二軸鉆孔機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)_第1頁(yè)
二軸鉆孔機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)_第2頁(yè)
二軸鉆孔機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)_第3頁(yè)
二軸鉆孔機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)_第4頁(yè)
二軸鉆孔機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)_第5頁(yè)
已閱讀5頁(yè),還剩24頁(yè)未讀, 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡(jiǎn)介

1、二軸鉆孔機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第一章 組合機(jī)床概述1.1 組合機(jī)床的特點(diǎn) 在專用機(jī)床中某些部件因重復(fù)使用, 逐步發(fā)展成為通用部件,因而產(chǎn)生了組合 機(jī)床。組合機(jī)床與一般專用機(jī)床相比較,具有如下優(yōu)點(diǎn):(1)設(shè)計(jì)與制造周期短。這是 因?yàn)榻M合機(jī)床的通用化程度高,通用部件、 通用零件和標(biāo)準(zhǔn)件約占7090,其中許多 是預(yù)先制造好的,在制造新機(jī)床時(shí)可以根 據(jù)需要選用。需要設(shè)計(jì)、制造的只是少量專 用零部件。(2)組合機(jī)床的通用零部件,是經(jīng) 過生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)多次反復(fù)修改定型的,因 而結(jié)構(gòu)的可靠性和工藝性較好,使用性能 較穩(wěn)定,有利于穩(wěn)定地保證加工質(zhì)量。(3)組 合機(jī)床的通用零部件都己標(biāo)準(zhǔn)化、系列化, 因而可以組織成批

2、生產(chǎn),這樣不僅可提高 制造精度,而且可以降低機(jī)床的成本,加快 專用機(jī)床制造的速度。(4)組合機(jī)床自動(dòng)化 程度高,便于維修,通用的易耗易損件可以 提前準(zhǔn)備,必要時(shí)甚至可以改換整個(gè)通用 部件。(5)便于產(chǎn)品更新。當(dāng)改變加工對(duì)象 時(shí),通用部件可以重新利用,改裝成新的專 用機(jī)床。但由于組合機(jī)床的通用部件不是 為某一種機(jī)床設(shè)計(jì)的,具有較廣的適應(yīng)性, 而且規(guī)格也有限,這樣就使組合機(jī)床的結(jié) 構(gòu)較一般專用機(jī)床稍為復(fù)雜。組合機(jī)床改 裝時(shí),約有10%20的零件不能利用,改 裝勞動(dòng)量也較大。1.2 組合機(jī)床的分類和組成組合機(jī)床的通用部件分大型和小型兩大類。大型通用部件是指電機(jī)功率為1.5-30千瓦的動(dòng)力部件及其配套

3、部件。這類動(dòng)力部件多為箱體移動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式。小型通用部件是指電機(jī)功率甾.1-2.2千瓦的動(dòng)力部件及其配套不見。這類動(dòng)力部件多為套筒移動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式。用大型通用部件組成的機(jī)床稱為大型組合機(jī)床。用小型通用部件真誠(chéng)的機(jī)床稱為小型組合機(jī)床。按設(shè)計(jì)的要求本次設(shè)計(jì)的二軸鉆孔機(jī)床為大型通用機(jī)床。通用部件組成按功能可分為動(dòng)力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動(dòng)力部件是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。主要有動(dòng)力箱、切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)。支承部件是用以安裝動(dòng)力滑臺(tái)、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件,有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件

4、,主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、分度鼓輪和往復(fù)移動(dòng)工作臺(tái)等。控制部件是用以控制機(jī)床的自動(dòng)工作循環(huán)的部件,有液壓站、電氣柜和操縱臺(tái)等。輔助部件有潤(rùn)滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。1.3 組合機(jī)床的方案選擇 (1)制定工藝方案 要深入現(xiàn)場(chǎng)了解被加工零件的加工特點(diǎn)、精度和技術(shù)要求、定位夾壓情況以及生產(chǎn)率的要求等。確定在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容及其加工方法。這里要確定加工工步數(shù),決定刀具的種類和型式。 (2)機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的分析和確定 根據(jù)工藝方案確定機(jī)床的型式和總體布局。在選擇機(jī)床配置型式時(shí),既要考慮實(shí)現(xiàn)工藝方案,保證加工精度,技術(shù)要求及生產(chǎn)效率;又要考慮機(jī)床操作、維護(hù)、修理是否良好;還要注

5、意被加工零件的生產(chǎn)批量,以便使設(shè)計(jì)的組合機(jī)床符合多快好省的要求。 (3)組合機(jī)床總體方案 這里要確定機(jī)床各部件間的相互關(guān)系,選擇通用部件的刀具的導(dǎo)向,計(jì)算切削用量及機(jī)床生產(chǎn)率。給制機(jī)床的總聯(lián)系尺寸圖及加工示意圖等。 (4)組合機(jī)床的部份方案和施工方案 制定組合機(jī)床流水線的方案時(shí),與一般單個(gè)的組合機(jī)床方案有所不同。 流水線上由于工序的組合不同,機(jī)床的型式和數(shù)量都會(huì)有較大的變化。因此,這時(shí)應(yīng)按流水線進(jìn)行全面考慮,而不應(yīng)將某一臺(tái)或幾臺(tái)機(jī)床分裂開來設(shè)計(jì)。即使暫時(shí)不能全面地進(jìn)行流水線設(shè)計(jì),制定方案時(shí)也應(yīng)綜合研究,才能將工序組合得更為合理,更可靠地滿足工件的加工要求,用較多的工作,也為進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了有利

