關(guān)于自動(dòng)加工車床液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、目目 錄錄1 設(shè)計(jì)方案的確定.11.1 設(shè)計(jì)思想 .11.2 液壓系統(tǒng)總體方案的確定 .21.3 車床的工作原理 .42 送料液壓缸.52.1 送料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .5.5.5.62.2 送料液壓缸參數(shù)的確定 .10.10.10.11.11.122.3 送料液壓缸的校核 .123 夾具體液壓缸.133.1 夾緊動(dòng)作參數(shù)的確定 .14.14.14.14.143.2 松夾動(dòng)作時(shí)參數(shù)的確定 .14.14.15.15.153.3 夾具體液壓缸的壁厚計(jì)算 .154 進(jìn)退刀液壓缸.164.1 車刀進(jìn)給時(shí)切削力計(jì)算 .164.2 進(jìn)退刀液壓缸相關(guān)參數(shù)計(jì)算 .18.18.20.20.214.3 進(jìn)退刀液壓缸壁厚的計(jì)

2、算 .214.4 進(jìn)退刀液壓缸的尺寸校核 .214.5 螺紋直徑的確定 .22.22.235 泵的設(shè)計(jì).235.1 確定泵的實(shí)際工作壓力 .235.2 確定泵的流量 .235.3 選取泵 .245.4 確定電機(jī)功率 .246 液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及元件的選擇.246.1 液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .256.2 各個(gè)動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)過程 .256.3 控制元件的選取 .266.4 管道及密封圈的選擇 .277 油箱的設(shè)計(jì).287.1 求容積 .287.2 求油箱的尺寸 .287.3 驗(yàn)算油液溫升 .281 設(shè)計(jì)方案的確定1.1 設(shè)計(jì)思想按設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，由于是大批量生產(chǎn)且加工時(shí)間短，加工一件僅用幾秒，顯然不

3、能用手動(dòng)加工，否則輔助時(shí)間就大大超過加工時(shí)間，生產(chǎn)效率極低，而且個(gè)人的勞動(dòng)強(qiáng)度大，為了提高生產(chǎn)率，把個(gè)人從反復(fù)的機(jī)械的體力勞動(dòng)中解脫出來，降低他們的勞動(dòng)強(qiáng)度，因此決定設(shè)計(jì)一臺(tái)全自動(dòng)加工專用加工車床，來完成對(duì)工件的加工，從而大大減短了輔助時(shí)間，提高了生產(chǎn)率。另外，針對(duì)加工的零件是童車上的腳踏板軸，負(fù)載小，且精度要求又提高，因此在設(shè)計(jì)過程中，以最低的成本為根本點(diǎn)，從節(jié)約材料的角度出發(fā)，盡可能利于一些型剛，廢舊材料，在強(qiáng)度允許的情況下，盡量采用廣泛使用且價(jià)格便宜的材料 Q235A。力求達(dá)到最低的成本。自動(dòng)車床區(qū)別于普通車床和數(shù)控車床，它是通過液壓系統(tǒng)控制刀具的運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，其特點(diǎn)是受人為因素小

4、，一次性加工多道工序，因此具有精度穩(wěn)定，效率高的優(yōu)勢。適應(yīng)大批量單品種的零件加工。金屬切削機(jī)床是應(yīng)用液壓技術(shù)較廣泛的領(lǐng)域之一。采用液壓傳動(dòng)技術(shù)與控制的機(jī)床，可在較寬范圍內(nèi)進(jìn)行無級(jí)調(diào)速，具有良好的換向及速度換接性能，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)工作循環(huán)，對(duì)提高生產(chǎn)效率，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量和改善勞動(dòng)條件，都起著十分重要的作用1。作為自動(dòng)加工車床來說，采用液壓傳動(dòng)與控制仍然是它自動(dòng)化的重要途徑，本論文針對(duì)自動(dòng)加工的液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)其實(shí)就是液壓站的設(shè)計(jì)，它是獨(dú)立的液壓裝置，它按驅(qū)動(dòng)裝置要求供油，并控制油流的方向、壓力和流量，它適合用于主機(jī)與液壓裝置分離的各種液壓機(jī)械下。在用的時(shí)候只要將液壓站與主機(jī)上的執(zhí)行機(jī)

5、構(gòu)（油缸和油馬達(dá)）用油管相連，液壓機(jī)械即可實(shí)現(xiàn)各種規(guī)定的動(dòng)作、各種循環(huán)液壓站是由泵裝置、集成塊或閥組合、油箱組合而成2。各部件功能如下：泵裝置上裝有電機(jī)和油泵，它是液壓站的動(dòng)力源，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓油的動(dòng)力能。集成塊是由液壓閥及通道體組合而成。它對(duì)液壓油實(shí)行方向、壓力、流量調(diào)節(jié)。閥組合是板式閥裝在立板上，板后管連接，與集成塊功能相同油 箱是鋼板焊的半封閉容器，上還裝有濾油網(wǎng)、空氣濾清器等，它用來儲(chǔ)油、油的冷卻 及過濾。液壓站的工作原理如下：電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)油泵旋轉(zhuǎn)，泵從油泵中吸油后打油，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓油的壓力能，液壓油通過集成快（或閥組合）被液壓閥實(shí)現(xiàn)了方向、壓力、流量調(diào)節(jié)后經(jīng)過外接管路傳輸?shù)揭?/p>

