半自動(dòng)液壓專用銑床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、摘 要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的是半自動(dòng)液壓專用銑床的液壓設(shè)計(jì)，專用銑床是根據(jù)工件加工需要， 以液壓傳動(dòng)為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種機(jī)床。在生產(chǎn)中液壓專用銑床有著較大 實(shí)用性，可以以液壓傳動(dòng)的大小產(chǎn)生不同性質(zhì)的銑床。此次設(shè)計(jì)主要是將自己所學(xué)的知識(shí) 結(jié)合輔助材料運(yùn)用到設(shè)計(jì)中，尤其是一些計(jì)算、繪圖等細(xì)小方面。在設(shè)計(jì)過程中最主要的 是圖紙的繪制，這不僅可以清楚的將所設(shè)計(jì)的內(nèi)容完整的顯示出來，還能看出所學(xué)知識(shí)是 否已完全掌握了。整個(gè)主要設(shè)計(jì)過程分成六個(gè)部分：參數(shù)的選擇、方案的制定、圖卡的編制、專用銑床 的設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及最后有關(guān)的驗(yàn)算。主體部分基本在圖的編制和液壓系統(tǒng)的設(shè) 計(jì)兩部分中完成的。工序分為

2、：手工上料 按電鈕 自動(dòng)定位夾緊 工作臺(tái)快進(jìn) 銑削進(jìn)給 工 作臺(tái)快退 夾具松開 手工卸料。關(guān)鍵詞：銑削進(jìn)給，液壓傳動(dòng)，夾具目 錄第一章、緒論 ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­&#

3、173;­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­1 1.1設(shè)計(jì)目的-11.2設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求第二章、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2.1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算2.2 確定液壓泵規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率及型號(hào)2.3 確

4、定各類控制閥2.4確定油箱容積與結(jié)構(gòu)2.5選取液壓油第三章、液壓缸及液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1確定液壓缸的結(jié)構(gòu)形式 3.2計(jì)算液壓缸主要零件的強(qiáng)度和鋼度3.3完成液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和部分零件圖。第四章、管路系統(tǒng)壓力損失的計(jì)算第五章、系統(tǒng)熱平衡計(jì)算與油箱容積的計(jì)算第六章、結(jié)論致謝參考文獻(xiàn)附錄附錄 A 液壓元件的規(guī)格附錄B 液壓系統(tǒng)圖第一章 緒論1.1 設(shè)計(jì)目的畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)理論知識(shí)， 獨(dú)立解決機(jī)床設(shè)計(jì)問題 的能力的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。因此，通過設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到下述目的。a 初步掌握正確的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)的基本方法步驟,

5、鞏固深化和擴(kuò)大所學(xué)的知識(shí),培養(yǎng) 理論聯(lián)系實(shí)際的工作方法和獨(dú)立工作能力。b 獲得機(jī)床總體設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，零件計(jì)算，編寫說明書。繪制部件總裝圖（展開圖， 裝配圖）和零件工作圖等方面的基本訓(xùn)練及基本技能。c 熟悉有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)格、手冊(cè)和資料的應(yīng)用。d 對(duì)專用機(jī)床的夜壓系統(tǒng)初具分析能力和改進(jìn)設(shè)計(jì)的能力。1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求設(shè)計(jì)一臺(tái)用成型銑刀在工件上加工出成型面的夜壓專用銑床， 要求機(jī)床工作臺(tái)一次可安 裝兩只工件，并能同時(shí)加工。機(jī)床工作循環(huán)為：手工上料 按電鈕 自動(dòng)定位夾緊 工作臺(tái)快進(jìn) 銑削進(jìn)給 工作臺(tái)快退 夾具松開 手工卸料。液壓系統(tǒng)參數(shù)圖 工作臺(tái)采用半導(dǎo)軌，導(dǎo)軌面的靜摩擦系數(shù)f=0.2動(dòng)摩擦系數(shù)f=

