設(shè)計一臺雙面鉆通孔臥式組合機(jī)床液壓進(jìn)給系統(tǒng)及液壓夾具裝置.

1、摘要 力滑臺( HY4A 1)， 自動化程度高，定位、夾緊均有液壓系統(tǒng)實現(xiàn)，進(jìn)工作 進(jìn)給的左右滑臺也可 組合機(jī)床是由通用部件及某些專用部件所組成的高效率和自動化程 度較高的專用機(jī)床。她能完成鉆，鏜，銑端面，倒角，攻螺紋等加工和工件的轉(zhuǎn)位，定位， 加緊，輸送等動作。通用部件按功能可分為動力部件，支撐部件，輸送部件，控制部件和輔 助部件五類。 動力部件是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動的部件， 主要有動力箱， 切削頭 和動力滑臺。臥式雙面組合機(jī)床液壓進(jìn)給系統(tǒng)及液壓夾具裝置是用來控制液壓動力滑臺的， 通過動力滑臺來實現(xiàn)組合機(jī)床的各個動作從而完成工件的加工。液壓系統(tǒng)中有四個液壓缸， 其中兩個為工作進(jìn)給缸

2、，一個定位缸，一個加緊缸。該系統(tǒng)中采用標(biāo)準(zhǔn)液壓動同時實現(xiàn)工 作循環(huán)。 關(guān)鍵詞： 組合機(jī)床、高效率、自動化、動力滑臺、液壓系統(tǒng) ABSTRACT Power sliding table ( HY4A - 1), a high degree of automation, positioning, clamping has hydraulic system, into the feed side table can also be combined machine tool is composed of common parts and some special components of high

3、 efficiency and high degree of automation for machine tool. She can finish drilling, boring, milling, chamfer, tapping and other processing of the workpiece and the transposition, positioning, intensify, conveying movement. General components can be classified according to the functions of power com

4、ponents, supporting parts, conveyor components, control components and auxiliary components of five kinds. Power unit for modular machine tool with main movement and feed movement of the parts, the main driving force for box, cutting head and a power sliding feed table. The horizontal-type two-sided

5、 combination machine tool hydraulic feed system and hydraulic clamp device is used to control the hydraulic power sliding table, the power sliding table to realize the combination of machine tools of various actions to complete the processing of the workpiece. The hydraulic system of four hydraulic

6、cylinders, two of which as the feed cylinder, a positioning cylinder, a press cylinder. The system uses the standard hydraulic pneumatic and Realization For loop. 緒論 液壓技術(shù)是現(xiàn)代機(jī)械工程的基本技術(shù)構(gòu)成和現(xiàn)代控制工程的基本技術(shù)要素， 是一門新的技術(shù)。上個世紀(jì) 60 年代以后，隨著原子能科學(xué)、空間技術(shù)、計算機(jī) 技術(shù)的發(fā)展，液壓技術(shù)也得到了很大的發(fā)展，滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域之中， 在工程機(jī)械、冶金、軍工、農(nóng)機(jī)、汽車、輕紡、船舶、石油

7、、航空、和機(jī)床工業(yè) 中，液壓技術(shù)也得到了普遍的應(yīng)用。當(dāng)前液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高 效率、低噪聲、低消耗、經(jīng)久耐用、高度集成化等方向發(fā)展；同時，新型液壓元 件的應(yīng)用，液壓系統(tǒng)的計算機(jī)輔助設(shè)計、計算機(jī)仿真和優(yōu)化、微機(jī)控制等工作， 也取得日益取得了顯著的成果。 應(yīng)用液壓技術(shù)的程度已成為衡量一個國家工業(yè)化 水平的重要標(biāo)志之一。 正確合理地設(shè)計與使用液壓系統(tǒng)， 對于提高各類液壓機(jī)械 及裝置的工作品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)性能具有重要意義。 我國的液壓工業(yè)開始于上個世紀(jì) 50 年代，其產(chǎn)品最初應(yīng)用于機(jī)床和鍛壓設(shè) 備，后來又用于拖拉機(jī)和工程機(jī)械。自 1964 年開始從國外引進(jìn)液壓元件生產(chǎn)技 術(shù)，同時自行設(shè)計液壓產(chǎn)