6、壓機(jī)械的油缸或油馬達(dá)中，從而控制了液動(dòng)機(jī)方向的變換、力量的大小及速度的快慢，推動(dòng)各種液壓機(jī)械做功。在知道了各部件的功能以及液壓站的工作原理后下面就對(duì)液壓系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)一下。1.2 液壓系統(tǒng)總體方案的確定自動(dòng)控制機(jī)床一般有電氣控制和電氣、液壓聯(lián)合控制及機(jī)械控制三種但通常采用電氣液壓聯(lián)合控制方式，它有結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)作靈活，平穩(wěn)，所用的控制元件少等優(yōu)點(diǎn)，但它也有泄露，靈敏度不夠高等缺點(diǎn)，而所需設(shè)計(jì)的車床在這方面上的要求又不是很高，因此決定采用電氣，液壓聯(lián)合控制為所需設(shè)計(jì)機(jī)床的控制方式。首先，所需設(shè)計(jì)的車床是專用機(jī)床，所加的工件除在長度方向有系列外，其他方面的大小，要求都一樣，而且其加工工藝簡單，無

7、需變速，可用一固定轉(zhuǎn)速，因此可考慮采用單軸傳動(dòng)，加以簡化機(jī)床的總體結(jié)構(gòu)，這也是符合，全自動(dòng)加工車床的要求。從電機(jī)出發(fā)的扭矩，通過皮帶輪直接傳遞給主軸，由于每件的加工工時(shí)極短，如果采用頻頻開起電機(jī)的方法來進(jìn)行控制，顯然不實(shí)際，否則電機(jī)頻頻起動(dòng)會(huì)導(dǎo)致于被破壞，針對(duì)這個(gè)問題可用一個(gè)電磁摩擦離合器就可以在電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，切斷對(duì)主軸扭矩的傳遞，為以后的動(dòng)作做準(zhǔn)備，之后，送聊缸開始工作當(dāng)送料到位夾緊后，又由電磁摩擦離合器接通主軸的扭矩傳遞，開始對(duì)工件加工，雖然在送料過程中主軸有可能還處于慣性轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，但如果工件開始保持較長的一部分在夾頭體內(nèi)，即使在送料過程中也不至于會(huì)飛出，避免造成不必要的麻煩，加上

8、把落料架做到適當(dāng)點(diǎn)，那就更安全了。其次要有三個(gè)液壓缸參與工作，這就是送料，裝夾進(jìn)刀三個(gè)液壓缸。送料液壓缸可以選用一般的液壓缸，出來有一個(gè)擺桿機(jī)構(gòu)，還由于加工的工件有三個(gè)系列長度，因此在送料機(jī)構(gòu)中應(yīng)安裝有一個(gè)調(diào)整彈簧，起長度方向的調(diào)節(jié)作用。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)其實(shí)就是液壓站的設(shè)計(jì)，液壓控制系統(tǒng)的整個(gè)設(shè)計(jì)流程實(shí)質(zhì)分為兩個(gè)部分：一、是系統(tǒng)的工能原理設(shè)計(jì)，二是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，它包括液壓能源的選定、液壓裝置的設(shè)計(jì)、電氣控制裝置的設(shè)計(jì)等。液壓控制系統(tǒng)的功能原理設(shè)計(jì)完成之后，可根據(jù)所選擇或設(shè)計(jì)的液壓元件和輔件，進(jìn)行液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3。所設(shè)計(jì)的液壓控制系統(tǒng)圖包括液壓裝置及部件的裝配圖、零件圖及液壓原理圖、系統(tǒng)外形

9、圖、安裝圖、管路布置圖、電路原理圖、零件明細(xì)表、液壓標(biāo)準(zhǔn)液壓元器件及標(biāo)準(zhǔn)件、設(shè)計(jì)任務(wù)書、設(shè)計(jì)說明書等技術(shù)文本。液壓裝置設(shè)計(jì)是液壓控制系統(tǒng)功能原理設(shè)計(jì)的實(shí)體，也可以說飛整個(gè)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程的歸宿。一個(gè)液壓控制系統(tǒng)能否可靠有效地運(yùn)行，在很大程度上取決于液壓裝置設(shè)計(jì)質(zhì)量的優(yōu)劣，從而使液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中成為一個(gè)相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)，故設(shè)計(jì)者必須重視設(shè)計(jì)。液壓裝置總體分為兩種類型：一、分散配置型。二集中配置型。分散配置型液壓配置、是將液壓控制系統(tǒng)的液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、執(zhí)行原器件和輔助元件按照機(jī)械設(shè)備的布局工作特性和操作要求等分散設(shè)計(jì)在主機(jī)的適當(dāng)位置，液壓系統(tǒng)各組成元件通過管道連接起來。分散配置型液壓裝置的優(yōu)

