柴油機氣缸體三面鉆削組合機床總體及左主軸箱設(shè)計
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立式回轉(zhuǎn)工作臺式組合機床液壓系統(tǒng)設(shè)計朱育權(quán)HydraulicSystemDesignofVerticalRotaryTableModularMachineToolZHUYu2quan(西安工業(yè)學(xué)院 機電工程學(xué)院,陜西 西安 710032)摘 要:該文以某立式回轉(zhuǎn)工作臺式組合機床液壓系統(tǒng)設(shè)計為實例,通過對液壓系統(tǒng)原理的分析,說明了該類型組合機床液壓系統(tǒng)的特點,指出了其設(shè)計過程中需要解決的問題,給出了相應(yīng)的解決方法,對該類型組合機床液壓系統(tǒng)的設(shè)計具有一定的借鑒作用。關(guān)鍵詞:組合機床;回轉(zhuǎn)工作臺;工位錯位;壓力干涉;液壓系統(tǒng)中圖分類號:TH137 文獻標(biāo)識碼:B 文章編號:100024858(2005)1020051203 組合機床是以大量的通用部件為基礎(chǔ),配以少量的按被加工零件特殊要求而設(shè)計的專用部件,以實現(xiàn)對一種或幾種零件按預(yù)先確定的工序進行加工的高效機床。它既具有專用機床的結(jié)構(gòu)簡單、 生產(chǎn)率及自動化程度較高的特點,又具有一定的重新調(diào)整能力,以適應(yīng)工件變化的要求。所以在汽車、 柴油機、 摩托車等大批大量生產(chǎn)的行業(yè)得到了大量的使用。由于液壓傳動自身的優(yōu)點,使得它被廣泛地應(yīng)用于組合機床及其自動線中,以實現(xiàn)工作臺(液壓滑臺、 回轉(zhuǎn)工作臺)的進給、 回轉(zhuǎn)及工件的定位、 夾緊、 運輸(上升、 下降、 翻轉(zhuǎn)、輸送)等動作。1 立式回轉(zhuǎn)工作臺式組合機床立式回轉(zhuǎn)工作臺式組合機床屬于多工位組合機床,通過工作臺的回轉(zhuǎn)來改變夾具的位置,以便在各個工位上對工件進行不同工序的加工。這種配置形式(圖1a) ,工序的集中程度較高,可以在1臺機床上完成1個工件的全部或大部分的加工工作。所用的回轉(zhuǎn)工作臺多為多齒盤式回轉(zhuǎn)工作臺(圖1b)。圖1 立式回轉(zhuǎn)工作臺細(xì)會機床2 立式回轉(zhuǎn)工作臺式組合機床液壓系統(tǒng)設(shè)計以某汽車制動蹄加工四工位立式回轉(zhuǎn)工作臺式鉆擴鉸組合機床為例。該組合機床的工作循環(huán)如圖2所示。其中液壓滑臺的進給、 回轉(zhuǎn)工作臺的抬起、 落下(加緊)、 回轉(zhuǎn)、 返回、 工件的夾緊、 松開等動作均采用液壓傳動。其液壓系統(tǒng)原理如圖3所示。 收稿日期:2005204208 作者簡介:朱育權(quán)(1962) ,男,陜西西安人,副教授,長期從事組合機床液壓系統(tǒng)的設(shè)計及液壓技術(shù)的教學(xué)與研究工作。圖2 工作循環(huán)圖3 液壓系統(tǒng)原理及特點分析該系統(tǒng)各工步的動作原理見元件動作狀態(tài)表(表1)。其特點分析如下:(1)系統(tǒng)所用液壓閥均采用疊加式閥,具有占地面積小、 裝配周期短、 重新組裝方便、 元件之間無管連接等優(yōu)點。是中小流量液壓系統(tǒng)中推廣采用的液壓元件。(2)滑臺快進回路采用差動連接,可使其具有相152005年第10期液壓與氣動圖3 液壓系統(tǒng)原理圖同的快進、 快退速度,同時減小泵的流量。(3)系統(tǒng)采用雙泵供油,快速動作時大小泵同時供油,工作進給及保壓時,大泵卸載,由小泵單獨向系統(tǒng)供油,系統(tǒng)效率較高。