臥式單面多軸鉆鏜兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)

1、液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書一、液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)的目的1、鞏固和深化已學(xué)的理論知識(shí)，掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的一般方法和步驟。2、鍛煉機(jī)械制圖，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工程運(yùn)算能力。3、熟悉并使用有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)手冊(cè)和產(chǎn)品樣本等技術(shù)資料。4、提高學(xué)生使用計(jì)算機(jī)繪圖軟件進(jìn)行實(shí)際工程設(shè)計(jì)的能力。二、液壓課程設(shè)計(jì)題目題目（一）設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式單面多軸鉆鏜兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)，要求完成如下的動(dòng)作循環(huán)：快進(jìn)工進(jìn)死擋鐵停留快退停止；切削力為20000n，動(dòng)力滑臺(tái)采用平導(dǎo)軌，工進(jìn)速度要求無(wú)級(jí)調(diào)速，其他參數(shù)如下表所示。數(shù) 參 據(jù)數(shù)數(shù) 據(jù)iiiiiiivv運(yùn)動(dòng)部件自重（n）9810100009990950011000

2、快進(jìn)快退速度（m/min）77.56.57.88快進(jìn)行程（mm）10012011095120工進(jìn)行程（mm）5060657060工進(jìn)速度（mm/min）30903090309030903090靜摩擦系數(shù)fg0.20.150.20.180.15動(dòng)摩擦系數(shù)fd0.10.080.090.120.14啟動(dòng)制動(dòng)時(shí)間t（s）0.20.250.210.230.3試完成以下工作：1、進(jìn)行工況分析，繪制工況圖。2、擬定液壓系統(tǒng)原理圖（a3）。3、計(jì)算液壓系統(tǒng)，選擇標(biāo)準(zhǔn)液壓元件。4、繪制液壓缸裝配圖（a3）。5、編寫液壓課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書。機(jī)床加工示意圖如下：圖1 臥式動(dòng)力滑臺(tái)加工示意圖機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè)液壓傳動(dòng)課

3、程設(shè)計(jì)說(shuō)明書班級(jí)： 機(jī)制103班 學(xué)號(hào)： 100114341 姓名： 日期： 2012-11-6 目 錄第1章 組合機(jī)床工況分析 11.1 工作負(fù)載分析11.2 阻力負(fù)載分析11.3 慣性負(fù)載分析11.4工進(jìn)速度選擇11.6 負(fù)載圖和速度圖的繪制2第2章 液壓缸的主要參數(shù)的確定32.1 初定液壓缸工作壓力32.2 液壓缸尺寸的計(jì)算3第3章 擬定液壓系統(tǒng)圖63.1 選擇液壓回路63.2 液壓系統(tǒng)工作分析7第4章 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)84.1 液壓缸各元件的材料及連接配合方式84.2 液壓缸設(shè)計(jì)需要注意的事項(xiàng)94.3 液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求94.4 液壓缸主要尺寸的計(jì)算11參考文獻(xiàn)13第1章

4、組合機(jī)床工況分析1.1 工作負(fù)載分析 工作負(fù)載即為切削阻力。 所以 =20000n。1.2 阻力負(fù)載分析液壓缸驅(qū)動(dòng)工作部件時(shí)要克服機(jī)床導(dǎo)軌處的摩擦阻力，它與導(dǎo)軌形狀、安放位置及工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。 摩擦負(fù)載即為導(dǎo)軌的摩擦阻力：靜摩擦阻力 動(dòng)摩擦阻力 1.3 慣性負(fù)載分析1.4工進(jìn)速度選擇工進(jìn)最大速度v=90mm/min1.5 根據(jù)以上分析計(jì)算各工況負(fù)載 (見表1-1)表1-1 液壓缸在各工作階段的負(fù)載值工況計(jì)算公式液壓缸負(fù)載f/n液壓缸驅(qū)動(dòng)力f/m/n啟動(dòng)19622180正向加速15641738快進(jìn)9811090工進(jìn)2098123312快退9811090注:表中取液壓缸的機(jī)械效率cm=0.9

