軸向柱塞泵泵體加工生產(chǎn)線專(zhuān)機(jī)及主輔助設(shè)備車(chē)基準(zhǔn)機(jī)床及雙頭鏜床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械CAD圖紙

1、摘 要21世紀(jì)的今天，社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展，科學(xué)技術(shù)高速進(jìn)步，人們對(duì)生產(chǎn)效率的追求是越來(lái)越高，尤其是在中國(guó)這樣的制造大國(guó)。在機(jī)械加工行業(yè) ，如果繼續(xù)沿用普通機(jī)床加工各類(lèi)零件，不但生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，質(zhì)量不穩(wěn)定，且很難實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。目前主要采用自動(dòng)或半自動(dòng)生產(chǎn)流水線來(lái)解決這一系列的問(wèn)題。軸向柱塞泵泵體是ZB40柱塞泵的關(guān)鍵零件之一。單件，小批量生產(chǎn)沿用普通機(jī)床加工，生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，質(zhì)量不穩(wěn)定。想要達(dá)到年產(chǎn)量1萬(wàn)臺(tái)/年，同時(shí)要提高生產(chǎn)率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、保證生產(chǎn)質(zhì)量就必須得采用專(zhuān)門(mén)的生產(chǎn)流水線來(lái)實(shí)現(xiàn)。本次設(shè)計(jì)主要采用液壓系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)流水線生產(chǎn)加工過(guò)程的部份自動(dòng)化。我這次做的工作是車(chē)基準(zhǔn)機(jī)床及

2、雙頭鏜床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。從整個(gè)零件的加工過(guò)程來(lái)看，基準(zhǔn)的精確度直接影響著以后工序的加工過(guò)程精度，即在加工過(guò)和中基準(zhǔn)的精度得要非常的重視。本設(shè)計(jì)過(guò)程要鏜的孔在裝配中起著重要的作用，如果加工過(guò)程中鏜孔的精度不能達(dá)到精度要求，那么就可能出現(xiàn)不能裝配或是裝配后不能正常使用，即成為廢品。因此，因此在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，我采用液壓系統(tǒng)來(lái)解決普通機(jī)床加工的不足。關(guān)鍵詞：(1)、進(jìn)入液壓缸，（2）、換向閥，（3）、進(jìn)入液壓缸，（4），向右移動(dòng) （5）、的左腔.AbstractIn the 21st century, with the steady development of our socio-economy a

3、nd rapid advance of scientific and technological, people pursuit of efficiency of production become more and more urgent, especially in China, which is a big manufacturing country.In the mechanical processing industry, if we continue to use ordinary machine tool to process various components, it wil

4、l results in low production efficiency, labor intensity and unsteady quality, which is very difficult to achieve mass production. At present, we mainly use the automatic or semi-automatic production lines to solve those issues. Axial piston pump Body Pump is ZB40 one of the key components. Single pi

5、eces and small batch production by using ordinary machine processing result in low productivity, labor intensity and quality instability. Try to achieve annual output of 10,000 units/ year, we should increase productivity, reduce labor intensity and assure quality in a new producing line.This design

6、 focuses on hydraulic pipeline systems, which is used to achieve the production process of automation. My work on this design is to design the standard of lathing and the headed benchmark boring machine hydraulic system. From the entire parts of the machining process, the benchmark precision direct

7、impact on the future operations of the processing accuracy, so the accuracy of the benchmarks needs to be very seriously. The design process should be boring holes in the assembly plays an important role. If processing Boring not achieve the accuracy and precision, it is possible that no assembly or

8、 assembly after normal use, that is to say the products will become as scrap. Therefore, in this design, I mainly use hydraulic system to solve those deficiencies of ordinary Machining. Keys: (1) Directional Valve), (2) Check Valve, (3) Directional Valve (4) Work Table (5) Cylinder.目 錄中文摘要I英文摘要 II第1

9、章 車(chē)基準(zhǔn)機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)11.1編制車(chē)基準(zhǔn)端面和車(chē)基準(zhǔn)外圓的加工工序過(guò)程卡片1分析零件圖1確定毛坯尺寸2擬定加工工藝路線3確定工序尺寸及工差4確定切削用量及工時(shí)5填寫(xiě)加工工序卡片91.2后刀架縱向液壓缸設(shè)計(jì)9負(fù)載分析9負(fù)載圖和速度圖的繪制10液壓缸主要參數(shù)的確定11液壓缸的強(qiáng)度校核12穩(wěn)定性校核14液壓缸在不同階段的壓力、流量、功率計(jì)算151.3后刀架橫向液壓缸設(shè)計(jì)16負(fù)載分析17負(fù)載圖和速度圖的繪制18液壓缸主要參數(shù)的確定18液壓缸的強(qiáng)度校核19穩(wěn)定性校核21液壓缸在不同階段的壓力、流量、功率計(jì)算231.4前刀架橫向液壓缸和縱向液壓缸設(shè)計(jì)241.5夾緊液壓缸設(shè)計(jì)24夾緊液壓缸負(fù)載分析24夾

10、緊液壓缸負(fù)載圖和速度圖的繪制25夾緊液壓缸主要參數(shù)的確定26夾緊液壓缸的強(qiáng)度校核27夾緊液壓缸穩(wěn)定性校核28夾緊液壓缸在不同階段的壓力、流量、功率計(jì)算291.6頂尖液壓缸設(shè)計(jì)301.7液壓系統(tǒng)圖的擬定30液壓回路的選擇31液壓回路的綜合331.8液壓元件的選擇34液壓泵和電動(dòng)機(jī)34閥類(lèi)元件及輔助元件35油管和油箱361.9液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算37第2章 雙頭鏜床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 382.1編制雙頭半精鏜加工工序過(guò)程卡片38分析零件圖38確定毛坯尺寸39擬定加工工藝路線40確定工序尺寸及公差40確定切削用量及工時(shí)40填寫(xiě)加工工序卡片412.2雙頭鏜床左右動(dòng)力頭液壓缸設(shè)計(jì)41液壓缸負(fù)載分析42液壓缸負(fù)載