6、.0.1第二章 設(shè)計(jì)步驟2.1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)床工況由題可知為:定位液壓缸夾緊液壓缸 工作臺(tái)進(jìn)給液壓缸 定 位 夾 松 快進(jìn)工進(jìn) 拔銷 緊 開 按設(shè)計(jì)要求希望系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠,估計(jì)到系統(tǒng)的功率不會(huì)很大,且連續(xù)工作,所 以決定采用單個(gè)定量泵、非卸荷式供油系統(tǒng).考慮到銑銷時(shí)可能有負(fù)的負(fù)載力產(chǎn)生,故采用 回油節(jié)流調(diào)速的方法,為了提高夾緊缸的穩(wěn)定性與可靠性,夾緊系統(tǒng)采用單向閥與蓄能器的 保壓回路,并能不用減壓閥,使夾緊油源壓力與系統(tǒng)的調(diào)節(jié)一致,以減少液壓元件的數(shù)量,簡(jiǎn) 化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),定位后通過行程開控制二位四通電磁閥通點(diǎn)工作控制夾緊缸工作,并采用壓力 繼電器,發(fā)訊使工作臺(tái)液壓工作以簡(jiǎn)化電氣

7、發(fā)訊與控制系統(tǒng),提高系統(tǒng)的可靠性. 綜合上面考慮,可繪制出液壓系統(tǒng)圖. (見附頁(1定位液壓缸已知負(fù)載力R =200N (慣性力與摩擦力可以忽略不計(jì)(2夾緊液壓缸已知負(fù)載力R=4000N (慣性力與摩擦力可以忽略不計(jì)(3工作臺(tái)液壓缸有效負(fù)載力R=200N (已知慣性力R m =ma=1500/9.8/(6/60-0/0.5=30.6N(按等加速處理摩擦力由液壓缸的密封阻力與滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的摩擦力組成,當(dāng)密阻力按 5%有效作用力估算時(shí), 總的摩擦阻力:R f =0.05Rw+Fc=0.05*2000+0.2*1500=4000N故負(fù)載力:R=Rw +Rm +Rf=2000+30.6+400=2430.

8、6N因?yàn)閵A緊液壓缸的作用很大,所以可以按其工作負(fù)載來選定系統(tǒng)的壓力由設(shè)計(jì)參考資料可以初定系統(tǒng)的壓力為 0.8 1MPa,為使液壓缸體積緊湊,可以取系 統(tǒng)的壓力為P 1=1.5MPa(1 定位液壓缸的 D=mm m P R  13 013 . 0 10 5 . 1 14 . 3 / 200 4 / 4 6 1 = = ´ ´ ´ = p 考慮到液壓缸的結(jié)構(gòu)與制

9、造的方便性,以及插銷的結(jié)構(gòu)尺寸等因素,參考手冊(cè)-可以 取D=32mm,d=16mm(2夾緊液壓缸 D=mm m P R  58 058 . 0 10 5 . 1 14 . 3 / 4000 4 / 4 6 1 = = ´ ´ ´ = p 實(shí)取D=63mm, d=32mm(3進(jìn)給液壓缸因采用雙出桿液壓缸,所以 D = 2 2 1&

10、#160;( / 4 d P P R + - p 按工作壓力,可以選桿徑d=0.3D代入上上式得: D= ( 91 . 0 / 2 1 P P R - p 一般可取背壓P2=0.5MPa(對(duì)低壓系統(tǒng)而言,代入上式有: D=mm m  58 058 . 0 10  5 . 0 5 . 1 ( 

11、;14 . 3 91 . 0 / 6 . 2430 4 6= = ´ - ´ ´ ´ 取進(jìn)給液壓缸系列化的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為:D=63mm, d=20mm2.2 確定液壓泵規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率及型號(hào)(a確定理論流量定位液壓缸最大的流量:Q 1=A1v=D 2 /4·L/t=3.14×0.032 2 /4×10×10 3 - /1=8.04×10 6

