專用臥式銑床液壓系統(tǒng)設計
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專用臥式銑床液壓系統(tǒng)設計專用臥式銑床液壓系統(tǒng)設計畢業(yè)設計(論文)畢業(yè)設計(論文)者姓名:賈光裕者姓名:賈光裕 指導老師:李剛指導老師:李剛 講師講師 2007年年6作月作月16日日摘 要 隨著機械制造工業(yè)的快速發(fā)展,制造裝備的改進顯得尤為重要,尤其是金屬切削設備的改造是提高生產(chǎn)力一項重要因素。因為液壓系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中具有降低成本、工作可靠平穩(wěn),易于實現(xiàn)過載保護等優(yōu)點,所以本文主要介紹的是液壓系統(tǒng)在機械生產(chǎn)加工方面的應用。主要內(nèi)容 o1、緒論o2、負載與運動分析o3、確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)o4、擬定液壓系統(tǒng)原理圖o5、計算和選擇液壓件o6、驗算液壓系統(tǒng)性能o7、液壓系統(tǒng)結構設計1 緒論o設計內(nèi)容及要求 在臥式銑床上設計一個夾緊進給液壓系統(tǒng),完成工件的先夾緊后、后進給任務。夾緊缸快進速度:0.05m/s夾緊缸慢進速度:0.008mm/s最大夾緊力:40KN 進給油缸快進速度:0.18m/s進給油缸慢進速度:0.018m/s最大切削力:120KN進給工作部件總質(zhì)量:m=250Kg 夾緊缸行程:用行程開關調(diào)節(jié)(最大250mm)進給缸行程:用行程開關調(diào)節(jié)(最大1000mm)2、負載與運動分析o運動分析o負載分析3、確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)o1 1 初選液壓缸工作壓力初選液壓缸工作壓力o2 2 計算液壓缸主要尺寸計算液壓缸主要尺寸3.13.1初選液壓缸工作壓力初選液壓缸工作壓力 因為工進時的負載最大,在其它工況負載很小,所以參考機械設計手冊初選夾緊缸的工作壓力p1=4MPa。初選進給缸的工作壓力p1=8MPa。3.23.2計算液壓缸主要尺寸計算液壓缸主要尺寸 由公式A=F/p計算選取標準數(shù)值 夾緊缸D1=125mm d1=90mm 進給缸D1=150mm d1=105mm查看產(chǎn)品樣本選擇HSG型工程液壓缸根據(jù)計算出的液壓缸的尺寸,可估算出液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率,繪制出工況圖 4、擬定液壓系統(tǒng)原理圖o1 1選擇基本回路選擇基本回路o2組成液壓系統(tǒng)4 41 1選擇基本回路選擇基本回路o1 選擇調(diào)速回路選擇調(diào)速回路 o2選擇油源形式選擇油源形式 o3選擇快速運動和換向回路選擇快速運動和換向回路o4選擇速度換接回路選擇速度換接回路 o5選擇進油調(diào)壓回路選擇進油調(diào)壓回路 42組成液壓系統(tǒng) 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),為了讓機床夾緊工作停止后,夾緊油缸回路中繼續(xù)保持夾緊力,圖中在夾緊缸旁添置了蓄能器。查看產(chǎn)品樣本選擇NXQ型囊式蓄能器。液壓原理圖返回5、計算和選擇液壓件o5 51 1 確定液壓泵的規(guī)格確定液壓泵的規(guī)格o5.2 5.2 確定電動機功率確定電動機功率o5 53 3 確定其它元件及輔件確定其它元件及輔件各元件規(guī)格型號o計算液壓泵的最大工作壓力和流量來確定選用PV2R葉片泵o計算電動機的功率來確定選用Y225M-6型o計算油箱容量選取標準V=1000Lo計算得出夾緊缸油管D=14mm厚1.6mm 進給缸油管D=34mm厚3mm閥類元件及輔件o三位四通換向閥選用4WE型o調(diào)速閥選用AXQF3和AQF3型o益流閥選用DB型o單向閥選用CRT型o壓力繼電器選用HED型o濾油器選用ZQU型o蓄能器選用NXQ型6、驗算液壓系統(tǒng)性能o6 61 1驗算系統(tǒng)壓力損失驗算系統(tǒng)壓力損失 根據(jù)公式計算出總壓力損失且數(shù)值不大,再參考相關根據(jù)公式計算出總壓力損失且數(shù)值不大,再參考相關數(shù)據(jù),則不會太影響提供液壓缸所需壓力和速度數(shù)據(jù),則不會太影響提供液壓缸所需壓力和速度 o6 62 2驗算系統(tǒng)發(fā)熱與溫升驗算系統(tǒng)發(fā)熱與溫升由公式計算出油液溫升,油溫在允許范圍內(nèi),則油箱散由公式計算出油液溫升,油溫在允許范圍內(nèi),則油箱散熱面積符合要求,不必設置冷卻器。熱面積符合要求,不必設置冷卻器。7、液壓系統(tǒng)結構設計 考慮到安裝與維修方便,并且節(jié)省空間。采用集中配置型結構,設計液壓裝置為液壓站??刂菩问綖榘迨揭簤嚎刂?。動力源為臥式上置結構,泵組用支架鐘形罩臥式安裝。最后畫出相應零件圖及裝配圖。感謝指導老師李剛講師的悉心指導!感謝指導老師李剛講師的悉心指導!感謝各位專家感謝各位專家 老師的批評指正!老師的批評指正!感謝各位同學的幫助和關心!感謝各位同學的幫助和關心!結束致謝1 選擇調(diào)速回路選擇調(diào)速回路 由速度、負載分析可知,這臺機床運動速度先后變化,工作負載為阻力負載且工作中變化小,故可選用進口節(jié)流調(diào)速回路。2選擇油源形式選擇油源形式 根據(jù)機床工作原理,確定系統(tǒng)兩個油缸可公用一個泵,最后選用雙作用葉片泵方案。3選擇快速運動和換向回路選擇快速運動和換向回路 考慮系統(tǒng)流量較大,系統(tǒng)中選用電液換向閥換向回路,控制進油方向選用三位四通電液換向閥,控制液壓缸選用三位四通電液換向閥 4選擇速度換接回路選擇速度換接回路 系統(tǒng)由快進轉(zhuǎn)為工進時,為減少速度換接時的液壓沖擊,選用行程閥控制的換接回路。