臥式單面多軸鉆鏜兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)

1、機(jī)械制造與自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)班級(jí):學(xué)號(hào):姓名:臥式單面多軸鉆鍵兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)目錄第一章組合機(jī)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31.5 運(yùn)動(dòng)時(shí)間31.6 運(yùn)動(dòng)分析31.7 根據(jù)上述數(shù)據(jù)繪液壓缸F-t與M-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(jì)算和選擇液壓元件63.1 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算63.1.1 初定液壓缸工作壓力73.1.2 液壓缸尺寸的計(jì)算73.1.3 液壓缸的流量的計(jì)算73.1.4 液壓缸工作腔壓力的計(jì)算83.1.5 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)93.1.6 液壓缸設(shè)計(jì)需要注意的

2、事項(xiàng)93.1.7 液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求103.2 液壓泵的確定與所需功率的計(jì)算103.2.1 液壓泵的確定113.2.2 閥類(lèi)元件及輔助元件的選擇113.2.3 油管的選擇123.2.4 油箱容量的確定12設(shè)計(jì)心得12參考文獻(xiàn)12臥式單面多軸鉆鍵兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)、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、熟悉并會(huì)用有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(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（如AUTOCAD、PRO/E等）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)

3、一臺(tái)臥式單面多軸鉆鏈兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)，要求完成如下的動(dòng)作循環(huán)：夾緊一一快進(jìn)一一工進(jìn)一一死擋鐵停留一一快退一一松開(kāi)一一原位停止；機(jī)床有16個(gè)主軸，鉆削加工013.9mm的孔14個(gè)，08.5mm的孔2個(gè)，工件材料為鑄鐵，硬度HB240。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，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)1vzIIIIIIVV運(yùn)動(dòng)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）30903090309030

4、903090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（A1）。5、編寫(xiě)液壓課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。機(jī)床加工示意圖如下：圖1臥式動(dòng)力滑臺(tái)加工示意圖液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)臥式單面多軸鉆鏈兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)第一章組合機(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。1.1 算切削阻力鑄鐵鉆孔時(shí)，其軸向切削力可用以下公式計(jì)算Fc=25.5DS0.8硬度0.6

5、式中，D鉆頭直徑(mm)S每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm/r)鉆。13.9mm的孔時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速n1=360r/min,每轉(zhuǎn)進(jìn)給量s1=0.147mm/r,鉆。8.5 mm孔時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速n2=550r/min,每轉(zhuǎn)進(jìn)給量s1=0.096m/rFc=14m25.5DiS°.8硬度0.6+2M25.5D2s20.8硬度0.6貝U=1425.513.90.1470.82400.6225.58.50.0960.82400.6=30500N8.6 慣性負(fù)載分析Gv98107Fi=ma=583.9Ngt9.80.2608.7 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Ffs=fgG=0.29810=19

6、62N動(dòng)摩擦阻力Ffd=fdG=0.19810=981N液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)8.8 工進(jìn)速度選擇工進(jìn)速度取工進(jìn)時(shí)的最大速度90mm/min8.9 運(yùn)動(dòng)時(shí)間快進(jìn)ti-iI00I0,Vi760s-0.857s工進(jìn)ti1-250=s=33.3s9060快退t3l23(I0050)I0Vi760-1.29s8.10 動(dòng)分析設(shè)液壓缸的機(jī)械效率4cm=0.9,得出液壓缸在各工作階段的負(fù)載和推力，如表I所列。表I液壓缸負(fù)載的計(jì)算工況計(jì)算公式液壓缸負(fù)裁F/N液壓缸驅(qū)動(dòng)力F/qM啟動(dòng)F=FfsI962.02I80.0正向加速F=Ffd十FiI564.9I738.8快進(jìn)F=Ffd98I.0I090.0工進(jìn)F=F

