推杆镦粗机床工艺分析及结构设计.doc

济南大学毕业设计
1前言
1.1选题背景
1.1.1产品介绍
E/P杆广泛用于顶压销组件，是模具生产及制造中广泛应用的零件，E/P杆形状图1.1所示。由于模具产品要求精度较高，且模具零件毛坯的材质对于模具加工的质量和模具的寿命都有较大的影响特别是模具中的工具零件，尤其E/P杆用了4CrMoSiVi由于大量的使用了高碳高铬工具钢，这类材料的的冶金质量存在的缺陷会导致模具使用寿命的降低。例如存在大量的共晶网状碳化物，由于这种碳化物很硬也很脆。而且分布及其不均匀，从而降低了E/P杆的力学性能，恶化了热处理工艺性能，降低了模具的使用寿命，只有通过锻造，打碎共晶网状碳化物，并使碳化物分布均匀，晶粒组织细化，才能充分发挥高碳高铬工具钢的优良的力学性能[1]。所以为提高模具零件的加工工艺性和使用寿命，E/P杆生产的第一步工序便是将毛坯杆料进行加热镦粗，便逐渐产生了该工序的专用设备镦粗机。中频自动镦粗机是用于模具标准件推杆制造过程中“加热锻头”的自动化设备。本机主要用来生产E/P杆广泛应用于模具的生产制造。

图1.1 E/P杆示意图
1.1.2国内外研究现状、水平及存在的问题
1.1.2.1国内外研究现状、水平
在国内，只有极少数的企业生产镦粗机，但是绝大部分的推杆生产设备都是手动或者是半自动的，使用手动镦粗机的工人将圆柱型杆材装入镦粗模具加热后，通过老式的立式镦粗机镦粗成E/P，这种高度依赖人力的生产方式不但使产品质量较差，生产效率低，而且成产成本高，对于像推杆这样在模具生产制造中大量应用的零件，明显不能满足市场需要，严重制约和影响着E/P杆的大批量生产，从而对我国模具行业及制造业的发展产生了不利的影响。
在工业发达国家自动镦粗机已经达到了较高的水平,推杆的制造精度和加工质量越来越好,如国外镦粗机已经实现全自动化。为了防止加热锻头温度过高,目前一些国家已经通过电气控制来确定不同材料的加热温度和加热时间。通过采用电气控制、液压与气压传动控制技术等先进技术来实现不同材料不同型号的推杆的自动化生产。从上料到工序完成及废品检测完全实现自动化。
1.1.2.2存在的问题
在我国模具行业和机床生产行业快速发展的大背景下，E/P杆的生产没有实现自动化。因此，自动镦粗机的设计生产制造迫在眉睫也是势在必行。
随着机械制造装备业的发展，在各种装备的生产制造越来越多的使用自动化设备，对装备的质量和生产率提出了更高的要求。E/P杆加工也逐渐实现专门化，自动化。但是国内的镦粗机基本还处在半自动的水平，不能实现E/P杆的全自动化生产，与国外大部分能实现自动化生产有很大的差距。所以，镦粗机的自动化改造迫在眉睫，也是势在必行。
1.2选题的目的和意义
1.2.1选题的目的
在我国模具行业和机床生产行业快速发展的大背景下，E/P杆的生产没有实现自动化。因此实现自动镦粗机的设计生产对模具行的发展具有极大的意义。在这一目的下，进行了中频自动镦粗机的结构设计这个课题。
1.2.2选题的意义
中频自动镦粗机是一种专用机械，要求工作效率高，镦粗的精度高，自动化程度高。涉及到模具镦粗比计算，液压气压传动控制，机床导轨的选择等专业课知识。它的大部分结构采用液压气动控制，完成了中频自动镦粗机的设计，在成产E/P杆的过程中具有生产成本低，生产周期短，自动化程度高的意义。
对于本热来说，在大学四年学习完相关专业课以后。在学完相关专业课之后，通过分析设该设备需要完成的各个工序的动作，分析出该设备主要可分为几大机构。然后在老师的指导下完成中频自动锻缩机部分的结构设计，能使我对所学理论知识有了更深刻的理解，同时也可以使我更加系统地了解机械设计的全过程，从而为以后的能从事机械设计工作打下良好的基础。
1.3实施方案和主要研究手段
1.3.1实施方案
首先通过前期查阅大量参考资料和对实际设备的观察,了解国内外锻缩机的发展现状，国内的锻缩机自动化程度低，仅能实现镦粗卸料的自动化，不能实现从上料到卸料的全过程自动化。然后进一步总结该设备的工作过程。然后在查阅完资料后，根据所要求加工的E/P杆的参数计算出镦粗比，完成镦粗次数的计算。从而确定中频自动镦粗机的镦粗动作的次数，然后进行主要部件的动作设计，画出该设备的机构简图。最后正式进行该设备的零件结构设计，并完成中频自动推杆镦粗机的整体结构图。
1.3.2主要研究手段
主要的研究手段是，在所学的关于机械设计，机械制造装备及设计课程以及前期查阅大量参考文献的基础上，结合参观实习，使用《机械零件设计手册》、《液压与气压传动》、《冲压工艺与模具设计》等资料，进行不断的分析和比较，确定传动方案和机器的具体结构，并运用计算机进行辅助设计。