5、1.6 負(fù)載圖和速度圖的繪制負(fù)載圖按上面數(shù)值繪制，如圖所示。速度圖按已知數(shù)值、，、快退行程和工進(jìn)速度等繪制如圖。v/m/min 7 0.09 50 100 150 l/mm -7 速度圖 f/n 23312 1738 2180 1090 50 100 150 l/mm 1090 負(fù)載圖 -2100第2章 液壓缸的主要參數(shù)的確定2.1 初定液壓缸工作壓力根據(jù)上述工況要求和動(dòng)力滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)安排，應(yīng)采用液壓缸為執(zhí)行元件。液壓缸選用單桿式的，缸筒固定在床身上。由于要求快進(jìn)與快退的速度相等，為減少液壓泵的供油量，決定采用差動(dòng)型液壓缸。由工況分析中可知，工進(jìn)階段的負(fù)載力最大，所以，液壓缸的工作壓力按此負(fù)載力

6、計(jì)算，選,本機(jī)床為鉆孔組合機(jī)床，為防止鉆通時(shí)發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸回油腔應(yīng)有背壓，取背壓，為使快進(jìn)快退速度相等，選用，但由于油管中有壓降存在，有桿腔壓力大于無(wú)桿腔，估算時(shí)快進(jìn)取。2.2 液壓缸尺寸的計(jì)算由式得液壓缸直徑取標(biāo)準(zhǔn)直徑因?yàn)?，所?其中d為活塞缸直徑則，液壓缸有效面積經(jīng)檢驗(yàn)，活塞桿的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均符合要求。根據(jù)上述d和d的值，可估算液壓缸在各個(gè)工作階段中的壓力，流量和功率。如下圖a-a,并據(jù)此會(huì)出工況圖a-b液壓缸的流量計(jì)算：液壓缸工作腔壓力：a-a液壓缸在工作循環(huán)中各階段壓力、流量和功率工作階段負(fù)載回油腔壓力工作腔壓力輸入流量q輸入功率快進(jìn)109050.45350.26工進(jìn)233120

7、.80.380.8850.056快退10900.51.6931.50.89q/l/min 35 0.885 0 50 100 150 l/mm 31.5 b-b流量圖 p/mp 2.83 0.45 0 50 100 150 l/mm 1.69b-b壓力圖p/kw 0.26 0.056 0 50 100 150 l/mm 0.89b-b功率圖第3章 擬定液壓系統(tǒng)圖3.1 選擇液壓回路首先選擇調(diào)速回路。由以上數(shù)據(jù)可得，這臺(tái)機(jī)床屬于小功率，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度低，工作負(fù)載變化小，可采用進(jìn)口節(jié)流調(diào)速，為了解決進(jìn)口節(jié)油調(diào)速回路在鉆孔時(shí)的滑臺(tái)突然前沖現(xiàn)象，回路上設(shè)置背壓閥。由于液壓系統(tǒng)選用了節(jié)流調(diào)速的方法，系統(tǒng)中

8、油液循環(huán)必然是開式的。根據(jù)以上數(shù)據(jù)可知，在液壓系統(tǒng)工作循環(huán)內(nèi)，液壓缸交替的要求提供低壓大流量和高壓小流量的油液。最大流量和最小流量之比約等于40，而快進(jìn)快退所需的時(shí)間比工進(jìn)所需時(shí)間少的多，因此從提高工作效率，節(jié)省能量的角度看，采用單個(gè)定量泵是不合適的。宜采用雙泵供油。由于快進(jìn)快退速度較大，為保證換向平穩(wěn)，且該系統(tǒng)采用差動(dòng)連接，采用三位五通y型電液換向閥實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)換向，并實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接。2擬定液壓系統(tǒng)圖根據(jù)上述分析和所擬定方案，將各回路合理的組合成為機(jī)床液壓系統(tǒng)原理圖（如附圖）3.2 液壓系統(tǒng)工作分析快速前進(jìn)： 電磁鐵1ya通電，電液換向閥左位接入系統(tǒng)，溢流閥8因系統(tǒng)壓力不高仍處于關(guān)閉狀態(tài)，這時(shí)液壓

9、缸作差動(dòng)連接，液壓泵1輸出最大量。系統(tǒng)中油液流動(dòng)的情況為： 進(jìn)油路：液壓泵1單向閥10換向閥2（左位）行程閥3（下位）液壓缸左腔 回油路：液壓缸右腔換向閥2單向閥6行程閥3液壓缸左腔工進(jìn)階段：工進(jìn)在滑臺(tái)前進(jìn)到預(yù)定位置，擋塊壓下行程閥3通電開始，這時(shí)系統(tǒng)壓力升高，溢流閥8打開，液壓泵單泵供油，系統(tǒng)中油液流動(dòng)情況為： 進(jìn)油路：液壓泵1單向閥10換向閥2左位調(diào)速閥4液壓缸左腔 回油路：液壓缸右腔換向閥2（左位）單向閥6調(diào)速閥4 液壓缸左腔 停留階段：停留在工進(jìn)行進(jìn)到碰上死擋塊不再前進(jìn)時(shí)開始，并在系統(tǒng)壓力進(jìn)一步升高，壓力繼電器14發(fā)出信號(hào)后終止?？焱穗A段：快退在壓力繼電器14發(fā)出信號(hào)后，電磁鐵1ya斷

