液壓傳動(dòng)鉆鏜兩用組合機(jī)床包括集成塊設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上攀枝花學(xué)院學(xué)生課程設(shè)計(jì)（論文）題 目： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 所在院(系)： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 指 導(dǎo) 教 師： 職稱： 年 月 日攀枝花學(xué)院教務(wù)處制目 錄1鉆鏜液壓機(jī)床的設(shè)計(jì)-71.1機(jī)床的設(shè)計(jì)要求-71.2 機(jī)床的設(shè)計(jì)參數(shù)-2 執(zhí)行元件的選擇-2.1分析系統(tǒng)工況-2.1.1工作負(fù)載-2.1.2慣性負(fù)載-2.1.3阻力負(fù)載-2.2負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制-2.3主要參數(shù)的確定-2.3.1 初選液壓缸工作壓力-2.3.2 確定液壓缸主要尺寸-2.3.3 計(jì)算最大流量需求-3 擬定液壓系統(tǒng)原理圖方案及選擇-3.1 速度控制回路的選擇-3.2 換向和速度換接回路的選

2、擇-3.3 油源的選擇和能耗控制-3.4 壓力控制回路的方案-3.5方案的選擇及系統(tǒng)原理圖繪制-4 液壓集成塊設(shè)計(jì)-4.1底板的設(shè)計(jì)-4.2中板的設(shè)計(jì)4.3頂板的設(shè)計(jì)-4.4集成塊總裝配圖-5 液壓元件的選擇-5.1 確定液壓泵和電機(jī)規(guī)格-5.1.1計(jì)算液壓泵的最大工作壓力-5.1.2計(jì)算總流量-5.1.3電機(jī)的選擇-5.2 閥類元件和輔助元件的選擇-5.2.2過濾器的選擇-5.2.3空氣濾清器的選擇5.3油管的選擇-5.4 油箱的設(shè)計(jì)5.4.1油箱長寬高的確定-5.4.2隔板尺寸的確定5.4.3各種油管的尺寸6 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能6.1驗(yàn)算系統(tǒng)壓力6.1.1判斷流動(dòng)狀態(tài)6.1.2計(jì)算系統(tǒng)壓力損

3、失6.2驗(yàn)算系統(tǒng)發(fā)熱與溫升攀枝花學(xué)院本科學(xué)生課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目5鉆鏜兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、課程設(shè)計(jì)的目的液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)是機(jī)制專業(yè)學(xué)生在學(xué)完液壓與氣壓傳動(dòng)課程之后進(jìn)行的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)生通過設(shè)計(jì)能進(jìn)一步熟悉液壓與氣壓傳動(dòng)的基本概念、熟悉液壓元件結(jié)構(gòu)原理、熟悉液壓基本回路、熟悉液壓系統(tǒng)圖的閱讀方法及基本技能、能夠綜合運(yùn)用本課程及工程力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)等相關(guān)課程的知識(shí)設(shè)計(jì)一般工程設(shè)備液壓系統(tǒng)。同時(shí)，學(xué)生得到以下幾方面的訓(xùn)練：1)、正確進(jìn)行工程運(yùn)算和使用技術(shù)文件、資料的能力；2)、掌握系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的一般方法；3)、正確表達(dá)設(shè)計(jì)思想的方法和能力；4)、綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際問

4、題的能力。2、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求1)、查閱文獻(xiàn)，了解并熟悉設(shè)計(jì)工況；確定執(zhí)行元件主要參數(shù)；擬定系統(tǒng)原理圖；計(jì)算選擇液壓元件；驗(yàn)算系統(tǒng)性能；繪制工作圖，編制技術(shù)文件；撰寫課程設(shè)計(jì)說明書。2)、鉆鏜兩用組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)完成8-14個(gè)14mm孔的加工進(jìn)給傳動(dòng)。工作原理：系統(tǒng)工作循環(huán)：快進(jìn)-工進(jìn)-快退-停止采用平導(dǎo)軌，其靜摩擦系數(shù)fs=0.2, 動(dòng)摩擦系數(shù)fd=0.1；液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件使下用液壓缸,油缸機(jī)械效率0.9.3)設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)見下表設(shè)計(jì)題目號(hào)12345678910軸數(shù)81012148101214814加工孔徑（mm）14快進(jìn)行程(mm)220工進(jìn)行程(mm)1801601401201201

5、008080120100進(jìn)給切削力 (kn)1822.52731.51822.52731.51831.5工進(jìn)速度 (mm/min)12010080601008060408020機(jī)床工作部件質(zhì)量(kn)25快進(jìn)快退速度(m/min)4.5啟動(dòng)換向時(shí)間(s)0.05機(jī)械效率0.94)要求： 每人一題，每人必須提交：系統(tǒng)圖1張(尺規(guī)繪制)、課程設(shè)計(jì)說明書一份。3、主要參考文獻(xiàn)1上海市職業(yè)技術(shù)教育課程改革與教材建設(shè)委員會(huì)組編.液氣壓傳動(dòng).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2001.9 2章宏甲.液壓與氣壓傳動(dòng).第2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2001.93許福玲.液壓與氣壓傳動(dòng).武漢：華中科技大學(xué)出版社.20014

