全自動專用鉆床液壓系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、 目 錄1緒 論11.1全自動專用鉆床介紹11.2 全自動專用鉆床的特點12液壓系統(tǒng)的設(shè)計目的、要求22.1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計的目的22.2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求23液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算33.1 負(fù)載分析43.2 液壓缸選擇63.3 液壓泵的選擇63.4 選擇電動機(jī)參數(shù)73.5 選擇油箱73.6 選擇閥73.7 液壓回路的設(shè)計94液壓傳動系統(tǒng)的電氣控制設(shè)計104.1 電氣控制回路設(shè)計105液壓系統(tǒng)的運動135.1 送料缸的伸出135.2 夾緊缸運動145.3 鉆削缸的運動155.4 鉆削缸運動到c1時的運動狀態(tài)165.5 鉆削缸到c2時的運動狀態(tài)175.6 液壓系統(tǒng)的卸荷186液壓系統(tǒng)的維護(hù)196.

2、1 正確選擇使用液壓油、確保液壓油和液壓系統(tǒng)的清潔196.2 防止油溫過高196.3 防止液壓系統(tǒng)進(jìn)入空氣196.4 加強(qiáng)液壓系統(tǒng)的日常維護(hù)和保養(yǎng)20結(jié) 論21致 謝22參考文獻(xiàn)231 緒 論1.1全自動專用鉆床介紹一個完整的全自動專用鉆床由底座、工作臺、主軸箱、變速箱、冷卻泵、搖臂、鉆頭、料斗等構(gòu)成。全自動專用鉆床可以一次性完成從送料、夾緊到鉆削的全過程，而且可以進(jìn)行批量生產(chǎn)。本機(jī)由一個工人站立操作，整個操作過程是：將工件放置于料斗內(nèi)，按啟動開關(guān)鉆床自動運行，整個鉆削完成后再將工件搬下。這樣既可以提高工作效率，也可以大大的提高鉆削的質(zhì)量，同時也不致使工人搬運零件次數(shù)過多而產(chǎn)生疲勞感。與普通鉆

3、床相比，全自動專用鉆床可以實現(xiàn)加工自動化，因為液壓具有夾緊力大的特點，所以整個加工過程穩(wěn)定、安全、高效。1.2 全自動專用鉆床的特點全自動專用鉆床的加工特點：加工過程中工件不動，讓刀具移動，將刀具中心對正孔中心，并使刀具轉(zhuǎn)動（主運動）。全自動專用鉆床的特點是工件固定不動，刀具做旋轉(zhuǎn)運動，并沿主軸方向進(jìn)給，操作可以是手動，也可以是機(jī)動。并且可以大量加工，全自動專用鉆床是具有廣泛用途的機(jī)床，可對零件進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、锪平面和攻螺紋等加工。在鉆床上配有工藝裝備時，還可以進(jìn)行鏜孔,在全自動專用鉆床上配萬能工作臺還能進(jìn)行分割鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔。因為全自動專用鉆床是批量生產(chǎn)并且整個過程是全自動的，所以它

4、解決了現(xiàn)有的普通鉆床加工零部件操作不方便、加工困難、危險系數(shù)大、加工過程復(fù)雜等技術(shù)問題。2液壓系統(tǒng)的設(shè)計目的、要求2.1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計的目的在當(dāng)今社會，由于現(xiàn)在工業(yè)節(jié)奏不斷的加快，對于產(chǎn)品的需求量越來越大，自動化的程度也越來越高，所以現(xiàn)在的生產(chǎn)都需要大批量的自動進(jìn)行，而大部分的零件都需要進(jìn)行鉆孔，所以，鉆床在生產(chǎn)中扮演著非常重要的角色。而為了提高鉆床的鉆孔效率，所以需要設(shè)計一個鉆床能實現(xiàn)自動化快速生產(chǎn)。所以我選擇設(shè)計全自動專用鉆床的液壓系統(tǒng)，目的就是為了提高生產(chǎn)的效率。而本設(shè)計主要針對全自動專用鉆床的液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，因為液壓具有夾緊力大而且穩(wěn)定的特點，所以能實現(xiàn)加工快速、安全、穩(wěn)定。2.2

