專用銑床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

摘要緒論1.1銑床銑床（millingmachine）是指主要用銑刀在工件上加工各種表面的機(jī)床。通常銑刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)，工件和銑刀的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。它可以加工平面、溝槽，也可以加工各種曲面、齒輪等。銑床是用銑刀對(duì)工件進(jìn)行銑削加工的機(jī)床。銑床除能銑削平面、溝槽、輪齒、螺紋和花鍵軸外，還能加工比較復(fù)雜的型面，效率較刨床高，在機(jī)械制造和修理部門得到廣泛應(yīng)用。銑床主要分類1.按布局形式和適用范圍加以區(qū)分(1)升降臺(tái)銑床：有萬能式、臥式和立式等，主要用于加工中小型零件，應(yīng)用最廣。(2)龍門銑床：包括龍門銑鏜床、龍門銑刨床和雙柱銑床，均用于加工大型零件。(3)單柱銑床和單臂銑床：前者的水平銑頭可沿立柱導(dǎo)軌移動(dòng)，工作臺(tái)作縱向進(jìn)給；后者的立銑頭可沿懸臂導(dǎo)軌水平移動(dòng)，懸臂也可沿立柱導(dǎo)軌調(diào)整高度。兩者均用于加工大型零件。(4)工作臺(tái)不升降銑床：有矩形工作臺(tái)式和圓工作臺(tái)式兩種，是介于升降臺(tái)銑床和龍門銑床之間的一種中等規(guī)格的銑床。其垂直方向的運(yùn)動(dòng)由銑頭在立柱上升降來完成。(5)儀表銑床：一種小型的升降臺(tái)銑床，用于加工儀器儀表和其他小型零件。(6)工具銑床：用于模具和工具制造，配有立銑頭、萬能角度工作臺(tái)和插頭等多種附件，還可進(jìn)行鉆削、鏜削和插削等加工。(7)其他銑床：如鍵槽銑床、凸輪銑床、曲軸銑床、軋輥軸頸銑床和方鋼錠銑床等，是為加工相應(yīng)的工件而制造的專用銑床。按控制方式，銑床又分為仿形銑床（見仿形銑床）、程序控制銑床和數(shù)字控制銑床（見數(shù)字控制機(jī)床）2.按結(jié)構(gòu)分銑床(1)臺(tái)式銑床：小型的用于銑削儀器、儀表等小型零件的銑床。(2)懸臂式銑床：銑頭裝在懸臂上的銑床，床身水平布置，懸臂通?？裳卮采硪粋?cè)立柱導(dǎo)軌作垂直移動(dòng)，銑頭沿懸臂導(dǎo)軌移動(dòng)。(3)滑枕式銑床：主軸裝在滑枕上的銑床，床身水平布置，滑枕可沿滑鞍導(dǎo)軌作橫向移動(dòng)，滑鞍可沿立柱導(dǎo)軌作垂直移動(dòng)。(4)龍門式銑床：床身水平布置，其兩側(cè)的立柱和連接梁構(gòu)成門架的銑床。銑頭裝在橫梁和立柱上，可沿其導(dǎo)軌移動(dòng)。通常橫梁可沿立柱導(dǎo)軌垂向移動(dòng)，工作臺(tái)可沿床身導(dǎo)軌縱向移動(dòng)，用于大件加工。(5)平面銑床：用于銑削平面和成型面的銑床，床身水平布置，通常工作臺(tái)沿床身導(dǎo)軌縱向移動(dòng)，主軸可軸向移動(dòng)。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高。(6)仿形銑床：對(duì)工件進(jìn)行仿形加工的銑床。一般用于加工復(fù)雜形狀工件。(7)升降臺(tái)銑床：具有可沿床身導(dǎo)軌垂直移動(dòng)的升降臺(tái)的銑床，通常安裝在升降臺(tái)上的工作臺(tái)和滑鞍可分別作縱向、橫向移動(dòng)。8)搖臂銑床：搖臂裝在床身頂部，銑頭裝在搖臂一端，搖臂可在水平面內(nèi)回轉(zhuǎn)和移動(dòng)，銑頭能在搖臂的端面上回轉(zhuǎn)一定角度的銑床。(9)床身式銑床：工作臺(tái)不能升降，可沿床身導(dǎo)軌作縱向移動(dòng)，銑頭或立柱可作垂直移動(dòng)的銑床。(10)專用銑床：例如工具銑床：用于銑削工具模具的銑床，加工精度高，加工形狀復(fù)雜。3.按控制方式分銑床又可分為仿形銑床、程序控制銑床和數(shù)控銑床等。1.2專用銑床的工作原理及發(fā)展?fàn)顩r1.2.1工作原理隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)械制造技術(shù)發(fā)生了深刻的變化。傳統(tǒng)的普通加工設(shè)備已很難適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的高質(zhì)量、高效率的要求，以數(shù)控技術(shù)為核心的現(xiàn)代制造技術(shù)是機(jī)械制造行業(yè)現(xiàn)代化的重要的標(biāo)志。微機(jī)控制的數(shù)控機(jī)床、數(shù)控加工中心的高精度以及適合加工復(fù)雜零件的性能，能夠很好的滿足當(dāng)今市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)與工藝發(fā)展的需要。本文針對(duì)目前機(jī)械制造業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中的數(shù)控機(jī)床應(yīng)用現(xiàn)狀，提出了專門化數(shù)控機(jī)床，專用化數(shù)控機(jī)床的觀點(diǎn)，并論述了在大批量生產(chǎn)條件下，專用機(jī)床向數(shù)控方向發(fā)展的趨勢(shì)和可能性。1.2.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r銑床最早是由美國(guó)人E.惠特尼于1818年創(chuàng)制的臥式銑床。為了銑削麻花鉆頭的螺旋槽，美國(guó)人J.R.布朗于1862年創(chuàng)制了第一臺(tái)萬能銑床，是為升降臺(tái)銑床的雛形。1884年前后出現(xiàn)了龍門銑床。20世紀(jì)20年代出現(xiàn)了半自動(dòng)銑床，工作臺(tái)利用擋塊可完成“進(jìn)給-快速”或“快速-進(jìn)給”的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。1950年以后，銑床在控制系統(tǒng)方面發(fā)展很快，數(shù)字控制的應(yīng)用大大提高了銑床的自動(dòng)化程度。尤其是70年代以后，微處理機(jī)的數(shù)字控制系統(tǒng)和自動(dòng)換刀系統(tǒng)在銑床上得到應(yīng)用，擴(kuò)大了銑床的加工范圍，提高了加工精度與效率。隨著機(jī)械化進(jìn)程不斷加劇，數(shù)控編程開始廣泛應(yīng)用與于機(jī)床類操作，極大的釋放了勞動(dòng)力。數(shù)控編程銑床將逐步取代現(xiàn)在的人工操作。對(duì)員工要求也會(huì)越來越高，當(dāng)然帶來的效率也會(huì)越當(dāng)今世界，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)機(jī)床工業(yè)高度重視，競(jìng)相發(fā)展機(jī)電一體化、高精、高效、高自動(dòng)化先進(jìn)機(jī)床，以加速工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。長(zhǎng)期以來，歐、美、亞在國(guó)際市場(chǎng)上相互展開激烈競(jìng)爭(zhēng)，已形成一條無形戰(zhàn)線，特別是隨微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床在20世紀(jì)80年代以后加速發(fā)展，各方用戶提出更多需求，早已成為四大國(guó)際機(jī)床展上各國(guó)機(jī)床制造商競(jìng)相展示先進(jìn)技術(shù)、爭(zhēng)奪用戶、擴(kuò)大市場(chǎng)的焦點(diǎn)。中國(guó)加入WTO后，正式參與世界市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)，今后如何加強(qiáng)機(jī)床工業(yè)實(shí)力、加速數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實(shí)是緊迫而又艱巨的任務(wù)。1.3液壓傳動(dòng)1.3.1液壓傳動(dòng)概述液壓傳動(dòng)，是根據(jù)17世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動(dòng)原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門技術(shù)。如今，流體傳動(dòng)技術(shù)水平的高低已成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。在倫敦用水作為工作介質(zhì),以水壓機(jī)的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上,誕生了世界上第一臺(tái)水壓機(jī)。1905年將工作介質(zhì)水改為油,又進(jìn)一步得到改善。第一次世界大戰(zhàn)(1914--1918)后液壓傳動(dòng)廣泛應(yīng)用,特別是1920年以后,發(fā)展更為迅速。