6、條件。第二章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)組合機(jī)床總體設(shè)計(jì),是針對(duì)具體的被加工零件,在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上,進(jìn)行方案圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。這些圖紙包括:被加工零件工序圖、加工示意圖(刀具布置圖)、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖、生產(chǎn)率計(jì)算卡(三圖一卡的設(shè)計(jì))。本機(jī)床要完成的工藝內(nèi)容:完成汽車轉(zhuǎn)向節(jié)零件的鉆孔加工工序;機(jī)床的結(jié)構(gòu)方案是:單工位、立式、多品種(兩個(gè)不同規(guī)格的零件)加工,plc控制的組合機(jī)床。 2.1 被加工零件工序圖 2.1.1 被加工零件的工序圖作用和要求被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案,表示在一臺(tái)機(jī)床上或自動(dòng)線上完成的工藝內(nèi)容。加工部件的尺寸及精度、技術(shù)要求,加工用定位基準(zhǔn),夾壓部件,以及被加工另加的材料

7、,硬度和在本機(jī)床加工前毛坯情況的圖紙。它是在原有的工件圖基礎(chǔ)上,以突出本機(jī)床或自動(dòng)線加工內(nèi)容,加上必要的說明繪制的。它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù),也是制造使用時(shí)調(diào)整機(jī)床、檢查精度的重要技術(shù)文件。 2.1.2 被加工零件工序圖內(nèi)容被加工零件工序圖應(yīng)包括下列內(nèi)容:1.在圖上應(yīng)表示出被加工零件的形狀,尤其是要設(shè)置中間導(dǎo)向時(shí),應(yīng)表示出工件內(nèi)部筋的布置和尺寸,以便檢查工件裝進(jìn)夾具是否相碰,以及刀具通過的可能性。2.在圖上應(yīng)表示出加工用基面和夾壓的方向及位置,以便依次進(jìn)行夾具的支撐,定位及夾壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。3.在圖上應(yīng)表示出加工面的尺寸、精度、光潔度、位置尺寸及精度和技術(shù)條件(包括對(duì)上道工序的要求及本機(jī)床保證

8、的部分)。4.圖中還應(yīng)注明被加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度以及被加工部位的余量。5.本機(jī)床上需要鉆下列孔:鉆孔 2-16.4鉆深10(通孔)孔距120 . 位置度0.3鉆深10(通孔)孔距120 . 位置度0.3 被加工工件材料、硬度分別為:mn50/gb1348-85、hbs235-277。2.2加工示意圖(刀具布置圖)2.2.1加工示意圖的作用加工示意圖是根據(jù)生產(chǎn)率要求和工序圖的要求而擬定的機(jī)床工藝方案。它是刀具、輔具的布置圖,是刀具、輔具、夾具、電氣、液壓、主軸箱等部件設(shè)計(jì)的重要依據(jù),是機(jī)床布局和機(jī)床性能的原始要求,是機(jī)床試車前對(duì)刀和調(diào)整機(jī)床的技術(shù)資料。2.2.2加工示意圖的內(nèi)容1.加

9、工部位結(jié)構(gòu)尺寸,精度分布情況。2.刀具、刀桿及其與主軸的連接結(jié)構(gòu)。3.導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的大鏜桿的托架結(jié)構(gòu)。4.上述各類結(jié)構(gòu)的聯(lián)系尺寸,配合尺寸及必要的配合精度。5.標(biāo)有刀具種類及數(shù)量,刀具長(zhǎng)度及加工尺寸,主軸尺寸及伸出長(zhǎng)度及切削用量的數(shù)據(jù)。6.工作循環(huán)及工作行程。7.多工位機(jī)床的工位區(qū)別以及各工位的上述內(nèi)容。本機(jī)床的選用:1) 刀具的選擇:被加工工件材料為mn50/gb1348-85,鉆孔加工,選用錐柄麻花鉆,因加工汽車前轉(zhuǎn)向軸孔為2個(gè)16.4。故根據(jù)國(guó)標(biāo)選用16.5-245/gb1438-85鉆頭(2把)。2) 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇:夾具選用可換鉆套,來保證孔的位置精度。3) 確定主軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度

10、4) 選擇接桿除主軸外,組合機(jī)床主軸與刀具間常用接桿連接。當(dāng)鉆頭磨損后,可通過調(diào)整接桿長(zhǎng)度來保證進(jìn)給行程。根據(jù)選用原則選取可調(diào)接桿。5) 標(biāo)注聯(lián)系尺寸6) 標(biāo)注切削用量各主軸的切削用量應(yīng)標(biāo)注在相應(yīng)主軸后端。其內(nèi)容包括:主軸轉(zhuǎn)速、相應(yīng)刀具的切削速度、每轉(zhuǎn)進(jìn)給量。7) 動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定動(dòng)力部件的工作循環(huán)是指加工時(shí),動(dòng)力部件從原始位置開始運(yùn)動(dòng)到終了位置,又返回到原位的動(dòng)作過程。a) 工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定 :工作進(jìn)給長(zhǎng)度 :切入長(zhǎng)度 :加工長(zhǎng)度 :切出長(zhǎng)度 工件一:=10.5mm =5mm =6mm =10.5+5+6=21.5(mm) 工件二:=18.5mm =5mm =6.5mm =18

