設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式單面多軸鉆鏜兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)完整版

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1、 機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè) 《液壓傳動(dòng)》課程設(shè)計(jì)說明書 班級(jí)： 機(jī)制124 學(xué)號(hào)： 姓名: 楊志宇 根據(jù)上述數(shù)據(jù)繪液壓缸F-t與| v | -t 圖 4 一、液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)的目的 1、鞏固和深化已學(xué)的理論知識(shí)，掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的一般方法和步 驟。 2、鍛煉機(jī)械制圖，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工程運(yùn)算能力。 3、熟悉并

2、會(huì)用有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)手冊(cè)和產(chǎn)品樣本等技術(shù)資 料。 4、提高學(xué)生使用計(jì)算機(jī)繪圖軟件(如AUTOCAD、PRO/E等)進(jìn)行實(shí)際工程設(shè) 計(jì)的能力。 二、液壓課程設(shè)計(jì)題目 題目(一)設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式單面多軸鉆鍵兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)，要求完成如 下的動(dòng)作循環(huán)：夾緊—快進(jìn)一一工進(jìn)一一死擋鐵停留—快退一一松開一一原 位停止；機(jī)床有16個(gè)主軸，鉆削加工。的孔14個(gè)，。的孔2個(gè)，工件材料為鑄 鐵，硬度HB240。動(dòng)力滑臺(tái)采川平導(dǎo)軌，工進(jìn)速度要求無級(jí)調(diào)速，如用高速剛鉆 頭進(jìn)行加工，其他參數(shù)如下表所示。 、、 數(shù) 參 據(jù) \ 數(shù) 數(shù) 據(jù) I II III IV V V 運(yùn)動(dòng)部件自

3、重(N) 9810 10000 9990 9500 11000 快進(jìn)快退速度 (m/min) 7 8 快進(jìn)行程(mm) 100 120 110 95 120 1：進(jìn)行程(mm) 50 60 65 70 60 工進(jìn)速度 (mm/min) 30~90 30~90 30~90 30"90 30~90 靜摩擦系數(shù)f 動(dòng)摩擦系數(shù)fd 啟動(dòng)制動(dòng)時(shí)間t (s) 試完成以下工作： 1、進(jìn)行工況分析，繪制工況圖。 2、擬定液壓系統(tǒng)原理圖(A3) o 3、計(jì)算液壓系統(tǒng)，選擇

4、標(biāo)準(zhǔn)液壓元件。 4、繪制液壓缸裝配圖(Al) o 5、編寫液壓課程設(shè)計(jì)說明書。 機(jī)床加工示意圖如下： 圖1臥式動(dòng)力滑臺(tái)加工示意圖 臥式單面多軸鉆鍵兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng) 第一章組合機(jī)床工況分析 工作負(fù)載分析 工作負(fù)載即為切削阻力。 L計(jì)算切削阻力鑄鐵鉆孔時(shí)，其軸向切削力可用以下公式計(jì)算 F = 25.5>Ss 硬贊 6 式中，D—鉆頭直徑(mm) S—每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm/r) 鉆。的孔時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速勺=360"nin ,每轉(zhuǎn)進(jìn)給量4=0.147“7帆"，鉆C孔時(shí), 主軸轉(zhuǎn)速〃2 =550”nin ,每轉(zhuǎn)進(jìn)給量4=0.096“〃r 工=14乂25.5。15廣硬度"6+2乂2

5、5.502523硬度116 則 =14x25.5x13.9x0.14708 x24O06 +2x25.5x8.5x0.096。$ x24O06 =3O5OO7V 慣性負(fù)載分析 阻力負(fù)載分析 摩擦負(fù)載即為導(dǎo)軌的摩擦阻力： 靜摩擦阻力 % =.f&G = 0.15x11000 = 1650 N 動(dòng)摩擦阻力 弓=/G = 0.14x"000 =1540 TV 工進(jìn)速度選擇 工進(jìn)速度取工進(jìn)時(shí)的最大速度90mm/min 運(yùn)動(dòng)時(shí)間 快進(jìn) 120x10-3 %0 S = 0.95 工進(jìn)，2=七=養(yǎng)-$ = 4。$ 快退 (120 + 60)x10-3 =1.355

