機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)-8刀位液壓星型刀塔設(shè)計(jì)【全套圖紙】

TOC\o"1-5"\h\z1緒論11.1畢業(yè)設(shè)計(jì)的背景及目的21.2刀塔概況及開展趨勢....1.2.1刀塔概況4L2.2刀塔開展趨勢....1.3現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及開展趨勢1.3.1現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)....3.2現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的開展趨勢83.3現(xiàn)代技術(shù)給機(jī)床業(yè)帶來的新動向102刀塔的設(shè)計(jì)及計(jì)112.1刀塔的功能,類型和應(yīng)滿足的要求111.1機(jī)床刀塔的功能121.2機(jī)床刀塔的類型121.3機(jī)床刀塔應(yīng)滿足的要求132數(shù)控車床刀塔總體方案設(shè)計(jì)與選擇142.1刀塔的整體方案設(shè)計(jì)142.2車床刀塔的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)142.3刀塔定位機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)152.3車床刀塔的工作原理162.4刀塔的設(shè)計(jì)計(jì)算174.1液壓馬達(dá)的選型計(jì)算174.2刀盤設(shè)計(jì)與計(jì)算184.3齒輪的'P*f*算???????????????????????????????????????-184.4刀塔主軸的計(jì)算383液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算391刀塔液壓限制系統(tǒng)液壓泵及油泵電動機(jī)的選擇計(jì)算391.1液壓油泵的選擇391.2油泵電動機(jī)功率的選擇計(jì)算393.2液壓缸的設(shè)計(jì).422.1選擇液壓缸類型422.3以速度為主計(jì)算液壓缸的內(nèi)徑.和活塞桿直徑〞423.3數(shù)控車床液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)433.3.1液壓回路的原理434致謝455參考文獻(xiàn)461緒論1.1畢業(yè)設(shè)計(jì)的背景及目的現(xiàn)代工業(yè)開展其實(shí)就是制造工藝的開展,而這其中一個(gè)非常重要的因素就是制造工具一一機(jī)床的開展.現(xiàn)代機(jī)床的開展都趨向于自動化、復(fù)合化以及高速化.而作為制造業(yè)主力軍的數(shù)控機(jī)床來說,它的開展更是日新月異.制造業(yè)是一個(gè)國家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)開展的重要支柱,其開展水平標(biāo)志著該國或地區(qū)經(jīng)濟(jì)的實(shí)力,科技水平,生活水準(zhǔn)和國防實(shí)力.國際市場的競爭歸根到底是各國制造生產(chǎn)水平及機(jī)械制造裝備的競爭國.當(dāng)前,數(shù)控機(jī)床開展迅猛,一方面向高速、高效、高精度方面開展,同時(shí),在制造行業(yè)中廣泛存在原有設(shè)備的數(shù)控改造和系統(tǒng)升級問題.作為關(guān)鍵附件,高性能的刀塔對于提升機(jī)床整體運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性和效率有著重要意義,數(shù)控刀塔是由數(shù)控系統(tǒng)來限制的,因此,在刀塔本身性能提升的情況下,如何實(shí)現(xiàn)限制任務(wù)就顯得十分重要了.國內(nèi)數(shù)控車床轉(zhuǎn)塔刀架的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)都是依賴先進(jìn)國家的,而且產(chǎn)品的性能方面跟國外還有一定的差距,期待開發(fā)設(shè)計(jì)一種性能最優(yōu),最有實(shí)用價(jià)值的轉(zhuǎn)塔刀架,來適應(yīng)市場,替代進(jìn)口產(chǎn)品低價(jià)位的數(shù)控車床用轉(zhuǎn)塔刀架,占領(lǐng)國內(nèi)市場,并到達(dá)國際領(lǐng)先水平,為國產(chǎn)機(jī)床工業(yè)的開展作出奉獻(xiàn).數(shù)控車床今后將向中高當(dāng)開展,中檔采用普及型數(shù)控刀架配套,高檔采用動力型刀架,兼有液壓刀架、伺服刀架、立式刀架等品種,預(yù)計(jì)近年來對數(shù)控刀架需求量將大大增加,隨著數(shù)控車床的開展,數(shù)控刀架開始向快速換刀、電液組合驅(qū)動和伺服驅(qū)動方向開展,因此對刀塔的設(shè)計(jì)以及它本身性能的研究就顯得十分重要.機(jī)床擁有量在一定程度上標(biāo)志著國家的制造水平的大小.因此,我國對機(jī)床工業(yè)的開展十分重視,經(jīng)過40多年的努力,目前我國已是機(jī)床生產(chǎn)的大國之一,機(jī)床的年產(chǎn)量超過16萬臺,各類機(jī)床品種已達(dá)2500多個(gè),年產(chǎn)值達(dá)220億元,機(jī)床產(chǎn)業(yè)已是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要組成局部.我國的機(jī)床擁有量也是驚人的,在八十年代初已到達(dá)328萬臺以上,居世界第二位.目前初略估計(jì),我國機(jī)床擁有量已接近400萬臺.但是也應(yīng)看到,我國所擁有的機(jī)床,大約有一半以上是質(zhì)量較差的,還有相當(dāng)數(shù)量的機(jī)床的役齡已超20?30年,且數(shù)控機(jī)床、精密加工機(jī)床在整個(gè)機(jī)床擁有量中的所占的比例很小.另一方面,我國所制造的機(jī)床中,現(xiàn)代數(shù)控、精密的機(jī)床所占比例也很小,整個(gè)機(jī)床產(chǎn)值與機(jī)床產(chǎn)量之比很不相稱,機(jī)床的質(zhì)量和可靠性也不能適應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)的需要.因此在我國目前所擁有的數(shù)控和精密加工機(jī)床中,多數(shù)是從國外進(jìn)口的⑵.近十多年來,我國在技術(shù)改造上,一改以往傳統(tǒng)的強(qiáng)調(diào)在原來舊機(jī)床上進(jìn)行改良的做法,而是用購置大量新的各類數(shù)控機(jī)床來實(shí)施技術(shù)更新.如一汽的轎車生產(chǎn)線、建設(shè)集團(tuán)的汽車空調(diào)器生產(chǎn)線,都大量使用數(shù)控機(jī)床、加工中央和機(jī)電一體化的專用加工設(shè)備,使工廠生產(chǎn)率、加工質(zhì)量和加工自動化程度都有了極大的提升,能與世界先進(jìn)的同類工件加工生產(chǎn)線相媲美.航天工業(yè)總公司近年來花了數(shù)億元購置了數(shù)白臺各類數(shù)控機(jī)床、機(jī)械加工中央,并先后建立了CAD、CAM和FMC試點(diǎn).所有這一些,形成了一種巨大的推動力,促我國工藝技術(shù)和治理人員的素質(zhì).也使加工產(chǎn)品的功能和精度有了長足的進(jìn)步.在技術(shù)引進(jìn)上,八十年代我國就引進(jìn)了FANUC的技術(shù),與SIEMENS也有合作,對促進(jìn)我國數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)也起到過一定的促進(jìn)作用.但我國數(shù)控技術(shù)更新?lián)Q代的步伐很慢,且所引進(jìn)的技術(shù)含量也值得商榷,尤其在引進(jìn)技術(shù)時(shí)著眼促進(jìn)形成我國自己的技術(shù)根底上考慮不夠,這是值得引起注意的一個(gè)問題.在引進(jìn)數(shù)控機(jī)床等貴重設(shè)備時(shí),普遍目的性很強(qiáng),以滿足加工需要.但從整體上看,引進(jìn)的數(shù)控設(shè)備幾乎是“萬國牌的,尤其是數(shù)控系統(tǒng),這給維修造成了困難,從長遠(yuǎn)考慮,將會影響設(shè)備的正常使用和利用率.另外在引進(jìn)設(shè)備時(shí)著意選擇功能更全、精度更高的,甚至還考慮日后更為復(fù)雜的加工對象.這種超前的做法,其結(jié)果,不僅加大了投資力度,而且還導(dǎo)致許多功能長期不用的浪費(fèi).況且,當(dāng)前機(jī)床型號更新極快,以德國Deckel公司為例,剛接收型號為DC30、DC40的訂貨,數(shù)月后即宣布由DC35、DC45替代；乂如德國Leitz公司的三坐標(biāo)測量機(jī)數(shù)控系統(tǒng),剛銷售的為UMESS系統(tǒng),但很快就為QUINDOS所取代.因此有許多設(shè)備的功能尚未使用就已經(jīng)過時(shí).數(shù)控機(jī)床的大量推廣使用,充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的作用,合理治理,提升開動率是十分重要的國外統(tǒng)計(jì)資料說明,普通機(jī)床的最好開動率不超過15%,而數(shù)控機(jī)床的開動率可高達(dá)85%,而從調(diào)查我國引進(jìn)數(shù)控機(jī)床使用情況來看,治理和使用情況參差不齊,開動率一般不超過50%,且也有只到達(dá)30%以下開動率的治理不夠完善的原因很多,大致有：1〕引進(jìn)的設(shè)備種類繁多,增加了治理的復(fù)雜性；2〕數(shù)控系統(tǒng)的種類很多,增加了治理的工作量；3〕引進(jìn)的軟件由于裝備不同而不能充分運(yùn)用；4〕同一地區(qū)引進(jìn)同一設(shè)備數(shù)量過多,超過所需很多而使設(shè)備閑置以本次的課題是8位星型液壓刀塔設(shè)計(jì),該機(jī)構(gòu)可以一次裝夾8把動力刀,可以在加工過程中一次性的進(jìn)行多道工序的加工,大大提升了加工精度和生產(chǎn)效率.本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是：1〕對刀塔的結(jié)構(gòu),刀塔的傳動形式以及驅(qū)動方式的設(shè)計(jì)；2〕刀塔與刀座的連接形式、刀座的選擇；3〕刀具的交換動作設(shè)計(jì)、交換時(shí)間以及定位鎖緊計(jì)算；4〕刀塔其他輔助部件的設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行選擇設(shè)計(jì),根據(jù)課題所要求的刀塔的驅(qū)動方式,對其進(jìn)行設(shè)計(jì)進(jìn)而加以優(yōu)化.本課題的意義在于：1〕根據(jù)設(shè)計(jì)要求,在最短的時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出最優(yōu)的8位星型刀塔結(jié)構(gòu),并對其進(jìn)行動力驅(qū)動；2〕減少物質(zhì)的浪費(fèi),用最少的材料設(shè)計(jì)出滿足其設(shè)計(jì)要求及加工精度的刀塔結(jié)構(gòu);3〕為解決同類問題即關(guān)于刀塔的結(jié)構(gòu)形式、刀塔的驅(qū)動方式,提供一種研究方法；4〕培養(yǎng)綜合運(yùn)用專業(yè)根底知識和專業(yè)技能來解決工程實(shí)際問題的水平；5〕強(qiáng)化工程實(shí)踐水平和意識,提升本人綜合素質(zhì)和創(chuàng)新水平；6〕使本人受到從事本專業(yè)工程技術(shù)和科學(xué)研究工作的根本練習(xí),提升工程繪圖、計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、外文資料文獻(xiàn)閱讀、使用計(jì)算機(jī)、使用文獻(xiàn)資和手冊、文字表達(dá)等各方面的水平；7〕培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想和工程經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn),理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng).,嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度以及積極向上的團(tuán)隊(duì)合作精神.2刀塔概況及開展趨勢2.1刀塔概況刀塔是數(shù)控車床非常重要的部件,數(shù)控車床根據(jù)其功能,刀塔上可安裝的刀具數(shù)量一般為8把、10把、12把或者16把,有些數(shù)控車床可以安裝更多的刀具.