10、點(diǎn)是節(jié)省安裝空間。缺點(diǎn)是元件布置零亂，安裝維護(hù)復(fù)雜4。集中配置型液壓裝置、是將系統(tǒng)的執(zhí)行器安放在主機(jī)上，而將液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)、輔助元件等安裝在主機(jī)之上，按照操作執(zhí)行器的液壓控制安放位置及液壓站的功能，又可進(jìn)一步將液壓站分為動(dòng)力型液壓站和復(fù)合型液壓站兩種類型。散裝在主機(jī)各適當(dāng)位置上的動(dòng)力型液壓站，其形態(tài)較為簡單，它主要由液壓泵其驅(qū)動(dòng)電機(jī)、油箱及附件、少數(shù)控制元器件等組成，因此經(jīng)常稱之為液壓站5。器主要功能是為液壓執(zhí)行提供一定壓力、流量。而系統(tǒng)的控制任務(wù)主要有散裝在主機(jī)各處的控制閥來承擔(dān)。復(fù)合型液壓站是將系統(tǒng)中液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)、油箱及附件、液壓控制裝置及其它輔助元器件等安裝在主機(jī)之上，系統(tǒng)的執(zhí)

11、行器仍然安裝在主機(jī)上。復(fù)合型液壓站不僅具有向執(zhí)行器提供液壓動(dòng)力的功能，同時(shí)還兼具控制調(diào)節(jié)功能。按照液壓控制裝置是否安裝在液壓站上，此種液壓站又可分為整體式液壓站上。分離式液壓站是將液壓泵及電動(dòng)機(jī)和油箱及附件、液壓控制裝置和蓄能器等分散裝成液壓站、液壓閥組等幾部分，各部分之間按照液壓系統(tǒng)原理圖中確定的油路連接起來6。1.3 車床的工作原理從電機(jī)輸出的扭矩通過撓性爪型聯(lián)軸器傳遞給主軸，再由主軸傳給液壓泵使之運(yùn)轉(zhuǎn)，之后機(jī)床的運(yùn)作可分為送料、定位、裝夾、進(jìn)刀(同時(shí)送料機(jī)構(gòu)復(fù)位)退刀（同時(shí)松夾）現(xiàn)在來分別論述以上運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)過程。 1 送料液壓油出來經(jīng)過油管，直角管，直角管接頭和軟管，進(jìn)入送料缸的活塞桿進(jìn)

12、出移動(dòng)，活塞桿縮回時(shí)，由于桿的端部用銷軸與擺桿連接因此帶動(dòng)擺桿向右擺動(dòng)，擺桿通過連接塊與撥動(dòng)體連接，此時(shí)撥頭體向右運(yùn)行，從而推動(dòng)工件實(shí)現(xiàn)送料。 2定位在送料過程當(dāng)技術(shù)體運(yùn)行到一定的位置時(shí)，與定位機(jī)構(gòu)的連桿碰撞，使連桿壓下，從而經(jīng)過一系列的連桿機(jī)構(gòu)，使定位機(jī)構(gòu)的擺桿擺下，與工件接觸，阻礙工件向前運(yùn)行，使工件定位。3 裝夾在定位的同時(shí)，撥頭體也壓下行程開關(guān)，給電氣液壓聯(lián)合控制系統(tǒng)一個(gè)信號(hào)，使夾緊液壓缸進(jìn)入工作狀態(tài)從而夾緊工件。4 進(jìn)刀(同時(shí)送料機(jī)構(gòu)復(fù)位)在夾緊液壓缸夾緊工作后進(jìn)油口的壓力急劇上升，這時(shí)通過壓力繼電器直接給電氣，液壓控制系統(tǒng)一個(gè)信號(hào)，控制進(jìn)刀液壓缸實(shí)行進(jìn)刀，送料液壓缸進(jìn)行復(fù)位，并與之

13、同時(shí)控制電磁摩擦離合器工作，使主軸運(yùn)轉(zhuǎn)。5 退刀（同時(shí)松夾）當(dāng)進(jìn)刀缸的活塞桿運(yùn)行到規(guī)定的行程時(shí)，由于行程開關(guān)擋塊的作用，不可能再向前運(yùn)行，同樣進(jìn)油口的壓力急劇升高，壓力繼電器給電-液控制系統(tǒng)一個(gè)信號(hào)，通過電-液控制系統(tǒng)的作用，使進(jìn)刀液壓缸進(jìn)行退刀，同時(shí)使電磁摩擦離合器斷電，切斷主軸扭矩的傳遞。與此同時(shí)進(jìn)到缸的活塞退了一定的行程時(shí)，活塞桿的端部上的行程擋塊又和微調(diào)手輪上的蓋板發(fā)生碰撞，由于微調(diào)手輪是用螺紋固定于進(jìn)刀缸的缸蓋上，因此活塞桿不可能在退了，此時(shí)進(jìn)油口的壓力急劇上升，壓力繼電器給電-液控制系統(tǒng)一個(gè)信號(hào)，使之控制夾緊缸，松夾。 6 送料松夾到一定的程度時(shí)，裝夾缸的活塞桿碰上行程開關(guān)，通過電