11、圖和速度圖的繪制43液壓缸主要參數(shù)的確定43液壓缸的強(qiáng)度校核44液壓缸穩(wěn)定性校核46液壓缸在不同階段的壓力、流量、功率計(jì)算472.3雙頭鏜床夾緊液壓缸設(shè)計(jì)472.4雙頭鏜床液壓系統(tǒng)圖的擬定48雙頭鏜床液壓回路的選擇48雙頭鏜床液壓回路的綜合擬定502.5雙頭鏜床液壓系統(tǒng)元件的選擇51雙頭鏜床液壓系統(tǒng)液壓泵和電動(dòng)機(jī)51雙頭鏜床液壓系統(tǒng)閥類(lèi)元件及輔助元件52雙頭鏜床液壓系統(tǒng)油管和油箱532.6雙頭鏜床液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算54設(shè) 計(jì) 總 結(jié) 55參 考 文 獻(xiàn)56致 謝57附 表 58第1章 車(chē)基準(zhǔn)機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)車(chē)基準(zhǔn)加工示意圖如下:圖1-1 車(chē)基準(zhǔn)加工示意圖上圖由五個(gè)部分組成,在加工過(guò)程中共須要設(shè)

12、計(jì)六個(gè)液壓缸實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)對(duì)這些液壓缸設(shè)計(jì)如下。1.1 編制車(chē)基準(zhǔn)端面和車(chē)基準(zhǔn)外圓的加工工序過(guò)程卡片1.1.1 分析零件圖本泵體為灰鑄鐵HT200,壓力鑄造而成,7級(jí)精度其加工序加工圖如下：圖1-2車(chē)基準(zhǔn)加工工序圖本設(shè)計(jì)要設(shè)計(jì)加工A端面和B圓柱面。由圖上反應(yīng)出來(lái)的公差可知道，車(chē)這兩個(gè)面要分兩步進(jìn)行。即：粗車(chē)和半精車(chē)。1.1.2 確定毛坯尺寸1.1.2.1 外圓加工總余量外圓 表面粗造度為： 。由機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)表6.3可知，要達(dá)到此精度：粗車(chē)半精車(chē)即可實(shí)現(xiàn)(如圖1-2)。由機(jī)械加工實(shí)用手冊(cè)表3.1-26得：基本尺寸在50mm120mm的單邊余量為6mm 即毛坯總余量為：因?yàn)槭菈毫﹁T造，且為7級(jí)精度。

13、由機(jī)械加工實(shí)用手冊(cè)表2.3-9可知其公差值，由偏差得上下偏差為所以外圓尺寸為圖1-3 余量尺寸鏈外圓加工總余量如下表表1-1基本尺寸ESIS610.3-0.3-55+0.03375+0.022560.3375-0.0775 1.1.2.2 基準(zhǔn)端面總加工余量圖1-4基準(zhǔn)端面余量尺寸鏈圖由圖1-4得表1-2 基本尺寸ESIS237-197-5531-0.5 由表1-1得 1.1.3 擬定加工工藝路線由圖1-1和1-2可確定其加工工藝路線圖如下：圖1-5 加工工藝路線圖1.1.4 確定工序尺寸及工差1.1.4.1 端面半精車(chē)由機(jī)械加工實(shí)用手冊(cè)表3.32-21得半精車(chē)工序余量： 粗車(chē)端面尺寸偏差為:

14、 ，即：半精車(chē)工序余量1.1.4.2 端面粗車(chē)其加工余量尺寸鏈圖如下：圖1-6 端面粗車(chē)余量尺寸鏈表1-3基本尺寸ESIS30.5-0.5-1.3+0.54+0.351.7+1.04-0.15由表得， ，1.1.4.3 外圓半精車(chē)外圓由機(jī)械加工工藝手冊(cè)第一卷表3.2-2得：半精車(chē)加工余量Z=1.8，半精車(chē)直徑偏差:-0.35-0.54即：。即粗車(chē)后直徑為：1.1.4.4 粗車(chē)外圓其加工余量尺寸鏈如圖圖1-7 余量尺寸鏈表1-4基本尺寸ESIS6+0.3375-0.0775-1.8+0.5+0.354.2+0.8775+0.2725由表得：，1.1.5 確定切削用量及工時(shí)1.1.5.1 粗車(chē)端面

15、已知：，由機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.4-3得：當(dāng)車(chē)刀刀桿B×H=16×25，工件長(zhǎng)度在100400mm, 其,取(1)、計(jì)算切削速度由機(jī)械加工工藝手冊(cè)表8.4-8得公式 (1-1)其中： （壽命選T=60） （2）、確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 由機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)式1-3得： (1-2)按機(jī)床說(shuō)明，由機(jī)械加工工藝手冊(cè)表3.1-18可知跟相接近，即取，如果選則速度損失太大。所以實(shí)現(xiàn)切削速度為： (1-3)1.1.5.2 半精車(chē)端面已知：由機(jī)械加工工藝手冊(cè)其,?。?）、計(jì)算切削速度由機(jī)械加工工藝手冊(cè)表8.4-8得公式 (1-4)其中： （壽命選T=60）（2）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 由機(jī)械制造技術(shù)基

