鏜孔液壓站CAD技術(shù)的研究的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+PDF圖】

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設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 目 錄 一、前言 1 二、設(shè)計(jì)目標(biāo) 2 三、工況分析 2 1、對(duì)本次設(shè)計(jì)的鏜孔專(zhuān)機(jī)進(jìn)行分析 2 2、工況分析 3 四、機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5 1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇 5 2、調(diào)速方案的選擇和“快、慢、快”動(dòng)作循環(huán)的實(shí)現(xiàn) 5 3、夾緊回路的選擇 5 4、快速運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn) 5 5、供油部分的設(shè)計(jì) 5 五、液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件 7 1、液壓缸主要尺寸的確定 7 2、確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格 8 3、液壓閥的選擇 11 4、確定管道尺寸 12 六、液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算 13 七、液壓缸的設(shè)計(jì) 14 1、液壓缸主要尺寸的確定 14 2、液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18 八、集成油路的設(shè)計(jì) 20 （一）液壓集成塊結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 21 九、液壓站的設(shè)計(jì) 27 （一）液壓油箱的設(shè)計(jì) 27 （二）液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 31 十、虛擬制造 32 （一）活塞、液壓站的三維設(shè)計(jì) 32 （二）活塞的虛擬制造 34 十一、設(shè)計(jì)小結(jié) 35 十二、致謝 36 十三、參考文獻(xiàn) 37 十四、外文資料 38 十五、外文翻譯 40 鏜孔液壓站CAD技術(shù)的研究 The process bore liquid presses the technical research of the station CAD 摘要:本次課題來(lái)源于常州飛天集團(tuán)，所設(shè)計(jì)的液壓站運(yùn)用于變速箱左齒輪箱鏜孔專(zhuān)機(jī)。液壓站采用CAD技術(shù)設(shè)計(jì)。集成塊設(shè)計(jì)進(jìn)行了創(chuàng)新展開(kāi)法設(shè)計(jì)的研究，使液壓站計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)達(dá)到了正確、快捷、可視和高效的階段，為CAD研究和工程應(yīng)用提供了佐證。并對(duì)液壓站進(jìn)行三維造型設(shè)計(jì)及零件虛擬設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞:專(zhuān)用機(jī)床 液壓站 CAD技術(shù) 三維造型 虛擬制造 Summary: The topic come from the ChangZhou Feitian group. The liquid design presses the station usage in become soon a left wheel gear box processes the special airplane. The liquid presses the station adoption CAD technique design. Gather the whole piece design carries on the innovation to launch the research of the method design，make the liquid press the station the calculator assistance the design come to a right, fast, can see and efficiently of stage，studied for the CAD to provide the substantial evidence with the engineering application. Press the station to carry on the 3Ds shape design and the spare parts conjecture designs to the liquid also. Keyword: the number calculation the sketch designs technique of CAD 3Ds shapes conjecture manufacturing 前 言 近五十年來(lái)，在工業(yè)中有兩個(gè)學(xué)科分支發(fā)展極快。其一是電子學(xué)中的計(jì)算機(jī)技術(shù)；其二是機(jī)械學(xué)中的液壓控制與傳動(dòng)技術(shù)。這兩門(mén)技術(shù)的互相滲透和融合，使現(xiàn)代機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造和使用突飛猛進(jìn)。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)便于“控制信號(hào)”的產(chǎn)生、放大、調(diào)制和轉(zhuǎn)換，是機(jī)器的神經(jīng)系統(tǒng)，故又叫“電腦系統(tǒng)”。液壓技術(shù)單位質(zhì)量輸出的功率大，可輸出大的功率，對(duì)“控制信號(hào)”反應(yīng)靈敏，和機(jī)械系統(tǒng)結(jié)合，可形成各種復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，便于控制工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)速度和輸出的力。因此可把它看成機(jī)器的“筋肉系統(tǒng)”。如此類(lèi)推機(jī)械系統(tǒng)自然就是機(jī)器的“軀體”、“四肢”和“骨骼系統(tǒng)”。 誠(chéng)然，計(jì)算機(jī)發(fā)展很快，普及很廣。但只有聰明的頭腦，沒(méi)有強(qiáng)勁而靈活的四肢，仍然不能完成所需的動(dòng)作而做“功”。這就是液壓技術(shù)得以存在和發(fā)展的原因。 液壓傳動(dòng)在防漏、治污、降噪、減震、節(jié)能和材質(zhì)研究等各個(gè)方面都有長(zhǎng)足的進(jìn)步，它和電子技術(shù)的結(jié)合也由拼裝、混合到整合，步步深入。時(shí)至今日，在盡可能小的空間內(nèi)傳出盡可能大的功率并加以精確控制這一點(diǎn)上，液壓傳動(dòng)已穩(wěn)居各種傳動(dòng)方式之首，無(wú)可替代。這種情況使液壓傳動(dòng)的元件類(lèi)型、油路結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制作工藝等都發(fā)生了深刻的變化，也改變了人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)、分析和綜合的方式方法。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題來(lái)源于常州飛天集團(tuán)，在周堃敏教授的帶領(lǐng)下，對(duì)鏜孔專(zhuān)機(jī)進(jìn)行了液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，而且對(duì)集成塊進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，大大節(jié)省了繁瑣的畫(huà)圖工作量，并對(duì)液壓站進(jìn)行了三維造型設(shè)計(jì)和零件的虛擬制造，使我對(duì)液壓CAD技術(shù)和工程軟件應(yīng)用的知識(shí)也有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)、了解和實(shí)踐。