臥式單面多軸鉆鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)

1、機械制造與自動化專業(yè)液壓傳動課程設(shè)計說明書班級:學號:姓名:臥式單面多軸鉆鍵兩用組合機床液壓系統(tǒng)目錄第一章組合機床工況分析21.1 工作負載分析21.2 慣性負載分析21.3 阻力負載分析21.4 工進速度選擇31.5 運動時間31.6 運動分析31.7 根據(jù)上述數(shù)據(jù)繪液壓缸F-t與M-t圖4第二章擬定液壓系統(tǒng)圖42.1 選擇液壓回路42.2 組成系統(tǒng)5第三章計算和選擇液壓元件63.1 液壓缸的設(shè)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(shè)計93.1.6 液壓缸設(shè)計需要注意的

2、事項93.1.7 液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求103.2 液壓泵的確定與所需功率的計算103.2.1 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(shè)計心得12參考文獻12臥式單面多軸鉆鍵兩用組合機床液壓系統(tǒng)、液壓傳動課程設(shè)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(shè)計計算的一般方法和步驟。2、鍛煉機械制圖，結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)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(shè)計的能力。二、液壓課程設(shè)計題目題目（一）設(shè)計

3、一臺臥式單面多軸鉆鏈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快退一一松開一一原位停止；機床有16個主軸，鉆削加工013.9mm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)1vzIIIIIIVV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）30903090309030

4、903090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(shè)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液壓傳動課程設(shè)計說明書臥式單面多軸鉆鏈兩用組合機床液壓系統(tǒng)第一章組合機床工況分析1.1工作負載分析工作負載即為切削阻力。1.1 算切削阻力鑄鐵鉆孔時，其軸向切削力可用以下公式計算Fc=25.5DS0.8硬度0.6

5、式中，D鉆頭直徑(mm)S每轉(zhuǎn)進給量(mm/r)鉆。13.9mm的孔時，主軸轉(zhuǎn)速n1=360r/min,每轉(zhuǎn)進給量s1=0.147mm/r,鉆。8.5 mm孔時，主軸轉(zhuǎn)速n2=550r/min,每轉(zhuǎn)進給量s1=0.096m/rFc=14m25.5DiS°.8硬度0.6+2M25.5D2s20.8硬度0.6貝U=1425.513.90.1470.82400.6225.58.50.0960.82400.6=30500N8.6 慣性負載分析Gv98107Fi=ma=583.9Ngt9.80.2608.7 阻力負載分析摩擦負載即為導軌的摩擦阻力：靜摩擦阻力Ffs=fgG=0.29810=19

6、62N動摩擦阻力Ffd=fdG=0.19810=981N液壓傳動課程設(shè)計說明書8.8 工進速度選擇工進速度取工進時的最大速度90mm/min8.9 運動時間快進ti-iI00I0,Vi760s-0.857s工進ti1-250=s=33.3s9060快退t3l23(I0050)I0Vi760-1.29s8.10 動分析設(shè)液壓缸的機械效率4cm=0.9,得出液壓缸在各工作階段的負載和推力，如表I所列。表I液壓缸負載的計算工況計算公式液壓缸負裁F/N液壓缸驅(qū)動力F/qM啟動F=FfsI962.02I80.0正向加速F=Ffd十FiI564.9I738.8快進F=Ffd98I.0I090.0工進F=F

7、fd十匕3I48I.034978.9反向啟動F=FfsI9622I80.0反向加速F=Ffd+FiI564.9I738.8快退F=Ffd98I.0I090.0制動F=Ffd-Fi397.I44I.23液壓傳動課程設(shè)計說明書8.11 據(jù)上述數(shù)據(jù)繪液壓缸F-t與M-t圖(如圖1)第二章擬定液壓系統(tǒng)圖2.1 選擇液壓回路(1)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，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。(2)液壓泵形

8、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t2./ti=38.9。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。液壓傳動課程設(shè)計說明書(3)速度換接方式因鉆孔工序?qū)ξ恢镁燃肮ぷ髌椒€(wěn)性要求不高，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。(4)快速回路與工進轉(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。(5)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(shè)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，

9、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(shè)卸荷回路。(6)夾緊油路中用接減壓閥，課根據(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)液壓傳動課程設(shè)計說明書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(shè)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