8、品以來， 我國的液壓件生產(chǎn)已形成系列， 并在各種機(jī)械 設(shè)備上得到了廣泛的使用。 目前， 我國機(jī)械工業(yè)在認(rèn)真消化、 推廣從國外引進(jìn)的 先進(jìn)液壓技術(shù)的同時， 大力研制開發(fā)國產(chǎn)液壓件新產(chǎn)品 （如中高壓齒輪泵、 比例 閥、疊加閥及新系列中高壓閥等） ，加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性和新技術(shù)應(yīng)用的研究， 積極采用國際標(biāo)準(zhǔn)和執(zhí)行新的國家標(biāo)準(zhǔn)， 合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)， 對一些性能差的不 符合國家標(biāo)準(zhǔn)的液壓件產(chǎn)品采取逐步淘汰的措施。 可以看出， 液壓傳動技術(shù)在我 國的應(yīng)用與發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了一個嶄新的歷史階段。 臥式雙面組合機(jī)床液壓進(jìn)給系統(tǒng)及液壓夾具裝置 就是利用液壓技術(shù)來控制動力滑 臺，并完成工件的定位、夾緊等。采用液壓技術(shù)

9、后，組合機(jī)床可以在較大的范圍 內(nèi)進(jìn)行無級調(diào)速， 具有良好的換向性能， 且能夠?qū)崿F(xiàn)自動工作循環(huán)， 從而提高效 率。 隨著液壓技術(shù)的發(fā)展，它在機(jī)床上的應(yīng)用必將不斷地得到擴(kuò)大和完善。去 題目 :設(shè)計一臺雙面鉆通孔臥式組合機(jī)床液壓進(jìn)給系統(tǒng)及液壓夾具裝置.機(jī)床的工作循環(huán) 為:工件加緊T左右動力部件快進(jìn)T左右動力部件工進(jìn)T左動力部件快退T右動力部件繼 續(xù)工進(jìn)T左動力部件停止，右動力部件快退T右動力部件停止T工件松開工件加緊力為 8000N,左右切削負(fù)載皆為15000 N,左右動力部件重力皆為9800 N,快進(jìn),快退速度為5m/min, 快進(jìn)行程為100mm，工進(jìn)速度為30200mm/min，左動力部件工進(jìn)

10、行程為50mm，右動力部 件工進(jìn)行程為80mm。往復(fù)運(yùn)動的加速，減速時間為0.2s，滑臺為平導(dǎo)軌，靜，動摩擦系數(shù) 分別為0.2, 0.1。 目錄 摘要 1 ABSTRAC.T 1 緒論 2 第一章 工況分析及液壓原理圖的擬定 4 1.1 工況分析 4 1.1.1 工作負(fù)載的計算 4 1.1.2 運(yùn)動分析 5 1.2 液壓系統(tǒng)原理圖 7 1.3 液壓系統(tǒng)工作原理分析 7 第二章 液壓缸的分析計算 8 2.1 液壓缸工作壓力的選定 8 2.1.2 液壓缸內(nèi)徑及活塞桿直徑的計算 9 2.1.3 液壓缸工作缸內(nèi)徑的計算 9 2.1.4 確定活塞桿直徑 9 2.1.5 活塞桿穩(wěn)定性校核 9 2.2 計算

11、液壓缸工作階段的最大流量 10 2.2.1 各階段功率計算 10 2.2.2 各階段的壓力計算 10 2.3 液壓缸的主要尺寸的設(shè)計計算 10 2.3.1 液壓缸主要尺寸的確定 10 2.3.2 液壓缸壁厚和外徑的計算 10 2.4 液壓缸工作行程的確定 12 2.4.1 缸蓋厚度的確定 12 2.4.2 最小導(dǎo)向長度的確定 13 2.4.3 缸體長度的確定 13 2.4.4 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 14 2.5 缸筒與缸蓋的連接形式 14 2.5.1 活塞 14 2.5.2 缸筒 15 2.5.3 排氣裝置 15 2.5.4 緩沖裝置 15 2.6 定位缸的計算 16 2.7 夾緊缸的計算 16