11、.5+5+6.5=30(mm)b) 快速引進(jìn)長(zhǎng)度的確定:快速引進(jìn)是指動(dòng)力部件把刀具送到工作進(jìn)給位置,其長(zhǎng)度由具體情況確定。本工序選取快速引進(jìn)長(zhǎng)度為540mm。c) 快速退回長(zhǎng)度的確定:快速退回長(zhǎng)度是快速引進(jìn)長(zhǎng)度和工作進(jìn)給長(zhǎng)度之和。本工序?yàn)?50mm。d) 動(dòng)力部件總行程的確定:根據(jù)要求與機(jī)床結(jié)構(gòu)性能定滑臺(tái)總行程為400mm,前備量為20mm,后備量為30mm。2.2.3加工示意圖的畫法1. 非加工部位用細(xì)線畫出外,加工部位及其他圖形均用粗實(shí)線畫出。2. 運(yùn)動(dòng)部分圖形,按加工終了位置畫。 3. 對(duì)于一些標(biāo)準(zhǔn)的通用結(jié)構(gòu)如鉆頭接桿可以不剖視。4. 結(jié)構(gòu)尺寸相同的主軸,只畫一根即可,但必須在主軸上寫出

12、軸號(hào),主軸的分布不受真實(shí)距離限制。5. 在確定工作進(jìn)給行程時(shí),鉆孔出量等于5+0.3d(d為鉆頭直徑),本機(jī)床加工的產(chǎn)品有盲孔,只考慮保證加工長(zhǎng)度即可。6. 本機(jī)床加工示意圖如下: 圖2-2加工示意圖2.3機(jī)床聯(lián)系尺寸圖2.3.1 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖作用機(jī)床聯(lián)系尺寸圖表示了機(jī)床的形式布局。是開展各專用部件設(shè)計(jì)和確定機(jī)床最大占地面積的指導(dǎo)圖紙。組合機(jī)床是有一些通用部件和專用部件組成的,為了使所有設(shè)計(jì)的機(jī)床既能滿足預(yù)期的性能要求,又做到配置上勻稱合理,符合多快好省的精神,必須對(duì)所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床各個(gè)部件間的關(guān)系進(jìn)行全面的分析研究。這是通過繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖來達(dá)到的。2.3.2聯(lián)系尺寸圖主要內(nèi)容1) 機(jī)床

13、的布局形式。2) 標(biāo)有通用部件的型號(hào)規(guī)格。3) 主要專用部件輪廓尺寸。4) 機(jī)床分組,電機(jī)功率。5) 各部件間的主要聯(lián)系尺寸。2.3.3聯(lián)系尺寸圖的畫法機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是在被加工零件工序圖與加工示意圖繪制之后進(jìn)行。圖中只畫出各部件輪廓及相關(guān)尺寸。盡量減少不必要的線條和尺寸,各部件應(yīng)嚴(yán)格按同一比例繪制。本機(jī)床聯(lián)系尺寸圖如下:圖2-3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 2.3.4機(jī)床裝料高度的確定裝料高度是工件安裝基面與地面的距離。要根據(jù)工件大小、工件最低孔的位置。主軸箱最低主軸高度(h1)和通用部件高度尺寸的限制來確定。 本機(jī)床裝料高度選為900mm,低座內(nèi)安裝自動(dòng)排屑機(jī)構(gòu)的需要。2.4機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 2.4.1

14、生產(chǎn)率計(jì)算卡的作用生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映所設(shè)計(jì)機(jī)床工作循環(huán)過程及每一過程所用的時(shí)間,切削過程所選擇的切削用量,本機(jī)床每小時(shí)生產(chǎn)率與負(fù)荷率的關(guān)系的表格。 2.4.2計(jì)算1) 計(jì)算單件時(shí)間計(jì)算單件時(shí)間是指機(jī)床加工每個(gè)工件的總時(shí)間,這個(gè)時(shí)間等于機(jī)動(dòng)時(shí)間與輔助時(shí)間之和。 即:t單=t機(jī)+t輔=l1/sm+t輔(分/件)=0.87+1.6=2.5(min/件) t機(jī)=l1/sm+t停留=30/37+0.06=0.87(min) t輔=t快+t移+t裝卸=(l快進(jìn)+l快退)/v快+t移+t裝卸=(0.54+0.57)/4+1.3=1.58(min) l1工作行程長(zhǎng)度(mm) 取值為30mm t停留死擋鐵停留時(shí)

15、間(0.030.1)分 取值為0.03min sm每分鐘進(jìn)給量(mm/min) 取值為37mm/min l快進(jìn)、l快退動(dòng)力頭快進(jìn)和快退行程長(zhǎng)度(m) 分別取值為0.54m 、0.57m v快動(dòng)力頭快速行程的速度,一般(3.210)m/min 取值為4m/min t 移工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)或移動(dòng)時(shí)間(38)秒 t裝卸工件裝卸定位、夾緊以及清除定位基面切屑的時(shí)間,一般(0.51.5)分鐘 取值為1.2min2) 機(jī)床生產(chǎn)率機(jī)床理想生產(chǎn)率是指機(jī)床在百分百負(fù)荷情況下每小時(shí)的生產(chǎn)能力。僅考慮加工一個(gè)工件所需的機(jī)動(dòng)時(shí)間(t機(jī))和輔助時(shí)間(t輔)。 q=60/t單=60/2.5=24件/小時(shí)3) 機(jī)床負(fù)荷率 機(jī)床負(fù)