14、液控制系統(tǒng)，使送料缸又開始送料，把加工完的一個(gè)零件頂出落料，從而開始下一個(gè)運(yùn)動(dòng)的循環(huán)。2 送料液壓缸2.1 送料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 送料機(jī)構(gòu)尺寸確定 = =初步確定，滑塊軌道與支點(diǎn)垂直距離AB300mmBC20mmAABBChABBC即 30020h30020()mm即280320mmmm在此區(qū)間，可保證機(jī)構(gòu)無工件死點(diǎn)，如果太大，滑塊可能達(dá)不到行程。h1L240mm初選，初步設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)如圖 2-1 所示：285hmm 圖 2-1 送料機(jī)構(gòu)圖 四桿機(jī)構(gòu)位置確定 128524030020hmmLmmABmmBCmm 圖 2-2 四桿機(jī)構(gòu)圖如圖 2-2 所示，,點(diǎn)為滑塊的兩個(gè)極限位置，對(duì)應(yīng)擺桿的兩個(gè)極限位置,。

15、設(shè)兩極CCBB限位置,與豎線夾角為，在中BBOA12Rt OAC = =OACarctanOCAO12028522.8=BAC222arccos2ABACBCABAC =22222230012028520arccos2 300 120285=3.3 126.1BACOAC 219.5OACBAC 22120285309.2320ACmmmm可見滑塊行程在之內(nèi)，又滿足了不出現(xiàn)死點(diǎn)7240mm 求活塞所受的力1）求負(fù)載送料機(jī)構(gòu)對(duì)速度變化沒有嚴(yán)格要求，若只考慮阻力負(fù)載，為簡化計(jì)算，忽略慣性力。阻力負(fù)載= （公式 2-1）fF133Mmf g= =2.73 0.1230.13 9.8 3.9N求活塞桿

16、上的力DEEDF圖 2-3 活塞桿受力圖設(shè)軌道夾角為活塞桿與水平方向夾角,擺桿與豎直線夾角8為BCDEAB圖 2-3 所示，285300BFCOS （公式 2-2）arcsinBFBC 285300cosarcsin20中Rt DEG （公式 2-3）arctanEGDG 100 100cosarctan300 100sin活塞受力分析如圖 2-4 所示圖 2-4 活塞受力圖根據(jù)力平衡方程有= （公式 2-4）fFBCF COScosfBCFF擺桿受力分析如圖 2-5 所示 圖 2-5 擺桿受力圖對(duì)點(diǎn)求距得A （公式 2-5）sinsinCBEDABFFAD由圖三可求得2222ABCAOCBC

17、O22 （公式 2-6）300sin3sin100sinsinCBCBDEFFF3sincossinfF3 3.9sin2cossin22）求活塞桿拉力及滑塊位移如圖 2-6 所示圖 2-6 活塞桿拉力圖以滑塊左極限位置為參考位置滑塊位移為120300sin20cosl活塞桿的位移為22(100100cos 26.1 )(300100sin 26.1 )l22100100cos )(300100sin)300sin20cos 22344.1100(1cos )(3sin)取不同的、 、的值列于表 2-1 所示：EDFll表 2-13）求活塞桿的速度因?yàn)锽CAB 且滑塊勻速運(yùn)動(dòng) ,1,3ADAB

18、且離ED點(diǎn)較遠(yuǎn)可推知活塞桿速度近似為恒速且77.425.8/240/80lVmm st26/mm s4）液壓缸的負(fù)載和速度圖9如圖 2-7 和 2-8 所示 圖 2-7 負(fù)載圖( )26.12520151050-5-10-15-19.5( )1.71.571.030.60.270.0700.070.310.711.23( )51.24098.89-13.8-31.5-43.86-48.6-43.86 -31.5 6.34()EDFN18.57 16.22 12.29 10.910.410.711.712.713.012.511.2()l mm08.3337.261.885.0108.3133.