表1 元件動作狀態(tài)表工步動作元件部分滑臺缸轉(zhuǎn)臺夾緊缸轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)缸 工位夾緊缸卸載YA1YA23SPMYA3YA4ISPYA5YA6YA7YA82SPYA9原位( + )+( + )( + )+I工位夾緊( + )+( + )+I工位松開( + )+( + )+轉(zhuǎn)臺抬起+( + )( + )+轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)( + )( + )+轉(zhuǎn)臺夾緊+( + )( + )+旋轉(zhuǎn)缸復(fù)位( + )+( + )+滑臺快進+( + )+( + )( + )+滑臺工進+( + )+( + )( + )+滑臺快退+( + )+( + )( + )+(4)系統(tǒng)各支路設(shè)置單向節(jié)流閥及節(jié)流閥,以解決壓力干涉問題。該機床各動作之間雖然以串聯(lián)為主,但同時也存在兩個缸同時運動的并聯(lián)動作(如滑臺工進與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)缸返回、 滑臺工進與上下料工位( 工位)夾緊缸的松開與加緊等) ,這就要求我們在系統(tǒng)設(shè)計中充分考慮各動作之間的壓力干涉問題。圖示系統(tǒng)中只要各支路上單向閥及單向節(jié)流閥的流量調(diào)節(jié)合適(同時動作的各支路上,通過單向節(jié)流閥及單向閥的流量之和分別小于大泵及小泵的實際輸出流量) ,就可以保證主油路上的壓力在各個動作過程中保持不變,從而避免產(chǎn)生壓力干涉現(xiàn)象。(5)系統(tǒng)中的蓄能器用于解決轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)過程中由于突然停電而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)臺錯位問題?;剞D(zhuǎn)工作臺在回轉(zhuǎn)過程中由于突然停電等因素使液壓泵停止工作,轉(zhuǎn)臺將在慣性旋轉(zhuǎn)的同時受自重的作用自行下落,導(dǎo)致工作位置錯位。而且其來電后的復(fù)位工作往往需要由人工來完成,不但給機床的操作帶來麻煩,同時還可能導(dǎo)致端齒盤上的齒遭到破壞。為此需要在系統(tǒng)的高壓油路上增設(shè)蓄能器。蓄能器的總?cè)莘e可按其作為輔助能源時的計算公式計算。其最低工作壓力應(yīng)能保證轉(zhuǎn)臺正常回轉(zhuǎn),而最高工作壓力與小泵工作壓力相同。(下轉(zhuǎn)第55頁)25液壓與氣動2005年第10期路機坡道壓實取3km/h,平道壓實取5km/h;路面用振動壓路機坡道壓實取4km/h,平道壓實取6km/h;對液壓靜壓壓路機取24km/h計算時,應(yīng)對坡道壓實與平等壓實分別計算其折算功率。此計算之Ned為初壓實值,當(dāng)與壓路機的振動功率合成檢驗發(fā)動機總功率時,應(yīng)按振動壓實工況的滾動阻力系數(shù)計算動力。4 關(guān)于計算公式適應(yīng)性的討論上述計算式的推導(dǎo),是鑒于一種典型的振動壓路機傳動方案。該種機型是全輪驅(qū)動單輪振動,后輪傳動帶有三速變速器和驅(qū)動橋,采用變量液壓泵和定量液壓馬達(dá)的高速傳動方案。