2 机器初步分析
在明确本次设计的目的之后，首先对本次设计进行理论分析，提出功能原理方案，继而提出镦粗机的具体工作方案[2]。然后在此基础上，进行中频自动镦粗机的结构设计。
2.1理论分析
2.1.1选择主要工作形式
根据要求，设计题目给定了E/P杆的长度和直径、机床的外形尺寸等参数。机器的主要功能和具体的工作方案，即以先实现自动上料，顶料，然后透过电感线圈加热，再有镦粗油缸在预置的模具内对加热锻头进行一次成型镦粗，然后再由顶料气缸实现对加工完成后的零件卸料，这一些动作通过电气控制部分进行协调控制。
为了实现这个具体功能，需要考虑解决三个问题：一是实现料杆的不间断自动上料，二是实现顶料油缸将料杆定出加热锻头的部分进行加热，三是实现料杆的不间断上料、顶料、加热、镦粗、卸料协调。
首先，为解决第一个问题，可以考虑采用双侧交替上料机构。这样有利于缩短上料时间，提高工作效率。为解决第二个问题，采用双行程气缸顶料，因为料杆的重量很轻，采用气缸顶料机构比连杆顶料效率更高且结构简单，且有易于维护等优点。顶料完成以后，再由载料移动机构将V型槽上的料杆运送至镦粗工位，另一侧的加热机构通过中频感应线圈移动至顶出断头的位置，进行加热，最后由镦粗油缸实现对加热锻头的一次镦粗成型。因为镦粗力较大，所有采用油缸进行镦粗，整个动作要求连贯，并且为了满足中频自动推杆镦粗机有较高的工作效率，采用中频电感线圈加热，这样节省了加热的时间。对于第三个问题，为了实现上料，顶料、加热、镦粗、卸料的协调，需要根据上料的速度，顶料的行程和速度、加热的时间、镦粗及保压时间等进行科学有效的计算，再由电气控制部分通过控制柜来实现。
这次设计的中频自动推杆镦粗机。主要采用了液压和气压部件来提供动力，采用液压系统来实现镦粗动作有如下优点：首先液压传动能在运行中实现无级调速，调速方便并且调速的调压等方便并且可调的范围比较大，对自动镦粗机而言，这样易于调控镦粗力的大小，从而适用不同规格E/P杆的镦粗力要求。此外液压传动也有其他传统方式无法比拟的优点，例如液压系统工作比较平稳、反应快、液压传动装置易于实现过载保护、同等功率的情况下，液压传动装置的体积小，重量轻，结构紧凑等。此外，从经济性来考虑，相对于采用其他装置生产该机器企业的制造成本更低。液压技术是比较成熟的技术，可以选择整体或者部分的外购，这样即利于总的镦粗机的后期零件更换维修，又能降低生产制造和维修养护的成本。
2.1.2工作机构动作分析
本中频自动推杆镦粗机主要有以下几个机构动作：
①双侧上料机构自动上料
②双侧顶料气缸顶料动作
③顶料气缸将载料机构中的待加工料杆顶出15毫米的镦粗距离
④加热线圈在气缸的带动下左右移动
⑤导轨气缸带动载料移动机构的前后移动
⑥镦粗油缸带动冲头的镦粗动作
⑦顶料气缸的卸料动作
2.1.3具体工作过程分析
中频自动推杆镦粗机主要分为以下两个工作过程：
①在加工前先对机器进行例行检查和调试
首先检查机床的电气保护地线，尤其是感应电源部分的地线必须完好有效。在对对导轨进行注油润滑，并且检测感应圈的形状是否正常，各圈之间不能接触，对液压和气动系统进行检查。然后开启机器电源，打开电气控制柜，不放零件空运行机器，检查上料气缸、镦粗油缸、导轨气缸等是否功能正常，并根据每次所要生产的E/P杆的参数，选择安装相对应的模具和顶料推杆，最后安装电感线圈、冲头等，调整V型槽的位置使其中心线有模具的中心线对齐。
②零件的加工过程
将待加工的料杆放入上料机构中，然后排成一排。首先料杆在上料机构中气缸等的控制下，一次一根的有效的落入上料槽中。在上料气缸的作用下顶入载料移动机构中的V型槽中前段进入镦粗模具中。然后在导轨气缸的带动下，V型槽中的料杆移动至镦粗工位将料杆顶出15毫米的锻头部分。在中频加热部分的气缸带动下，感应线圈向右移动，移动至锻头处（此时锻头在线圈中间），完成对锻头的加热。加热完成后锻头达到一定的温度，镦粗油缸带动冲头向右移动，一次镦粗成型，然后感应线圈和镦粗油缸退回，在导轨气缸的带动下，锻压完成的零件进入下一工位，被另一个顶料气缸顶出模具，进入卸料机构。与此同时，第二根料杆已经进入加工过程，后续料杆亦然，从而实现E/P杆的自动化加工。
2.2结构初步设计
通过对机器的分析，可知该自动推杆镦粗机主要由上料机构、顶料机构、中频加热机构、镦粗机构、载料移动机构、卸料机构和床身等机构组成。为了使机器更有效地完成生产任务，现对机器七个大的部件进行了初步的结构设计，对各个机构在机床中所在的位置进行了初步的布置。
该自动锻缩机关键零件有两个油缸和四个气缸，胎模，冲头等，这些油缸气缸可以根据计算所得的参数进行外购，镦粗模具根据所要加工的E/P杆的参数可以进行设计一些列参数的模具，以便在成产中使用。模具用压盖板和螺钉的固定方法固定在载料移动机构上，这样的设计便于拆卸和更换，冲头采用三爪卡盘式固定方法固定在于镦粗油缸活塞杆相连的固定块上，同时设计的冲头和模具型号应对应适用。这样的胎模和冲头的设计可以使该机床适用于不同型号的E/P杆的加工。
自动镦粗机采用了模块化设计，各个主要部件单独安装完成后在进行整个机床的组装，最后安装液压、气动和电气控制系统。各个部件的结构方案如图2.1所示。

