基于Solidworks單面多軸組合鉆床液壓集成塊及其加工工藝的設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上臥式單面多軸組合鉆床液壓系統(tǒng)集成塊 及其加工工藝的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)總說明傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)是通過油管道連接，對管道所承受的壓力要求較高，而且容易造成漏油，影響運(yùn)動的平穩(wěn)性，其運(yùn)動效率低，論文采用液壓集成式連接代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液壓系統(tǒng)，選擇板式液壓元件安裝在集成塊上，將油孔道布置在集成塊體內(nèi)，既縮小了裝置的占用面積，同時(shí)還消除了漏油現(xiàn)象，提高液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本課題主要針對臥式單面多軸組合鉆床液壓系統(tǒng)的集成塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)借助Solidworks輔助設(shè)計(jì)，綜合應(yīng)用各種先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念完成本次課題的研究。論文第一部分首先根據(jù)技術(shù)參數(shù)，完成液壓系統(tǒng)的工況分析，制定出液壓系統(tǒng)的各個(gè)回路，擬定出液

2、壓系統(tǒng)原理；然后確定液壓缸的工作壓力和主要尺寸；最后根據(jù)各工作回路的最大壓力和流量選擇液壓元件，確定出液壓元件的型號和尺寸。第二部分論文對該液壓系統(tǒng)集成塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先繪制集成塊單元回路圖，再合理的布置液壓元件，同時(shí)借助Solidworks輔助設(shè)計(jì)繪制出三維圖、二維視圖，確定各油孔和連接孔號、孔徑與孔深，并根據(jù)使用要求確定詳細(xì)的技術(shù)要求。最后設(shè)計(jì)集成塊的加工工藝。根據(jù)集成塊的技術(shù)要求，毛坯材料選擇45號鋼，確定出毛坯余量。其次擬定出加工工藝路線，繪制出加工工藝卡片。本次設(shè)計(jì)使用板式液壓閥，將液壓系統(tǒng)集成到幾個(gè)一定尺寸的集成塊上，避免了傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)的弊端。同時(shí)使用Solidworks軟件設(shè)計(jì)

3、，將集成塊體內(nèi)的孔道空間位置清楚地展現(xiàn)出來，對實(shí)際生產(chǎn)有著一定意義。但是此次設(shè)計(jì)也有很多地方的不足，例如沒有考慮到油液流動的速度對油路彎道的沖擊力，和油孔實(shí)際加工中的沉孔等工藝孔的設(shè)計(jì)，希望能夠在下次設(shè)計(jì)中得到更多的改進(jìn)。關(guān)鍵字：液壓系統(tǒng)；集成塊；加工工藝專心-專注-專業(yè)Structure and Process of the Hydraulic Manifold on the HorizontalSingle sided Multi-axis Combination Drilling MachineDesign DescriptionThe traditional hydraulic sys

4、tem connects through oil pipelines, and has a higher demand for pressure of pipelines. With its easy to lead, unstable and lower efficiency. The design replaces the traditional hydraulic system with integrated system, on which the plate hydraulic components installed and the oil duct arranged in the

5、 block, which not only shrinks the device space and eliminates the leakage, but also improves the stability of the hydraulic system.The project is mainly focused on horizontal single-sided multi-axis combination drilling machine hydraulic system design, and with the help of Solidworks, completes the

6、 work application of advanced concepts.First part: according to the requirements and the parameters, the analysis of working conditions and the schematic diagram of the hydraulic system are proposed in this paper. The pressure and main dimensions of the hydraulic cylinder are determined. At last, th

7、e type and the size of hydraulic valves are selected based on the primary hydraulic cylinder pressure and flow calculation.Second part: the structure of the manifold. The circuit diagram of manifold block unit, a layout of hydraulic components and the dimensions of every oil holes which are shown in

8、 the 3D map, 2D view in this paper. Finally, the manifold processing. According to the technical requirements of the manifold, 45 steel is selected as the blank material. The blank margin, the processing line, the manufacturing processing card are worked out.The plate hydraulic valves are used in th

9、e design to make the hydraulic system integrated into manifold blocks, which can avoid the drawbacks of traditional hydraulic system. With Solidworks software the location of the holes in the manifold block are clearly demonstrated. However, this design also has many disadvantages, for example, the

10、impaction of the oil flow on the block at the oil corner and the sink holes do not take into account, which be improved in the future .Key words: hydraulic system; manifold; processing目 錄 第1章 緒論1.1選題目的和意義液壓系統(tǒng)是由若干液壓閥有機(jī)的組合在一起，根據(jù)參考文獻(xiàn)1可知各液壓系統(tǒng)間的連接方式有：管式連接、板式連接、集成式連接。管式連接時(shí)管路交錯(cuò)，所占空間大，易造成漏油和滲入空氣。板式連接時(shí)油管多，易造

11、成縫隙，不易檢查故障，工藝較復(fù)雜。集成式液壓系統(tǒng)（Integrated Hydraulic Manifold System-IHMS）的出現(xiàn)，從結(jié)構(gòu)上講，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變的緊湊，減少了管路連接和接頭，增加了系統(tǒng)的柔性，使系統(tǒng)方便控制，利于標(biāo)準(zhǔn)化；從性能上講，減少了系統(tǒng)的泄漏，減少了系統(tǒng)的震動和功率損失，因此，基于集成塊的集成式液壓系統(tǒng)已經(jīng)是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的趨勢。根據(jù)參考文獻(xiàn)2相比較而言，選擇集成式連接有它獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：（1）可利用原有的板式元件組合成各種各樣的液壓回路，完成各種動作的要求；（2）由于液壓塊向空間發(fā)展，縮小了液壓設(shè)備的占用面積；（3）以塊內(nèi)孔道代替管道，簡化了管路連接，便于安裝和管理；（