在此，特別感謝周老師的熱心指導(dǎo)！ 徐凱峰 2005年6月 一、設(shè)計(jì)目標(biāo) 要求設(shè)計(jì)一鏜孔專(zhuān)機(jī)的液壓系統(tǒng)，并進(jìn)行CAD技術(shù)的研究。該鏜孔專(zhuān)機(jī)要求完成加工變速箱左齒輪箱上的孔系，孔的直徑分別為 。要求孔的加工精度為六級(jí)。加工完成的工作循環(huán)是快進(jìn)、一工進(jìn)、二工進(jìn)、快退、原位停止。 二、指標(biāo)要求 1、滿足鏜孔專(zhuān)機(jī)液壓夾緊和進(jìn)給的要求； 2、采用CAD技術(shù)技術(shù)進(jìn)行液壓站設(shè)計(jì)； 3、對(duì)零件進(jìn)行虛擬制造。 三、工況分析 1、對(duì)本次設(shè)計(jì)的鏜孔專(zhuān)機(jī)進(jìn)行分析 查《切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)》P470表8-87臥式鏜床的鏜削用量。 加工 方式 刀具 材料 刀具 類(lèi)型 鑄鐵 鋼（包括鑄鋼） 半 精 鏜 高 速 鋼 刀頭 0.42～0.66 0.2～0.8 0.5～0.8 0.2～0.8 1.5～3 鏜刀塊 0.5～0.66 0.2～0.6 粗絞刀 0.25～0.42 2.0～5.0 0.16～0.3 0.5～3.0 0.3～0.8 硬質(zhì)合金 刀頭 1～1.6 0.2～0.8 1.32～2 0.2～0.8 1.5～3 鏜刀塊 0.8～1.32 0.2～0.6 粗絞刀 0.5～0.8 3.0～5.0 0.3～0.8 精 鏜 高 速 鋼 刀頭 0.25～0.5 0.15～0.5 0.3～0.6 0.1～0.6 0.6～1.2 鏜刀塊 0.13～0.25 1.0～4.0 0.1～0.2 1.0～4.0 粗絞刀 0.16～0.3 2.0～6.0 0.16～0.3 0.5～3.0 1.0～4.0 硬質(zhì)合金 刀頭 0.8～1.32 0.15～0.5 1～1.6 0.15～0.5 0.6～1.2 鏜刀塊 0.3～0.66 1.0～4.0 0.13～0.3 1.0～4.0 粗絞刀 0.5～0.8 2.5～5.0 0.1～0.4 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過(guò) 程 計(jì) 算 結(jié) 果 故一工進(jìn)（半精鏜）時(shí) 即 即 則第一次工進(jìn)食的鏜削力為 一工進(jìn)（半精鏜）時(shí) 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過(guò) 程 計(jì) 算 結(jié) 果 第二次工進(jìn)（精鏜）時(shí) 同理可得 N 第二次工進(jìn)（精鏜）時(shí) N 本次設(shè)計(jì)的鏜孔專(zhuān)機(jī)情況（根據(jù)所給零件圖計(jì)算得出）： 動(dòng)力頭自重為：9800N 快進(jìn)、快退速度為：8m/min 一工進(jìn)速度為：72mm/min 二工進(jìn)速度為：20mm/min 最大行程為：630mm 其中工進(jìn)行程為：40mm 最大切削力為：18000N 夾緊缸行程為：20mm 夾緊時(shí)間為：1s 2、工況分析 1）負(fù)載分析 慣性負(fù)載： 即 阻力負(fù)載：靜摩擦阻力：=0.2×9800N=1960N 動(dòng)摩擦阻力：=0.1×9800=980N 由此得出液壓缸在各工作階段的負(fù)載情況如表（1）所示。 表1 液壓缸在各工作階段的負(fù)載值 工況 計(jì)算公式 外負(fù)載(N) 說(shuō)明 啟動(dòng) 1960 因第一工進(jìn)與第二工進(jìn)之間速度變化量很小，故不考慮換接中的慣性負(fù)載。 加速 1480 快進(jìn) 980 第一工進(jìn) 18980 第二工進(jìn) 8480 =0.2×9800N=1960N =0.1×9800=980N 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過(guò) 程 計(jì) 算 結(jié) 果 工況 計(jì)算公式 外負(fù)載(N) 說(shuō)明 反向啟動(dòng) 1960 加速 1480 快退 980 注：1、液壓缸的機(jī)械效率取η=0.9。 2、不考慮動(dòng)力滑臺(tái)上顛覆力矩的作用。 2）負(fù)載圖和速度圖的繪制 根據(jù)上述計(jì)算，可繪制出速度循環(huán)圖與負(fù)載循環(huán)圖分別如下圖(a)與圖(b)所示。 圖（a） 速度循環(huán)圖 圖（b） 負(fù)載循環(huán)圖 四、設(shè)計(jì)機(jī)床液壓系統(tǒng)并繪制原理工作圖 1、選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu) 本專(zhuān)機(jī)完成鏜孔加工工藝，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)要求完成直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，故采用液壓缸最為方便。單出桿式液壓缸的無(wú)桿腔工作面積大，在同樣的供油壓力的條件下，液壓缸的輸出力量較大，而且可以得到較低的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)速度，這對(duì)于獲得低的進(jìn)給速度以便滿足精加工要求具有很大的意義?？紤]專(zhuān)機(jī)的力量和速度的要求，選用單出桿式液壓缸作為專(zhuān)機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。同時(shí)，考慮了工作部件的結(jié)構(gòu)安排，決定采用活塞桿固定而液壓缸筒與動(dòng)力部件固結(jié)完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的形式，進(jìn)出油管穿過(guò)活塞桿（工作行程時(shí)活塞桿受壓力，因此直徑較粗，結(jié)構(gòu)上允許油管通過(guò)），直接使用硬管與液壓泵站連接。這樣避免了由于較長(zhǎng)軟管的彈性變形引起系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換中產(chǎn)生“前沖”、“后坐”等現(xiàn)象。 定位、夾緊液壓缸采用單出桿式液壓缸，缸筒固定。 2、調(diào)速方案的選擇和“快、慢、快”動(dòng)作循環(huán)的實(shí)現(xiàn)。 鉆、鏜類(lèi)專(zhuān)機(jī)工作時(shí)對(duì)低速性能和速度負(fù)載特性都有一定的要求，因此決定采用調(diào)速閥進(jìn)行調(diào)速，調(diào)速閥組成的調(diào)速系統(tǒng)速度負(fù)載特性較硬，在切削負(fù)載變化時(shí)進(jìn)給速度可以保持平穩(wěn)。該專(zhuān)機(jī)屬于半自動(dòng)化專(zhuān)機(jī)，退回的轉(zhuǎn)換可以通過(guò)壓力繼電器實(shí)現(xiàn)，由于快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時(shí)有平穩(wěn)性的要求，決定采用行程滑閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。基于上述分析，本專(zhuān)機(jī)采用由單向、行程、調(diào)速閥組成進(jìn)油路調(diào)速的方案。為了滿足專(zhuān)機(jī)調(diào)整時(shí)中途停頓的要求，換向閥采用三位五通電液換向閥。利用三位閥的滑閥機(jī)能停止主軸頭。 3、夾緊回路的選擇 用二位四通電磁閥來(lái)控制夾緊、松開(kāi)松開(kāi)換向動(dòng)作時(shí)，為了避免工作時(shí)突然失電而松開(kāi)，應(yīng)采用失電夾緊方式。 定位、夾緊的順序動(dòng)作可通過(guò)利用單向閥與電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。 4、快速運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn) 為了達(dá)到機(jī)床所要求的快進(jìn)和快退速度的要求，而又使泵的流量小，以減小整個(gè)油路系統(tǒng)的功率消耗，最好采用液壓缸差動(dòng)連接。