設(shè)計一臺臥式單面多軸鉆鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)

1、臥式單面多軸鉆鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)機械制造與自動化專業(yè)液壓傳動課程設(shè)計說明書班級： 機制124學(xué)號： 121303211姓名： 楊志宇目 錄第一章 組合機床工況分析21.1 工作負(fù)載分析21.2 慣性負(fù)載分析21.3 阻力負(fù)載分析21.4工進(jìn)速度選擇21.5 運動時間31.6運動分析31.7根據(jù)上述數(shù)據(jù)繪液壓缸F-t與|v|-t圖.4第二章 擬定液壓系統(tǒng)圖42.1 選擇液壓回路42.2組成系統(tǒng)5第三章 計算和選擇液壓元件63.1液壓缸的設(shè)計計算63.1.1 初定液壓缸工作壓力63.1.2液壓缸尺寸的計算63.1.3液壓缸的流量的計算63.1.4液壓缸工作腔壓力的計算73.1.5液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)

2、計83.1.6液壓缸設(shè)計需要注意的事項93.1.7液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求93.2液壓泵的確定與所需功率的計算103.2.1液壓泵的確定103.2.2閥類元件及輔助元件的選擇103.2.3油管的選擇113.2.4油箱容量的確定11設(shè)計心得12參考文獻(xiàn)1214一、液壓傳動課程設(shè)計的目的1、鞏固和深化已學(xué)的理論知識，掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計計算的一般方法和步驟。2、鍛煉機械制圖，結(jié)構(gòu)設(shè)計和工程運算能力。3、熟悉并會用有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計手冊和產(chǎn)品樣本等技術(shù)資料。4、提高學(xué)生使用計算機繪圖軟件（如AUTOCAD、PRO/E等）進(jìn)行實際工程設(shè)計的能力。二、液壓課程設(shè)計題目題目（一）設(shè)計一臺臥式單

3、面多軸鉆鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)，要求完成如下的動作循環(huán)：夾緊快進(jìn)工進(jìn)死擋鐵停留快退松開原位停止；機床有16個主軸，鉆削加工13.9mm的孔14個，8.5mm的孔2個，工件材料為鑄鐵，硬度HB240。動力滑臺采用平導(dǎo)軌，工進(jìn)速度要求無級調(diào)速，如用高速剛鉆頭進(jìn)行加工，其他參數(shù)如下表所示。數(shù) 參 據(jù)數(shù)數(shù) 據(jù)IIIIIIIVV運動部件自重（N）9810100009990950011000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)fg0.20.1

4、50.20.180.15動摩擦系數(shù)fd0.10.080.090.120.14啟動制動時間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（A1）。5、編寫液壓課程設(shè)計說明書。機床加工示意圖如下：圖1 臥式動力滑臺加工示意圖液壓傳動課程設(shè)計說明書臥式單面多軸鉆鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)第一章 組合機床工況分析1.1 工作負(fù)載分析 工作負(fù)載即為切削阻力。1.計算切削阻力 鑄鐵鉆孔時，其軸向切削力可用以下公式計算式中，D鉆頭直徑(mm) S每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm/r)鉆13.9mm

5、的孔時，主軸轉(zhuǎn)速，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量,鉆8.5mm孔時，主軸轉(zhuǎn)速，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量則 1.2 慣性負(fù)載分析1.3 阻力負(fù)載分析 摩擦負(fù)載即為導(dǎo)軌的摩擦阻力：靜摩擦阻力 動摩擦阻力 1.4工進(jìn)速度選擇工進(jìn)速度取工進(jìn)時的最大速度90mm/min1.5 運動時間 快進(jìn)               工進(jìn)               快退   

6、;            1.6運動分析設(shè)液壓缸的機械效率cm=0.9，得出液壓缸在各工作階段的負(fù)載和推力，如表1所列。表1液壓缸負(fù)載的計算工況計算公式液壓缸負(fù)載F/N液壓缸驅(qū)動力F/cm/N啟動16501833正向加速2038.872265.4快進(jìn)15401711工進(jìn)3204035600反向啟動16501833反向加速2038.872265.4快退15401711制動1041.131156.81.7根據(jù)上述數(shù)據(jù)繪液壓缸F-t與|v|-t圖（如圖1） V/(m/s)F/N0.13332