12、4）縮短了管路，基本消除了漏油現(xiàn)象，提高了液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性；（5）如果變更回路，只要更換液壓塊即可，靈活性大，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化，便于成批生產(chǎn)。本課題所研究的是臥式單面多軸組合鉆床液壓系統(tǒng)集成塊及其加工工藝的設(shè)計(jì)，同時(shí)借助solidworks軟件輔助，完成液壓集成塊的回路及其加工工藝的設(shè)計(jì)。1.2國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢國際上利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行液壓系統(tǒng)和元件輔助設(shè)計(jì)工作，開發(fā)出各類液壓CAD軟件數(shù)十種，目前研發(fā)出了具有自動設(shè)計(jì)孔道，校核孔道和任意剖視圖等功能的軟件，同時(shí)還將人工智能和CAD技術(shù)相結(jié)合用以解決集成塊的元件布局和孔道設(shè)計(jì)問題。國內(nèi)液壓CAD技術(shù)研發(fā)起步比較晚，但是已取得很大發(fā)展，目前各

13、大學(xué)府已經(jīng)成功研制出集成塊CAD三維造型技術(shù)，例如大連理工大學(xué)開發(fā)出面向集成式液壓系統(tǒng)的YCADJ軟件包，包括原理圖設(shè)計(jì)、閥體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等內(nèi)容，并采用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動化設(shè)計(jì)工藝孔。同時(shí)在此基礎(chǔ)上建立了基于特征的零件產(chǎn)品模型，對液壓集成塊的開發(fā)做了一定研究。隨著三維CAD軟件的普及應(yīng)用，國內(nèi)外學(xué)者對基于三維CAD軟件的液壓集成塊設(shè)計(jì)，液壓集成塊油路智能優(yōu)化設(shè)計(jì)，油路聯(lián)通關(guān)系的校核等進(jìn)行了廣泛的研究。第2章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算2.1設(shè)計(jì)技術(shù)要求系統(tǒng)主要的技術(shù)參數(shù)和工作任務(wù)：（1）實(shí)現(xiàn)工件定位、夾緊、夾緊行程；（2）滑臺進(jìn)給系統(tǒng)的工作循環(huán)為：快進(jìn)、工進(jìn)、快退以及拔銷松開。工作臺快進(jìn)速度：5.5m

14、/min；快退速度：5.5m/min；工進(jìn)速度：0.04-0.1m/min；工進(jìn)行程：200mm；最大行程320mm；運(yùn)動部件的重量為30000N；機(jī)床上有主軸16個(gè)，加工17.4 mm的孔14個(gè)，9.0mm的孔2個(gè)。刀具材料為高速鋼，工件材料為鑄鐵，硬度為240HBS；采用平導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)為0.2，動摩擦系數(shù)為0.1；工作臺加減速時(shí)間不大于0.2S。系統(tǒng)性能要求：（1）夾緊后在工作中突然停電，要保證安全可靠，當(dāng)油路壓力瞬時(shí)下降時(shí)，夾緊缸應(yīng)保證夾緊力不變；（2）滑臺由快進(jìn)轉(zhuǎn)換為工進(jìn)時(shí)，動作換接要平穩(wěn)可靠；（3）當(dāng)工作臺鉆削時(shí)，速度應(yīng)平穩(wěn)；鉆透時(shí)，工作臺不能前沖。2.2系統(tǒng)工況分析對系統(tǒng)進(jìn)行工

15、況分析可以了解執(zhí)行元件的速度、負(fù)載變化規(guī)律，更進(jìn)一步方便確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)。2.2.1運(yùn)動分析機(jī)床的工作循環(huán)為快進(jìn)工進(jìn)快退制動，根據(jù)參考文獻(xiàn)1中其工作循環(huán)圖如圖2-1所示。 圖2-1 臥式單面多軸組合鉆床的動力滑臺及定位、夾緊機(jī)構(gòu)示意圖2.2.2負(fù)載分析負(fù)載分析中，暫不考慮回油腔的背壓力和液壓缸的密封裝置產(chǎn)生的摩擦阻力（可在確定系統(tǒng)的機(jī)械效率中加以考慮）。因工作部件是臥式放置，重力的水平分力為零，這樣需要考慮的力有：夾緊力，導(dǎo)軌摩擦力，慣性力。1、工作負(fù)載對于金屬切削機(jī)床液壓系統(tǒng)來說，沿液壓缸軸線方向的切削力即為工作負(fù)載。切削負(fù)載(確定切削負(fù)載應(yīng)具備機(jī)械切削加工方面的知識)用高速鋼鉆頭(單個(gè)

16、)鉆鑄鐵孔時(shí)的軸向切削力Ft(單位為N)為 （2-1） 式中：D鉆頭直徑，單位為mm； s每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，單位為mmr； HBS鑄件硬度。根據(jù)組合機(jī)床加工特點(diǎn)，鉆孔時(shí)主軸轉(zhuǎn)速n和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量s按“組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊”?。簩?7.4mm的孔：n1=360rmin，s l=0.147mmr；對9.0mm的孔：n2=550rmin，s 2=0.096mmr；所以，系統(tǒng)總的切削負(fù)載Ft為：令Ft=FL=37795N2、摩擦阻力負(fù)載Ff阻力負(fù)載主要來自于工作臺的機(jī)械摩擦阻力，分為靜摩擦阻力和動摩擦阻力兩部分。導(dǎo)軌的正壓力等于動力部件的重力，則啟動時(shí)，靜摩擦阻力 ：= （2-2） =運(yùn)動后，動摩擦阻力：= （2-