三位五通電液換向閥有兩個(gè)回油口，如果配以單向閥和液控順序閥就可以很方便地得到一種快速差動(dòng)的油路方案。 5、供油部分的設(shè)計(jì) 對(duì)于技術(shù)改造時(shí)設(shè)計(jì)的專(zhuān)機(jī)，通常采用雙泵供油基本回路，它與單泵供油相比效率較高、系統(tǒng)發(fā)熱小，而與變量泵相比工作可靠、方便經(jīng)濟(jì)。由于采用液壓夾具夾緊工件，故所用的雙泵供油系統(tǒng)不必在停止時(shí)卸荷，故三位五通閥的滑閥機(jī)能選用中位不卸荷型。 最后把所選擇的液壓回路組合起來(lái)，既可組成如下圖1所示的液壓系統(tǒng)原理圖。 圖1 液壓系統(tǒng)原理圖 五、液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件 1、液壓缸主要尺寸的確定 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過(guò) 程 計(jì) 算 結(jié) 果 1） 工作壓力P的確定 工作壓力p可根據(jù)負(fù)載大小及機(jī)器的類(lèi)型來(lái)初步確定，現(xiàn)參閱<<液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)>>P10表2-1選p=4MPa p=4MPa 2)計(jì)算液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d 由負(fù)載圖可知最大負(fù)載F=18980N，查<<液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)>> P10表2-2可取P2=0.8MPa，?？紤]到快進(jìn)、快退速度等，取d/D=0.8，則 即 m =79.3 mm ； 參閱<<液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)>>P11表2-4，將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑D=80mm；活塞桿直徑d,按d/D=0.8及<<液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)>>P11表2-5活塞桿直徑系列取d=70mm. 按工作要求，定位與夾緊分別由定位油缸與夾緊油缸控制，本次設(shè)計(jì)中定位油缸與夾緊油缸相同。 考慮到夾緊力的穩(wěn)定，夾緊缸的工作壓力應(yīng)低于進(jìn)給液壓缸的工作壓力，現(xiàn)取夾緊缸的工作壓力為P=3.5 MPa，，則 即D=63mm 參閱<<液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)>>P11表2-4及表2-5液壓缸和活塞桿的尺寸系列，取夾緊液壓缸和定位液壓 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過(guò) 程 滑臺(tái)液壓缸 P2=0.8MPa， d/D=0.8 D=80mm d=70mm 夾緊液壓缸與定位液壓缸 P=3.5 MPa， d/D=5/7 D=63mm 計(jì) 算 結(jié) 果 缸的D和d分別為63mm及45mm。 按最低工進(jìn)速度驗(yàn)算液壓缸的最小穩(wěn)定速度 式中是由產(chǎn)品樣本查得GE系列調(diào)速閥AQF3-E10B的最小穩(wěn)定流量為0.05L/min。 本次設(shè)計(jì)中調(diào)速閥是安裝在進(jìn)油路上，故液壓缸節(jié)流腔有效工作面積為 即 可見(jiàn)上述不等式能滿足，液壓缸能達(dá)到所需低速。 D=45mm A=19.1cm2 A>Amin 液壓缸能滿足要求 3）計(jì)算在各工作階段液壓缸所需的流量 即 即 即 即 2、確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過(guò) 程 計(jì) 算 結(jié) 果 1）泵的工作壓力的確定。 考慮到正常工作中進(jìn)油管路有一定的壓力損失 以泵的工作壓力為 （１） 式中 ——液壓泵最大工作壓力； ——執(zhí)行元件最大工作壓力； ——進(jìn)油管路中的壓力損失，初算時(shí)簡(jiǎn)單系統(tǒng)可取0.2~0.5MPa，復(fù)雜系統(tǒng)取0.5~1.5MPa，本例取0.5MPa 則 上述計(jì)算所得的是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過(guò)渡階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力往往超過(guò)靜態(tài)壓力。另外考慮到一定的壓力儲(chǔ)備量，并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力應(yīng)滿足。中低壓系統(tǒng)取小值，高壓系統(tǒng)取大值。在本例中 2）泵的流量確定。 液壓泵的最大流量應(yīng)為 式中 ——液壓泵的最大流量； ——同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。如果這時(shí)溢流閥正進(jìn)行工作，尚須加溢流閥的最小溢流量2~3L/min； ——系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取。 則 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過(guò) 程 計(jì) 算 結(jié) 果 3)選擇液壓泵的規(guī)格 比較上述計(jì)算結(jié)果，查<<液壓氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)>> 表5-11常用葉片泵主要參數(shù) 選擇雙聯(lián)葉片泵，工進(jìn)時(shí)用6.3L/min的泵單獨(dú)供油，快速時(shí)，兩個(gè)泵同時(shí)供油，其流量為7+13=20（L/min） 選擇雙聯(lián)葉片泵 4)與液壓泵匹配的電動(dòng)機(jī)的選定 首先分別算出快進(jìn)與工進(jìn)兩種不同工況時(shí)的功率，取兩者較大值作為選擇電動(dòng)機(jī)規(guī)格的依據(jù)。由于在慢進(jìn)時(shí)泵輸出的流量減小，泵的效率急劇降低，一般當(dāng)流量在0.2~1L/min范圍內(nèi)時(shí)，可取。同時(shí)還應(yīng)注意到，為了使所選擇的電動(dòng)機(jī)在經(jīng)過(guò)泵的流量特性曲線最大功率點(diǎn)時(shí)不致停轉(zhuǎn)，需進(jìn)行驗(yàn)算，即 　　　　　　　　　　　?。ǎ玻? 式中 ——所選電動(dòng)機(jī)額定功率； ——限壓式變量泵的限定壓力； ——壓力為時(shí)，泵的輸出流量。 首先計(jì)算快進(jìn)時(shí)的功率，快進(jìn)時(shí)的外負(fù)載為2500N，進(jìn)油路的壓力損失定為0.3，由式（１）可得 快進(jìn)時(shí)所需電動(dòng)機(jī)功率為 一工進(jìn)時(shí)所需電動(dòng)機(jī)功率為 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過(guò) 程 計(jì) 算 結(jié) 果 查閱電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本，選用Y90S-4型電動(dòng)機(jī)，其額定功率為1.1KW，額定轉(zhuǎn)速為1400r/min 選用Y90S-4型電動(dòng)機(jī)，其額定功率為1.1KW，額定轉(zhuǎn)速為1400r/min 3、液壓閥的選擇 根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過(guò)各個(gè)閥類(lèi)元件和輔助元件的實(shí)際流量，可選出這些元件的型號(hào)及規(guī)格，本次設(shè)計(jì)中均采用GE系列閥，如下表所示： 序號(hào) 元件名稱 型號(hào) 通過(guò)流量(L/min) 1 雙聯(lián)葉片泵 YB1-6.3/16 31.2 2 溢流閥 YF3-10B 6.3 3 二位二通電磁閥 22EF3-E10B 6.3 4 單向閥 AF3-Ea10B 16 5 順序閥 XFF3-10B 16 6 單向閥 AF3-Ea10B 6.3 7 溢流閥 YF3-10B 6.3 8 順序閥 XFF3-10B 6.3 9 單向閥 AF3-Ea10B 16 10 三位五通電液換向閥 35EYF3O-10B 22.3 11 調(diào)速閥 QFF3-E10aB 6.3 12 調(diào)速閥 QFF3-E10aB 6.3 13 二位二通電磁閥 22EF3-E10B 6.3 14 壓力繼電器 DP1-63B 6.3 15 單向行程閥 AXF3-E10 22.3 16 減壓閥 JF3-10B 6 17 單向閥 AF3-Ea10B 6 18 二位四通電磁閥 24EF3-E10B 6 19 單向閥 AF3-Ea10B 6 20 二位二通電磁閥 22EF3-E10B 6 序號(hào) 元件名稱 型號(hào) 通過(guò)流量(L/min) 21 壓力繼電器 DP1-63B 6 22 壓力表 Y-10 23 壓力表開(kāi)關(guān) KF3-E6B 24 濾油器 22.3 4、確定管道尺寸 設(shè)　計(jì)　計(jì)　算　過(guò)　程 計(jì)　算　結(jié)　果 1) 油管內(nèi)徑 油管內(nèi)徑尺寸一般可參照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可按管路允許流速進(jìn)行計(jì)算。