图2.1 中频自动镦粗机结构方案图

1.导轨气缸 2.载料移动机构 3.上料槽 4.顶料气缸 5.顶料油缸 6.顶料气缸
7.电感线圈 8.镦粗油缸 9.下料机构
该结构方案动作顺序及耗时如下：
①上料：由上料机构将料送入3上料槽中，耗时1秒。
②顶料：气缸4将料由上料槽顶入台模顶出15mm，耗时1秒。
③镦粗槽载料左移（左侧上料）：由气缸1推动，镦粗槽载着推杆向左移动，同时左侧的上料机构完成上料动作，耗时1秒。
④感应线圈将第一根推杆加热，加热时间为10秒：同时顶料油缸推进定位，顶料气缸6将推杆推进定位。
⑤镦粗：镦粗油缸8动作 完成第一根推杆的镦粗，镦粗动作，耗时2秒。
⑥感应线圈、顶料油缸和镦粗油缸都回到原来位子，耗时1秒。
⑦镦粗槽载件右移：由导轨气缸1动作使得镦粗槽载件右移，左侧料进入镦粗工 位，耗时1秒。
⑧感应线圈加热推杆（同时左侧卸件、左侧上料），顶料油缸推进定位：重复(5)、(6)工序完成右侧卸件，左侧上料，耗时13s秒。
⑨镦粗槽左移，重复③进入下一循环，耗时1秒。
综上所述，在完成对中频自动镦粗机的调试以后，放入工件，在一个循环周期大约28秒到35秒的时间内，能完成2个工件的加工，然后不间断的进入下一循环，操作工人只需负责往自动上料机构里增加料杆即可，能达到高效生产的目的，满足了设计要求。