7、fd十匕3I48I.034978.9反向啟動(dòng)F=FfsI9622I80.0反向加速F=Ffd+FiI564.9I738.8快退F=Ffd98I.0I090.0制動(dòng)F=Ffd-Fi397.I44I.23液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)8.11 據(jù)上述數(shù)據(jù)繪液壓缸F-t與M-t圖(如圖1)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(tái)運(yùn)動(dòng)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(shí)負(fù)載突然消失引起運(yùn)動(dòng)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(dòng)力滑臺(tái)獲得穩(wěn)定的低速運(yùn)動(dòng)和較大的調(diào)速范圍。(2)液壓泵形

8、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?jī)蓚€(gè)階段組成，最大流量與最小流量的時(shí)間之比t2./ti=38.9。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。液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(3)速度換接方式因鉆孔工序?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(dòng)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(dòng)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(wèn)題都已基本解決。即滑臺(tái)工進(jìn)時(shí)，高壓小流量泵的出口壓力由油源中的溢流閥調(diào)定，無(wú)需另設(shè)調(diào)壓回路。在滑臺(tái)工進(jìn)和停止時(shí)，低壓大流量泵通過(guò)液控順序閥卸荷，

9、高壓小流量泵在滑臺(tái)停止時(shí)雖未卸荷，但功率損失較小，故可不需再設(shè)卸荷回路。(6)夾緊油路中用接減壓閥，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?yàn)橛袉蜗蜷y的存在，夾緊系統(tǒng)也能維持其壓力(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)液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)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(tái)工進(jìn)時(shí)進(jìn)、回油路串通使系統(tǒng)壓力無(wú)法建立的問(wèn)題，增設(shè)了單向閥6。為了避免機(jī)床停止工作時(shí)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(tái)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，圖中添置了一個(gè)單向閥

10、13。考慮到這臺(tái)機(jī)床用于鉆孔（通孔與不通孔）加工，對(duì)位置定位精度要求較高，圖中增設(shè)了一個(gè)壓力繼電器14。當(dāng)滑臺(tái)碰上死擋塊后，系統(tǒng)壓力升高，它發(fā)出快退信號(hào)，操縱電液換向閥換向第三章計(jì)算和選擇液壓元件3.1 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3.1.1 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(jì)算，選p1=40父105Pa,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P2=6>d05Pa,為使快進(jìn)快退速度相等，選用A=2A2差動(dòng)油缸，假定快進(jìn)、快退的回油壓力損失為AP=7xi05Pao3.1.2 液壓缸尺寸

11、的計(jì)算_31481P2-0.940-610522由式F=(PiA-P2A2)*m得322=9.4510m=94.5cm4A494.5減壓缸直徑D,1cm=10.97cm取標(biāo)準(zhǔn)直徑D=110mm因?yàn)锳=2A2,所以d:80mm則，液壓缸有效面積A,=d4=二114cm2=95cm2A2=D2d2=45cm243.1.3 液壓缸的流量的計(jì)算液壓缸的快進(jìn)流量q快進(jìn)=(A-A2vl=(95-45)x7x10“父103=35L/min液壓缸的工進(jìn)流量q工進(jìn)=Av2=95父90M10"=0.855L/min液壓缸的工進(jìn)流量q快退=A2Vl=45父7父10"父103=31.5L/min液

12、壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3.1.4 液壓缸工作腔壓力的計(jì)算液壓缸的快進(jìn)壓力p快進(jìn)=F%+""P=0.848MPaAi-A2液壓缸的工進(jìn)壓力p工進(jìn)二F-m+A2P2=3.966MPaAFA液壓缸的快退壓力p快退=FmA1P2=1.51MPaA2液壓缸在工作循環(huán)中各階段壓力、流量和功率（見(jiàn)表2）工作階段負(fù)載F/"/N工作腔壓力p?/MPa輸入流量qL/min輸入功率P/kw快進(jìn)1090.00.848350.45工進(jìn)34978.93.9660.8550.06快退1090.01.5131.50.79pMpat3.9660.8481.51t/s壓力工況圖q(L/min)3531