6、 中央電大編寫小組. 液壓傳動(dòng)輔導(dǎo)教材. 中央電大出版社5張世偉.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì). 寧夏人民出版社.19876成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(液壓傳動(dòng)單行本).第5版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2010.14、課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃(1) 查閱文獻(xiàn)，了解并熟悉設(shè)計(jì)工況；（0.5天）(2) 確定執(zhí)行元件主要參數(shù)、擬定系統(tǒng)原理圖、計(jì)算選擇液壓元件；（2.5天）(3) 驗(yàn)算系統(tǒng)性能、繪制工作圖；（1.5天）(4) 撰寫課程設(shè)計(jì)說明書。（1.5天）(5) 答辯（1天）指導(dǎo)教師（簽字）日期年 月 日教研室意見：年 月 日學(xué)生（簽字）： 接受任務(wù)時(shí)間： 年 月 日注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫。課程設(shè)計(jì)（論文）指

7、導(dǎo)教師成績評定表題目名稱評分項(xiàng)目分值得分評價(jià)內(nèi)涵工作表現(xiàn)20%01學(xué)習(xí)態(tài)度6遵守各項(xiàng)紀(jì)律，工作刻苦努力，具有良好的科學(xué)工作態(tài)度。02科學(xué)實(shí)踐、調(diào)研7通過實(shí)驗(yàn)、試驗(yàn)、查閱文獻(xiàn)、深入生產(chǎn)實(shí)踐等渠道獲取與課程設(shè)計(jì)有關(guān)的材料。03課題工作量7按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù)，工作量飽滿。能力水平35%04綜合運(yùn)用知識(shí)的能力10能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問題，能正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能對課題進(jìn)行理論分析，得出有價(jià)值的結(jié)論。05應(yīng)用文獻(xiàn)的能力5能獨(dú)立查閱相關(guān)文獻(xiàn)和從事其他調(diào)研；能提出并較好地論述課題的實(shí)施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識(shí)的能力。06設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）能力，方案的設(shè)計(jì)能力5能正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)

8、立進(jìn)行裝置安裝、調(diào)試、操作等實(shí)驗(yàn)工作，數(shù)據(jù)正確、可靠；研究思路清晰、完整。07計(jì)算及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力5具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理能力；能運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行資料搜集、加工、處理和輔助設(shè)計(jì)等。08對計(jì)算或?qū)嶒?yàn)結(jié)果的分析能力（綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能力）10具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)收集、分析、處理、綜合的能力。成果質(zhì)量45%09插圖（或圖紙）質(zhì)量、篇幅、設(shè)計(jì)（論文）規(guī)范化程度5符合本專業(yè)相關(guān)規(guī)范或規(guī)定要求；規(guī)范化符合本文件第五條要求。10設(shè)計(jì)說明書（論文）質(zhì)量30綜述簡練完整，有見解；立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)正確，分析處理科學(xué)。11創(chuàng)新10對前人工作有改進(jìn)或突破，或有獨(dú)特見解。成績指導(dǎo)教師評語指導(dǎo)教

9、師簽名： 年月日1鉆鏜液壓機(jī)床的設(shè)計(jì)1.1機(jī)床的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一臺(tái)鉆鏜兩用組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)。鉆鏜系統(tǒng)的工作循環(huán)時(shí)快進(jìn)工進(jìn)快退停止。液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)與性能要求如下：最大切削力18kN，移動(dòng)部件總重量25kN；最大行程340mm（其中快進(jìn)行程220mm，工進(jìn)行程120mm）；快進(jìn)、快退的速度為4.5m/min，工進(jìn)速度80mm/min；啟動(dòng)換向時(shí)間t0.05s，采用水平放置的導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)fs0.2；動(dòng)摩擦系數(shù)fd0.1。油缸機(jī)械效率取0.9。1.2 機(jī)床的設(shè)計(jì)參數(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示，動(dòng)力滑臺(tái)采用平面導(dǎo)軌，其靜、動(dòng)摩擦系數(shù)分別為fs = 0.2、fd = 0.1。l1=220mm，l2=1

10、20mm，l3=340mm其主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表1-1表1-1 設(shè)計(jì)參數(shù)軸數(shù)8加工孔徑（mm）14快進(jìn)行程(mm)220工進(jìn)行程(mm)120進(jìn)給切削力 (kn)18工進(jìn)速度 (mm/min)80機(jī)床工作部件質(zhì)量(kn)25快進(jìn)快退速度(m/min)4.5啟動(dòng)換向時(shí)間(s)0.05機(jī)械效率0.9專心-專注-專業(yè)2 執(zhí)行元件的選擇 2.1分析系統(tǒng)工況2.1.1工作負(fù)載鉆鏜兩用組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)中，鉆鏜的軸向切削力為Ft。根據(jù)題意，最大切削力為18000N，則有2.1.2慣性負(fù)載慣性負(fù)載 2.1.3阻力負(fù)載靜摩擦阻力 動(dòng)摩擦阻力 由此可得出液壓缸的在各工作階段的負(fù)載如表2-1表2-1工況負(fù)載組成負(fù)載值

11、F推力啟動(dòng)5000N5556N加速6250N6944N快進(jìn)2500N2778N工進(jìn)20500N22778N快退2500N2778N注：1、此處未考慮滑臺(tái)上的顛覆力矩的影響。 2、液壓缸的機(jī)械效率取2.2負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制根據(jù)表2-1中計(jì)算結(jié)果，繪制組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的負(fù)載循環(huán)圖如圖2-1所示。圖2-1圖2-1表明，當(dāng)組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)處于工作進(jìn)給狀態(tài)時(shí)，負(fù)載力最大為22778N，其他工況下負(fù)載力相對較小。所設(shè)計(jì)組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的速度循環(huán)圖可根據(jù)已知的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行繪制，已知快進(jìn)和快退速度V1=V2=4.5m/min、快進(jìn)行程L1=340-120=220mm、工進(jìn)行程L2=1

