產過程的自動化才能解決。消失模鑄造、快速成型工藝、機器人及鑄造生產線等先進技術，在今后的鑄造生產中也應得到發展。3、現有造型設備造型機的結構和類別十分繁多，除了因型砂緊實方法而不同之外，還可以因起模方式的不同，機器驅動方式（電動、氣動、液壓方式）及機器的機械化自動化等結構上不同而各異，真是五花八門。震擊造型機和震壓造型機是鑄造車間中歷史最久的造型機，目前由于其震動大、噪音大、生產率低等原因，現在正在逐漸為各種新型的造型機所代替。以下簡略介紹幾種與本次要改造的頂箱式氣動微震造型機z148c相近的幾種造型機：氣墊造型機 氣墊造型機，系利用壓縮空氣取代剛性彈簧緩沖，即空氣彈簧。這

21、樣臺面負荷越大，空氣彈簧的反作用力越大，工作臺面震擊力越大，使 用氣墊解決對型砂進行預震和壓震與彈簧微震結構相比較不論其造型的質量，機器的操作和維護保養都要優越得多，氣墊震壓結構生產出來的砂型不但硬度高，而且硬度均勻，很少存在彈簧疲勞和斷裂問題砂的緊實度越大，分型面的硬度可達98度。根據用戶的需求，分型面的硬度可以人為控制和調整。因此，使用氣墊造型機，造型質量好，鑄件廢品率低。梁均為剛結構，經久耐用。擺頭梁回轉，采用汽壓油驅動和緩沖，設有慢快慢動作，回轉平穩，無撞擊。擺頭梁回轉位置可大可小（可大于90度）,按用戶要求設定。該機的最大特點是：結構簡單、耐用、造型質量好，易換件、主要機件

22、壽命長，年維修費用與同類產品相比，能降低60%以上。氣墊造型機其震擊力不傳到地基，回砂溝可以直接設計在機器的底下，這樣大大減少生產面積和簡化回砂線的結構降低基建投資。使用該機可為企業帶來明顯的經濟效益。氣動震壓式造型機該系列造型機系震座式造型機。震擊特性是：由壓縮空氣將震實部分頂起，然后迅速排氣，使震擊部分變為自由落體，打擊機座或壓實缸上頂面，從而達到震實型砂之目的。廣泛適用于中小零件的生產單位用。其結構特點：結構簡單，維修方便，起模方便。z148c型造型機簡介：z148c型震壓造型機主要用于中型鑄件生產，最大砂箱內尺寸為800mm×475mm。中心是一震擊汽缸，外套以壓實汽缸，震擊

23、循環是不斷進氣活塞司氣式，機架為懸臂式，壓板移動用小車式，起模采用托箱法，過程如下：壓實時，工作臺帶著四根起模頂桿上升，同時，起模缸進氣，帶著四個頂銷上升，到起模活塞上頂面與起模頂蓋接觸時，上升停止。這時，起模頂桿與頂銷之間大約有10mm的距離。壓實完畢，工作臺下降，當頂桿下降到與頂銷接觸時，頂桿和砂型被頂住不能下降，而工作臺和模板繼續下降，實現起模。下面是z148c的一些相關聯的參數：z148c采用懸臂式結構，全氣動控制，使用彈簧微震，壓頭有油緩沖裝置。適用于汽車、拖拉機、紡織等行業的中小型鑄件特別適合于薄壁鑄件。其砂箱最大內尺寸為800600250mm，有效負荷7.0kw，靜壓實力190k

24、w，壓實行程130mm，起模行程250mm，生產率60箱/h，空氣消耗量0.53/箱，外形尺m，重量3.8噸。4、本次設計任務的目的對z148c造型機的震壓機構進行改造設計。5、本次設計任務的設計內容1、 設備裝配圖1張、部件圖2張、零件圖4張；2、 設計說明書一份（正文1.5萬字以上）；3、 外文資料翻譯一篇（5000印刷字符以上）；6、本次設計任務的基本思路1、去除原z148c造型機氣動機構；2、以電動震動替代氣動震擊；3、以液壓動力替代氣動壓實，壓實比壓0.7mpa；4、壓頭回轉動力以液壓替代氣動；第一章 壓實機構的改造要改造的z148c造型機的壓實機構： 1缸