16、荷率是指使用單位要求的生產(chǎn)率q1與理想生產(chǎn)率q之比。 負(fù)=q1/q 當(dāng)全年工時(shí)為1800小時(shí)(按單班制7.5小時(shí),一周5天制)則 q1=年產(chǎn)量/4600(件/小時(shí))=30000/1800=17件/小時(shí) 負(fù)=q1/q=17/27=0.70=70%表2-1生產(chǎn)率計(jì)算卡被加工零件圖號(hào)毛坯種類鑄件名稱汽車轉(zhuǎn)向節(jié)毛坯重量3kg材料mn50/gb1348-85硬度hbs235-277工序名稱鉆孔16.4深20工序號(hào)序號(hào)工步名稱零件數(shù)加工直徑(mm)加工長(zhǎng)度(mm)工進(jìn)行程(mm)切削速度(m/min)每分鐘轉(zhuǎn)速(r/min)進(jìn)刀量工時(shí)(min)(mm/r)(mm/min)工進(jìn)時(shí)間輔助時(shí)間共計(jì)1裝上工件10

17、.150.60.752工件定位夾緊0.020.080.13動(dòng)力部件快進(jìn)3200.0450.0020.0474動(dòng)力部件工進(jìn)16.4204015.32980.1647.60.840.845死擋鐵停留0.020.026動(dòng)力部件快退3600.0450.0457松開工件0.030.038 卸下 工件0.70.7備注機(jī)床能滿足廠家要求 總計(jì)2.5min單件工時(shí)2.5min機(jī)床生產(chǎn)率17件/小時(shí)機(jī)床負(fù)荷率70%表2-1 生產(chǎn)率計(jì)算卡第三章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1技術(shù)要求機(jī)床整體設(shè)計(jì)分析與計(jì)算時(shí)對(duì)本機(jī)床的液壓系統(tǒng)有了下面具體要求:1) 機(jī)床用液壓油缸驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)鉆孔主軸箱的快進(jìn).工進(jìn).快退,要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。2) 滑

18、臺(tái)工作循環(huán):快進(jìn)工進(jìn)快退停止;3) 工件夾緊,定位,輔助定位由液壓力完成:其中工件定位油缸一個(gè),夾緊油缸二個(gè),角度定位缸二個(gè),輔助定位缸一個(gè)。4) 機(jī)床滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),速度可調(diào),隨時(shí)可停止運(yùn)動(dòng);夾緊.定位油缸力可調(diào)并且動(dòng)作協(xié)調(diào).機(jī)床半自動(dòng)循環(huán)時(shí)互不干擾。5)本設(shè)計(jì)以主軸箱進(jìn)給動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)為主進(jìn)行論述計(jì)算,參數(shù)如表1所示,動(dòng)力滑臺(tái)采用平面導(dǎo)軌,其靜、動(dòng)摩擦系數(shù)分別為fs = 0.2、fd = 0.1。表1 設(shè)計(jì)參數(shù)表1 設(shè)計(jì)參數(shù)(2軸鉆孔機(jī))參 數(shù)數(shù) 值切削阻力(n)10000 滑臺(tái)自重 (n)8000快進(jìn)、快退速度(m/min)8工進(jìn)速度(mm/min)40最大行程(mm)350工進(jìn)行程(m

19、m)50啟動(dòng)換向時(shí)間(s)0.2液壓缸機(jī)械效率0.93.2 分析系統(tǒng)工況 在對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行工況分析時(shí),本設(shè)計(jì)只考慮機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)所受到的工作負(fù)載、慣性負(fù)載和機(jī)械摩擦阻力負(fù)載,其他負(fù)載可忽略。 (1)工作負(fù)載fw工作負(fù)載是在工作過程中由于機(jī)器特定的工作情況而產(chǎn)生的負(fù)載,對(duì)于金屬切削機(jī)床液壓系統(tǒng)來說,沿液壓缸軸線方向的切削力即為工作負(fù)載,即fw=10000n(2)慣性負(fù)載最大慣性負(fù)載取決于移動(dòng)部件的質(zhì)量和最大加速度,其中最大加速度可通過工作臺(tái)最大移動(dòng)速度和加速時(shí)間進(jìn)行計(jì)算。已知啟動(dòng)換向時(shí)間為0.1s,工作臺(tái)最大移動(dòng)速度,即快進(jìn)、快退速度為8m/min,因此慣性負(fù)載可表示為(3)摩擦負(fù)載阻力負(fù)載主要是