12、20mm、快退行程L3=340mm，工進(jìn)速度V2=80mm/min。根據(jù)上述已知數(shù)據(jù)繪制組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的速度循環(huán)圖如圖2-2所示。2-2組合機(jī)床液壓系統(tǒng)速度循環(huán)圖2.3主要參數(shù)的確定2.3.1 初選液壓缸工作壓力所設(shè)計(jì)的動(dòng)力滑臺(tái)在工進(jìn)時(shí)負(fù)載最大，其值為22778N，其它工況時(shí)的負(fù)載都相對較低，參考表2-2和表2-3按照負(fù)載大小或按照液壓系統(tǒng)應(yīng)用場合來選擇工作壓力的方法，初選液壓缸的工作壓力p1=3MPa。表2-2 按負(fù)載選擇工作壓力負(fù)載/ KN50工作壓力/MPa0.811.522.5334455表2-3 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力機(jī)械類型機(jī) 床農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械建筑機(jī)械液壓鑿巖機(jī)

13、液壓機(jī)大中型挖掘機(jī)重型機(jī)械起重運(yùn)輸機(jī)械磨床組合機(jī)床龍門刨床拉床工作壓力/MPa0.823528810101820322.3.2 確定液壓缸主要尺寸由于工作進(jìn)給速度與快速運(yùn)動(dòng)速度差別較大，且快進(jìn)、快退速度要求相等，從降低總流量需求考慮，應(yīng)確定采用單桿雙作用液壓缸的差動(dòng)連接方式。通常利用差動(dòng)液壓缸活塞桿較粗、可以在活塞桿中設(shè)置通油孔的有利條件，最好采用活塞桿固定，而液壓缸缸體隨滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的常用典型安裝形式。這種情況下，應(yīng)把液壓缸設(shè)計(jì)成無桿腔工作面積A1是有桿腔工作面積A2兩倍的形式即A1=2A2，即活塞桿直徑d與缸筒直徑D呈d = 0.707D的關(guān)系。工進(jìn)過程中，當(dāng)孔被鉆通時(shí)，由于負(fù)載突然消失，液壓

14、缸有可能會(huì)發(fā)生前沖的現(xiàn)象，因此液壓缸的回油腔應(yīng)設(shè)置一定的背壓(通過設(shè)置背壓閥的方式)，執(zhí)行元件的背壓力如表2-4，從表中選取此背壓值為p2=0.8MPa。表2-4 執(zhí)行元件背壓力系統(tǒng)類型背壓力/MPa簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.20.5回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng)0.40.6回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng)0.51.5用補(bǔ)油泵的閉式回路0.81.5回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械1.23回油路較短且直接回油可忽略不計(jì)快進(jìn)時(shí)液壓缸雖然作差動(dòng)連接（即有桿腔與無桿腔均與液壓泵的來油連接），但連接管路中不可避免地存在著壓降P，且有桿腔的壓力必須大于無桿腔，估算時(shí)取P0.5MPa?？焱藭r(shí)回油腔中也是有背壓的，這時(shí)選取被壓值=0

15、.6MPa。工進(jìn)時(shí)液壓缸的推力計(jì)算公式為，式中：F 負(fù)載力 hm液壓缸機(jī)械效率 A1液壓缸無桿腔的有效作用面積 A2液壓缸有桿腔的有效作用面積 p1液壓缸無桿腔壓力 p2液壓有無桿腔壓力因此，根據(jù)已知參數(shù)，液壓缸無桿腔的有效作用面積可計(jì)算為液壓缸缸筒直徑為由于有前述差動(dòng)液壓缸缸筒和活塞桿直徑之間的關(guān)系，d = 0.707D，因此活塞桿直徑為d=0.707106=74.95mm，根據(jù)GB/T23481993對液壓缸缸筒內(nèi)徑尺寸和液壓缸活塞桿外徑尺寸的規(guī)定，查表5和表6圓整后取液壓缸缸筒直徑為D=110mm，活塞桿直徑為d=80mm。表5 按工作壓力選取d/D工作壓力/MPa5.05.07.07.

16、0d/D0.50.550.620.700.7表6 按速比要求確定d/D2/ 11.151.251.331.461.612d/D0.30.40.50.550.620.71注： 1無桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度； 2有桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度。此時(shí)液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積分別為： 2.3.3 計(jì)算最大流量需求工作臺(tái)在快進(jìn)過程中，液壓缸采用差動(dòng)連接，此時(shí)系統(tǒng)所需要的流量為q快進(jìn) =（A1-A2）v1=22.59L/min工作臺(tái)在快退過程中所需要的流量為q快退 =A2v2=20.16L/min工作臺(tái)在工進(jìn)過程中所需要的流量為q工進(jìn) =A1v1=0.76L/min其中最大流量為快進(jìn)流量為22.59L/min。根

17、據(jù)上述液壓缸直徑及流量計(jì)算結(jié)果，進(jìn)一步計(jì)算液壓缸在各個(gè)工作階段中的壓力、流量和功率值，如表3所示。表2-5 各工況下的主要參數(shù)值工況推力F/N回油腔壓力P2/MPa進(jìn)油腔壓力P1/MPa輸入流量q/L.min-1輸入功率P/Kw計(jì)算公式快進(jìn)啟動(dòng)555601.55P1=q=(A1-A2)v1P=p1qp2=p1+p加速69442.051.83恒速27782.051.0022.590.377工進(jìn)227780.82.780.760.352P1=(F+p2A2)/A1q=A1v2P=p1q快退起動(dòng)555601.24P1=(F+p2A1)/A2q=A2v3P=p1q加速69440.62.88恒速2778