10、電、2ya通電開始，油路換向，系統(tǒng)中油液的流動(dòng)情況為： 進(jìn)油路：液壓泵1單向閥10換向閥2（右位）液壓缸右腔 回油路：液壓缸左腔左腔單向閥5換向閥2（右位）油箱停止 停止在滑臺(tái)快速退回到原位，擋塊壓下終點(diǎn)開關(guān)，電磁鐵2ya斷電、換向閥2處于中位，液壓泵卸荷，滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)。 油路：液壓泵1單向閥10換向閥2（中位）單向閥13油箱第4章 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 液壓缸各元件的材料及連接配合方式為滿足本題目中液壓系統(tǒng) 快進(jìn)工進(jìn)快退的使用要求，選用雙作用單桿活塞缸。1）液壓缸的組成：液壓缸的結(jié)構(gòu)基本上可分成缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置，以及排氣裝置五個(gè)部分。2）液壓缸組件的連接方式：缸

11、筒與缸蓋的連接形式，因法蘭連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易加工，也易拆卸，故采用法蘭連接，缸筒與缸底的連接形式也用法蘭連接?；钊麠U與活塞的連接方式選用螺紋連接，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便可靠?；钊麠U導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu) 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵、鎖緊裝置等。 3）活塞及活塞桿處密封圈的選用 活塞及活塞桿處密封圈的選用，應(yīng)根據(jù)密封部位、使用部位、使用的壓力、溫度、運(yùn)動(dòng)速度的范圍不同而選擇o型的密封圈。4）液壓缸的緩沖裝置 液壓缸帶動(dòng)工作部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，因運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量大，運(yùn)動(dòng)速度較高，則在達(dá)到行程終點(diǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊，甚至使活塞與缸筒端蓋產(chǎn)生機(jī)械碰撞。為防止此現(xiàn)象的發(fā)生，在行程末端設(shè)

12、置緩沖裝置。采用圓柱環(huán)狀間隙節(jié)流緩沖裝置。5）液壓缸排氣裝置 這里對(duì)液壓缸的要求高，故設(shè)置排氣裝置，使用放氣閥。6）密封裝置的選擇選0形密封圈，因?yàn)槠渚哂辛己玫拿芊庑阅?，且結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)動(dòng)件的摩擦阻力小，裝卸方便，容易制造，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。4.2 液壓缸設(shè)計(jì)需要注意的事項(xiàng) 1）盡量使液壓缸有不同情況下有不同情況，活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大負(fù)載。 2）考慮到液壓缸有不同行程終了處的制動(dòng)問題和液壓缸的排氣問題，缸內(nèi)如無(wú)緩沖裝置和排氣裝置，系統(tǒng)中需有相應(yīng)措施。 3）根據(jù)主機(jī)的工作要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，正確確定液壓缸的安裝、固定方式，但液壓缸只能一端定位。 4）液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)需根據(jù)推薦結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)標(biāo)

13、準(zhǔn)比較，盡可能做到簡(jiǎn)單、緊湊、加工、裝配和維修方便。4.3 液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求 1）缸體 材料-灰鑄鐵: ht200,ht350。 粗糙度-液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為 技術(shù)要求：a內(nèi)徑用h8-h9的配合 b缸體與端蓋采用螺紋連接，采用6h精度 2）缸蓋 材料-35鋼 粗糙度-導(dǎo)向表面粗糙度為 技術(shù)要求：同軸度不大于分析： 缸體組件有與活塞組件構(gòu)成密封的空腔，承受油壓，因此缸體組件要有足夠的強(qiáng)度，較高的表面精度，以承受活塞頻繁的往復(fù)摩擦，保證活塞密封件的可靠密封，缸體組件指的是缸筒與缸蓋，其使用材料與工作壓力有關(guān)，當(dāng)工作壓力p10mpa時(shí)使用鑄鐵，當(dāng)工作壓力10mpap20mpa時(shí)使用