本系統(tǒng)主油路流量為差動(dòng)時(shí)流量q=40L/min，壓油管的允許流速取v=4m/s，則內(nèi)徑d為 若系統(tǒng)主油路按快退時(shí)取q=20L/min，則可算得油管內(nèi)徑d=10.3mm。 綜合諸因素，現(xiàn)取油管的內(nèi)徑d為12mm。 d=12mm 2） 油管壁厚 液壓泵最高工作壓力p=6.3MPa=63公斤力／厘米２；無(wú)縫鋼管的許用應(yīng)力 3)液壓油箱容積的確定 本次設(shè)計(jì)為中壓液壓系統(tǒng)，液壓油箱有效容量按泵的流量的5~7倍來(lái)確定(參閱<<液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)>>P56表4-1),現(xiàn)選用容量為160L的油箱。 選用容量為160L的油箱 六、液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過(guò) 程 計(jì) 算 結(jié) 果 （一）回路壓力損失驗(yàn)算 由于系統(tǒng)的具體管路布置尚未確定，整個(gè)回路的壓力損失無(wú)法估算，僅只閥類(lèi)元件對(duì)壓力損失所造成的影響可以看得出來(lái)，供調(diào)定系統(tǒng)中某些壓力值時(shí)參考，這里估算從略。 （二）油液溫升驗(yàn)算 在整個(gè)工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占的時(shí)間最長(zhǎng)，達(dá)96%左右。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，主要考慮工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱量。一般情況下，工進(jìn)速度大時(shí)發(fā)熱量較大，故只在第一次工進(jìn)進(jìn)行發(fā)熱量的計(jì)算，然后取其值進(jìn)行分析。 當(dāng)v=72mm/min時(shí) 即 此時(shí)泵的效率為0.7，泵的出口壓力為，則有 即 此時(shí)的功率損失為： 假定系統(tǒng)的散熱狀況一般，取 ，油箱的散熱面積A為 系統(tǒng)的溫升為 驗(yàn)算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)。 系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi) 七、液壓缸的設(shè)計(jì) 1、液壓缸主要尺寸的確定 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過(guò) 程 計(jì) 算 結(jié) 果 1) 液壓缸壁厚和外經(jīng)的計(jì)算（滑臺(tái)） 液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來(lái)計(jì)算。 液壓缸的壁厚一般指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律應(yīng)壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。 液壓缸的內(nèi)徑D與其壁厚的比值的圓筒稱為薄壁圓筒。工程機(jī)械的液壓缸，一般用無(wú)縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算 式中 ——液壓缸壁厚(m)； D——液壓缸內(nèi)徑(m)； ——試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的(1.25~1.5)倍； ——缸筒材料的許用應(yīng)力。無(wú)縫鋼管：。 則 用無(wú)縫鋼管材料 在中低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計(jì)算所得液壓缸的壁厚往往很小，使缸體的剛度往往很不夠，如在切削過(guò)程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過(guò)程卡死或漏油。因此一般不作計(jì)算，按經(jīng)驗(yàn)選取，必要時(shí)按上式進(jìn)行校核。 液壓缸壁厚算出后，即可求出缸體的外經(jīng)為 滑臺(tái)液壓缸缸體外徑為: 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過(guò) 程 計(jì) 算 結(jié) 果 同理 夾緊與定位液壓缸的壁厚與外徑為： 缸體外徑 夾緊與定位液壓缸的壁厚與外徑為： 2) 液壓缸工作行程的確定 液壓缸工作行程長(zhǎng)度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來(lái)確定，并參閱<<液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)>>P12表2-6中的系列尺寸來(lái)選取標(biāo)準(zhǔn)值。 滑臺(tái)液壓缸工作行程選 夾緊與定位液壓缸選 滑臺(tái)液壓缸工作行程選 夾緊與定位液壓缸選 3) 缸蓋厚度的確定 一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強(qiáng)度要求可用下面兩式進(jìn)行近似計(jì)算。 無(wú)孔時(shí) 有孔時(shí) 式中 t——缸蓋有效厚度(m)； ——缸蓋止口內(nèi)徑(m)； ——缸蓋孔的直徑(m)。 滑臺(tái)液壓缸： 無(wú)孔時(shí) 取 t=20mm 滑臺(tái)液壓缸： t=20mm 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過(guò) 程 計(jì) 算 結(jié) 果 有孔時(shí) 取 t’=50mm 夾緊與定位液壓缸： 無(wú)孔時(shí) 取t=17mm 有孔時(shí)： 取t’=35mm t’=50mm 夾緊與定位液壓缸： t=17mm t’=35mm 4)最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定 當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)的距離H稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度（如下圖2所示）。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小，將使液壓缸的初始撓度（間隙引起的撓度）增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。 圖2 液壓缸的導(dǎo)向長(zhǎng)度 對(duì)一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H應(yīng)滿足以下要求： 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過(guò) 程 計(jì) 算 結(jié) 果 式中 L——液壓缸的最大行程； D——液壓缸的內(nèi)徑。 活塞的寬度B一般取B=(0.6~10)D；缸蓋滑動(dòng)支承面的長(zhǎng)度，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑D而定； 當(dāng)D<80mm時(shí)，取； 當(dāng)D>80mm時(shí)，取。 