12、- m  3 /s=0.4824L/min夾緊液壓缸最大流量Q 2=A1v=D 2 /4·L/t=3.14×0.063 2 /4×15×10 3 - /1=4.68×10 5 - m  3 /s=2.8L/min 因?yàn)橛袃蓚€(gè)夾緊缸同時(shí)工作，所以Q 2=2 Q2=2×2.8=5.6L/min進(jìn)給液壓缸最大流量Q 3=A2v=D 2 -d  2 /4·v=3.14×0.063

13、60;2 -0.02 2 /4×6=0.0168m 3 /s=1008L/min（b）確定液壓泵流量由于定位,夾緊,進(jìn)給液壓缸是分時(shí)工作的,所以其中液壓缸的最大流量既是系統(tǒng)的最大 理論流量,另外考慮到泄漏和益流閥的益流流量,可以取液壓泵流量為系統(tǒng)最大流量的1.1 1.3倍,現(xiàn)取1.2倍計(jì)算則有:Q 泵=1.2Q3=1.2×16.8=20.16L/min采用低壓齒輪泵,則可選取CB-B25為系統(tǒng)的供油泵,其額定流量為25L/min,額定壓力為2.5Mpa,額定轉(zhuǎn)速為24.17r/s(1450r/min(C確定電動(dòng)機(jī)功率及型號(hào)電

14、動(dòng)機(jī)功率N=PQ/612=25×25/612×0.8=1.28KW按CB-B*型齒輪泵技術(shù)規(guī)格,查得驅(qū) 動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率為1.3KW,或取電動(dòng)機(jī)功率略大一點(diǎn)的交流電機(jī)動(dòng)機(jī)型號(hào)為JQ2 22 4額定功率為1.5KW,轉(zhuǎn)速為1450r/min(a定位缸油液的壓力已知F=200N D=32mm d=16mm Q=0.4824L/min求:P1因?yàn)?F = A1 P = D 2 P=3.14/4×0.032 2 P 1所以P 1 = 2.488×10 5 Pa(b夾緊缸油液的壓力已知F=4000N D=63

15、mm d=32mm Q=5.6L/min求:P2因?yàn)?F = A1 P =D 2 P=3.14/4×0.063 2 P 1所以P 2 = 1.283835×10 6 Pa2.3 確定各類控制閥系統(tǒng)工作壓力為 1.5MPa,油泵額定最高壓力為 2.5MPa,所以可以選取額定壓力大于或 等于2.5MPa 的各種元件,起流量按實(shí)際情況分別選取.目前,中低壓系統(tǒng)的液壓元件,多按6.3MPa 系列的元件選取,所以可以選取.溢流閥的型號(hào)為: Y-25B工作臺(tái)液壓缸換向型號(hào)為:34D-25BY,快進(jìn)二位二通電磁閥型 號(hào)Q 10B

16、;背壓閥型號(hào)為:B - 25B 定位,夾緊系統(tǒng)的最大流量為2.8L/min,所以可以選取. 單向閥型號(hào)為I 10B;換向閥型號(hào)24D-10B 23D-10B;單向順序閥型號(hào)為XI-B10B. 蓄能器供油量?jī)H作定位夾緊系統(tǒng)在工作臺(tái)快進(jìn),工進(jìn)與快退時(shí),補(bǔ)充泄漏和保持壓力之 用,其補(bǔ)油量極其有限,所以可以按各種最小的規(guī)格選取，現(xiàn)取N × Q 0.6/10 型膠 囊式蓄能器，當(dāng)P=15%時(shí)，其有效補(bǔ)油體積為V=0.07L。濾油器可選用型號(hào)為wv -25 - × 180J的網(wǎng)式濾油器,過濾精度為180um壓力表可選用 Y 60 型量程6.3MPa 的普通精度等級(jí)的量表,選用量程較高的