12、第三章 確定液壓泵規(guī)格和電動機(jī)功率及型號 17 第四章 液壓系統(tǒng)的性能驗算 19 第五章 結(jié) 束 語 22 參 考 文獻(xiàn) 23 根據(jù)以上計算結(jié)果列出各工作階段所受的外負(fù)載見表1.1 第一章工況分析及液壓原理圖的擬定 1.1工況分析 1.1.1工作負(fù)載的計算 液壓缸所受外負(fù)載F包括三種類型，即: F = Fw Ff Fa Fw為工作負(fù)載，F(xiàn)w =15001 Fa為運(yùn)動部件速度變化時 的慣性負(fù)載 Ff導(dǎo)軌摩擦阻力負(fù)載，啟 動時為靜摩擦力，啟動 后為動摩擦阻力 靜摩擦阻力負(fù)載 對于平導(dǎo)軌可由式得Ff =f（G FRn） G -運(yùn)動部件重力 FRn -垂直導(dǎo)軌的工作負(fù)載 f -導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，靜摩擦 系

13、數(shù)為0.2,動摩擦系數(shù)為0.1 則 靜：Ffs =0.2 9800 =1960乂 動：Ffa -0.1 9800 =980乂 慣性負(fù)載Fa G jV g t m -運(yùn)動部件的質(zhì)量（kg） a -運(yùn)動部件的加速度（m/s2） G -運(yùn)動部件的重力（N） g -重力加速度（m/s2） v V -速度變化量（m/s）V = 0.5m/ min U-速度變化所需時間，一 般 t=0.010.5s,取 t=0.2 98005 X 9.80.2 0.6 工況 計算公式 外負(fù)載F/N 缸推力F/N 啟動 Ffs 1960 2177.8 加速 G AV Ffd + g加 1397 1552.2 快進(jìn) Ffd

14、980 1088.9 工進(jìn) Fw+ F fd 15980 17755.6 反向啟動 Ffs 1960 2177.8 加速 LG AV F fd + g也t 1397 1552.2 快退 Ffd 980 1088.9 1.1.2運(yùn)動分析 按設(shè)備要求，把執(zhí)行原件在完成一個循環(huán)時的運(yùn)動規(guī)律用圖表示出來，即速度圖 A 15980- I960 980 組合工況 1.2液壓系統(tǒng)原理圖 丄 1 匸 1.3液壓系統(tǒng)工作原理分析 （1）定位、夾緊 按下啟動按鈕，壓力油經(jīng)過濾器和雙聯(lián)葉片泵流出，此時只有電磁換向閥6 1YA得電, 當(dāng)換向閥左位接入回路而且順序閥7的調(diào)定壓力大于液壓缸 10的最大前進(jìn)壓力時，壓力油

15、先進(jìn)入液壓缸10的左腔，實現(xiàn)動作；當(dāng)液壓缸行駛至終點后，壓力上升，壓力油打開順 序閥乙實現(xiàn)動作。 8 （2）左右動力部件快進(jìn) 當(dāng)工件被定位、夾緊后，定位、夾緊回路中液壓油達(dá)到某一固定壓力值，壓力繼電器 發(fā)出信號，使電磁換向閥 3YA、5YA得電，由于液壓缸差動連接，實現(xiàn)快進(jìn)。 （3）左右動力部件工進(jìn) 當(dāng)左右動力滑臺快進(jìn)至工件時，壓下行程開關(guān) SQ1,促使電磁換向閥13得電，差動連 接消除，實現(xiàn)同時工進(jìn)。 （4）左動力部件快退，右動力部件繼續(xù)工進(jìn) 由于左動力部件工進(jìn) 50mm先壓下行程開關(guān) SQ2，促使電磁換向閥 4YA得電，實現(xiàn)快 退，而右動力部件工進(jìn)行程為80mm，所以繼續(xù)工進(jìn)。 （5）左動

16、力部件停止，右動力部件快退 當(dāng)右動力部件繼續(xù)工進(jìn)，壓下行程開關(guān)SQ3促使電磁換向閥4YA失電，6YA得電，實 現(xiàn)左動力部件停止，右動力部件快退。 （6）右動力部件停止 當(dāng)右動力部件快退壓下行程開關(guān)SQ4促使電磁換向閥11的6YA失電回到中位，同時 電磁換向閥6的2YA得電，右動力部件停止運(yùn)動。 （7）工件松開，拔銷，停機(jī)卸載 由于電磁換向閥6的2YA得電，換向閥右位接入回路且左順序閥的調(diào)定壓力大于液壓 缸9的最大返回壓力，兩液壓缸則按和的順序返回，實現(xiàn)松開，拔銷。當(dāng)回路中液壓油 達(dá)到某一固定壓力值，壓力繼電器17發(fā)出信號，使電磁換向閥 2YA失電，實現(xiàn)停機(jī)卸載。 第二章液壓缸的分析計算 2.1