為了給進給缸發(fā)出信號,在夾緊缸旁設置一個壓力繼電器。由于最大行程可以隨時調(diào)節(jié),則需要設置一個行程開關。為了使動作完成后系統(tǒng)能自動為夾緊缸發(fā)出快退信息,在進給缸旁設置一個壓力繼電器。5選擇進油調(diào)壓回路選擇進油調(diào)壓回路 因為兩個缸利用一個雙作用葉片泵供油,根據(jù)本機床工作原理和工作參數(shù)可知兩個油缸不是同時進行工作的,而且兩個油缸所需要的供油壓力也不同。所以需要設置簡單的調(diào)壓,即在進給系統(tǒng)和夾緊系統(tǒng)中各設置一個溢流閥調(diào)節(jié)壓力。大連水產(chǎn)學院畢業(yè)設計(論文)任務書2009屆 機電工程系 機械設計制造及其自動化專業(yè)題目: 專用臥式銑床液壓系統(tǒng)設計 子題: 學生姓名: 班級: 機自07-1班 指導教師(簽章): 職稱(學位): 所在教研室: 數(shù)控技術教研室 教研室主任: 專業(yè)負責人(簽章): 下達日期:2009 年 3月12日 完成日期:2009 年 6月24日課題名稱專用臥式銑床液壓系統(tǒng)設計題目性質(zhì)真實 題目類型設計 題目來源生產(chǎn)一課題簡介:本課題的思想主要是通過對現(xiàn)有的臥式銑床進行分析和計算,設計出專用于自動化生產(chǎn)的專用機床,根據(jù)設計要求將其改良,使之達到較理想的方案。結果表現(xiàn)形式為全部設計圖紙及設計說明書。其中說明書及50%以上的圖紙必須形成文檔。二報告內(nèi)容:(調(diào)研資料的準備,論文或設計目的、要求、思路與預期成果;任務完成的階段內(nèi)容及時間安排;完成論文或設計所具備的條件因素等。)任務、內(nèi)容及要求(包括設計計算、實驗分析、繪圖質(zhì)量各類圖紙張數(shù)、外文翻譯及撰寫外文摘要等)題目:在臥式銑床上設計一個夾緊進給液壓系統(tǒng),完成工件的先夾緊后、后進給任務。工作原理如下:夾緊油缸:快進 慢進 達到夾緊力后啟動進給油缸工作進給油缸:快進 慢進 工進 快速退回 夾緊油缸快速退回 夾緊缸快進速度:0.05m/s夾緊缸慢進速度:0.008mm/s最大夾緊力:40KN 進給油缸快進速度:0.18m/s進給油缸慢進速度:0.018m/s最大切削力:120KN進給工作部件總質(zhì)量:m=250Kg 夾緊缸行程:用行程開關調(diào)節(jié)(最大250mm)進給缸行程:用行程開關調(diào)節(jié)(最大1000mm)主要內(nèi)容:1 設計內(nèi)容及要求2 負載與運動分析3 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)4 擬定液壓系統(tǒng)原理圖5 計算和選擇液壓件6 驗算液壓系統(tǒng)性能7 液壓系統(tǒng)結構設計8 繪制工作圖和編制技術文件(設計說明書、液壓系統(tǒng)原理圖、集成油路裝配圖、泵站裝配圖、非標準件零件圖、管路裝配圖、電氣線路圖等。)要求:1 繪圖量:折成A0號圖紙4張其中50%以上的圖紙形成文檔。2 設計計算及說明書字數(shù)不少于10000字,并形成電子文檔。3 完成3000字以上的外文參考文獻翻譯,完成1500字以上的文獻綜述撰寫等工作。指導教師簽名: 年 月 日大連水產(chǎn)學院本科畢業(yè)論文(設計) 工作總結 工作總結本文完成了對專用臥式銑床液壓系統(tǒng)設計,銑床改造之后,新增了包括自動夾緊進給在內(nèi)的機床自動加工功能。改造后的機床狀況明顯比改造前有了極大的改善,提高了設備運行的穩(wěn)定性,可靠性,大大降低了設備的維修費用,增加和完善了設備的功能。提高了機床的生產(chǎn)效率及產(chǎn)品的加工精度,降低了工人的勞動強度,改造完全達到預期的目的。此設備為精加工設備,它的液壓裝置設計對用戶有很重要的意義。此外,對其他的數(shù)控機床技術改造有一定的參考價值。通過本文的研究,主要得出了以下幾點有意義的結果:在對原機床加工時的性能技術指標分析之后,根據(jù)改造的具體要求,確定了可行性方案和具體的液壓系統(tǒng)的設計。完成舊機床的夾具,絲杠等部件的拆除,換上了液壓執(zhí)行元件進給裝置和液壓夾緊裝置等液壓裝置。通過PLC電路完成了對機床各部分的協(xié)調(diào)控制。本課題“專用臥式銑床液壓系統(tǒng)設計”是在導師李剛老師的悉心指導和關懷下完成的。李老師在論文的選題、內(nèi)容、科研過程和論文撰寫方面給予了作者耐心的指導,而且提出了許多建設性的意見和建議,使我對課題的難點豁然開朗。導師在言傳身教中體現(xiàn)出來的淵博的學識,嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度,開闊的知識眼界和平易近人的態(tài)度給我留下了深刻的印象。在此,作者謹向三個多月來付出了辛勞汗水和心血的導師致以崇高的敬意和衷心的感謝。其次,感謝學院領導以及班主任老師等,他們在整個論文工作期間都給予了很多關心和幫助,也正因為他們的幫助,作者才能順利的完成了整個畢業(yè)論文。再次要感謝圖書館的所有工作人員,他們熱情的工作為我的論文資料查閱提供了極大的便利條件。 最后感謝我的同學以及朋友在我的整個畢業(yè)論文中所給與的幫助和支持,他們在整個論文工作期間都與本人進行過有益的交流,提出了很多的建議和想法,使作者受益非淺。以及我的家人在我緊張、繁忙的論文工作期間在精神和生活上所給予的最大的理解和支持。 在論文完稿之際,作者真誠的對關心、幫助、支持過作者的李剛老師,學院的所有領導、老師、同學以及親人表示最衷心的感謝,謝謝你們!大連水產(chǎn)學院本科畢業(yè)論文(設計) 工作計劃 工作計劃畢業(yè)設計是在學生完成全部理論教學和實踐教學后所進行的一次綜合訓練,是整個教學過程中最后一個主要的實踐教學環(huán)節(jié),目的大使學生綜合運用所學的基礎理論,專業(yè)知識和基本技能,進行工程設計忽然科學研究等工程師的基本訓練,進一步培養(yǎng)學生的科學態(tài)度,獨立分析和解決問題的能力以及創(chuàng)新的精神。