臥式單面多軸鉆鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)

計算機輔助設計與制造《液壓傳動》課程設計說明書in班級：機計112學號：姓名：目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章組合機床工況分析 2\o"CurrentDocument"1.1工作負載分析 2\o"CurrentDocument"1.2慣性負載分析 2\o"CurrentDocument"1.3阻力負載分析 2\o"CurrentDocument"1.4工進速度選擇 3\o"CurrentDocument"1.5運動時間 3\o"CurrentDocument"1.6運動分析 3\o"CurrentDocument"1.7根據(jù)上述數(shù)據(jù)繪液壓缸F-t與lvl-t圖 4\o"CurrentDocument"第二章擬定液壓系統(tǒng)原理圖 4\o"CurrentDocument"2.1選擇液壓回路 4\o"CurrentDocument"2.2組成系統(tǒng) 5\o"CurrentDocument"第三章計算和選擇液壓元件 6\o"CurrentDocument"3.1液壓缸的設計計算 63.1.1初定液壓缸工作壓力 73.1.2液壓缸尺寸的計算 73.1.3液壓缸的流量的計算 73.1.4液壓缸工作腔壓力的計算 83.1.5液壓缸的結(jié)構(gòu)設計 93.1.6液壓缸設計需要注意的事項 103.1.7液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求 10\o"CurrentDocument"3.2液壓泵的確定與所需功率的計算 113.2.1液壓泵的確定 113.2.2閥類元件及輔助元件的選擇 113.2.3油管的選擇 123.2.4油箱容量的確定 12設計心得 13\o"CurrentDocument"參考文獻 13

一、 液壓傳動課程設計的目的1、 鞏固和深化已學的理論知識，掌握液壓系統(tǒng)設計計算的一般方法和步驟。2、 鍛煉機械制圖，結(jié)構(gòu)設計和工程運算能力。3、 熟悉并會用有關(guān)國家標準、部頒標準、設計手冊和產(chǎn)品樣本等技術(shù)資料。4、 提高學生使用計算機繪圖軟件（如AUTOCAD.PRO/E等）進行實際工程設計的能力。二、 液壓課程設計題目題目（一）設計一臺臥式單面多軸鉆鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)，要求完成如下的動作循環(huán)：夾緊一一，快進一一工進一一死擋鐵停留一一，決退一一松開一一原位停止；機床有16個主軸，鉆削加H013.9mm的孔14個，08.5mm的孔2個，工件材料為鑄鐵，硬度HB240。動力滑臺采用平導軌，工進速度要求無級調(diào)速，如用高速剛鉆頭進行加工，其他參數(shù)如下表所示。數(shù)參 據(jù)數(shù)數(shù)據(jù)III)IIIIVV運動部件自重（N）9810100009990950011000快進快退速度（m/min）77.56.57.88快進行程（mm）10012011095120工進行程（mm）5060657060工進速度（mm/min）30~9030~9030~9030~9030~90靜摩擦系數(shù)fg0.20.150.20.180.15動摩擦系數(shù)fd0.10.080.090.120.14啟動制動時間t（s）0.20.250.210.230.3試完成以下工作：1、 進行工況分析，繪制工況圖。2、 擬定液壓系統(tǒng)原理圖（A3）。3、 計算液壓系統(tǒng)，選擇標準液壓元件。4、 繪制液壓缸裝配圖（A1）。5、 編寫液壓課程設計說明書。機床加工示意圖如下：圖1臥式動力滑臺加工示意圖臥式單面多軸鉆鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)第一章組合機床工況分析1.1工作負載分析因工作部件是臥式放置，重力的水平分力為零，這樣需要考慮的力又：夾緊力、導軌摩擦力、慣性力。在對液壓工況分析時，本例只考慮組合機床動力滑臺所受到的工作負載、慣性負載和機械摩擦力負載，其他負載可忽略。1.1切削負載分析工作負載是在工作加工過程中由于機器特定的工作情況而產(chǎn)生的負載，對于機床液壓系統(tǒng)來說，沿液壓缸軸線方向的切削力即為工作負載。1.計算切削阻力鑄鐵鉆孔時，其軸向切削力可用以下公式計算F=25.5DS0.8硬度0.6式中，D一鉆頭直徑(mm)S一每轉(zhuǎn)進給量(mm/r)，n和s按“組合機床設計手冊”取鉆013.9mm的孔時，主軸轉(zhuǎn)速n=360r/min，每轉(zhuǎn)進給量s=0.147mm/r，鉆08.5mm孔時，主軸轉(zhuǎn)速n2=550r/min，每轉(zhuǎn)進給量s】=0.096m/rF=14x25.5DS庭硬度0.6+2x25.5DS爵硬度0.6c 11 22貝Q =14x25.5x13.9x0.1470.8x2400.6+2x25.5x8.5x0.0960.8x2400.6=30500N1.2慣性負載分析GAv 10000x7.5仃…早=ma= = =510.2NgAt 9.8x0.25x601.3阻力負載分析