刀塔的結(jié)構(gòu)形式一般為回轉(zhuǎn)式,刀具沿圓周方向安裝在刀塔上,可以安裝徑向車刀、軸向車刀、鉆頭、償?shù)?車削加工中央還可安裝軸向銃刀、徑向銃刀.少數(shù)數(shù)控車床的刀塔為直排式,刀具沿一條直線安裝.數(shù)控車床可以配備兩種刀塔：1〕專用刀塔由車床生產(chǎn)廠商自己開發(fā),所使用的刀柄也是專用的.這中刀塔的優(yōu)點(diǎn)是制造本錢低,但缺乏通用性.2〕通用刀塔根據(jù)一定的通用標(biāo)準(zhǔn),而生產(chǎn)的刀塔,數(shù)控車床什產(chǎn)廠家可以根據(jù)數(shù)控車床的功能要求進(jìn)行選擇配置.目前動力刀塔主要可分為兩大主流,一是日系工具機(jī)大廠自行開發(fā)的動力刀塔,另一個(gè)那么是刀塔制造廠商所開發(fā)的動力刀塔.目前國內(nèi)數(shù)控刀塔以電動為主,分為立式和臥式兩種.立式刀塔有四、六工位兩種形式,主要用于簡易數(shù)控車床；臥式刀塔有八、十、十二等工位,可正、反方向旋轉(zhuǎn),就近選刀,用于全功能數(shù)控車床.另外臥式刀塔還有液動刀塔和伺服驅(qū)動刀塔四.如下列圖是上海六馨刀塔.圖1.1上海六馨生產(chǎn)的刀塔圖圖1.2上海六馨生產(chǎn)的刀塔圖1.2.2刀塔開展趨勢當(dāng)前,國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床開展迅猛,并向高速、高效、高精度、柔性化、環(huán)保方面開展.我國數(shù)控機(jī)床的快速開展,急需數(shù)控機(jī)床附件的大力跟進(jìn),也就是說好馬還須配好鞍.國產(chǎn)數(shù)控車床今后將向中高檔開展,中檔采用普及型數(shù)控刀塔配套,高檔采用動力型刀塔,兼有液壓刀塔、伺服刀塔、立式刀塔等品種,預(yù)計(jì)近幾年對數(shù)控刀塔需求量將大大增加.數(shù)控刀塔今后的開展趨勢是：隨著數(shù)控車床的開展,數(shù)控刀塔開始向快速換刀、電液組合驅(qū)動和伺服驅(qū)動方向開展,具體來說有一下兒個(gè)方面：1〕刀塔轉(zhuǎn)位時(shí)間最短,且轉(zhuǎn)位準(zhǔn)確.刀塔的質(zhì)量主要取決于換刀時(shí)間和故障率.2〕刀塔定位精度高、動作迅速、穩(wěn)定可靠.由于數(shù)控機(jī)床的切削加工精度在很大程度上取決于刀尖位置.由于在加工過程中刀尖位置不進(jìn)行人工調(diào)整,因此,轉(zhuǎn)塔刀塔在結(jié)構(gòu)上必須有良好的強(qiáng)度和剛性,以及合理的定位結(jié)構(gòu),以保證轉(zhuǎn)塔刀塔在每一次轉(zhuǎn)位之后,具有盡可能高的重復(fù)定位精度.3〕可多刀夾持,雙向轉(zhuǎn)位和任意刀位就近選刀.4〕應(yīng)用范圍廣,維修方便等特點(diǎn).刀塔設(shè)計(jì)正在向模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、高速化方向開展⑸.1.3現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及開展趨勢1.3.1現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)縱觀二十世紀(jì)以來,特別是近十多年來,機(jī)床借助于微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速進(jìn)步,正向著高精度、多功能、高速化、高效率、復(fù)合加工功能、智能化等方向邁進(jìn),明顯地反映出時(shí)代的特征,其主要表現(xiàn)為：1〕高精度化：當(dāng)代工業(yè)產(chǎn)品對精度提出了越來越高的要求,儀器、鐘表、家用電器等等都有相當(dāng)高精度的零件,典型的高精度零件如陀螺框架、伺服閥體、渦輪葉片、非球面透鏡、光盤、磁頭、反射鼓等,這些零件的尺寸精度要求均在微米、亞微米級.因此,加工這些零件的機(jī)床也必須受到需求的牽引而向高精度開展.如中等規(guī)格的普通機(jī)加中央的定位精度,八十年代初為±0.012mm?300mm,到了九十年代初,已提升為土0.002-0.005mm全程〔如瑞士DIXI公司的座標(biāo)鎮(zhèn)銃中央〕.航天工業(yè)是當(dāng)今高精度數(shù)控加工機(jī)床開展的典型的受益工業(yè)部門之一.第一代慣性器件、伺服機(jī)構(gòu)等高精度儀表零件的高精度關(guān)鍵部位的尺寸精度均在ILm以下.而當(dāng)前第二代慣性器件,以動馬達(dá)為例,其關(guān)鍵部位的尺寸精度已提升到0.1?0.2mm,為適應(yīng)這種要求,機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度已到達(dá)0.1mm以下.當(dāng)前一些透鏡、磁盤等的精度也已要求0.1mm以下的精度,為適應(yīng)這種需要,數(shù)控機(jī)床和機(jī)械加工中央也必須提升精度,才能與之相適應(yīng).為此,在計(jì)算機(jī)技術(shù)開展的推動下,各種加工精度補(bǔ)償技術(shù)得到應(yīng)用和開展.機(jī)床的結(jié)構(gòu)材料,在高精度機(jī)床上也已開始普遍使用各種性能穩(wěn)定、溫度影響小新型材料：如花崗巖、人造花崗巖、精密陶瓷、InvarsSuperinvarxZerodur等.典型的實(shí)例有瑞士Studer的精密磨床〔S系列〕,其床身采用人造花崗巖；日本東京精密公司的三坐標(biāo)測量機(jī)結(jié)構(gòu)件大多是花崗巖,而關(guān)鍵部位采用的是精密陶瓷;德國Heidenhain公司的高精度光柵尺,是用公司Zerodur制造,其精度達(dá)0.2~200mm.為了保證機(jī)床的直線性精度,導(dǎo)軌普遍采用雙V型,超高速主軸那么采用Si3N4陶瓷滾珠的軸承.2〕高速度化：提升生產(chǎn)率是機(jī)床技術(shù)開展的的永恒主題,這也表現(xiàn)在提升機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速上.在八十年代中期,中等規(guī)格的機(jī)加中央的最高轉(zhuǎn)速為4000?6000r/min;而傳統(tǒng)機(jī)床的轉(zhuǎn)速均在3000r/min以下；而到了九十年代,那么到達(dá)了8000?12000r/min,甚至到達(dá)50000r/min.為了適應(yīng)主軸的高速化,滾珠軸承采用油氣潤滑、噴霧潤滑、環(huán)下潤滑,使用陶瓷滾珠軸承等,各種新型軸承如靜壓軸承、動壓軸承、磁力懸浮軸承等也開始得到應(yīng)用.另一方面,為提升生產(chǎn)率,縮短工具交換和托板交換等非切削時(shí)間也有很大的進(jìn)步.如數(shù)控車床的刀塔—轉(zhuǎn)位時(shí)間已從1?30s,減少到0.4?0.6s;機(jī)加中央的換刀機(jī)構(gòu)的改良,換刀時(shí)間也從5?10s減少到1?3s;托板交換時(shí)間那么由12?20s減少到6?10s,有的少到2.5s;坐標(biāo)軸的快速移動目前已提升到18?24m/min,甚至到達(dá)30?40m/mino所有這些對縮短非切削時(shí)間都起了很大的作用.上述各項(xiàng)舉措突出說明了高速化對提升生產(chǎn)率的作用.3〕高柔性化：當(dāng)代產(chǎn)品的多樣化和個(gè)性化,對機(jī)床提出了更高的柔性加工要求.如：車削加工中央可以進(jìn)行銃削、鉆孔；銃削加工中央可以車削、鉆孔、攻絲；切削與磨削可在一臺機(jī)床上完成；最近還有一家日本公司為滿足用戶需要,將電加工與切削加工集成于一臺機(jī)床上完成.這種將各種加工功能在一臺機(jī)床上進(jìn)行集成,均是為了能在一臺機(jī)床上實(shí)現(xiàn)一次裝夾就能完成不同工件的不同的加工要求,以充分展示機(jī)床加工的柔性.而機(jī)械加工中央的出現(xiàn),正是適合了這種開展趨勢,并與當(dāng)代產(chǎn)品的多樣化和個(gè)性化開展默契配合.單件、小批量產(chǎn)品的傳統(tǒng)加工,許多精密零件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間很長,如慣性平臺的四大件,以往的小批量的生產(chǎn)準(zhǔn)備周期要長達(dá)一年半以上,而使用機(jī)械加工中央,那么可在同一機(jī)械加工中央上逐個(gè)完成臺體、外環(huán)、內(nèi)環(huán)和基座這四大件的加工,成套提供裝配,大大縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期和加工時(shí)間.4〕高度自動化：自動化是指在全部加工過程中,減少人的“介入〞,而能自動地完成規(guī)定的任務(wù).傳統(tǒng)的自動化往往與大批量生產(chǎn)加工聯(lián)系在一起,使用大量專用機(jī)床和組合機(jī)床.而目前可以通過數(shù)控機(jī)床和機(jī)械加工中央,不僅能在大批量生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)自動化加工,也可在小批量、多品種產(chǎn)品的加工中實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn).另外還應(yīng)注意的是自動化的“面〞也在不斷擴(kuò)展,如自動編程、自動換刀、自動上下料〔工件〕、自動加工、自動檢測、自動監(jiān)控、自動診斷、自動對刀、自動傳輸、自動調(diào)度、自動治理等等.自動化程度的提升,進(jìn)一步推動了標(biāo)準(zhǔn)化和進(jìn)線的生產(chǎn)水平.機(jī)械加工的自動化大大提升了生產(chǎn)率,但檢測計(jì)量往往是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié).如復(fù)雜箱體的加工,在機(jī)械加工中央上的加工周期已縮短到幾個(gè)小時(shí),而傳統(tǒng)檢測,那么需要幾倍于加工時(shí)間.而今生產(chǎn)型三坐標(biāo)測量機(jī)進(jìn)入生產(chǎn)線,緩解了這種矛盾,使自動化更加全面.另外,數(shù)控機(jī)床也有了自動檢測的系統(tǒng)〔如英國Renishaw公司的測量系統(tǒng)〕,使在線檢測成為現(xiàn)實(shí),檢測自動化更加完善.5〕造型宜人化：當(dāng)一臺機(jī)床展示時(shí),是其外觀給人們留下第一形象.近年來,機(jī)床造型的宜人化已成為一門學(xué)科,宜人化的內(nèi)容,除了外觀、顏色之外,考慮操作使用時(shí)方便、省力等人體學(xué)知識也是一個(gè)重要的方面.好的數(shù)控機(jī)床不僅要功能齊全、操作可靠平安、性能良好,而且要成為外觀宜人和符合操作人體學(xué)的一件藝術(shù)品.6〕高的可靠性：這是一項(xiàng)硬指標(biāo),好的數(shù)控機(jī)床的無故障工作時(shí)間〔MTB玲目前已到達(dá)30000h以上,甚至更高.航天工業(yè)總公司在儀表可靠性方面積累有相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn),這可以移植到機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)上來.如在技術(shù)治理上通常使用的元件篩選、在線裝配、整機(jī)調(diào)試及環(huán)境試驗(yàn)、全面質(zhì)量治理等等都可有借鑒之處網(wǎng).3.2現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的開展趨勢為了滿足市場和科學(xué)技術(shù)開展的需要,為了到達(dá)現(xiàn)代制造技術(shù)對數(shù)控技術(shù)提出的更高的要求,數(shù)控未來仍然繼續(xù)向開放式、基于PC的第六代方向、高速化和高精度化、智能化等方向開展.1〕開放式：為適應(yīng)數(shù)控進(jìn)線、聯(lián)網(wǎng)、普及型個(gè)性化、多品種、小批量、柔性化及數(shù)控迅速開展的要求,最重要的開展趨勢是體系結(jié)構(gòu)的開放性,設(shè)計(jì)生產(chǎn)開放式的數(shù)控系統(tǒng),例如美國、歐共體及日本開展開放式數(shù)控的方案等.2〕基于PC的第六代方向：基于PC所具有的開放性、低本錢、軟硬件資源豐富等特點(diǎn),更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會走上這條道路.至少采用PC機(jī)作為它的前端機(jī),來處理人機(jī)界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問題,由原有的系統(tǒng)承當(dāng)數(shù)控的任務(wù).PC機(jī)所具有的友好的人機(jī)界面,將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng).遠(yuǎn)程通訊,遠(yuǎn)程診斷和維修3〕高速化、高效化：機(jī)床向高速化方向開展,可充分發(fā)揮現(xiàn)代刀具材料的性能,不但可大幅度提升加工效率、降低加工本錢,而且還可提升零件的外表加工質(zhì)量和精度.超高速加工技術(shù)對制造業(yè)實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低本錢生產(chǎn)有廣泛的適用性.90年代以來,隨著超高速切削機(jī)理、超硬耐磨長壽命刀具材料和磨料磨具,大功率高速電主軸、高加/減速度直線電機(jī)驅(qū)動進(jìn)給部件以及高性能限制系統(tǒng)〔含監(jiān)控系統(tǒng)〕和防護(hù)裝置等一系列技術(shù)領(lǐng)域中關(guān)鍵技術(shù)的解決,歐、美、日各國爭相開發(fā)應(yīng)用新一代高速數(shù)控機(jī)床,加快機(jī)床高速化開展步伐.高速主軸單元〔電主軸,轉(zhuǎn)速15000—100000r/min〕、高速且高加/減速度的進(jìn)給運(yùn)動部件〔快移速度60?120m/niin,切削進(jìn)給速度高達(dá)60m/niin〕、高性能數(shù)控和伺服系統(tǒng)以及數(shù)控工具系統(tǒng)都出現(xiàn)了新的突破,到達(dá)了新的技術(shù)水平.根據(jù)高效率、大批量生產(chǎn)需求和電子驅(qū)動技術(shù)的飛速開展,高速直線電機(jī)的推廣應(yīng)用,開發(fā)出一批高速、高效的高速響應(yīng)的數(shù)控機(jī)床以滿足汽車、農(nóng)機(jī)等行業(yè)的需求.還由于新產(chǎn)品更新?lián)Q代周期加快,模具、航空、等工業(yè)的加工零件不但復(fù)雜而且品種增多.4〕高精度化：精密化是為了適應(yīng)高新技術(shù)開展的需要,也是為了提升普通機(jī)電產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性,減少其裝配時(shí)的工作量從而提升裝配效率的需要.從精密加工開展到超精密加工〔特高精度加工〕,是世界各工業(yè)強(qiáng)國致力開展的方向.其精度從微米級到亞微米級,乃至納米級〔ClOnni〕,其應(yīng)用范圍日趨廣泛.超精密加工主要包括超精密切削〔車、銃〕、超精密磨削、超精密研磨拋光以及超精密特種加工〔三束加工及微細(xì)電火花加工、微細(xì)電解加工和各種復(fù)合加工等〕.隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的開展,對超精密加工技術(shù)不斷提出了新的要求.新材料及新零件的出現(xiàn),更高精度要求的提出等都需要超精密加工一匚藝,開展新型超精密加工機(jī)床,完善現(xiàn)代超精密加工技術(shù),以適應(yīng)現(xiàn)代科技的開展.隨著高新技術(shù)的開展和對機(jī)電產(chǎn)品性能與質(zhì)量要求的提升,機(jī)床用戶對機(jī)床加工精度的要求也越來越高.為了滿足用戶的需要,近10多年來,普通級數(shù)控機(jī)床的加工精度已由±10um提升到±5um,精密級加工中央的加工精度那么從±3?5um,提升到±1?1.5Pmo5〕高可靠性：數(shù)控系統(tǒng)的可靠性要高于被控設(shè)備的可靠性在一個(gè)數(shù)量級以上,但也不是可靠性越高越好,仍然是適度可靠,由于是商品,受性能價(jià)格比的約束.對于每天工作兩班的無人工廠而言,如果要求在16小時(shí)內(nèi)連續(xù)正常工作,無故障率P〔t〕=99%以上的話,那么數(shù)控機(jī)床的平均無故障運(yùn)行時(shí)間MTBF就必須大于3000小時(shí).MTBF大于3000小時(shí),對于由不同數(shù)量的數(shù)控機(jī)床構(gòu)成的無人化工廠差異就大多了,我們只對一臺數(shù)控機(jī)床而言,如主機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)的失效率之比為10:1的話〔數(shù)控的可靠比主機(jī)高一個(gè)數(shù)量級〕.此時(shí)數(shù)控系統(tǒng)的MTBF就要大于33333.3小時(shí),而其中的數(shù)控裝置、主軸及驅(qū)動等的MTBF就必須大于10萬小時(shí).6〕智能化：隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透和開展,數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提升,智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面.〔1〕應(yīng)用自適應(yīng)限制技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)能檢測過程中一些重要信息,并自動調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù),到達(dá)改良系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的目的.〔2〕引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工將熟練工人和專家的經(jīng)驗(yàn),加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中,以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐,建立具有人工智能的專家系統(tǒng).〔3〕引入故障診斷專家系統(tǒng)〔4〕智能化數(shù)字伺服驅(qū)動裝置可以通過自動識別負(fù)載,而自動調(diào)整參數(shù),使驅(qū)動系統(tǒng)獲得最正確的運(yùn)行.可以通過自動識別負(fù)載,而自動調(diào)整參數(shù),使驅(qū)動系統(tǒng)獲得最正確的運(yùn)行.綜上所述,由于數(shù)控機(jī)床不斷采納科學(xué)技術(shù)開展中的各種新技術(shù),使得其功能日趨完善,數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的地位也顯得越來越重要,數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用是現(xiàn)代制造業(yè)開展的必然趨勢⑹.3.3現(xiàn)代技術(shù)給機(jī)床業(yè)帶來的新動向飛快的科技進(jìn)步,給機(jī)床開展提出了更高的期望和要求,在這種需求的帶動下,機(jī)床的設(shè)計(jì)朝著性能價(jià)格比更高、構(gòu)造更合理新奇、更為用戶效勞方面著想開展,出現(xiàn)了一些新的動向.摘其要點(diǎn)簡介如下:1)廉價(jià)數(shù)控機(jī)床的涌現(xiàn)近年來,全球機(jī)床業(yè)界掀起了一陣廉價(jià)加工中央的高潮,其開展速度極快,成為近幾年國際機(jī)床展覽會中的“寵兒〞.與過去的數(shù)控機(jī)床相比,其特點(diǎn)是售價(jià)極低.這一方面應(yīng)歸功于計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速進(jìn)步,數(shù)控系統(tǒng)廣泛采用個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC),更具開發(fā)水平,更能實(shí)現(xiàn)高精度加工,提升分辨率,改善伺服跟蹤系統(tǒng),使限制功能更可靠,而價(jià)格隨PC機(jī)的下降而大幅度下降.另一方面,追數(shù)控機(jī)床“全功能〞的心態(tài)被實(shí)際生產(chǎn)需要所替代,數(shù)控機(jī)床只保存實(shí)用的功能,刪除多余功能,從機(jī)構(gòu)上大幅度減少零件數(shù)量.廉價(jià)數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是緊密結(jié)合工藝,從生產(chǎn)實(shí)際需要出發(fā),提升質(zhì)量,降低本錢.廉價(jià)數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)和開展,展示了機(jī)床開展的根本趨勢.2)全新結(jié)構(gòu)的數(shù)控機(jī)床最早在美國IMTS94機(jī)床博覽會上,出現(xiàn)了被稱為“六條腿〞的機(jī)床.這種新型結(jié)構(gòu)機(jī)床的六條腿能自由伸縮,沒有導(dǎo)軌和拖板,也稱為虛軸機(jī)床(VirtualAxisMachine).其精度相當(dāng)于測量機(jī),比傳統(tǒng)機(jī)械加工中央高2?10倍；剛度為傳統(tǒng)機(jī)械加工中央的5倍；對零件輪廓的加工效率是傳統(tǒng)加工中央的5?10倍.這種機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)想是德國STEWART1962年提出的,稱之為數(shù)學(xué)造型機(jī)床,今天借助計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步得以實(shí)現(xiàn).目前展示的這種機(jī)床有：美國Ingersoll公司的DCTAEDRALHEXAPOD,Gidding&Lewis公司的VARIAX(變量型),瑞士Geodetics公司的HEXA2POD(六足動物),俄羅斯的LARIK公司TM系列加工中央.3)數(shù)控機(jī)床維修業(yè)中的機(jī)床翻新公司的出現(xiàn)對于機(jī)電一體化的數(shù)控機(jī)床,傳統(tǒng)的維修機(jī)制已經(jīng)無法適應(yīng)；加上現(xiàn)代科學(xué)使數(shù)控系統(tǒng)不斷進(jìn)步和極快的更新?lián)Q代,給舊機(jī)床的維修和配件更換帶來了太多的困難.為適應(yīng)這種快速的變化,世界上一些著名的機(jī)床制造公司開始專門承接機(jī)床的改造翻新(Retrofit)業(yè)務(wù),如美國著名的得寶(DeVlingBullard)、辛辛那提(CincinnatiMilacron)等公司就開展了這種業(yè)務(wù),不僅進(jìn)行舊機(jī)床的維修,還能根據(jù)用戶要求對舊機(jī)床進(jìn)行改造,賦于舊機(jī)床“二次革命〞,而價(jià)格不到相同功能和質(zhì)量的新機(jī)床的2/3?1/2o這種行業(yè)已在世界三大機(jī)床博覽會的展示臺上占據(jù)了重要位置,引起了參觀者很大興趣⑺.2刀塔的設(shè)計(jì)及計(jì)1刀塔的功能,類型和應(yīng)滿足的要求2.1.1機(jī)床刀塔的功能機(jī)床上的刀塔是安放刀具的重要部件,許多刀他還直接參與切削工作,如臥式車床上的四方刀塔,轉(zhuǎn)塔車床的轉(zhuǎn)塔刀塔,回輪式轉(zhuǎn)塔車床的回輪刀塔,自動車床的轉(zhuǎn)塔刀塔和天平刀塔等.這些刀塔既安放刀具,而且還直接參與切削,承受極大的切削力作用,所以它往往成為工藝系統(tǒng)中的較薄弱環(huán)節(jié).隨著自動化技術(shù)的開展,機(jī)床的刀塔也有了許多變化,特別是數(shù)控車床上采用電〔液〕換位的自動刀塔,有的還使用兩個(gè)回轉(zhuǎn)刀盤.加工中央那么進(jìn)一步采用了刀庫和換刀機(jī)械手,定現(xiàn)了大容量存儲刀具和自動交換刀具的功能,這種刀庫安放刀具的數(shù)量從幾十把到上門把,自動交換刀具的時(shí)間從十幾秒減少到幾秒排至零點(diǎn)幾秒.這種刀庫和換刀機(jī)械手組成的自動換刀裝置,就成為加工中央的主要特征.2.1.2機(jī)床刀塔的類型按換刀方式的不同,數(shù)控車床的刀塔系統(tǒng)主要有回轉(zhuǎn)刀塔、排式刀塔和帶刀庫的自動換刀裝置等多種形式,下面對這三種形式的刀塔作簡單的介紹.1〕排式刀塔一般用于小規(guī)格數(shù)控車床,以加工棒料或盤類零件為主.它的結(jié)構(gòu)形式為：夾持著各種不同用途刀具的刀夾沿著機(jī)床的x坐標(biāo)軸方向排列在橫向滑板上.刀具的典型布置方式如圖4所示.這種刀塔在刀具布置和機(jī)床調(diào)整等方面都較為方便,可以根據(jù)具體工件的車削工藝要求,任意組合各種不同用途的刀具,一把刀具完成車削任務(wù)后,橫向滑板只要按程序沿X軸移動預(yù)先設(shè)定的距離后,第二把刀就到達(dá)加工位置,這樣就完成了機(jī)床的換刀動作.這種換刀方式迅速省時(shí);有利于提升機(jī)床的生產(chǎn)效率.寶雞機(jī)床廠生產(chǎn)的CK7620P全功能數(shù)控車床配置的就是排式刀塔.2〕回轉(zhuǎn)刀塔回轉(zhuǎn)刀塔是數(shù)控車床最常用的一種典型換刀刀塔,一般通過液壓系統(tǒng)或電氣來實(shí)現(xiàn)