25、蓋；2起模桿的活動范圍；3壓實缸；4壓實活塞；5導柱安裝的位置；一、對此壓實機構的分析此壓實機構是一個汽缸，靠壓縮空氣的壓強在其作用面積上產生作用力，從而推動壓實活塞上升，以達到舉升工作臺的目的，當壓頭與型砂相互接觸并使壓頭對型砂產生壓實力的時候，從此汽缸的底部通入的壓縮空氣將產生更大的壓強，在其相應的作用面積上的向上的力將變大，從而實現其壓實功能。二、液壓傳動與氣壓傳動的比較壓縮空氣是一種無色、無味的流體，并且當其泄露時漏洞一般會很小，不易發現和檢查。采用壓縮空氣的造型機對于有壓縮空氣經過的地方的密封性的要求很高，造型生產車間的環境又不是很好，所以，采用壓縮空氣不是很理想的。如果采用液壓油的

26、話，上述不利因素的影響會小些。液壓控制系統及其主要組成元件、相應的各種附件都已經有相應的合理的設計方法，有很多廠家專門生產各類液壓氣動元件，并且已經標準化，國家已經有相應的標準，這樣，容易買到，并且能夠很好的安裝，所以，考慮對此壓實機構采用液壓油代替壓縮空氣。下表是氣壓傳動控制與液壓傳動控制的比較表。比較項目操作力動作快慢環境要求構造載荷變化影響遠距離操縱無級調速工作壽命維護價格氣壓控制中等較快適應性好簡單較大中距離較好長一般便宜液壓控制最大較慢不怕振動復雜有一些短距離良好一般要求高稍貴氣壓傳動控制與液壓傳動控制的比較表：1、液壓傳動特點：在同等體積下，液壓裝置能產生出更大的動力，也就是說，在

27、同等功率下，液壓裝置的體積小、重量輕、結構緊湊，即：它具有大的功率密度或力密度，力密度在這里指工作壓力。液壓裝置容易做到對速度的無級調節，而且調速范圍大，對速度的調節還可以在工作過程中進行。液壓裝置工作平穩，換向沖擊小，便于實現頻繁換向。液壓裝置易于實現過載保護，能實現自潤滑，使用壽命長。液壓裝置易于實現自動化，可以很方便地對液體的流動方向、壓力和流量進行調節和控制，并能很容易地和電氣、電子控制或氣壓傳動控制結合起來，實現復雜的運動和操作。液壓元件易于實現系列化、標準化和通用化，便于設計、制造和推廣使用由于液壓傳動中的泄漏和液體的不可壓縮性使這種傳動無法保證嚴格的傳動比。液壓傳動有較多的能量損

28、失（泄漏損失、壓力損失等），因此，傳動效率相對低。液壓傳動對油溫的變化比較敏感，不宜在較高或較低的溫度下工作。液壓傳動當出現故障時不易找出原因。2、氣壓傳動的優點：1）、以空氣為工作介質，工作介質獲得比較容易，用后的空氣排到大氣中，處理方便，與液壓傳動相比不必設置回收的油箱和管道。2）、因空氣的粘度很小（約為液壓油動力粘度的萬分之一），其粘度損失也很小，所以便于集中供氣、遠距離輸送。外泄漏不會像液壓傳動那樣嚴重污染環境。3）、與液壓傳動相比，氣壓傳動動作迅速、反應快、維護簡單、工作介質清潔，不存在介質變質等問題。4）、工作環境適應性好，特別在易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射、振動等惡劣工作環境中