20、工作臺(tái)的機(jī)械摩擦阻力,分為靜摩擦阻力和動(dòng)摩擦阻力兩部分。靜摩擦阻力 ffj = fjn=ffj =0.28000=1600n動(dòng)摩擦阻力ffd= fdn =ffd=0.18000=800n根據(jù)上述負(fù)載力計(jì)算結(jié)果,可得出液壓缸在各個(gè)工況下所受到的負(fù)載力和液壓缸所需推力情況,如表2所示。表2 液壓缸在各工作階段的負(fù)載(單位:n)=0.9工況負(fù)載組成負(fù)載值f液壓缸推力=f/起動(dòng)=1600n1777 n加速=+1210 n1344n快進(jìn)=800n888n工進(jìn)=+10800n12000 n反向起動(dòng)=1600n1777 n加速=+1210n1344 n快退=800n888 n注:此處未考慮滑臺(tái)上的顛覆力矩的

21、影響。(4)負(fù)載循環(huán)圖 根據(jù)表2中計(jì)算結(jié)果,繪制機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的負(fù)載循環(huán)圖如圖2所示 12000 工進(jìn)1600800 啟動(dòng)加速 快進(jìn) -1344 -800 -1600圖2 組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)負(fù)載循環(huán)圖圖2表明,當(dāng)組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)處于工作進(jìn)給狀態(tài)時(shí),負(fù)載力最大為10800n,其他工況下負(fù)載力相對(duì)較小。所設(shè)計(jì)組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的速度循環(huán)圖可根據(jù)已知的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行繪制,已知快進(jìn)和快退速度、快進(jìn)行程、工進(jìn)行程、快退行程,工進(jìn)速度 。根據(jù)上述已知數(shù)據(jù)繪制機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的速度循環(huán)圖如圖3所示。 v 8 0.040380 t-8圖3 機(jī)床液壓系統(tǒng)速度循環(huán)圖3.3確定系統(tǒng)主要參數(shù)3.3

22、.1 初選液壓缸工作壓力所設(shè)計(jì)的動(dòng)力滑臺(tái)在工進(jìn)時(shí)負(fù)載最大,其值為12000n,其它工況時(shí)的負(fù)載都相對(duì)較低,液壓系統(tǒng)的工作壓力,一般為3.05.0 mpa,初選液壓缸的工作壓力p1=3.0mpa。3.3.2 確定液壓缸主要尺寸由于工作進(jìn)給速度與快速運(yùn)動(dòng)速度差別較大,且快進(jìn)、快退速度要求相等,從降低總流量需求考慮,應(yīng)確定采用單桿雙作用液壓缸的差動(dòng)連接方式。通常利用差動(dòng)液壓缸活塞桿較粗、可以在活塞桿中設(shè)置通油孔的有利條件,最好采用活塞桿固定,而液壓缸缸體隨滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的常用典型安裝形式。這種情況下,應(yīng)把液壓缸設(shè)計(jì)成無桿腔工作面積是有桿腔工作面積兩倍的形式,即活塞桿直徑d與缸筒直徑d呈d = 0.707d

23、的關(guān)系。工進(jìn)過程中,當(dāng)孔被鉆通時(shí),由于負(fù)載突然消失,液壓缸有可能會(huì)發(fā)生前沖的現(xiàn)象,因此液壓缸的回油腔應(yīng)設(shè)置一定的背壓(通過設(shè)置背壓閥的方式),選取此背壓值為p2=0.6mpa快進(jìn)時(shí)液壓缸雖然作差動(dòng)連接(即有桿腔與無桿腔均與液壓泵的來油連接),但連接管路中不可避免地存在著壓降,且有桿腔的壓力必須大于無桿腔,估算時(shí)取0.5mpa。快退時(shí)回油腔中也是有背壓的,這時(shí)選取被壓值=0.7mpa。工進(jìn)時(shí)液壓缸的推力計(jì)算公式為,式中:f 負(fù)載力 hm液壓缸機(jī)械效率 a1液壓缸無桿腔的有效作用面積() a2液壓缸有桿腔的有效作用面積 p1液壓缸無桿腔壓力 p2液壓有無桿腔壓力因此,根據(jù)已知參數(shù),液壓缸無桿腔的有

24、效作用面積可計(jì)算為 液壓缸缸筒直徑為 mm由于有前述差動(dòng)液壓缸缸筒和活塞桿直徑之間的關(guān)系,d = 0.707d,因此活塞桿直徑為d=0.70775=74.7mm,根據(jù)gb/t23481993對(duì)液壓缸缸筒內(nèi)徑尺寸和液壓缸活塞桿外徑尺寸的規(guī)定,圓整后取液壓缸缸筒直徑為d=80mm,活塞桿直徑為d=55mm。此時(shí)液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積分別為: 3.3.3 計(jì)算最大流量需求工作臺(tái)在快進(jìn)過程中,液壓缸采用差動(dòng)連接,此時(shí)系統(tǒng)所需要的流量為 q快進(jìn) =(a1-a2)v1=18.5 l/min 工作臺(tái)在快退過程中所需要的流量為 q快退 =a2v2= 4.48 8= 21.2 l/min工作臺(tái)在工進(jìn)過程中所需