17、液壓缸工作壓力的選定 按工作負(fù)載選定工作壓力見表2.1 液壓缸工 作負(fù)載 （N） 50000 液壓缸工 作壓力 （MPa） 0.81 1.52 2.53 34 45 57 表2.2按設(shè)備類型確定工作壓力 設(shè)備類型 機(jī)床 農(nóng)用機(jī)械或 中型工程機(jī) 械 液壓機(jī)，重型 機(jī)械，起重運(yùn) 輸機(jī)械 磨床 組合機(jī)床 龍門刨創(chuàng) 拉床 系統(tǒng)壓力 0.81 35 28 810 1016 2032 （MPa） 由以上兩個表格可選擇液壓缸的工作壓力為3MPa 2.1.2液壓缸內(nèi)徑及活塞桿直徑的計算 2.1.3液壓缸工作缸內(nèi)徑的計算 由負(fù)載圖知，最大負(fù)載力F為15980N，液壓缸的工作壓力為 3MPa F1 A 15980

18、5m2 =53.2 10* m2 P30 105 4A 4 53.2 10*2 ,二3.14 查課程設(shè)計手冊指導(dǎo)書取標(biāo)準(zhǔn)值得 D = 80mm 則 Dm = 8.23 10 m 2.1.4確定活塞桿直徑 活塞桿材料選擇45鋼 取活塞桿直徑d=0.5D=40mm,取標(biāo)準(zhǔn)值d=40mm 則液壓缸的有效作用面積為： 有無活塞桿 計算公式 面積cm 有活塞桿 1 2 2 A =_兀（D2 _d2） 4 37.68 無活塞桿 1 2 A2 =心 4 50.24 2.1.5活塞桿穩(wěn)定性校核 因為右活塞桿總行程為180mm，而活塞桿直徑為 40mm,L/D=180/40=4.537.68L/min DBD-

19、13 1 4,19 背壓閥 14.4 EJX63-101 1 6 三位四通電磁換向閥 0.4825 E34DH-101 1 7 單向順序閥 19.2 AF3-Ea10B 1 8,17 壓力繼電器 EYX63-6 1 11,23 三位四通電磁換向閥 18.84 E34DH-25 2 12,22 調(diào)速閥 114.4 DBD-6 1 (1) 油管 油管內(nèi)徑一般參照所接元件接口尺寸確定，也可按管路中允許流速計算, 在本例中，出油口采用內(nèi)徑為18mm，外徑為20mm的紫銅管。 (2) 油箱 油箱容積根據(jù)液壓泵的流量計算，取其體積 V=(57)qp即V=280L. 第四章 液壓系統(tǒng)的性能驗算 4.1壓力損

20、失及調(diào)定壓力的確定 根據(jù)計算工進(jìn)時的管道內(nèi)的油液流動速度約為0.2m/s,通過的流量為1.002L/min。數(shù)值較小, 主要壓力損失為調(diào)速閥兩端的壓降，此時功率損失最大。此時油液在進(jìn)油管中的速度為 兀2_6 V 二qp/A=40 10 /181060m/s = 2.62m/s 4 (1) 沿程壓力損失首先要判斷管中的流態(tài)，設(shè)系統(tǒng)采用N32液壓油。室溫為20 C時， 2 V =1.0 10 m /s 所以有：Re=vd/r=2.62 18 10-3/1.0 10-4 = 471.6 ： 2320，管中為層流，則阻力損失 系數(shù)，=75、Re =75/471.6 = 0.16，若取進(jìn)、回油管長度均為

21、2m，油液的密度為 = 890kg / m3，則其進(jìn)油路上的沿程壓力損失為 I P28902 p ,v2 =0.1632.622 Pa =0.054MPa d 218 102 (2) 局部壓力損失局部壓力損失包括管道安裝和管接頭的壓力損失和通過液壓閥的局部 壓力損失，前者視管道具體安裝結(jié)構(gòu)而定，一般取沿程壓力損失的10%，而后者則與通過 的流量大小有關(guān)，若閥的額定流量和額定壓力損失為qn和二pn,則當(dāng)通過的額定流量為 q時 的閥壓力損失pn為 -pv- pn (q7) 因為GE系列10mm通經(jīng)的閥的額定流量為63L/min,疊加閥10mm通經(jīng)系列的額定流量為 40L/min，而在本例中通過整個