液壓元件大約在19世紀(jì)末20世紀(jì)初的20年間,才開始進(jìn)入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925年維克斯(F.Vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵,為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動(dòng)的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)初康斯坦丁·尼斯克(G·Constantimsco)對(duì)能量波動(dòng)傳遞所進(jìn)行的理論及實(shí)際研究;1910年對(duì)液力傳動(dòng)(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻(xiàn)，使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。液壓傳動(dòng)有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，因此它的應(yīng)用非常廣泛，如一般工。業(yè)用的塑料加工機(jī)械、壓力機(jī)械、機(jī)床等；行走機(jī)械中的工程機(jī)械、建筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車等；鋼鐵工業(yè)用的冶金機(jī)械、提升裝置、軋輥調(diào)整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機(jī)構(gòu)等；發(fā)電廠渦輪機(jī)調(diào)速裝置、核發(fā)電廠等國(guó)；船舶用的甲板起重機(jī)械（絞車）、船頭門、艙壁閥、船尾推進(jìn)器等；特殊技術(shù)用的巨型天線控制裝置、測(cè)量浮標(biāo)、升降旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)等；軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機(jī)起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。目前,它們分別在實(shí)現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、長(zhǎng)壽命、高度集成化、小型化與輕量化一體化和執(zhí)行件柔性化等方面取得了很大的進(jìn)展。同時(shí),由于與微電子技術(shù)密切配合,能在盡可能小的空間內(nèi)傳遞盡可能大的功率并加以準(zhǔn)確的控制,從而更使得它們?cè)诟餍懈鳂I(yè)中發(fā)揮出了巨大作用。應(yīng)該特別提及的是,近年來世界科學(xué)技術(shù)不斷迅速發(fā)展,各部門對(duì)液壓傳動(dòng)提出了更高的要求。液壓傳動(dòng)與電子技術(shù)配合在一起,廣泛應(yīng)用于智能機(jī)器人海洋開發(fā)、宇宙航行、地震予測(cè)及各種電液伺服系統(tǒng),使液壓傳動(dòng)的應(yīng)用提高到一個(gè)嶄新的高度。目前，液壓傳動(dòng)發(fā)展的動(dòng)向,概括有以下幾點(diǎn):（1）節(jié)約能源,發(fā)展低能耗元件,提高元件效率;（2）發(fā)展新型液壓介質(zhì)和相應(yīng)元件,如發(fā)展高水基液壓介質(zhì)和元件,新型石油基液壓介質(zhì)；（3）注意環(huán)境保護(hù),降低液壓元件噪聲;（4）重視液壓油的污染控制;（5）進(jìn)一步發(fā)展電氣－液壓控制，提高控制性能和操作性能;（6）重視發(fā)展密封技術(shù)，防止漏油;（7）其它方面，如元件微型化、復(fù)合化和系統(tǒng)集成化的趨勢(shì)仍在繼續(xù)發(fā)展，對(duì)液壓系統(tǒng)元件的可靠性設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)，與電子技術(shù)高度結(jié)合，對(duì)故障的早期診斷、預(yù)測(cè)以及防止失效的早期警報(bào)等都越來越準(zhǔn)確。1.3.2液壓傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)相比，液壓傳動(dòng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)液壓傳動(dòng)的各種元件、可根據(jù)需要方便、靈活地來布置；(2)重量輕、體積小、運(yùn)動(dòng)慣性小、反應(yīng)速度快；(3)操縱控制方便，可實(shí)現(xiàn)大范圍的無級(jí)調(diào)速(調(diào)速范圍達(dá)2000：1)；(4)可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)；(5)一般采用礦物油為工作介質(zhì)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)面可自行潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng)；(6)很容易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)；(7)容易實(shí)現(xiàn)機(jī)器的自動(dòng)化，當(dāng)采用電液聯(lián)合控制后，不僅可實(shí)現(xiàn)更高程度的自動(dòng)控制過程，而且可以實(shí)現(xiàn)遙控。液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)有以下幾點(diǎn):(1)液壓系統(tǒng)中的漏油等因素，影響運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和正確性，使得液壓傳動(dòng)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。(2)液壓傳動(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感，溫度變化時(shí)，液體粘性變化，引起運(yùn)動(dòng)特性的變化，使得工作的穩(wěn)定性受到影響，所以它不宜在溫度變化很大的環(huán)境條件下工作。(3)為了減少泄漏，以及為了滿足某些性能上的要求，液壓元件的配合件制造精度要求較高，加工工藝較復(fù)雜。(4)液壓傳動(dòng)要求有單獨(dú)的能源，不像電源那樣使用方便。(5)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障不易檢查和排除?？傊?，液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是主要的，隨著設(shè)計(jì)制造和使用水平的不斷提高，有些缺點(diǎn)正在逐步加以克服。液壓傳動(dòng)有著廣泛的發(fā)展前景。1.3.3液壓技術(shù)的發(fā)展方向(1)正向著高壓、高速、大功率、高效、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展；(2)與計(jì)算機(jī)科學(xué)相結(jié)合，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT）、計(jì)算機(jī)直接控制（CDC）、計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和優(yōu)化技術(shù)；(3)與其他相關(guān)科學(xué)結(jié)合，如污染控制技術(shù)、可靠性技術(shù)等方面也是當(dāng)前液壓技術(shù)發(fā)展和研究的方向；(4)開辟新的應(yīng)用領(lǐng)域。液壓系統(tǒng)（HYDRAULICSYSTEM）液壓傳動(dòng)(Hydraulictransmission)、執(zhí)行元件（ACTUATOR）、液壓缸（CYLINDER）、液壓馬達(dá)（MOTOR）、液壓回路（CIRCUIT）、液壓泵（PUMP）、閥（VALVE）、液壓控制(Hydrauliccontrol)、流量控制閥（FLOWVALVE）、泄漏損失(Spillage)、壓力損失(Pressureloss)、液壓伺服系統(tǒng)(Hydraulicservo)。1.4設(shè)計(jì)內(nèi)容依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、液壓傳動(dòng)、機(jī)床電氣控制及可編程序控制器（PLC）、電子技術(shù)、自動(dòng)控制，以任務(wù)書的要求為根本目標(biāo)。