摩擦負載即為導軌的摩擦阻力：靜摩擦阻力F=fG=0.15X10000=1500N動摩擦阻力F^=fG=0.08x10000=800N1.4工進速度選擇工進速度取工進時的最大速度90mm/min1.5運動時間快進L 120x10-3—— 快進L 120x10-3—— s=0.96s7.5

60工進快退1t2t3=1.44s1.6運動分析設液壓缸的機械效率Fm=0.9,得出液壓缸在各工作階段的負載和推力，如表1所列。表1液壓缸負載的計算工況計算公式液壓缸負載F/N液壓缸驅(qū)動力F/n/n啟動F=Ffs1500cm1666.7正向加速F=F.+F1310.21455.8快進F=Ffd800888.9工進F=F.+F313003477.8反向啟動F=Ffs15001666.7

反向加速F=匕+F1310.21455.8快退F=Ffd800888.9制動F=F^-F289.83221.7根據(jù)上述數(shù)據(jù)繪液壓缸F-t與lvl?t圖（如圖1）第二章擬定液壓系統(tǒng)根據(jù)組合機床液壓系統(tǒng)的設計任務和工況分析，所設計機床對調(diào)速范圍、低速穩(wěn)定性有一定性要求，因此速度控制是機床要解決的主要問題。速度的換接、穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)是該機床液壓系統(tǒng)設計的核心。此外，與所有液壓系統(tǒng)設計的要求一樣，該組合機床液壓系統(tǒng)應盡可能的簡單，成本低，節(jié)約能源，工作可靠。2.1選擇液壓回路調(diào)速方式由工況得知，該液壓系統(tǒng)功率小，滑臺運動速度低，工作負載為阻力負載且工作中變化小，因此考慮節(jié)流調(diào)速即可。雖然節(jié)流調(diào)速回路效率低，但適合于小功率場合，而且結(jié)構(gòu)簡單、成本低。該機床的進給要求有較好的低速穩(wěn)定性和速度一一負載特性，故可選用進油路節(jié)流調(diào)速，為防止鉆通孔時負載突然消失引起運動部件的前沖現(xiàn)象，在回油路上加背壓閥。由雙聯(lián)葉片泵和背壓閥組成的調(diào)速系統(tǒng)，使動力滑臺獲得穩(wěn)定的低速運動和較大的調(diào)速范圍。液壓泵形式的選擇系統(tǒng)工作循環(huán)主要由低壓大流量和高壓小流量兩個階段組成，最大流量與最小流量的時間之比tjt144.4。根據(jù)該情況，選葉片泵較適宜，在本方案中，選用雙聯(lián)葉片泵，有利于降低能耗和生產(chǎn)成本。速度換接方式因鉆孔工序?qū)ξ恢镁燃肮ぷ鲹Q向平穩(wěn)性要求不高，流量不大，壓力不高，可選用行程調(diào)速閥和電磁換向閥。動作可靠，轉(zhuǎn)換精度較高?？焖倩芈放c工進轉(zhuǎn)快退控制方式的選擇為使快進快退速度相等，選用差動回路作快速回路。選擇調(diào)壓和卸荷回路在雙泵供油的油源形式確定后，調(diào)壓和卸荷問題都已基本解決。即滑臺工進時，高壓小流量泵的出口壓力由油源中的溢流閥調(diào)定，無需另設調(diào)壓回路。在滑臺工進和停止時，低壓大流量泵通過液控順序閥卸荷，高壓小流量泵在滑臺停止時雖未卸荷，但功率損失較小，故可不需再設卸荷回路。夾緊油路中串接減壓閥，可根據(jù)工件夾緊力的需要調(diào)節(jié)并穩(wěn)定其壓力，即使主油路壓力低于減壓閥所調(diào)壓力，因為有單向閥的存在，夾緊系統(tǒng)也能維持其壓力(保壓)。二位四通閥的常態(tài)位置是夾緊工件，保證了操作安全可靠。2.2組成系統(tǒng)將上面選出的液壓基本回路組合在一起，并經(jīng)修改和完善，就可得到完整的液壓系統(tǒng)工作原理圖，如圖3所示。在圖3中，為了解決滑臺工進時進、回油路串通使系統(tǒng)壓力無法建立的問題，增設了單向閥6。為了避免機床停止工作時回路中的油液流回油箱，導致空氣進入系統(tǒng)，影響滑臺運動的平穩(wěn)性，圖中添置了一個單向閥13?？紤]到這臺機床用于鉆孔（通孔與不通孔）加工，對位置定位精度要求較高，圖中增設了一個壓力繼電器14。當滑臺碰上死擋塊后，系統(tǒng)壓力升高，它發(fā)出快退信號，操縱電液換向閥換向第三章計算和選擇液壓元件3.1液壓缸的設計計算