17、3） =3、慣性負(fù)載最大慣性負(fù)載取決于移動部件的質(zhì)量和最大加速度，其中最大加速度可通過工作臺最大移動速度和加速時(shí)間進(jìn)行計(jì)算。已知啟動換向時(shí)間為0.2s，工作臺最大移動速度，即快進(jìn)速度為5.5，快退速度為5.5，因此慣性負(fù)載可表示為： （2-4） =如果忽略切削力引起的顛覆力矩對導(dǎo)軌摩擦力的影響，并假設(shè)液壓缸的機(jī)械效率=0.9, 根據(jù)上述負(fù)載力計(jì)算結(jié)果，可得出液壓缸在各個(gè)工況下所受到的負(fù)載力和液壓缸所需推力情況，如表2-1所示：表2-1 液壓缸總運(yùn)動階段負(fù)載表（單位：）工況負(fù)載組成負(fù)載值/推力啟動60006667加速44024891快進(jìn)30003333工進(jìn)4079545328快退30003333

18、制動159817762.3液壓系統(tǒng)主要參數(shù)確定2.3.1初選液壓缸工作壓力工作壓力可根據(jù)負(fù)載大小及裝備類型來初步確定，根據(jù)參考文獻(xiàn)2中表2-3和表2-4可得知，組合機(jī)床液壓系統(tǒng)最大負(fù)載約為40.795時(shí)宜選5。表2-2 按負(fù)載選執(zhí)行元件的工作壓力負(fù)載/ KN<5510102020303050>50工作壓力/<0.811.522.5334455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)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0.823528810101820322.3.2計(jì)算液壓缸的主要尺寸

19、液壓缸由于系統(tǒng)往返速度不一樣，故采用單桿雙作用液壓缸，并且采用活塞桿固定液壓缸體隨滑臺運(yùn)動的常用安裝形式。初算活塞面積A為: （2-5） 初算活塞直徑為 （2-6） 根據(jù)參考文獻(xiàn)3中查表，按標(biāo)準(zhǔn)取初算活塞桿直徑根據(jù)快進(jìn)、快退相等d/D=0.707,可得出活塞桿直徑，根據(jù)參考文獻(xiàn)3查中表，按標(biāo)準(zhǔn)取無桿腔面積 （2-7） 有桿腔面積 （2-8） 2.3.3計(jì)算液壓缸各工作階段的壓力、流量和功率快進(jìn)時(shí)液壓缸雖然作差動連接（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，且有桿腔的壓力必須大于無桿腔，估算時(shí)取,根據(jù)參考文獻(xiàn)4中表2-4可得知回油路設(shè)置背壓閥的系統(tǒng)背壓力為,因此

20、選回油腔壓力為。則可估算出液壓缸各工作階段中的壓力、流量和功率，如表2-5所示。表2-4 執(zhí)行元件背壓力系統(tǒng)類型背壓力/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)表2-5 液壓缸工作循環(huán)各階段壓力、流量和功率計(jì)算表工況推力/回油腔壓力/進(jìn)油腔壓力/輸入流量輸入功率P/Kw計(jì)算公式啟動666701.77加速48911.42快進(jìn)33331.1127.60.51工進(jìn)453280.85.150.370.950.030.08快退33330.60.632

21、4.610.26制動17760.60.57注：，式中表示液壓缸的推力，表示液壓缸的工作負(fù)載；表示液壓缸的機(jī)械效率。2.4擬定液壓系統(tǒng)原理圖根據(jù)該課題液壓系統(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。2.4.1供油回路按本課題方案，供油回路采用雙定量泵供油回路，也可選用限壓式變量泵作油源。但限壓式變量泵結(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，由設(shè)計(jì)要求可知，工進(jìn)時(shí)負(fù)載

22、大速度較低，而在快進(jìn)、快退時(shí)負(fù)載較小，速度較高。為了節(jié)省能量，減少發(fā)熱，油源宜選用雙泵供油。如圖2-2所示：圖2-2 供油回路2.4.2選擇調(diào)速回路 這臺機(jī)床液壓系統(tǒng)功率較小，滑臺運(yùn)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)口節(jié)流調(diào)速回路。為防止孔鉆通時(shí)負(fù)載突然消失引起運(yùn)動部件前沖，在回油路上加背壓閥。同時(shí)由于選用節(jié)流調(diào)速方式，系統(tǒng)為開式循環(huán)系統(tǒng)。2.4.3選擇速度換接回路 由圖2-1當(dāng)系統(tǒng)由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時(shí)，速度變化比較大，為減少速度換接時(shí)的液壓沖擊，選用行程閥控制的換接回路。如圖2-3所示：圖2-3 速度換接回路2.4.4選擇快速運(yùn)動和換向回路根據(jù)本設(shè)計(jì)的運(yùn)動方式和要求，采用差動

23、連接與雙泵供油兩種快速運(yùn)動回路來實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動。即快進(jìn)時(shí)，由大小泵同時(shí)供油，液壓缸實(shí)現(xiàn)差動連接。2.4.5液壓基本回路的組合將已選擇的液壓回路，組合成符合設(shè)計(jì)要求的液壓系統(tǒng)并繪制液壓系統(tǒng)原理圖，如圖2-4所示為組合后的液壓系統(tǒng)原理圖，如表2-5所示為液壓系統(tǒng)得電動作順序。圖2-4 臥式單面多軸組合鉆床液壓系統(tǒng)原理圖表2-5 得電動作順序表得電動作順序表1YA2YA快進(jìn)+-工進(jìn)+-快退-+制動-2.5計(jì)算和選擇液壓元件2.5.1確定液壓泵的規(guī)格本設(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。1、確定液壓泵的最大工作壓力由于本設(shè)計(jì)