6、 運(yùn)動(dòng)分析 設(shè)液壓缸的機(jī)械效率〃小，得出液壓缸在各工作階段的負(fù)載和推力，如表1所 列。 表1液壓缸負(fù)載的計(jì)算 工況 計(jì)算公式 液壓缸負(fù)載F/N 液壓缸驅(qū)動(dòng)力F/〃 JN 啟動(dòng) 1650 1833 正向加速 快進(jìn) 1540 1711 工進(jìn) 32040 35600 反向啟動(dòng) 1650 1833 反向加速 快退 1540 1711 制動(dòng) 根據(jù)上述數(shù)據(jù)繪液壓缸F-t與| v|-t圖（如圖1） 圖1 F-t與7 -t圖 第二章擬定液壓系統(tǒng)圖 選擇液壓回路 (1)調(diào)速

7、方式由工況得知，該液壓系統(tǒng)功率小，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度低，工作負(fù)載為阻 力負(fù)載且工作中變化小，故可選用進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速，為防止鉆通孔時(shí)負(fù)載突然消失引 起運(yùn)動(dòng)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(dòng)力滑臺(tái)獲得穩(wěn)定的低速運(yùn)動(dòng)和較大的調(diào)速范圍。 (2)液壓泵形式的選擇系統(tǒng)工作循環(huán)主要由低壓大流量和高壓小流量兩個(gè)階段組 成，最大流量與最小流量的時(shí)間之比G/乙=44.44。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。 (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(dòng)作可靠，轉(zhuǎn)換精度較高。 (4)快速回路與工進(jìn)轉(zhuǎn)

8、快退控制方式的選擇為使快進(jìn)快退速度相等，選用差動(dòng)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(tái)工進(jìn)時(shí)，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(tái)工進(jìn)和停止時(shí)，低壓大流量泵通過液控順序閥卸荷，高壓小流量 泵在滑臺(tái)停止時(shí)雖未卸荷，但功率損失較小，故可不需再設(shè)卸荷回路。 (6)夾緊油路中串接減壓閥，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?yàn)橛袉蜗蜷y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。 組成系統(tǒng) 將上面選出的液

9、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(tái)工進(jìn)時(shí)進(jìn)、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(jī)床停止工作時(shí)回路中的油液流 回油箱，導(dǎo)致空氣進(jìn)入系統(tǒng)，影響滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，圖中添置了一個(gè)單向閥13。 考慮到這臺(tái)機(jī)床用于鉆孔(通孔與不通孔)加工，對(duì)位置定位精度要求較高，圖中增 設(shè)了一個(gè)壓力繼電器14。當(dāng)滑臺(tái)碰上死擋塊后，系統(tǒng)壓力升高，它發(fā)出快退信號(hào)， 操縱電液換向閥換向 第三章計(jì)算和選擇液壓元件 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 初定液壓缸工作壓力 由工況分析中可知，工進(jìn)階段的負(fù)載力最大，所以，液壓缸的工作壓力按此負(fù)載

10、 力計(jì)算，選/A =40x10?！ǎ緳C(jī)床為鉆孔組合機(jī)床，為防止鉆通時(shí)發(fā)生前沖現(xiàn)象， 液壓缸回油腔應(yīng)有背壓，取背壓〃2=6xl()5R/,為使快進(jìn)快退速度相等，選用 4=24差動(dòng)油缸，假定快進(jìn)、快退的回油壓力損失為AP = 7xl0Pa。 由式尸=(pm -q/：)久得 液壓缸直徑D =秒=后等機(jī)=H.07c/n 取標(biāo)準(zhǔn)直徑) = 11 1/77/77 因?yàn)锳1=2A2,所以“=氏80〃〃〃 則，液壓缸有效面積A[== % x 11 ? I%/ cm2 = 96.7c/??2 液壓缸的快進(jìn)流量q快進(jìn)=(4 -=(96.7-46.48)xSxlQ-4 xlO3 =40.18〃min