3.1.1初定液壓缸工作壓力由工況分析中可知，工進階段的負載力最大，所以，液壓缸的工作壓力按此負載力計算，選p1=40X105Pa，本機床為鉆孔組合機床，為防止鉆通時發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸回油腔應有背壓，取背壓p2=6x105Pa，為使快進快退速度相等，選用1=2氣差動油缸，假定快進、快退的回油壓力損失為AP=7x105Pa。3.1.2液壓缸尺寸的計算由式F=(pA-pA)n得11 22cm31300, 31300, 0.940-624105m2=9.4x10-3m2=94cm24A'4X94液壓缸直徑D= 1=， cm=10.9cm兀 、’兀取標準直徑D=110mm牝80mm因為A]=2A牝80mm則，液壓缸有效面積A1=^d24EX11^cm2=95cm2A=—D2一d2)=45cm2243.1.3液壓缸的流量的計算液壓缸的快進流量g快進=(A1-A2W=(95-45)x7.5x10-4x103=37.5Lmin液壓缸的工進流量q工進=Aj2=95x90x10-4=0.855Lmin液壓缸的快退流量g快退=A2七=45x7.5x10-4x103=33.75Lmin3.1.4液壓缸工作腔壓力的計算液壓缸的快進壓力p =F"以*氣詢=0.72MPa快進 4-A2液壓缸的工進壓力p工進=—AX=3.細Pa1液壓缸的快退壓力p快廣JAA=I./%2液壓缸在工作循環(huán)中各階段壓力、流量和功率（見表2）工作階段負載F/n /Ncm工作腔壓力p2/MPa輸入流量qL/min輸入功率P/kw快進888.90.7237.50.30工進34777.83.950.8550.05快退888.91.2733.750.77壓力工況圖流量工況圖功率工況圖（液壓缸的工況圖）液壓缸的結(jié)構(gòu)基本上可分成缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置，以及排氣裝置五個部分。3.1.5液壓缸的結(jié)構(gòu)設計1） 缸體與缸蓋的連接形式，采用常用的法蘭連接，其形式與工作壓力、缸體材料、工作條件有關(guān)。2） 活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)采用常見的整體式結(jié)構(gòu)。3） 活塞桿導向部分的結(jié)構(gòu)活塞桿導向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵、鎖緊裝置等。4） 活塞及活塞桿處密封圈的選用活塞及活塞桿處密封圈的選用，應根據(jù)密封部位、使用部位、使用的壓力、溫度、運動速度的范圍不同而選擇O型的密封圈。5） 液壓缸的緩沖裝置液壓缸帶動工作部件運動時，因運動件的質(zhì)量大，運動速度較高，則在達到行程終點時，會產(chǎn)生液壓沖擊，甚至使活塞與缸筒端蓋產(chǎn)生機械碰撞。為防止此現(xiàn)象的發(fā)生，在行程末端設置緩沖裝置。常見的緩沖裝置有環(huán)狀間隙節(jié)流緩沖裝置，三角槽式節(jié)流緩沖裝置，可調(diào)緩沖裝置。6） 液壓缸排氣裝置對于速度穩(wěn)定性要求的機床液壓缸，則需要設置排氣裝置。3.1.6液壓缸設計需要注意的事項1）盡量使液壓缸有不同情況下有不同情況，活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大負載。2）考慮到液壓缸有不同行程終了處的制動問題和液壓缸的排氣問題，缸內(nèi)如無緩沖裝置和排氣裝置，系統(tǒng)中需有相應措施。3） 根據(jù)主機的工作要求和結(jié)構(gòu)設計要求，正確確定液壓缸的安裝、固定方式，但液壓缸只能一端定位。4） 液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)需根據(jù)推薦結(jié)構(gòu)形式和設計標準比較，盡可能做到簡單、緊湊、加工、裝配和維修方便。