19、2160.6189.1217.1240()l mm01.79.818.226.735.444.152.861.570.077.4 圖 2-8 速度圖2.2 送料液壓缸參數(shù)的確定選取液壓缸的類型及安裝方式根據(jù)液壓缸拖動(dòng)的工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)要求，選用活塞式液壓缸，液壓缸的安裝連接方式也根據(jù)題目要求選用尾部球頭10。 液壓缸最大工作壓力由圖 2-7 及以上分析知，缸所受的最大負(fù)載為 18.57N，若考慮慣性力，取=25N， maxF根據(jù)已知條件 D 40mmd 22mm工作壓力（最大工作壓力） （公式 2-7）FpA = 422252.85 10(4022 )4ap 缸的流量計(jì)算送料時(shí)流量 （公式 2-8

20、）12QAV =2226(4022 )1.37/ min4L復(fù)位時(shí)的流量=21QAV226401.96 / min4L 缸的壓力計(jì)算由圖 1-3 知在時(shí)，F(xiàn) 曲線近似于一條接近 18.57N 的直線，在010lmm 時(shí) F 約為 11N。074.4lmm 在時(shí)010lmm （公式 2-9）12FA =42218.572.12 10(4022 )4ap=11FA4218.571.48 10404ap在時(shí)074.4lmm =22FA422111.26 10(4022 )4ap=21FA42110.88 10404ap 缸的功率的計(jì)算在時(shí)010lmm 111PQ =341.37 102.12 102

21、9W341211.96 101.48 1029PQW在時(shí)074.4lmm =212pQ341.37 101.26 1017.26W=222PQ341.96 100.88 1017.26W附：送料缸的工況圖如圖 2-9 所示圖 2-9 送料液壓缸工況圖 送料液壓缸壁厚設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)最大工作壓力取液壓缸的額定壓力412.85 10ap413 10nappp 液壓缸的材料選用 Q235,故=116100 10aP取5160 10napp1.5ynpp根據(jù) （公式 2-10）2 yP D11.52 p D461.5 3 10400.0092 100 10mm 為了設(shè)計(jì)個(gè)安裝的方便，取= 一般選活塞桿為

22、實(shí)心桿2mm2.3 送料液壓缸的校核活塞桿細(xì)長比 （公式 2-11）424/464lllldJAdd又有 DE 桿長度22lEGDG22(100 100)(300 100sin )COS =22100 (1 cos )(3sin ) =22100 11 2cos6sin100 114cos36sin0.2m取 DE 桿安裝長度為0.15m當(dāng)活塞桿細(xì)長比時(shí)，可用戈登-蘭金公式計(jì)算臨界載荷12此時(shí)lm nkkF (公式 2-12)21( )ckf AFa ln k-柔性系數(shù)，參照12表 4-4 取m85m -材料強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)值，見12表 4-14 取cf490cafmp-實(shí)驗(yàn)常數(shù)，見12表 4-14

23、取=aa15000式中-末端條件系數(shù)，見13表 4-13 取n2n 由 4llkd34 0.1522.2722 10=85 2m n 120故lm nk21( )ckf AFa ln k= 28520.0224.9 1041.73 101122.2710000N安全系數(shù)一般取 35 故取 4 ，n=4kFnF51.73 109331.118.57所以桿的穩(wěn)定性足夠3 夾具體液壓缸 活塞結(jié)構(gòu)簡圖110803688圖 3-1 活塞結(jié)構(gòu)圖3.1 夾緊動(dòng)作參數(shù)的確定 速度分析活塞桿結(jié)構(gòu)尺寸如上圖已知，故只需計(jì)算流量夾緊時(shí) (公式 3-1)2136/0.5lvmm s 流量分析22126(11088 )

24、4QVA1.2 / minL 受力分析 夾緊缸的推力(取) （公式 3-2）tFF0.8 460057500.8N所以壓力6122257501.68 10(0.110.088 )4aFPA 功率分析 631111.68 101.2/60 1033.6PQW3.2 松夾動(dòng)作時(shí)參數(shù)的確定 速度分析 2136/0.5lvmm s 流量分析 22216(11080 )1.6 / min4QVAL 受力分析壓力6222257501.28 10(0.110.08 )4aFPA 功率分析 632221.28 101.6/60 1034.13PQW附：夾具體液壓缸的工況圖如圖 3-2 所示圖 3-2 夾具液壓

25、缸工況圖3.3 夾具體液壓缸的壁厚計(jì)算根據(jù)工作壓力61.68 10app取額定壓力62 10napp時(shí) 5160 10napp1.5ynpp根據(jù)661.5 2 101101.652 2 100 10yp Dmm 取2mm44 0.157.51200.08lm nd286220.084.9 1042.45 1011( )1(7.5)10000ckf AFNa ln k安全系數(shù)462.45 10425.75750KFnF桿的穩(wěn)定性足夠4 進(jìn)退刀液壓缸刀具切削工件使金屬層變形的過程也就是刀具和工件之間力的相互作用過程。切削力直接影響切削熱的產(chǎn)生，并進(jìn)一步影響刀具的磨損、刀具使用壽命、加工精度和已加工

26、表面質(zhì)量，切削力又是計(jì)算切削功率，制定切削用量，設(shè)計(jì)機(jī)床夾具的重要參數(shù)，由此下面來對(duì)切削力計(jì)算13。4.1 車刀進(jìn)給時(shí)切削力計(jì)算a）切槽計(jì)算切削深度149.863.81.922tmm進(jìn)刀量10.1/smm s切削力 （公式 4-1）0.720.811ZZPPC ts （公式 4-2）110.730.6711yyPPC ts （公式 4-3）11388,141ZyPPCC10.720.8388 1.90.1956.38ZPN 10 xP b）倒角 2245 ,1,0.1/tmm smm s棒料的線速度： （公式 4-4）min2,1400,3vnr nrpm rmm min2 3.14 1400