25、要的流量為 q工進(jìn) =a1v1=9.5 0.084= 0.2 l/min 其中最大流量為快進(jìn)流量為30.24l/min。根據(jù)上述液壓缸直徑及流量計(jì)算結(jié)果,進(jìn)一步計(jì)算液壓缸在各個(gè)工作階段中的壓力、流量和功率值,如表3所示。表3 各工況下滑臺(tái)油缸的主要參數(shù)值工況推力f/n回油腔壓力p2/mpa進(jìn)油腔壓力p1/mpa輸入流量q/l.min-1輸入功率p/kw計(jì)算公式快進(jìn)啟動(dòng)177700.75q=(a1-a2)v1p=p1qp2=p1+p加速13440.61.16618.50.591恒速8880.60.99418.50.362工進(jìn)120000.73.090.20.0103p1=(f+p2a2)/a1q

26、=a1v2p=p1q快退起動(dòng)177700.67p1=(f+p2a1)/a2q=a2v3p=p1q加速13440.61.70720.670.591恒速8880.61.52520.670.591 3.4 擬定液壓系統(tǒng)原理圖根據(jù)組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)和工況分析,所設(shè)計(jì)機(jī)床對(duì)調(diào)速范圍、低速穩(wěn)定性有一定要求,因此速度控制是該機(jī)床要解決的主要問題。速度的換接、穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)是該機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。此外,與所有液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求一樣,該組合機(jī)床液壓系統(tǒng)應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低,節(jié)約能源,工作可靠??紤]系統(tǒng)的穩(wěn)定性滑臺(tái)與夾具分開油泵供油。3.4.1 速度控制回路的選擇工況計(jì)算表中表明,所設(shè)計(jì)機(jī)床液壓系統(tǒng)

27、在整個(gè)工作循環(huán)過程中所需要的功率較小,系統(tǒng)的效率和發(fā)熱問題并不突出,因此考慮采用節(jié)流調(diào)速回路即可。雖然節(jié)流調(diào)速回路效率低,但適合于小功率場(chǎng)合,而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。該機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)要求有較好的低速穩(wěn)定性和速度-負(fù)載特性,因此有三種速度控制方案可以選擇,即進(jìn)口節(jié)流調(diào)速、出口節(jié)流調(diào)速、限壓式變量泵加調(diào)速閥的容積節(jié)流調(diào)速。鉆鏜加工屬于連續(xù)切削加工,加工過程中切削力變化不大,因此鉆削過程中負(fù)載變化不大,采用節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)速回路即可。但由于在鉆頭鉆入工件表面及孔被鉆通時(shí)的瞬間,存在負(fù)載突變的可能,因此考慮在工作進(jìn)給過程中采用具有壓差補(bǔ)償?shù)倪M(jìn)口調(diào)速閥的調(diào)速方式,且在回油路上設(shè)置背壓閥。油路采用開式循環(huán)回路

28、,以提高散熱效率,防止油液溫升過高。3.4.2 換向和速度換接回路的選擇 3.4.2.1換向回路所設(shè)計(jì)的鉆床液壓系統(tǒng)換向回路中換向閥的選擇a. 主軸箱滑臺(tái)進(jìn)給要求換向平穩(wěn),控制方便,選用了三位五通電液的換向閥進(jìn)行控制b. 工件的定位,夾緊(輔助定位)油路換向的平穩(wěn)性要求不高,流量不大,選用了價(jià)格較低的,有定位的二位五通閥進(jìn)行控制 3.4.2.2速度換接回路由前述計(jì)算可知,當(dāng)工作臺(tái)從快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時(shí),進(jìn)入液壓缸的流量由18 l/min降為0.82l/min,可選二位二通行程換向閥來進(jìn)行速度換接,以減少速度換接過程中的液壓沖擊,如圖5所示。由于工作壓力較低,控制閥均用普通滑閥式結(jié)構(gòu)即可。由工進(jìn)轉(zhuǎn)為快

29、退時(shí),在回路上并聯(lián)了一個(gè)單向閥以實(shí)現(xiàn)速度換接。為了控制軸向加工尺寸,提高換向位置精度,采用死擋塊加壓力繼電器的行程終點(diǎn)轉(zhuǎn)換控制。 圖5 換向和速度切換回路的選擇3.4.3 壓力控制回路的選擇 由于采用變量葉片泵供油回路,當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn),泵壓力升高,輸出流量減小,當(dāng)泵壓高到頇調(diào)的最大值,泵的流量減少到只需補(bǔ)充液壓缸或換向伐的泄漏,,并實(shí)現(xiàn)保圧卸荷。為了便于觀察和調(diào)整壓力,在液壓泵的出口處、背壓閥和液壓缸無桿腔進(jìn)口處設(shè)測(cè)壓點(diǎn)。將上述所選定的液壓回路進(jìn)行整理歸并,并根據(jù)需要作必要的修改和調(diào)整,最后畫出液壓系統(tǒng)原理圖。 為了實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)快進(jìn)時(shí)回油路接通實(shí)現(xiàn)液壓缸差動(dòng)連接的問題,必須在油路上串接一個(gè)外控順