機(jī)床的自動換刀動作,根據(jù)加工要求可設(shè)il?成四方、六方刀塔或圓盤式刀塔,并相應(yīng)地安裝4把、6把或更多的刀具.回轉(zhuǎn)刀塔的換刀動作可分為刀塔抬起、刀塔轉(zhuǎn)位和刀塔鎖緊等幾個(gè)步驟.它的動作是由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令完成的.回轉(zhuǎn)刀塔根據(jù)刀塔回轉(zhuǎn)軸與安裝底面的相對位置,分為立式刀塔和臥式刀塔兩種.3〕帶刀庫的自動換刀裝置上述排刀式刀塔和回轉(zhuǎn)刀塔所安裝的刀具都不可能太多,即使是裝備兩個(gè)刀塔,對刀具的數(shù)目也有一定限制.當(dāng)由于某種原因需要數(shù)量較多的刀具時(shí),應(yīng)采用帶刀庫的自動換刀裝置.帶刀庫的自動換刀裝置由刀庫和刀具交換機(jī)構(gòu)組成.⑶回轉(zhuǎn)刀塔〔b〕⑶回轉(zhuǎn)刀塔圖2.1機(jī)床刀塔類型結(jié)構(gòu)圖2.1.3機(jī)床刀塔應(yīng)滿足的要求1〕滿足工藝過程所提出的要求.機(jī)床依靠刀具和工件間相對運(yùn)動形成工件外表,而工件的外表形狀和外表位置的不同,要求刀塔能夠布置足夠多的刀具,而且能夠方便而正確地加工各工件外表,為了實(shí)現(xiàn)在工件的一次安裝中完成多工序加工,所以要求刀塔可以方便地轉(zhuǎn)位.2〕在刀塔以要能牢固地安裝刀具,在刀塔上安裝刀具進(jìn)還應(yīng)能精確地調(diào)整刀具的位置,采用自動交換刀具時(shí),應(yīng)能保證刀具交換前后都能處于正確位置.以保證刀具和工件間準(zhǔn)確的相對位置.刀塔的運(yùn)動精度將直接反映到加工工件的幾何形狀精度和外表粗糙度上,為此,刀塔的運(yùn)動軌跡必須準(zhǔn)確,運(yùn)動應(yīng)平穩(wěn),刀塔運(yùn)轉(zhuǎn)的終點(diǎn)到位應(yīng)準(zhǔn)確.而且這種精度保持性要好,以便長期保持刀具的正確位置.3〕刀塔應(yīng)具有足夠的剛度.由于刀具的類型、尺寸各異,重量相差很大,刀具在自動轉(zhuǎn)換過程中方向變換較復(fù)雜,而且有些刀塔還直接承受切削力.考慮到采用新型刀具材料和先進(jìn)的切削用量,所以刀塔必須具有足夠的剛度,以使切削過程和換刀過程平穩(wěn).4〕可靠性高.由于刀塔在機(jī)床工作過程中,使用次數(shù)很多,而且使用頻率也高,所以必須充分重視它的可靠性.5〕刀塔是為了提升機(jī)床自動化而出現(xiàn)的,因而它的換刀時(shí)間應(yīng)盡可能縮短,以利于提升生產(chǎn)率.目前自動換刀裝置的換刀時(shí)間在0.8—6秒之間不等.而且還在進(jìn)一步縮短.6〕操作方便和平安.刀塔是工人經(jīng)常操作的機(jī)床部件之一,因此它的操作是否方便和平安,往往是評價(jià)刀塔設(shè)計(jì)好壞的指標(biāo).刀塔上應(yīng)便于工人裝刀和調(diào)刀,切屑流出方向不能朝向工人,而且操作調(diào)整刀塔的手柄〔或手輪〕要省力,應(yīng)盡量設(shè)置在便于操作的地方.2.2數(shù)控車床刀塔總體方案設(shè)計(jì)與選擇2.1刀塔的整體方案設(shè)計(jì)刀塔是車床的重要組成局部,用于夾持切削用的刀具,因此其結(jié)構(gòu)直接影響到車床的切削性能和切削效率.根據(jù)前局部對機(jī)床刀塔類型、性能及其使用場合的綜合比擬,并結(jié)合現(xiàn)有數(shù)控車床的實(shí)例,本次設(shè)計(jì)8刀位星型液壓刀塔.該刀塔的換刀動作分為刀盤抬起、刀盤分度轉(zhuǎn)位和刀盤鎖緊三個(gè)步驟,其中刀盤抬起和刀盤鎖緊由液壓來實(shí)現(xiàn),而刀盤的分度轉(zhuǎn)位于液壓馬達(dá)驅(qū)動.2.2車床刀塔的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)一般來說,機(jī)床刀塔的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)主要有以下幾種：液壓〔或氣動〕驅(qū)動的活塞齒條齒輪轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)這種由液動機(jī)驅(qū)動的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)調(diào)速范圍大、緩沖制動容易,轉(zhuǎn)位速度可調(diào),運(yùn)動平穩(wěn),結(jié)構(gòu)尺寸較小,制造容易,因而應(yīng)用較廣泛.而轉(zhuǎn)位角度大小可由活塞桿上的限位檔塊來調(diào)整.也有采用氣動的,氣動的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,速度可調(diào),但運(yùn)動不平穩(wěn),有沖擊,結(jié)構(gòu)尺寸大,驅(qū)動力小.故一般多用于非金屬切削的自動化機(jī)械和自動線的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)中.圓柱凸輪步進(jìn)式轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)這種轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)依靠凸輪輪廓強(qiáng)制刀塔作轉(zhuǎn)位運(yùn)動,運(yùn)動規(guī)律完全取決于凸輪輪廓形狀.圓柱凸輪是在圓周面上加工出一條兩端有頭的凸起=輪廓,從動回轉(zhuǎn)盤〔相當(dāng)于刀塔體〕端面有多個(gè)柱銷,銷子數(shù)量與工位數(shù)相等.當(dāng)圓柱凸輪按固定的旋轉(zhuǎn)方向運(yùn)動時(shí),有的柱銷會進(jìn)入凸輪輪廓的曲線段,使凸輪開始驅(qū)動回轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)位,與此同時(shí)有的圓柱銷會與凸輪輪廓脫離,當(dāng)柱銷接觸的凸輪輪廓由曲線段過渡到直線段時(shí),即使凸輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn),回轉(zhuǎn)盤也不會轉(zhuǎn)動,即完成了一次刀盤分度轉(zhuǎn)位動作.如此反復(fù)下去,就能實(shí)現(xiàn)多次的刀塔換刀操作.由于凸輪是一個(gè)兩端開口的非閉合曲線輪廓,所以當(dāng)凸輪正反轉(zhuǎn)進(jìn)均可帶動刀盤正反兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn).這種轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)位速度高、精度較低,運(yùn)動特性可以自由設(shè)計(jì)選取但制造較困難、本錢較高、結(jié)構(gòu)尺寸較大.這種轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)可以通過限制系統(tǒng)中的邏輯電路或PC程序來自動選擇回轉(zhuǎn)方向,以縮短轉(zhuǎn)位輔助時(shí)間即叫液壓馬達(dá)驅(qū)動的刀塔轉(zhuǎn)位隨著現(xiàn)代技術(shù)的開展,可以采用液壓馬達(dá)驅(qū)動齒輪副〔消除間隙〕實(shí)現(xiàn)刀塔轉(zhuǎn)位,轉(zhuǎn)位的速度和角位移均可通過霍爾檢測元件定位,因而這種轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)位速度精度高,結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)現(xiàn)容易口嘰結(jié)合上述三種轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)位機(jī)理和特點(diǎn),并結(jié)合實(shí)際情況,本次設(shè)計(jì)的刀塔采可采用第三種轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu),液壓馬達(dá)驅(qū)動齒輪副帶動刀盤轉(zhuǎn)位.2.3刀塔定位機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)目前在刀塔的定位機(jī)構(gòu)中多采用錐銷定位和端面齒盤定位.由于圓柱銷和斜面銷定位時(shí)容易出現(xiàn)間隙,圓錐銷定位精度較高,它進(jìn)入定位孔時(shí)一般靠彈簧力或液壓力、氣動力,圓錐俏磨損后仍可以消除間隙,以獲得較高的定位精度.端齒盤定位由兩個(gè)齒形相同的端面齒盤相嚙合而成,由于齒合時(shí)各個(gè)齒的誤差相互抵償,起著誤差均化的作用,定位精度高.端齒盤定位的特點(diǎn)：1〕定位精度高由于端齒盤定位齒數(shù)多,且沿圓周均布,向心多齒結(jié)構(gòu),經(jīng)過研齒的齒盤其分度精度一般可達(dá)±3"左右,一對齒盤嚙合時(shí)具有自動定心作用.所以中央軸的回轉(zhuǎn)精度、間隙及磨損對定心精度幾乎沒有影響,對中央軸的精度要求低,裝置容易.2〕重復(fù)定位精度好由于多齒嚙合相當(dāng)于上下齒盤的反復(fù)磨合對研,越磨合精度越高,重復(fù)定位精度也越好.3〕定位剛性好,承載水平大,兩齒盤多齒嚙合.由于齒盤齒部強(qiáng)度高,并且一般齒數(shù)嚙合率不少于90%,齒面嚙合長度不少于60%,故定位剛性好,承載水平大.考慮到端面齒盤具有以上的各種優(yōu)點(diǎn),因而本次設(shè)計(jì)的刀塔采用端面［可⑷.2.3車床刀塔的工作原理下列圖2,1所示為回轉(zhuǎn)刀塔的結(jié)構(gòu)圖,刀塔的松開和夾緊以及刀盤的分度轉(zhuǎn)位分別由液壓系統(tǒng)和液壓馬達(dá)來實(shí)現(xiàn).安裝刀具的刀盤與主軸固定連接,換刀時(shí).,液壓缸注入壓力油,倆個(gè)與端齒盤固定的活塞拉動靜端齒盤向右移動,使得與動端齒盤脫開,既所謂的刀盤松開.當(dāng)?shù)侗P松開之后,微機(jī)判斷是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn),進(jìn)而液壓泵給馬達(dá)供如壓力油,帶動刀盤旋轉(zhuǎn),既所謂的換刀,另外指出,此次設(shè)計(jì)主軸帶動刀盤換刀,是通過液壓馬達(dá)帶動齒輪副,并且通過撥義使扭矩傳遞到主軸,進(jìn)而帶動刀盤旋轉(zhuǎn)的.刀盤旋轉(zhuǎn)指定刀位后,液壓馬達(dá)帶刀盤停止轉(zhuǎn)動,與靜端齒盤固定的倆個(gè)液壓缸動作,活塞向左移動,使得經(jīng)端齒盤和動端齒盤嚙合,完成精定位和刀盤的鎖緊.而當(dāng)?shù)侗P而刀盤的粗定位由霍爾元件實(shí)現(xiàn),精定位由端齒盤的嚙合來完成〔端面齒盤齒形為梯形狀〕.當(dāng)加工工件時(shí),即動力刀座驅(qū)動,首先通過撥義把馬到達(dá)刀盤的傳動鏈斷掉,然后為了使扭矩傳遞到刀座上,通過液壓泵把壓力油注入缸體右腔,活塞向左移動,傳動鏈那么變成液壓馬達(dá)一齒輪副一錐齒輪副一刀座.此時(shí)再刀盤緊鎖的狀態(tài)下,動力刀加工工件.于是如此循環(huán)往復(fù).

