銑削專用機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì) 班級(jí)：機(jī)設(shè)11-7班 題目：銑削專用機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 小組成員：楊亞明 成績(jī)： 目錄前言 2合肥工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書4第一章 技術(shù)參數(shù)分析51. 負(fù)載分析52. 繪制液壓缸負(fù)載圖和速度圖63. 初步確定液壓缸參數(shù)7第二章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 101. 擬定液壓系統(tǒng)圖 102. 選擇液壓元件 113. 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 13第三章 集成塊設(shè)計(jì) 151. 將液壓系統(tǒng)圖初步集成 152. 頂蓋設(shè)計(jì) 153. 夾緊塊設(shè)計(jì) 164. 壓力塊設(shè)計(jì) 175. 中間塊設(shè)計(jì) 186. 底板設(shè)計(jì) 197. 集成塊裝配圖 208. 集成塊爆炸圖 21總結(jié) 22前言液壓傳動(dòng)技術(shù)是機(jī)械設(shè)備中發(fā)展最

2、快的技術(shù)之一，特別是近年來(lái)與微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合，使液壓技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段，機(jī)、電、液、氣一體是當(dāng)今機(jī)械設(shè)備的發(fā)展方向。在數(shù)控加工的機(jī)械設(shè)備中已經(jīng)廣泛引用液壓技術(shù)。作為數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的學(xué)生初步學(xué)會(huì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，熟悉分析液壓系統(tǒng)的工作原理的方法，掌握液壓元件的作用與選型及液壓系統(tǒng)的維護(hù)與修理將是十分必要的。液壓傳動(dòng)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門都得到了廣泛的應(yīng)用，但是各部門采用液壓傳動(dòng)的處發(fā)點(diǎn)不盡相同：例如，工程機(jī)械、壓力機(jī)械采用液壓傳動(dòng)的主要原因是取其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸出力大；航空工業(yè)采用液壓傳動(dòng)的主要原因是取其重量輕、體積??；機(jī)床上采用液壓傳動(dòng)的主要原因則是取其在工作過(guò)程中能無(wú)級(jí)變速，易于實(shí)現(xiàn)

3、自動(dòng)化，能實(shí)現(xiàn)換向頻繁的往復(fù)運(yùn)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。為此，液壓傳動(dòng)常在機(jī)床的如下一些裝置中使用：1 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置這項(xiàng)應(yīng)用在機(jī)床上最為廣泛，磨床的砂輪架，車床、自動(dòng)車床的刀架或轉(zhuǎn)塔刀架，磨床、鉆床、銑床、刨床的工作臺(tái)或主軸箱，組合機(jī)床的動(dòng)力頭或滑臺(tái)等，都可采用液壓傳動(dòng)。2 往復(fù)主體運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置龍門刨床的工作臺(tái)、牛頭刨床或插床的滑枕，都可以采用液壓傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)其所需的高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，前者的速度可達(dá)6090m/min，后者的速度可達(dá)3050m/min。這些情況下采用液壓傳動(dòng)，在減少換向沖擊、降低能量消耗，縮短換向時(shí)間等方面都很有利。3 回轉(zhuǎn)主體運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置車床主軸可以采用液壓傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速的回轉(zhuǎn)主體運(yùn)動(dòng)，但

4、是這一應(yīng)用目前還不普遍。4 仿形裝置車床、銑床、刨床上的仿形加工可以采用液壓伺服系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其精度最高可達(dá)0.010.02mm。此外，磨床上的成型砂輪修正裝置和標(biāo)準(zhǔn)四缸校正裝置亦可采用這種系統(tǒng)。5. 輔助裝置機(jī)床上的夾緊裝置，變速裝置、絲杠螺母間隙消除裝置，垂直移動(dòng)部件的平衡裝置，分度裝置，工件和刀具的裝卸、輸送、儲(chǔ)存裝置等，都可以采用液壓傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣做有利于簡(jiǎn)化機(jī)床結(jié)構(gòu)，提高機(jī)床自動(dòng)化的程度。液壓動(dòng)力滑臺(tái)是利用液壓缸將泵站提供的液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)榛_(tái)運(yùn)動(dòng)所需的機(jī)械能，來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)并完成一定得動(dòng)作循環(huán)，是一種以速度變換為主的中、低壓液壓系統(tǒng)，在高效、專用、自動(dòng)化程度較高的機(jī)床中已得到廣泛的應(yīng)用

5、。因此，在液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)中具有綜合性和代表性，通過(guò)本畢業(yè)設(shè)計(jì)可以全面的應(yīng)用和鞏固所學(xué)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)理論知識(shí)，提高機(jī)械設(shè)計(jì)能力和繪圖能力，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)新技術(shù)、獲取信息和理論聯(lián)系實(shí)際的能力，特別是使學(xué)生在液壓傳動(dòng)與控制的基本理論和應(yīng)用方面得到進(jìn)一步的提高。合肥工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè) 計(jì)題 目銑削專用機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成績(jī)主要內(nèi)容設(shè)計(jì)一臺(tái)銑削專用機(jī)床液壓系統(tǒng)（含圖）。該液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工件夾緊工作臺(tái)快進(jìn)工作臺(tái)工進(jìn)工作臺(tái)快退工件松開。運(yùn)動(dòng)部件的重力為25000N，快進(jìn)、快退速度為5m/min，工進(jìn)速度為1001200mm/min，最大行程為400mm，其中工進(jìn)行程為180mm，最大切削