3 工艺尺寸设计及计算
3.1镦粗比计算
3.1.1镦粗比 [3]：
镦粗比的计算公式为：
（3.1）

图3.1坯料示意图

3.1.2镦粗比的计算
根据设计任务书，工件材料及坯料尺寸：4CrMoSiVi，0.33-0.34 %C；直径φ5.0-φ16, 长度50-300 本次计算以尺寸如图3.2所示的E/P杆为例，来计算镦粗比及选择毛坯零件的尺寸。

图3.2 E/P杆示意图
锻头部分镦粗后的体积为：
= （3.2）
锻头部分镦粗前的体积为：
（3.3） （3.4）
由以上三式计算可得，
3.2毛坯尺寸的计算
所以料杆坯料的下料尺寸：

带入镦粗比公式（3.1）

通过查资料可得，钢坯镦粗的镦粗比不得超过2.5~3.0，最好是在2.0~2.2范围之内，所以该E/P杆的镦粗比在所允许的范围之内，所以可以一次镦粗成型。

4 液压及气压部分的设计
4.1气缸的设计
首先，根据工作机构运动要求选择气缸的类型，由于四种气缸都要带动从动件往复运动，所以要选择双作用气缸[4]。
下面是气缸的计算过程：
4.1.1气缸的计算
4.1.1.1缸筒大小的计算[5]
假设气缸横放，有活塞杆一端向左。缸的内径为D，活塞直径为d， 单位均为m；活塞左行时活塞杆产生推力设为F1 ，活塞右行时活塞杆产生拉力设为F2 ，有公式：
(4-1)
(4-2)
其中，P ——气缸工作压力，单位为Pa；
Fz——气缸工作的总阻力，单位为N。
气缸工作的总阻力Fz与众多因素有关，如运动部件的惯性力，背压阻力，密封处的摩擦力等。以上因素以载荷率η的形式计入公式，如计算气缸的静推力F1 和静拉力F2 ，则在计入载荷率后，公式为：
(4-3) (4-4)
计入载荷率后就能保证气缸工作时的动态特性。
若气缸动态参数要求较高，且工作频率高，其载荷率一般取η=0.3～0.5，速度高时取小值，速度低时取大值；若气缸动态参数要求一般，且工作频率低，基本是匀速运动，其载荷率可取η=0.7～0.85。
由公式（3-3）、（3-4）可求得气缸直径D：
当推力做功时，
(4-5)
当拉力做功时，
(4-6)
公式（4-6）中的活塞杆直径d可根据气缸拉力预先估定，一般估算d=（0.2～0.3）D，必要时也可取d=(0.16～0.4)D。
将 d/D = 0.16～0.4代入（3-6），可得：
(4-7)
系数在缸径较大时取小值，缸径较小时取大值。
4.1.1.2活塞杆的设计计算
活塞杆可按强度条件计算，当活塞杆的长度L较小时 (L≤10d) ，可以只按强度条件计算活塞杆直径d，公式为：
（4-8）
其中，，
——材料的抗拉强度，单位Pa；
S ——安全系数，取S≥1.4；
F1——气缸推力；
4.1.1.3缸筒壁厚的设计计算
缸筒直接承受压力，需要有一定的厚度。由于一般气缸缸筒壁厚与内径之比δ/D≤1/10，通常可按薄壁筒计算，公式为：
（4-9）
其中，δ ——壁厚，单位为m；
Pt ——气缸试验压力，一般取Pt=1.5 P，单位Pa；
——缸筒材料的许用应力，=/S ，单位MPa；
——材料抗拉强度，单位Pa；
S ——安全系数，一般取S=6～8。
4.1.2气缸的选择
根据以上公式，计算出气缸的内径，行程范围，推力可选择气缸。
4.1.2.1顶料气缸的选择
①顶料气缸的作用是将落料槽中的料杆顶入V型槽里，所以V型槽的长度就是气缸的最大行程。因为E/P杆的长度最大为为300，所以气缸最大行程大于300即可，加工不同长度的E/P杆通过调整气缸通气前的初始位置和顶杆的长度调节来实现。
根据任务书，所加工的工件材料是4CrMoSiVi，坯料尺寸为直径φ5.0-φ16, 长度50-300。上料槽和V型槽的材料为碳钢。
根据重量公式： （4.10）
（4.11）
又通过查表可得[6]：
钢之间的摩擦系数，
密度为，
重力加速度，
坯料与V型槽之间的摩擦力
（4.12）
代入数据的：
所选顶料气缸的推力要大于摩擦阻力，气缸的行程要大于300mm即可。
将带入公式(4-7)可得，