圖2圖2.1八刀位星型液壓裝配圖2.4刀塔的設(shè)計(jì)計(jì)算2.4.1液壓馬達(dá)的選型計(jì)算假設(shè)用直徑為40mm的8齒圓柱銃刀,銃削寬度為25mm的鑄鐵,銃刀丫.=5°,f==0.05mm/r,a?=4mm那么可計(jì)算銃削力為：x1.1x1.00x1030x4086xx1.1x1.00x104O086=992.92N取最大銃削速度Vc=188m/min那么1000%=乃加n=1496.8r/min取n=1500r/min銃削時(shí),消耗功率為:

Pc=60000992.92x188―__60000=3AK\V通過查液壓傳動限制手冊得到：CMK1系列齒輪馬達(dá),型號為CMK1008(P28),額定轉(zhuǎn)速為1800r/min,理論輸出轉(zhuǎn)矩為20.63Nm2.4.2刀盤設(shè)計(jì)與計(jì)算刀盤相鄰刀位換刀時(shí)間為0.1S,那么換刀時(shí)刀盤的轉(zhuǎn)速為Xx60x—=75r/min0.12江1800=24那么:.n\n\i那么:l\4=—=—X—714H2〃4=24ZI2=ZI2=6Z34=4輸入功率P=20.63N,x1800r/min/9550=3.89KW為預(yù)防根切,小齒輪齒數(shù)ZiN172.4.3齒輪的計(jì)算1.高速級齒輪計(jì)算