6、力為18000N。采用平面導(dǎo)軌，夾緊缸的行程為20mm，夾緊力為30000N，夾緊時(shí)間為1s。指導(dǎo)教師意見簽名： 201 年 月 日設(shè)計(jì)的主要技術(shù)參數(shù)已知該液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)是：工件夾緊?工作臺(tái)快進(jìn)?工作臺(tái)工進(jìn)?工作臺(tái)快退?工件松開。運(yùn)動(dòng)部件的重力為25000N，快進(jìn)、快退速度為5m/min，共進(jìn)速度為1001200mm/min，最大行程為400mm，其中共進(jìn)行程為180mm，最大切削力為18000N。采用平面導(dǎo)軌，夾緊缸的行程為20mm，夾緊力為30000N，夾緊時(shí)間為1s。第一章 技術(shù)參數(shù)分析1. 負(fù)載分析（1） 工作負(fù)載（2） 摩擦阻力 靜摩擦阻力 動(dòng)摩擦阻力（3） 慣性負(fù)載根據(jù)上式計(jì)算

7、可列出各工況負(fù)載及運(yùn)動(dòng)時(shí)間見下表各工況時(shí)負(fù)載及運(yùn)動(dòng)時(shí)間計(jì)算結(jié)果工況液壓缸負(fù)載 F/N液壓缸推力速度運(yùn)動(dòng)時(shí)間啟動(dòng)5555.600加速7502.200快進(jìn)2777.852.64工進(jìn)22777.80.11.21089快退2777.854.8 注：取液壓缸=0.9 。表1-12. 繪制液壓缸負(fù)載圖和速度圖根據(jù)各工況時(shí)負(fù)載及運(yùn)動(dòng)時(shí)間計(jì)算各結(jié)果表，可繪制負(fù)載行程圖（Fs）如下圖及速度行程圖（vs）如下圖。圖1-1 負(fù)載行程圖（Fs）圖1-2 速度行程圖（vs）3. 初步確定液壓缸參數(shù)（1） 初步確定液壓缸工作壓力 初選液壓缸工作壓力P=3MPa （2） 計(jì)算液壓缸尺寸為了簡(jiǎn)化專用機(jī)床結(jié)構(gòu)，液壓缸采用單桿活

8、塞，為使快進(jìn)快退相同則用單桿活塞缸的差動(dòng)連接，所以液壓缸無(wú)桿腔面積和有桿面積的關(guān)系應(yīng)為,即活塞直徑d和液壓缸內(nèi)徑D應(yīng)符合d=0.707D。由表10-4取液壓缸背壓，差動(dòng)時(shí)回油壓力損失,可得液壓缸無(wú)桿腔面積,取液壓缸。根據(jù)GB/T23481993（ISO3320）選D=110mm，活塞桿直徑d= 0.707D=77.77mm；取d=80mm計(jì)算液壓缸實(shí)際有效工作面積驗(yàn)算滿足最低速度要求之面積，按試（10.2-6）本液壓系統(tǒng)采用調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，使用國(guó)產(chǎn)GE系列調(diào)速閥，型號(hào)為AQF3E66B,從樣本中可差得其,已知給定,則可得 能滿足上式要求。（3） 液壓缸各工況下壓力，流量及功率的計(jì)算，其計(jì)算

9、結(jié)果列于下表。液壓缸各工況下壓力、流量及功率計(jì)算表工況負(fù)載/N回油腔壓力輸入流量q/L/min進(jìn)油腔壓力輸入功率P/kW計(jì)算公式快進(jìn) （差動(dòng)） 啟動(dòng)5555.61.11加速7502.22.02恒速2777.825.121.020.43工進(jìn)22777.80.811.400.952.900.55快退起動(dòng)5555.61.24加速7502.22.83恒速2777.822.381.710.638表1-2根據(jù)上表可繪制出下圖液壓缸工況圖。圖1-3 液壓缸工況圖第二章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)1. 擬定液壓系統(tǒng)圖（1） 選擇液壓基本回路：從工況圖上可以得出本系統(tǒng)壓力、流量和功率都較小，可以選用單定量泵和溢流閥組成的供油

