鉆、鏜兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計說明書課件

1、鉆、鏜兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計摘要 液壓傳動是以液壓油為工作介質(zhì)，通過動力元件將原動機(jī)的機(jī)械能變?yōu)橐簤河偷膲毫δ?，再通過控制元件，然后借助執(zhí)行元件將壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，驅(qū)動負(fù)載實(shí)現(xiàn)直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動。液壓系統(tǒng)是液壓設(shè)備的重要組成部分，它與設(shè)備主體的關(guān)系密切，兩者的設(shè)計通常需要同時進(jìn)行。本次設(shè)計介紹了液壓系統(tǒng)的設(shè)計過程，具體講解了設(shè)計的步驟，分析了液壓系統(tǒng)的功能設(shè)計、需求分析所達(dá)到的目的，介紹總體設(shè)計方案的擬定方法、液壓系統(tǒng)原理圖的擬定過程、液壓元件的選擇方法及液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算方法。液壓系統(tǒng)設(shè)計原則是：深入調(diào)研，充分認(rèn)識設(shè)備應(yīng)具有的功能，從而分解出液壓系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計需求；同時應(yīng)注意設(shè)備的特殊性，吸

2、取國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，力求設(shè)計出的系統(tǒng)有質(zhì)量輕、體積小、效率高、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞 液壓傳動 功能設(shè)計 液壓系統(tǒng)原理圖 性能驗(yàn)算 目錄引言4第一章 設(shè)計任務(wù)61.1要求61.2功能分析、需求設(shè)計6第二章 工況分析72.1運(yùn)動參數(shù)分析72.2動力參數(shù)分析7第三章 計算液壓缸尺寸和所需流量93.1工作壓力的確定93.2計算液壓缸的尺寸93.3確定液壓缸所需的流量113.4夾緊缸的有效工作面積、工作壓力和流量的確定11第四章 液壓系統(tǒng)圖的擬定134.1確定執(zhí)行元件的類型134.2換向方式確定134.3調(diào)速方式的選擇134.4快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)的控制方式的選擇134.5終點(diǎn)轉(zhuǎn)換控制方式的選擇134.6實(shí)現(xiàn)快速

3、運(yùn)動的供油部分設(shè)計144.7夾緊回路的確定14第五章 選擇液壓元件165.1選擇液壓泵165.2選擇閥類元件175.3 確定油管尺寸175.4確定郵箱容量18第六章 計算壓力損失和壓力閥的調(diào)整值206.1沿程壓力損失206.2局部壓力損失206.3總的壓力損失21結(jié)論22致謝23參考文獻(xiàn)24引言制造業(yè)的歷史可追溯到幾百萬年前的舊石器時代。猿進(jìn)化成人的一個重要的標(biāo)志就是工具的。社會的制造?？梢姡ぞ叩闹圃鞂θ祟惖挠绊懯菢O其巨大的。從某種程度上說，工具的先進(jìn)水平?jīng)Q定著生產(chǎn)力的高低發(fā)展與變革，是伴隨著勞動工具的發(fā)展與變革。制造業(yè)是任何一個發(fā)達(dá)國家的基礎(chǔ)工業(yè)，是一個國家綜合國力的重要體現(xiàn)。而在制造業(yè)中

4、，液壓系統(tǒng)又是制造業(yè)的基礎(chǔ)，得到了各個國家的高度重視。尤其在今天以知識為驅(qū)動的全球化經(jīng)濟(jì)浪潮中，由于激烈的市場競爭，夾具工業(yè)的內(nèi)涵、深度和廣度都發(fā)生著深刻的變化，各種新的液壓系統(tǒng)、制造加工方法不斷出現(xiàn)，推動著我們的社會不斷的向前發(fā)展。液壓系統(tǒng)是現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)。它的技術(shù)水平在很大程度上決定了產(chǎn)品的質(zhì)量和市場的競爭力。隨著我國加入“WTO”步伐的日益加快。“入世”將對我國夾具工業(yè)產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響，經(jīng)濟(jì)全球化的趨勢日益明顯，同時世界眾多知名公司不斷進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，國內(nèi)市場的國際性進(jìn)一步顯現(xiàn)，該行業(yè)的將經(jīng)受更大的沖擊，競爭也會更加劇烈。在如此嚴(yán)峻的行業(yè)背景下，我國的技術(shù)人員經(jīng)過不斷的改革和創(chuàng)新使得我