18、0.61.8920.160.635把表2-5中計(jì)算結(jié)果繪制成工況圖，如圖2-3所示。圖2-3 組合機(jī)床液壓缸工況圖3 擬定液壓系統(tǒng)原理圖方案及選擇根據(jù)組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)和工況分析，所設(shè)計(jì)機(jī)床對調(diào)速范圍、低速穩(wěn)定性有一定要求，因此速度控制是該機(jī)床要解決的主要問題。速度的換接、穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)是該機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。此外，與所有液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求一樣，該組合機(jī)床液壓系統(tǒng)應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)簡單，成本低，節(jié)約能源，工作可靠。3.1 速度控制回路的選擇工況圖2-3表明，所設(shè)計(jì)組合機(jī)床液壓系統(tǒng)在整個(gè)工作循環(huán)過程中所需要的功率較小，系統(tǒng)的效率和發(fā)熱問題并不突出，因此考慮采用節(jié)流調(diào)速回路即可。雖然節(jié)流調(diào)速回

19、路效率低，但適合于小功率場合，而且結(jié)構(gòu)簡單、成本低。該機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)要求有較好的低速穩(wěn)定性和速度-負(fù)載特性，因此有三種速度控制方案可以選擇，即進(jìn)口節(jié)流調(diào)速、出口節(jié)流調(diào)速、限壓式變量泵加調(diào)速閥的容積節(jié)流調(diào)速。鉆鏜加工屬于連續(xù)切削加工，加工過程中切削力變化不大，因此鉆削過程中負(fù)載變化不大，采用節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)速回路即可。但由于在鉆頭鉆入鑄件表面及孔被鉆通時(shí)的瞬間，存在負(fù)載突變的可能，因此考慮在工作進(jìn)給過程中采用具有壓差補(bǔ)償?shù)倪M(jìn)口調(diào)速閥的調(diào)速方式，且在回油路上設(shè)置背壓閥。由于選定了節(jié)流調(diào)速方案，所以油路采用開式循環(huán)回路，以提高散熱效率，防止油液溫升過高。3.2 換向和速度換接回路的選擇所設(shè)計(jì)多軸鉆床液

20、壓系統(tǒng)對換向平穩(wěn)性的要求不高，流量不大，壓力不高，所以選用價(jià)格較低的電磁換向閥控制換向回路即可。為便于實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接，選用三位五通電磁換向閥。為了調(diào)整方便和便于增設(shè)液壓夾緊支路，應(yīng)考慮選用Y型中位機(jī)能。由前述計(jì)算可知，當(dāng)工作臺(tái)從快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時(shí)，進(jìn)入液壓缸的流量由22.59 L/min降為0.76 L/min，可選三位五通行程換向閥來進(jìn)行速度換接，以減少速度換接過程中的液壓沖擊，如圖3-1所示。由于工作壓力較低，控制閥均用普通滑閥式結(jié)構(gòu)即可。由工進(jìn)轉(zhuǎn)為快退時(shí)，在回路上并聯(lián)了一個(gè)單向閥以實(shí)現(xiàn)速度換接。為了控制軸向加工尺寸，提高換向位置精度，采用死擋塊加壓力繼電器的行程終點(diǎn)轉(zhuǎn)換控制。 a.換向回路b.

21、速度換接回路圖3-1 換向和速度切換回路的選擇3.3 油源的選擇和能耗控制表2-5表明，本設(shè)計(jì)多軸鉆床液壓系統(tǒng)的供油工況主要為快進(jìn)、快退時(shí)的低壓大流量供油和工進(jìn)時(shí)的高壓小流量供油兩種工況，若采用單個(gè)定量泵供油，顯然系統(tǒng)的功率損失大、效率低。在液壓系統(tǒng)的流量、方向和壓力等關(guān)鍵參數(shù)確定后，還要考慮能耗控制，用盡量少的能量來完成系統(tǒng)的動(dòng)作要求，以達(dá)到節(jié)能和降低生產(chǎn)成本的目的。在圖4工況圖的一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)，液壓缸在快進(jìn)和快退行程中要求油源以低壓大流量供油，工進(jìn)行程中油源以高壓小流量供油。其中最大流量與最小流量之比qmax/qmin=22.59/0.76=29.72，而快進(jìn)和快退所需的時(shí)間與工進(jìn)所需的時(shí)

22、間分別為：t 1=( l1/v1)+(l3/v3)=(60 x 220)/(4.5 x 1000)+(60 x340)/(4.5 x 1000)=7.47s t 2=(l2/v2)=(60 x120)/80=90s上述數(shù)據(jù)表明，在一個(gè)工作循環(huán)中，液壓油源在大部分時(shí)間都處于高壓小流量供油狀態(tài)，只有小部分時(shí)間工作在低壓大流量供油狀態(tài)。從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量角度來看，如果選用單個(gè)定量泵作為整個(gè)系統(tǒng)的油源，液壓系統(tǒng)會(huì)長時(shí)間處于大流量溢流狀態(tài)，從而造成能量的大量損失，這樣的設(shè)計(jì)顯然是不合理的。如果采用單個(gè)定量泵供油方式，液壓泵所輸出的流量假設(shè)為液壓缸所需要的最大流量22.59L/min，假設(shè)忽略油路中