30、序閥5順序伐6。 為了避免機(jī)床停止工作時(shí)回路中的油液流回油箱,導(dǎo)致空氣進(jìn)入系統(tǒng),影響滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性,圖中添置了一個(gè)單向閥4??紤]到這臺(tái)機(jī)床用于鉆孔(通孔與不通孔)加工,對(duì)位置定位精度要求較高,圖中增設(shè)了一個(gè)壓力繼電器。當(dāng)滑臺(tái)碰上死擋塊后,系統(tǒng)壓力升高,壓力繼電器發(fā)出快退信號(hào),控制電液換向閥換向。 在進(jìn)油路上設(shè)有壓力表開關(guān)和壓力表,鉆孔行程終點(diǎn)定位精度不高,采用行行程開關(guān)控制即可。 圖7 液壓系統(tǒng)原理圖3.5 液壓元件的選擇3.5.1 閥類元件和輔助元件的選擇液壓系統(tǒng)原理圖中包括調(diào)速閥、換向閥、單項(xiàng)閥等閥類元件以及濾油器、空氣濾清器等輔助元件。1.對(duì)閥類零件的要求:a. 動(dòng)作靈敏,使用可靠,工

31、作時(shí)沖擊和振動(dòng)藥效,使用壽命長(zhǎng)b. 油液通過液壓閥時(shí)損失要小,密封性能好,內(nèi)泄漏要小,無外泄露c. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,安裝維護(hù)調(diào)整方便,通用性好2閥類元件的選擇根據(jù)上述流量及壓力計(jì)算結(jié)果,液壓系統(tǒng)原理圖中各種閥類元件及輔助元件進(jìn)行選擇。其中調(diào)速閥的選擇應(yīng)考慮使調(diào)速閥的最小穩(wěn)定流量應(yīng)小于液壓缸工進(jìn)所需流量。本機(jī)床選用板式閥組裝,機(jī)床布置比較美觀3.5.2 確定液壓泵和電機(jī)規(guī)格 (1)計(jì)算液壓泵的最大工作壓力由于本設(shè)計(jì)采用變量泵供油方式。根據(jù)液壓泵的最大工作壓力計(jì)算方法,液壓泵的最大工作壓力可表示為液壓缸最大工作壓力與液壓泵到液壓缸之間壓力損失之和。對(duì)于調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路,選取進(jìn)油路上的總壓力損失

32、,同時(shí)考慮到壓力繼電器的可靠動(dòng)作要求壓力繼電器動(dòng)作壓力與最大工作壓力的壓差為0.5mpa,則泵的最高工作壓力可估算為 (2)計(jì)算總流量 表3表明,在整個(gè)工作循環(huán)過程中,液壓油應(yīng)泵向液壓缸提供的最大流量出現(xiàn)在快進(jìn)工作階段,為26.8 l/min,若整個(gè)回路中總的泄漏量按液壓缸輸入流量的11.5%計(jì)算,則液壓油泵所需提供的總流量為: 據(jù)據(jù)液壓油泵最大工作壓力和總流量的計(jì)算數(shù)值,查閱有關(guān)樣本,確定vbn40njb型雙聯(lián)變量葉片泵分別向動(dòng)力滑臺(tái)與夾具體移動(dòng)滑臺(tái)供油。夾緊.定位用油泵。表4 液壓泵參數(shù)元件名稱估計(jì)流量規(guī)格。額定流量額定壓力mpa型號(hào)變量葉片泵25最高工作壓力為6.3mpavbn40njb

33、(3) 電機(jī)的選擇 由于液壓缸在快退時(shí)輸入功率最大,這時(shí)液壓泵工作壓力為0.345mpa,流量為17.07l/min(36x.95)。取泵的總效率,則液壓泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)所需的功率為:根據(jù)上述功率計(jì)算數(shù)據(jù),此系統(tǒng)用的泵選取電動(dòng)機(jī)額定功率 ,額定轉(zhuǎn)速。本設(shè)計(jì)所使用液壓元件均為標(biāo)準(zhǔn)液壓元件,因此只需確定各液壓元件的主要參數(shù)和規(guī)格,然后根據(jù)現(xiàn)有的液壓元件產(chǎn)品進(jìn)行選擇即可。表5 元件清單 序號(hào)元件名稱數(shù)量型 號(hào)1油液閥1e35d0-253順序閥1ecz25-254順序閥底板1ejd07-255單向閥1edg-636濾油器1xub501007壓力表1y-608壓力繼電器3eyx63

34、-69電機(jī)1y112m-4-b310油泵1ybn-40-jb11反向閥1efz10-2512反向閥單向墊塊1ejd01-6313減壓閥2ejx63-2514減壓閥單向墊塊2ejd03-2515電磁換向閥2e25dw-2516行程調(diào)速1ezzxq-25 3.5.3 油管的選擇 液壓系統(tǒng)原理圖中各元件間連接管道的規(guī)格可根據(jù)元件接口處尺寸來決定,液壓缸進(jìn)、出油管的規(guī)格可按照輸入、排出油液的最大流量進(jìn)行計(jì)算。由于液壓泵具體選定之后液壓缸在各個(gè)階段的進(jìn)、出流量已與原定數(shù)值不同,所以應(yīng)對(duì)液壓缸進(jìn)油和出油連接管路重新進(jìn)行計(jì)算,如表8所示。表8 動(dòng)力頭液壓缸的進(jìn)、出油流量和運(yùn)動(dòng)速度流量、速度快進(jìn)工進(jìn)快退輸入流