因此,我為這次畢業(yè)設計制定了一個詳細周密的工作計劃。本次畢業(yè)設計完成需1215周。預期結果為機床液壓系統(tǒng)原理圖、集成油路裝配圖、泵站裝配圖、非標準件零件圖、管路裝配圖、電氣線路圖等。結果表現(xiàn)形式為全部設計圖紙及設計說明書。 1 基本要求 (1)中英文文獻及文獻綜述各一份 (2)閱讀有關材料15篇 (3)外文資料翻譯3000字以上 (4)設計說明書10000字以上 (5)折成A0號圖紙4張,其中85%以上圖紙形成電子文檔 2設計任務1 設計內(nèi)容及要求2 負載與運動分析3 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)4 擬定液壓系統(tǒng)原理圖5 計算和選擇液壓件6 驗算液壓系統(tǒng)性能7 液壓系統(tǒng)結構設計8 繪制工作圖和編制技術文件(設計說明書、液壓系統(tǒng)原理圖、集成油路裝配圖、泵站裝配圖、非標準件零件圖、管路裝配圖、電氣線路圖等。)3 工作計劃(1)第12周 實習調(diào)研、檢閱資料(2)第34 周 方案確定、開題報告(3)第 58周 液壓系統(tǒng)功能原理設計(4)第 813周 液壓系統(tǒng)結構設計(5)第 14 周 撰寫說明書(論文)(6)第 15 周 上交設計(論文)大連水產(chǎn)學院畢業(yè)設計(論文)開題報告表課題名稱專用臥式銑床液壓系統(tǒng)設計題目性質(zhì)真實 題目類型設計 題目來源生產(chǎn)學生姓名專 業(yè)機械設計制造及其自動化導 師李剛一課題簡介:本課題的思想主要是通過對現(xiàn)有的臥式銑床進行分析和計算,設計出專用于自動化生產(chǎn)的專用機床,根據(jù)設計要求將其改良,使之達到較理想的方案。結果表現(xiàn)形式為全部設計圖紙及設計說明書。其中說明書及50%以上的圖紙必須形成文檔。二報告內(nèi)容:(調(diào)研資料的準備,論文或設計目的、要求、思路與預期成果;任務完成的階段內(nèi)容及時間安排;完成論文或設計所具備的條件因素等。)具體任務、內(nèi)容及要求(包括設計計算、實驗分析、繪圖質(zhì)量各類圖紙張數(shù)、外文翻譯及撰寫外文摘要等)題目:在臥式銑床上設計一個夾緊進給液壓系統(tǒng),完成工件的先夾緊后、后進給任務。工作原理如下:夾緊油缸:快進 慢進 達到夾緊力后啟動進給油缸工作進給油缸:快進 慢進 工進 快速退回 夾緊油缸快速退回 夾緊缸快進速度:0.05m/s夾緊缸慢進速度:0.008mm/s最大夾緊力:40KN 進給油缸快進速度:0.18m/s進給油缸慢進速度:0.018m/s最大切削力:120KN進給工作部件總質(zhì)量:m=250Kg 夾緊缸行程:用行程開關調(diào)節(jié)(最大250mm)進給缸行程:用行程開關調(diào)節(jié)(最大1000mm)主要內(nèi)容:1 設計內(nèi)容及要求2 負載與運動分析3 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)4 擬定液壓系統(tǒng)原理圖5 計算和選擇液壓件6 驗算液壓系統(tǒng)性能7 液壓系統(tǒng)結構設計8 繪制工作圖和編制技術文件(設計說明書、液壓系統(tǒng)原理圖、集成油路裝配圖、泵站裝配圖、非標準件零件圖、管路裝配圖、電氣線路圖等。)要求:1 繪圖量:折成A0號圖紙4張其中50%以上的圖紙形成文檔。2 設計計算及說明書字數(shù)不少于10000字,并形成電子文檔。3 完成3000字以上的外文參考文獻翻譯,完成1500字以上的文獻綜述撰寫等工作。任務完成的階段內(nèi)容及時間安排:實習調(diào)研、檢閱資料第 13 周上機運算(繪圖)第 1013 周方案確定、開題報告第 45 周撰寫說明書(論文)第 14 周設計計算(實驗) 第 610 周上交設計(論文)第 15 周指導教師簽名: 2009 年 3 月 1 日教務處制表大連水產(chǎn)學院本科畢業(yè)論文(設計) 文獻綜述 文獻綜述液壓技術發(fā)展趨勢液壓技術是實現(xiàn)現(xiàn)代化傳動與控制的關鍵技術之一,世界各國對液壓工業(yè)的發(fā)展都給予很大重視。世界液壓元件的總銷售額為350億美元。據(jù)統(tǒng)計,世界各主要國家液壓工業(yè)銷售額占機械工業(yè)產(chǎn)值的2%3.5%,而我國只占1%左右,這充分說明我國液壓技術使用率較低,努力擴大其應用領域,將有廣闊的發(fā)展前景。液壓氣動技術具有獨特的優(yōu)點,如:液壓技術具有功率重量比大,體積小,頻響高,壓力、流量可控性好,可柔性傳送動力,易實現(xiàn)直線運動等優(yōu)點;氣動傳動具有節(jié)能、無污染、低成本、安全可靠、結構簡單等優(yōu)點,并易與微電子、電氣技術相結合,形成自動控制系統(tǒng)。因此,液壓氣動技術廣泛用于國民經(jīng)濟各部門。但是近年來,液壓氣動技術面臨與機械傳動和電氣傳動的競爭,如:數(shù)控機床、中小型塑機已采用電控伺服系統(tǒng)取代或部分取代液壓傳動。其主要原因是液壓技術存在滲漏、維護性差等缺點。為此,必須努力發(fā)揮液壓氣動技術的優(yōu)點,克服缺點,注意和電子技術相結合,不斷擴大應用領域,同時降低能耗,提高效率,適應環(huán)保需求,提高可靠性,這些都是液壓氣動技術繼續(xù)努力的永恒目標,也是液壓氣動產(chǎn)品參與市場競爭是否取勝的關鍵。液壓產(chǎn)品技術發(fā)展趨勢由于液壓技術廣泛應用了高科技成果,如:自控技術、計算機技術、微電子技術、可靠性及新工藝新材料等,使傳統(tǒng)技術有了新的發(fā)展,也使產(chǎn)品的質(zhì)量、水平有一定的提高。盡管如此,走向21世紀的液壓技術不可能有驚人的技術突破,應當主要靠現(xiàn)有技術的改進和擴展,不斷擴大其應用領域以滿足未來的要求。其主要的發(fā)展趨勢將集中在以下幾個方面。