本文的研究工作主要包括：①液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及相關(guān)傳動(dòng)元件的計(jì)算與選型；②液壓站的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)；③油管路的設(shè)計(jì)；④液壓缸的設(shè)計(jì)；⑤PLC控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)；其論文各章節(jié)內(nèi)容如下：1．緒論主要介紹本文設(shè)計(jì)的目的和意義，提出課題的研究?jī)?nèi)容和研究意義。2．液壓系統(tǒng)原理的設(shè)計(jì)主要是通過初步擬定液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)合理的系統(tǒng)原理。3．液缸的設(shè)計(jì)主要是通過分析液壓系統(tǒng)的工況，確定液系統(tǒng)工作過程中的液體流量和壓力，設(shè)計(jì)出合理的液壓缸。4．液壓系統(tǒng)中個(gè)控制元件的的選擇主要是通過上章的計(jì)算選出合理的液壓控制元件，及液壓泵。5．液壓站的設(shè)計(jì)主要是通過比較選擇設(shè)計(jì)出合適的液壓站總裝圖。6．PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是確定數(shù)控銑床自動(dòng)循環(huán)的動(dòng)作流程以及PLC的選型和程序的編程。1.5本章小結(jié)本章主要闡述了數(shù)控機(jī)床的組成及發(fā)展概況及數(shù)控銑床的分類及工作原理，液壓傳動(dòng)的概念、特點(diǎn)及發(fā)展方向，提出了本文設(shè)計(jì)的內(nèi)容和目標(biāo)。

2專用銑床的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)的一部分，它的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器的用途、特點(diǎn)和要求，利用液壓傳動(dòng)的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖，在經(jīng)過必要的計(jì)算來確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來選用液壓元件的規(guī)格并進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，它與主機(jī)的設(shè)計(jì)是密切相關(guān)的。液壓機(jī)床驅(qū)動(dòng)具有眾多優(yōu)點(diǎn)，其中一個(gè)是液壓驅(qū)動(dòng)在廣泛的范圍內(nèi)提供無限變化的速度。另外，它能像改變速度一樣容易來改變驅(qū)動(dòng)的方向，像許多其它類型的機(jī)床一樣，許多復(fù)雜的機(jī)械裝置能夠被簡(jiǎn)單化或者由于液壓驅(qū)動(dòng)的使用完全被取消，而且，液壓驅(qū)動(dòng)具有柔性和緩沖性，除了運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)外，通?？梢姽ぜ谋砻婀鉂嵍纫驳玫酱蟠蟮母纳疲毒哌M(jìn)刀量可以加大而不致?lián)p傷，并且可以持續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間。在設(shè)計(jì)過程中將通過全面方案論證，確定一部機(jī)器或機(jī)器的某一部分的傳動(dòng)方式采用液壓傳動(dòng)后，則考慮液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和一般流程。其流程如下：(1)明確對(duì)液壓系統(tǒng)的要求(2)分析主機(jī)工況，確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)；(3)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，初擬液壓系統(tǒng)原理圖；(4)計(jì)算和選擇液壓元件；(5)驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的性能；(6)繪制正式系統(tǒng)工作圖，編制技術(shù)文件。在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，上述內(nèi)容和步驟并不是固定不變的往往會(huì)隨系統(tǒng)的簡(jiǎn)繁、借鑒的多寡、設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)不同，在做法上會(huì)有穿插、交叉、反復(fù)或省略。(7)明確對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須能全面的滿足主機(jī)的各項(xiàng)功能和技術(shù)性能。因此在拿到設(shè)計(jì)任務(wù)書后首先要了解主機(jī)設(shè)計(jì)人員對(duì)液壓部分提出的要求。通過調(diào)研，一般應(yīng)明確以下要求點(diǎn)：=1\*GB3①主機(jī)的用途、類型、工藝過程及總體布局，要求用液壓傳動(dòng)完成的動(dòng)作和空間位置的限制；=2\*GB3②對(duì)液壓系統(tǒng)動(dòng)作和性能的要求，如工作循環(huán)，運(yùn)動(dòng)方式（往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、同步、順序或互鎖等要求），自動(dòng)化程度，調(diào)速范圍，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和精度負(fù)載狀況，工作行程等；=3\*GB3③工作環(huán)境：如溫度、濕度、污染、腐蝕及易燃等情況；=4\*GB3④其他要求：如可靠性，經(jīng)濟(jì)性等。2.2銑床工作臺(tái)動(dòng)作的工況分析首先根據(jù)已知條件，繪制運(yùn)動(dòng)部件的速度循環(huán)圖，如圖2-1所示。圖2-1速度循環(huán)圖液壓缸所受外負(fù)載F包括三種類型，即—工作負(fù)載，對(duì)于金屬切削機(jī)床來說，即為沿活塞運(yùn)動(dòng)方向的切削力，在本例中為9000Ｎ；—運(yùn)動(dòng)部件速度變化時(shí)的慣性負(fù)載；—導(dǎo)軌靜摩擦負(fù)載；

—導(dǎo)軌動(dòng)摩察負(fù)載：—慣性負(fù)載：—導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，在本例中靜摩擦系數(shù)為0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)為0.1.則求得,—重力加速度；—加速或減速時(shí)間，其中=0.05S；—時(shí)間內(nèi)的速度變化量。工作負(fù)載根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，列出各階段所受的外負(fù)載表見表2-1，并畫負(fù)載循環(huán)圖，如圖2-2所示。表2-1各階段所受外負(fù)載工況外負(fù)載N推力(F∕η)N快進(jìn)啟動(dòng)11001222加速13751528恒速550611工進(jìn)955010611快退啟動(dòng)11001222加速13711528恒速550611圖2-2負(fù)載循環(huán)圖2.3確定液壓缸的主要參數(shù) 工作壓力P的確定。工作壓力P可根據(jù)負(fù)載大小及機(jī)器的類型來初步確定，液壓缸工作壓力見表2-2。表2-2液壓缸工作壓力負(fù)載（KN）＜55～1010～2020～3030～5050～設(shè)計(jì)壓力／MPa＜0.8～11.5～22.5～33～44～5＞5由表得工作壓力為：3MPa 節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)背壓為：0.5MPa取，對(duì)于液壓缸:（2-1）由式2-1得則，（2-2）由式2-2得 圓整得：＝80mm＝56mm則液壓缸的有效面積：則,2.4液壓缸工況圖編制1.壓力(1)快進(jìn)階段的液壓缸壓力；啟動(dòng)時(shí)：加速時(shí)： 恒速時(shí)： (2)工進(jìn)階段的液壓缸壓力：(3)快退階段液壓缸的壓力： 啟動(dòng)時(shí)：加速時(shí)：恒速時(shí)：2.流量(1)快進(jìn)階段的流量：(2)工進(jìn)階段的流量：(3)快退階段的流量：表2-3液壓缸工況工況系統(tǒng)負(fù)載回油腔壓力工作腔壓力輸入流量輸入功率快進(jìn)6111.240.4911.24142.37工進(jìn)106112.372.374.82190.4快退6110.481.5811.53234.43.功率（1）快進(jìn)階段的功率:(2)工進(jìn)階段的功率：（3）快退階段的功率：根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果得液壓缸壓力流量,見表2-3：2.5確定液壓缸的基本參數(shù)由計(jì)算得，單桿液壓缸的基本尺寸為：＝80mm＝56mm單桿液壓缸工況圖如圖2-3所示：（a）p-t圖（b)q-t圖(c)P-t圖