為保證最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H，若過(guò)分增大和B都是不適宜的，必要時(shí)可在缸蓋與活塞之間增加一隔套K來(lái)增加H的值。隔套的長(zhǎng)度C由需要的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H決定，即 滑臺(tái)液壓缸： 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度： 取 H=72mm 活塞寬度：B=0.8D=64mm 缸蓋滑動(dòng)支承面長(zhǎng)度： 隔套長(zhǎng)度： 夾緊與定位液壓缸： 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度： 取 H=47mm 活塞寬度： B=0.8D=50.4mm 取 B=50mm 缸蓋滑動(dòng)支承面長(zhǎng)度： 滑臺(tái)液壓缸： H=72mm B=64mm C=12mm 夾緊與定位液壓缸： H=47mm B=50mm 設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程 計(jì) 算 結(jié) 果 隔套長(zhǎng)度： C=0 5)缸體長(zhǎng)度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長(zhǎng)度還要考慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長(zhǎng)度不應(yīng)大于內(nèi)徑的20~30倍。 滑臺(tái)液壓缸： 缸體內(nèi)部長(zhǎng)度 夾緊與定位液壓缸： 缸體內(nèi)部長(zhǎng)度 滑臺(tái)液壓缸： 夾緊與定位液壓缸： 2、液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓缸主要尺寸確定以后，就進(jìn)行各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要包括：缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)、活塞與活塞桿的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿導(dǎo)向部分結(jié)構(gòu)、密封裝置、排氣裝置及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。由于工作條件不同，結(jié)構(gòu)形式也各不相同。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過(guò) 程 計(jì) 算 結(jié) 果 1) 缸體與缸蓋的連接形式 缸體與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)。 本次設(shè)計(jì)中采用外半環(huán)連接，如下圖3所示： 圖3 缸體與缸蓋外半環(huán)連接方式 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過(guò) 程 采用外半環(huán)連接 計(jì) 算 結(jié) 果 優(yōu)點(diǎn)： (1) 結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單 (2) 加工裝配方便 缺點(diǎn)： (1) 外型尺寸大 (2) 缸筒開(kāi)槽，削弱了強(qiáng)度，需增加缸筒壁厚 2)活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu) 參閱<<液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)>>P15表2-8，采用組合式結(jié)構(gòu)中的螺紋連接。如下圖4所示： 圖4 活塞桿與活塞螺紋連接方式 特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在振動(dòng)的工作條件下容易松動(dòng)，必須用鎖緊裝置。應(yīng)用較多，如組合機(jī)床與工程機(jī)械上的液壓缸。 活塞桿與活塞采用螺紋連接方式 2) 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu) (1)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，也可做成與端蓋分開(kāi)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)。機(jī)床和工程機(jī)械中一般采用裝在內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)，有利于導(dǎo)向套的潤(rùn)滑；而油壓機(jī)常采用裝在外側(cè)的結(jié)構(gòu)，在高壓下工作時(shí)，使密封圈有足夠的油壓將唇邊 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過(guò) 程 計(jì) 算 結(jié) 果 張開(kāi)，以提高密封性能。 參閱<<液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)>>P16表2-9，在本次設(shè)計(jì)中，采用導(dǎo)向套導(dǎo)向的結(jié)構(gòu)形式，其特點(diǎn)為： (1) 導(dǎo)向套與活塞桿接觸支承導(dǎo)向，磨損后便于更換，導(dǎo)向套也可用耐磨材料。 (2) 蓋與桿的密封常采用Y形、V形密封裝置。密封可靠適用于中高壓液壓缸。 防塵方式常用J形或三角形防塵裝置。 活塞桿導(dǎo)向部分采用導(dǎo)向套導(dǎo)向的結(jié)構(gòu)形式 3) 活塞及活塞桿處密封圈的選用 活塞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(dòng)速度的范圍不同而選擇不同類(lèi)型的密封圈。 參閱<<液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)>>P17表2-10，在本次設(shè)計(jì)中采用O形密封圈。 活塞及活塞桿處采用O形密封圈 八、集成油路的設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過(guò) 程 計(jì) 算 結(jié) 果 通常使用的液壓元件有板式和管式兩種結(jié)構(gòu)。管式元件通過(guò)油管來(lái)實(shí)現(xiàn)相互之間的連接，液壓元件的數(shù)量越多，連接的管件越多，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，系統(tǒng)壓力損失越大，占用空間也越大，維修、保養(yǎng)和拆裝越困難。因此，管式元件一般用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。 板式元件固定在板件上，分為液壓油路板連接、集成塊連接和疊加閥連接。把一個(gè)液壓回路中各元件合理地布置在一塊液壓油路板上，這與管式連接比較，除了進(jìn)出液壓油液通過(guò)管道外，各液壓元件用螺釘規(guī)則地固定在一塊液壓閥板上，元件之間由液壓油路板上的孔道勾通。板式元件的液壓系統(tǒng)安裝 、調(diào)試和維修方便，壓力損失小，外形美觀。但是，其結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化程度差， 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過(guò) 程 計(jì)算結(jié)果 互換性不好，結(jié)構(gòu)不夠緊湊，制造加工困難，使用受到限制。此外，還可以把液壓元件分別固定在幾塊集成塊上，再把各集成塊按設(shè)計(jì)規(guī)律裝配成一個(gè)液壓集成回路，這種方式與油路板比較，標(biāo)準(zhǔn)化、系列化程度高，互換性能好，維修、拆裝方便，元件更換容易；集成塊可進(jìn)行專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)，其質(zhì)量好、性能可靠而且設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期短。