7、040165020381.5x10-31540ttt1t3t3t2t2t1圖1 F-t與|v|-t圖第二章 擬定液壓系統(tǒng)圖2.1 選擇液壓回路(1)調(diào)速方式 由工況得知，該液壓系統(tǒng)功率小，滑臺運動速度低，工作負(fù)載為阻力負(fù)載且工作中變化小，故可選用進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速，為防止鉆通孔時負(fù)載突然消失引起運動部件的前沖現(xiàn)象，在回油路上加背壓閥。由雙聯(lián)葉片泵和背壓閥組成的調(diào)速系統(tǒng)，使動力滑臺獲得穩(wěn)定的低速運動和較大的調(diào)速范圍。(2)液壓泵形式的選擇 系統(tǒng)工作循環(huán)主要由低壓大流量和高壓小流量兩個階段組成，最大流量與最小流量的時間之比。根據(jù)該情況，選葉片泵較適宜，在本方案中，選用雙聯(lián)葉片泵。(3)速度換接方式 因

8、鉆孔工序?qū)ξ恢镁燃肮ぷ髌椒€(wěn)性要求不高，可選用行程調(diào)速閥和電磁換向閥。動作可靠，轉(zhuǎn)換精度較高。(4)快速回路與工進(jìn)轉(zhuǎn)快退控制方式的選擇 為使快進(jìn)快退速度相等，選用差動回路作快速回路。(5) 選擇調(diào)壓和卸荷回路 在雙泵供油的油源形式確定后，調(diào)壓和卸荷問題都已基本解決。即滑臺工進(jìn)時，高壓小流量泵的出口壓力由油源中的溢流閥調(diào)定，無需另設(shè)調(diào)壓回路。在滑臺工進(jìn)和停止時，低壓大流量泵通過液控順序閥卸荷，高壓小流量泵在滑臺停止時雖未卸荷，但功率損失較小，故可不需再設(shè)卸荷回路。(6)夾緊油路中串接減壓閥，課根據(jù)工件夾緊力的需要調(diào)節(jié)并穩(wěn)定其壓力，即使主油路壓力低于減壓閥所調(diào)壓力，因為有單向閥的存在，夾緊系統(tǒng)也能

9、維持其壓力(保壓)。二位四通閥的常態(tài)位置是夾緊工件，保證了操作安全可靠。2.2組成系統(tǒng) 將上面選出的液壓基本回路組合在一起，并經(jīng)修改和完善，就可得到完整的液壓系統(tǒng)工作原理圖，如圖3所示。在圖3中，為了解決滑臺工進(jìn)時進(jìn)、回油路串通使系統(tǒng)壓力無法建立的問題，增設(shè)了單向閥6。為了避免機床停止工作時回路中的油液流回油箱，導(dǎo)致空氣進(jìn)入系統(tǒng)，影響滑臺運動的平穩(wěn)性，圖中添置了一個單向閥13。考慮到這臺機床用于鉆孔（通孔與不通孔）加工，對位置定位精度要求較高，圖中增設(shè)了一個壓力繼電器14。當(dāng)滑臺碰上死擋塊后，系統(tǒng)壓力升高，它發(fā)出快退信號，操縱電液換向閥換向第三章 計算和選擇液壓元件3.1液壓缸的設(shè)計計算3.1

10、.1 初定液壓缸工作壓力由工況分析中可知，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)載力計算，選,本機床為鉆孔組合機床，為防止鉆通時發(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，選用差動油缸，假定快進(jìn)、快退的回油壓力損失為。3.1.2液壓缸尺寸的計算由式得液壓缸直徑取標(biāo)準(zhǔn)直徑 因為，所以 則，液壓缸有效面積 3.1.3液壓缸的流量的計算液壓缸的快進(jìn)流量液壓缸的工進(jìn)流量液壓缸的工進(jìn)流量3.1.4液壓缸工作腔壓力的計算液壓缸的快進(jìn)壓力0.83MPa液壓缸的工進(jìn)壓力3.957MPa液壓缸的快退壓力1.489MPa液壓缸在工作循環(huán)中各階段壓力、流量和功率(見表2)工作階段負(fù)

11、載工作腔壓力輸入流量q輸入功率快進(jìn)17110.9940.180.66工進(jìn)356003.970.870.06快退17111.61637.181.00 3.97 0.99 1.616 0 t/s壓力工況圖 40.18 37.18 0.87 0 t/s流量工況圖1.00 0.66 0.06 0 t/s 快進(jìn) 工進(jìn) 快退 功率工況圖(液壓缸的工況圖)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，以及排氣裝置五個部分。3.1.5液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1）缸體與缸蓋的連接形式，采用常用的法蘭連接，其形式與工作壓力、缸體材料、工作條件有關(guān)。2）活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu) 采用常見的整體式結(jié)構(gòu)。

12、3）活塞桿導(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)向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵、鎖緊裝置等。 4）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、運動速度的范圍不同而選擇O型的密封圈。5）液壓缸的緩沖裝置 液壓缸帶動工作部件運動時，因運動件的質(zhì)量大，運動速度較高，則在達(dá)到行程終點時，會產(chǎn)生液壓沖擊，甚至使活塞與缸筒端蓋產(chǎn)生機械碰撞。為防止此現(xiàn)象的發(fā)生，在行程末端設(shè)置緩沖裝置。常見的緩沖裝置有環(huán)狀間隙節(jié)流緩沖裝置，三角槽式節(jié)流緩沖裝置，可調(diào)緩沖裝置。6）液壓缸排氣裝置 對于速度穩(wěn)定性要求的機床液壓缸，則需要設(shè)置排氣裝置。3.1.