由以上可知，气缸的大径不小于30mm，行程大于300mm即可满足要求。

②计算活塞杆的强度，由推力F1=112.63N,查表得=500Mpa[7]
由公式（4.8）

通过，计算可得活塞杆不小于0.76mm
③缸筒壁厚的设计计算
缸筒直接承受压力，需要有一定的厚度。由于一般气缸缸筒壁厚与内径之比 δ/D≤1/10，通常可按薄壁筒计算，由公式（4-9）为：
其中，δ ——壁厚，单位为m；
Pt ——气缸试验压力，一般取Pt=1.5 P，单位Pa；
——缸筒材料的许用应力，=/S ，单位MPa；
——材料抗拉强度，单位Pa；
S ——安全系数，一般取S=6～8。
缸体材料选为45钢，查表得=100MPa，S取8，
则 1.6（mm）
计算出的缸体壁厚特别小，所以选缸的时候所有气缸基本都可以满足使用要求。通过以上计算，得到气缸参数为内径不小于30mm，行程大于300mm，可选350mm行程。活塞杆直径不小于0.76mm，壁厚不小于1.6mm。综上所述，查表可选气缸（文献）：可选气缸DGAⅡ32×350MS.
其中AⅡ代表的气缸气缸是无缓冲气缸，32代表外径尺寸是32mm，350代表行程是350mm。MS1代表脚架式气缸。
4.1.2.2轨道移动气缸的选择
据估算镦粗载体部分移动所需的拉力为F=3000N左右。
代入公式(4-7)得，

由以上数据可得，D=100mm可满足使用要求。
又由总装图可知，镦粗载体机构的行程为300mm，所需拉力为3000N，气缸内径为100mm则可以查表使用QGAⅡ100×350MP2气缸，该气缸的主要参数是：内径为100mm，行程为350mm，在气压为0.4MPa是可提供3190N的压力。AⅡ代表无缓冲气缸，MP2表示尾部双耳式气缸。可以满足使用要求。
4.1.2.3加热线圈气缸的选择
据估算加热线圈部分移动所需的拉力为F=1000N左右。有总装图可知行程为140mm
代入公式(4-7)得，

所以，可以选择D=65mm可以满足要求。
综上，加热线圈部分气缸行程为120mm，所提供力为1000N，气缸内径为65mm，根据以上参数，查表可选择QGAⅡ65×150 MP2型号气缸。
4.2液压缸的设计
设计液压缸时，必须对整个系统工况进行分析，确定最大负载力，根据负载力和速度决定液压缸的主要尺寸。然后根据使用要求确定结构类型、安装空间尺寸、安装形式等，之后在进行结构设计。由于单活塞液压缸在液压传动系统中应用比较广泛，市场上他的供货品种、规格比较齐全，所以才用但活塞杆液压缸。
根据本锻缩机的实际情况，选择双作用单活塞杆液压缸。镦粗油缸跟顶料油缸采用相同型号的缸。
由设计任务书可知，镦粗力为5吨至10吨。
即液压缸所需提供的最大镦粗力
4.2.1.油缸工作压力的确定
液压缸所能客服的最大负载和有限作用面积的关系可用下公式表示
（4.13）
其中，F——液压缸的最大负载力，包括工作负载、摩擦力、惯性力（单位：N）
P——液压缸的工作压力（单位：MPa）
A——液压缸的（活塞）的有效作用面积（单位：）
中频自动锻缩机是半精加工机床，查表可得常用的系统压力为3~5MPa，在这里取5MPa。
将，带公式（ 4.13 ）得，