29、，比液壓、電子、電氣控制優越。5）、成本低。3、氣壓傳動的缺點：1）、由于空氣具有可壓縮性，因此工作速度穩定性稍差。但采用氣液聯動裝置會得到較滿意的效果。2）、因工作壓力低（一般為0.40.6mpa），又因結構尺寸不宜過大，總輸出力不可能很大。3）、噪聲較大，在高速排氣時要加消聲器。4）、氣動裝置中的氣信號傳遞速度在聲速以內比電子及光速慢，因此，氣動控制系統不宜用于元件級數過多的復雜回路。5）、氣壓傳動比液壓傳動這種控制方式性能比較難于保證。三、設計內容1、壓實缸的功能分析：壓實缸的功能有三個：1）、壓實缸對工作臺的舉升功能；2）、壓實缸的對型砂的壓實功能；3）、壓實活塞帶著工作臺及其上的砂箱

30、等一起下落；2、壓實缸的液壓缸型式的選擇：鑒于壓實缸的上述兩個功能，采用沈陽工業大學陳士梁教授主編的鑄造機械化一書中的第二章的圖219的帶有增速舉升缸的液壓缸，可實現壓實缸的兩個功能。帶有快速舉升缸的液壓缸的結構描述：此缸的活塞結構特殊，活塞的中部有空腔，活塞有中心導柱導向，中心導柱中有一個通孔用來向活塞內腔輸送液壓油，液壓缸的缸蓋（下端蓋）上有三個油孔，中間的油孔與中心導柱連通。這種液壓缸需要一個高位油箱，一個高壓小流量的油泵，它的工作過程是：在低壓舉升行程中，高壓油從底部中間的油孔輸入。由于中心導柱的直徑較大，活塞能快速上升，這時，由高位油箱經兩側的油孔向壓實缸內充油，在高壓行程中，切斷連

31、通高位油箱的充油的油路，經換向閥換向后，從中間的油孔和兩側的油孔同時輸入高壓油，獲得較高的壓實力。采用這種結構，可以用小流量的高壓泵，獲得大截面的液壓缸快速上升的效果。此種機構雖然為了充液需要附設高位油箱，但壓實液壓缸本身比較簡單，便于加工和保證尺寸精確度，所以目前這種類型壓實機構在高壓造型機中應用較多。四、壓實用液壓缸的結構設計1、缸筒的設計：1）、主要尺寸：缸筒的內徑d：根據國標gb234880規定的缸內徑系列及需改造的壓實機構的的結構尺寸，選擇缸內徑d為160mm（選擇時所需的面積比（即速度比）的計算在后面）。缸筒厚度：=0c1+c2式中 0缸筒材料強度要求的最小厚度；c1缸筒外徑公差余

32、量；c2腐蝕余量；計算0本液壓缸采用薄壁缸筒，材料為35simn， b =900mpa，取o/d<=0.08的情況，pmax×d/2=20×160/(2×180) =8.89mm； =b /n=900/5=180mm n安全系數，通常取5；考慮到c1+c2的余量，取d=12mm>8.89mm;缸筒選用無縫鋼管，內部需要加工以達到適合的粗糙度，缸筒兩端用焊接的方法與設計好的法欄連接，法欄的設計在后面。長度取400mm.結構如下圖所示：2）、液壓缸筒的一些小結構加工要求：上部車有一個小臺階，用來安裝導向套；缸筒法蘭的四個表面需機加工，表面粗糙度要求為0.8

33、，平面度要求為0.04；缸筒底部厚度計算:=0.5×160×=24.3mm,取25mm。d 2=d缸底直徑；s缸底材料許用應力，單位mpa, ;b為材料抗拉強度，為安全系數，=5；pmax 液壓缸最大工作壓力，單位mpa； 3、過渡結構的設計： 考慮到油孔加工的方便，在端蓋與缸筒之間加一個過渡層，油孔在其上為通孔，由于其要與中心導柱連接，所以，要在中央打一個直徑50mm的盲孔。為了與中心導柱之間相互密封，以上端面為基準，在其下5的地方為起點，車一個深2，寬6的環形槽。為了與液壓缸筒之間相互密封，利用上面的基準面，在其兩側，在基準面以下5的地方，車一個寬6，深2的環形槽。為了