減少損耗,充分利用能量液壓技術在將機械能轉(zhuǎn)換成壓力能及反轉(zhuǎn)換過程中,總存在能量損耗。為減少能量的損失,必須解決下面幾個問題:減少元件和系統(tǒng)的內(nèi)部壓力損失,以減少功率損失;減少或消除系統(tǒng)的節(jié)流損失,盡量減少非安全需要的溢流量;采用靜壓技術和新型密封材料,減少摩擦損失;改善液壓系統(tǒng)性能,采用負荷傳感系統(tǒng)、二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)和采用蓄能器回路。泄漏控制泄漏控制包括:防止液體泄漏到外部造成環(huán)境污染和外部環(huán)境對系統(tǒng)的侵害兩個方面。今后,將發(fā)展無泄漏元件和系統(tǒng),如發(fā)展集成化和復合化的元件和系統(tǒng),實現(xiàn)無管連接,研制新型密封和無泄漏管接頭,電機油泵組合裝置等。無泄漏將是世界液壓界今后努力的重要方向之一。污染控制過去,液壓界主要致力于控制固體顆粒的污染,而對水、空氣等的污染控制往往不夠重視。今后應重視解決:嚴格控制產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的污染,發(fā)展封閉式系統(tǒng),防止外部污染物侵入系統(tǒng);應改進元件和系統(tǒng)設計,使之具有更大的耐污染能力。同時開發(fā)耐污染能力強的高效濾材和過濾器。研究對污染的在線測量;開發(fā)油水分離凈化裝置和排濕元件,以及開發(fā)能清除油中的氣體、水分、化學物質(zhì)和微生物的過濾元江及檢測裝置。主動維護開展液壓系統(tǒng)的故障預測,實現(xiàn)主動維護技術。必須使液壓系統(tǒng)故障診斷現(xiàn)代化,加強專家系統(tǒng)的開發(fā)研究,建立完整的、具有學習功能的專家知識庫,并利用計算機和知識庫中的知識,推算出引起故障的原因,提出維修方案和預防措施。要進一步開發(fā)液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)通用工具軟件,開發(fā)液壓系統(tǒng)自補償系統(tǒng),包括自調(diào)整、自校正,在故障發(fā)生之前進行補償,這是液壓行業(yè)努力的方向。機電一體化機電一體化可實現(xiàn)液壓系統(tǒng)柔性化、智能化,充分發(fā)揮液壓傳動出力大、慣性小、響應快等優(yōu)點,其主要發(fā)展動向如下:液壓系統(tǒng)將有過去的電液開發(fā)系統(tǒng)和開環(huán)比例控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)向閉環(huán)比例伺服系統(tǒng),同時對壓力、流量、位置、溫度、速度等傳感器實現(xiàn)標準化;提高液壓元件性能,在性能、可靠性、智能化等方面更適應機電一體化需求,發(fā)展與計算機直接接口的高頻,低功耗的電磁電控元件;液壓系統(tǒng)的流量、壓力、溫度、油污染度等數(shù)值將實現(xiàn)自動測量和診斷;電子直接控制元件將得到廣泛采用,如電控液壓泵,可實現(xiàn)液壓泵的各種調(diào)節(jié)方式,實現(xiàn)軟啟動、合理分配功率、自動保護等;借助現(xiàn)場總線,實現(xiàn)高水平信息系統(tǒng),簡化液壓系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、爭端和維護。液壓CAD技術充分利用現(xiàn)有的液壓CAD設計軟件,進行二次開發(fā),建立知識庫信息系統(tǒng),它將構成設計-制造-銷售-使用-設計的閉環(huán)系統(tǒng)。將計算機防真及適時控制結合起來,在試制樣機前,便可用軟件修改其特性參數(shù),以達到最佳設計效果。下一個目標是,利用CAD技術支持液壓產(chǎn)品到零不見設計的全過程,并把CAD/CAM/CAPP/CAT,以及現(xiàn)代管理系統(tǒng)集成在一起建立集成計算機制造系統(tǒng)(CIMS),使液壓設計與制造技術有一個突破性的發(fā)展。新材料、新工藝的應用新型材料的使用,如陶瓷、聚合物或涂敷料,可使液壓的發(fā)展引起新的飛躍。為了保護環(huán)境,研究采用生物降解迅速的壓力流體,如采用菜油基和合成脂基或者水及海水等介質(zhì)替代礦物液壓油。鑄造工藝的發(fā)展,將促進液壓元件性能的提高,如鑄造流道在閥體和集成塊中的廣泛使用,可優(yōu)化元件內(nèi)部流動,減少壓力損失和降低噪聲,實現(xiàn)元件小型化。- 2 -大連水產(chǎn)學院本科畢業(yè)論文(設計) 摘要 摘 要 隨著現(xiàn)代機械制造工業(yè)的快速發(fā)展,制造裝備的改進顯得尤為重要,尤其是金屬切削設備的改造是提高生產(chǎn)力一項重要因素。專用銑床液壓系統(tǒng)的設計,除了滿足主機在動作和性能方面規(guī)定的要求外,還必須符合體積小、重量輕、成本低、效率高、結構簡單、工作可靠、使用和維修方便等一些公認的普遍設計原則。銑床液壓系統(tǒng)的設計主要是根據(jù)已知的條件,來確定液壓工作方案、液壓流量、壓力和液壓泵及其它元件的設計。通過對專用銑床進行改造實現(xiàn)液壓夾緊和液壓進給,使其在生產(chǎn)過程中據(jù)有降低成本、工作可靠平穩(wěn),易于實現(xiàn)過載保護等優(yōu)點。