5、 液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求在開始設(shè)計液壓系統(tǒng)時，首先要對機(jī)械設(shè)備主機(jī)的工作情況進(jìn)行詳細(xì)的分析，明確主機(jī)對液壓系統(tǒng)提出的要求，具體包括以下幾個方面。（1）主機(jī)的用途、主要結(jié)構(gòu)、總體布局；主機(jī)對液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件在位置布置和空間尺寸上的限制；（2）主機(jī)的工作循環(huán)，液壓執(zhí)行選件的運動方式(移動、轉(zhuǎn)動或擺動)及其工作范圍；（3）液壓執(zhí)行元件的負(fù)載和運動速度的大小及其變化范圍；（4）主機(jī)各液壓執(zhí)行元件的動作順序或互鎖要求；（5）對液壓系統(tǒng)工作性能（如工作平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)換精度等）、工作效率。自動化程度等方面的要求；（6）液壓系統(tǒng)工作的工作環(huán)境和工作條件，如周圍介質(zhì)。環(huán)境溫度、濕度、塵埃情況、外界沖擊振動等；（7）其他

6、方面的要求，如液壓裝置在重量、外形尺寸、經(jīng)濟(jì)性等方面的規(guī)定或限制。3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算如圖3-1所示的工件，需要大量生產(chǎn)，本工序鉆削工件上有一個15偏心孔，工件的材料為鑄鐵，材料硬度為220hb，為此設(shè)計一全自動專用鉆床，只要將工件堆積在料斗里，一按開關(guān)就可以重復(fù)自動的完成送料、加工到結(jié)束這一全部過程，設(shè)計該鉆床的液壓系統(tǒng)以及電氣控制回路，設(shè)計的該專用鉆床的加工工位結(jié)構(gòu)簡圖如圖3-2所示。 其工作循環(huán)步驟為：圖3-1 工件圖圖3-2 自動鉆床加工工位結(jié)構(gòu)簡圖3.1 負(fù)載分析 根據(jù)工件材料查閱機(jī)械加工工藝手冊，得出鉆孔的較合適的表面切削速度為：v=2130 m/min 從而計算出主軸的鉆速為：

7、n=v/d=446637 r/min由加工直徑查閱工藝手冊，得出加工每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為：f=0.180.38 mm/min從而計算出鉆削缸的軸向進(jìn)給速度為：v1=80242 mm/min根據(jù)切削原理得出鉆削力計算公式為：扭矩：m=cmdxmfymkm10-3 nm軸向力：f=cfdxffyfkf n查閱機(jī)械設(shè)計手冊得cm=210;km=0.8;cf=427;kf=1;yf=0.8km= kf=(220/190)0.6=1.09故計算出在本工藝條件下的最大鉆削扭矩及最大鉆削軸向力為：m=23.69 nmf=2946 n（1）計算鉆削缸受力鉆削缸所受軸向力減去動力頭的重量，應(yīng)該小于2946n。（2）計算

8、夾緊缸受力根據(jù)夾具結(jié)構(gòu)畫出受力簡圖，如圖3-3所示，由理論力學(xué)分析進(jìn)行計算得夾緊力為：w=（2m/df）（sin/2）/ （1+sin/2）其中：f 摩擦系數(shù)，取0.2； v型塊夾角，本結(jié)構(gòu)為90o；d 被夾工件直徑，本工件直徑為80mm。故計算出夾緊力：w 1219 n查閱液壓傳動設(shè)計手冊，安全系數(shù)2.53，取其為3。所以夾緊缸應(yīng)承受負(fù)載為：w缸121933657 n 圖3-3 工件受力分析 （3）計算送料缸的受力送料缸在推進(jìn)工件時，工件受料斗上面所堆積工件重量的壓力而在所推進(jìn)工件的上下兩面產(chǎn)生摩擦阻力, 每個工件的重量為0.6kg，最多堆集20個，故摩擦阻力為：ff = 2q總.f2（20

9、1）60.2 = 45.6 n故送料缸所受最大軸向力為摩擦阻力加工件重量，即為：f缸45.6 +6 =51.2 n由于力很小，所以將送料缸的運動近似認(rèn)為空載運動。3.2 液壓缸選擇本例工藝要求送料缸送料速度大于50mm/s, 鉆削缸快進(jìn)速度大于50mm/s。查液壓傳動產(chǎn)品手冊：選內(nèi)徑活塞桿徑4020mm的液壓缸作為夾緊缸，則當(dāng)液壓缸內(nèi)油的壓力達(dá)到p = w缸/a =43657/3.14/402 =2.91 mpa 時就可夾緊工件；選該液壓缸行程不小于40mm，如圖3-4所示。圖3-4 液壓缸3.3 液壓泵的選擇根據(jù)液壓缸的最大工作壓力和最大流量，再考慮相關(guān)的損耗，計算泵的額定流量和額定壓力。液