27、 326.37/ minvm max2,4.943.1/ minvnR Rmmm計(jì)算切削力： 2222222220.750.152 20.90.60.3220.20.42 2285198271ZyxZyxZPyPxPPPPPCt svPCtsvPCt svCCC切削力應(yīng)以最大值為準(zhǔn)220.750.152 2minZZPPCt sv 0.750.15285 1 0.127.32302.5N 220.90.60.322maxyyPPCtsv 0.90.60.3198 10.144.61521.8N220.20.42 2minXxPPCt sv 0.20.4271 1 0.127.32446.3N

28、C)總切削力 12956.38302.51258.8ZZZPPPN 12472.1 1521.81993.9yyyPPPN 120446.3446.3xxxPPPN切削力以最大為準(zhǔn) 故1993.9tyFPN4.2 進(jìn)退刀液壓缸相關(guān)參數(shù)計(jì)算 各個(gè)工作階段的負(fù)載計(jì)算15靜摩擦負(fù)載： （公式 4-5）()sfsnFGF 2 (120 9.80)2352N動(dòng)摩擦負(fù)載： （公式 4-6）()dfdnFGF 1.1 (120 9.80)1293.6N慣性負(fù)載：(一般取) （公式 4-7）mGvFgt0.5vt21.5/m s 120 0.560N1）啟動(dòng)時(shí) 23522475.80.95sfmFFN2)加速

29、時(shí)()1293.6601424.80.95dfmmFFFN3)快進(jìn)時(shí)1293.61361.70.95dfmFFN4)工進(jìn)時(shí)()1993.9 1293.63460.50.95dtfmFFFN5)快退時(shí)1293.61361.70.95dfmFFN表 4-1 液壓缸在各工作段的總機(jī)械負(fù)載見下表運(yùn)動(dòng)階段計(jì)算公式總機(jī)械負(fù)載 F/N起動(dòng)/sfmFF2475.8加速()/dfmmFFF1424.8快進(jìn)/dfmFF1361.7工進(jìn)()/dtfmFFF3460.5快退/dfmFF1361.7根據(jù)負(fù)載計(jì)算結(jié)果和已知的各階段的速度16，可繪出負(fù)載圖（）和速度圖（）見Flvl下圖，橫坐標(biāo)以上為液壓缸活塞，前進(jìn)時(shí)的曲線

30、，以下為液壓缸活塞退回時(shí)的曲線如圖 4-1 和 4-5 所示。 圖 4-1 速度圖 圖 4-2 負(fù)載圖 各個(gè)工作階段壓力的確定 由已知條件知50,16Dmm dmm啟動(dòng)時(shí)的工作壓力6112222475.81.4 10(5016 )4aFPA加速時(shí)的工作壓力6222221424.80.8 10(5016 )4aFPA快進(jìn)時(shí)的工作壓力6332221361.70.77 10(5016 )4aFPA工進(jìn)時(shí)的工作壓力6442223460.51.96 10(5016 )4aFPA返回時(shí)的工作壓力655211361.70.69 10504aFPA 流量分析快進(jìn)時(shí)22121(5016 ) 60.63 / mi

31、n4QAVL工進(jìn)時(shí)22222(5016 ) 20.21 / min4QAVL退刀時(shí)23135060.7/ min4QAVL 功率分析快進(jìn)時(shí)361110.63/60 101.4 1014.7PQW工進(jìn)時(shí)362220.21/60 101.96 106.86pQW退刀時(shí)3063330.7/60 100.69 108.05PQW附：進(jìn)退刀液壓缸工況圖如圖 4-3 所示附：進(jìn)退刀液壓缸工況圖：圖 4-3 進(jìn)、退刀液壓缸工況圖4.3 進(jìn)退刀液壓缸壁厚的計(jì)算根據(jù)最大工作壓力，取額定壓力6max1.96 10ap62 10nap當(dāng)時(shí)616 10nap1.5ynp根據(jù)17661.5 2 10500.752 2

32、100 10yp Dmm 為了方便設(shè)計(jì)和安裝去2mm4.4 進(jìn)退刀液壓缸的尺寸校核細(xì)長桿比344 0.53712016 10lm nd284220.0164.9 1048.67 1011( )13710000ckf AFNa ln k448.67 10253460.5kFnF所以桿的穩(wěn)定性足夠4.5 螺紋直徑的確定進(jìn)退刀液壓缸活塞桿上，行程檔快處螺紋直徑的計(jì)算及固定在缸體的螺桿的直徑的計(jì)算 螺紋處直徑的確定直徑 d 的計(jì)算 材料選用 45 號(hào)鋼 （公式 4-8）1.3tpFd （公式 4-9）spps 662360 1042.35 10/8.5N m3450.6tFN61.3 3460.510