24、采用雙泵供油方式，根據(jù)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，根據(jù)參考文獻(xiàn)中5可選取進(jìn)油路上的總壓力損失： 同時(shí)考慮到壓力繼電器的可靠動作，要求壓力繼電器動作壓力與最大工作壓力的壓差為，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，快退時(shí)液壓缸中的工

25、作壓力比快進(jìn)時(shí)大，若取進(jìn)油路上的壓力損失為0.5，則大流量泵的最高工作壓力為：2、確定液壓泵的總流量在整個(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，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，但由于要考慮溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量 ，故小流量泵的供油量最少應(yīng)為。根據(jù)以上計(jì)算所值，根據(jù)參考文獻(xiàn)3，查閱液壓設(shè)計(jì)手冊，選用PV2R12-12/33雙聯(lián)葉片泵。2.5.2確定其他液壓元件及輔件根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過各閥類元件及輔件的實(shí)際流量，查閱液壓設(shè)計(jì)手冊，選出閥類元件，確定出其尺寸和其他輔件的規(guī)格如表2-

26、8所示。表2-8 液壓元件規(guī)格與型號序號元件名稱通過的最大流量規(guī)格型號額定流量額定壓力額定壓降1雙聯(lián)葉片泵PV2R12-12/333716/142三位四通電磁換向閥5034ED-H10B-T-ZZ8016< 0.53行程閥3022CH-D10B6310< 0.34單向調(diào)速閥50AQF3-E10BC50165單向閥40CRG-03-04-0540250.26液控順序閥 25XF3E10B63160.37背壓閥0.3FBF3-D10B6310<0.028溢流閥51YF3-E10B63169單向閥30S-10P113031.50.210濾油器30XU-63X80-J63<0.

27、0211壓力表開關(guān)KF3-E3B 3測點(diǎn)1612壓力繼電器PF-B8L02.5.3簡述各液壓元件尺寸設(shè)計(jì)集成塊時(shí)需要液壓閥的尺寸和形狀，為了設(shè)計(jì)集成塊方便列舉出各別液壓閥類元件的規(guī)格尺寸。1、單向閥根據(jù)參考文獻(xiàn)3單向閥有直通式和直角式兩種。直通式單向閥用螺紋連接安裝在管路上。直角式單向閥有螺紋連接、板式連接和法蘭連接三種形式。設(shè)計(jì)集成塊時(shí)單向閥選擇直角式。S型單向閥壓力損失小，主要用于泵的出口處，作背壓閥和旁路閥用。根據(jù)參考文獻(xiàn)3單向閥S-10P11的尺寸圖如圖2-5所示圖2-5 S-10P11連接板的尺寸圖C型單向閥在開啟壓力下使用，控制油液單方向流動，阻止反方向流動。根據(jù)參考文獻(xiàn)3單向閥C

28、RG-03-04-50的尺寸圖如圖2-6所示： 圖2-6 CRG-03-04-50的尺寸圖2、溢流閥溢流閥的主要作用是對液壓系統(tǒng)定壓或進(jìn)行安全保護(hù)。常用的溢流閥按其結(jié)構(gòu)形式和基本動作方式可歸結(jié)為直動式和先導(dǎo)式兩種。先導(dǎo)式溢流閥定壓精度高，靈敏度高，工作平穩(wěn)噪音小，密封性好。因此，本可設(shè)計(jì)選用先導(dǎo)式溢流閥。根據(jù)參考文獻(xiàn)3溢流閥YF3-E10B的尺寸圖如圖2-6所示： 圖2-6YF3-E10B的連接板尺寸圖2-6的尺寸表如表2-9所示： 表2-9尺寸表 P T X G F1 F2 F3 F4X方向22.1 47.5 0 22.1 0 53.8 53.8 0Y方向 26.9 26.9 26.9 53

29、.8 0 0 53.8 53.8直徑14.7max14.7max14.7max14.7max M12 M12 M12 M123、單向調(diào)速閥根據(jù)參考文獻(xiàn)3單向調(diào)速閥AQF3-E10CB連接板尺寸圖如圖2-7所示：圖2-7AQF3-E10CB的尺寸圖圖2-7的尺寸表如表2-10所示：表2-10尺寸表項(xiàng)目尺寸/mmABGF1F2F3F414.7max14.7max7.5M8M8M8M8X549.579.4076.276.20Y11.152.423.80082.682.64、行程閥根據(jù)參考文獻(xiàn)3行程閥22CH-D10B尺寸圖如圖2-8所示： 圖2-8 22CH-D10B的尺寸圖圖2-8的尺寸表如表2-

30、11所示：表2-11尺寸表型號尺寸/mmABCDEFGMNLL（max）I22CH-D10B137.5606054.5279930305668型號尺寸/mmT1T2T3T4SS1S2S3S4d1d2K22CH-D10B272612144233.530128.541016205、背壓閥根據(jù)參考文獻(xiàn)3背壓閥FBF3-D10B尺寸圖如圖2-9所示： 圖2-9 FBF3-D10B的尺寸圖 圖2-9的尺寸表如表2-12所示：表2-12尺寸表 P A B T F1 F2 F3 F4X方向27 16.7 37.3 3.2 0 54 54 0Y方向 6.3 21.4 21.4 32.5 0 0 46 46直徑