5、國的模具水平有了較大的提高，大型、復(fù)雜、精密、高效和長壽命的液壓又上了新臺階。液壓是每個機(jī)制制造方面目前普遍用的，它可以大批量生產(chǎn)，節(jié)省人力物資，效率相對高，操作方便，結(jié)構(gòu)合理，它的成本低廉，適合廣大人群所承受的能力。畢業(yè)設(shè)計的意義：畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生從學(xué)習(xí)向工作過度的綜合鍛煉，也是一次提高和再學(xué)習(xí)的機(jī)會。畢業(yè)設(shè)計從準(zhǔn)備到設(shè)計結(jié)束幾乎要花去一個學(xué)期的時間，最后要形成一整套的文檔資料。畢業(yè)設(shè)計也是對學(xué)生最后的綜合考核，因此，扎實(shí)認(rèn)真高質(zhì)量的完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)，具有重要意義！1.通過畢業(yè)設(shè)計的準(zhǔn)備工作，進(jìn)一步提高我們獨(dú)立調(diào)研能力以及專業(yè)業(yè)務(wù)素質(zhì)。并通過文獻(xiàn)查閱、現(xiàn)場收集資料等工作。鍛煉解決液壓系統(tǒng)的問題

6、的能力。2. 能鞏固深化擴(kuò)充我們的專業(yè)知識，并通過畢業(yè)設(shè)計中對涉及到的問題的分析研究，提出我們自己的見解和觀點(diǎn)。3.通過畢業(yè)設(shè)計，樹立良好的工作思想和細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的工作態(tài)度，為一個未來的工程師奠定基礎(chǔ)！這次設(shè)計使我能綜合運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)知識，獨(dú)立的分析和解決工藝問題，初步具備了設(shè)計一個中等復(fù)雜程度零件（輸出軸）的工藝規(guī)程的能力和運(yùn)用夾具設(shè)計的基本原理和方法，擬訂液壓設(shè)計方案，完成液壓結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力，為未來從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。由于能力所限，經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計中還有許多不足之處，希望各位老師多加指教。第一章 設(shè)計任務(wù)液壓系統(tǒng)的設(shè)計是整個機(jī)器設(shè)計的

7、一部分，它的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器的用途、特點(diǎn)和要求，利用液壓傳動的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)原理圖，再經(jīng)過必要的計算來確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來選用液壓元件的規(guī)格和進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。1.1要求液壓系統(tǒng)完成快進(jìn)工進(jìn)死擋鐵停留快退原位停止的工作循環(huán)，并完成工作的定位與夾緊。機(jī)床的快進(jìn)速度為5m/min，快退速度與快進(jìn)速度相等。工進(jìn)要求是能在20-100mm/min范圍內(nèi)無級調(diào)速。最大行程為500mm,工進(jìn)行程為300mm。最大切削力為12000N運(yùn)動部件自重為20000N。導(dǎo)軌水平放置。工件所需夾緊力不得超過6500N，最小不低于4000N。夾緊缸的行程為50mm，由松開到夾緊的時間t

8、1=1s，啟動換向時間t2=0.2s。1.2功能分析、需求設(shè)計1. 設(shè)備用途、操作過程、周期時間、工作特點(diǎn)、性能指標(biāo)和作業(yè)環(huán)境的要求。2. 液壓系統(tǒng)必須完成的動作、運(yùn)動形式、執(zhí)行元件的載荷特性、行程和對速度的要求。3 動作的順序、控制精度、自動化程度和連鎖要求。4 防塵、防寒、噪爆、噪聲控制要求。5 效率、成本、經(jīng)濟(jì)性和可靠性要求等。第二章 工況分析2.1運(yùn)動參數(shù)分析 根據(jù)主機(jī)要求畫出動作循環(huán)圖，如圖1所示；然后根據(jù)動作循環(huán)圖和速度要求畫出速度v與行程s的工況圖，2（a）所示。2.2動力參數(shù)分析 2.2.1計算各階段的負(fù)載 啟動和加速階段的負(fù)載Fq從靜止到快速的啟動時間很短，故以加速過程進(jìn)行計