4.2.2 液压缸内径的确定
液压缸的内径一般根据最大工作负载来确定
液压缸的有效工作面积为：
（4.14）
对于无活塞杆腔，液压缸内径为:
（4.15）

将带入（ 4.14）（4.15）得，,通过查表GB/T2348—1993可知道，D可以取160mm，200mm，因为考虑到摩擦力，惯性力等，当D取160mm时，可能达不到要求的5吨镦粗力，所以取D=200mm
因为镦粗油缸活塞缸所受的力为压力，则取活塞杆直径，通过查表得活塞杆受压缩工作压力p不大于5MPa时，，所以。通过查GB/T2348——1993可得，可以取d=100mm
4.2.3液压缸行程的确定
通过在中频自动锻缩机总装图中可以看到，液压缸行程不大于200mm，所以可取液压缸行程为200mm
综上，油缸的内径D=200mm，d=100mm，p=5MPa，活塞杆推力不小于9.8KN，活塞杆长度不大于200mm。有以上参数可知，该油缸的工作压力不大，油缸内径也不大，活塞杆长度跟直径之比远小于10，所有不需要校核。 通过以上参数，通过查液压设计手册，可选HSG※01-200/dE液压缸。
4.3 自动镦粗机的液压系统设计准则
4.3.1液压系统的基本要求[8]
①在计算机控制下，能实现液压机在较小工作行程和回程时有较高的工作循环次数即快锻次数，通常应大于每分钟80次。
②液压机在较高锻造次数下工作，要使液压系统的冲击、振动控制在最小范围之内，即系统在高压大流量（几千升乃至上万升）、工作循环次数较高状态下，能安全、正常、稳定工作，并要充分保证液压机本体工作的平稳性。
③由于活动横梁的位置直接影响到锻件的尺寸精度，要求控制液压机百吨左右的横梁的动作，包括空程下降、回程至停止、加压至回程位置等，横梁置的精度，即锻件高度尺寸精度。
④快锻液压机把主缸的进油和排油分开，使它们走两股道，让液体在系统内沿单行道走环形回路，
从而大大减少了液压冲击和振动。
⑤各种液压元器件包括主泵、主阀、先导阀及监控元件全部选用进口元件，以保证系统工作的可
靠性和稳定性。其余选择标准逻辑阀插装组件，性能好，质量高，互换性好，备件易购置，同时液压阀块的制造也相对简单。
4.3.2快锻压机的液压系统设计及注意事项
①大通径的高压管路使用接管法兰。由于快锻液压机管子壁厚一般比较厚，在使用传统插焊法兰时，管道会受到液压油的冲击。久而久之，液压油的反复冲击会使管路与法兰的焊缝松动，导致漏油。比较好的解决方法是使用接管式法兰，只要在管子坡口处焊接即可。
② 由于泵的高压油、回油及泄油都是连到主管路上通油缸或油箱，因此，要加截止阀，防止检修泵时主管路里的油流出。
③阀台要比主管路要高，防止在检修阀块时主管路里的油在重力作用下回流阀块。同时在主管路上增加排气装置，可以防止出现虹吸现象并在启动时放掉管道中的空气。
④高压管路不使用弯头，采用压机折弯。由于弯头的弯曲半径为外径的1.5 倍，弯曲半径小，造成弯头承受的液压冲击大，时间长了，容易漏油。而采用机械或人工煨弯由于其弯曲半径大，可避免此问题。但弯管应在装有胎具的弯管机上进行，管子煨弯后，不允许有皱纹和裂纹。
⑤对系统油温、油压均有显示和控制及连锁、报警等。在油箱上设置一个液位显示控制器装置，随时显示液位位置和变化，并将控制点的信号取出通
过电气控制循环阀的动作，与主泵、循环泵等连锁。