1)選定齒輪類型,精度等級,材料及齒數(shù)(1)根據(jù)途中傳動方案,選用直齒圓柱齒輪傳動(2)傳動速度不高,應(yīng)選用7級精度(GB10095-88)(3)材料選擇,由表10-1選擇,小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì)),硬度為280HBS,大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì)),硬度為240HBS,二者材料硬度相差為40HBs(4)選小齒輪齒數(shù)為20齒,大齒輪的齒數(shù)Z2=6x20=1202)按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：由設(shè)計(jì)計(jì)算公式(2.1)進(jìn)行試算,即：JhJh>2.32.J—.—)2V(j)du(2.1)⑴確定公式各值①試選載荷系數(shù)K1=1.3②計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：丁95.5x1O5PiT\=n\_95.5x105x3.891800=2.064③查表選齒寬系數(shù)例=1④查表查的材料的彈性影響系數(shù)=189.8MR/⑤查圖得按齒面硬度查的小齒輪得接觸疲勞強(qiáng)度極限b"ml=600M7%,大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限為bH!im2=550MPa

⑥由式6-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Ni=60/21jLh=60X1800X2X(2X8X300X15)=1.555X1O101.555xlO106=2.592X10'0⑦查表接觸疲勞壽命系數(shù)K/m=0.90Khni=0.95⑧計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%,平安系數(shù)S=l,那么:r7KhN\X(T//lim1=50.90x6001=540MPa[3小=KhN2Xb〃lim2s0.95x550

i=522.5MPa⑵計(jì)算①試算小齒輪分度圓直徑力,代入［m］中較小的值(2.2)/mo〃±1Ze2

du>2.323?(2.2)V阿U07/1.3x2.064xl047189.8?一()16522.5~37.224mm②計(jì)算圓周速度Vy_ndun\

"60x1000_^x37.224x180060x1000二3.51m,/s③計(jì)算齒寬b〃=的xdit二2.32,=1X37.224二3/.224nini④計(jì)算齒寬與齒高之比2h模數(shù)：齒(nj：所以⑤計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)V=3.51m/s查圖取系數(shù)如下：動載荷系數(shù)及二1.22加=——Zi37.22420

=1.8612mmm:=2.25mm=2.25X1.8612=4.188mm-=8.89h7級精度直齒*侖K〃a=K/「a=l由表查得使用系數(shù)除：1由表用插值法查得7級精度小齒輪相對支承非對稱布置時(shí)K〃6=1.423由2二8.89,Kufi=1.423,查圖10-13得：h跖=1.35故載荷系數(shù)：K=KaKvKhsKhp=1X1.22X1X1.423=1.736⑥按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑,由式〔2.3〕得：⑦計(jì)算模數(shù)m⑦計(jì)算模數(shù)m(2.3)=40.991mmd\m=—zi40.99120=2.05mm3〕按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì):山式〔2.4〕得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為:m>\m>\2KT\YFaYsa

舊時(shí))(2.4)〔1〕確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值①山圖10-20c查的小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限b陽=500MRz大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限6證2=380MR/②由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)fei=0.85Kfni=0.88③計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞平安系數(shù)S=l.4由式(10-12)得：0.85x500-L4=303.57MPariKkNlbFE?