34、實現在中間過度層和下端蓋之間的密封，在三個油孔的周圍分別挖三個環形槽，直徑分別為32。上述密封均采用o型密封圈，這是由于設計時規定了中心導柱與其相配合的盲孔之間、過度層與缸筒之間的配合精度要求較高，并且有螺釘及螺栓的連接與加緊，這樣在這些地方是相當不容易漏油。這樣也可以降低一部分成本。o形密封圈裝入密封槽后，截面受壓變形，在無液體壓力時，靠o形密封圈的彈性對接觸面產生預接觸壓力，實現初始密封，可防止空氣及水分，雜質的侵入。從1996年機械工業部編機械產品目錄第7冊中橡膠塑料密封件o型密封圈中選擇內徑分別為56的三個，50的一個，160的一個。油口尺寸的確定：根據iso6020/2中16mpa小

35、型系列單桿液壓缸的油口尺寸的確定，油口通徑25。1、中心導柱與過渡層上端盲孔的螺釘連接選用gb/t819.12000的十字槽沉頭螺釘m66，共4顆，均布。2、缸筒法蘭與過度層的螺栓連接選用gb-t57822000的六角頭螺栓m645，共8根，均布。彈簧墊圈選用gb/931987標準型彈簧墊圈m6。3、缸筒底部及壓實缸底的螺栓連接選用gb-t57822000的六角頭螺栓m16160，共8根，均布，彈簧墊圈選用gb/931987標準型彈簧墊圈m16；缸筒內表面粗糙度為0.8；4、 缸筒底部端蓋的設計： 本液壓缸下端蓋上接橡膠軟管的油孔總共有兩個，其分布位置如上圖所示，其與橡膠軟管連接用的管接頭選用

36、外螺紋直通管接頭，外螺紋直通管接頭與軟管之間用c型扣壓式膠管接頭，。端蓋上的對應油路的直徑為24，與管接頭銜接的螺紋為m27。在與過度層配合的面上有一個油槽，這個油槽的尺寸如上圖所示，用來向兩側的油孔供油，其中的油來自上圖左側的油路，因此，在上圖中左側油路與圓形油槽連通。中間的油孔是用來活塞的內腔供油的，為了機加工的方便，在其下部加了一個螺塞，考慮到螺塞的結構及機加工的方便，取螺塞上部一段的直徑為11，這一段與圖中右側油路連通，與上部的中心油孔連通。1）、零部件的選擇：（1）、螺塞：標準：jb/t10001977外六角螺塞（d<16），規格：m14×1.519；（2）、管接頭：

37、外螺紋直通管接頭 d,in=g3/4; c型扣壓式膠管接頭，標準：jb/t18871977，規格：16；（3）、液壓缸的缸蓋的設計：橡膠軟管 ： 內徑20.6，長度根據具體情況而定；5、液壓缸上端蓋的設計： 上圖為上端蓋的剖面圖，它的功能是封閉液壓缸的缸體并提供活塞柑外伸的孔，壓緊它下部的方形同軸密封圈和導向套。兩側的通孔是用來連接端蓋和液壓缸筒的法蘭，使其成為一體。上圖的中間部位有一個環型槽是用來裝密封圈的，以實現對活塞桿外伸部分的密封。對于缸蓋部位的密封，因有桿腔無液壓油，故只對雜質，水，汽進行密封即可，故選用具有極低的摩擦系數和自潤滑性能的，可在無油潤滑的條件下工作的方形同軸密封圈，從1