16、礎(chǔ)式1-3得： (1-5)按機(jī)床說(shuō)明，由機(jī)械加工工藝手冊(cè)表3.1-18可知跟相接近，即取，如果選則速度損失太大。所以實(shí)際切削速度為： (1-6)1.1.5.3 車(chē)端面的工時(shí)由機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.5-3得公式： (1-7)其中零件加工表面長(zhǎng)度（mm）; 、刀具的切入和切出長(zhǎng)度（mm）工伯每分鐘轉(zhuǎn)速（r/min）進(jìn)給次數(shù)；1.1.5.4 粗車(chē)外圓到 已知：由機(jī)械加工工藝手冊(cè),取(1) 計(jì)算切削速度由機(jī)械加工工藝手冊(cè)表8.4-8得公式: (1-8)其中： （壽命選T=60） (1-9)(2)、確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 由工機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)式3-1得 (1-10)按機(jī)床說(shuō)明，由機(jī)械加工工藝手冊(cè)表3.1-18

17、可知跟相接近，即取，如果選則速度損失太大。所以實(shí)際切削速度為： (1-11)1.1.5.5 粗車(chē)外圓工時(shí)機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.5-3得公式： (1-12)其中零件加工表面長(zhǎng)度（mm）; 、刀具的切入和切出長(zhǎng)度（mm）;工件每分鐘轉(zhuǎn)速（r/min）;進(jìn)給次數(shù).1.1.5.6 半精車(chē)外圓到 已知：由機(jī)械加工工藝手冊(cè)其,取(1)、計(jì)算切削速度由機(jī)械加工工藝手冊(cè)表8.4-8得公式 (1-13)其中： （壽命選T=60） (1-14)（2）、確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 由機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)式3-1得： (1-15)按機(jī)床說(shuō)明，由機(jī)械加工工藝手冊(cè)表3.1-18可知跟相接近，即取，如果選則速度損失太大。所以，實(shí)標(biāo)切削速

18、度為： (1-16)1.1.5.7 半精車(chē)外圓工時(shí)機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.5-3得公式： (1-17)其中零件加工表面長(zhǎng)度（mm）; 、刀具的切入和切出長(zhǎng)度（mm）工進(jìn)時(shí)每分鐘轉(zhuǎn)速（r/min）;進(jìn)給次數(shù)；即:車(chē)外圓基本總工時(shí)為： (1-18)1.1.6 填寫(xiě)加工工序卡片由以上計(jì)算數(shù)據(jù)得加工外圓和端面的加工工序卡片如附表1:1.2 后刀架縱向液壓缸設(shè)計(jì)對(duì)縱向液壓缸來(lái)說(shuō)，它要完成的動(dòng)作循環(huán)圖如下：圖1-9 后刀架縱向液壓缸動(dòng)作循環(huán)圖它的工作是車(chē)基準(zhǔn)外圓時(shí)提供縱向運(yùn)動(dòng)（走刀運(yùn)動(dòng)）。刀具材料為高速鋼，工件材料為鑄鐵HT200，硬度為HB190其快進(jìn)時(shí)速度為機(jī)床總工作臺(tái)重為：G=1000N（g=10）。

19、往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加減速度時(shí)間不超過(guò)0.2s.動(dòng)力滑臺(tái)采用燕尾導(dǎo)軌。其靜摩擦系數(shù)0.2，運(yùn)動(dòng)摩擦系數(shù)=0.1。其液壓缸示意圖如下：圖1-10 后刀架液壓缸示意圖1.2.1 負(fù)載分析縱向液壓缸主要是提供車(chē)外圓時(shí)的縱向運(yùn)動(dòng)，即車(chē)削時(shí)能夠提供其軸向切削力能滿(mǎn)足要求。YT15在車(chē)鑄鐵時(shí)軸向切削力由機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.4-21得 (1-19)其中,.注:在加工過(guò)程中加工條件不改變.即不考慮.1.2.1.1 阻力負(fù)載: 靜摩擦力: (1-20)動(dòng)摩擦力: (1-21)慣性負(fù): (1-22) (1-23)由此可得出液壓缸在各個(gè)工作階段的負(fù)載如下表：表1-5工況負(fù)載阻力負(fù)載力F(N)推力啟動(dòng)200222加速1581

20、76快進(jìn)100111工進(jìn)19932214快退100111注:1、 液壓缸的機(jī)械效率；2、 不考慮動(dòng)力滑臺(tái)上顛覆力矩的作用。1.2.2 負(fù)載圖和速度圖的繪制綜上計(jì)算數(shù)據(jù),速度圖按已知數(shù)值：， ， ， 快進(jìn)，工進(jìn) ，快退 。其負(fù)載圖和速度圖分別如下：圖1-11 縱向液壓缸負(fù)載圖和速度圖1.2.3 液壓缸主要參數(shù)的確定由表縱向液壓缸負(fù)載圖可知其最負(fù)載為2214N，由液壓傳動(dòng)表11-2可知，當(dāng)負(fù)載時(shí)，其工作壓力應(yīng)取,本設(shè)計(jì)中取.由<<液壓傳動(dòng)與控制>>表7-2可知:因?yàn)楸鞠到y(tǒng)是一般輕載的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng),背壓在應(yīng)在 之間，本設(shè)計(jì)中取。由<<液壓傳動(dòng)與控制>>