31、11.2max11.2max11.2max11.2max M6 M6 M6 M6 6、液控順序閥 根據(jù)參考文獻(xiàn)3液控順序閥XF3-E10B尺寸圖如圖2-10所示： 圖2-10XF3-E10B的尺寸圖 圖2-10的尺寸表如表2-13所示：表2-13尺寸表 A B X Y G F1 F2 F3 F4X方向 7.1 35.7 21.4 21.4 31.8 0 42.9 42.9 0Y方向 33.3 33.3 58.7 7.9 66.7 0 0 66.7 66.7直徑14.7max14.7max4.8max4.8max 7.5M10 M10 M10 M107、三位四通電磁換向閥 根據(jù)參考文獻(xiàn)3三位四通

32、電磁換向閥34ED-H10B-T-ZZ如圖2-11所示： 圖2-11的尺寸表如表2-14所示： 表2-14尺寸表通徑10方向 P A B T1 T2 F1 F2 F3 F4 X 27 16.7 37.3 3.2 50.8 0 54 54 0 Y 6.3 21.4 21.4 32.5 32.5 0 0 46 46 11.2max11.2max11.2max11.2max11.2maxM6 M6 M6 M62.5.4確定油道尺寸油道內(nèi)徑尺寸可參照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可按管路允許流速進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)參考文獻(xiàn)3查出，液壓缸在各階段的實(shí)際運(yùn)動速度符合設(shè)計(jì)要求，推薦的管道內(nèi)允許速度取。表2-7允許

33、流速推薦值管道推薦流速/()吸油管道0. 51.5，一般取1以下壓油管道36，壓力高，管道短，粘度小取大值回油管道1. 53液壓缸無桿腔相連的油管內(nèi)徑： （2-9） 根據(jù)參考文獻(xiàn)3查表，取標(biāo)準(zhǔn)值液壓缸有桿腔相連的油管內(nèi)徑： （2-10）根據(jù)參考文獻(xiàn)3查表，取標(biāo)準(zhǔn)值2.5.5確定液壓油箱的容積油箱的作用是儲存油，散發(fā)油的熱量，沉淀油中雜質(zhì)，逸出油中的氣體。根據(jù)參考文獻(xiàn)6其形式有開式和閉式兩種：開式油箱油液液面與大氣相通；閉式油箱油液液面與大氣隔絕。開式油箱應(yīng)用較多。故本系統(tǒng)中選用開放式油箱。液壓油箱的有效容量按泵的流量57倍來確定油箱的容量V為： (2-11) =第3章 集成塊的設(shè)計(jì)集成塊組，是

34、按通用的液壓典型回路設(shè)計(jì)成的通用組件。它由集成塊、底塊和頂蓋用四只長螺栓垂直固緊而成。3.1液壓集成塊的結(jié)構(gòu)液壓集成塊主要由底板、中間塊以及頂蓋組合而成。底板主要是將集成塊組件固定在油箱上，而本課題所設(shè)計(jì)的集成塊結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，為了減少原材料，降低設(shè)計(jì)者的工作量，將其底板和中間塊設(shè)計(jì)為一體。頂蓋的作用主要是封閉主油路，連接集成塊組。中間塊是一六面體通道塊，其體內(nèi)有構(gòu)成集成塊單元回路所需的油孔通道和液壓元件的螺釘孔，油孔通道應(yīng)盡量簡捷，盡量減少深孔、斜孔和工藝孔，同時(shí)根據(jù)參考文獻(xiàn)7查得設(shè)計(jì)油孔的具體位置時(shí)，要確定油孔道的最小間隔尺寸e不小于5，否則就要對孔道進(jìn)行強(qiáng)度校核。集成塊上也設(shè)有公共進(jìn)油口P

35、孔、回油口T孔，用于聯(lián)系每個(gè)塊上的各單元回路；一般將公共油口設(shè)置在集成塊的上下表面，每個(gè)塊的上下表面為疊合面，三個(gè)側(cè)面安裝板式液壓元件，另外一個(gè)側(cè)面安裝管接頭，連接泵、油箱、液壓缸等，安裝液壓元件時(shí)要將經(jīng)常調(diào)整的元件安裝在容易操作和觀察的位置上。3.2繪制集成塊單元回路圖設(shè)計(jì)集成塊式液壓控制裝置的基礎(chǔ)就是制定集成塊單元回路圖，便于設(shè)計(jì)液壓元件的布置。如圖3-1所示為臥式單面多軸組合鉆床液壓系統(tǒng)的單元回路圖圖3-1 集成塊單元回路圖3.3集成塊的初步設(shè)計(jì)根據(jù)繪制出的集成塊單元回路圖可以清楚地分析出本課題需要設(shè)計(jì)三個(gè)塊，底板和中間塊1設(shè)計(jì)成一體。1、底板和中間塊1中間塊1安裝兩個(gè)液壓閥，一個(gè)溢流閥

36、型號YF3-E10B,一個(gè)單向閥型號S-10P11，由于選擇的液壓閥元件油液都是內(nèi)泄型的，集成塊上只需要設(shè)計(jì)兩個(gè)公共油口（進(jìn)油口P和回油口T），中間塊1上還要布置與泵連接的一個(gè)個(gè)油口，為控制裝置提供油液。根據(jù)繪制的集成塊單元回路圖可知，公共進(jìn)油口P與單向閥的出油口，溢流閥的進(jìn)油口相連接，單向閥的進(jìn)油口與泵相連接；公共回油口T與溢流閥的出油口相連接。公共油口布置在上下表面，8號溢流閥橫放布置在后側(cè)面，9號單向閥豎放布置在前側(cè)面，一個(gè)管接頭布置在左側(cè)面。根據(jù)設(shè)計(jì)集成塊工藝孔時(shí)盡量避免斜孔的原則，在左側(cè)面還需鉆一個(gè)油道用于連接8號溢流閥的進(jìn)油口與9號單向閥的出油口（屆時(shí)可將該油道左端堵住即可），單向