9、算，但摩擦阻力仍按靜摩擦阻力考慮。式中 Fj靜摩擦阻力，計算時，其摩擦系數(shù)可取0.160.2； Fg慣性阻力，可按牛頓第二定律求出：Fm密封產(chǎn)生的阻力。按經(jīng)驗(yàn)可取Fm0.1Fq，所以故 快速階段的負(fù)載Fk式中 Fdm動摩擦阻力，取其摩擦系數(shù)為0.1； Fm密封阻力，取Fm0.1Fk，所以故 工進(jìn)階段的負(fù)載Fgj式中 Fdm動摩擦阻力，取其摩擦系數(shù)為0.1 Fqx切削力 Fm密封阻力，取Fm0.1Fgj，所以故 其余制動負(fù)載及快退負(fù)載等也可按上面類似的方法計算。2.2.2繪制工況圖根據(jù)上述計算得出的負(fù)載，可初步繪制出負(fù)載F與行程S的工況圖，如圖2所示。第三章 計算液壓缸尺寸和所需流量3.1工作壓

10、力的確定工作壓力可根據(jù)負(fù)載來確定?，F(xiàn)按有關(guān)要求，取工作壓力P3Mpa。3.2計算液壓缸的尺寸3.2.1液壓缸的有效工作面積A1（如圖3所示）圖3 液壓缸工作示意圖液壓缸內(nèi)徑為根據(jù)有關(guān)要求，取標(biāo)準(zhǔn)值D=80mm。3.2.2活塞桿直徑要求快進(jìn)與快退的速度相等，故用差動連接的方式，所以取d=0.7D=56mm，再取標(biāo)準(zhǔn)值為d=55mm。3.2.3缸徑、桿徑取標(biāo)準(zhǔn)值后的有效工作面積無桿腔有效工作面積為活塞桿面積為 有桿腔有效工作面積為 表44 液壓缸 內(nèi)徑尺寸系列（GB2348-80） (mm)810121620253240506380(90)100(110)125(140)160(180)200(2

11、20)250320400500630注：括號內(nèi)的數(shù)值為非優(yōu)先選用值。 表45 活塞桿直徑尺寸系列 （mm）4568101214161820222528323640455056637080901001101251401601802002202502803201364003.3確定液壓缸所需的流量快進(jìn)流量qkj為快退流量qkt為工進(jìn)流量為3.4夾緊缸的有效工作面積、工作壓力和流量的確定3.4.1確定夾緊缸的工作壓力根據(jù)最大夾緊力，參考第四章內(nèi)容，取工作壓力Pj=1.8Mpa。3.4.2計算夾緊缸有效面積、缸徑、桿徑夾緊缸有效面積Aj為夾緊缸直徑Dj為取標(biāo)準(zhǔn)值為Dj=70mm，則夾緊缸有效面積為活塞

12、桿直徑dj為夾緊缸在最小夾緊力時的工作壓力為3.4.3計算夾緊的流量qj第四章 液壓系統(tǒng)圖的擬定4.1確定執(zhí)行元件的類型1.工作缸：根據(jù)本設(shè)計的特點(diǎn)要求，選用無桿腔面積等于兩倍有桿腔面積的差動液壓缸。2.夾緊缸：由于結(jié)構(gòu)上的原因并為了有較大的有效工作面積，采用單桿液壓缸。4.2換向方式確定為了便于工作臺在任意位置停止，使調(diào)整方便，所以采用三位換向閥。為了便于組成差動連接，應(yīng)采用三位五通換向閥?？紤]本設(shè)計機(jī)器工作位置的調(diào)整方便性和采用液壓夾緊的具體情況，采用Y型機(jī)能的三位五通換向閥。4.3調(diào)速方式的選擇 在組合機(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)鉆、鏜類專機(jī)工作時對低速性

13、能和速度負(fù)載都有一定要求的特點(diǎn)，采用調(diào)速閥進(jìn)行調(diào)速。為了便于實(shí)現(xiàn)壓力控制，采用進(jìn)油節(jié)流調(diào)速。同時為了保證低速進(jìn)給時的平穩(wěn)性并避免鉆通孔終了時出現(xiàn)前沖現(xiàn)象，在回油路上設(shè)有背壓閥。4.4快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)的控制方式的選擇為了保證轉(zhuǎn)換平穩(wěn)、可靠、精度高，采用行程控制閥。4.5終點(diǎn)轉(zhuǎn)換控制方式的選擇根據(jù)鏜削時停留和控制軸向尺寸的工藝要求，本機(jī)采用行程開關(guān)和壓力繼電器加死擋鐵控制。4.6實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動的供油部分設(shè)計因?yàn)榭爝M(jìn)、快退和工進(jìn)的速度相差很大，為了減少功率損耗，采用雙聯(lián)泵驅(qū)動（也可采用變量泵）。工進(jìn)時中壓小流量泵供油，并控制液控卸荷閥，使低壓大流量泵卸荷；快進(jìn)時兩泵同時供油。4.7夾緊回路的確定由于夾緊回路