23、的所有壓力和流量損失，液壓系統(tǒng)在整個(gè)工作循環(huán)過程中所需要消耗的功率估算為快進(jìn)時(shí) P=122.59=0.377Kw工進(jìn)時(shí)P=pqmax=2.7822.59=1.05Kw快退時(shí) P=1.8922.59=0.72Kw如果采用一個(gè)大流量定量泵和一個(gè)小流量定量泵雙泵串聯(lián)的供油方式，由雙聯(lián)泵組成的油源在工進(jìn)和快進(jìn)過程中所輸出的流量是不同的，此時(shí)液壓系統(tǒng)在整個(gè)工作循環(huán)過程中所需要消耗的功率估算為快進(jìn)時(shí) P=122.59=0.377Kw工進(jìn)時(shí)，大泵卸荷，大泵出口供油壓力幾近于零，因此P=pqmax=2.7822.59=1.05Kw快退時(shí) P=1.8922.59=0.72Kw故可采用雙聯(lián)泵作為油源外，也可選用限

24、壓式變量泵作油源。兩種液壓泵的工作簡圖分別如下圖3-2 雙泵供油油源 圖3-3 限壓式變量泵3.4 壓力控制回路的方案方案一由于采用雙泵供油回路，故采用液控順序閥實(shí)現(xiàn)低壓大流量泵卸荷，用溢流閥調(diào)整高壓小流量泵的供油壓力。為了便于觀察和調(diào)整壓力，在液壓泵的出口處、背壓閥和液壓缸無桿腔進(jìn)口處設(shè)測壓點(diǎn)。本方案中速度控制回路選擇進(jìn)口節(jié)流調(diào)節(jié)回路將上述所選定的液壓回路進(jìn)行整理歸并，并根據(jù)需要作必要的修改和調(diào)整。最后畫出液壓系統(tǒng)原理圖如圖3-4所示為了解決滑臺(tái)快進(jìn)時(shí)回油路接通油箱，無法實(shí)現(xiàn)液壓缸差動(dòng)連接的問題，必須在回油路上串接一個(gè)液控順序閥7，以阻止油液在快進(jìn)階段返回油箱。同時(shí)閥8起背壓閥的作用。 為了

25、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13?？紤]到這臺(tái)機(jī)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(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，壓力繼電器發(fā)出快退信號(hào)，操縱電液換向閥換向。在進(jìn)油路上設(shè)有壓力表開關(guān)和壓力表，鉆孔行程終點(diǎn)定位精度不高，采用行行程開關(guān)控制即可。圖3-4(a)電磁鐵和閥的動(dòng)作圖3-4(b) 液壓系統(tǒng)原理圖1雙聯(lián)葉片泵 2三位五通電液閥 3行程閥4調(diào)速閥 5、6、10、13單向閥 7順序閥8背壓閥 9溢流閥 11過濾器12壓力開關(guān) 14壓力繼電器方案二由于采用限壓式變量回路。為

26、了便于觀察和調(diào)整壓力，在液壓泵的出口處、背壓閥和液壓缸無桿腔進(jìn)口處設(shè)測壓點(diǎn)。本方案中速度控制回路選擇出口節(jié)流調(diào)節(jié)回路將上述所選定的液壓回路進(jìn)行整理歸并，并根據(jù)需要作必要的修改和調(diào)整，最后畫出液壓系統(tǒng)原理圖如圖3-4所示為了解決滑臺(tái)快進(jìn)時(shí)回油路接通油箱，無法實(shí)現(xiàn)液壓缸差動(dòng)連接的問題，必須在回油路上串接一個(gè)液控順序閥7，以阻止油液在快進(jìn)階段返回油箱。同時(shí)閥8起背壓閥的作用。 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13。考慮到這臺(tái)機(jī)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(gè)壓力繼電器14。當(dāng)滑臺(tái)碰上死擋塊后

27、，系統(tǒng)壓力升高，壓力繼電器發(fā)出快退信號(hào)，操縱電液換向閥換向。在進(jìn)油路上設(shè)有壓力表開關(guān)和壓力表，鉆孔行程終點(diǎn)定位精度不高，采用行行程開關(guān)控制即可。圖3-5(a)電磁鐵和閥的動(dòng)作圖3-5(b) 液壓系統(tǒng)原理圖1雙聯(lián)葉片泵 2三位五通電液閥 3行程閥4調(diào)速閥 5、6、13單向閥 7順序閥8背壓閥 9溢流閥 11過濾器12壓力開關(guān) 14壓力繼電器3.5 方案的選擇及系統(tǒng)原理圖繪制在速度控制回路的選擇中，由于鉆鏜加工屬于連續(xù)切削加工，加工過程中切削力變化不大，因此鉆削過程中負(fù)載變化不大，采用節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)速回路即可。但由于在鉆頭鉆入鑄件表面及孔被鉆通時(shí)的瞬間，存在負(fù)載突變的可能，因此考慮在工作進(jìn)給過程中

28、采用具有壓差補(bǔ)償?shù)倪M(jìn)口調(diào)速閥的調(diào)速方式，且在回油路上設(shè)置背壓閥。由于選定了節(jié)流調(diào)速方案，所以油路采用開式循環(huán)回路，以提高散熱效率，防止油液溫升過高。故選擇節(jié)流調(diào)速回路方案一更好。在油源的選擇和能耗控制選擇中，限壓式變量泵與雙向泵的選擇中由于限壓式變量泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，且流量突變時(shí)液壓沖擊較大，工作平穩(wěn)性差，最后確定選用雙聯(lián)液壓泵供油方案，有利于降低能耗和生產(chǎn)成本。最后綜合考慮液壓系統(tǒng)回路的成本和功能，方案一的性能更好，最后決定選擇方案一。4 液壓集成塊設(shè)計(jì)液壓集成塊具有結(jié)構(gòu)緊湊、元件密度高、占據(jù)面積小、運(yùn)用方便靈活、易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn),在液壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。液壓集成塊實(shí)體是一個(gè)三維六面