38、996年機械工業部編機械產品目錄第7冊中選取如下：代號外徑d()內徑d()數量長度tf1250125109.519tf1600160144.511106、活塞的結構設計：由于本液壓缸的活塞結構特殊，故將活塞及活塞桿作為一個整體，一起設計，但考慮到加工的方便，將這個整體分開制造，裝入o密封圈，然后再用螺栓連接起來。由國標gb234880規定的活塞的尺寸，根據面積比=2，缸內徑d=160，選定活塞桿的直徑為110。活塞的直徑考慮到密封、方便在缸筒內滑動等因素，取直徑為160。活塞的寬度b一般取為（0.61.0）d，這里取0.6d為95mm。活塞桿的長度根據液壓缸的行程和缸的端部和底部的一些結構尺寸

39、，以及原造型機的壓實部分的相關結構尺寸來確定，最后取為603mm。7、活塞的內腔結構設計：活塞的內腔與中心導柱組成了快速舉升缸，內腔的頂面是液壓油的作用面，液壓油的壓力乘以這個面積就是向上的舉升力，所以，這個面大一些比較好，中心導柱的中通孔是向上述腔內輸送液壓油的，所以，內部通孔的直徑稍大一些好，由于壁的厚度的限制，中心導柱會粗一些，這樣，它的剛度就會有一些上升，對于它的導向作用來說，就更為有利。內腔的高度不要過高，如果過高，快速舉升缸的反應就會變慢；同時，深的腔對于加工來說是不容的；還有就是內腔的頂面和中心導柱的高度之間有一定的數量關系，內腔頂面過高，必將導致中心導柱過長，這樣就會影響中心導

40、柱的導向作用。綜合考慮各方面因素和結構尺寸，最后確定各尺寸為：活塞內腔直徑80mm；內腔高度245mm；內腔頂面與中心導柱的距離為10mm；中心導柱外徑為50mm；中心導柱內徑為40mm。活塞、活塞桿的結構及連接如下圖所視：8、活塞及活塞桿相應密封件的選擇：本液壓缸的密封件有y型密封圈，o型密封圈。y型密封圈的工作原理及特點：y型密封圈的截面呈現“y”型，當其裝在槽里時它內側的唇片就會和活塞或是活塞桿等相互緊密接觸，它的外側的唇片就會和缸筒或是液壓缸的上端蓋相互緊密接觸，當液壓缸工作時，液壓油就會通過活塞上的小孔，進入兩片唇片之間，把兩片唇片緊緊地壓在需要密封的地方，從而達到實現密封要求。這種

41、密封圈的特點是利用油壓進行密封，密封效果好，并且使用壽命長。o型密封圈的工作原理和特點：o形密封圈的截面呈現“o”型，裝入密封槽后，截面受壓變形，在無液體壓力時，靠o形密封圈的彈性對接觸面產生預接觸壓力，實現初始密封，可防止空氣及水分，雜質的侵入。當有少量液壓油流入它的密封槽時，已變形的o型密封圈在油壓的作用下，會向油流入的相反側靠攏，變形會更厲害，密封效果會更好。o型密封圈的特點：只適用于中、低壓的密封。對于活塞與缸筒間的密封采用y型密封圈。這是由于活塞的平均速度為0.02m/s，最高速度為0.1m/s，小于0.5m/s，工作壓力為16mpa，小于20mpa，工作溫度在-300c1000c之

42、間。因為壓力變化不大，滑動速度很小，所以不使用支撐環。對于活塞與缸筒之間的密封還要用一圈o型密封圈，這樣做是應為：如果只靠端蓋里的和導向套里的兩圈方形同軸密封圈來密封一個有外伸軸的液壓缸的話，效果一定不會很好，再有就是活塞上設置兩層開口朝一個方向的y型密封圈，是一種浪費，況且本液壓缸只是一側有液壓油的缸，然而，可能在某些情況下會有很少量的液壓油沒被y型圈密封住，這時，這一層o型密封圈就起作用了。9、活塞上的導向環的設置：活塞及活塞桿的導向一方面要滿足最小導向長度；另一方面要便于活塞及活塞桿的運動，考慮這兩方面的因素，決定在活塞的中間部位設置一個導向環。活塞上的導向環的材料選擇：導向環的材料選用