21、表7-3可知,當(dāng)液壓缸的工作壓力時(shí),活塞桿的直徑，本設(shè)計(jì)取。由<<液壓傳動(dòng)與控制>>表7-3,當(dāng)時(shí),液壓缸往返速率比,即。已知液壓缸有桿腔的 所以由<<液壓傳動(dòng)與控制>>式7-10得液壓缸無(wú)桿腔面積: (1-24)由上式得液壓缸有桿腔面積: (1-25)所以有桿腔的面積為：由此得液壓缸的內(nèi)徑: (1-26)活塞桿直徑為： (1-27)由<<液壓傳動(dòng)與控制>>表7-5和7-6(GB2348-80)得：液壓缸內(nèi)徑，活塞桿直徑。即有桿腔的實(shí)際面積為: ，液壓缸無(wú)桿腔實(shí)際面積為: 。1.2.4 液壓缸的強(qiáng)度校核1.2.4.1 液壓

22、缸軸向尺寸液壓軸向尺寸取決于負(fù)載運(yùn)動(dòng)的有效長(zhǎng)度（活塞在缸內(nèi)能移動(dòng)的極限距離）、導(dǎo)向長(zhǎng)度、活塞寬度、缸蓋聯(lián)接形式及安裝形式。圖 表示出了液壓缸各主要零件軸向尺寸之間的關(guān)系。由<<液壓與氣壓傳動(dòng)>>書(shū)活塞寬度.活塞有效行程取決于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的最大行程.導(dǎo)向滑動(dòng)面積長(zhǎng)度C的值:當(dāng)D>80mm時(shí)，.當(dāng)時(shí), ,因?yàn)镈=80mm,這里取。導(dǎo)向長(zhǎng)度L可由液壓與氣壓傳動(dòng)式（4-35）來(lái)確定。缸筒長(zhǎng)度。圖1-12 液壓缸尺寸圖1.2.4.2 缸筒的壁厚校核選缸筒材料為由<<機(jī)械工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)>>得 ,活塞桿材料為45鋼，取10mm.由<<液壓傳動(dòng)>

23、;> 可知道缸筒厚校核時(shí)分薄壁和厚壁兩種情況。當(dāng)時(shí)為薄壁。按式（50-20）進(jìn)行校核<<液壓傳動(dòng)>>： (1-28)式中，D為缸筒內(nèi)徑；為缸筒的試驗(yàn)壓力，當(dāng)時(shí)，取；而當(dāng)時(shí)，?。粸楦淄驳牟牧系脑S用應(yīng)力，為材料抗拉強(qiáng)度，n為安全系數(shù)，一般取5。，n取5。 按下公式進(jìn)行計(jì)算（<<液壓傳動(dòng)>>式5-21）: (1-29)=10mm>1.047mm 即：合格1.2.4.3 活塞桿徑d按<<液壓傳動(dòng)>>式5-22進(jìn)行校核： (1-30)式中，F(xiàn)為活塞桿上的作用力；為活塞桿材料的許用應(yīng)力： (1-31)即合格1.2.4.4

24、液壓缸蓋固定螺栓直徑(45鋼)取，校核按<<液壓傳動(dòng)>>式（5-23）進(jìn)行校核。 (1-32)其中，F(xiàn)為液壓缸負(fù)載F=2214N；Z為固定螺栓個(gè)數(shù)，取Z=6；K為螺紋擰緊系數(shù)，取K=1.4；為材料屈服極限， 本設(shè)計(jì)取：合格1.2.5 穩(wěn)定性校核活塞桿的長(zhǎng)取200mm，并采用一端固定一端自由。由液壓傳動(dòng)與控制可知道，受壓活塞桿，當(dāng)其軸向負(fù)載F超過(guò)穩(wěn)定臨界力時(shí)，會(huì)產(chǎn)生縱向彎曲而喪失穩(wěn)定，所以液壓缸的負(fù)載應(yīng)滿(mǎn)足下列條件： (1-33)其中液壓傳動(dòng)與控制式3-19式中 F-活塞桿最大軸向負(fù)載； -活塞桿產(chǎn)生縱向彎曲喪失穩(wěn)定的最小力，即能保持壓活塞桿穩(wěn)定的臨界力； -安全系數(shù)，其

25、值為臨界力 值與活塞桿的材料性質(zhì)、截面形狀、長(zhǎng)度、剛度以及液壓缸安裝方式等因素有關(guān)。一般當(dāng)液壓缸安裝長(zhǎng)度與活塞桿直徑之比(見(jiàn)表3-1液壓傳動(dòng)與控制)時(shí)，就易出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，就必須進(jìn)行壓桿穩(wěn)定性校核。這里近力學(xué)中有關(guān)公式進(jìn)行校核。由液壓傳動(dòng)與控制可知： (1-34)由上可知，所以用液壓傳動(dòng)與控制（3-21）公式進(jìn)行校核： (1-35)上式中 -安裝長(zhǎng)度，其值與安裝方式有關(guān)，見(jiàn)液壓傳動(dòng)與控制表3-1；-活塞的回轉(zhuǎn)半徑，-活塞桿橫截面慣性矩，對(duì)實(shí)心活塞桿本設(shè)計(jì)中：A-活塞桿橫截面積，活塞桿橫截面面積；m-柔性系數(shù)，對(duì)剛?cè)=85;-材料強(qiáng)度試驗(yàn)值，對(duì)鋼取-系數(shù)，對(duì)剛。 液壓缸支承方式?jīng)Q定的末端系數(shù)n