37、閥的出油口、溢流閥的進(jìn)油口在同一高度上，單向閥的進(jìn)油口與泵的油口在同一高度上。根據(jù)這些孔道的連通優(yōu)化布置閥的相對位置即可。2、中間塊2中間塊2布置四個(gè)液壓閥，一個(gè)5號單向閥CRG-03-04-05，一個(gè)7號背壓閥FBF3-D10B，一個(gè)2號三位四通電磁換向閥34ED-H10B-T-ZZ，一個(gè)6號液控順序閥XF3-E10B,仍需布置兩個(gè)公共油口，根據(jù)集成塊單元回路圖可看出在中間塊2上還需要布置一個(gè)油道與三位四通電磁換向閥的A油口、第三個(gè)塊的行程閥的進(jìn)油口相通，一個(gè)油孔與液壓缸的出油口連接。中間塊2的公共進(jìn)油口P與6號液控順序閥的進(jìn)油口，2號三位四通電磁換向閥P油口相連接，公共出油口T與6號液控順

38、序閥的出油口連通，5號單向閥的出油口與2號三位四通電磁換向閥的A油口連通，5號單向閥的進(jìn)油口與三位四通電磁換向閥的出油口T，7號背壓閥的進(jìn)油口相連通，7號背壓閥的出油口與6號液控順序閥的進(jìn)油口鏈接，三位四通電磁換向閥A油口與第三個(gè)塊的一個(gè)油口連通，B油口與液壓缸連通。公共油口布置在上下表面，單向閥橫向布置在右側(cè)面，液控順序閥橫向，背壓閥豎向布置在后側(cè)面，三位四通電磁換向閥橫向布置在前側(cè)面。連接缸的油口布置在左側(cè)面，連接第三個(gè)塊的一個(gè)油口布置在上表面。同時(shí)也為了避免工藝孔出現(xiàn)斜孔的原則設(shè)計(jì)孔道，在左側(cè)面鉆一個(gè)油道，用于連接6號液控順序閥的進(jìn)油口，7號背壓閥的出油口以及公共進(jìn)油口P（屆時(shí)將該油道的

39、一端堵住即可）。公共油口的位置和中間塊1的公共油口位置相同，單向閥的出油口和三位四通電磁換向閥的A油口在同一高度上，單向閥的進(jìn)油口油口，背壓閥的進(jìn)油口和三位四通電磁換向閥的T油口在同一高度上，液控順序閥的進(jìn)油口與背壓閥的出油口在同一高度，連接液壓缸有桿腔的油口與三位四通電磁換向閥的B油口在同一高度上。根據(jù)這些孔道的連通優(yōu)化布置可以布置液壓閥的相對位置。3、中間塊3 中間塊3布置三個(gè)液壓元件，一個(gè)3號行程閥22CH-D10B，一個(gè)4號單向調(diào)速閥AQF3-E10CB，一個(gè)12號壓力繼電器PFB8H，中間塊3沒有油口與公共油口相連接，因此塊3不需要設(shè)置公共油口，其中塊3上仍需布置一個(gè)連接液壓缸進(jìn)油口

40、的孔道，一個(gè)與塊2上表面的一個(gè)油口相連接的孔道。通過集成塊單元回路圖可了解到中間塊3的油孔比較簡單，設(shè)計(jì)就比較容易些，3號行程閥和4號單向調(diào)速閥的進(jìn)油口與中間塊2的2號三位四通電磁換向閥A油口相通，12號壓力繼電器的油口連接液壓缸的無桿腔油口與3號、4號閥的出油口相通。中間塊3前側(cè)面布置行程閥，后側(cè)面壓力繼電器，右側(cè)面布置單向調(diào)速閥。與塊2連接的油口一定要布置在下表面，連接液壓缸的無桿腔油口布置在左側(cè)面。與前兩個(gè)塊的孔道設(shè)計(jì)原則一樣為了避免斜孔的出現(xiàn)，三個(gè)液壓元件都橫向放置，行程閥的出油口、壓力繼電器的出油口、連接缸的油口布置在同一高度上，單向調(diào)速閥的出油口、行程閥的進(jìn)油口設(shè)計(jì)在同一高度上，此

41、外還需在下表面再鉆一個(gè)油道用于連接行程閥的出油口，單向調(diào)速閥的出油口和壓力繼電器的進(jìn)油口，通過孔道優(yōu)化布置就可確定出液壓元件的相對位置。3.4集成塊外形尺寸的確定集成塊的外型尺寸根據(jù)液壓元件連接板的外型尺寸與孔道的布置原則可以確定出其的尺寸。1、中間塊1的外型尺寸確定根據(jù)上一節(jié)所設(shè)計(jì)的集成塊元件的布置與第二章選擇液壓元件型號所確定出的尺寸確定中間塊1的尺寸。塊1前側(cè)面放置9號單向閥、后側(cè)面放置8號溢流閥，根據(jù)第二章圖2-5、2-6可得知中間塊1長最少，高最少。2、中間塊2的外型尺寸確定塊2前側(cè)面放置2號三位四通電磁換向閥，后側(cè)面放置6號液控順序閥和7號背壓閥，右側(cè)面放置5號單向閥。根據(jù)第二章圖