⑥在低压管路上均设有橡胶减振器，另外对较小的高压管路尽量选用了高压胶管，这样可以减小振动，防止泄漏，同时为管道的安装和检修创造了良好的条件。正确安装的软管应该弯数最少，用直角接头代替直接头可以减少弯数，缩短长度。同时用支架和管夹固定软管，以减小软管的摆动，避免在升压及卸荷时出现的“劈啪”声。
⑦具有外部泄油的减压阀、顺序阀、电磁阀等的泄油口与回油管连通时不允许有背压。否则应单独接回油箱，以免影响阀的正常工作。
⑧将系统的各个部分的工作压力、管路、阀的开启状态等信号检测出来，提供给电气控制系统，以达到对液压系统各动作状态的显示、控制、联锁、报警、保护，以确保系统能安全正常工作。比如蝶阀增加接近开关，防止在蝶阀没有打开的情况下泵吸油或系统回油。
5导轨设计
中频自动镦粗机的载料移动机构有一对导轨副，下面根据动作要求进行导轨设计。下导轨为不动的支撑导轨，上导轨为动导轨。导轨副的重要功用是导向和承载。因此，导轨副只允许有一个自由度，普通导轨以及静压导轨、动压导轨等导轨副工作面之间的摩擦性质为滑动摩擦滚动到贵副工作面之间装有滚动体，使两导轨面之间形成滚动摩擦。[9]
5.1导轨应满足的基本要求[10]
①导向精度
导向精度主要是指动导轨运动轨迹的精确度。影响导向精度的主要因素有：导轨的几个精度和接触精度、导轨的结构形式、导轨以及支撑零件的刚度和热变形。静（动）压导轨副之间的幽默厚度及其刚度等。
②精度保持性精度保持性精度保持性精度保持性
主要有到过的耐磨性决定。耐磨性与导轨的材料、导轨摩擦性质、导轨上的压强机器分布规律等因素有关。
③刚度
刚度包括导轨的自身刚度和接触刚度。导轨的刚度不足会影响部件之间的相对位置和导向精度。导轨刚度主要取决于导轨的型式、尺寸、与支撑件的连接方式及受力状况等因素。
④ 低速运动的平稳性。
动导轨作低速运动或微量位移时易产生摩擦自激振动，即爬行现象。爬行会降低定位精度或增大被加工工件表面的粗糙度的值。
5.2导轨副材料的构成
根据摩擦学的理论，不同材料所组成的运动副的摩擦损比相同材料的药效。常用下列材料组合构成导轨副。
①铸铁—铸铁
动导轨常用灰铸铁，支撑导轨采用铸铁、高磷铸铁（含磷量高于0.4%也可高于0.6%）和合金铸铁（磷铜钛铸铁、钒钛铸铁等），其耐磨性比普通铸铁高2~4倍，一般用于精密机床上。
②铸铁—淬硬铸铁
动导轨采用普通灰铸铁，并经刮配加工。支撑导轨常用HT20~HT40铸铁并进行表面淬火提高其硬度及耐磨性。一般说来，动导轨的硬度比支撑到过的硬度低HB15~HB45为宜。导轨表面淬火常用感应淬火、接触电阻淬火和火焰淬火等。
③铸铁—淬硬钢板
动导轨用铸铁。支撑导轨为碳素钢（T10A,T8A等）或合金钢（40Cr，CrWMn等）淬硬钢导轨。
④有色金属—铸铁
在重型机床导轨（例如龙门刨床工作台主运动导轨），为防止撕裂、降低磨损、保证运动导轨的平稳性和提高移动导轨精度，在动导轨机体上镶装ZQSn6-6-3，ZQAl-9-2等有色金属板。
5.3各种界面导轨的选择
机床导轨主要结构形式及特点
机床导轨的主要结构形式，按截面形状分有三角形、矩形、燕尾形和圆柱形四种。它们的特点是：
    ①双三角形导轨  它的导向性和精度保持都较好，导向性能随顶角的大小而不同。当导轨面磨损后，有自动下沉补偿磨损量的特点。
    ②双矩形导轨  它的承载能力大，摩擦系数比三角形导轨小，加工检验方便，但导向性较差。
   ③燕尾形导轨  导轨的夹角α通常为55°。导轨接触面小，刚性较差，但间隙调整方便，并能承受侧力矩。
④圆柱形导轨，不易积存大量较大切屑和润滑油，磨损后难以调整和补偿间隙。主要用于受轴向载荷的场合。