26、，可按液壓傳動(dòng)與控制表3-1選取 (1-36) (1-37) ，即合格！1.2.6 液壓缸在不同階段的壓力、流量、功率計(jì)算根據(jù)上述D與d的什，可估算液壓缸在各個(gè)工作階段中的壓力、流量和功率如下表：，表1-6工況負(fù)載回油腔壓力進(jìn)油腔壓力輸入流量輸入功率計(jì)算式快進(jìn)啟動(dòng)22200.059_加速17600.047_恒速11100.02926.390.013工進(jìn)221400.441.00540.007快退啟動(dòng)22200.044_加速17600.035_恒速11100.02226.140.011.3 后刀架橫向液壓缸設(shè)計(jì)后刀架橫向液壓缸主要是提供橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng).它要實(shí)現(xiàn):快進(jìn)工進(jìn)快退 圖1-13 橫向液壓缸

27、動(dòng)作循環(huán)圖它的工作是車(chē)基準(zhǔn)外圓時(shí)提供橫向運(yùn)動(dòng)（走刀運(yùn)動(dòng)）。刀具材料為高速鋼，工件材料為鑄鐵HT200，硬度為HB190其快進(jìn)時(shí)速度為機(jī)床總工作臺(tái)重為：G=1000N（g=10）。往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加減速度時(shí)間不超過(guò)0.2s.動(dòng)力滑臺(tái)采用燕尾導(dǎo)軌。其靜摩擦系數(shù)0.2，運(yùn)動(dòng)摩擦系數(shù)=0.1。其液壓缸示意圖如下：圖1-14 液壓缸示意圖1.3.1 負(fù)載分析縱向液壓缸主要是提供車(chē)外圓時(shí)的縱向運(yùn)動(dòng)，即車(chē)削時(shí)能夠提供其軸向切削力能滿(mǎn)足要求。YT15在車(chē)鑄鐵時(shí)軸向切削力根據(jù)機(jī)械加工過(guò)程卡片和機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.4-21 (1-38)其中,.注:在加工過(guò)程中加工條件不改變.即不考慮.1.3.1.1 阻力負(fù)載: 靜摩

28、擦力: (1-39)動(dòng)摩擦力: (1-40)慣性負(fù): (1-42) (1-43)由此可得出液壓缸在各個(gè)工作階段的負(fù)載如下表：阻力負(fù)載: 表1-7工況負(fù)載阻力負(fù)載力F(N)推力啟動(dòng)200222加速158176快進(jìn)100111工進(jìn)789.13877快退100111注:1、 液壓缸的機(jī)械效率2、 不考慮動(dòng)力滑臺(tái)上顛覆力矩的作用。1.3.2 負(fù)載圖和速度圖的繪制綜上計(jì)算數(shù)據(jù),速度圖按已知數(shù)值：， ， ， 快進(jìn)，工進(jìn) ，快退 。其負(fù)載圖和速度圖分別如下：圖1-15 液壓缸負(fù)載圖和速度圖1.3.3 液壓缸主要參數(shù)的確定由表圖1-15，可知道其最大負(fù)載為877N，由液壓傳動(dòng)表11-2可知，當(dāng)負(fù)載時(shí)，其工作壓

29、力應(yīng)取,本設(shè)計(jì)中取.由<<液壓傳動(dòng)與控制>>表7-2可知:因?yàn)楸鞠到y(tǒng)是一般輕載的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng),背壓在應(yīng)在 之間,本設(shè)計(jì)中取。由<<液壓傳動(dòng)與控制>>表7-3可知,當(dāng)液壓缸的工作壓力時(shí),活塞桿的直徑 ，本設(shè)計(jì)取。由<<液壓傳動(dòng)與控制>>表7-3,當(dāng)時(shí),液壓缸往返速率比,即。 已知液壓缸有桿腔的 所以由<<液壓傳動(dòng)與控制>>式7-10得液壓缸無(wú)桿腔面積: (1-44)由上式得液壓缸有桿腔面積: (1-45)即：所以液壓缸的內(nèi)徑: (1-46)活塞桿直徑d: (1-47)由<<液壓傳動(dòng)與控制&

30、gt;>表7-5和7-6(GB2348-80)?。阂簤焊變?nèi)徑活塞桿直徑即液壓缸有桿腔的實(shí)際面積為: (1-48)液壓缸無(wú)桿腔實(shí)際的面積為: (1-49)1.3.4 液壓缸的強(qiáng)度校核1.3.4.1 液壓缸軸向尺寸液壓軸向尺寸取決于負(fù)載運(yùn)動(dòng)的有效長(zhǎng)度（活塞在缸內(nèi)能移動(dòng)的極限距離）、導(dǎo)向長(zhǎng)度、活塞寬度、缸蓋聯(lián)接形式及安裝形式。圖1-16 表示出了液壓缸各主要零件軸向尺寸之間的關(guān)系。由<<液壓與氣壓傳動(dòng)>>書(shū)活塞寬度.活塞有效行程取決于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的最大行程.導(dǎo)向滑動(dòng)面積長(zhǎng)度C的值:當(dāng)D>80mm時(shí)，.當(dāng)時(shí), ,因?yàn)镈=80mm,這里取。導(dǎo)向長(zhǎng)度L可由液壓與氣壓傳動(dòng)式（