10、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(shè)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(shè)計計算液壓傳動課程設(shè)計說明書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=40父105Pa,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(yīng)有背壓，取背壓P2=6>d05Pa,為使快進快退速度相等，選用A=2A2差動油缸，假定快進、快退的回油壓力損失為AP=7xi05Pao3.1.2 液壓缸尺寸

11、的計算_31481P2-0.940-610522由式F=(PiA-P2A2)*m得322=9.4510m=94.5cm4A494.5減壓缸直徑D,1cm=10.97cm取標準直徑D=110mm因為A=2A2,所以d:80mm則，液壓缸有效面積A,=d4=二114cm2=95cm2A2=D2d2=45cm243.1.3 液壓缸的流量的計算液壓缸的快進流量q快進=(A-A2vl=(95-45)x7x10“父103=35L/min液壓缸的工進流量q工進=Av2=95父90M10"=0.855L/min液壓缸的工進流量q快退=A2Vl=45父7父10"父103=31.5L/min液

12、壓傳動課程設(shè)計說明書3.1.4 液壓缸工作腔壓力的計算液壓缸的快進壓力p快進=F%+""P=0.848MPaAi-A2液壓缸的工進壓力p工進二F-m+A2P2=3.966MPaAFA液壓缸的快退壓力p快退=FmA1P2=1.51MPaA2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工作腔壓力p?/MPa輸入流量qL/min輸入功率P/kw快進1090.00.848350.45工進34978.93.9660.8550.06快退1090.01.5131.50.79pMpat3.9660.8481.51t/s壓力工況圖q(L/min)3531

13、.5液壓傳動課程設(shè)計說明書0.855>t/s流量工況圖0.790.490.060t/s快進工進快退功率工況圖（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(shè)計1）缸體與缸蓋的連接形式，采用常用的法蘭連接，具形式與工作壓力、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(yīng)根據(jù)密封部位、使用部位、使用的壓力、溫度、運動

14、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(shè)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(shè)置排氣裝置。3.1.6液壓缸設(shè)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)下承受最大負液壓傳動課程設(shè)計說明書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(yīng)措

15、施。3）根據(jù)主機的工作要求和結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)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Q=0.20.4Nm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-灰鑄鐵：HT150,HT200粗糙度-活塞外圓柱粗糙度Ra=0.81.6Nm技術(shù)要求：活塞外徑用橡膠密封即可取f7f9的配合，內(nèi)孔與活塞桿的配合可取H&

16、amp;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Ra=0.40.8Nm技術(shù)要求：a調(diào)質(zhì)2025HRCb活塞與導向套用H8/f7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Ra=0.81.6Rm技術(shù)要求：同軸度不大于0.03m5 ）導向套材料-青銅，球墨鑄鐵粗糙度-導向表面粗糙度為R=0.8Nm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10液壓傳動課程設(shè)計說明書3.2.1 液壓泵的確定(1)確定液

17、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Pi=3.966MPa,選取進油管路壓力損失即=0.8MPa,所以泵的工作壓力pP=(3.966+0.8)MPa=4.766Mpa。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=0.3MPa,則快退時泵的工作壓力為pP=(1.51+0.3)MPa=1.8lMpa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35L/min,若取系統(tǒng)泄漏系數(shù)K=1.2,則兩泵的總流量為qp=1.2x35L/min=42L/min最小流量在工進時，其值為0.85L/min,取K=1.2

18、則qp=1.20.85L/min=1.02L/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。(3)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pp勺q2103np631.811042100.860J310kw=1.584kw式中p泵的總效率，取p0.8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2.2kw03.2.2 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)廳P元件名稱通過最大流

19、規(guī)格11液壓傳動課程設(shè)計說明書量/(L/min)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-D6B200.31.69溢流閥3.5Y-D6B201010單向閥32A-F10D402011濾油器36XU-63X100631.612壓力表開關(guān)-KF3-E3B-1013單向閥76A-F20D10020n14壓力繼電器-DP-63B-103.2.3油管的選擇(1)油管類型的選擇系統(tǒng)的工作壓力在6.5Mpa以下，為了便于裝配，使用軟管油路油管尺寸的確定吸油管dY=-13,啜=1.仔叫35M嗎60