43、45鋼，由于液壓缸的結構復雜，拆裝不是很方便，并且液壓缸筒是主要的部件，所以，導向環應該選用比液壓缸筒稍軟一些的金屬材料，故選用45鋼。10、活塞桿及活塞的材料選用及熱處理工藝要求： 活塞桿的材料選用45鋼，活塞桿表面需要鍍上一層硬鉻，厚度25m。活塞桿外徑公差為f9，直線度為0.02/100，表面粗糙度r為0.4m并與活塞用螺栓連接成一體。液壓缸用的活塞材料要求淬火深度一般為0.51mm。11、活塞桿頂部的用于連接工作臺的結構： 工作臺在本次改造之前是與震擊活塞連接的，其上有用于與震擊活塞相連接的螺紋孔，可以利用它和原來的連接用的螺釘來連接工作臺與上圖中的構件，上圖中的構件與活塞桿是分開制造

44、的，這是為了加工及鑄造其毛胚的方便，它們的連接采用螺釘連接，在上圖構件上鉆通孔和用來與工作臺連接的螺紋孔。它的一些尺寸在上圖中均有表示，下端面的圓形定位槽是用于和活塞桿連接用的。它的最大的直徑是根據工作臺下端面的用于連接震擊活塞和工作臺的圓形槽確定的，以便于和工作臺相連接。1、螺釘的選用：選用國標gb/t70.12000的內六角圓柱頭螺釘。規格：m1040，共四個，均布。上圖中的構件與工作臺的連接仍用原來的螺釘。12、液壓缸筒的上端的法蘭的結構： 13、液壓缸筒的下端的法蘭的結構：14、原造型機的壓實活塞與工作臺之間的相互連接：用于連接的構件如下圖所示： 關于原造型機的壓實活塞與工作臺之間的相

45、互連接的構件，如果用螺紋連接，是可以加工出來的，但是安裝的時候會很不方便的，螺栓連接又不太合適，如果用螺釘連接的話，需要在這個構件的內圓柱面上和工作臺的下端的外圓柱面上加工用于安裝螺釘的小平面，這個在機加工方面很方便，而且由于螺釘的體積很小，所以采用螺釘連接是比較合適的。具體的螺釘種類和規格的選擇及加工小平面的個數的確定：螺釘的種類：十字槽沉頭螺釘第一部分z型；螺釘的規格：m620；螺釘的個數：8個；螺釘的國標：gb/t819.12000；需機加工的小平面個數：8個；螺釘在安裝時共分四組，在整個圓周上均布，用沉頭螺釘還有一個好處，就是螺釘的頭隱藏在構件之內，不會影響壓實機構的運動。這個構件的上

46、部外側的直徑取工作臺下部的凹槽的內原柱面的直徑425mm,下部的外側的直徑取壓實活塞的內部直徑430mm。五、液壓缸參數的確定1活塞的作用力f：對型砂的壓實比壓的確定，根據造型機的生產要求，選擇并確定壓實比壓為7kfg/cm2。液壓缸在工作時，活塞的作用力f，必須克服各項阻力，f=fe+ff+ff±fi >=294000n ，取320000n；fe外負載阻力（包括外摩擦阻力在內）；ff回油阻力；ff密封圈摩擦阻力；fi活塞在起動、制動或換向時的慣性力，在加速時取+fi，在減速時取-fi，在恒速時，取fi=0；f =dbdkd+dbdkd)式中f密封圈摩擦系數，按不同潤滑條件，可