13、.5液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)0.855>t/s流量工況圖0.790.490.060t/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(gè)部分。3.1.5 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）缸體與缸蓋的連接形式，采用常用的法蘭連接，具形式與工作壓力、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(jiàn)的整體式結(jié)構(gòu)。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(yùn)動(dòng)

14、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(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)置緩沖裝置。常見(jiàn)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(duì)于速度穩(wěn)定性要求的機(jī)床液壓缸，則需要設(shè)置排氣裝置。3.1.6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)液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2）考慮到液壓缸有不同行程終了處的制動(dòng)問(wèn)題和液壓缸的排氣問(wèn)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

15、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)準(zhǔn)比較，盡可能做到簡(jiǎn)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Q=0.20.4Nm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 ）活塞材料-灰鑄鐵：HT150,HT200粗糙度-活塞外圓柱粗糙度Ra=0.81.6Nm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H&

16、amp;3 ）活塞桿材料-實(shí)心：35鋼,45鋼;空心：35鋼,45鋼無(wú)縫鋼管粗糙度-桿外圓柱粗糙度為Ra=0.40.8Nm技術(shù)要求：a調(diào)質(zhì)2025HRCb活塞與導(dǎo)向套用H8/f7的配合，與活塞的連接可用H8h84 ）缸蓋材料-35鋼，45鋼；作導(dǎo)向時(shí)用（耐磨）鑄鐵粗糙度-導(dǎo)向表面粗糙度為Ra=0.81.6Rm技術(shù)要求：同軸度不大于0.03m5 ）導(dǎo)向套材料-青銅，球墨鑄鐵粗糙度-導(dǎo)向表面粗糙度為R=0.8Nm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3.2液壓泵的確定與所需功率的計(jì)算10液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3.2.1 液壓泵的確定(1)確定液

17、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Pi=3.966MPa,選取進(jìn)油管路壓力損失即=0.8MPa,所以泵的工作壓力pP=(3.966+0.8)MPa=4.766Mpa。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(shí)的工作壓力比快進(jìn)時(shí)大，取其壓力損失為Ap=0.3MPa,則快退時(shí)泵的工作壓力為pP=(1.51+0.3)MPa=1.8lMpa這是低壓大流量泵的工作壓力。液壓泵的流量由液壓系統(tǒng)圖知，快進(jìn)時(shí)流量最大，其值為35L/min,若取系統(tǒng)泄漏系數(shù)K=1.2,則兩泵的總流量為qp=1.2x35L/min=42L/min最小流量在工進(jìn)時(shí)，其值為0.85L/min,取K=1.2

18、則qp=1.20.85L/min=1.02L/min由于溢流閥穩(wěn)定工作時(shí)的最小溢流量為3L/min故小泵流量取3.5L/min根據(jù)以上計(jì)算，選用YB-D32/4型雙聯(lián)葉片泵。(3)選擇電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)最大功率出現(xiàn)在快退工況，其數(shù)值如下式計(jì)算pp勺q2103np631.811042100.860J310kw=1.584kw式中p泵的總效率，取p0.8根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，查電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品目錄，選Y112M-6型異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速為940r/min,功率為2.2kw03.2.2 閥類(lèi)元件及輔助元件的選擇根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過(guò)各個(gè)閥類(lèi)元件和輔助元件的流量，可選用這些元件的型號(hào)及規(guī)格(見(jiàn)下表)廳P元件名稱(chēng)通過(guò)最大流

19、規(guī)格11液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)量/(L/min)型號(hào)公稱(chēng)流量/(L/min)公稱(chēng)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-30.05-3105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-63X100631.612壓力表開(kāi)關(guān)-KF3-E3B-1013單向閥76A-F20D10020n14壓力繼電器-DP-63B-103.2.3油管的選擇(1)油管類(lèi)型的選擇系統(tǒng)的工作壓力在6.5Mpa以下，為了便于裝配，使用軟管油路油管尺寸的確定吸油管dY=-13,啜=1.仔叫35M嗎60