10、壓泵的額定流量：q泵 k漏q缸1.12.41 =2.65 l/min泵的額定壓力： p泵 k壓p缸 = 1.32.91=3.78 mpa查閱液壓產(chǎn)品目錄：選泵型號：yb1-2.5 額定壓力為6.3 mpa，排量為2.5m /r ,轉(zhuǎn)速為1450r/min的定量葉片泵。該泵的輸出流量為 q = 2.51450 =3.6 l/min3.4 選擇電動機(jī)參數(shù)pm=pq/60=3.783.6/600.7=0.324 kw因為液壓泵的轉(zhuǎn)速為1450r/min，所以選電機(jī)的轉(zhuǎn)速為1450r/min，功率大于0.34kw。3.5 選擇油箱油箱容量通常取泵的額定流量的24倍，故設(shè)計油箱的容量為714l。因為鉆削

11、缸要支撐動力頭，又雙向受力，選直徑大一點的液壓缸，另外由于有差動聯(lián)接要使得快進(jìn)和退回的速度較接近而選活塞桿直徑較粗的液壓缸，綜上應(yīng)選內(nèi)徑活塞桿徑5032mm的液壓缸作為鉆削缸，則當(dāng)液壓缸內(nèi)油的壓力大于p = f/a =42946/3.14/502 =1.55 mpa 時就可鉆削工件；由于鉆削快進(jìn)采用差動聯(lián)接，所以當(dāng)輸入流量達(dá)到：qv3.14d2/4=50603.14322/4 = 2.41 l/min就能滿足鉆削缸快速進(jìn)給要求，選該液壓缸的行程不小于35mm。選內(nèi)徑活塞桿徑3216mm的液壓缸作為送料缸，當(dāng)輸入流量達(dá)到：qva=50603.14322/4 =2.35 l/min就能滿足送料速度

12、要求，液壓缸的行程根據(jù)具體結(jié)構(gòu)確定。3.6 選擇閥送料缸換向選用兩位四通電磁閥如圖3-5（a）能滿足送料要求，夾緊缸換向選用兩位四通電磁閥在夾緊工件時，能一直保持一定的壓力；鉆削缸換向選用三位四通電磁閥。如圖3-5（b）。由于鉆削缸的壓力小于夾緊缸的壓力，故在鉆削支路上接一個減壓閥，以保證夾緊力在切削過程中不下降。由于鉆削缸垂直安裝，為使得運動平穩(wěn)，采用液壓缸出口節(jié)流調(diào)速回路。以泵的額定壓力6.3 mpa、流量3.6l /min 為基準(zhǔn)，選擇各種電磁換向閥、溢流閥、減壓閥、調(diào)速閥等元件，元件的性能參數(shù)可參考液壓傳動設(shè)計手冊有關(guān)資料，在此不再一一敘述。為節(jié)約能源，鉆削缸快進(jìn)采用差動回路。液壓元件

13、如表3-1 （a） （b）圖3-5 換向閥表3-1 液壓系統(tǒng)中各個元器件列表序號元件名稱數(shù)量型號額定壓力（mpa）流量（l /min）備注1油箱1bak13油箱容積：11.5l2液壓泵1yb1-2.56.33.6定量葉片泵3二位四通電磁換向閥4u/fc10-4105產(chǎn)地：德國4溢流閥1y-2584管牙連接5減壓閥1rd-700766單向閥16f系列84產(chǎn)地：美國7節(jié)流調(diào)速閥1tl 6-01748三位四通電磁換向閥1m/10140158產(chǎn)地：德國9行程開關(guān)8lx1563.7 液壓回路的設(shè)計根據(jù)以上計算參數(shù)，結(jié)合液壓傳動的基本回路，設(shè)計本系統(tǒng)的液壓回路如圖3-6所示。圖3-6 液壓傳動系統(tǒng)4 液壓