42、2-5，2-9，2-10，2-11可確定中間塊2長最少，寬最少，高最少。3、中間塊3的外型尺寸確定塊3前側(cè)面放置3號行程閥，后側(cè)面放置12號壓力繼電器，右側(cè)面放置4號單向調(diào)速閥，根據(jù)圖2-7，2-8可確定出中間塊3長最少，寬最少，高最少。為了便于安裝以及外形的統(tǒng)一整齊，將三個(gè)塊都設(shè)計(jì)成長，寬，高。3.5孔道的布置根據(jù)集成塊單元回路圖和液壓元件的布置可以設(shè)計(jì)出孔道，利用Solidwors輔助設(shè)計(jì)繪制出三維圖，更加清楚地顯示出塊體內(nèi)油孔的位置,便于加工。（1） 中間塊1三維示意圖如圖3-4所示：上下表面布置公共油口；前側(cè)面布置單向閥豎放，后側(cè)面布置溢流閥橫放；左側(cè)面安裝泵的供油口。單向閥的出油口、

43、溢流閥的進(jìn)油口在同一高度上，單向閥的進(jìn)油口與泵的油口在同一高度上。圖3-4 中間塊1 Solid-works三維圖（2） 中間塊2三維示意圖如圖3-5所示：圖3-5 中間塊2 Solid-works三維圖上下面是公共油口；前側(cè)面布置三位四通電磁換向閥橫放；左側(cè)面布置液壓缸管接頭；右側(cè)面布置單向閥橫放；后側(cè)面布置液控順序閥和背壓閥，前者橫放，后者豎放。公共油口的位置和中間塊1的公共油口位置相同，單向閥的出油口和三位四通電磁換向閥的A油口在同一高度上，單向閥的進(jìn)油口油口，背壓閥的進(jìn)油口和三位四通電磁換向閥的T油口在同一高度上，液控順序閥的進(jìn)油口與背壓閥的出油口在同一高度，連接液壓缸有桿腔的油口與三

44、位四通電磁換向閥的B油口在同一高度上。中間塊3三維示意圖如圖3-6所示：圖3-6 中間塊3 Solid-works三維圖前側(cè)面布置行程閥橫放；后側(cè)面布置壓力繼電器閥橫放；右側(cè)面布置單向調(diào)速閥橫放；左側(cè)面布置液壓缸管接頭。行程閥的出油口、壓力繼電器的出油口、連接缸的油口布置在同一高度上，單向調(diào)速閥的出油口、行程閥的進(jìn)油口設(shè)計(jì)在同一高度上。3.6繪制集成塊零件圖集成塊的六個(gè)面都是加工面，其中有三個(gè)是側(cè)面要裝液壓元件，一個(gè)側(cè)面引出管道。根據(jù)參考文獻(xiàn)8塊內(nèi)孔道縱橫交錯(cuò)、層次多、需要多個(gè)視圖才能表達(dá)清楚。為了便于檢查和裝配集成塊，應(yīng)把單向集成回路圖和集成塊上的液壓元件布置簡圖繪在旁邊。而且應(yīng)將各孔道編上

45、號。列表說明各孔的尺寸、深度以及哪些孔相交等情況。零件圖具體結(jié)構(gòu)和尺寸參考圖紙A1塊1，塊2，塊3二維圖。第4章 集成塊加工工藝的設(shè)計(jì)4.1確定集成塊的生產(chǎn)綱領(lǐng)根據(jù)集成塊的應(yīng)用范圍為組合鉆床的專用產(chǎn)品,產(chǎn)品的產(chǎn)量很大，所以為大批量生產(chǎn)，定為3000件/年。根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和參考文獻(xiàn)9得表4-1年生產(chǎn)量與生產(chǎn)類型的關(guān)系，可確定生產(chǎn)類型為單件生產(chǎn)。表4-1 按年產(chǎn)量劃分生產(chǎn)類型生產(chǎn)類型年生產(chǎn)量單件生產(chǎn)110小批量生產(chǎn)>10150中批量生產(chǎn)>1501500大批量生產(chǎn)>15005000大量生產(chǎn)>5000在零件進(jìn)行大量生產(chǎn)時(shí)，一般采用高效先進(jìn)的方法，要有加工流水線，選擇采用組合機(jī)床流

46、水線加工的方式。4.2集成塊的技術(shù)分析集成塊的加工質(zhì)量直接影響液壓系統(tǒng)的運(yùn)行效率和使用壽命，因此在加工平面和加工孔時(shí)要注意一些技術(shù)要求。1、 平面的技術(shù)要求集成塊加工的表面主要是其外側(cè)的六個(gè)表面，上下表面是兩個(gè)塊的接觸面，其粗糙度要求比較高，根據(jù)參考文獻(xiàn)10可得知粗糙度，其余四個(gè)表面的粗糙度。以前面為基面，其他面與前面的垂直度為。與前面的平行度為。2、 孔的技術(shù)要求液壓集成塊體內(nèi)布置了油孔道和安裝孔，其中安裝孔的加工精度比較高，它主要是將液壓元件安裝在集成塊的表面。加工安裝孔的質(zhì)量直接影響到液壓系統(tǒng)的使用壽命，因此安裝孔的粗糙度，油孔的技術(shù)要求就比較低，其粗糙度。4.3集成塊毛坯的設(shè)計(jì)4.3.