图5.1 双矩形导轨示意图
根据以上导轨的设计原则，结合中频自动锻缩机的实际工况，E/P杆的加工精度主要靠模具来保证，对轨精度不要求很高，所以没必要选择双三角导轨，同时又由于双矩形导轨加工方便，成本很低。本着在满足使用要求的情况下选择成本低机构的原则，总结得到选用铸铁—淬硬铸铁作为导轨副的材料，选择如图5.1所示的双矩形导轨来作为本机的导轨。

6 设备的维护
6.1润滑的作用
润滑的作用是减少摩擦、降低温度、并和密封装置一起保护润滑件不受到外界的损伤我们很容易从设备的磨损规律中得知，正常磨损期越长，设备的使用效果就越好。也就是说，要使设备在使用期中的使用效果最佳，就必须使正常磨损期等于设备的自然寿命。由此，可以以得出这样一个基本概念，就是设备在投入生产使用以后，希望它在使用期的可以利用时间越多越好。设备使用效果的时间可以利用率的高低，是由设备停机检修时间决定。设备的停机检修时间越多，可以工作的时间就越少，时间可以利用率就越低；反之，时间可以利用率就越高。我们理想的要求是，要求设备的时间可以利率为百分之百。如果想要达到这一目标，会涉及很多方面的因素，就设备自身而言，除构成期的质量是基础条件外，使用期的正确、合理使用，精心维护保养，认真地管理，是延长设备寿命的客观要求，是充分发挥设备效能，提高时间可以利用率的基本条件。实际工作中的无数事例表明，相同型号、同一制造厂在同期投入生产使用的设备，在同一环境条件下工作，由于使用以及维护保养条件的优劣，使用效果悬殊很大。这种情况不仅在两台设备之间，即使在同一台设备，会因不同的操作使用人员之使用、维护保养水平的差异，使用效果也不相同。[15]
6.2导轨的润滑 
导轨是在机床上用来支承以及引导部件沿着一定的轨迹准确运动或起夹紧定位作用的轨道。轨道的准确度以及移动精度，直接影响机床的加工精度。本设计选用的是矩形滑动导轨。常用的导轨材料是铸铁、钢、塑料或复合材料等。    
6.2.1导轨润滑剂的作用
    ①导轨润滑剂的目的之一就是使导轨尽量接近液体摩擦状态下工作，来减小摩擦阻力，降低驱动功率，提高工作效率。 
②避免低速重载下发生爬行现象以及减少振动。
③降低高速时摩擦热以及减少热变形。
6.2.2机床导轨润滑油的选择 
  根据经验及数据，选用机床导轨润滑油时主要考虑下列因素。[16]
①既作液压介质又作导轨油的润滑油 根据不同类型的机床导轨的需要，可以以选用同时用作液压介质的导轨润滑油，既需要满足导轨的要求，又要满足液压系统的要求。 
 ②按滑动速度以及平均压力来选择粘度。 
③根据国内外机床导轨润滑实际应用来选择，在选择使用导轨润滑剂时，还可以参考国内外现有机动床导轨润滑实际应用的例子来选用。

7结 论
推杆镦粗机作为一台产效率较高的专用锻压机床，主要用于模具加工中常用零件推杆的加热锻头工序的生产。主要设计它的总体结构，根据设计分机床送料机构、顶料机构、中频加热机构、镦粗机构、载料移动机构、卸料机构和床身等组成。
在对整台机器的设计过程中，我以其功能目标为出发点，通过调查、分析已有的产品，逐渐形成了自己的设计思路，提出了比较可靠的原理方案。在结构设计前的阶段，为了确定镦粗次数，进行了镦粗比和下料尺寸等的计算。在结构设计阶段，根据所给的镦粗力大小和料杆的参数，通过计算，获得所需的各种气缸和油缸的参数，并通过查手册，选定了各种气缸和液压缸的型号。并着重设计了载料移动机构的导轨部分。提出了液压系统的设计要求。在完成结构设计之后，对机器的润滑保养等也做了一定的分析。
以上说明介绍了自动推杆镦粗机设计过程，包括设计思路和具体实现方法。由于本人知识水平有限，可能或多或少的存在一些问题，还需要进一步的研究和改进。

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