29、體1 ,集成塊外部安裝所需各種元件如液壓閥、管接頭、壓力測點(diǎn),壓力表等。集成塊是安裝元件的支承體。集成塊內(nèi)部有許多相互連通或相互交錯(cuò)的圓柱孔道,這些孔道與安裝元件底面孔道相溝通構(gòu)成液壓系統(tǒng)某個(gè)回路。設(shè)計(jì)液壓集成塊,首先要滿足液壓系統(tǒng)的動(dòng)作要求,其次要保證安裝在集成塊上元件裝配合理,互不干涉,而最重要的是保證集成塊內(nèi)部孔道連通,無危險(xiǎn)孔,工藝孔少。由于集成塊內(nèi)部孔道多,孔深不一,有的應(yīng)該相通,有的卻不能相通,且立體交叉,錯(cuò)綜復(fù)雜,圖紙表示不直觀。因此,提出了一種將空間六面體的集成塊展開到平面上,通過平面圖形設(shè)計(jì)確定集成塊上液壓油道在空間的位置,該方法還便于油道之間的相互關(guān)系檢查。本次設(shè)計(jì)將液壓元

30、件放于三個(gè)集成塊上分別是底板、中板、頂板三塊，最終組合出本次液壓設(shè)計(jì)的液壓以實(shí)現(xiàn)功能。所有版塊的設(shè)計(jì)均以長400mm，寬300mm，高150mm的塊體上，液壓進(jìn)油p與出油T均為30mm如圖4-1。最后組裝出長400mm，寬300mm，高450mm的立體六面體液壓集成塊。最后由于本次液壓元件的還未選擇孔道均采用10mm的孔。 圖4-1集成塊立體圖4.1 底板的設(shè)計(jì)(1)孔1 、2位于F 面和上,且它們位于同一水平面內(nèi),孔1、2中心線在R面平行，且孔2與進(jìn)油孔p連通，孔1.2位置用于安裝單向閥10且分別用于進(jìn)油與出油。(2)孔4、7分別位于F 面和R面上,且它們在同一水平面內(nèi),相互連通做通孔，并且

31、連接于孔2相通，孔3位于L平面上且與孔4在U平面中心線平行，在F平面中心線疊加，且孔3中心線與T中心線在F平面相交，孔3與孔4位置用于安裝溢流閥9，孔4為進(jìn)油，孔3為出油。 (3)孔8、9位于R表面于F面中心線平行、U面中心線疊加且孔8與T口中心線連接，孔9與孔6相通中心線相交，孔7、8、9位置用于安裝順序閥7(4)孔5、10連通作為通孔與孔4、7組成的通孔連通，且分別位于U、D面。(5)最后組合出底板設(shè)計(jì)的三維立體圖4-2（a）與二維平面圖4-2（b） 圖4-2（a）底板三維立體圖 圖4-2（b）底板二維平面圖4.2中板的設(shè)計(jì)(1)孔10p連通與22和18孔所形成的通孔并且在R面中心線相交，

32、孔22位于D，孔18位于U面且22孔與底板上孔10連通，孔11A與孔17垂直連接相通且與R面中心線相交，孔17位于U面孔12B與孔19垂直連接相通且與R面上中心線相交，孔19位于U面。孔13T1與孔15相通且與平面U上中心線相交并在同一平面孔15位于L面，孔14T與孔21相連接并在平面U上中心線相交且在同一平面孔21位于R面，孔10P、11A、12B、13T1、14T全部位于F面并且用于放置三位五通閥2。 (2)孔16位于L面，且打通與T出油口相交，中心線在F面相交與孔15位于同一平面上，孔15與16用于放置單向閥13，且分別為進(jìn)油與出油口。 (3)孔21位于R面，與底面D孔23相交，且孔21

33、與孔20在同一平面上，孔21、20位置用于放置背壓閥8,且分別位于進(jìn)油與出油口。(4)最后組合出中板設(shè)計(jì)的三維立體圖4-3（a）與二維平面圖4-3（b） 圖4-3（a）三維立體圖 圖4-3（b）二維平面圖4.3頂板的設(shè)計(jì)(1)孔32與孔33位于面D上，且與中板相連能與孔19、17相通，孔25，27,31在面u處于同一水平面分別位于F面、L面、R面，且同時(shí)與孔33相通，并且孔27、31中心線完全重合。孔24與孔29分別位于F面、U面，并在R面相交行程通孔。孔24、25位置用于放置調(diào)速閥4分別為出油與進(jìn)油 (2)孔26位于L面且與孔24相通且與孔27處于同一水平面上，孔26、27處用于放置行程閥3

34、分別為出油與進(jìn)油 (3) 孔30位于R面且與孔24相通并與孔31處于同一水平面上，孔30、31處用于放置單向閥5分別為出油與進(jìn)油口。面u上還有孔28、29分別與孔24,、25連通，并且分別為液壓缸的進(jìn)油與回油通孔。(4)最后組合出頂板設(shè)計(jì)的三維立體圖3-9（a）與二維平面圖3-9（b） 圖4-4（a）三維立體圖 4-4（b）二維平面圖4.4集成塊總裝配圖由于集成塊內(nèi)部管道過于復(fù)雜，故采用相通管之間用相同符號(hào)表示以便看圖,P、T分別為進(jìn)油與出油，1-7分別以進(jìn)油到出油的完整回路。三維立體圖3-10（a）與二維平面圖3-10（b） 4-5（a）三維立體圖4-5（b）二維平面圖 5 液壓元件的選擇本