22、閥的壓力損失很小，且可忽略不計，快進(jìn)時回油路上的流量 為 q2 qiA2 A 40 37.68 50.24 =30L/m 快進(jìn)時回油路油管中的流速為 3兀2_6 V =30 10 /60182 10 m/s 4 由此可計算 Re二Vd/ =1.966 18 10”/1.0 10, =353.9 二 75/Re =0.212 .回油路上沿程壓力損失為 lP 229002 pv = 0.212a1.9662 Pa 二 0.041M p a 扎d 218X0-32 (2)總的壓力損失 ：p f p 生 P2 *0.054 0.0054 7 (0.041 0. A 一50.24 -0.093 (3)壓

23、力閥的調(diào)定值 雙聯(lián)泵系統(tǒng)中卸荷閥的調(diào)定值應(yīng)該滿足工進(jìn)的要求, 閥的調(diào)定值應(yīng)略大于快進(jìn)時泵的供油壓力 保證雙聯(lián)泵同時向系統(tǒng)供油，因而卸荷 Pp 二上二.P = (3.53 0.0 9)3M p a 3.6 2 M p a A1 .卸荷閥的調(diào)定壓力應(yīng)取 3.7Mpa為宜，溢流閥的調(diào)定壓力應(yīng)大于卸荷閥調(diào)定壓力為 0.30.5Mpa 取溢流閥的調(diào)定壓力為 5Mpa,背壓閥的調(diào)定壓力以夾緊缸的夾緊力為根據(jù)，即取 8000 P背-h Pa 38.48 10 p背 = 2.1Mpa 背壓閥的調(diào)定壓力以定位缸的負(fù)載為根據(jù)即 200 p背； 8.04 10 pa 二 0.25Mpa 取 p 背=0.3Mpa 4

24、.2系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升 (1)根據(jù)以上的計算可知，在工進(jìn)時電動機(jī)的輸入功率為 PpPpqp/ p =3.53 106 1.002 10/60 0.8W = 73.6 2SZ 快退時電動機(jī)的輸入功率為 p- ppi q pi / p - 90.7/0.8 60 = 1 1 33 7W 快進(jìn)時電動機(jī)輸入功率為 Pp = Pp2qp2/ p =113.5W 夾緊時電動機(jī)輸入功率為 pp =798.875W (2)計算各階段有效功率：=: p * pp 快進(jìn)：p =0.2167 106 40 10/60W 44.47W 工進(jìn)：p=3.53 106 40 10/60W-2353W 快退：p = 0.289

25、 106 40 10/60W =192.7W 夾緊：p=2.19 106 40 10，/6CW =1460W (3) 校核熱平衡，確定溫升 現(xiàn)以較大的值來校核其熱平衡，求出發(fā)熱溫升，設(shè)油箱的三個邊長在1:1:11:2:3范圍 內(nèi)，則散熱面積為：A = 0.065. V2 -0.0653. 2802 = 2.782m2 假設(shè)通風(fēng)良好，取 h =15 10”km/(m2c)，油液的溫升為.譏二旦 hA 在單位時間內(nèi)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量H二p(1 - ), p為液壓系統(tǒng)輸入功率 (kw),為液 壓系統(tǒng)總效率。 H =0.154 (1 -0.1097) =0.45797 KW 液壓的溫升為: hA 0.4

26、5797 15 10；2.782 = 10.97 c 室溫為20 C,熱平衡溫度為 30.97 C . 65 c，沒有超出允許范圍。 4.3系統(tǒng)的效率 (1)工進(jìn)階段的回路效率 n _ PG PPiqP1+卩止4卩2 P p1為小流量泵在工進(jìn)時的工作壓力等于液壓缸工作腔壓力P1加上進(jìn)油路上的 壓力損失 p及壓力繼電器比缸工作腔最高壓力所答的壓力值2 PPi =3.53 1060.054 1060.5 106 = 4.084M P a 大流量泵的工作壓力就是此泵通過溫流閥所產(chǎn)生的損失 4 83 2 P2 =()20.3 = 0.0 7 (MPa 10 （取溢流閥型號為 Y-10B,額定壓力6.3MPa,額定壓降0.3MPa） Piqi 63 3.53 10(1.002 10/60) P Pi q P