圖2-3液壓缸工況圖2.6擬定液壓系統(tǒng)原理圖（1）確定供油方式考慮到該機(jī)床在工作進(jìn)給時(shí)負(fù)載較大，速度較低。而在快進(jìn)、快退時(shí)負(fù)載較小，速度較高。從節(jié)省能量、減少發(fā)熱考慮，泵源系統(tǒng)宜選用變量泵供油?，F(xiàn)采用帶壓力反饋的限壓式變量葉片泵。（2）調(diào)速方式的選擇在中小型專用機(jī)床的液壓系統(tǒng)中，進(jìn)給速度的控制一般采用節(jié)流閥或調(diào)速閥。根據(jù)數(shù)控銑床工作時(shí)對(duì)低速性能和速度負(fù)載特性都有一定要求的特點(diǎn)，決定采用限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速。這種調(diào)速回路具有效率高、發(fā)熱小和速度剛性好的特點(diǎn)，并且調(diào)速閥裝在回油路上，具有承擔(dān)負(fù)切削力的能力。（3）速度換接方式的選擇本系統(tǒng)采用電磁閥的快慢速換接回路，它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)行程比較方便，閥的安裝比較容易，但速度換接的平穩(wěn)性較差。若要提高系統(tǒng)的換接平穩(wěn)性，則可改用行程閥切換的速度換接回路。最后把所選擇的液壓回路組合起來，液壓系統(tǒng)原圖如圖2-4所示。圖2-4液壓系統(tǒng)原理圖2.7本章小結(jié)本章主要進(jìn)行了對(duì)所給題目的分析，設(shè)計(jì)出了液壓系統(tǒng)所能完成動(dòng)作的原理圖，同時(shí)也介紹了液壓和傳動(dòng)有關(guān)內(nèi)容。

3計(jì)算與選擇液壓元件3.1液壓泵的選擇由上述計(jì)算得，液壓泵的最高工作壓力出現(xiàn)在工進(jìn)階段，即由于進(jìn)油路元件較少，故油路壓力損失取，則液壓泵的最高工作壓力為：液壓泵的流量計(jì)算：泵的供油量Q按快退階段取泄露系數(shù)為1.3;確定液壓泵的規(guī)格：初選液壓泵的轉(zhuǎn)速為容積效率為ηv=0.8;則泵的排量參考值為：（3-1）由式3-1得據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，查閱產(chǎn)品樣本，選用規(guī)格相近的單機(jī)葉片油泵YB-25泵的額定壓力為額定流量轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)功率;倒推算泵的額定流量則能買足要求。確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)規(guī)格：有上述計(jì)算的，動(dòng)力所需最大功率出現(xiàn)在快退時(shí),P=234.4W已知泵的總效率η=0.80;則液壓泵快退所需的驅(qū)動(dòng)功率為（3-2）由式3-2得有以上計(jì)算查表選用Y系列電機(jī)Y90L-6額定功率轉(zhuǎn)速為;用此電機(jī)驅(qū)動(dòng)泵泵的實(shí)際輸出流量為則，仍能滿足個(gè)系統(tǒng)各工況對(duì)流量的需要。以上得銑床液壓系統(tǒng)各控制閥和輔助元件的型號(hào)規(guī)格見表3-1。3.2確定管道尺寸油管內(nèi)徑尺寸一般可參照流量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。本系統(tǒng)主油路最大流量為,壓油管的允許流速取v=4,則內(nèi)徑d為：若系統(tǒng)主油路流量按快退時(shí)取,則可算的油管內(nèi)徑為:。綜合諸因素，現(xiàn)取油管的內(nèi)徑d為12mm。吸油管同樣可按上式計(jì)算（q=24、v=1.5）,取吸油管內(nèi)徑為25mm。表3-1液壓系統(tǒng)各控制元件器件名稱流量額定流量額定壓力MP型號(hào)變量葉片泵19.2252.5YB--25溢流閥19.2256.3Y--25過濾器19.2322.5XU—B32X100交流異步電動(dòng)機(jī)Y90L--6三位四通電磁換向閥11.53256.334D--25二位二通電磁換向閥11.24256.322D--25調(diào)速閥4.82256.3QI--25壓力及電器6.3DP--633.3液壓油箱容積的確定由本系統(tǒng)為中壓液壓系統(tǒng)，液壓油箱有效容量按泵的流量的5-7倍來確定現(xiàn)選用容量為200L的油箱。3.4液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算工作到這一步，還需要對(duì)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的技術(shù)性能進(jìn)行驗(yàn)算，判斷設(shè)計(jì)質(zhì)量，以便調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)及方案。一般技術(shù)性能驗(yàn)算包括：系統(tǒng)壓力損失計(jì)算；系統(tǒng)效率計(jì)算；系統(tǒng)發(fā)熱溫升的計(jì)算等。若對(duì)系統(tǒng)有其他要求時(shí)，尚需作相應(yīng)的估算。已知該液壓系統(tǒng)中進(jìn)、回油管的內(nèi)徑均為12mm，各段管道的長(zhǎng)度分別為：AB=0.3m,AC=1.3m,AD=1.7m,DE=2m,選用L-HL32液壓油，考慮到油的最低溫度為15℃，查的液壓油的運(yùn)動(dòng)粘度,油的密度3.4.1壓力損失的驗(yàn)算1.工作進(jìn)給時(shí)油路壓力損失運(yùn)動(dòng)部件工作進(jìn)給時(shí)的最大速度為0.016m/s,進(jìn)給時(shí)的最大流量為4.82L/min,則液壓油在管內(nèi)流速為：管道流動(dòng)雷諾數(shù)為：10.6小于2300,可見油液在管道內(nèi)流態(tài)為層流，其沿程阻力系數(shù)為7進(jìn)油管道BC的沿程壓力損失Δ為：Δ查的換向閥壓力損失為：Δ=0.05Pa忽略油液通過管接頭、油路板等處的局部壓力損失，則進(jìn)油路總壓力損失Δ為:Δ=0.14Pa2.工作進(jìn)給時(shí)的壓力損失由于選用單活塞桿液壓缸，且液壓缸有桿腔的工作面積為無桿腔的工作面積的二分之一，則回油管道的流量為進(jìn)油管道的二分之一則,V2=6.1㎝/s回油管道的沿程壓力損失Δ為：Δ=0.06Pa查換向閥3的壓力損失為:Δ=0.019Pa調(diào)速閥2的壓力損失為:Δ=0.42Pa回油路壓力損失Δ為:Δ=0.439Pa3.變量泵出口處的壓力P為：4.快進(jìn)時(shí)的壓力損失P為：查產(chǎn)品樣本知，流經(jīng)各閥的局部壓力損失為：三位四通閥的壓力損失為：Δ=0.17Pa二位二通閥的壓力損失為：Δ=0.17Pa據(jù)分析在，泵的出口壓力P為：快退時(shí)壓力損失驗(yàn)算從略。上述驗(yàn)算表明，無需修改原設(shè)計(jì)。3.4.2系統(tǒng)效率的計(jì)算液壓系統(tǒng)工作時(shí)，液壓泵和執(zhí)行元件都有泄漏和機(jī)械摩擦損失，必然消耗一定的功率，即反應(yīng)了一定的效率。液壓系統(tǒng)的效率是系統(tǒng)的輸出效率與其輸入效率之比，即（3-3）它也可以寫成（3-4）式中，—液壓泵的總效率，油產(chǎn)品樣本查出；—執(zhí)行元件的總效率，由產(chǎn)品樣本查出，對(duì)于液壓缸一般取0.95；—回路效率，它反映了泵出口到執(zhí)行元件進(jìn)口這段油路的功率利用程度。（3-5）式中，—同時(shí)工作的執(zhí)行元件工作壓力與輸入流量乘積之和；—同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的液壓泵的輸出功率之和。一個(gè)工作循環(huán)中，工作進(jìn)給所占的時(shí)間達(dá)95%以上，因此完全可以用工進(jìn)時(shí)的系統(tǒng)效率來代表整個(gè)工作循環(huán)的系統(tǒng)效率:（3-6）取單葉片泵的總效率=0.85,液壓缸的總效率=0.95。由式（3-5）的回油路效率為：由式（3-6）得液壓系統(tǒng)的效率為：=0.08系統(tǒng)的效率較低，但在中功率系統(tǒng)中是允許的。3.4.3系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算在整個(gè)工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占的時(shí)間最長(zhǎng)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，主要考慮工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱量。一般情況下，工進(jìn)速度大時(shí)發(fā)熱量較大，由于限壓式變量泵在流量不同時(shí)，效率相差極大，所以分別計(jì)算最大，最小時(shí)的發(fā)熱量，然后加以比較，取數(shù)值大者進(jìn)行分析。