對其余情況作如下的分析和討論:(1)對于只作后輪驅(qū)動的單輪振動壓路機,則驅(qū)動輪數(shù)qk=1,可視為前輪液壓馬達(dá)的排量qF=0及QF=0、PF=0;(2)對于串聯(lián)振動壓路機,其全輪和后輪的傳動條件是相同的,并且沒有速度分檔,在計算時應(yīng)以vmax替代v,v;(3)對于變量泵驅(qū)動變量馬達(dá)的傳動方案,液壓泵排量達(dá)到最大值之后,還可以通過調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)的排量來提高壓路機的速度,于是在計算變量馬達(dá)的排量時,應(yīng)以液壓泵和液壓馬達(dá)都處于最大排量時壓路機速度分別代替v,v;(4)當(dāng)使用低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)直接驅(qū)動壓路機車輪時,應(yīng)取iF=iR=1和F=R=1;(5)對于無橋驅(qū)動的壓路機,則其左右車輪分別用兩個馬達(dá)驅(qū)動,此時應(yīng)按前后輪兩組馬達(dá)計算,而每一組的兩個液壓馬達(dá)排量應(yīng)相等,在壓路機轉(zhuǎn)彎時能自動差速;(6)設(shè)定最大牽引力時壓實作業(yè)速度vc不會大于I檔滿速,只有在較輕松的壓實時才可能用到 檔速度。通過以上討論,可以在各種不同的液壓傳動方案中使用上述計算程序。參考文獻:1 何挺繼,朱文天,鄧世新.筑路機械手冊M.北京:人民交通出版社.1998.2 徐濠.機械設(shè)計手冊第五卷M.北京:機械工業(yè)出版社.1992.3 王戈,張世英.壓實機械M.北京:人民交通出版社,1992.(上接第52頁)起動液壓泵后及工進過程中,小泵輸出的壓力油或多余的壓力油即被儲存在蓄能器中。在機床正常工作過程中,小泵主油路上的壓力及蓄能器中的壓力均維持為溢流閥(14)所設(shè)定的值,蓄能器不參與向系統(tǒng)供油。只有在突然停電時,液壓泵失壓,而轉(zhuǎn)臺又正處于回轉(zhuǎn)過程中,蓄能器將釋放出壓力油以保證轉(zhuǎn)臺繼續(xù)回轉(zhuǎn)至正確的位置。(6)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)缸、 轉(zhuǎn)臺抬起缸及 工位夾緊缸的換向采用二位四通帶機械定位的電磁換向閥控制。一方面可以節(jié)約電能(電磁鐵只需短時通電使滑閥動作后,即可斷電,由機械定位裝置維持其位置不變,只有當(dāng)另一個電磁鐵通電后滑閥才能復(fù)位) ,同時當(dāng)電氣線路出現(xiàn)故障或突然斷電時,保證油路的連通狀態(tài)不變,加上蓄能器的保壓作用,可避免損壞刀具或工件等事故的發(fā)生。(7)系統(tǒng)中 、 、 工位(加工工位,工件應(yīng)始終處于夾緊狀態(tài),由分配器來實現(xiàn))夾緊油路沒有采用直接從 工位夾緊油路換向閥前直接引出的方法,而是設(shè)置了單獨的油路。這樣做雖然增加了成本,但避免了由于上下料( 工位夾具缸的夾緊與松開)對加工工位夾緊壓力的影響。4 結(jié)束語立式回轉(zhuǎn)工作臺式組合機床是組合機床的主要配置形式之一,其工位的轉(zhuǎn)換采用多齒盤式液壓回轉(zhuǎn)工作臺,液壓系統(tǒng)的設(shè)計也有其自身的特點,尤其是在經(jīng)常停電的地區(qū),工作臺的錯位時有發(fā)生,如果考慮不周必將給機床的使用造成一定的不便。希望本文能對該類型組合機床液壓系統(tǒng)的設(shè)計起到一定的借鑒作用。參考文獻:1 徐英南.組合機床及其自動線的使用與調(diào)整M.北京:勞動人事出版社出版,1987.2 謝家瀛.組合機床簡明設(shè)計手冊M.北京:機械工業(yè)出版社,1994.552005年第10期液壓與氣動
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