35、設(shè)計(jì)所使用液壓元件均為標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，因此只需確定各液壓元件的主要參數(shù)和規(guī)格，然后根據(jù)現(xiàn)有的液壓元件產(chǎn)品進(jìn)行選擇即可。5.1 確定液壓泵和電機(jī)規(guī)格5.1.1計(jì)算液壓泵的最大工作壓力由于本設(shè)計(jì)采用雙泵供油方式，根據(jù)圖2-3液壓系統(tǒng)的工況圖，大流量液壓泵只需在快進(jìn)和快退階段向液壓缸供油，因此大流量泵工作壓力較低。小流量液壓泵在快速運(yùn)動(dòng)和工進(jìn)時(shí)都向液壓缸供油，而液壓缸在工進(jìn)時(shí)工作壓力最大，因此對大流量液壓泵和小流量液壓泵的工作壓力分別進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)液壓泵的最大工作壓力計(jì)算方法，液壓泵的最大工作壓力可表示為液壓缸最大工作壓力與液壓泵到液壓缸之間壓力損失之和。對于調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路，選取進(jìn)油路上的總壓

36、力損失，同時(shí)考慮到壓力繼電器的可靠動(dòng)作要求壓力繼電器動(dòng)作壓力與最大工作壓力的壓差為0.5MPa，則小流量泵的最高工作壓力可估算為大流量泵只在快進(jìn)和快退時(shí)向液壓缸供油，圖2-3表明，快退時(shí)液壓缸中的工作壓力比快進(jìn)時(shí)大，如取進(jìn)油路上的壓力損失為0.5MPa，則大流量泵的最高工作壓力為：5.1.2計(jì)算總流量表2-5表明，在整個(gè)工作循環(huán)過程中，液壓油源應(yīng)向液壓缸提供的最大流量出現(xiàn)在快進(jìn)工作階段，為22.59 L/min，若整個(gè)回路中總的泄漏量按液壓缸輸入流量的10%計(jì)算，則液壓油源所需提供的總流量為：工作進(jìn)給時(shí)，液壓缸所需流量約為1.9 L/min，但由于要考慮溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量3 L/min，故

37、小流量泵的供油量最少應(yīng)為4.9L/min。據(jù)據(jù)以上液壓油源最大工作壓力和總流量的計(jì)算數(shù)值，查閱液壓設(shè)計(jì)手冊，確定PV2R型雙聯(lián)葉片泵能夠滿足上述設(shè)計(jì)要求，因此選取PV2R12-6/26型雙聯(lián)葉片泵，其中小泵的排量為6mL/r，大泵的排量為26mL/r，若取液壓泵的容積效率=0.9，則當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速=940r/min時(shí)，小泵的輸出流量為qp小=69400.9/1000=5.076 L/min該流量能夠滿足液壓缸工進(jìn)速度的需要。大泵的輸出流量為qp大=26x940x0.9/1000=22.00L/min雙泵供油的實(shí)際輸出流量為該流量能夠滿足液壓缸快速動(dòng)作的需要。液壓泵參數(shù)如表4-1所示。表5-1 液壓

38、泵參數(shù)元件名稱估計(jì)流量規(guī)格額定流量額定壓力MPa型號(hào)雙聯(lián)葉片泵(5.1+22)最高工作壓力為21 MPaPV2R12-6/265.1.3電機(jī)的選擇由于液壓缸在快退時(shí)輸入功率最大，這時(shí)液壓泵工作壓力為2.39MPa，流量為27.1L/min。取泵的總效率，則液壓泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)所需的功率為： 根據(jù)上述功率計(jì)算數(shù)據(jù)，按JB/T9616-1999，此系統(tǒng)選取Y100L-6型電動(dòng)機(jī)，其額定功率，額定轉(zhuǎn)速。5.2 閥類元件和輔助元件的選擇圖3-3液壓系統(tǒng)原理圖中包括調(diào)速閥、換向閥、單項(xiàng)閥等閥類元件以及濾油器、空氣濾清器等輔助元件。5.2.1閥類元件的選擇根據(jù)上述流量及壓力計(jì)算結(jié)果，對圖3-3初步擬定的液壓系

39、統(tǒng)原理圖中各種閥類元件及輔助元件進(jìn)行選擇。其中調(diào)速閥的選擇應(yīng)考慮使調(diào)速閥的最小穩(wěn)定流量應(yīng)小于液壓缸工進(jìn)所需流量。通過圖3-3中4個(gè)單向閥的額定流量是各不相同的，因此最好選用不同規(guī)格的單向閥。圖3-3中溢流閥9、背壓閥8和順序閥7的選擇可根據(jù)調(diào)定壓力和流經(jīng)閥的額定流量來選擇閥的型式和規(guī)格，其中溢流閥2的作用是調(diào)定工作進(jìn)給過程中小流量液壓泵的供油壓力，因此該閥應(yīng)選擇先導(dǎo)式溢流閥，連接在大流量液壓泵出口處的順序閥7用于使大流量液壓泵卸荷，因此應(yīng)選擇外控式。背壓閥8的作用是實(shí)現(xiàn)液壓缸快進(jìn)和工進(jìn)的切換，同時(shí)在工進(jìn)過程中做背壓閥，因此采用內(nèi)控式順序閥。最后本設(shè)計(jì)所選擇方案如表5-2所示，表中給出了各種液壓