當(dāng)V=3㎝/min時(shí)，q=0.236L/min此時(shí)泵的效率為0.1，泵的出口壓力為4.0MPa,則有：此時(shí)的功率損失為:Δp=（0.157-0.013）kw=0.144kW當(dāng)v=12㎝/min時(shí)，q=0.9L/min總效率η=0.78則輸入,P=0.09kW輸出,Δp=（0.09-0.053）kW=0.037kW可見在工進(jìn)速度低時(shí)，功率損失為0.144kW,發(fā)熱量最大。假定系統(tǒng)的散熱狀態(tài)一般，取k=10kW/℃油箱的散熱面積A為:A=1.92系統(tǒng)的溫升為:Δt=6驗(yàn)算表明系統(tǒng)的溫升在溫升許可范圍內(nèi)。3.5本章小結(jié)本章主要進(jìn)行對(duì)液壓系統(tǒng)中各工況分析,選出了液壓元件及液壓泵，并且對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)算確定系統(tǒng)所選元件的合理性。4液壓站的設(shè)計(jì)液壓站是現(xiàn)代液壓技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形態(tài),既是各類液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程的歸宿,又是保證主機(jī)完成其工藝目的和長(zhǎng)期可靠工作的重要裝置。正確合理地設(shè)計(jì)和使用液壓站，對(duì)于提高液壓系統(tǒng)乃至整個(gè)液壓設(shè)備的工作品質(zhì)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能，具有重要意義。其基本設(shè)計(jì)框圖如圖4-1所示。液液壓站油箱油管電動(dòng)機(jī)過濾器液壓泵聯(lián)軸器圖4-1液壓站設(shè)計(jì)框圖4.1液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意的是，液壓裝置中各部件、元件布置要均勻、便于裝配、調(diào)整、維修和使用，并且要適當(dāng)?shù)淖⒁馔庥^的整齊和美觀。液壓泵與電動(dòng)機(jī)可裝在液壓油箱的蓋上，也可裝在液壓油箱之外，主要考慮液壓油箱的大小與剛度。在閥類元件的布置中，行程閥的安放位置必須靠近運(yùn)動(dòng)部件。手動(dòng)換向閥的位置必須靠近操作部位。換向閥之間應(yīng)留有一定的軸向距離，以便進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整或裝拆電磁鐵，壓力表及其開關(guān)應(yīng)布置在便于觀察和調(diào)整的地方。液壓泵與機(jī)床相聯(lián)的管道一般都先集中接到機(jī)床的中間接頭上，然后再分別通向不同部件的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)中去，這樣做有利于搬運(yùn)、裝拆和維修。硬管應(yīng)貼地或沿著機(jī)床外形壁面敷設(shè)。相互平行的管道應(yīng)保持一定的間隔，并用管夾固定。隨工作部件運(yùn)動(dòng)的管道可采用軟管、伸縮管或彈性管。軟管安裝時(shí)應(yīng)避免發(fā)生扭轉(zhuǎn)，以免影響使用壽命。4.1.1液壓泵組的安裝方式液壓泵組是指液壓泵及驅(qū)動(dòng)泵（電動(dòng)機(jī)）和聯(lián)軸器及傳動(dòng)底座組件等。1軸間的連接方式其在確定液壓泵與原動(dòng)機(jī)的軸間連接和安裝方式時(shí)，首先要考慮液壓泵軸的徑向和軸向負(fù)載的消除或防止問題。（1）直接驅(qū)動(dòng)型連接直接驅(qū)動(dòng)型連接可采用聯(lián)軸器或花鍵實(shí)現(xiàn)。由于液壓泵的傳動(dòng)軸在結(jié)構(gòu)上一般不能承受額外的徑向和軸向載荷，因此液壓泵最好由原動(dòng)機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器直接驅(qū)動(dòng)，并且使泵軸與驅(qū)動(dòng)軸之間嚴(yán)格對(duì)中，軸線的同軸度誤差不大于0.08mm。原動(dòng)機(jī)與液壓泵之間的聯(lián)軸器宜采用帶非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器。（2）間接驅(qū)動(dòng)型連接如果液壓泵不能經(jīng)聯(lián)軸器由原動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，而需要通過齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)或帶傳動(dòng)間接驅(qū)動(dòng)時(shí)，液壓泵的傳動(dòng)軸所受的徑向載荷不得超過泵制造廠的規(guī)定值，否則帶動(dòng)泵軸的齒輪、鏈輪或帶輪應(yīng)架在另外設(shè)置的軸承上。此種連接方式也應(yīng)滿足規(guī)定的同軸度要求?；诖耍诒敬卧O(shè)計(jì)中原動(dòng)機(jī)與液壓泵之間的聯(lián)軸器我們選用LX7彈性柱銷聯(lián)軸器。2.軸間的安裝方式安裝方式分為臥式和立式兩種。（1）臥式安裝常見的臥式安裝有角形支架臥式安裝、腳架鐘形罩臥式安裝以及支架鐘形罩臥式，這幾種安裝液壓泵及管道都安裝在液壓油箱外面，散熱條件好，適合于管路連接的油路，且便于安裝和拆卸。（2）立式安裝立式安裝為鐘罩形立式安裝，通過液壓泵上的軸端法蘭實(shí)現(xiàn)泵與鐘形罩的連接，鐘形罩再與帶法蘭的立式電動(dòng)機(jī)連接，依靠鐘形罩的止口保證液壓泵與電動(dòng)機(jī)的同軸度。這種結(jié)構(gòu)型式緊湊、美觀，同時(shí)電動(dòng)機(jī)與液壓泵的同軸度能保證，吸油條件好，漏油可直接回液壓油箱，并節(jié)省占地面積。綜上所述，為了保證電動(dòng)機(jī)與液壓泵的同軸度，便于安裝和拆卸，節(jié)省占地面積，本設(shè)計(jì)中選用臥式支架安裝。4.1.2油箱的設(shè)計(jì)液壓油箱的作用是貯存液壓油，分離液壓油中的雜質(zhì)和空氣，同時(shí)還起到散熱的作用。1.液壓油箱有效容積的確定液壓油箱在不同的工作條件下，影響散熱的條件很多，通常按壓力范圍來考慮。液壓油箱的有效容量v可概略的確定為：已知該系統(tǒng)為中壓系統(tǒng)（p=3MPa）?。篤=(5～7)=150L～取V=200L式中，V—液壓油箱的有效容積—液壓泵的額定流量2.液壓油箱的外形尺寸液壓油箱的有效容積確定后，需設(shè)計(jì)液壓油箱的外形尺寸，一般尺寸為（長(zhǎng)：寬：高）1：1：1～1：2：3，為提高冷卻效率，在安裝位置不受限制時(shí)，可將液壓油箱的容量予以增大。3.液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓油箱簡(jiǎn)稱油箱，它往往是一個(gè)功能組件，在液壓系統(tǒng)中的主要功能是存儲(chǔ)液壓油液、散發(fā)油液熱量、溢出空氣及消除泡沫和安裝元件等。油箱的制造一般采用焊接和鑄造兩種方式之一，多數(shù)油箱采用焊接技術(shù)獲得。在一般設(shè)計(jì)中，液壓油箱多采用鋼板焊接的分離式液壓油箱，很少采用機(jī)床床身底座作為液壓油箱。因此，在此設(shè)計(jì)中采用了焊接的方式獲得油箱。油箱的工作圖樣是油箱加工和安裝的依據(jù)。通常油箱應(yīng)包括箱頂、箱壁、隔板、放油螺塞、吊耳、支腳等零件。4.油箱的制造工藝（1）材料通常油箱的箱頂、箱壁、箱底和隔板的常用材料為Q235A鋼板，伺服系統(tǒng)的油箱宜采用不銹鋼板，箱壁和箱頂所采用板材的平直度應(yīng)符合GB/T1184—1996中的12級(jí)，且應(yīng)無嚴(yán)重銹蝕。清洗孔法蘭蓋板可采用HT200經(jīng)切削加工后用螺釘聯(lián)接在油箱側(cè)壁上，吊耳常用材料為25鋼。箱頂和箱壁常用可拆連接。（2）焊接前后的注意事項(xiàng)油箱焊接前，板邊要加工出坡口。焊接時(shí)，板間應(yīng)留有適量的縫隙。焊接前，必須清楚板材焊接部位及周圍的氧化層和鐵銹。如果是分層焊接，沒焊完一層，必須用鋼絲刷刷凈焊層，進(jìn)行檢查，有無夾渣、氣孔、咬邊等現(xiàn)象。如果有，可用氣動(dòng)工具等挖去后補(bǔ)焊，然后再焊另一層。箱體焊接時(shí)應(yīng)盡量用夾具將板材定位、固定并檢查其幾何尺寸與形位公差。（3）焊接后的油箱須徹底清理以便清除所有泥土、切削、毛刺和氧化皮。輕度銹蝕可用鋼絲刷或砂輪機(jī)清理，嚴(yán)重銹蝕和氧化的表面應(yīng)噴丸處理。5.油箱各零件的作用（1）隔板①作用增長(zhǎng)液壓油流動(dòng)循環(huán)時(shí)間，除去沉淀的雜質(zhì)，分離、清除水和雜質(zhì)，調(diào)節(jié)溫度，吸收液壓油壓力的波動(dòng)及防止液面的波動(dòng)。②安裝型式把隔板設(shè)置成低于液壓油面，其高度為最低油面的2/3，使液壓油從隔板的上方流過。（2）吸油管與回油管①回油管出口回油管出口型式，有直口、斜口、彎管直口、帶擴(kuò)散器的出口等幾種形式，斜口應(yīng)用的較多，一般為斜口。