31、4-35）來(lái)確定。缸筒長(zhǎng)度。圖1-16 液壓缸尺寸圖1.3.4.2 缸筒的壁厚校核選缸筒材料為由<<機(jī)械工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)>>得 ,活塞桿材料為45鋼，取10mm.由<<液壓傳動(dòng)>> 可知道缸筒厚校核時(shí)分薄壁和厚壁兩種情況。當(dāng)時(shí)為薄壁。按式（50-20）進(jìn)行校核<<液壓傳動(dòng)>>： (1-50)式中，D為缸筒內(nèi)徑；為缸筒的試驗(yàn)壓力，當(dāng)時(shí)，?。欢?dāng)時(shí)，取；為缸筒的材料的許用應(yīng)力，為材料抗拉強(qiáng)度，n為安全系數(shù)，一般取5。，n取5。 按下公式進(jìn)行計(jì)算（<<液壓傳動(dòng)>>式5-21）: (1-51)=10mm>

32、0.06547mm 即：合格1.3.4.3 活塞桿徑d按<<液壓傳動(dòng)>>式5-22進(jìn)行校核： (1-52)式中，F(xiàn)為活塞桿上的作用力；為活塞桿材料的許用應(yīng)力， (1-53)即合格1.3.4.4 液壓缸蓋固定螺栓直徑(45鋼)取，校核按<<液壓傳動(dòng)>>式（5-23）進(jìn)行校核。 (1-54)其中，F(xiàn)為液壓缸負(fù)載F=877N；Z為固定螺栓個(gè)數(shù)，取Z=6；K為螺紋擰緊系數(shù)，取K=1.4；為材料屈服極限， 本設(shè)計(jì)取： (1-55)合格1.3.5 穩(wěn)定性校核活塞桿的長(zhǎng)取200mm，并采用一端固定一端自由。由液壓傳動(dòng)與控制可知道，受壓活塞桿，當(dāng)其軸向負(fù)載F超過(guò)

33、穩(wěn)定臨界力時(shí)，會(huì)產(chǎn)生縱向彎曲面喪失穩(wěn)定，所以液壓缸的負(fù)載應(yīng)滿(mǎn)足下列條件： (1-56) 其中液壓傳動(dòng)與控制式3-19式中 F-活塞桿最大軸向負(fù)載； -活塞桿產(chǎn)生縱向彎曲喪失穩(wěn)定的最小力，即能保持活塞桿穩(wěn)定的臨界力； -安全系數(shù)，其值為臨界力 值與活塞桿的材料性質(zhì)、截面形狀、長(zhǎng)度、剛度以及液壓缸安裝方式等因素有關(guān)。一般當(dāng)液壓缸安裝長(zhǎng)度與活塞桿直徑之比(見(jiàn)表3-1液壓傳動(dòng)與控制)時(shí)，就易出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，就必須進(jìn)行壓桿穩(wěn)定性校核。這里近力學(xué)中有關(guān)公式進(jìn)行校核。由液壓傳動(dòng)與控制可知： (1-57)由上可知，所以用液壓傳動(dòng)與控制（3-21）公式進(jìn)行校核： (1-58)上式中 -安裝長(zhǎng)度，其值與安裝方式有

34、關(guān)，見(jiàn)液壓傳動(dòng)與控制表3-1；-活塞的回轉(zhuǎn)半徑，-活塞桿橫截面慣性矩，對(duì)實(shí)心活塞桿本設(shè)計(jì)中：A-活塞桿橫截面積，活塞桿橫截面面積；m-柔性系數(shù)，對(duì)剛?cè)=85;-材料強(qiáng)度試驗(yàn)值，對(duì)鋼取-系數(shù)，對(duì)剛。 液壓缸支承方式?jīng)Q定的末端系數(shù)n，可按液壓傳動(dòng)與控制表3-1選取 (1-59) (1-60) ，即合格！1.3.6 液壓缸在不同階段的壓力、流量、功率計(jì)算根據(jù)上述D與d的什，可估算液壓缸在各個(gè)工作階段中的壓力、流量和功率如下表：, ,表1-8工況負(fù)載回油腔壓力進(jìn)油腔壓力輸入流量輸入功率計(jì)算式快進(jìn)啟動(dòng)22200.113_加速17600.082_恒速11100.05710.2080.01工進(jìn)87700.

35、4470.2180.002快退啟動(dòng)22200.1507_加速17600.119_恒速11100.07510.3110.0131.4 前刀架橫向液壓缸和縱向液壓缸設(shè)計(jì)由于前刀架的工作情況和后刀架的工作情況一樣，不同之處只是后架用于粗加工，前刀架用于精加工。在這里，為了節(jié)約成本，前刀架的各參數(shù)都用后刀架的參數(shù)。在此就不再作計(jì)算。1.5 夾緊液壓缸設(shè)計(jì)夾緊液壓液壓缸在本工件加工過(guò)程中起著非常重要的作用，它的作用是將工件夾緊。如果不能夾緊，那么加工出來(lái)的工件就可能精度達(dá)不到或是廢品。所以，在整個(gè)加工過(guò)程中，夾緊液壓缸是非常的重要。下圖為夾緊液壓缸示意圖。圖1-17P1液壓缸工作壓力；P2 液壓缸回油腔

36、工作壓力；液壓缸無(wú)桿腔面積；液壓缸有桿腔的有效面積。它的動(dòng)作只有夾緊和松開(kāi)，夾緊的程度由溢流閥來(lái)控制。而下一步的工作則是由壓力繼電器來(lái)控制，當(dāng)夾緊到一定程度時(shí)，也就是壓力增加到一定時(shí)，壓力繼電器會(huì)發(fā)出一個(gè)信號(hào)來(lái)控制下一步動(dòng)作的進(jìn)行。1.5.1 夾緊液壓缸負(fù)載分析夾緊液壓缸的主要工作是將工件夾緊，不讓工件在車(chē)削時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。其夾緊力應(yīng)大于或等于主切削力由機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)式1-15 (1-61)其中： ，由于加工條件不變，即不考濾設(shè)機(jī)床總工作臺(tái)重為:G=500N（g=10）。往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加減速度時(shí)間不超過(guò)0.2s。其靜摩擦系數(shù)0.2，運(yùn)動(dòng)摩擦系數(shù)=0.1.阻力負(fù)載: 靜摩擦力 (1-62)動(dòng)摩擦力 (1-