10、源。調(diào)速系統(tǒng)可采用調(diào)速閥出口節(jié)流調(diào)速回路，以滿足銑削加工的順銑或逆銑而且速度穩(wěn)定的要求。速度換接方式。銑削時(shí)位置精度要求不高，可用行程擋鐵控制行程開關(guān)使電磁換向閥切換來(lái)實(shí)現(xiàn)換向。液壓缸快進(jìn)用三位四通電磁換向閥換向。（2） 組合成液壓系統(tǒng)圖：根據(jù)上述基本回路再加上必要的輔助裝置（如濾油器、壓力表等）可組成如下圖所示的液壓系統(tǒng)，并配以電磁鐵動(dòng)作順序表。工作程序YA1YA2YA3快進(jìn)+快退+停止表2-1圖2-1 液壓系統(tǒng)2. 選擇液壓元件（1） 確定液壓泵的容量及電動(dòng)機(jī)功率 液壓泵的選擇取進(jìn)油壓力損失MPa；回路泄露系數(shù)K=1.1,則液壓泵最高工作壓力按表10-12取,q=25.12L/min,根據(jù)

11、上述計(jì)算選用單作用葉片泵，其型號(hào)規(guī)格為YB14（排量V=4Ml/r），其流量 確定電機(jī)的功率。在快速時(shí)為最大功率式中:液壓泵總效率，取 。查電機(jī)手冊(cè)，可選用Y列電動(dòng)機(jī)P=4.0kW(n=1440r/min) （2） 選擇液壓控制閥根據(jù)液壓泵的工作壓力和通過(guò)閥的實(shí)際流量選取，本設(shè)計(jì)采用國(guó)產(chǎn)GE系列液壓閥，各閥選定規(guī)格如下表所示。液壓元件選擇列表序號(hào)元件名稱方案一方案二通過(guò)流量（L/min）1濾油器XUB32100XUB32100292液壓泵YBX16YBX16293壓力表開關(guān)KH6KF3EA10B4三位四通換向器WE6E50/OAG2434EF30E10B295二位三通換向閥3WE6A50/OA

12、G2423EF30E10B296單向調(diào)速閥2FRM520/6AQF3E10B297減壓閥JFC10DP1JF310B11.48壓力表開關(guān)4KF10D1與三共用9單向閥AF10DD/DP1AF3EA10B11.410二位四通換向閥24DF3BE10BB24EF3E10B11.4表2-2（3） 確定油管直徑及管接頭進(jìn)入無(wú)桿腔的流量在快退及差動(dòng)連接時(shí)為，所以流量為 。取壓油管流速v=3m/s，則 取吸油管v=1m/s,則查相關(guān)機(jī)械手冊(cè)可選用陰極銅管（GB/T15271987），壓油管道選用12mm10mm,吸油管道選用14mm12mm,管接頭可選用擴(kuò)口式接頭（GB/T 5626.11985）。（4）

13、 確定油箱容積3. 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算（1） 壓力損失壓力損失計(jì)算共進(jìn)和快退即可（快退時(shí)），其計(jì)算應(yīng)在液壓裝置設(shè)計(jì)好進(jìn)行。本系統(tǒng)僅計(jì)算工進(jìn)和快退工況時(shí)壓力損失即可，因快進(jìn)時(shí)壓力損失小于快退，系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果列于下表。工況管內(nèi)流量管內(nèi)流速雷諾數(shù)：Re=vd/折算至進(jìn)油路液壓泵工作時(shí)所需壓力/MPa流經(jīng)閥查樣本閥損失曲線工進(jìn)進(jìn)油路V=0.420m/sRe=67.223200.0089、4pv3=0.05/2pv6=0.05 =0.443.02回油路V=0.189m/sRe=30.2423200.0035、6、4pv3=0.05/2pv4=0.72pv6=0.05/2快退進(jìn)油路V=1.07m/sRe=17

14、1.223200.0184、6、5pv3=0.1/2pv4=0.05pv5=0.1/2pv6=0.05 =0.301.33回油路V=2.14m/sRe=342.423200.03135pv3=0.38工進(jìn)及快退時(shí)液壓系統(tǒng)壓力損失結(jié)果表2-3（2） 溢流閥調(diào)整壓力溢流閥工進(jìn)時(shí)的調(diào)整壓力。取=3MPa。（3） 液壓系統(tǒng)效率液壓系統(tǒng)效率見式查樣本液壓泵得;在工進(jìn)v=1.2m/min時(shí)在工進(jìn)v=0.1m/min時(shí)因而得（4） 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升（只需計(jì)算共進(jìn)時(shí)發(fā)熱和溫升）葉片泵輸入功率在工進(jìn)v=0.1m/min時(shí)，系統(tǒng)效率，則系統(tǒng)發(fā)熱量取系統(tǒng)傳熱系數(shù) 。油箱散熱面積 式中取V=250L則油液溫升近似油液溫升不符合要求，油箱太小，溫升過(guò)高，可更換稍大油箱或使用冷卻裝置。第三章 集成塊設(shè)計(jì)1. 將液壓系統(tǒng)圖初步集成，如下圖。圖3-12.頂蓋設(shè)計(jì)圖 3-23.夾緊塊設(shè)計(jì)