14、傳動系統(tǒng)的電氣控制設(shè)計4.1 電氣控制回路設(shè)計該自動鉆床工作循環(huán)過程如前所述，由于送料桿和夾緊桿同時伸出到位時會產(chǎn)生干涉，所以要等送料缸退回才能夾緊，但為了節(jié)約時間，在送料缸剛好退出干涉位置時，夾緊缸就動作，使得夾緊與送料缸后退同步?？刂苹芈肪唧w設(shè)計步驟如下：（1）繪制各液壓缸位移順序圖，如圖4-1所示，其中a為送料缸，b為夾緊缸，c為鉆削缸；（2）以行程開關(guān)壓下為1，彈起為0，繪制開關(guān)信號圖，如圖4-2所示；（3）由于在第4步和第7步有兩組相同的信號，故將所有信號分成兩級，圖4-2所示；（4）以01為觸發(fā)信號，繪制開關(guān)動作圖，如圖4-3所示。在第7步因為和第4步信號相同所以在該組加1個繼電器

15、k常開觸點；（5）繪制線圈(電磁鐵、繼電器)通斷電圖，注意在i級和ii級交界處增加一個繼電器通電，以便進(jìn)行分級的轉(zhuǎn)換，在ii級結(jié)束時繼電器斷電，如圖4-4所示；（6）根據(jù)圖4-3、4-4 繪制電氣控制回路圖，如圖4-5所示，圖中繼電器k5為圖4-4所示的分級轉(zhuǎn)換繼電器k。工作時按一下帶自鎖的按鈕sb1使ya通電，即可連續(xù)的重復(fù)本例所要求的工作循環(huán)過程，如要短暫停機(jī)，則按sb1使斷電，再按sb2液壓泵卸荷。圖4-1 缸的動作順序圖圖4-2 開關(guān)信號圖及分級圖圖4-3 開關(guān)動作圖圖4-4 線圈通、斷電圖 圖4-5 控制電路圖5 液壓系統(tǒng)的運動5.1 送料缸的伸出 （ 進(jìn)油油路 出油油路） 當(dāng)按下開

16、關(guān)進(jìn)行工作時，送料缸首先開始運動，如圖5-1所示。進(jìn)油油路：油箱液壓泵（ya電磁閥得電，換向閥換向）進(jìn)送料缸左腔回油油路：進(jìn)送料右腔換向閥油箱圖5-1 送料缸的運動圖5.2 夾緊缸運動 當(dāng)送料缸的活塞桿運動到a2時，yb電磁閥得電，但是k3未得電，所以此時夾緊缸不運動，當(dāng)活塞桿運動到a1時，k3繼電器得電，k3的常開閉和，常閉斷開，所以夾緊缸開始伸出時，送料缸縮回。如圖5-2所示送料缸進(jìn)油油路：油箱液壓泵（ya電磁閥失電，換向閥換向）送料缸右腔送料缸回油油路：送料缸左腔換向閥油箱夾緊缸進(jìn)油油路：油箱液壓泵（yb電磁閥得電，換向閥換向）夾緊缸左腔夾緊缸回油油路：夾緊缸右腔換向閥油箱圖5-2 夾緊

17、缸的運動圖5.3 鉆削缸的運動當(dāng)送料缸的活塞桿退回到a0時，夾緊缸運動到b1時，yc1得電。鉆削缸開始伸出，此時鉆削缸為差動連接，運動速度快。如圖5-3所示鉆削缸進(jìn)油油路：油箱液壓泵（yc1電磁閥得電，換向閥換向）溢流閥鉆削缸左腔鉆削缸回油油路：鉆削缸右腔鉆削缸左腔(此時形成差動連接)而此時送料缸和夾緊缸的運動方式不發(fā)生變化。圖5-3 鉆削缸的運動圖5.4 鉆削缸運動到c1時的運動狀態(tài)當(dāng)鉆削缸的活塞桿運動到行程開關(guān)c1時，yc2得電，活塞桿運動速度變慢。如圖5-4所示鉆削缸進(jìn)油油路：油箱液壓泵（yc1電磁閥得電，換向閥換向）溢流閥鉆削缸左腔鉆削缸回油油路：鉆削缸右腔（yc2電磁閥得電，換向閥換