17、壓力表 可以避免在系統(tǒng)有壓力沖擊時(shí)經(jīng)常損壞,但量程選得過大會(huì)使觀察和調(diào)整的精度降低. 管道通徑與材料:閥類一徑選定,管道的通徑基本上已經(jīng)決定,既管道的通徑同于閥類 進(jìn)出油口的通徑,只有在有特殊需要時(shí)才按管內(nèi)平均要求計(jì)算管道通徑.按標(biāo)準(zhǔn):(1 通徑25L/min流量處, 選用通徑的管道10L/min流量處, 選用通徑的管道為便于安裝,可以采取紫銅管,擴(kuò)口接頭安裝方式.(2 壁厚按強(qiáng)度公式有: p.d/2其中,紫銅的=250kgf/cm2為安全起見,可取P=2.5MPa來計(jì)算:122.5 × 12/2 × 25 =0.6mm82.5 × 8/2 × 25 =

18、0.4mm所以可取f12,壁厚1mm 和f8,壁厚0.8mm 的紫銅管，考慮到擴(kuò)口處管子的強(qiáng)度,壁厚可 以略有增加，一般按常用紫銅管的規(guī)格選取即可(對(duì)低壓系統(tǒng)而言,對(duì)高壓系統(tǒng)必須進(jìn)行 計(jì)算。2.4 確定油箱容積與結(jié)構(gòu)因?yàn)槭堑蛪合到y(tǒng),油箱容積按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:油箱容積V= ( Q現(xiàn)取 V= = × = 100L結(jié)構(gòu)可以采用開式，分力，電動(dòng)機(jī)垂直安置式標(biāo)準(zhǔn)油箱。該系統(tǒng)為一般金屬切削機(jī)床液壓傳動(dòng),所以在環(huán)境溫度為-之間時(shí),一般 可選用號(hào)或號(hào)機(jī)械油。冷天氣用號(hào)機(jī)械油，熱天氣用號(hào)機(jī)械油。第三章 液壓缸及液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 確定液壓缸的結(jié)構(gòu)形式液壓缸的結(jié)構(gòu)形式是指他的類型,安裝方法,密封形式

19、,緩沖結(jié)構(gòu),排氣等.定位與夾緊液壓缸均采用單出桿,缸體固定形式,為減少缸體與活塞體積,簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu),采 用 “”型密封圈;由于行程很短,運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量很小,速度也不大,不必考慮緩沖結(jié)構(gòu);排氣 螺塞也可以由油塞接頭來代替.工作臺(tái)液壓缸采用裝配活塞,雙出桿,缸體固定定形式,采用雙出桿可以使活塞桿在工作 時(shí)處于受拉伸應(yīng)力狀態(tài),有利于提高活塞桿的穩(wěn)定性,并且可以減小活塞桿的直徑,活塞上 才用單個(gè) “”型密封圈,另外,由于工作材料為鑄鐵,加工時(shí)粉塵及小片狀或針狀的鐵銷較 多,所以有加上了一個(gè)防塵圈,夾緊液壓缸的的防塵圈也是鑒于同樣原因安放的.由于機(jī)床工作臺(tái)作直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)方向上沒有嚴(yán)格的定位要求（這一點(diǎn)

20、與一般鉆 銷動(dòng)頭液壓缸的要求有所區(qū)別）， 不必采用機(jī)構(gòu)。 快退事， 可以采用電氣行程開關(guān)預(yù)先發(fā)訊， 使三位四通換向閥切至中位，工作臺(tái)停住，避免剛性沖擊；排氣也采用松開油管進(jìn)油螺塞 的方法進(jìn)行，而不設(shè)專門的放棄螺塞。3.2 計(jì)算液壓缸主要零件的強(qiáng)度和鋼度定位夾緊油缸的內(nèi)油和長(zhǎng)度較小，一般可以按厚壁筒強(qiáng)度計(jì)算公式來估計(jì)必須的厚壁， 有公式：=/（p P 1.3P ­  / 0.4P   s s + -） 當(dāng)額定壓力Pn6.3MPa時(shí),取鋼=b /n=4500/6=750kgf/cm2=75MPaPp = Pn

21、 ×150% = 2.5 × 150% =3.75MPa將鋼,Pp的值及定位,夾緊液壓缸的直徑D 代入計(jì)算公式可得:定3.2/2(10 75 . 3 3 . 1 750 / 10 75 . 3 4 . 0 750 ´ ´ - ´ ´ + -10.072cm=0. 72mm 夾3.2/2(10 75 . 3 3 . 1&