使用近年來(lái)在液壓油路板和集成塊基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型液壓元件疊加閥組成回路也有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，它不需要另外的連接件，由疊加閥直接疊加而成。其結(jié)構(gòu)更為緊湊，體積更小，重量更輕，無(wú)管件連接，從而消除了因油管、接頭引起的泄漏、振動(dòng)和噪聲。 本次設(shè)計(jì)采用系統(tǒng)由集成塊組成，液壓閥采用廣州機(jī)床研究所的GE系列閥。 本次設(shè)計(jì)采用系統(tǒng)由集成塊組成，液壓閥采用廣州機(jī)床研究所的GE系列閥。 (一)液壓集成塊結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 1、液壓集成回路設(shè)計(jì) 1）把液壓回路劃分為若干單元回路，每個(gè)單元回路一般由三個(gè)液壓元件組成，采用通用的壓力油路P和回油路T，這樣的單元回路稱液壓?jiǎn)卧苫芈?。設(shè)計(jì)液壓?jiǎn)卧苫芈窌r(shí)，優(yōu)先選用通用液壓?jiǎn)卧苫芈?，以減少集成塊設(shè)計(jì)工作量，提高通用性。 2）把個(gè)液壓?jiǎn)卧苫芈愤B接起來(lái)，組成液壓集成回路，下圖5所示即為本次所設(shè)計(jì)的專(zhuān)用機(jī)床的液壓集成回路。一個(gè)完整的液壓集成回路由底板、供油回路、壓力控制回路、方向回路、調(diào)速回路、頂蓋及測(cè)壓回路等單元液壓集成回路組成。液壓集成回路設(shè)計(jì)完成后，要和液壓回路進(jìn)行比較，分析工作原理是否相同，否則說(shuō)明液壓集成回路出了差錯(cuò)。 2、液壓集成塊及其設(shè)計(jì) 圖6是鏜孔專(zhuān)機(jī)集成塊裝配總圖，它由底板、方向調(diào)速塊、壓力塊、夾緊塊和頂蓋等組成，由四個(gè)緊固螺栓把它們連接起來(lái)，再由四個(gè)螺釘將其緊固在液壓油箱上，液壓泵通過(guò)油管與底板連接，組成液壓站，液壓元件分別固定在各集成塊上，組成一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)。 本次設(shè)計(jì)時(shí)，在指導(dǎo)老師的帶領(lǐng)下，對(duì)集成塊進(jìn)行了創(chuàng)新研究，改變了以往傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，把集成塊設(shè)計(jì)成展開(kāi)的形式。這樣不僅繪圖時(shí)方便，而且容易理解。采用集成塊展開(kāi)法的設(shè)計(jì)方法不但能正確反映集成塊中孔道的深度及連通情況，而且在此基礎(chǔ)上通過(guò)一定程序，可以很方便地將其變?yōu)槿S立體圖，具有可視性。這種設(shè)計(jì)方法使設(shè)計(jì)達(dá)到了正確、快捷、可視和高效的高度，在國(guó)內(nèi)尚屬首例。 1)底板及供油塊設(shè)計(jì) 下圖7為底板塊及供油塊，其作用是連接集成塊組。液壓泵供應(yīng)的壓力油P由底板引入各集成塊，液壓系統(tǒng)回油路T及泄漏油路L經(jīng)底板引入液壓油箱冷卻沉淀。 圖5 鏜孔專(zhuān)機(jī)液壓集成回路 圖6 鏜孔專(zhuān)機(jī)液壓集成塊裝配圖 圖7 底板塊及供油塊 2)頂蓋及測(cè)壓塊設(shè)計(jì) 下圖8是頂蓋及測(cè)壓塊。頂蓋的主要用途是封閉主油路，安裝壓力表開(kāi)光及壓力表來(lái)觀察液壓泵及系統(tǒng)各部分工作壓力的。設(shè)計(jì)頂蓋時(shí)，要充分利用頂蓋的有效空間，也可把測(cè)壓回路、卸荷回路以及定位夾緊回路等布置在頂蓋上。 圖8 頂蓋及測(cè)壓塊 3）集成塊設(shè)計(jì) 下圖9所示是專(zhuān)用機(jī)床集成塊中的一塊，集成塊上布置了三個(gè)液壓元件，采用GE系列液壓閥。在系統(tǒng)中，此塊回路的作用是速度調(diào)節(jié)，所以稱之為調(diào)速塊。其余的集成塊設(shè)計(jì)方法類(lèi)似。 若液壓?jiǎn)卧蓧K回路中液壓元件較多或者不好安排時(shí)，可以采用過(guò)渡板把閥與集成塊連接起來(lái)。 集成塊設(shè)計(jì)步驟為： （1）制作液壓元件樣板 （2）決定通道的孔徑。集成塊上的公用通道，即壓力油孔P、回油孔T、泄漏孔L（有時(shí)不用）及四個(gè)安裝孔。壓力油孔由液壓泵流量決定，回油孔一般不得小于壓力油孔。 直接與液壓元件連接的液壓油孔由選定的液壓元件規(guī)格決定?？着c孔之間的連接孔（即工藝孔）用螺塞在集成塊表面堵死。 與液壓油管連接的液壓油孔可采用米制細(xì)牙螺紋或英制管螺紋。 （3）集成塊上液壓元件的布置。把制作好的液壓元件樣板放在集成塊各視圖上進(jìn)行布局，有的液壓元件需要連接板，則樣板應(yīng)以連接板為準(zhǔn)。 電磁閥應(yīng)布置在集成塊的前、后面上，要避免電磁換向閥兩端的電磁鐵與其他部分相碰。液壓元件的布置應(yīng)以在集成塊上加工的孔最少為好。孔道相通的液壓元件盡可能布置在同一水平面，或在直徑d的范圍內(nèi)，否則要鉆垂直中間油孔，不通孔道之間的最小壁厚必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。按照經(jīng)驗(yàn)，通常交錯(cuò)孔最小距離大于等于3mm，平行孔最小距離大于等于5mm。 液壓元件在水平面上的孔道若與公共油孔相通，則應(yīng)盡可能地布置在同一垂直位置或在孔徑d范圍內(nèi)，否則要鉆中間孔道，集成塊前后與左右連接的孔道應(yīng)互相垂直，不然也要鉆中間孔道。 設(shè)計(jì)專(zhuān)用集成塊時(shí)，要注意其高度應(yīng)比裝在其上的液壓元件的最大橫向尺寸大2mm，以避免上下集成塊上的液壓元件相碰，影響集成塊緊固。 圖9 專(zhuān)用機(jī)床集成塊（調(diào)速塊） （4）集成塊上液壓元件布置程序。電磁換向閥布置在集成塊的前面和后面，先布置垂直位置，后布置水平位置，要避免電磁換向閥的固定螺孔與閥口通道、集成塊固定螺孔相通。液壓元件泄漏孔可考慮與回油孔合并。水平位置可分三層進(jìn)行布置。根據(jù)水平孔道布置的需要，液壓元件可以上下左右移動(dòng)一段距離。溢流閥的先導(dǎo)閥部分可以伸出集成塊外，有的元件如單向閥，可以橫向布置。 4）集成塊零件圖的繪制 集成塊的六個(gè)面都是加工面，其中有三個(gè)側(cè)面要裝液壓元件，一個(gè)側(cè)面引出管道?？紫档奈恢镁纫筝^高，因此尺寸、公差及表面粗糙度均應(yīng)標(biāo)注清楚，技術(shù)要求也應(yīng)予以說(shuō)明。 為了便于檢查和裝配集成塊，應(yīng)把單向集成回路圖和集成塊上液壓元件布置簡(jiǎn)圖繪在旁邊。而且應(yīng)將各孔道編上號(hào)，列表說(shuō)明各個(gè)孔的尺寸、深度以及與哪些孔相交等情況。（詳細(xì)情況見(jiàn)集成塊零件圖） 關(guān)于液壓集成塊，按照廣州機(jī)床研究所推出的GE系列模塊的聯(lián)系尺寸設(shè)計(jì)專(zhuān)用集成塊。 九、液壓站的設(shè)計(jì) 液壓站是由液壓油箱、液壓泵裝置及液壓控制裝置三大部分組成。液壓油箱裝有空氣濾清器、濾油器、液面指示器和清洗孔等。液壓泵裝置包括不同類(lèi)型的液壓泵、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其它們之間的聯(lián)軸器等。液壓控制裝置是指組成液壓系統(tǒng)的各閥類(lèi)元件及其聯(lián)接體。 機(jī)床液壓站的結(jié)構(gòu)型式有分散式和集中式兩種類(lèi)型。 （1）集中式 這種型式將機(jī)床液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置獨(dú)立于機(jī)床之外，單獨(dú)設(shè)置一個(gè)液壓站。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是安裝維修方便，液壓裝置的振動(dòng)、發(fā)熱都與機(jī)床隔開(kāi)，缺點(diǎn)是液壓站增加了占地面積。 （2）分散式 這種型式將機(jī)床液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置分散在機(jī)床的各處。例如，利用機(jī)床床身或底座作為液壓油箱存放液壓油。把控制調(diào)節(jié)裝置放在便于操作的地方。