47、取f=0.050.2； p密封圈兩側壓力差。bd,bd活塞及活塞桿密封圈寬度；kd,kd活塞及活塞桿密封圈摩擦修正系數，“o”型密封圈kd=0.15，呀緊型密封圈。kd=0.2，唇形密封圈kd=0.25。2、活塞加速度a活塞加速度或減速度a=±fi/mm活塞及負載質量；fi活塞及負載慣性力；由于活塞及負載在起動時，速度極低，所需時間較長，即很小。慣性力很小，不予考慮。由本液壓缸的特點可知，回油阻力很小，甚至為0，由于有液壓油的潤滑作用，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的數值主要取決于外附載阻力（包括自重、外摩擦阻力）。3、有關液壓缸的其它一些重要參數的計算與說明

48、：1）、面積比（即速度比）：=a1/a2=v1/v2=d2/（d2-d2）=25600/(25600-12100)=1.896,取2。2）、液壓缸活塞的理論推力：d=160mm，a1為201.6cm2，f1從機械工程手冊中選取為32.17kn，p1=16mpa，a2=106.03cm23）、效率i:機械效率m=0.9；容積效率v=1（彈性），0.98（活塞環）；作用力效率d=1（排油直接回油箱）；總效率=mvd=0.9；液壓缸負載率=實際使用推力/理論額定推力，考慮到本次改造的造型機應用的多種砂箱與模板，選取=0.50.7；4）、活塞線速度v:桿外推時的體積流量qv1 qv1 =10.44ml

49、/r 2000r/min60=0.348l/s；活塞最高線速度vmax vmax=qv1/a1=0.348/201.6=0.172m/s>0.1m/s ;kv是由1996年編制的機械工程手冊中選取kv=5 ;活塞平均線速度vm 由vmax=kvvm得，vm=vmax/kv=0.345m/s;5）、液壓缸流量qv 在活塞桿外推時，qv1=(a1vm )/v=4.17l/min ;在活塞桿下落時，qv2=qv1=4.17l/min ;6）、液壓缸功率p 當活塞桿外推時，p1=f1vm=6434w ;當活塞桿下降時，p2=f1vm=2400w ;4、液壓泵的選用：與液壓泵的選用有關的液壓缸的參

50、數：主要參數：壓力：（1）、額定壓力pn，根據國標gb234680（等效于iso3322）及計算得(6kgf/cm2+600kgf)/256cm2=16mpa；工作壓力的最高為16mpa。（2）、最高允許壓力pmax pmax<=1.5pn 取pmax=1.25pn，經計算得20mpa 。（3）、耐壓試驗壓力pt pt=1.5pn=2.4mpa ;根據最高的工作壓力16mpa，及最高允許壓力20mpa，由于鑄造車間的條件不是很好及液壓泵所能提供的最高壓力，選用內嚙合齒輪泵,因為齒輪泵對液壓油純凈程度不高，內嚙合齒輪泵所能提供的最高油壓為30mpa,當液壓油有清度污染時，還能繼續工作。再有

51、就是這樣選擇對濾油器的要求就不會高，這樣可以在選擇濾油器時可以節省一部分資金，降低成本。液壓泵選擇榆次銀安液壓泵有限公司生產的cbfc型內嚙合齒輪泵，這種齒輪泵的一些主要參數如下：型號cbfc10排量（ml/r）10.44壓力（mpa）最高壓力20額定壓力16轉速（r/min）額定轉速2000最高轉速2500驅動功率（kw）10外形尺寸（長寬高）(mm)170質量（kg）7.85額定流量（l/min）5.605、橡膠軟管的安裝要求：1） 、膠管應盡量短，最好橫平豎直，拐彎少，為避免管道皺折，減少壓力損失，膠管安裝的彎曲半徑要足夠大；2） 、膠管懸伸較長時要適當設置管夾及支架；3） 、膠管要盡量