22、#160;750 / 10 75 . 3 4 . 0 750 ´ ´ - ´ ´ + -10.142cm=1. 42mm 工作臺(tái)液壓缸壁厚用薄壁筒計(jì)算公式來求:工 Pp D/2 = 3.75 × 6.3/2× 75 = 0.158cm = 1.58mm從以上計(jì)算可以看出,對(duì)與小型底壓 ( D 100mm, Pn 2.5MPa 液壓缸按強(qiáng)度條 件計(jì)算出來的缸壁厚度尺寸是很小的,因此,在設(shè)計(jì)這類液壓鋼事,可以先不計(jì)算,而直接 按機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸的需要,主

23、要是缸體與缸蓋的連接出的尺寸,及考慮到缸體缸度所需的基 本厚度尺寸,直接設(shè)計(jì)制圖,然后進(jìn)行強(qiáng)度校核.這樣做在一般的情況下,均可滿足強(qiáng)度要 求.而對(duì)于高壓的液壓缸或鑄鐵材料的缸體、缸壁的強(qiáng)度估算是必要的這樣可以避免結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)圖的返工和修改。對(duì)于缸蓋，活塞桿聯(lián)接件，鑒于與上相同的原因，強(qiáng)度計(jì)算一般可以放在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后 的強(qiáng)度校核中進(jìn)行。3.3 完成液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和部分零件圖。液壓缸的活塞寬度，一般可取b 0.4D ,同時(shí)應(yīng)該考慮密封圈安裝時(shí)的必要幾何尺寸, 缸蓋應(yīng)該考慮到進(jìn)油及加工工藝要求,缸體連接處應(yīng)考慮必要的導(dǎo)向與支撐的結(jié)構(gòu)尺寸。 小型定位， 夾緊傳動(dòng)液壓缸與傳動(dòng)液壓缸在結(jié)構(gòu)與安裝方法上不盡相

24、同,總之要使結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、安裝方便、取材便利、強(qiáng)度足夠、要求輸出力、位移和 功率,也要能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。根據(jù)上述液壓缸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及內(nèi)徑、桿徑、行程等要求，液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（如圖 A 1）。第四章 管路系統(tǒng)壓力損失的計(jì)算由于定位、夾緊、回路在夾緊后的流量幾乎為零，即管路系統(tǒng)的壓力損失，主要應(yīng)在 工作臺(tái)液壓缸回路中進(jìn)行計(jì)算。按快進(jìn)時(shí)，最大流量來估計(jì)壓力損失 Q3 = 16.8L/ min 來考慮(因泵的額定流量 Q=25L/min?？倝毫p失 p=p 沿+p局其中:p沿-管路中沿程阻力+損失之和p局-管路中局部阻力損失系各閥類元件的阻力之和一般,簡(jiǎn)單的低壓金屬切削機(jī)床液壓系統(tǒng)中p 值可取(0.10.3 Pn(Pn 為系統(tǒng)調(diào)整 壓力。壓力閥調(diào)整壓力的確定:Py=1.1Pn=1.1 * 1.5 =1.65MPa 由于系統(tǒng)壓力在初步設(shè)計(jì)時(shí)一 般取泵的額定壓力的50%70%目的是為了延長(zhǎng)泵的壽命或減少噪音。 所以泵源總有一定的 壓力儲(chǔ)備，系統(tǒng)的調(diào)整壓力可在試車階段進(jìn)一步調(diào)節(jié)。順序閥的控制壓力可以選擇為先動(dòng)液壓缸最大起動(dòng)壓值的 150%200%，而必須比系統(tǒng) 調(diào)整壓力低，順序閥的控制壓力可調(diào)節(jié)為0.60.7MPa。壓力蓄電器發(fā)訊時(shí)壓力必須比系統(tǒng)額定壓力值稍小一些 ，可調(diào)節(jié)1.41.5MPa。第五章 系統(tǒng)熱平衡計(jì)算與油箱容積的計(jì)算系統(tǒng)發(fā)熱量可以由功能守恒