11、 液壓缸的工進(jìn)流量C匚進(jìn)=4匕=96.7x90x1()7 = 0.87 L/nin 液壓缸的工進(jìn)流量縱退=Av,= 46.48 x 8 x 1。7 x 103 = 37.18〃min 液壓缸的快進(jìn)壓力私「譚干= 液壓缸的工進(jìn)壓力進(jìn) 液壓缸的快退壓力?？焱?F上… 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(fù)載 工作腔壓力 輸入流量q 輸入功率 快進(jìn) 1711 工進(jìn) 35600 快退 1711 A t/s 壓力工況圖 q/ ， /tUmin) t/s 流量工況圖 t/S 快退

12、 （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(gè)部分。 1）缸體與缸蓋的連接形式，采用常用的法蘭連接，其形式與工作壓力、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(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、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(yùn)動(dòng)速度的范圍不同而選擇0型的密 封圈。 5）液壓缸的緩沖裝置 液壓缸帶動(dòng)工作部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，因運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量大，

13、 運(yùn)動(dòng)速度較高，則在達(dá)到行程終點(diǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊，甚至使活塞與缸筒端蓋 產(chǎn)生機(jī)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(duì)于速度穩(wěn)定性要求的機(jī)床液壓缸，則需要設(shè)置排氣 裝置。 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(fù)載。 2）考慮到液壓缸有不同行程終了處的制動(dòng)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)措施。 3）根據(jù)主機(jī)的工作要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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

14、結(jié)構(gòu)需根據(jù)推薦結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)比較，盡可能做 到簡單、緊湊、加工、裝配和維修方便。 1）缸體 材料-一灰鑄鐵：HT200,HT350;鑄鋼：ZG25, ZG45 粗糙度--液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為4=。.2 ~ 04顆 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 材料一一灰鑄鐵:HT150, HT200 粗糙度一-活塞外圓柱粗糙度凡=0.8~1.6加〃 技術(shù)要求：活塞外徑用橡膠密封即可取f7、f9的配合，內(nèi)孔與活塞桿 的配合可取H8。 3）活塞桿 材料-一實(shí)心：35鋼，45鋼；空心：35鋼，45鋼無縫鋼管 粗糙度 桿外圓柱粗糙

15、度為R。= 0.4 ~ 0.8/〃〃 技術(shù)要求：a調(diào)質(zhì)20~25HRC b活塞與導(dǎo)向套用〃8//7的配合，與活塞的連接可用 H8/h8 4）缸蓋 材料一-35鋼，45鋼；作導(dǎo)向時(shí)用（耐磨）鑄鐵 粗糙度-一導(dǎo)向表面粗糙度為凡=0.8?1 技術(shù)要求：同軸度不大于0.。3?！? 5)導(dǎo)向套 材料--青銅，球墨鑄鐵 粗糙度---導(dǎo)向表面粗糙度為凡=0.8〃〃？ 技術(shù)要求：a導(dǎo)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 液壓泵的確定與所需功率的計(jì)算 (1)確定液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 = 3.97MPa ,選取

16、進(jìn)油管路壓力損失如= 0.8MP〃，所以泵的工作壓力 %=(3.97+0.8)MPa =4.77Mpa。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(shí)的工作壓力比快進(jìn)時(shí)大，取其壓力損失為 △p = Q3MPa,則快退時(shí)泵的工作壓力為Pp=(1.616+0.3)MPa = L916M〃a這是低壓 大流量泵的工作壓力。 ⑵液壓泵的流量由液壓系統(tǒng)圖知，快進(jìn)時(shí)流量最大，其值為min,若取系統(tǒng)泄漏 系數(shù) K=，則兩泵的總流量為％, = L2x40.18L/min =48.216L/min 最小流量在工進(jìn)時(shí)，其值為min,取K二 貝 lj qp = 1.2 x 0.87 L/ mill