關鍵詞:現(xiàn)代機械,液壓系統(tǒng),液壓夾緊,液壓進給 AbstractAlong with the rapid development of machinery manufacturing industry, manufacturing equipment improvement is particularly important, especially metal cutting equipment is an important factor to improve productivity. Special milling hydraulic system design, besides contented in action and the main performance requirements, still must accord with small volume, light weight, low cost, high efficiency and reliable work, simple structure, convenient maintenance and use of universal design principles, some recognized. Milling hydraulic system design is mainly based on the condition, known to determine the work plan, hydraulic pump and hydraulic pressure, flow and other components of the design. Through the modification of special machine realization of hydraulic clamping and hydraulic pressure feed in the production process to reduce cost, stable and reliable, easy to achieve work overload protection, etc.Keywords modern mechanical ,hydraulic drive system, hydraulic clamping, hydraulic feeding II- -目 錄摘 要IAbstractII1 緒論12、負載與運動分析23、確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)43.1 初選液壓缸工作壓力43.2 計算液壓缸主要尺寸44、擬定液壓系統(tǒng)原理圖741選擇基本回路742組成液壓系統(tǒng)95、計算和選擇液壓件1151確定液壓泵的規(guī)格115.2 確定電動機功率1153 確定其它元件及輔件126、驗算液壓系統(tǒng)性能1561驗算系統(tǒng)壓力損失1562驗算系統(tǒng)發(fā)熱與溫升187、液壓系統(tǒng)結構設計20總結21致 謝22參考文獻24大連水產(chǎn)學院本科畢業(yè)論文(設計) 緒論 1 緒論1課題簡介:本課題的思想主要是通過對現(xiàn)有的臥式銑床進行分析和計算,設計出專用于自動化生產(chǎn)的專用機床,根據(jù)設計要求將其改良,使之達到較理想的方案。2設計內(nèi)容及要求題目:在臥式銑床上設計一個夾緊進給液壓系統(tǒng),完成工件的先夾緊后、后進給任務,工作原理如下:夾緊油缸:快進 慢進 達到夾緊力后啟動進給油缸工作進給油缸:快進 慢進 達到進給終點 快速退回夾緊油缸快速退回。夾緊缸快進速度:0.05m/s夾緊缸慢進速度:0.008mm/s最大夾緊力:40KN 進給油缸快進速度:0.18m/s進給油缸慢進速度:0.018m/s最大切削力:120KN進給工作部件總質(zhì)量:m=250Kg 夾緊缸行程:用行程開關調(diào)節(jié)(最大250mm)進給缸行程:用行程開關調(diào)節(jié)(最大1000mm)24大連水產(chǎn)學院本科畢業(yè)論文(設計) 負載與運動分析 2、負載與運動分析已知最大夾緊力為40KN,則夾緊油缸工作負載,液壓缸的機械效率取則推力,由于夾緊工作工作部件總質(zhì)量很小,可以忽略。則慣性負載阻力負載。夾緊缸快進、快退速度:= =0.05m/s,夾緊缸慢進速度:=8mm/s。夾緊缸行程:用行程開關調(diào)節(jié)最大250mm已知最大切削力為120KN,則進給油缸工作負載。進給工作部件總質(zhì)量:,取靜摩擦因數(shù)為,動摩擦因數(shù)為;取往復運動的加速、減速時間0.2s。進給油缸快進、快退速度:=0.18m/s,進給油缸慢進速度:=0.018m/s,進給缸行程:用行程開關調(diào)節(jié)最大1000mm。由式 式(21)式(21)中 工作部件總質(zhì)量快進或快退速度運動的加速、減速時間由式(21)求得慣性負載 再求的阻力負載 靜摩擦阻力 動摩擦阻力 取液壓缸的機械效率取則推力綜上所訴得出液壓缸在各工作階段的負載表21和表22。表21 夾緊缸各工作階段的負載F(N)工況負載組合負載值工況負載組合負載值啟動0工進40000加速0快退0快進0表22 進給缸各工作階段的負載F(N)工況負載組合負載值工況負載組合負載值啟動490工進120245加速470快退245快進245根據(jù)液壓缸在上述各階段內(nèi)的負載和運動時間,即可分別繪制出兩油缸工作負載圖F-l和速度圖-l,如圖2-1,圖2-2所示。 夾緊缸負載圖F-l 進給缸負載圖F-l 圖 2-1 夾緊缸速度圖-l 進給缸速度圖-l 圖2-2大連水產(chǎn)學院本科畢業(yè)論文(設計) 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) 3、確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)3.1 初選液壓缸工作壓力根據(jù)系統(tǒng)中夾緊油缸工作最大負載為,在工進時負載最大,在其它工況負載很小,參考機械設計手冊初選液壓缸的工作壓力p1=4MPa。進給油缸工作最大負載為,在工進時負載最大,在其它工況負載較小,參考機械設計手冊初選液壓缸的工作壓力p1=8MPa。3.2 計算液壓缸主要尺寸機床沒要求快退速度這里選取液壓缸快進和快退速度相等,這里的液壓缸可選用單活塞桿式即液壓缸有(A1=2A2)。工進時為防止沖擊現(xiàn)象,液壓缸的回油腔應有背壓,參考機械設計手冊由于選用有桿腔回油路直接油缸,背壓可忽略不計,選此背壓為p2=0 MPa 。