35、量排出流量運(yùn)動(dòng)速度根據(jù)表8中數(shù)值,當(dāng)油液在壓力管中流速取v=4m/s時(shí),由于系統(tǒng)為差動(dòng)連接時(shí),可算得與液壓缸無桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑為: 取標(biāo)準(zhǔn)值16mm因此與液壓缸相連的兩根油管可以按照標(biāo)準(zhǔn)選用公稱通徑為的無縫鋼管或高壓軟管。如果液壓缸采用缸筒固定式,則兩根連接管采用無縫鋼管連接在液壓缸缸筒上即可。如果液壓缸采用活塞桿固定式,則與液壓缸相連的兩根油管可以采用無縫鋼管連接在液壓缸活塞桿上或采用高壓軟管連接在缸筒上。3.5.4 油箱的設(shè)計(jì) 油箱長(zhǎng)寬高的確定油箱的主要用途是貯存油液,同時(shí)也起到散熱的作用,參考相關(guān)文獻(xiàn)及設(shè)計(jì)資料,油箱的設(shè)計(jì)可先根據(jù)液壓泵的額定流量按照經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法計(jì)算油箱的體積,

36、然后再根據(jù)散熱要求對(duì)油箱的容積進(jìn)行校核。油箱中能夠容納的油液容積按jb/t79381999標(biāo)準(zhǔn)估算,取3時(shí),求得其容積為 按jb/t79381999規(guī)定,取標(biāo)準(zhǔn)值v=110l。 依據(jù) 如果取油箱內(nèi)長(zhǎng)l1、寬w1、高h(yuǎn)1比例為3:2:1,可得長(zhǎng)為:=744mm,寬=594mm,高為=325mm。 對(duì)于分離式油箱采用普通鋼板焊接即可,鋼板的厚度分別為:油箱箱壁厚3mm,箱底厚度5mm,因?yàn)橄渖w上需要安裝其他液壓元件,因此箱蓋厚度取為10mm。為了易于散熱和便于對(duì)油箱進(jìn)行搬移及維護(hù)保養(yǎng),取箱底離地的距離為160mm。因此,油箱基體的總長(zhǎng)總寬總高為:長(zhǎng)為:寬為:mm高為:為了更好的清洗油箱,取油箱底面

37、傾斜角度為。3.6 液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算 本例所設(shè)計(jì)系統(tǒng)屬壓力不高的中低壓系統(tǒng),無迅速起動(dòng)、制動(dòng)需求,而且設(shè)計(jì)中已考慮了防沖擊可調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)及相關(guān)防沖擊措施,因此不必進(jìn)行沖擊驗(yàn)算。這里僅驗(yàn)算系統(tǒng)的壓力損失,并對(duì)系統(tǒng)油液的溫升進(jìn)行驗(yàn)算。3.6 .1管路系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算 由于有同類型液壓系統(tǒng)的壓力損失值可以參考,故一般不必驗(yàn)算壓力損失值。下面以工進(jìn)時(shí)的管路壓力損失為例計(jì)算如下:已知:進(jìn)油管、回油管長(zhǎng)約為l=1.5m,油管內(nèi)徑d=1.510-3m,通過流量 =0.8 lmin(0.013310-3m3s)。液壓系統(tǒng)選用n32號(hào)液壓油,考慮最低工作溫度為15攝氏度,由手冊(cè)查出此時(shí)油的運(yùn)動(dòng)粘度v=1.5st=

38、1.5,油的密度,液壓系統(tǒng)元件采用集成塊式的配置形式。、(1) 判斷油流類型 利用下式計(jì)算出雷諾數(shù) re=1.273104=1.2730.013310-31041.510-3/1.51602000為層流。式中v-管中液體的平均速度(米/秒) (m/s)d管子直徑(米)me-液體的運(yùn)動(dòng)粘度(平方米/秒) q流量(立方米/秒) ()(2) 沿程壓力損失p1 利用公式分別算出進(jìn)、回油壓力損失,然后相加即得到總的沿程損失。 進(jìn)油路上式中l(wèi)管道長(zhǎng)度(米)mv-管中液體的平均速度(米/秒)m/sd管子直徑(米)mg重力加速度(9.81米/平方秒)r-油的密度(公斤/立方米) ( )-管內(nèi)油的摩摩阻力系數(shù);

39、取7.2 回油路上,其流量qv=0.75 lmin(0.012510-3m3s)(差動(dòng)液壓缸a12a2),壓力損失為p1=4.31012vqvd4=4.310121.51.50.0032510-3124pa=0.01532105pa由于是差動(dòng)液壓缸,且a12a2,故回油路的損失只有一半折合到進(jìn)油腔,所以工進(jìn)時(shí)總的沿程損失為 p1=(0.076+0.50.01532)105pa=0.0 837105pa3.6.2 油液溫升驗(yàn)算液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在工作時(shí),有壓力損失、容積損失和機(jī)械損失,這些損失所消耗的能量多數(shù)轉(zhuǎn)化為熱能,使油溫升高,導(dǎo)致油的粘度下降、油液變質(zhì)、機(jī)器零件變形等,影響正常工作。為此,必須控制溫升t在允許的范圍內(nèi),如一般機(jī)床dt = 25 30 ;數(shù)控機(jī)床dt 25 ;粗加工機(jī)械、工程機(jī)械和機(jī)車車輛dt = 35 40 。 液壓系統(tǒng)的功率損失使系統(tǒng)發(fā)熱,

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論