14、鑄剛或鍛剛，本題目中工作壓力的最大值為5 mpa，故選用鑄鐵缸筒。缸蓋的材料常用35號(hào)，40鋼號(hào)鍛件，或zg 270-500.zg310-570 及ht250. ht 300等灰鑄鐵。 3）活塞 材料-灰鑄鐵：ht300 粗糙度-活塞外圓柱粗糙度 技術(shù)要求：活塞外徑用橡膠密封即可取f7f9的配合，內(nèi)孔與活塞桿的配合可取h8。 4）活塞桿 材料-實(shí)心：45鋼，調(diào)質(zhì)處理， 粗糙度-桿外圓柱粗糙度為 技術(shù)要求：a調(diào)質(zhì)2025hrc b活塞與導(dǎo)向套用 的配合，與活塞的連接可用 分析：活塞組件主要包括活塞，活塞桿，連接件等 ?；钊麠U是液壓傳力的主要零件，由于液壓缸被用于不同的條件，因此要求活塞桿能經(jīng)受壓

15、縮，拉伸，彎曲，振動(dòng)，沖擊等載荷作用，還必須具有耐磨，耐腐蝕性能，故活塞桿材料可用35號(hào)鋼，45號(hào)鋼或無(wú)縫鋼管做成實(shí)心桿或空心桿 ，為提高耐磨和防銹能力，可在活塞桿表面鍍鉻并拋光，活塞材料通常采用鋼. 耐磨鑄鐵，有時(shí)也用黃銅或鋁合金。 5）導(dǎo)向套 材料-青銅，球墨鑄鐵 粗糙度-導(dǎo)向表面粗糙度為 技術(shù)要求：a導(dǎo)向套的長(zhǎng)度一般取活塞桿直徑的60%80%b外徑d內(nèi)孔的同軸度不大于內(nèi)孔公差之半 分析：導(dǎo)向套按材料分為金屬型和非金屬型兩種，金屬型一般選用摩擦系數(shù)小耐磨好的青銅材料制造，非金屬型導(dǎo)向套可采用塑料，聚四氟乙烯或聚三氟乙烯等材料制作。4.4 液壓缸主要尺寸的計(jì)算液壓缸的主要尺寸包括液壓缸的內(nèi)徑

16、d，活塞桿直徑d，液壓缸筒的長(zhǎng)度l，1）液壓缸內(nèi)徑d的計(jì)算，根據(jù)最大負(fù)載和選取的工作壓力來(lái)確定內(nèi)徑d=110mm，2）活塞桿直徑d的計(jì)算 在前面的計(jì)算中已經(jīng)確定d=80 mm，3）液壓缸筒長(zhǎng)度l的計(jì)算 液壓缸筒長(zhǎng)度l由活塞最大行程l，活塞寬度b，活塞桿導(dǎo)向長(zhǎng)度h和有特殊要求的其他長(zhǎng)度確定。 查手冊(cè)選取活塞行程l=250 mm，活塞寬度 b=（0.61.0）d，選b=88 mm，導(dǎo)向套長(zhǎng)度h=（0.61.0）d，選h=0.8 d=64 mm，且液壓缸筒長(zhǎng)度不超過內(nèi)徑110 mm的20倍，綜上所述，得液壓缸筒長(zhǎng)度l=450 mm。6）液壓缸參數(shù)的計(jì)算 液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)，主要包括缸筒壁厚，油口直徑，缸底厚度1）壁厚的計(jì)算查表取缸筒外徑為133 mm，則壁厚= mm2）液壓缸油口直徑在計(jì)算設(shè)定液壓缸油口液流速度為1.0m/min則液壓缸油口直徑應(yīng)根據(jù)活塞最高運(yùn)動(dòng)速度v 和油口最高液流速度vo定do=0.13d do液壓缸油口直徑 =0.13x0.11 d液壓缸內(nèi)徑 =38mm v液壓缸最高輸出速度 vo油口液流速度7）缸底厚度計(jì)算d液壓缸內(nèi)徑（mm） 【】缸底材料的許用應(yīng)力（mpa） py 試驗(yàn)壓力（mpa）8）缸頭厚度計(jì)算 由于在液壓缸缸頭上有活塞桿導(dǎo)向孔，因此其厚度的計(jì)算方法與缸底有所不同，這里選用螺釘聯(lián)結(jié)法蘭式缸頭。h