為了防止液面波動(dòng)，可將回油管出口設(shè)計(jì)為斜口?；赜凸鼙仨毞胖迷谝好嬉韵拢话憔嚯x液壓油箱底面的距離大于300mm，回油管出口絕對(duì)不允許放在液面以上。②吸油管吸油管前設(shè)置了濾油器，其精度為100～200目的線隙式濾油器。濾油器應(yīng)有足夠的容量，避免阻力太大。濾油器與箱底間的距離應(yīng)不小于20mm③吸油管與回油管的方向?yàn)榱耸褂鸵毫鲃?dòng)具有方向性，要綜合考慮隔板、吸油管和回油管的配置，盡量把吸油管和回油管用隔板隔開。為了不使回油管的壓力波動(dòng)波及吸油管，吸油管及回油管的斜口方向應(yīng)一致，而不是相對(duì)著。（3）防止雜質(zhì)進(jìn)入為了防止液壓油被污染，液壓油箱應(yīng)做成完全密封性的。在結(jié)構(gòu)上應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①不要將配置管簡(jiǎn)單的插入液壓油箱，這樣空氣、雜質(zhì)和水分等便會(huì)從其周圍的間隙浸入。同時(shí)應(yīng)盡量避免將液壓泵直接裝在液壓油箱頂蓋上。②在結(jié)合面上需襯入密封填料、密封膠和液態(tài)密封膠，以保證可靠的密封性。如在液壓油箱的上蓋可直接焊上。③為保證液壓油箱通大氣并凈化抽吸空氣，需配置空氣濾清器?？諝鉃V清器通常設(shè)計(jì)成既能過濾空氣又能加油的結(jié)構(gòu)。（4）頂蓋及清洗孔①頂蓋在液壓油箱頂蓋上裝設(shè)電動(dòng)機(jī)、閥組、空氣濾清器時(shí)，必須十分牢固。液壓油箱同它們的結(jié)合面要平整光滑。同時(shí)，不允許有閥和管道泄露在油箱蓋上的液壓油流回油箱內(nèi)。②清洗孔液壓油箱的清洗孔，應(yīng)最大限度的易于清掃液壓油箱內(nèi)的各個(gè)角落和取出油箱內(nèi)的元件。（5）液面指示為觀察液壓油箱內(nèi)的液面情況，應(yīng)在油箱的側(cè)面安裝液面指示計(jì)，液位計(jì)通常帶有溫度計(jì)且刻有上、下液面限位線。液位計(jì)的下刻線至少應(yīng)比吸油過濾器或吸油管口上緣高出75mm，以防吸入空氣。液位計(jì)的上刻線對(duì)應(yīng)著油液的容量。液位計(jì)與油箱的連接處有密封措施。（6）箱底、放油塞、支腳應(yīng)在油箱底部最低點(diǎn)設(shè)置放油塞，以便油箱清洗和油箱更換。為此，箱底應(yīng)朝向清洗孔和放油塞傾斜，傾斜坡度通常為1/25～1/20這樣可以促使沉積物聚集到油箱中的最低點(diǎn)。為了便于搬遷、放油和散熱，應(yīng)將油箱架起來。油箱應(yīng)設(shè)有支腳。

4.1.3其它元件的選擇1.濾油器的選擇在液壓系統(tǒng)中，由于工作油液中的雜質(zhì)（包括從系統(tǒng)外部進(jìn)入的臟物顆粒和系統(tǒng)中液壓元件的磨損微粒）進(jìn)入液壓系統(tǒng)，容易引起液壓元件工作表面的損壞，而使液壓元件的壽命大大縮短，為了保證液壓系統(tǒng)的正常工作，提高液壓元件的正常壽命進(jìn)入液壓系統(tǒng)中的工作液體必須經(jīng)濾油器過濾。本系統(tǒng)選用線隙式濾油器。（1）線隙式濾油器（XU—40x80J）一般安裝于回油路或泵吸油口處，這種濾油器阻力小，通流能力大，但不易清洗，一般用于中、低壓系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，過濾效果好，通油能力大。

（2）濾油器安裝本系統(tǒng)濾油器安裝在油泵的吸油管上。這種安裝能直接防止大顆粒雜質(zhì)進(jìn)入液壓泵內(nèi)，保證了液壓系統(tǒng)中所有設(shè)備不受雜質(zhì)的影響，但增長(zhǎng)了油泵的吸油阻力，而且當(dāng)濾油器堵塞時(shí)，使油泵工作條件惡化。為了避免油泵的損壞，通常在油泵的吸入口安裝過濾精度低的線隙式過濾器。2.排油孔螺塞為了換油及清洗箱體時(shí)排出油污，在箱座底部油池低處設(shè)有排油孔，平時(shí)排油孔用螺塞及封油墊封住。排油孔螺塞材料一般用Q235，封油墊材料可用石棉橡膠紙，排油孔螺塞的直徑可按箱座壁厚的3～4倍選取，M=24×1.5。4.2液壓控制裝置的集成方式液壓控制裝置集成方式分，為管式集成和塊式集成。管式集成是液壓系統(tǒng)最早使用的集成方式，它用管件（管子和管接頭）將各管式連接液壓控制閥集成在一起。其主要有點(diǎn)是連接方便簡(jiǎn)單，不需要設(shè)計(jì)制造油路塊或油路板。缺點(diǎn)是當(dāng)組成系統(tǒng)的控制元件較多時(shí)，要求要有較多的管子和管接頭，上下交錯(cuò)較多，占用空間大，從而使系統(tǒng)布置相當(dāng)不變，且系統(tǒng)壓力損失大，此種方式僅適用與較簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)中。塊式的特點(diǎn)是，直接做在液壓輔助元件或液壓閥上，省去了大量的管件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組裝方便，位置靈活，適合用于系統(tǒng)比較復(fù)雜的液控系統(tǒng)中。本設(shè)計(jì)由于液控系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，所以選用管式集成的方式控制。管式集成主要有三個(gè)三接頭管和一個(gè)四接頭管，和外徑為27的管路，這些管接頭連接管路并且平鋪于油箱之上。1.管道的選用紫銅管承受的壓力較低（P<6.3～10MPa）,經(jīng)過加熱冷卻處理后，紫銅管軟化，裝配時(shí)可按需要進(jìn)行彎曲，但價(jià)貴且抗振能力較弱。查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4-7，可得管子外徑D=27mm壁厚S=22.管接頭的選擇管接頭是連接液壓元件與油管之間的可拆卸元件。要求連接可靠，拆裝方便，密封性好。本設(shè)計(jì)中選用卡套式三通管接頭和四通管接頭?？ㄌ资焦芙宇^的特點(diǎn)：利用卡套變形卡住管子進(jìn)行密封，裝拆方便，耐壓高，但對(duì)管子尺寸精度要求較高，工作壓力小于40Mpa，具有結(jié)構(gòu)先進(jìn)，性能良好，工作壓力高、重量輕、體積小和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，因此在本次設(shè)計(jì)中我們選用的管接頭為M27×2e=39.3s=34。4.3液壓站裝配圖的繪制通過以上設(shè)計(jì)，完成了液壓站總裝配圖的繪制，其結(jié)構(gòu)裝配圖見附錄。4.4液壓缸的基本類型液壓缸是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的又一類執(zhí)行元件，是用來實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或小于360°擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換裝置。其結(jié)構(gòu)形式有活塞缸、柱塞缸、擺動(dòng)缸三大類。液壓缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，在液壓系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。4.5液壓缸的組成液壓缸的的結(jié)構(gòu)基本上可以分為缸體組件、活塞組件、密封裝置、緩沖裝置以及排氣裝置等組成。分述如下：1.缸體組件液壓缸的缸體和端蓋是用4根長(zhǎng)拉桿聯(lián)接起來的。目前常用的缸體與端蓋結(jié)構(gòu)聯(lián)接方式還有螺栓聯(lián)接，我的本次液壓缸設(shè)計(jì)就用螺栓聯(lián)接；螺釘聯(lián)接，它和螺栓聯(lián)接的共同優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易加工和拆裝；缺點(diǎn)是外徑尺寸較大，重量也較大；螺紋聯(lián)接，適用于缸徑較小的液壓缸，對(duì)于大直徑液壓缸，由于螺紋尺寸較大，加工精度不易保證，裝拆都較費(fèi)勁；其優(yōu)點(diǎn)是螺紋對(duì)缸筒強(qiáng)度削弱較小，缸壁總厚度可較小。焊接聯(lián)接，一般用于缸體與后蓋聯(lián)接，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、軸向尺寸小、工藝性好；但缸體焊接后可能變形，清洗較麻煩。缸體是液壓缸的主體，它要承受很大的液壓力，因此應(yīng)具有足夠的強(qiáng)調(diào)和剛度。缸體材料普遍采用冷拔或熱軋無縫鋼管，較厚壁毛坯仍用鑄件或鍛件，其內(nèi)孔一般采用鏜削、鉸孔、滾壓等精密加工工藝制造，內(nèi)孔表面加工公差和粗糙度要求較高，以使活塞及其密封件能順利滑動(dòng)和保證密封效果，減少磨損。端蓋裝在缸體兩端，與缸體形成封閉油腔，同樣承受很大的液壓力，因此它們及其聯(lián)接部件都應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。