18、向）調(diào)速閥油箱而此時送料缸和夾緊缸的運動方式不發(fā)生變化。圖5-4 鉆削缸在c1時的運動狀態(tài)圖5.5 鉆削缸到c2時的運動狀態(tài)當(dāng)鉆削缸的活塞桿運動到行程開關(guān)c2時，電磁鐵yc1失電，電磁鐵yc0得電，電磁鐵yc2得電，鉆削缸開始縮回，如圖5-5所示。鉆削缸進(jìn)油油路：油箱液壓泵（yc0電磁閥得電，換向閥換向）節(jié)流調(diào)速閥（yc2電磁閥得電，換向閥換向）鉆削缸右腔鉆削缸回油油路：鉆削缸左腔溢流閥三位四通電磁閥油箱圖5-5 鉆削缸在c2時的運動狀態(tài)圖5.6 液壓系統(tǒng)的卸荷按下sb2時，系統(tǒng)就會卸荷，如圖5-6所示。圖5-6 液壓系統(tǒng)卸荷圖6 液壓系統(tǒng)的維護(hù)液壓系統(tǒng)由于其結(jié)構(gòu)緊湊，工作平穩(wěn)、操作簡便和省力

19、等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于建筑機(jī)械上。但如果使用維護(hù)不當(dāng)，則會大大提高故障發(fā)生率，嚴(yán)重影響機(jī)械的可靠性和使用壽命。為此，有必要談?wù)務(wù)_使用和維護(hù)液壓系統(tǒng)的方法。6.1 正確選擇使用液壓油、確保液壓油和液壓系統(tǒng)的清潔根據(jù)一些資料統(tǒng)計證明，液壓系統(tǒng)產(chǎn)生故障的原因有7085是由于液壓油受污染變質(zhì)而引起的。因為液壓系統(tǒng)所用的各種泵、閥類元件，相對運動件之間都有光潔度很高的配合面和精密度很高的配合間隙，有些元件還設(shè)有阻尼孔、縫隙式控制閥口，如果油液中混人雜質(zhì)，將會堵塞這些縫隙、小孔，阻礙油液的運動，破壞液壓件的正常工作。如雜質(zhì)進(jìn)人閥內(nèi)，就可能破壞閥芯與閥體的配合面，或卡在它們中間，造成閥的密封不嚴(yán)或動作不靈。

20、如油液中污物過多，將會堵塞濾油器，使系統(tǒng)循環(huán)受阻，安閥常常開啟，冷卻不良，系統(tǒng)溫度升高。所以，保持液壓系統(tǒng)和液壓油的清潔，是維護(hù)液壓系統(tǒng)的關(guān)鍵。6.2 防止油溫過高液壓系統(tǒng)的溫度，根據(jù)實驗，一般在3560范圍內(nèi)最為合適，最高應(yīng)不超過80。在正常的油溫下，液壓油各種性能良好。油溫過高會使液壓系統(tǒng)產(chǎn)生很多不良影響，如粘度下降，潤滑油膜變薄并易被損壞，潤滑性能變差，容積效率低，機(jī)械磨損加劇，橡膠密封圈加速老化，密封性能隨之降低等。因此在使用中，應(yīng)控制系統(tǒng)油溫保持在正常范圍。6.3 防止液壓系統(tǒng)進(jìn)入空氣液壓系統(tǒng)進(jìn)人空氣后，會使液壓油發(fā)生“乳化”現(xiàn)象，破壞油液的性能。進(jìn)人油液中的空氣體積隨系統(tǒng)壓力、溫度的變化而變化，阻礙液流的運動，因此使液壓執(zhí)行元件在作業(yè)中出現(xiàn)忽停忽動、速度緩慢、力量不足等現(xiàn)象，通常我們把這種現(xiàn)象稱之為“工作爬行”。爬行現(xiàn)象不但破壞液壓系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，有時甚至引起振動，產(chǎn)生噪聲。因此，必須嚴(yán)防空氣進(jìn)人液壓系統(tǒng)。6.4 加強(qiáng)液壓系統(tǒng)的日常維護(hù)和保養(yǎng) 液壓系統(tǒng)發(fā)生一些故障時，事前往往都會出現(xiàn)異常現(xiàn)象。而認(rèn)真嚴(yán)格地日常檢查和保養(yǎng)，對于及時發(fā)和排除小的故障，預(yù)防大的事故發(fā)生，具有很重要的意義。因此，應(yīng)重視和加強(qiáng)日常檢查和保養(yǎng)。結(jié) 論通過設(shè)計之后可以得知，這樣的設(shè)計可以加快鉆床鉆削的速度，提高生產(chǎn)率。解決在以前鉆削時遇到的每次只能鉆一個工件得難題。該全自動專用鉆床可以一次