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，泄漏油易回收，節(jié)省占地面積，但安裝維修不方便。同時(shí)供油裝置的振動(dòng)、液壓油的發(fā)熱都將對(duì)機(jī)床的工作精度產(chǎn)生不良影響，故較少采用，一般非標(biāo)設(shè)備不推薦使用。 （一）液壓油箱的設(shè)計(jì) 液壓油箱的作用是貯存液壓油、分離液壓油中的雜質(zhì)和空氣，同時(shí)還起到散熱的作用。 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過(guò) 程 計(jì) 算 結(jié) 果 1、液壓油箱有效容積的確定 液壓油箱在不同的工作條件下，影響散熱的條件很多，通常按壓力范圍來(lái)考慮。液壓油箱的有效容量V可概略地確定為： 在低壓系統(tǒng)中 可?。? 在中壓系統(tǒng)中 可?。? 在中高壓或高壓大功率系統(tǒng)中 可?。? 式中 ——液壓油箱有效容量； ——液壓泵額定流量。 由于 故 可取 現(xiàn)取 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過(guò) 程 計(jì) 算 結(jié) 果 注意：設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，設(shè)備中的那部分油液會(huì)因重力作用而流回液壓油箱。為了防止液壓油從油箱中溢出，油箱中的液壓油位不能太高，一般不應(yīng)超過(guò)液壓油箱高度的80% 。 2、液壓油箱外形尺寸 液壓油箱的有效容積確定后，需設(shè)計(jì)液壓油箱的外形尺寸，一般尺寸比（長(zhǎng)：寬：高）為。為提高冷卻效率，在安裝位置不受限制時(shí)，可將液壓油箱的容量予以增大。 參閱<<液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)>>P56表4-1，選用BEX系列液壓油箱，其型號(hào)為BEX-160。 下圖10所示為液壓油箱的簡(jiǎn)圖，在箱的上蓋或側(cè)面可以安裝液壓泵、電動(dòng)機(jī)以及其它液壓元件。 圖10 液壓油箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1—緊固螺釘 2—密封墊 3—清洗口端蓋 4—緊固螺釘 5—放油塞 6—配電箱 7—吊鉤 8—油標(biāo) 9—空氣濾清器 選用BEX系列液壓油箱，其型號(hào)為BEX-160。 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 結(jié) 果 計(jì) 算 結(jié) 果 3、液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在一般設(shè)備中，液壓油箱多采用鋼板焊接的分離式液壓油箱，很少采用機(jī)床床身底座作為液壓油箱。 （1）隔板 1）作用 增長(zhǎng)液壓油流動(dòng)循環(huán)時(shí)間，除去沉淀的雜質(zhì)，分離、清除水和空氣，調(diào)整溫度，吸收液壓油壓力的波動(dòng)及防止液面的波動(dòng)。 2）安裝型式 隔板的安裝型式有多種，可以設(shè)計(jì)成高出液壓油面，使液壓油從隔板側(cè)面流過(guò)；還可以把隔板設(shè)計(jì)成低于液壓油面，其高度為最低油面的2/3，使液壓油從隔板上方流過(guò)。（見(jiàn)下圖11所示） 圖11 隔板的安裝型式 3）過(guò)濾網(wǎng)的配置 過(guò)濾網(wǎng)可以設(shè)計(jì)成將液壓油箱內(nèi)部一分為二，使吸油管與回油管隔開(kāi)，這樣液壓油可以經(jīng)過(guò)一次過(guò)濾（見(jiàn)下圖12）。過(guò)濾網(wǎng)通常使用50~100目左右的金屬網(wǎng)。 圖12 過(guò)濾網(wǎng)的配置 把隔板設(shè)計(jì)成低于液壓油面，其高度為最低油面的2/3，使液壓油從隔板上方流過(guò)。 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過(guò) 程 計(jì) 算 結(jié) 果 （2）吸油管與回油管 1）回油管出口 回油管出口型式有直口、斜口、彎管直口、帶擴(kuò)散器的出口等幾種型式，斜口應(yīng)用較多，一般為斜口。為了防止液面波動(dòng)，可以在回油管出口裝擴(kuò)散器?；赜凸鼙仨毞胖迷谝好嬉韵拢话憔嘁簤河拖涞酌娴木嚯x大于300mm，回油管出口絕對(duì)不允許放在液面以上。 本次設(shè)計(jì)采用斜口型式。 2）回油集管 單獨(dú)設(shè)置回油管當(dāng)然是理想的，但不得以時(shí)則應(yīng)使用回油集管。對(duì)溢流閥、順序閥等，應(yīng)注意合理設(shè)計(jì)回油集管，不要人為地施以背壓。 3）泄漏油管的配置 管子直徑和長(zhǎng)度要適當(dāng)，管口應(yīng)在液面之上，以避免產(chǎn)生背壓。泄漏油管以單獨(dú)配管為好，盡量避免與回油管集流配管的方法。 4）吸油管與回油管的方向 為了使油液流動(dòng)具有方向性，要綜合考慮隔板、吸油管和回油管的配置，盡量把吸油管和回油管用隔板隔開(kāi)。為了不使回油管的壓力波動(dòng)波及吸油管，吸油管及回油管的斜口方向應(yīng)一致，而不是相對(duì)著的。 （3）防止雜質(zhì)侵入 為了防止液壓油被污染，液壓油箱應(yīng)做成完全密封型的。在結(jié)構(gòu)上應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1）不要將配管簡(jiǎn)單地插入液壓油箱，這樣空氣、雜質(zhì)和水分等便會(huì)從其周?chē)拈g隙侵入。同時(shí)應(yīng)盡量避免將液壓泵及馬達(dá)直接安裝在液壓油箱頂蓋上。 2）在接合面上需襯入密封填料、密封膠和液態(tài)密封膠，以保證可靠的密封性。 3）為保證液壓油箱通大氣并凈化抽取空氣，需配備空氣濾清器?？諝鉃V清器常設(shè)計(jì)成既能過(guò)濾空氣又能加油的結(jié)構(gòu)。 （4）頂蓋及清洗孔 1）頂蓋 在液壓油箱頂蓋上裝置泵、馬達(dá)、閥組、空氣濾清器時(shí)，必須十分牢固。液壓油箱同它們的接合 回油管出口型式采用斜口型式 吸油管及回油管的斜口方向應(yīng)一致 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過(guò) 程 計(jì) 算 結(jié) 果 面要平整光滑，將密封填料、耐油橡膠密封墊圈及液態(tài)密封膠襯入其間，以防雜質(zhì)、水和空氣侵入，并防止漏油。 液壓泵及液壓馬達(dá)的底座要與上蓋分開(kāi)，另行制作。 2）清洗孔 液壓油箱上的清洗孔應(yīng)最大限度地易于清掃液壓油箱內(nèi)的各個(gè)角落和取出箱內(nèi)的元件。 3）雜質(zhì)和污油的排放 為了便于排放污油，液壓油箱底部應(yīng)做成傾斜式箱底，并將放油塞安放在最低處。 （5）液面指示 為觀察液壓油箱內(nèi)的液面情況，應(yīng)在箱的側(cè)面安裝液面指示計(jì)，指示最高、最低油位。 （6）液壓油箱的起吊 對(duì)液壓裝置而言，從工廠裝配開(kāi)始，到最終送到用戶，要經(jīng)反復(fù)裝卸，所以在液壓裝置整體上或閥塊上應(yīng)裝設(shè)吊鉤、吊環(huán)螺釘或吊耳環(huán)。 （7）液壓油箱的防銹 為了防止液壓油箱內(nèi)部生銹，應(yīng)在油箱內(nèi)壁涂耐油防銹涂料。 （8）液壓油箱的加熱與冷卻 為提高液壓系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，應(yīng)使系統(tǒng)在適宜的溫度下工作。液壓油溫度一般希望保持在范圍內(nèi)，最高不超過(guò)，最低不低于。 在本次設(shè)計(jì)中采用型油用管狀電加熱器與水冷式油冷卻器分別用于加熱及冷卻。 液壓泵及液壓馬達(dá)的底座與上蓋分開(kāi)，另行制作。 液壓油箱底部做成傾斜式箱底，并將放油塞安放在最低處。 采用型油用管狀電加熱器與水冷式油冷卻器分別用于加熱及冷卻。 （二）液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、液壓泵的安裝方式 液壓泵裝置包括不同類(lèi)型的液壓泵、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其聯(lián)軸器等。其安裝方式分為立式和臥式兩種。 本次設(shè)計(jì)中采用臥式安裝。這種安裝方式，液壓泵及管道都安裝在液壓油箱外面，安裝維修方便，散熱條件好，但有時(shí)電動(dòng)機(jī)與液壓泵的同軸度不易保證。 