13、6液壓缸設(shè)計需要注意的事項 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問題和液壓缸的排氣問題，缸內(nèi)如無緩沖裝置和排氣裝置，系統(tǒng)中需有相應(yīng)措施。 3）根據(jù)主機的工作要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，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)計標(biāo)準(zhǔn)比較，盡可能做到簡單、緊湊、加工、裝配和維修方便。3.1.7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;鑄鋼：ZG25,ZG45 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

14、與端蓋采用螺紋連接，采用6H精度 2）活塞 材料-灰鑄鐵：HT150,HT200 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。 3）活塞桿 材料-實心：35鋼，45鋼；空心：35鋼，45鋼無縫鋼管 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 4）缸蓋 材料-35鋼，45鋼；作導(dǎo)向時用（耐磨）鑄鐵 粗糙度-導(dǎo)向表面粗糙度為 技術(shù)要求：同軸度不大于 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)向套的長度一般取活塞桿直徑的60%80%b外徑D內(nèi)孔的同軸度

15、不大于內(nèi)孔公差之半3.2液壓泵的確定與所需功率的計算3.2.1液壓泵的確定(1)確定液壓泵的最大工作壓力 前面已經(jīng)確定液壓缸的最大工作壓力為，選取進(jìn)油管路壓力損失，所以泵的工作壓力。這是高壓小流量的工作壓力。由液壓系統(tǒng)圖知液壓缸快退時的工作壓力比快進(jìn)時大，取其壓力損失為，則快退時泵的工作壓力為這是低壓大流量泵的工作壓力。(2)液壓泵的流量 由液壓系統(tǒng)圖知，快進(jìn)時流量最大，其值為40.18L/min，若取系統(tǒng)泄漏系數(shù)K=1.2，則兩泵的總流量為最小流量在工進(jìn)時，其值為0.87L/min，取K=1.2則 由于溢流閥穩(wěn)定工作時的最小溢流量為3L/min故小泵流量取3.5L/min。根據(jù)以上計算，選用

16、YB-D32/4型雙聯(lián)葉片泵。(3)選擇電動機 系統(tǒng)最大功率出現(xiàn)在快退工況，其數(shù)值如下式計算式中泵的總效率，取。根據(jù)以上計算結(jié)果，査電動機產(chǎn)品目錄，選Y112M-6型異步電動機，轉(zhuǎn)速為940r/min，功率為2.2kw。3.2.2閥類元件及輔助元件的選擇根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過各個閥類元件和輔助元件的流量，可選用這些元件的型號及規(guī)格（見下表）序號元件名稱通過最大流量/(L/min)規(guī)格型號公稱流量/(L/min)公稱壓力/Mpa1雙聯(lián)葉片泵-YB-32/432/4102三位五通電液換向閥7635DY-100B1006.33行程閥7622C-100BH1006.34調(diào)速閥<1Q-D6B-3

17、0.053105單向閥76A-F20D100206單向閥32A-F10D40207液控順序閥32XY-63B636.38背壓閥<1P-D6B200.31.69溢流閥3.5Y-D6B201010單向閥32A-F10D402011濾油器36XU-63×100631.612壓力表開關(guān)-KF3-E3B-1013單向閥76A-F20D1002014壓力繼電器-DP-63B-103.2.3油管的選擇(1)油管類型的選擇 系統(tǒng)的工作壓力在6.5Mpa以下，為了便于裝配，使用軟管油路。(2)油管尺寸的確定 吸油管3.2.4油箱容量的確定油箱容量可按經(jīng)驗公式估算，取 根據(jù)液壓泵站的油箱公稱容量系列（JB/T7938-1995），取油箱容量為315L油箱公稱容量JB/T7938-1995（L）463.1025406310016025031540050063080010001250160020003150400050006300設(shè)計心得液壓傳動課程設(shè)計是機械課程當(dāng)中一個重要環(huán)節(jié)，通過這次課程設(shè)計使我從各個方面都受到了專業(yè)課程設(shè)計的訓(xùn)練，對液壓系統(tǒng)的有關(guān)各個零部件的有機結(jié)合有了更加深刻的認(rèn)識。由于在設(shè)計方面我們沒有經(jīng)驗，理論知識學(xué)的不牢固，在設(shè)計中難免會出現(xiàn)這樣那樣的問題，如：在選擇計算標(biāo)準(zhǔn)件時可能會出現(xiàn)誤差，如果