OT2=L」s0.88x380L4=238.86MPa④計(jì)算載荷系數(shù)KK=K\K\KFaK,6=1x1.22x1x1.35=1.647⑤查取齒形系數(shù)查得：尢?=2.65尢2=2.226⑥查表查得:

%2=1.764⑦〉計(jì)算大、小齒輪的并加以比擬:YraiYsa^2.65x1.58卬］1303.57=0.01379^□2^2_2.226x1.764卬］2238.86=0.01644大齒輪的數(shù)值較大〔2〕設(shè)計(jì)計(jì)算、\2KT\YFaYsa^〃d3——―〔2〕設(shè)計(jì)計(jì)算xO.01644l2xl.647x2.xO.01644Vlx202=1.41mm比照計(jì)算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù),由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載水平,而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載水平,僅與齒輪直徑〔即模數(shù)與齒數(shù)的乘積〕有關(guān),可取由彎曲強(qiáng)度算的的模數(shù)L41,并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=1.5mm,按接觸強(qiáng)度算的的分度圓直徑小二37.224mm,算出小齒輪齒數(shù)：小Z1=—m37.2241.5力25大齒輪大齒輪齒數(shù):z：=6X25=1504〕幾何尺寸計(jì)算〔=1504〕幾何尺寸計(jì)算〔1〕計(jì)算分度圓直徑:d\=zjm=37.5mmd2==150X1.5=225mm〔2〕計(jì)算中央距:d\+di237.5+2252=131.25mm〔3〕計(jì)算齒輪寬度b=(/>dd\=1X37.5=37.5mm取8尸37.5mmB、=40mmn.低速級齒輪計(jì)算i〕選定齒輪類型,精度等級,材料及齒數(shù)⑴根據(jù)途中傳動方案,選用直齒圓柱齒輪傳動〔2〕傳動速度不高,應(yīng)選用7級精度〔GB10095-88〕(3)材料選擇,由表10-1選擇,小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì)),硬度為280HBs,大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì)),硬度為240HBS,二者材料硬度相差為40HBs(4)選小齒輪齒數(shù)為Z3=20齒,大齒輪的齒數(shù)Z尸4X20=802)按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：由設(shè)計(jì)計(jì)算公式(2.1)進(jìn)行試算(1)確定公式各值①試選載荷系數(shù)工二1.3②計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩p95.5x1()5P212=m_95.5xlO5x3.8112300=1.2134x105AT.,?,?數(shù)據(jù)經(jīng)過高速級齒輪副傳動,假設(shè)傳遞效率為0.98,那么輸出到低速級齒輪功率為P2=0.98x3.89=3.812KWn\fi3=m=—6_1800~~6~=300r/min③查表選齒寬系數(shù)例=11④查表查的材料的彈性影響系數(shù)z,.=189.8MR/⑤按齒面硬度查的小齒輪得接觸疲勞強(qiáng)度極限b〃nm3=600M/%,大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限為chiim4=GOOMPa⑥計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)M=60/73jLh=60X300X(2X8X300X15)二1.296x1()9M=——

5_1.296xl094二3.24x6⑦接觸疲勞壽命系數(shù)K〃n3=0.90Kuna=0.95⑧計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%,平安系數(shù)S=l,由式(10-12)得:KHN3X(T//Iim3⑷小=0.90x6001=540MPaKhNAXCTHIim4⑷小=_0.95x5501=522.5MPa(2)計(jì)算①試算小齒輪分度圓直徑代入［Wj中較小的值j3/>2323/—.—〔―〕2V〔t〕dub〃=2.3231.3xl.2134xlO55=2.32314522.5②計(jì)算圓周速度V..萬"3"?3V=60x1000_lx68.746x30060x1000=1.079m/s③計(jì)算齒寬bb=〔/〕dxd3t=1X68.746=68.746mm④計(jì)算齒寬與齒高之比2h模數(shù)：mt=—Z\68.74620=3.43mni齒高：6=2.25加=2.25X3.43=7.72mm所以-=8.90⑤計(jì)算載荷系數(shù)

根據(jù)V=1.079m/s7級精度查圖表得：動載荷系數(shù)Kv=0.9直齒輪K〃a=A?a=l查表得使用系數(shù)七二1查表用插值法查得7級精度小齒輪相對支承非對稱布置時(shí)Kup=1.514由2=11.1,K〃尸=1.423,查圖10T3得：hKf/s=1.51故載荷系數(shù)：K=KaKM'Khb=1X0.9X1X1.51=1.359⑥按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑,得：ch=68.746x41222\1.3二/0.292mm⑦計(jì)算模數(shù)mchm=—Z370.292__20-=3.5146mm3〕按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)：由彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式〔2.4〕計(jì)算(1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值①查表得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限ofe3=500MPa大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限與心=380MP②查圖取彎曲疲勞壽命系數(shù)長川3=0.85KFN4=0?86③計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞平安系數(shù)S=l.4得：r1KFN3(TFE3“3=L」S0.85x500L4=303.57MPar1KFN4(TFE4卬卜=w—0.88x380L4=238.86MPa④計(jì)算載荷系數(shù)KK=KaKvKfMb=1x0.9x1x1.51=1.359⑤查取齒形系數(shù)查表得:

YFa3=2.65⑥查表得：Ysai=1.58Ysa4=1.79⑦計(jì)算大、小齒輪的衿,并加以比擬：匕°3匕％3_2.65x1.58卬］3-303.57=0.01379匕工4匕°4_2.18x1.79

卬］4=238.86=0.01644大齒輪的數(shù)值較大〔2〔2〕設(shè)計(jì)計(jì)算m>xO.01644j2xL51xl.2xO.01644Vlx2O2-2.8mm比照計(jì)算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù),由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載水平,而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載水平,僅與齒輪直徑〔即模數(shù)與齒數(shù)的乘積〕有關(guān),可取由彎曲強(qiáng)度算的的模數(shù)2.8,并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值nF3mm,按接觸強(qiáng)度算的的分度圓直徑^3=68.746mm,算出小齒輪齒數(shù)：chZ3=—

m

_68.746

3-

大齒輪齒大齒輪齒數(shù):z尸4X23二924〕幾何尺寸計(jì)算〔1〕計(jì)算分度圓直徑：d3=z3m二23X3=69mmd&=Z4/H=92X3=276mm〔2〕計(jì)算中央距：〔h+ds

a=269+276―2=172.5mm〔3〕計(jì)算齒輪寬度b=〔/>dch=1X69=69mmB4=70mm取By=69mm川.由于此時(shí)高速級大齒輪轉(zhuǎn)速為75r/min,而需要銃削速度需要到達(dá)1500r/min,所以傳動B4=70mm...75/7min75375111Z==X=-X-=1500〃min37515005420為了簡單計(jì)算,在分好傳動比的根底上,著重考慮錐齒輪的相關(guān)計(jì)算如下：1〕選定齒輪傳動類型、材料、熱處理方式、精度等級.〔1〕齒輪類型由設(shè)計(jì)要求知選用標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪.〔2〕通用減速器的傳動精度范圍為6-8級,應(yīng)選用7級精度.〔3〕查表選用小齒輪的材料為40cr〔調(diào)質(zhì)處理〕,硬度為280HBS；大齒輪的材料為45鋼〔調(diào)制處理〕,硬度為240HBS.二者材料的硬度差為40HBS.〔4〕初選小齒輪的齒數(shù)為Z1=18,那么大齒輪的齒數(shù)為Z2=4X18=72.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算由公式〔2.1〕計(jì)算小齒輪分度圓直徑確定公式內(nèi)各參數(shù)值①試選載荷系數(shù)Kt=l.3②小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩T1=9.55X106XPI/ni=4.43X101N?mm③齒寬系數(shù)①R取①R=0.33④材料彈性影響系數(shù)查得：ZE=189.8y.lMPa④查表得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限：[.〃.「二歐知夕〃大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限：[.〃52]=550加8⑤計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N1=60nlXjXLXh=60X1400X1X〔2X8X300X15〕二6.05X109N2=l.51X109⑥計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%,平安系數(shù)S=1.111S[oj==550MPa

2)計(jì)算(1)試算小齒輪分度圓直徑dl,代入［.〃］中較小的值dl22.92X3jkT、①R(l-0.5①二36.8mm⑵⑶(4)⑸計(jì)算小齒輪的圓周速度計(jì)算齒寬b①R二b/R得計(jì)算mt計(jì)算載荷系數(shù)丫_就