40、閥的型號(hào)及技術(shù)參數(shù)。表5-2 閥類元件的選擇序號(hào)元件名稱通過的最大流量q/L/min規(guī)格型號(hào)額定流量qn/L/min額定壓力Pn/MPa額定壓降Pn/MPa1雙聯(lián)葉片泵PV2R12-6/265.1/22*162三位五通電液換向閥5035DYE10B80160.53行程閥60AXQF-E10B63160.34調(diào)速閥1AXQF-E10B0.0750165單向閥60AXQF-E10B63160.26單向閥25AF3-Ea10B63160.27液控順序閥22YF3E10B63160.38背壓閥 0.3YF3E10B63169溢流閥 5.1YF3E10B631610單向閥 26AF3-Ea10B6316

41、0.211濾油器 30XU6380-J36160.0212壓力表開關(guān)KF3-E3B13單向閥60AF3-Ea10B63160.214壓力繼電器HED1KA/10105.2.2過濾器的選擇按照過濾器的流量至少是液壓泵總流量的兩倍的原則，取過濾器的流量為泵流量的2.5倍。由于所設(shè)計(jì)組合機(jī)床液壓系統(tǒng)為普通的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，對油液的過濾精度要求不高，故有 因此系統(tǒng)選取通用型WU系列網(wǎng)式吸油過濾器，參數(shù)如表4-3所示。表5-3 通用型WU系列網(wǎng)式吸油中過濾器參數(shù)型號(hào)通徑mm公稱流量過濾精度尺寸M（d）HDWU6580-J3263631205.2.3空氣濾清器的選擇 按照空氣濾清器的流量至少為液壓泵額定流量

42、2倍的原則，即有選用EF系列液壓空氣濾清器，其主要參數(shù)如表4-4所示。表5-4 液壓空氣濾清器參數(shù)型號(hào)過濾注油口徑mm注油流量L/min空氣流量L/min油過濾面積L/minAmmBmmammbmmcmm四只螺釘均布mm空氣過濾精度mm油過濾精度mE-28281410512010050475964M580.279125注：液壓油過濾精度可以根據(jù)用戶的要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。5.3油管的選擇圖3-3中各元件間連接管道的規(guī)格可根據(jù)元件接口處尺寸來決定，液壓缸進(jìn)、出油管的規(guī)格可按照輸入、排出油液的最大流量進(jìn)行計(jì)算。由于液壓泵具體選定之后液壓缸在各個(gè)階段的進(jìn)、出流量已與原定數(shù)值不同，所以應(yīng)對液壓缸進(jìn)油和出油連接

43、管路重新進(jìn)行計(jì)算，如表4-5所示。根據(jù)表5-5中數(shù)值，當(dāng)油液在壓力管中流速取3m/s時(shí)，可算得與液壓缸無桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為： ， 因此與液壓缸相連的兩根油管可以按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T2351-2005選用公稱通徑為和的無縫鋼管或高壓軟管。如果液壓缸采用缸筒固定式，則兩根連接管采用無縫鋼管連接在液壓缸缸筒上即可。如果液壓缸采用活塞桿固定式，則與液壓缸相連的兩根油管可以采用無縫鋼管連接在液壓缸活塞桿上或采用高壓軟管連接在缸筒上。表5-5 液壓缸的進(jìn)、出油流量和運(yùn)動(dòng)速度流量、速度快進(jìn)工進(jìn)快退輸入流量q1=7.6排出流量q2=(A2q1)/A1=4.48x7.6/9.5=3.5848運(yùn)動(dòng)速度V

44、2=q1/A1=7.6/9.5=0.85.4 油箱的設(shè)計(jì)5.4.1油箱長寬高的確定油箱的主要用途是貯存油液，同時(shí)也起到散熱的作用，參考相關(guān)文獻(xiàn)及設(shè)計(jì)資料，油箱的設(shè)計(jì)可先根據(jù)液壓泵的額定流量按照經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法計(jì)算油箱的體積，然后再根據(jù)散熱要求對油箱的容積進(jìn)行校核。油箱中能夠容納的油液容積按JB/T79381999標(biāo)準(zhǔn)估算，取時(shí)，求得其容積為按JB/T79381999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值V=250L。 依據(jù) 如果取油箱內(nèi)長l1、寬w1、高h(yuǎn)1比例為3：2：1，可得長為：=1107mm，寬=738mm，高為=369mm。對于分離式油箱采用普通鋼板焊接即可，鋼板的厚度分別為：油箱箱壁厚3mm，箱底厚度5mm，因?yàn)橄渖w上需要安裝其他液壓元件，因此箱蓋厚度取為10mm。為了易于散熱和便于對油箱進(jìn)行搬移及維護(hù)保養(yǎng)，取箱底離地的距離為160mm。因此，油箱基體的總長總寬總高為：長為： 取l=1150mm 寬為：取w=750mm 高為：取h=550mm 為了更好的清洗油箱，取油箱底面傾斜角度為。5.4.2隔板尺寸的確定為起到消除氣泡和使油液中雜質(zhì)有效沉淀的作用，油箱中應(yīng)采用隔板把油箱分成兩部分。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，隔板高度取為箱內(nèi)油面高度的3/4，根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，隔板的高度應(yīng)為：取 h隔板=230mm隔板的厚度與箱壁厚度相同，取為3mm。5.4.3各種油管的尺寸油箱上回油管