無桿腔回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng),這時參考機械設計手冊可選取背壓為p2=0.5MPa 。由式 式(3-1) 在式(3-1)中 、分別為缸的工作壓力、回油路背壓、分別為缸的無桿腔工作面積、有桿腔工作面積缸的工作負載液壓缸的機械效率,取再根據(jù),得 ,求得夾緊油缸無桿腔工作面積進給油缸無桿腔工作面積 由 得,夾緊油缸活塞直徑進給油缸活塞直徑由 得,參考,圓整后取標準數(shù)值,得夾緊缸,進給缸,。 查看產(chǎn)品樣本選擇HSG型工程液壓缸。由,求得液壓缸兩腔的實際有效面積為夾緊缸兩腔的實際有效面積為,進給缸兩腔的實際有效面積為, 經(jīng)檢驗,參考表3-1,活塞桿強度和穩(wěn)定性均符合要求。表3-1按工作壓力選取d/D工作壓力/MPa5.05.07.07.0d/D0.50.550.620.700.7 根據(jù)計算出的液壓缸的尺寸,可估算出液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率,如表32和表33所列,系統(tǒng)主要為進給缸供油,由此繪制進給缸工況圖如圖3-1所示表32夾緊缸在各階段的壓力、流量和功率值夾緊缸工況推力F0/N回油腔壓力p2/MPa進油腔壓力p1/MPa輸入流量q10-3/m3/s輸入功率P/KW計算公式快進0000.3200夾緊4444403.6130.09840.356快退00.500.2950表33進給缸在各階段的壓力、流量和功率值進給缸工況推力F0/N回油腔壓力p2/MPa進油腔壓力p1/MPa輸入流量q10-3/m3/s輸入功率P/KW計算公式快進啟動544.4400.0631.55880.0405加速522.220.060恒速222.220.026工進13360607.570.31792.4065快退啟動544.440.51.041.621.630加速422.221.028恒速222.221.006注: 快退時,液壓缸有桿腔進油,壓力為p1,無桿腔回油,壓力為p2。進給缸工況圖 圖3-1大連水產(chǎn)學院本科畢業(yè)論文(設計) 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 4、擬定液壓系統(tǒng)原理圖41選擇基本回路411 選擇調(diào)速回路 由圖2可知,這臺機床液壓系統(tǒng)功率與運動速度,工作負載為阻力負載且工作中變化小,故可選用進口節(jié)流調(diào)速回路。由于系統(tǒng)選用節(jié)流調(diào)速方式,系統(tǒng)必然為開式循環(huán)系統(tǒng)。412選擇油源形式 從工況圖可以清楚看出,在工作中兩個液壓缸要求油源提供快進、快退行程的低壓大流量和工進行程的高壓小流量的油液。夾緊系統(tǒng)中最大流量與最小流量之比,而在進給系統(tǒng)中最大流量與最小流量之比,在工作前可根據(jù)加工需要夾緊和進給最大行程可以隨時調(diào)節(jié)。根據(jù)該機床工作原理,則系統(tǒng)兩個油缸可公用一個泵,為此可選用限壓式變量泵或葉片泵作為油源。且兩者都能實現(xiàn)系統(tǒng)功能,從要求壓力較高、系統(tǒng)效率、經(jīng)濟適用的角度來看,最后確定選用雙作用葉片泵方案。413選擇快速運動和換向回路考慮系統(tǒng)流量較大,系統(tǒng)中選用電液換向閥換向回路,控制進油方向選用三位四通電液換向閥,控制液壓缸選用三位四通電液換向閥,如圖4-1所示。圖4-1414選擇速度換接回路 系統(tǒng)由快進轉(zhuǎn)為工進時,為減少速度換接時的液壓沖擊,選用行程閥控制的換接回路。為了給進給缸快退發(fā)出信號,由于最大行程可以隨時調(diào)節(jié),則需要設置一個行程開關。為了便于進給缸動作完成后系統(tǒng)能自動為夾緊缸發(fā)出快退信息,在進給缸旁設置一個壓力繼電器。如圖4-2所示。圖4-2415選擇進油調(diào)壓回路 在雙缸利用一個雙作用葉片泵供油,根據(jù)本機床工作原理和工作參數(shù)可知兩個油缸不是同時進行工作且兩個油缸所需要的供油壓力不同。需要設置簡單的調(diào)壓,即在進給系統(tǒng)和夾緊系統(tǒng)中各設置一個溢流閥調(diào)節(jié)壓力。如圖4-3所示。圖4-342組成液壓系統(tǒng)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,如下圖4-4所示,系統(tǒng)的動作循環(huán)如表4-1。在圖中,為了避免機床夾緊工作停止后,夾緊油缸回路中無法保持夾緊力,圖中在夾緊缸旁添置了蓄能器。查看產(chǎn)品樣本選擇NXQ型囊式蓄能器。圖4-4表4-1系統(tǒng)的動作循環(huán)表運動名稱信號來源電磁鐵工作狀態(tài)液壓元件工作狀態(tài)1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA閥2閥3a閥3b閥4閥7夾緊缸快進起動按鈕+-+-+-左位左位左位右位右位夾緊過程壓下行程開關10a+-+-+-左位進給缸快進壓力繼電器15a -+-+-右位進給缸工進壓下行程開關10b-+-+-+左位進給缸快退壓下行程開關10c-+-+-右位右位夾緊缸快退壓力繼電器15b+-+-+-左位右位右位大連水產(chǎn)學院本科畢業(yè)論文(設計) 計算和選擇液壓件 5、計算和選擇液壓件51確定液壓泵的規(guī)格511計算液壓泵的最大工作壓力由表32和表33可知,進給缸在工進時工作壓力最大,最大工作壓力為p1=7.57MPa,如在調(diào)速閥進口節(jié)流調(diào)速回路中,選取進油路上的總壓力損失p=0.6MPa,考慮到壓力繼電器的可靠動作要求壓差Dpe=0.5MPa 。由式 式(5-1)在式(5-1)中 最高工作壓力 最大工作壓力總壓力損失動作要求壓差則泵的最高工作壓力估算為512 計算液壓泵的流量由表32和表33可知,油源向進給缸輸入的最大流量為1.6210-3 m3/s ,若取回路泄漏系數(shù)K=1.1。