3.1.7液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求1） 缸體材料---灰鑄鐵：HT200,HT350;鑄鋼：ZG25,ZG45粗糙度---液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為R=0.2~0.如m技術(shù)要求：a內(nèi)徑用H8-H9的配合b缸體與端蓋采用螺紋連接，采用6H精度2） 活塞材料一灰鑄鐵：HT150,HT200粗糙度---活塞外圓柱粗糙度R=0.8~1.6pm技術(shù)要求：活塞外徑用橡膠密封即可取f7~f9的配合，內(nèi)孔與活塞桿的配合可取H8。3） 活塞桿材料---實心：35鋼，45鋼；空心：35鋼，45鋼無縫鋼管粗糙度---桿外圓柱粗糙度為R=0.4?0.8pm技術(shù)要求：a調(diào)質(zhì)20~25HRCb活塞與導向套用H8f7的配合，與活塞的連接可用H8h84） 缸蓋材料---35鋼，45鋼；作導向時用（耐磨）鑄鐵粗糙度導向表面粗糙度為R=0.8~1.6pm技術(shù)要求：同軸度不大于0.03pm5） 導向套材料青銅，球墨鑄鐵粗糙度---導向表面粗糙度為R.=0.8pm技術(shù)要求：a導向套的長度一般取活塞桿直徑的60%~80%b外徑D內(nèi)孔的同軸度不大于內(nèi)孔公差之半3.2液壓泵的確定與所需功率的計算3.2.1液壓泵的確定確定液壓泵的最大工作壓力前面已經(jīng)確定液壓缸的最大工作壓力為P1=3.95MPa，選取進油管路壓力損失Ap=0.8MPa，所以泵的工作壓力p=(3.95+0.8)MPa=4.75Mpa。這是高壓小流量的工作壓力。由液壓系統(tǒng)圖知液壓缸快退時的工作壓力比快進時大，取其壓力損失為Ap=03MPa，則快退時泵的工作壓力為p=(1.27+0.3)MPa=1.57Mpa這是低壓大流量泵的工作壓力。液壓泵的流量由液壓系統(tǒng)圖知，快進時流量最大，其值為37.5L/min，若取系統(tǒng)泄漏系數(shù)K=1.2，則兩泵的總流量為qp=1.2x37.5L/min=45L/min最小流量在工進時，其值為0.855L/min，取K=1.2則 q=1.2x0.855L/min=1.026L/min由于溢流閥穩(wěn)定工作時的最小溢流量為3L/min故小泵流量取3.5L/min。根據(jù)以上計算，選用YB-D32/4型雙聯(lián)葉片泵。選擇電動機系統(tǒng)最大功率出現(xiàn)在快退工況，其數(shù)值如下式計算P=ppU+q2*103=商x106x45x10一3x10-3即=1.47即門 0.8x60p式中門p——泵的總效率，取門p=0.8。根據(jù)以上計算結(jié)果，查電動機產(chǎn)品目錄，選Y112M-6型異步電動機，轉(zhuǎn)速為940r/min，功率為2.2kw。3.2.2閥類元件及輔助元件的選擇根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過各個閥類元件和輔助元件的流量，可選用這些元件的型號及規(guī)格(見下表)

序號元件名稱通過最大流量/(L/min)規(guī)格型號公稱流量/(L/min)公稱壓力/Mpa1雙聯(lián)葉片泵-YB-32/432/4102三位五通電液換向閥7635DY-100B1006.33行程閥7622C-100BH1006.34調(diào)速閥<1Q-D6B-30.05~3105單向閥76A-F20D100206單向閥32A-F10D40207液控順序閥32XY-63B636.38背壓閥<1P-D6B200.3~1.69溢流閥3.5Y-D6B201010單向閥32A-F10D402011濾油器36XU-6