47、1確定毛坯種類機(jī)械加工的加工質(zhì)量、生產(chǎn)效益和經(jīng)濟(jì)效益，在很大程度上取決于所選的工件毛坯。常用毛坯種類有型材、鑄件、沖壓件和焊接件等。毛坯選擇通常從零件的材料及其力學(xué)性能，零件的形狀和外形尺寸，生產(chǎn)類型，具體生產(chǎn)條件，新工藝、新技術(shù)和新材料的可能性五個(gè)方面取考慮。合理的選擇毛坯種類對隨后價(jià)格中確保產(chǎn)品質(zhì)量、縮短生產(chǎn)周期與降低生產(chǎn)成本有著重要影響。根據(jù)參考文獻(xiàn)11可得知在材料選擇中，當(dāng)工作壓力小于6.3MPa，承受低壓的集成塊，一般選用球墨鑄鐵為好，因?yàn)樗目杉庸ば院?，尤其對深孔加工有利。但鑄鐵塊的厚度不宜過大，因隨著厚度的增加，其內(nèi)部組織疏松的傾向較大，在壓力油的作用下易發(fā)生滲漏，故不適宜用于中

48、、高壓場合。當(dāng)工作壓力大于6.3MPa，承受中、高壓的集成塊一般選20鋼、35鋼和45鋼；承受高壓的集成塊最好選用鍛鋼。所用毛坯不得有砂眼、夾層等缺陷，必要時(shí)應(yīng)對其進(jìn)行探傷。鑄鐵塊和較大的鋼塊在加工前應(yīng)對其進(jìn)行時(shí)效處理或退火處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。綜合上述要求，結(jié)合本設(shè)計(jì)中的液壓系統(tǒng)工作壓力，集成塊材料選擇45鋼。4.3.2毛坯加工方法的選擇根據(jù)參考文獻(xiàn)12可知液壓集成塊的制造一般需經(jīng)鍛造(或鑄造)、熱處理、刨、磨、鉆等機(jī)加工工序。加工后需對其表面除毛刺、清洗油污。液壓集成塊毛坯的制造一般需經(jīng)鍛造，屬于鍛件。鍛造的方法有自由鍛和模鍛。自由鍛造的設(shè)備分為鍛錘和液壓機(jī)兩大類。液壓機(jī)是以液體產(chǎn)生的靜壓力

49、使坯料變形的，是生產(chǎn)大型鍛件的唯一方式。自由鍛造的基本工序包括鐓粗、拔長、沖孔、切割、彎曲、扭轉(zhuǎn)、錯(cuò)移及鍛接等。利用模具使坯料變形獲得鍛件的鍛造方法稱為模鍛。此方法生產(chǎn)的鍛件尺寸精確，加工余量較小，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜生產(chǎn)率高。與自由鍛相比，模鍛具有如下優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)效率較高，模鍛時(shí)，金屬的變形在模膛內(nèi)進(jìn)行，故能較快獲得所需形狀。模鍛件的尺寸較精確，表面質(zhì)量較好，加工余量較小。模鍛操作簡單，勞動強(qiáng)度低。模鍛適合于小型鍛件的大批大量生產(chǎn)，不適合單件小批量生產(chǎn)以及中、大型鍛件的生產(chǎn)。本次設(shè)計(jì)集成塊選擇模鍛。4.3.3毛坯的工藝分析及要求1、毛坯鍛造時(shí)要保證內(nèi)部組織致密，不得有夾層，不允許有肉眼可見的裂紋、折

50、疊和其他影響使用的外觀缺陷。根據(jù)參考文獻(xiàn)13可知局部缺陷可以清除，但清理深度不得超過加工余量的75%，鍛件非加工表面上的缺陷應(yīng)清理干凈并圓滑過渡。2、鍛件不允許存在白點(diǎn)、內(nèi)部裂紋和殘余縮孔。4.3.4毛坯余量和公差的確定根據(jù)參考文獻(xiàn)14可知決定加工余量時(shí)應(yīng)考慮到被加工零件的尺寸及大小。零件愈大，則加工余量也愈大。列表出主要表面的毛坯尺寸及公差/mm如表4-2所示：表4-2主要表面的毛坯尺寸及公差（mm）主要尺寸零件尺寸總余量毛坯尺寸長2004204寬2004204高20042044.4零件圖的技術(shù)與工藝分析4.4.1安排工序的原則在設(shè)計(jì)工藝路線時(shí)，首先要選擇各表面的加工方法。各表面由于價(jià)格精度

51、的要求，一般不能一次加工就能達(dá)到要求，對于主要面來講，往往需要幾次加工，由粗到精逐步達(dá)到要求。擬訂集成塊工藝過程時(shí)一般遵循以下原則：“基準(zhǔn)先行”的原則。選為精基準(zhǔn)的表面應(yīng)安排在起始工序先進(jìn)行加工，以便盡快為后續(xù)工序的加工提供精基準(zhǔn)?！跋让婧罂住钡脑瓌t。對于集成塊，先加工平面，后加工孔。因?yàn)槠矫嬉话忝娣e大，輪廓平整，先加工好平面，便于加工孔時(shí)定位安裝，有利于保證孔與平面的位置精度，同時(shí)也給孔加工帶來方便，使工具的初始條件得以改善。有些精度要求較低的螺紋孔，可根據(jù)加工的方便及工序時(shí)間的平衡，安排其工序的次序?！按志珠_，先粗后細(xì)”的原則。由于集成塊結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要表面的精度要求較高，為減少或消除粗加工時(shí)產(chǎn)生的切削力、夾緊力和切削熱對加工精度的影響，一般應(yīng)盡可能把粗精加工分開，并分別在不同機(jī)床上進(jìn)行。至于要求不高的平面，則可將粗精兩次走刀安排在一個(gè)工序內(nèi)完成，以縮短工藝過程，提高工效。4.4.2工藝階段的劃分工藝路線按工序的不同，一般可分為粗加工階段、半精加工階段、