設(shè)計(jì)時(shí)既要考慮強(qiáng)度，又要選擇工藝性較好的結(jié)構(gòu)形式。2.活塞組件活塞與活塞桿之間，常見的聯(lián)接方式有鎖緊螺母鎖緊，其優(yōu)點(diǎn)是聯(lián)接可靠，活塞與活塞桿之間無軸向公差要求；缺點(diǎn)是需要加工螺紋；焊接聯(lián)接，這種聯(lián)接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、軸向尺寸緊湊，但不易拆換。半環(huán)聯(lián)接和彈簧擋圈聯(lián)接，這兩種方式結(jié)構(gòu)和裝卸均簡(jiǎn)單并可承受較大的負(fù)載或振動(dòng)，但活塞與活塞桿的加工有軸向加工要求。在小直徑的液壓缸中，也有將活塞和活塞桿做成整體式的。3.密封裝置液壓缸中的密封，是指活塞、活塞桿和端蓋等處的密封，它是用以防止液壓系統(tǒng)油液的內(nèi)外泄露和防止外界雜質(zhì)侵入的。密封設(shè)計(jì)的好壞，對(duì)液壓缸的性能有著重要的影響，常見的密封形式如下：（1）間隙密封這是一種簡(jiǎn)單的密封，它依靠相對(duì)運(yùn)動(dòng)件配合面間的微小間隙來防止泄露。（2）活塞環(huán)密封在活塞的環(huán)形槽中放置有開口的金屬活塞環(huán)。活塞環(huán)依靠其彈性變形所產(chǎn)生的張力緊貼在缸筒內(nèi)壁，從而實(shí)現(xiàn)密封。這種密封可以自動(dòng)補(bǔ)償磨損，密封效果較好，能適應(yīng)較大的壓力變化和速度變化，耐高溫，適用壽命長(zhǎng)，易于維護(hù)保養(yǎng)，并能使活塞具有較長(zhǎng)的支撐面。缺點(diǎn)是制造工藝復(fù)雜，因此它適用于高壓、高速或密封性能要求較高的場(chǎng)合。（3）密封圈密封密封圈密封是液壓元件中應(yīng)用最廣泛的一種密封形式。常用密封圈的截面形狀有O形、Y形和V形等多種。O形密封圈密封，其外側(cè)、內(nèi)側(cè)及端部都能起密封作用。O形密封圈簡(jiǎn)單、可靠、體積小、動(dòng)摩擦阻力小，安裝方便，價(jià)格低廉，應(yīng)用極為廣泛。V形密封圈，它油三個(gè)不同截面的支撐環(huán)、密封環(huán)和壓環(huán)組成。V形密封環(huán)的最高壓力會(huì)達(dá)到50MPa，其中密封環(huán)的數(shù)量由工作壓力大小而定。當(dāng)工作壓力小于10MPa時(shí)，使用三件一套已足夠保證密封。當(dāng)壓力更高時(shí)，可以增加中間密封環(huán)的數(shù)量。Y形密封圈的密封，它在工作時(shí)受液壓力的作用使唇張開，分別貼在軸表面和孔壁上，起密封作用。為此，使用Y形圈時(shí)應(yīng)使兩唇密封圈面向高壓區(qū)（腔）。這種密封圈摩擦力小，使用于工作壓力小于等于20MPa、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較高的密封面，其密封壓力可隨壓力加大而提高，并能自動(dòng)補(bǔ)償磨損。對(duì)于工作環(huán)境較臟的液壓缸，為防止贓物被活塞桿帶進(jìn)液壓缸，需在活塞桿密封處設(shè)置防塵圈。防塵圈應(yīng)防在朝向活塞桿外伸的那一端。4.緩沖裝置當(dāng)液壓缸帶動(dòng)質(zhì)量較大的移動(dòng)部件，以較快的速度移動(dòng)時(shí)，慣性力較大。在行程終端時(shí)如果活塞與缸蓋直接發(fā)生撞擊，將造成沖擊和噪聲以致引起事故或影響工作精度。為此在大型、高速或高精度的液壓缸中常設(shè)有緩沖裝置。其工作原理是使活塞桿接近缸蓋時(shí)，增大液壓缸的回油阻力，使緩沖油腔內(nèi)產(chǎn)生足夠的緩沖壓力，降低活塞的移動(dòng)速度，避免活塞撞擊缸蓋。常見的緩沖裝置有節(jié)流口可調(diào)式緩沖裝置和節(jié)流口變化緩沖裝置。5.排氣裝置液壓缸長(zhǎng)時(shí)間停止使用后會(huì)滲入空氣，油液中也可能混有空氣，在這種狀態(tài)下運(yùn)行，工作部件運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性較差，因此，一般的液壓系統(tǒng)在開始工作前應(yīng)該使系統(tǒng)中的空氣排出，為此可在液壓缸的最高部位安裝排氣裝置。該裝置通常有兩種方式，一種是在缸的最高部位處裝一個(gè)排氣塞，開機(jī)時(shí)先擰開排氣塞，使活塞全行程空載往返數(shù)次，缸內(nèi)空氣即可通過排氣塞錐部環(huán)形縫隙和小孔排出，然后擰緊排氣塞。另一種方法是在缸的最高部位開排氣孔，再用管道接至排氣閥排氣。4.6液壓缸的設(shè)計(jì)液壓缸的設(shè)計(jì)是整個(gè)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一，對(duì)于不同的設(shè)備，液壓缸具有不同的用途和要求。設(shè)計(jì)液壓缸的結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)注意一下幾個(gè)問題：在保證設(shè)計(jì)要求的前提下，盡量使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、尺寸小、采用標(biāo)準(zhǔn)形式和標(biāo)準(zhǔn)件，使設(shè)計(jì)、制造容易，裝配、調(diào)整、維護(hù)方便。盡量使活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大負(fù)載，或在受壓狀態(tài)下具有良好的縱向穩(wěn)定性。4.7本章小結(jié)本章主要闡述了液壓裝置的結(jié)構(gòu)形式，完成了液壓站的設(shè)計(jì)以及裝配圖的繪制；通過相關(guān)計(jì)算完成了油箱的設(shè)計(jì)及繪制。5液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目前，常用的機(jī)床廣泛采用電器—接觸器控制。盡管數(shù)控機(jī)床和可編程控制器控制的機(jī)床越來越多，但是，一方面?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)床擁有量現(xiàn)在任占絕大多數(shù)，另一方面機(jī)床數(shù)控化有較長(zhǎng)的發(fā)展過程，而且一些簡(jiǎn)單系統(tǒng)根本不需要微機(jī)控制。因此，在臥式數(shù)控銑床的控制上選擇PLC控制，其設(shè)計(jì)基本框圖如圖5-1所示。PLCPLC控制模塊輸入電路輸出電路電源電路顯示模塊驅(qū)動(dòng)電路圖5-1PLC控制結(jié)構(gòu)框圖5.1液壓系統(tǒng)PLC控制模塊的設(shè)計(jì)5.1.1PLC的基本工作原理PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式（1）每次掃描過程：集中對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣，集中對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行刷新。（2）輸入刷新過程：當(dāng)輸入端口關(guān)閉時(shí)，程序在進(jìn)行執(zhí)行階段時(shí)，輸入端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進(jìn)行下一次掃描時(shí)，新狀態(tài)才被讀入。（3）一個(gè)掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。（4）元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。（5）掃描周期的長(zhǎng)短由CPU執(zhí)行指令的速度、指令本身占有的時(shí)間和指令條數(shù)決定。（6）由于采用集中采樣、集中輸出的方式，存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/輸出響應(yīng)延遲。5.1.2可編程序控制器的特點(diǎn)和應(yīng)用可編程序控制器專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，以用戶需要為主，又采用了先進(jìn)的微型計(jì)算機(jī)技術(shù)，所以具有以下幾個(gè)顯著特點(diǎn)：（1）可靠性高PLC由于選用了大規(guī)模集成電路和微處理器，使系統(tǒng)器件數(shù)大大減少，并且在硬件和軟件制造過程中采取了一系列隔離和抗干擾措施，使它能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，所以具有很高的可靠性。（2）編程簡(jiǎn)單、使用方便PLC編程采用類似繼電器控制系統(tǒng)電氣原理梯形圖，用串聯(lián)、并聯(lián)、定時(shí)、計(jì)數(shù)等人們所熟悉的概念，是計(jì)算機(jī)語言大眾化，只要是比較熟練的電工和熟悉工藝知識(shí)的人員在幾天內(nèi)就能學(xué)會(huì)，這是PLC得到推廣的重要原因之一。