52、避免交叉，平行膠管之間距離要大于100，以避免振動，并便于安裝管接頭和管夾；6、油箱的容積計算：油箱的有效容積（l）：；油箱的功能和作用：功能和作用主要是儲存油液，散發系統中累積的熱量，促進油液中氣體的分離，沉淀油液中的污物；油箱的種類選擇：1） 、便于散熱，降低液壓源振動對主機工作精度的影響，選用一個分離式油箱，和液壓泵相連；2）、因為本液壓缸還要求有一個高位油箱，并要利用大氣壓力來向液壓缸中補油，所以，再選用一個通大氣式油箱；7、濾油器的功能和作用：保護液壓泵，安裝在液壓泵的吸油管路上，由于采用了內嚙合齒輪泵，對液壓油的純凈程度要求較低，所以，可以采用過濾精度較低的網式濾油器，通油能力q=

53、4.17l/min；8、熱交換器功能和作用：液壓系統中常用液壓油的工作溫度3050為宜，最高不超過65，最小不低于15，由于活塞的運動速度v=0.104m/s，不高，且考慮到車間內的溫度，本液壓系統依靠自然冷卻便可使工作溫度控制在3050范圍內，不必安裝熱交換器。9、蓄能器的功能和作用及選擇：蓄能器在安裝的時候靠近振源，用于吸收液壓沖擊，壓力脈動，降低噪聲。考慮到本液壓缸的振動很輕微，液壓沖擊和壓力脈動還有噪聲很小，可以不安裝蓄能器。10、液壓油的選用：液壓油選用lhm54；11、液壓壓實機構的液壓系統的設計： 1)、液壓系統原理簡述：當操作人員進行加砂的工作時，兩個換向閥不帶電，處于中間位置

54、，當操作人員按下按鈕造型機開始工作時，3dt帶電，圖中下面的換向閥右移，6dt帶電，上面的換向閥左移，快速舉升缸開始工作。當調定壓力為5kgf的壓力繼電器開始動作時，5dt帶電，上面的換向閥右移，同時振動棒停止震動，壓實行程開始。當調定壓力為7kgf的壓力繼電器動作，接通時間繼電器，所有的電磁鐵都不帶電，處于中間位置，這時直通式溢留閥開始排油，造型機處于保壓狀態。過了時間繼電器的延時時間以后，4dt，6dt同時帶電，兩個換向閥同時左移，液壓缸排油，工作臺下降。12、其他一些液壓元、輔件的選擇：壓力計量程為20mpa；直通式溢流閥的壓力選為17mpa；13、液壓壓實機構的液壓系統的控制電路設計：

55、1）、程序控制圖表如下圖所示：2）、邏輯表達式：+7yj 3）、壓震機構及液壓泵的電動機的控制電路： 第二章 震擊機構的改造一、對原造型機的震擊機構的分析未改造之前的造型機是將微震機構和壓實結構及起模機構組合在一起，震擊活塞和工作臺合成一體，最中間是微震機構，屬于彈簧墊式的氣動微震機構。機構的工作過程如下：1、原始位置：此時彈簧高度為h0，為防止工作臺和壓實活塞在預震時發生撞擊，工作臺下沿和壓實活塞上沿之間，留有一定的間隙，一般為1520。2、預震：預震是指在加砂過程中或加砂后壓實之前的震擊。壓縮空氣進入震擊缸，使震擊活塞（工作臺）上升，同時使震鐵向下壓縮彈簧移動一段距離h。在震擊活塞和震鐵相對運動的過程中，進氣孔自動關閉，壓縮空氣在缸內膨脹做功，然后排氣孔打開，壓縮空氣排出，震擊缸內的氣壓迅速下降，震擊活塞和震鐵由于慣性仍繼續沿原方向運動一段距離。之后，震擊活塞工作臺等靠自重下落，震鐵則在彈簧恢復力的作用下向上運動，兩者發生碰撞，完成一次震擊，如此重復循環。3、壓震：壓震就是在壓實的同時進行震擊。這時壓縮空氣由壓實缸的底部的進氣