由式 式(5-2)式(5-2)中 缸最大的流量,回路泄漏系數(shù) ,輸入的最大流量。則泵提供油缸最大的流量為考慮到溢流閥的最小穩(wěn)定流量為3L/min,則泵的總流量根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本,最后確定選取型葉片泵(JMI5膜片聯(lián)軸器),排量為。若取液壓泵的容積效率為,則當泵的轉(zhuǎn)速時,液壓泵的實際輸出流量為5.2 確定電動機功率由表21和表22可知,進給油缸工進時輸入功率最大,這時液壓泵最大工作壓力為8.67MPa,若取液壓泵總效率p=0.8,由式 式(5-3)式(5-3)中電動機功率, 工作壓力,工作流量 ,液壓泵總效率。這時液壓泵的驅(qū)動電動機功率為根據(jù)此數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本,選用規(guī)格相近的Y225M6型電動機(JMI5膜片聯(lián)軸器),其額定功率為30KW,額定轉(zhuǎn)速為980r/min。53 確定其它元件及輔件531 確定閥類元件及輔件根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過各閥類元件及輔件的實際流量,查閱產(chǎn)品樣本,選出的閥類元件和輔件規(guī)格如表51所列。532確定油管各元件間連接管道的規(guī)格按元件接口處尺寸決定,由于液壓缸在實際快進、工進和快退運動階段的運動速度、時間以及進入和流出液壓缸的流量,與原定數(shù)值不同,重新計算的結果如表52所列。由表52可以看出,液壓缸在各階段的實際運動速度符合設計要求。根據(jù)表52數(shù)值,系統(tǒng)中當油液在壓力管中流速取由式計算得各液壓缸系統(tǒng)中相連的油管內(nèi)徑分別為由于兩根管道內(nèi)徑差別大,則不統(tǒng)一選取。查閱產(chǎn)品樣本,選出夾緊缸系統(tǒng)中選用外徑、厚度1.6mm的鋼管,進給缸系統(tǒng)中選用外徑、厚度3mm的無縫鋼管。533確定油箱根據(jù)機床工作原理夾緊缸和進給缸不會同時工作,由于進給缸工作流量最大,則計算進給缸的油量。油箱的容量按式估算,其中為經(jīng)驗系數(shù),低壓系統(tǒng),=24;中壓系統(tǒng),=57;高壓系統(tǒng),=612。由式 式(5-4)式(5-4)中 油箱的容量 經(jīng)驗系數(shù)最大工作流量現(xiàn)取,得按規(guī)定,取標準值。表51液壓元件規(guī)格及型號序號元件名稱估計通過的最大流量q/L/min規(guī)格型號額定流量qn/L/min額定壓力Pn/MPa額定壓降Pn/MPa1雙作用葉片泵120119.95140.52三位四通電液換向閥120160250.53a三位四通電液換向閥250300250.5b三位四通電液換向閥451604行程閥200.0750160.55調(diào)速閥60.56單向閥100.27二位二通電磁換向閥120(派克)10000/600.2120.58調(diào)速閥2050160.59單向閥60125250.3510行程開關11溢流閥19.9250100.512溢流閥119.95250100.513濾油器120160320.3514單向閥120125250.3515壓力繼電器1016液控單向閥1040250.3517蓄能器NXQL25/1010表52各工況實際運動速度、時間和流量參 數(shù)快進工進快退夾緊缸輸入流量排除流量運動速度進給缸輸入流量排除流量運動速度大連水產(chǎn)學院本科畢業(yè)論文(設計) 驗算液壓系統(tǒng)性能 6、驗算液壓系統(tǒng)性能61驗算系統(tǒng)壓力損失由于系統(tǒng)管路布置尚未確定,整個系統(tǒng)的壓力損失無法全面估算,所以只能估算閥類元件壓力損失,待設計好管路布局圖后,加上管路的沿程損失和局部損失即可。但對于中小型液壓系統(tǒng),管路壓力損失可以不考慮。壓力損失的驗算應按一個工作中不同階段分別進行。6.1.1 夾緊缸系統(tǒng)的驗算1)快進快進時,液壓缸通過電液換向閥連接。在進油路上,油液通過單向閥14、通過電液換向閥2、再通過電液換向閥3b、通過行程閥4的流量都為,然后進入液壓缸無桿腔。由式 式(6-1)式(6-1)中總壓力總損失,元件壓力損失,實際通過流量,額定通過最大流量。在進油路上,由式(6-1)得壓力總損失為此值不大,不會影響提供液壓缸所需壓力。在回油路上,無桿腔中油液通過電液換向閥3b流量為,流入回油箱。在回油路上,由式(6-1)得壓力損失為此值不大,不會影響提供液壓缸系統(tǒng)。2)夾緊夾緊過程,在進油路上,油液通過單向閥14、通過電液換向閥2、再通過電液換向閥3b的流量都為、調(diào)速閥5進入液壓缸無桿腔,在調(diào)速閥4處的壓力損失為0.5MPa,這時在回油路上,油液通過電液換向閥3b返回油箱。若忽略管路的沿程壓力損失和局部壓力損失,則在進油路上由式(6-1)得總的壓力損失為在回油路上由式(6-1)得壓力總損失為該值微略大于液壓缸的回油腔壓力p2=0MPa,可見此值與初算時選取的背壓值基本相符。按表32的公式重新計算液壓缸的工作壓力為此值與表32數(shù)值很接近??紤]到壓力繼電器的可靠動作要求壓差Dpe=0.5MPa,為保證夾緊力,故將蓄能器保壓大小略高于液壓缸所需壓力取略高0.1MPa。故由式(5-1)溢流閥11的調(diào)壓應為此值是調(diào)整溢流閥11的調(diào)整壓力的主要參考數(shù)據(jù)。3)快退滑臺快退時,在進油路上,油液通過單向閥14、電液換向閥2、電液換向閥3b的流量都為,然后進入液壓缸有桿腔。在回油路上,油液通過單向閥6、液控單向閥16和電液換向閥3b流量都為,返回油箱。在進油路上由式(6-1)得總的壓力損失為此值較小,因此液壓泵的驅(qū)動電動機的功率是足夠的。