（3）通用性好、具有在線修改能力PLC的硬件采用模塊化結(jié)構(gòu)，可以靈活地組態(tài)以適應(yīng)不同的控制對(duì)象、控制規(guī)模和控制功能的要求，給組成各種系統(tǒng)帶來極大的方便，同一臺(tái)PLC裝置用于不同的受控對(duì)象時(shí)，只是輸入輸出組件、功能模塊和應(yīng)用軟件不同。同時(shí)，PLC控制系統(tǒng)中的控制電路時(shí)由軟件編程完成的，只要對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行修改就可以滿足不同的控制要求，因此PLC具有在線修改能力，功能易于擴(kuò)展，給生產(chǎn)帶來了“柔性”，具有廣泛的工業(yè)通用性。(4)縮短設(shè)計(jì)、施工、投產(chǎn)試制周期，維護(hù)容易目前PLC產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)了系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，正朝著通用化方向發(fā)展，設(shè)計(jì)人員只需要根據(jù)控制系統(tǒng)的需要，選用相應(yīng)的模塊進(jìn)行組件設(shè)計(jì)。同時(shí)，用軟件編程代替了繼電控制的硬連線，大大地減輕了繁重的安裝和接線工作，這不僅提高了可靠性，還極大地縮短了施工周期，PLC還具有故障檢測(cè)及顯示功能，使故障處理時(shí)間可縮短為10分鐘，對(duì)維護(hù)人員技術(shù)水平要求也不太高。(5)體積小由于采用了微型計(jì)算機(jī)技術(shù)，使PLC達(dá)到了小型和超小型化，很容易裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。（6）梯形圖語言特點(diǎn)：a)每個(gè)梯形圖由多個(gè)梯級(jí)組成；b)梯形圖中左右兩邊的豎線表示假想的邏輯電源。當(dāng)某一梯級(jí)的邏輯運(yùn)算結(jié)果為“1”時(shí)，有假想的電流通過；c)繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，而它的常開、常閉觸點(diǎn)可以出現(xiàn)無數(shù)次；d)每一梯級(jí)的運(yùn)算結(jié)果，立即被后面的梯級(jí)所利用；e)輸入繼電器受外部信號(hào)控制，只出現(xiàn)觸點(diǎn)，不出現(xiàn)線圈。5.1.3PLC的應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，可編程控制器(PLC)作為自動(dòng)控制的三大技術(shù)支柱（PLC、機(jī)器人、CAD/CAM）之一，成為大多數(shù)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備基礎(chǔ)。由于綜合了計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)，使它發(fā)展日新月異，大大超過其出現(xiàn)時(shí)的技術(shù)水平。它不但可以很容易地完成邏輯、順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)、數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機(jī)械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制。特別是超大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展以及信息、網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來，擴(kuò)展了PLC的功能，使它具有很強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)通訊能力，從而更廣泛地應(yīng)用于眾多行業(yè)。由于上述特點(diǎn)，PLC作為通用自動(dòng)控制設(shè)備，可用于單一機(jī)電設(shè)備的控制，也用于工藝過程控制，而且控制精度相當(dāng)高，操作簡(jiǎn)單，又具有很大的靈活性和可擴(kuò)展性，故此，在此次設(shè)計(jì)中我們選用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)的控制。5.1.4工藝流程的編寫設(shè)計(jì)過程中運(yùn)用了逐步探索法進(jìn)行了工藝流程的編寫。從數(shù)控銑床工作過程的分析可以看出，整個(gè)過程可分為六個(gè)工步。由啟動(dòng)按鈕控制工作過程的開始，工部的轉(zhuǎn)換由行程開關(guān)和工部結(jié)束條件決定，四個(gè)電磁閥完成工件的加工。其工作流程圖如圖5-2所示；專用銑床的液壓系統(tǒng)由油箱，油路及電動(dòng)機(jī)組成，專用銑床的工作流程圖見附錄。（1）起始狀態(tài)二位二通電磁換向閥1YA得電，三位四通電磁換向閥處于中狀態(tài)。圖5-2工作流程圖（2）快進(jìn)狀態(tài)由按鈕接通電路，使得三位四通電磁閥的2YA，同時(shí)，二位二通電磁閥1YA失電，使此過程實(shí)現(xiàn)快進(jìn)。（3）工進(jìn)狀態(tài)在快進(jìn)過程中，三位四通電磁閥繼續(xù)2YA得電，同時(shí)二位二通電磁閥4YA得電。（4）快退當(dāng)工件加工完成后，液壓缸的活塞撞到行程開關(guān)SQ2時(shí)，三位四通電磁換向閥的2YA失電、3YA得電，油液通過此閥實(shí)現(xiàn)快退。（5）停止液壓缸的活塞撞到行程開關(guān)SQ1時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止同時(shí)完成卸荷，完成工作的全過程。5.1.5輸入輸出電路I/O口的分配1.輸入接口光電耦合器由兩個(gè)發(fā)光二極度管和光電三極管組成。發(fā)光二級(jí)管：在光電耦合器的輸入端加上變化的電信號(hào)，發(fā)光二極管就產(chǎn)生與輸入信號(hào)變化規(guī)律相同的光信號(hào)。光電三級(jí)管：在光信號(hào)的照射下導(dǎo)通，導(dǎo)通程度與光信號(hào)的強(qiáng)弱有關(guān)。在光電耦合器的線性工作區(qū)內(nèi)，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)有線性關(guān)系。輸入接口電路工作過程：當(dāng)開關(guān)合上，二極管發(fā)光，然后三極管在光的照射下導(dǎo)通，向內(nèi)部電路輸入信號(hào)。當(dāng)開關(guān)斷開，二極管不發(fā)光，三極管不導(dǎo)通，向內(nèi)部電路輸入信號(hào)。也就是通過輸入接口電路把外部的開關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)化成PLC內(nèi)部所能接受的數(shù)字信號(hào)。2.輸出接口PLC的繼電器輸出接口電路工作過程：當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號(hào)1，有電流流過，繼電器線圈有電流，然后常開觸點(diǎn)閉合，提供負(fù)載導(dǎo)通的電流和電壓。當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號(hào)0，則沒有電流流過，繼電器線圈沒有電流，然后常開觸點(diǎn)斷開，斷開負(fù)載的電流或電壓。也就是通過輸出接口電路把內(nèi)部的數(shù)字電路化成一種信號(hào)使負(fù)載動(dòng)作或不動(dòng)作。3.本系統(tǒng)輸入輸出電路I/O口的分配數(shù)控銑床的整個(gè)系統(tǒng)有5個(gè)輸入信號(hào)，5個(gè)輸出信號(hào)，所以選擇C60P—CDR—A型PLC就可以滿足要求，電磁鐵動(dòng)作表見表5-1；由數(shù)控機(jī)床的動(dòng)作流程，結(jié)合它們各個(gè)代號(hào)和設(shè)備一一對(duì)應(yīng)，易分配它的輸入輸出設(shè)備分配表，見表5-2；按輸入輸出設(shè)備分配表的規(guī)定，將現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)接在PLC的對(duì)應(yīng)端子上。一般輸入輸出設(shè)備可以直接與PLC的I/O端子相連。但是，當(dāng)配線距離長(zhǎng)或接近強(qiáng)干擾源，活大負(fù)荷頻率，通斷的外部信號(hào)，最好加中間繼電器進(jìn)行再次隔離。輸入電路一般由PLC內(nèi)部提供電源，輸出電路要根據(jù)負(fù)載額定電壓電流外接電源。輸出電路要注意每個(gè)輸出繼電器的觸點(diǎn)容量及公共端（COM）的容量。輸出公共端要加熔斷器保護(hù)，以免負(fù)載短路損壞PLC。表5-1電磁閥動(dòng)作表工況電磁鐵狀態(tài)1YA2YA3