17、 = 1.044 L /nin 由于溢流閥穩(wěn)定工作時(shí)的最小溢流量為3L/min故小泵流量取min。 根據(jù)以上計(jì)算，選用YB-D32/4型雙聯(lián)葉片泵。 (3)選擇電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)最大功率出現(xiàn)在快退工況，其數(shù)值如下式計(jì)算 式中力——泵的總效率，取為二0-8。 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，查電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品目錄，選Yll2M-6型異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速為 940r/min,功率為。 根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過各個(gè)閥類元件和輔助元件的流量，可選用這些元件的型號(hào) 及規(guī)格(見下表) 序號(hào) 元件名稱 通過最大流 量/(L/min) 規(guī)格 型號(hào) 公稱流量 /(L/min) 公稱壓力 /Mpa 1 雙聯(lián)葉片泵

18、 — YB-32/4 32/4 10 2 三位五通電液換向閥 76 35DY-100B 100 3 行程閥 76 22C-100BH 100 4 調(diào)速閥 <1 Q-D6B-3 ~3 10 5 單向閥 76 A-F20D 100 20 6 單向閥 32 A-F10D 40 20 7 液控順序閥 32 XY-63B 63 8 背壓閥 <1 P-D6B 20 9 溢流閥 Y-D6B 20 10 10 單向閥 32 A-F10D 40 20 11 濾油器 36 XU-6

19、3X100 63 12 壓力表開關(guān) — KF3-E3B — 10 13 單向閥 76 A-F20D 100 20 14 壓力繼電器 — DP-63B — 10 ⑴油管類型的選擇 系統(tǒng)的工作壓力在以下，為了便于裝配，使用軟管油路。 ⑵油管尺寸的確定吸油管 = 1.13x = 1.13x叫40.18x10% x3 5 = 15.63〃〃〃 油箱容量可按經(jīng)驗(yàn)公式估算，取丫 = (5~7)外 根據(jù)液壓泵站的油箱公稱容量系列(JB/T7938-1995),取油箱容量為315L 油箱公稱容量JB/T7938-1995 (L) 4 63.

20、 10 25 10 63 100 160 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 3150 4000 5000 6300 設(shè)計(jì)心得 液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械課程當(dāng)中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，通過這次課程設(shè)計(jì)使我從各個(gè) 方面都受到了專業(yè)課程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，對(duì)液壓系統(tǒng)的有關(guān)各個(gè)零部件的有機(jī)結(jié)合有了更 加深刻的認(rèn)識(shí)。 由于在設(shè)計(jì)方面我們沒有經(jīng)驗(yàn)，理論知識(shí)學(xué)的不牢固，在設(shè)計(jì)中難免會(huì)出現(xiàn)這樣 那樣的問題，如：在選擇計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)誤差，如果是聯(lián)系緊密或者循序漸 進(jìn)的，計(jì)算誤差會(huì)更大，在查表和計(jì)算上精度不夠。 在設(shè)計(jì)的過程中，培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用液壓傳動(dòng)課程及其他課程的理論知識(shí)在實(shí)際 生產(chǎn)中應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際問題的能力，在設(shè)計(jì)的過程中還培養(yǎng)出了我們的團(tuán) 隊(duì)精神，大家共同解決了許多個(gè)人無法解決的問題，在這些過程中我們深刻地認(rèn)識(shí)到 了自己在知識(shí)的理解和接受應(yīng)用方面的不足，在今后的學(xué)習(xí)過程中我們會(huì)更加努力和 團(tuán)結(jié)。 參考文獻(xiàn) 1、教材相應(yīng)章節(jié)。 2、《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》（液壓與氣動(dòng)部分） 冶金出版社 3、《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》下冊(cè) 化學(xué)工業(yè)出版社 4、《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》（液壓傳動(dòng)部分） 機(jī)械工業(yè)出版社 5、《液壓工程手冊(cè)》上、下冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社