2、電動(dòng)機(jī)與液壓泵的聯(lián)接方式 電動(dòng)機(jī)與液壓泵的連接方式分為法蘭式、支架式和支架法蘭式。 本次設(shè)計(jì)中采用支架式聯(lián)接。 這種聯(lián)接方式，液壓泵直接裝在支架的止口里，然后依靠支架的底面與底板相連，再與帶底座的電動(dòng)機(jī)相連。這種結(jié)構(gòu)對(duì)于保證同軸度比較困難。故為避免安裝時(shí)產(chǎn)生同軸度誤差帶來(lái)的不良影響，常采用帶有彈性的聯(lián)軸器。為增加電動(dòng)機(jī)與液壓泵的聯(lián)接剛性，避免產(chǎn)生共振，可以把液壓泵和電動(dòng)機(jī)先裝在剛性較好的底板上使其成為一體，然后底板加墊再裝到液壓油箱蓋上。 十、虛擬制造 零件設(shè)計(jì)完成之后，可用Pro/E軟件對(duì)其進(jìn)行三維造型的設(shè)計(jì)，然后使用三維圖形進(jìn)入NC加工，就能自動(dòng)編制刀具路徑，并在數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工，減少繁瑣的編程工作。 現(xiàn)以活塞為例對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)（軟件版本為Pro/E 2001中文版）。 （一）繪制活塞的三維圖形 1、打開(kāi)Pro/E進(jìn)入其界面； 2、設(shè)置工作目錄：現(xiàn)在“我的電腦”中希望保存的硬盤(pán)中建立一個(gè)文件夾，然后點(diǎn)擊Pro/E中的“文件”、“設(shè)置工作目錄”； 3、創(chuàng)建草繪平面：依次點(diǎn)擊“特征（Feature）”、“創(chuàng)建(Creat)”、“實(shí)體(Solid)”、“加材料(Protrusion)”、“旋轉(zhuǎn)(Revolve)”、“完成(Done)”、“單側(cè)(one side)”、“完成(Done)”,然后點(diǎn)擊“選出(Pick)”選擇參照面，點(diǎn)擊“正向(Okay)”選擇參照方向，最后點(diǎn)擊“缺省(Default)”。進(jìn)入草繪平面，關(guān)閉參照對(duì)話框，使用其默認(rèn)參照對(duì)象。 4、利用各繪圖命令按照活塞尺寸進(jìn)行繪圖，完成后點(diǎn)擊伸出項(xiàng)對(duì)話框中的“確定”，便完成活塞的三維設(shè)計(jì)。其三維造型如下圖13所示： 圖13 活塞三維造型 同樣，可對(duì)液壓站進(jìn)行三維造型的設(shè)計(jì)，如下圖14所示 圖14 液壓站的三維造型設(shè)計(jì) （二）活塞的虛擬制造 以活塞的端面銑削為例，對(duì)其進(jìn)行NC加工。 1、進(jìn)入NC制造界面。 點(diǎn)擊“創(chuàng)建新對(duì)象”、“制造”、“NC組件”，輸入希望保存的名稱后點(diǎn)擊“確定”進(jìn)入NC制造界面。 2、設(shè)置毛坯與活塞零件裝配在一起。 點(diǎn)擊“制造模型(Mfg Model)”、“裝配(Assemble)”，然后點(diǎn)擊“參考模型(Ref Modle)”選出活塞零件圖，點(diǎn)擊“創(chuàng)建(Create)”、“工件(Workpiece)”，輸入毛坯名稱，然后與創(chuàng)建活塞三維造型步驟一樣，創(chuàng)建毛坯圖使之與活塞零件裝配在一起。 3、開(kāi)始銑削加工。 點(diǎn)擊“加工(Maching)”，在跳出的對(duì)話框中選擇機(jī)床類(lèi)型，設(shè)定加工原點(diǎn)及坐標(biāo)系，然后點(diǎn)擊“表面(Face)”、“完成(Done)”，點(diǎn)選“序列設(shè)置(SEQ SETUP)”中的“刀具(Tool)”、“參數(shù)(Parameters)”、“退刀(Retract)”、“完成(Done)”。在跳出的刀具設(shè)定對(duì)話框中設(shè)定刀具參數(shù)，然后保存退出。點(diǎn)擊“設(shè)置(Set)”，設(shè)定切削參數(shù)后保存退出。點(diǎn)擊“完成(Done)”，然后設(shè)置退刀面，點(diǎn)擊“完成(Done)”，選取要加工模型的表面，然后點(diǎn)擊“演示軌跡(Play Path)”、“屏幕演示(Screen Play)”。隨后即可在Pro/E中如實(shí)地反映活塞零件的加工過(guò)程，如下圖15所示： 圖15 活塞端面的加工 設(shè) 計(jì) 小 結(jié) 三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了。本來(lái)以為經(jīng)過(guò)以往多次課程設(shè)計(jì)的練習(xí)，做起畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)應(yīng)該會(huì)很輕松，可事與愿違。畢業(yè)設(shè)計(jì)所包括的知識(shí)面之廣，遠(yuǎn)不是平常的課程設(shè)計(jì)所能達(dá)到的。畢業(yè)設(shè)計(jì)幾乎融合了整個(gè)大學(xué)所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)因其涉及到的知識(shí)面比較廣，使我在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了很多的困難。許多以前所學(xué)的知識(shí)已經(jīng)模糊，所以設(shè)計(jì)時(shí)需要翻閱很多資料。但同時(shí)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也給我?guī)?lái)了很多好處，給了我一次自我鍛煉的機(jī)會(huì)，使我的各方面知識(shí)能夠融會(huì)貫通、更具連貫性，為以后走上工作崗位從事相關(guān)方面的工作做了很好的準(zhǔn)備。同時(shí)通過(guò)大量的CAD制圖，我的繪圖能力也得到了很大的提高，對(duì)CAD軟件的運(yùn)用也比以前更加的熟練了。 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中還運(yùn)用到了Pro/E軟件對(duì)零件進(jìn)行了虛擬制造。Pro/E自從1988年問(wèn)世以來(lái)，已發(fā)展成為全世界最普及的三維CAD/CAM系統(tǒng)。它廣泛應(yīng)用于電子、機(jī)械、模具、工業(yè)設(shè)計(jì)、汽車(chē)、航天、家電和玩具等各行業(yè)。它是一個(gè)全方位的三維產(chǎn)品開(kāi)發(fā)軟件。集合了零件設(shè)計(jì)、產(chǎn)品裝配、模具開(kāi)發(fā)、數(shù)控加工、鈑金件設(shè)計(jì)、鑄造件設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)、逆向工程、自動(dòng)測(cè)量、機(jī)構(gòu)仿真、應(yīng)力分析和產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)管理等功能于一體。正由于諸多功能，所以它是我們今后踏上工作崗位將用到的一個(gè)很重要的軟件。而這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)正是給了我一次很好的練兵機(jī)會(huì)。 我這次設(shè)計(jì)的是鏜孔專(zhuān)機(jī)的液壓系統(tǒng)。近十年來(lái)，液壓傳動(dòng)在防漏、治污、降噪、減震、節(jié)能和材質(zhì)研究等各個(gè)方面都有長(zhǎng)足的進(jìn)步，它和電子技術(shù)的結(jié)合也由拼裝、混合到整合，步步深入。時(shí)至今日，在盡可能小的空間內(nèi)傳出盡可能達(dá)的功率并加以精確控制這一點(diǎn)上，液壓傳動(dòng)已穩(wěn)居各種傳動(dòng)方式之首，無(wú)可替代。這種情況使液壓傳動(dòng)的元件類(lèi)型、油路結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制作工藝等都發(fā)生了深刻的變化，也改變了人們對(duì)它進(jìn)行認(rèn)識(shí)、分析和綜合的方式方法。在周堃敏教授的帶領(lǐng)下，我順利地完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，也對(duì)液壓方面的知識(shí)有了更進(jìn)一步的了解。還在周教授的指導(dǎo)與鼓舞下，對(duì)液壓集成塊進(jìn)行了