33、42.35 10dmm驗(yàn)算最大應(yīng)力max221.661.66 3460.557.40.01taFMPd極限360 18022saMP應(yīng)力幅， （公式 4-10）21.57ctak Fd0.2ck 20.2 3460.54.41.57 0.01aaMP （公式 4-11）1TaapS k11,200,3,3TapSk1 200 22.223 3aaMP強(qiáng)度足夠 螺桿直徑的計(jì)算直徑的計(jì)算受載荷性質(zhì)與螺紋處相同，材料用 35 號(hào)鋼 1.3tpFd3460.5tFN 663235 1027.65 10/8.5sppN mS 取61.3 3460.512.727.65 10dmm15dmm驗(yàn)算最大應(yīng)力

34、max221.661.66 3460.525.50.015taFMPdmax235 117.522saMP應(yīng)力幅 220.2 3460.51.961.571.57 0.015ccaak FMPd 11 14015.563 3TaaaapMPS k強(qiáng)度足夠5 泵的設(shè)計(jì)5.1 確定泵的實(shí)際工作壓力Bp 前面已算的最大額定壓力為622 10apMP (公式 5-1)2BPPPPPP 總總沿程局部對(duì)于油路采用調(diào)速閥系統(tǒng)可初估為，故取P總5（51510aP）1aPMP總 所以66(2 1) 103 10BaPP 5.2 確定泵的流量確定液壓泵的流量，為泄漏系數(shù)取maxBQkQk1.1k 由分析知第五階段

35、流量最大： maxQQQ退松 0.7/ min 1.6 / min2.3 / minLLL （公式 5-2）maxBQkQ =31.1 2.3 102.53 / minL5.3 選取泵根據(jù)液壓泵最大工作壓力和流量63 10appp 2.53 / minPQL選取泵為型 輸出流量為12.5YB 3.8/ minL5.4 確定電機(jī)功率 （公式 5-3）310PPPP QN泵的最大工作壓力pp 泵的額定流量PQ 泵的機(jī)械效率，取值為 0.863333 103.8/60 100.24100.8100.8PPP QNKW選型電動(dòng)機(jī)18，額定功率為，轉(zhuǎn)速8024Y0.75kw1390 / minr6 液壓

36、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及元件的選擇確定液壓泵的類型及調(diào)速方式19 參考同類機(jī)床，選用單作用葉片泵供油，調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速的開式回路選用執(zhí)行元件因系統(tǒng)動(dòng)作循環(huán)要求正向快進(jìn)和工作，反向快退，且快進(jìn)和快退的速度相同，因此選用單活塞液壓缸。換向回路的選擇本系統(tǒng)對(duì)換向的平穩(wěn)性沒有嚴(yán)格的要求，所以選用電磁換向閥的換向回路，選用了三位四通換向閥。為了提高換向的位置精度，采用死擋鐵和壓力繼電器的行程終點(diǎn)返程控制。組成液壓系統(tǒng)繪原理圖將上述所選定的液壓回路進(jìn)行組合，并根據(jù)要求作必要的修改補(bǔ)充，即組成如圖 6-1所示的液壓系統(tǒng)圖。6.1 液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖 6-1 液壓控制系統(tǒng)原理圖1-送料缸 2-夾具缸 3-進(jìn)刀缸

37、4-單向調(diào)速閥 5-行程閥6-三位四通換向閥 7-溢流閥 8-單作用葉片泵 9-過慮器6.2 各個(gè)動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)過程(1)送料當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕 X 后，,1DT 得電也就是電液換向閥左位，壓力油經(jīng)單向調(diào)速閥流入送料液壓缸的有桿腔，使送料液壓缸開始送料。(2)裝夾送料到適當(dāng)位置時(shí)碰上行程開關(guān) 2J，行程開關(guān)發(fā)出電信號(hào)給控制電磁閥，4DT 得電，液壓油經(jīng)過調(diào)速閥 10 流入夾具缸的有桿腔，從而實(shí)現(xiàn)夾緊工動(dòng)作。(3)進(jìn)刀（送料機(jī)構(gòu)復(fù)位）夾緊缸把工件夾緊到一定程度時(shí)碰到行程開關(guān) 3J，壓力繼電器 1YT 分別給信號(hào)于2DT,6DT 和 MC 使 2DT 得電送料機(jī)構(gòu)開始位置，使 6DT 得電，液壓油經(jīng)過單向