14、所需壓力低于進(jìn)給系統(tǒng)壓力，所以在供油路上串聯(lián)一個減壓閥。此外為了防止主系統(tǒng)壓力下降時影響夾緊系統(tǒng)的壓力，所以在減壓閥后串接一個單向閥。夾緊缸只有兩種工作狀態(tài)，故采用二位閥控制。這里采用二位五通帶鋼球定位的電磁換向閥。為了實(shí)現(xiàn)夾緊后才能讓滑臺開始快進(jìn)的順序動作，并保證進(jìn)給系統(tǒng)工作時夾緊系統(tǒng)的壓力始終不低于所需的最小夾緊壓力，故在夾緊回路上安裝一個壓力繼電器。當(dāng)壓力繼電器動作時，滑臺進(jìn)給；當(dāng)夾緊壓力降到壓力繼電器復(fù)位值時，換向閥回到中位，進(jìn)給停止。根據(jù)以上分析，繪出液壓系統(tǒng)原理圖 鉆、鏜兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)原理圖第五章 選擇液壓元件5.1選擇液壓泵5.1.1泵的工作壓力的確定.泵的工作壓力可按缸的

15、工作壓力加上管路和元件的壓力損失來確定，所以要等到系統(tǒng)壓力損失后，才能最后確定。采用調(diào)速閥調(diào)速，初算時可取?？紤]背壓，現(xiàn)取泵的工作壓力初定為式中: 液壓缸的工作壓力； 系統(tǒng)的壓力損失。5.1.2泵的流量的確定：快速快退時泵的流量由于液壓缸采用差動連接方式，而有桿腔有效面積A2大于活塞桿面積A3，故在速度相同的情況下，快退所需的流量大于快進(jìn)的流量，故按快退考慮?？焱藭r缸所需的流量，故快退時泵應(yīng)供油量為 式中，K為系統(tǒng)的泄漏系數(shù)，一般取,此處取1.1。工進(jìn)時泵的流量工進(jìn)時缸所需的流量，故工進(jìn)時泵應(yīng)供流量為考慮到節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中溢流閥的性能特點(diǎn)，需加上溢流閥的最小溢流量（一般取3L/min），所以根據(jù)

16、組合機(jī)床的具體情況，從產(chǎn)品樣本中選用YB4/10型雙聯(lián)葉片泵。此泵在快速進(jìn)退時（低壓狀態(tài)下雙泵供油）提供的流量為在工進(jìn)時(高壓狀態(tài)下小流量的泵供油)提供的流量為故所選泵符合系統(tǒng)要求。5.1.3驗(yàn)算快進(jìn)、快退的實(shí)際速度當(dāng)泵的流量規(guī)格確定后，應(yīng)驗(yàn)算快進(jìn)、快退的實(shí)際速度，與設(shè)計要求相差太大則要重新計算。5.2選擇閥類元件各類閥可按通過該閥的最大流量和實(shí)際工作壓力選取。閥的調(diào)整壓力值必須在確定了管路的壓力損失和閥的壓力損失后才能確定，閥的具體選取可參考各種產(chǎn)品樣本手冊。 5.3 確定油管尺寸5.3.1油管的確定：可按公式：泵的流量最大為14l/min,但在系統(tǒng)快進(jìn)時，部分油管的流量可達(dá)28 l/min

17、，故按28 l/min計算，取v為4m/s,則5.3.2按標(biāo)準(zhǔn)選取油管可按標(biāo)準(zhǔn)選取內(nèi)徑d=12mm、壁厚為1mm的紫銅管。安裝方便處也可選內(nèi)徑d=12mm、外徑D=18mm的無縫鋼管。5.4確定郵箱容量本設(shè)計為中壓系統(tǒng)，郵箱有效容量可按泵每分內(nèi)公稱流量的倍來確定。郵箱有效容量為5.5液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計5.5.1缸體與缸蓋的連接形式：一般連接形式有法蘭連接、螺紋連接、外半環(huán)連接和內(nèi)半環(huán)連接。根據(jù)它們的優(yōu)缺點(diǎn)，選用法蘭連接：結(jié)構(gòu)簡單、成本低，容易加工、便于裝拆，能承受高壓。5.5.2活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)：一般連接形式有整體式結(jié)構(gòu)、螺紋連接、半環(huán)連接、錐銷連接。根據(jù)各自特點(diǎn)選擇整體式結(jié)構(gòu)連接。5.5