37、63)慣性負(fù) (1-64) (1-65)由此可得出液壓缸在各個(gè)工作階段的負(fù)載如表:表2-5工況負(fù)載阻力負(fù)載力F(N)推力啟動(dòng)823.3914.8加速429.1476.8快進(jìn)411.6457.3恒壓 4527.65030.7快退411.6457.3注:1、 液壓缸的機(jī)械效率2 、不考慮動(dòng)力滑臺(tái)上顛覆力矩的作用。1.5.2 夾緊液壓缸負(fù)載圖和速度圖的繪制負(fù)載圖按上面的數(shù)據(jù)繪制，如圖下圖。速度圖按已知數(shù)值：，、（快進(jìn)和快退行程）。圖1-18 負(fù)載圖和速度圖1.5.3 夾緊液壓缸主要參數(shù)的確定由圖1-18可知道其最大負(fù)載為5030.7N，由液壓傳動(dòng)表11-2可知，當(dāng)負(fù)載時(shí)，其工作壓力應(yīng)取,本設(shè)計(jì)中取.

38、由<<液壓傳動(dòng)與控制>>表7-2可知:因?yàn)楸鞠到y(tǒng)是一般輕載的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng),背壓在應(yīng)在 之間本設(shè)計(jì)中取。由<<液壓傳動(dòng)與控制>>表7-3可知,當(dāng)液壓缸的工作壓力時(shí),活塞桿的直徑。 本設(shè)計(jì)取由<<液壓傳動(dòng)與控制>>表7-3,當(dāng)時(shí),液壓缸往返速率比,即 已知液壓缸無(wú)桿腔的即所以由<<液壓傳動(dòng)與控制>>式7-10得液壓缸無(wú)桿腔面積: (1-66)由上式得液壓缸有桿腔面積: (1-67)所以液壓缸的內(nèi)徑: (1-68) 活塞桿直徑: (1-69)由<<液壓傳動(dòng)與控制>>表7-5和7-6

39、(GB2348-80)液壓缸內(nèi)徑；活塞桿直徑即有桿腔的實(shí)際面積為: (1-70)液壓缸無(wú)桿腔實(shí)際面積為: (1-72)1.5.4 夾緊液壓缸的強(qiáng)度校核液壓缸的壁筒厚、活塞桿直徑d和缸蓋處固定螺栓直徑，在高壓系統(tǒng)中必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。由<<液壓與氣壓傳動(dòng)>>書(shū)可知活塞寬度.活塞有效行程取決于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的最大行程.導(dǎo)向滑動(dòng)面積長(zhǎng)度C的值:當(dāng)時(shí), ,因?yàn)镈=50mm,這里取1.5.4.1 缸筒的壁厚校核選缸筒材料為由<<機(jī)械工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)>>得 ,活塞桿材料為45鋼由<<液壓傳動(dòng)>> P75n取5, 按下公式進(jìn)行計(jì)算: (1-73)=

40、9mm>1mm ,合格1.5.4.2 桿徑d (1-74)即合格其中: 1.5.4.3 液壓缸蓋固定螺栓直徑(45鋼)取 (1-75)其中Z=6,F=915.7N,K=1.4, 合格1.5.5 夾緊液壓缸穩(wěn)定性校核活塞桿的長(zhǎng)取200mm，并采用一端固定一端自由。由液壓傳動(dòng)與控制可知道，受壓活塞桿，當(dāng)其軸向負(fù)載F超過(guò)穩(wěn)定臨界力時(shí)，會(huì)產(chǎn)生縱向彎曲而喪失穩(wěn)定，所以液壓缸的負(fù)載應(yīng)滿(mǎn)足下列條件： (1-76)其中式中 F-活塞桿最大軸向負(fù)載； -活塞桿產(chǎn)生縱向彎曲喪失穩(wěn)定的最小力，即能保持壓桿穩(wěn)定的臨界力； -安全系數(shù)，其值為 (1-77) (1-78)取n=4,m=85 所以所以用公式： (1-

41、79)其中 材料強(qiáng)度試驗(yàn)值，對(duì)鋼取活塞桿橫截面面積 液壓缸支承方式?jīng)Q定的末端系數(shù)n，可按液壓傳動(dòng)與控制表3-1選取 合格1.5.6 夾緊液壓缸在不同階段的壓力、流量、功率計(jì)算根據(jù)上述D與d的什，可估算液壓缸在各個(gè)工作階段中的壓力、流量和功率如下表：，,，,表1-9工況負(fù)載回油腔壓力進(jìn)油腔壓力輸入流量輸入功率計(jì)算式快進(jìn)啟動(dòng)914.800.1_加速476.800.052_恒速457.3300.4995.2790.043夾緊5030.701.000700快退啟動(dòng)914.800.182_加速48300.096_恒速457.3300.0921.0590.0321.6 頂尖液壓缸設(shè)計(jì)在加工過(guò)程中，對(duì)頂尖來(lái)