-60X1000=3.29/in./sRt=dlJ〃2+l/2=89.0b二①XRt—29.3nunmt=dl/zl=36.8/18=2.04①根據(jù)小齒輪的圓周速度V=3.297,7級精度,查圖得②動載荷系數(shù)Kv=1.03③齒間載荷分配系數(shù)KHa=KFa=l④使用系數(shù)KN=1.00⑤齒向載荷分布系數(shù)KH夕=KF/?=1.5KH^be查表得KH^be=l.25,那么KHP=KF/?=1.5X1.25=1.875⑥齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)YFa=YSa⑦由于當(dāng)量齒數(shù)Zvl=Zl/cosOj=22Zv2=Z2/cos(90-0])=242查表得YFal=2.65YSal=l.58YFa2=2.16YSa2=l.81故載荷系數(shù)K二KAKvKHaKH/?=1.93⑧按實(shí)際載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑dl=dl-K/Zl=40mm⑨計(jì)算模數(shù)1)按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式(2.5)m二dl/Zl=40/18=2.22m234k￡%%①R1-O.5①AkZjJiJ+ll[./](2.5)確定公式內(nèi)各參數(shù)值由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限：aFEi=600MPa大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限：*2=380Mp〃由圖差得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=O.85KFN2=0.9取彎曲疲勞平安系數(shù)S=L4得[.5]產(chǎn)KFN1Xb陽/S=303.6MP.[oF]2=KFN2XaFE2/S=224.3MP.計(jì)算載荷系數(shù)：K二KAKvKFaKFy5=1.931(5)齒形系數(shù)：YFal=2.65YFa2=2.16YSal=l.58YSa2=l.81(6)計(jì)算大、小輪的凸鼻并加以比擬LojTOTTOT=0.01379比照計(jì)算結(jié)果,得齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的模數(shù).由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載水平,而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載水平僅與齒輪直徑有關(guān),可取彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)L93,并圓整為標(biāo)準(zhǔn)值2mm.接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑dl=40mm,算出小齒輪齒數(shù)Zl=dl/m=40/2^20大齒輪齒數(shù)Z2=2X40^80這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動,既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度,乂滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度,并做到結(jié)構(gòu)緊湊,預(yù)防浪費(fèi).2)齒輪兒何尺寸計(jì)算計(jì)算分度圓直徑dl=ZlXm=20X2=40mmd2—Z2Xni—160nuu計(jì)算齒輪寬度I7b二①AXRR=dl、'U+1=78.4mmb=0.33X78.4=25.9mm名稱代號計(jì)算公式小齒輪大齒輪分錐角d=arctan(zl/z2)=14.035尸90-14.03=75.97一吃頂高h(yuǎn)aHa=Xm=2nun齒根高h(yuǎn)fHf=(ha*+c*)m=l.2b=2.4mm分度圓dddl=mZl=40mmd2=160mm齒頂圓ddadal=dl+2hacos=41.9mmda2=162.Omm齒根圓ddfdfl=dl-2hfcos_^r=35.4mmdf2=1158.8mm錐距R翻理上二82.5齒根角gtan^r=hf/R=l.67頂錐角&i\=Jl+^=16.1加2=62+夕=77.87根錐角%=61—夕=11.9522=32—夕=75.89分度圓齒厚ss二%〃/2=3.14〃"〃當(dāng)量齒數(shù)ZvZyj=Z?/cos61=41Z=653齒寬BB二①rR=27.2/7///?齒數(shù)zZ,=20Z2=80表2.1標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動的幾何參數(shù)及尺寸3〕錐齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核力〃(1一0.5①R)同樣可得并且由上可得F!\=27；2x4.43x10s.=2.65xlO3^〃?(1一0.5①R)Z]2x(1-0.5x033)x25Jf2=160.7MP?[bpJ=303.6MPa|JF2]=224.3MPa6尸1<[6尸]],3F2<l<^F21故滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的要求.2.4.4刀塔主軸的計(jì)算1〕主軸的輸出功率、轉(zhuǎn)速、和轉(zhuǎn)矩分別為6,N\,T],取每級齒輪傳動效率為0.98,那么P1=3.98x0.982=3.736kwN?=75r/minT.=9550x103x=4.76xIO5N?mm比752〕求作用在齒輪上的力因低速級大齒輪分度圓直徑為dq=3x92=276mm那么：F,=工=3449Nd4耳=Fjana=3514xtan20°=1255N匕=5=3449N3〕確定最小軸直徑：選取軸材料為45鋼,調(diào)制處理,取Ao=112N那么：dmin=Ao=112x^^^=2.3mm由此看出最小軸直徑為2.3mm,本次設(shè)計(jì)最小軸比2.3mm大的多,所以不應(yīng)該存在斷裂等現(xiàn)象.軸上各零件參考裝配圖.3液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1刀塔液壓限制系統(tǒng)液壓泵及油泵電動機(jī)的選擇計(jì)算由于該刀塔刀盤的松開和夾緊均由液壓系統(tǒng)通過液壓缸活塞的往反運(yùn)動來實(shí)現(xiàn),當(dāng)車床在切削加工時(shí),刀具所受的切削力由端面齒盤通過螺栓卸荷給刀塔,為使刀塔在強(qiáng)力切削下能穩(wěn)妥可靠地工作,液壓缸必須有足夠的拉緊力拉住刀盤,使用于夾緊定位的端面齒盤在車床切削過程中始終處于嚙合狀態(tài).因而液壓泵及油泵電動機(jī)的配置對液壓系統(tǒng)的工作性能有重要的影響.3.1.1液壓油泵的選擇選擇油泵的主要依據(jù)是壓力和流量,一般來說,齒輪泵價(jià)格低,維修方便,但當(dāng)系統(tǒng)壓力到達(dá)較大值時(shí),輸油壓力脈動大,噪聲大.不宜作數(shù)控機(jī)床的油源；葉片泵的輸油壓力脈動小,噪聲小.因而被廣泛用于數(shù)控機(jī)床的主要油源.所以本液壓系統(tǒng)的液壓泵選用葉片泵.3.1.2油泵電動機(jī)功率的選擇計(jì)算1〕油泵工作壓力的計(jì)算油泵工作壓力必應(yīng)等于液壓缸的工作壓力和油液在管道中流動時(shí)產(chǎn)生的壓力損失之和.即p#=3〔3.1〕2〕液壓缸工作壓力的估算對于中小型的數(shù)控車床,通常推薦液壓缸的拉緊力為10?2CWV.液壓缸活塞的有效工作面積設(shè)定為Sx0.0043〃,：本設(shè)計(jì)中的刀塔液壓缸的工作壓力pox3.5Mp0.3〕油液壓力損失△〃的估算在液壓系統(tǒng)方案未確定之前,先對整個(gè)系統(tǒng)的壓力損失進(jìn)行估算,等到正式系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后,再進(jìn)行詳細(xì)的驗(yàn)算.Ap=7.84xlO-3VyA：N/m2〔3.2〕式中一…油的運(yùn)動粘度〔厘泡〕；.一一流量〔升/分〕；d--管子的內(nèi)徑〔毫米〕;/--管道總長〔米〕;K--一修正系數(shù).當(dāng)RY2000時(shí),當(dāng)Rc〉2000時(shí),K=6段流量0的計(jì)算方式如下：液壓系統(tǒng)所需的油泵流量是由工作油缸的尺寸和運(yùn)動速度的快慢要求來決定的.工作油缸需油量用下式計(jì)算：Q=uA“---活塞運(yùn)動速度;A--活塞有效工作面積.取u=0.05〃〃s；取A=0.0043〃,.代入公式〔3.3〕得Q=uA=0.05x0.0043=0.000215"『/s=12.9L/min考慮到泄漏的影響油缸實(shí)際需油量為：Q=KuA式中K為修正系數(shù)在1.1?1.3之間.所以(2=1.2x12.9=15.48L/inin選用管徑油管內(nèi)徑應(yīng)足夠大,以減少油的壓力損失.但管徑假設(shè)過大那么會使結(jié)構(gòu)笨重、增加制造本錢.正確選用管徑一般是先選取管中的流速,然后計(jì)算管徑,再按與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格相近的選用.Q=u—d2所以

((3.4)式中d-—管子的內(nèi)徑；0--通過管子的流量；U—管中流速,取0.25〃?/s.將上面計(jì)算的結(jié)果代入式中得,[4Q,4x0.000215…〞d=—=J叱0.033=33mmV如V3.14x0.25設(shè)液壓系統(tǒng)管道的總長度/=5000mm那么有3=7.84x10-31/竺K=7=7.84x103x46x10-6xOWQ21^5xl

0.0334=360.64P〞得油泵的工作壓力Ps=pu+N)=3.5MP〃+O.OOO36MP〃*3.5MA根據(jù)能量守恒原理,油泵輸出液壓油的功率就是需要油泵電