18、.3活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)：活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)包括活塞桿與端蓋、導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵和鎖緊裝置等。導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)可以做成端蓋整體式直接導(dǎo)向，也可以做成與端蓋分開的導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)。后者導(dǎo)向套磨損后便于更換，所以應(yīng)用較普遍。導(dǎo)向套的位置可安裝在密封圈的內(nèi)側(cè)，也可以裝在外側(cè)。一般油壓機(jī)常采用裝在外側(cè)的結(jié)構(gòu)，在高壓下工作時，使密封圈有足夠的油壓將唇邊張開，以提高密封性能。活塞桿處的密封形式有O形、V形、Y形和Yx形密封圈。為了清除活塞桿處外露部分沾附的灰塵，保證油液清潔及減少磨損，在端蓋外側(cè)增加防塵圈。常用的有無骨架防塵圈和J形橡膠密封圈，也可用毛氈圈防塵。5.5.4活塞及活塞桿處密封圈的選用：活塞

19、及活塞桿處的密封圈的選用應(yīng)根據(jù)密封的部位、使用的壓力、溫度、運(yùn)動速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈。根據(jù)表2-10中的密封圈及其使用參數(shù)，選擇O形圈加擋圈。5.5.5液壓缸的緩沖裝置：液壓缸帶動工作部件運(yùn)動時，因運(yùn)動件的質(zhì)量較大，運(yùn)動速度較高，則在到達(dá)行程終點(diǎn)時，會產(chǎn)生液壓沖擊，甚至使活塞與缸筒端蓋之間產(chǎn)生機(jī)械碰撞。為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，在行程末端設(shè)置緩沖裝置。環(huán)狀間隙式節(jié)流緩沖裝置：活塞端部的緩沖柱塞向端蓋方向運(yùn)動進(jìn)入圓柱形油腔時，將封閉在柱塞與端蓋間的油液從環(huán)狀間隙中擠出去，由于間隙很小，因而起節(jié)流緩沖作用。圓柱形緩沖柱塞，間隙大小不變，緩沖柱塞長度一般為10毫米左右，這種結(jié)構(gòu)制造容易，

20、但在緩沖開始時會出現(xiàn)壓力的峰值，采用圓柱形緩沖柱塞，緩沖時有明顯的漸減過程，錐的參數(shù)參照表2-11。5.5.6液壓缸的排氣裝置：對于運(yùn)動速度穩(wěn)定性要求較高的機(jī)床液壓缸和大型液壓缸，則需要設(shè)置排氣裝置，如排氣閥等。排氣閥一般安裝在液壓缸兩端的最高處。雙作用液壓缸需裝設(shè)兩個排氣閥，當(dāng)液壓缸需要排氣時，打開相應(yīng)的排氣閥，空氣連同油液經(jīng)過錐部縫隙和小孔排出缸外，直接連續(xù)排油時（不冒氣），就將排氣閥關(guān)死。5.5.7液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)包括液壓缸的安裝結(jié)構(gòu)、液壓缸進(jìn)出油口的連接等。（1）液壓缸的安裝形式根據(jù)安裝位置和工作要求不同有長螺栓安裝、腳架安裝、法蘭安裝、軸銷和耳環(huán)安裝等。（2）液壓缸進(jìn)、出油口形式及大小的確定： 液壓缸的進(jìn)出油口，可布置在端蓋或缸體上。對于活塞桿固定的液壓缸，進(jìn)、出油口可設(shè)在活塞桿端部。如果液壓缸無專用的排氣裝置，進(jìn)出油口應(yīng)設(shè)在液壓缸的最高處，以便空氣能首先從液壓缸排出。進(jìn)、出油口的形式一般選用螺孔或法蘭連接。第六章 計算壓力損失和壓力閥的調(diào)整值 根據(jù)計算慢上時管道內(nèi)的油液流動速度約為0.50m/s，通過的流量為1.5L/min，數(shù)