在回油路上由式(6-1)得總的壓力損失為該值小于表32液壓缸的回油腔壓力p2=0.5MPa,但由于機床夾緊缸系統(tǒng)中沖擊很小,再參考表52中的速度數(shù)據(jù)則不會影響系統(tǒng)安全。612 進給缸系統(tǒng)的驗算1)快進快進時,液壓缸通過電液換向閥連接。在進油路上,油液通過單向閥14、通過電液換向閥2、再通過電液換向閥3a、通過二位二通電磁換向閥7的流量都為,然后進入液壓缸無桿腔。在進油路上,壓力總損失為此值不大,再參考表52中的速度數(shù)據(jù),不會太影響提供液壓缸所需壓力和速度。在回油路上,無腔桿中油液通過通過單向閥3a流量為,流入回油箱。在回油路上,壓力損失為。此值不大,再參考表52中的速度數(shù)據(jù),不會太影響提供液壓缸所需壓力和速度。2)工進夾緊過程,在進油路上,油液通過單向閥14、通過電液換向閥2、再通過電液換向閥3a的流量都為是、調(diào)速閥8進入液壓缸無桿腔,在調(diào)速閥8處的壓力損失為0.5MPa。在回油路上,油液通過電液換向閥3a返回油箱。若忽略管路的沿程壓力損失和局部壓力損失,則在進油路上總的壓力損失為此值略大于估計值0.5MPa但基本相符。在回油路上總的壓力損失為:,該值微略大于液壓缸的回油腔壓力p2=0MPa,可見此值與初算時選取的背壓值基本相符。按表33的公式重新計算液壓缸的工作壓力為此值與表33數(shù)值很接近??紤]到壓力繼電器的可靠動作要求壓差Dpe=0.5MPa,故溢流閥12的調(diào)壓應為。此值是調(diào)整溢流閥12的調(diào)整壓力的主要參考數(shù)據(jù)。3)快退滑臺快退時,在進油路上,油液通過單向閥14、電液換向閥2、電液換向閥3a的流量都為,然后進入液壓缸有桿腔。在回油路上,油液通過單向閥9和電液換向閥3a流量都為,返回油箱。在進油路上總的壓力損失為此值較小,因此液壓泵的驅(qū)動電動機的功率是足夠的。在回油路上總的壓力損失為該值小于表33液壓缸的回油腔壓力p2=0.5MPa,但由于機床夾緊缸系統(tǒng)中沖擊很小,則不會影響系統(tǒng)安全。62驗算系統(tǒng)發(fā)熱與溫升系統(tǒng)工進在整個工作循環(huán)中占90%以上,所以系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升可按工進工況來計算。根據(jù)機床工作原理夾緊缸和進給缸不會同時工作,則分別計算。由式 式(6-2)式(6-2)中 輸出功率,工作負載,工作速度對于夾緊缸工進時液壓系統(tǒng)的有效功率即系統(tǒng)的輸出功率由式(6-2)得在工進時,系統(tǒng)流量通過溢流閥11來控制,由式(5-3)得泵的總輸出功率為由此可計算出系統(tǒng)的發(fā)熱功率為按式計算工進時系統(tǒng)中的油液溫升,即設環(huán)境溫T2=25C,則油液溫升近似值 油溫在允許范圍內(nèi),油箱散熱面積符合要求,不必設置冷卻器。對于進給缸工進時液壓系統(tǒng)的有效功率即系統(tǒng)的輸出功率由式(6-2)得在工進時系統(tǒng)流量通過溢流閥12來控制,由式(5-3)泵的總輸出功率為由此可計算出系統(tǒng)的發(fā)熱功率為按式計算工進時系統(tǒng)中的油液溫升,即設環(huán)境溫T2=25C,則油液溫升近似值 油溫在允許范圍內(nèi),油箱散熱面積符合要求,不必設置冷卻器。大連水產(chǎn)學院本科畢業(yè)論文(設計) 液壓系統(tǒng)結構設計7、液壓系統(tǒng)結構設計考慮到安裝與維修方便,并且節(jié)省空間。采用集中配置型結構,設計液壓裝置為液壓站??刂菩问綖榘迨揭簤嚎刂?。動力源為臥式上置結構,泵組用支架鐘形罩臥式安裝。最后畫出相應零件圖及裝配圖。大連水產(chǎn)學院本科畢業(yè)論文(設計) 總結總結本文完成了對專用臥式銑床液壓系統(tǒng)設計,銑床改造之后,新增了包括自動夾緊進給在內(nèi)的機床自動加工功能。改造后的機床狀況明顯比改造前有了極大的改善,提高了設備運行的穩(wěn)定性,可靠性,大大降低了設備的維修費用,增加和完善了設備的功能。提高了機床的生產(chǎn)效率及產(chǎn)品的加工精度,降低了工人的勞動強度,改造完全達到預期的目的。此設備為精加工設備,它的液壓裝置設計對用戶有很重要的意義。此外,對其他的數(shù)控機床技術改造有一定的參考價值。通過本文的研究,主要得出了以下幾點有意義的結果:在對原機床加工時的性能技術指標分析之后,根據(jù)改造的具體要求,確定了可行性方案和具體的液壓系統(tǒng)的設計。完成舊機床的夾具,絲杠等部件的拆除,換上了液壓執(zhí)行元件進給裝置和液壓夾緊裝置等液壓裝置。通過PLC電路完成了對機床各部分的協(xié)調(diào)控制。大連水產(chǎn)學院本科畢業(yè)論文(設計) 致謝致 謝感謝李剛老師,在本次課程設計期間給予我的幫助和指導。由于時間和水平有限,本設計難免存在缺點和錯誤,望指導老師批評指正。大連水產(chǎn)學院本科畢業(yè)論文(設計) 參考文獻參考文獻1 王積偉,黃誼,章宏甲液壓傳動機械工業(yè)出版社,20062 張利平液壓傳動系統(tǒng)及設計化學工業(yè)出版社,20053 雷天覺新編液壓工程手冊北京理工大學出版社,19984 路甬祥液壓氣動技術手冊機械工業(yè)出版社,20025 成大先機械設計手冊化學工業(yè)出版社,20026 王春行液壓控制系統(tǒng)機械工業(yè)出版社,20027 李狀云液壓元件與系統(tǒng)機械工業(yè)出版社,20028 左健民液壓與氣壓傳動機械工業(yè)出版社,20079 隋明陽機械設計基礎機械工業(yè)出版社, 2005 210 戴曙等. 金屬切削機床. 北京:機械工業(yè)出版社, 1995
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專用臥式銑床液壓系統(tǒng)設計
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