42、說(shuō)，只要要求能夠頂?shù)郊纯?。從前面的設(shè)計(jì)中可知道，后刀架的橫向液壓缸的參數(shù)可以滿(mǎn)足頂尖液壓缸的各工作參數(shù)。所以，這里為了節(jié)約生產(chǎn)成本，就以后刀架橫向液壓缸的各參數(shù)作為頂尖液壓缸的參數(shù)。在此就不再作計(jì)算。在這時(shí)里，車(chē)準(zhǔn)的各液壓缸全部計(jì)算完畢。1.7 液壓系統(tǒng)圖的擬定從整個(gè)系統(tǒng)來(lái)看，該系統(tǒng)共由六個(gè)液壓缸組成，分別為：頂尖液壓缸、夾緊液壓缸、后刀架橫向液壓缸、后刀架縱向液壓缸、前刀架橫向液壓缸、前刀架縱向液壓缸。在整個(gè)過(guò)程中，每個(gè)液壓缸都有單獨(dú)的動(dòng)作，沒(méi)有聯(lián)動(dòng)1.7.1 液壓回路的選擇1.7.1.1 保壓回路在系統(tǒng)中，要使車(chē)的每一個(gè)工序都能順利進(jìn)行，那么工件必須得夾緊。夾緊裝置由頂尖液壓缸和夾緊液壓缸

43、組成，夾緊在整個(gè)加工過(guò)程中非常重要，因此必須有一個(gè)保壓回路來(lái)維持夾緊時(shí)的壓力。其保壓回路的圖如下:圖1-191.7.1.2 調(diào)速回路（速度換接回路）在加工過(guò)程中因有快進(jìn)、工進(jìn)，它們的速度不同。因而必須有一個(gè)調(diào)速回路來(lái)實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程的速度的控制。在本系統(tǒng)中，由于要求較高，即高速都受用出口節(jié)流高速回路來(lái)制控其速度的變化。其圖如下：圖1-201.7.1.3 換向路回在不同的工作情況下，尚油液的流向是不相同的。因此必須有一個(gè)換向回路來(lái)控制液壓油的流向。在本設(shè)計(jì)中可以采用三位四通電磁換向閥來(lái)實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程的控制。其圖如下：圖1-211.7.1.4 卸載回路因是大批量生產(chǎn)，所以中間裝夾工件時(shí)與加工工件之間必然

44、有停，而我們不可能將整個(gè)系統(tǒng)的電繁頻起停，這樣會(huì)影響其整個(gè)統(tǒng)系的使用壽命。因而要設(shè)計(jì)一個(gè)卸載回路來(lái)解決加工中的這一問(wèn)題。其圖如下：圖1-221.7.1.5 換速回路本設(shè)計(jì)中各個(gè)階段的作動(dòng)都有不同之處，為了達(dá)到做完一個(gè)過(guò)程后能進(jìn)行下一個(gè)程，就必須有一個(gè)控制回路來(lái)實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)中選用行程開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一個(gè)程。每當(dāng)在工作時(shí)碰到一個(gè)行程開(kāi)關(guān)時(shí)，行程開(kāi)關(guān)都會(huì)發(fā)出一個(gè)電信號(hào)來(lái)控制下一步的工作的進(jìn)行。其圖如下：圖1-231.7.2 液壓回路的綜合把上面各路回組合畫(huà)在一起，即得了綜合回路。其圖如下：圖1-24表1-101.8 液壓元件的選擇1.8.1 液壓泵和電動(dòng)機(jī)1.8.1.1 液壓泵從以上分析和各液壓缸在不同

45、工作階段的壓力流量和功率值的表中可知液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中的最大工作壓力為，如取進(jìn)油路上的壓力損失為0.2MPa，壓力繼電器調(diào)整壓力高出系統(tǒng)最大工作壓力值為0.1MPa。則液壓泵的最大工作壓力應(yīng)為： (1-80)液壓泵向液壓缸提供的最大流量為，若回路中的泄漏按液壓缸輸入的10%計(jì)算，溢流閥的最小穩(wěn)定流量為：則液壓泵的總流量應(yīng)為: (1-81)根據(jù), 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表20-5-6選內(nèi)嚙合齒輪泵：表1-11型 號(hào)BB-B額定壓力(MPa)2 .5排 量(mL/r)4125轉(zhuǎn) 速(r/min)1500容積效率>8090%生產(chǎn)廠家上海機(jī)床廠1.8.1.2 電動(dòng)機(jī)液壓泵輸出壓力為；壓力為0.8MP

46、a如取內(nèi)嚙齒輪泵的總功率為，則液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的功率為 (1-82)根據(jù)此數(shù)值查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)電機(jī)產(chǎn)品目錄，最后確定選取Y802-2型三相異步電動(dòng)機(jī):表1-12電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y802-2額定功率（kw）1.1滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速（r/min）2825額定轉(zhuǎn)矩2.2重 量（Kg171.8.2 閥類(lèi)元件及輔助元件根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過(guò)各個(gè)閥類(lèi)元件的實(shí)際流量，可選出這些元件的型號(hào)規(guī)格如下表。表格 1-13序號(hào) 名 稱(chēng)通過(guò)流量額定流量額定壓力MPa型號(hào)規(guī)格1過(guò)濾器4680<0.02(壓力損失)XU-80-80J2先導(dǎo)益流閥466316YF3-10B3內(nèi)嚙合齒輪泵46_BB-B4三向異步電動(dòng)機(jī)_Y802-25二位二通電磁換向閥461801622DF3-E16B6三位四通電磁換向閥10251634DF3-E6B7二位二通電磁換向閥10251622DF3-E6B8調(diào)速閥<15016AQF3-E10B9單向閥108016AF3-Ea-10B10三位四通電磁換向閥0601634DF3