38、調(diào)速閥 4 流入進(jìn)刀缸的有桿腔，進(jìn)刀液壓缸開始進(jìn)刀，與此同時(shí) MC（電磁摩擦離合器動(dòng)作）接通主軸的扭矩傳動(dòng)，使主軸運(yùn)轉(zhuǎn)。(4)碰到擋鐵，刀架停留當(dāng)進(jìn)刀液壓缸加工工件到一定程度時(shí)碰到擋鐵，此時(shí)擋鐵的作用刀架停留(5)退刀同時(shí)松夾由于擋鐵的作用使刀架停留，此時(shí)使壓力繼電器 2YT 給信號(hào)于3DT,5DT， 3DT 得電，壓力油經(jīng)過減壓閥 8，單向閥 9，單向調(diào)速閥 4 流入液壓缸的無桿腔，夾緊液壓缸松開為送料液壓缸創(chuàng)造條件，5DT 液壓油經(jīng)過單向調(diào)速閥 4 流入進(jìn)刀缸的無桿腔，從而實(shí)現(xiàn)退刀，MC 失電切斷主軸的扭矩傳遞。6.3 控制元件的選取液壓控制閥（簡稱液壓閥）在液壓系統(tǒng)中的功用是通過控制調(diào)節(jié)

39、液壓系統(tǒng)中油液的流向、壓力和流量，使執(zhí)行器及其驅(qū)動(dòng)的工作機(jī)構(gòu)獲得所需的運(yùn)動(dòng)反向、推力（轉(zhuǎn)矩）及運(yùn)動(dòng)速度（轉(zhuǎn)速）等。任何一個(gè)液壓系統(tǒng)，無論其如何簡單，都不能缺少液壓閥；同一工藝目的的液壓機(jī)械設(shè)備，通過液壓閥的不同組合使用，可以組成油路結(jié)構(gòu)截然不同的多種液壓系統(tǒng)方案，因此，液壓閥是液壓技術(shù)中品種與規(guī)格最多、應(yīng)用最廣泛、最活躍的部分（元件） ；一個(gè)新設(shè)計(jì)或正在運(yùn)轉(zhuǎn)的液壓系統(tǒng)，能否按照既定要求正常可靠運(yùn)行，在很大程度上取決于其中所采用的各種液壓閥的性能優(yōu)劣及參數(shù)匹配是否合理?？刂崎y元件的規(guī)格根據(jù)系統(tǒng)最高工作壓力和最大流量，在標(biāo)準(zhǔn)元件的產(chǎn)品樣本中選取如圖6-1 所示。表 6-1 控制元件的選取序號(hào)元件名

40、稱最大流量 L/min型號(hào)4單向調(diào)速閥1.96L/minQF3-6aB5行程閥0.7L/min24C-10B6電磁換向閥1.96L/min34DYO-B32H-T7順序閥0.7L/minXDIF-B20F8單作用葉片泵3.8L/minYB1-2.59過慮器7.6L/minXU-102006.4 管道及密封圈的選擇管道內(nèi)徑計(jì)算 各缸的出油口管道直徑應(yīng)保證滿足該液壓缸通過的最大流量，流經(jīng)液壓缸有桿腔和無桿腔油管的實(shí)際最大流量分別為、，按照20表 1-15 的推薦值取油管內(nèi)1.3 / minL1.96 / minL油液的允許流速為。0.6/m s （公式 6-1）max4Qdv有 34 1.37/6

41、0 106.93.14 0.6mm 3max44 1.96/60 108.33.14 0.6Qdmmv無選擇管道直徑,8dmm有10dmm無管道壁厚的計(jì)算 （公式 6-2）2 pd-管道內(nèi)最高工作壓力-管道內(nèi)徑d-管道材料的許用應(yīng)力 661.96 10430.422 2 100 10pdmm為了設(shè)計(jì)和安裝的合理取mm2密封圈的選擇密封裝置的功能是防止液壓系統(tǒng)中工作介質(zhì)的內(nèi)外泄漏與外界灰塵、金屬屑等異物的侵入以及由此引起的污染，保證液壓系統(tǒng)正常工作。對(duì)密封裝置的主要要求有：在一定的壓力、溫度范圍內(nèi)具有良好的密封性能；有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，密封裝置引起的摩擦系數(shù)小且摩擦力穩(wěn)定；耐磨性好，耐腐蝕、不易老化，

42、壽命長，磨損后在一定程度上能自動(dòng)補(bǔ)償；結(jié)構(gòu)簡單，制造維護(hù)方便，價(jià)格低廉。本液壓系統(tǒng)采用的密封圈為 O 型密封圈，它用耐油橡膠壓制而成的圓界面密封件。依靠預(yù)壓縮消除間隙而實(shí)現(xiàn)密封，能隨著壓力 P 的增大自動(dòng)提高密封件與密封表面的接觸應(yīng)力，從而提高密封作用，且能在磨損后自動(dòng)補(bǔ)償。結(jié)構(gòu)簡單、密封性好、價(jià)廉、范圍廣，既可用于外徑或內(nèi)徑密封也可以用于端面密封；高低壓均可用，密封壓力最高可達(dá) 100MP 或更高，作往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封時(shí)，最大運(yùn)動(dòng)速度達(dá)0.5/S。密封圈型號(hào)為。10 0.303452.1 92GGB7 油箱的設(shè)計(jì)7.1 求容積根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，經(jīng)驗(yàn)系數(shù)PvQ由于是低壓工作，經(jīng)驗(yàn)系數(shù)2124 故取4液壓泵的最大流量3.8 / minPQ