數(shù)控機(jī)床主軸卡盤液壓裝置設(shè)計(jì)【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】

《數(shù)控機(jī)床主軸卡盤液壓裝置設(shè)計(jì)【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《數(shù)控機(jī)床主軸卡盤液壓裝置設(shè)計(jì)【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】（28頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

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控機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 .控機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 . . .床液壓系統(tǒng)選型 .定液壓缸參數(shù)計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . .壓元件和裝置的選擇 . . . . 五 章 液壓控制裝置集成塊的設(shè)計(jì) . .壓控制裝置的總體設(shè)計(jì) . . .道體設(shè)計(jì)的技術(shù)要求 .道體設(shè)計(jì) . .加閥的選擇 . . . 六 章 液壓站的設(shè)計(jì) .壓油箱的設(shè)計(jì) . . . . . . . .壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . . 七 章 液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算 .論 .謝 .考文獻(xiàn) . 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 緒 論 液壓技術(shù)廣泛用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門， 液壓技術(shù)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化傳動(dòng)與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。 液壓傳動(dòng)的各種元件 由于 重量輕、體積小，可以根據(jù)需要方便、靈活地來(lái)布置 ；結(jié)合最新技術(shù)自 動(dòng)化 程度高且 操縱控制方便，容易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng) ； 可實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速 ； 自動(dòng)實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù) ； 采用礦物油作為工作介質(zhì)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)面可自行潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng) 。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，世 界各主要國(guó)家液壓工業(yè)銷售額占機(jī)械工業(yè)產(chǎn)值的 2%而我國(guó)只占 1%左右，這充分說(shuō)明我國(guó)液壓技術(shù)使用率較低，努力擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，將有廣闊的發(fā)展前景。但是近年來(lái)，液壓氣動(dòng)技術(shù)面臨與機(jī)械傳動(dòng)和電氣傳動(dòng)的競(jìng)爭(zhēng)，如：數(shù)控機(jī)床、中小型塑機(jī)已采用電控伺服系統(tǒng)取代或部分取代液壓傳動(dòng)。其主要原因是液壓技術(shù)存在滲漏、維護(hù)性差等缺點(diǎn)。為此，必須努力發(fā)揮液壓氣動(dòng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，克服缺點(diǎn)，注意和電子技術(shù)相結(jié)合，不斷擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)降低能耗，提高效率，適應(yīng)環(huán)保需求，提高可靠性，這些都是液壓氣動(dòng)技術(shù)繼續(xù)努力的永恒目標(biāo)，也是液壓氣動(dòng)產(chǎn) 品參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)是否取勝的關(guān)鍵。 進(jìn)入 21 世紀(jì)后液壓產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的趨勢(shì)?，F(xiàn)有的液壓伺服和液壓比例技術(shù)在與計(jì)算機(jī)結(jié)合上不是十分方便，數(shù)字液壓技術(shù)克服了這個(gè)缺點(diǎn)，它把整個(gè)液壓和控制技術(shù)都簡(jiǎn)化了 ，促進(jìn)了整個(gè)液壓技術(shù)的進(jìn)步。如今國(guó)內(nèi)外液壓發(fā)展情況簡(jiǎn)要概括如下 表 0： 表 0 國(guó)內(nèi)外液壓發(fā)展情況 國(guó)內(nèi) 國(guó)外 小型化，集成化，多樣化 機(jī)電一體化集成元件和系統(tǒng) 高壓，高速，高精度，高可靠性 智能化自動(dòng)控制元件和系統(tǒng) 高效，節(jié)能，環(huán)保 高精度數(shù)字控制元件和系統(tǒng) 機(jī)電一體化 水介質(zhì)液壓元件和系統(tǒng) 本 人對(duì)于該液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來(lái) 至 為期兩個(gè)月的實(shí)習(xí)，對(duì) 數(shù)控車床的布局結(jié)構(gòu)及工 作原理做了仔細(xì)的研究，對(duì) 較為復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題和相關(guān)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法， 老師 給予了熱情的指導(dǎo)。在此和翻閱大量液壓類 書籍和文獻(xiàn)，調(diào)查取證的基礎(chǔ)上本人也對(duì)該車床中變檔和卡緊部份進(jìn)行 創(chuàng)新，將工業(yè)上應(yīng)用比較廣泛的 控車床的卡盤卡緊、換檔兩個(gè)動(dòng)作，由常見的機(jī)械裝置改裝成由液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的液壓傳動(dòng)裝置。 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 畢業(yè) 設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)生活中從事機(jī)械及液壓知識(shí)學(xué)習(xí)的一個(gè)總結(jié)，也是提高我們大學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能解決問(wèn)題能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，更是對(duì)大學(xué)階段所 學(xué)關(guān)于機(jī)械及液壓知識(shí)和實(shí)際動(dòng)手能力的一個(gè)考察。通過(guò)這次考察，不但可以提高我們的綜合訓(xùn)練設(shè)計(jì)能力、科研能力，并且使我在以下幾個(gè)方面得到訓(xùn)練： 1、了解液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法和設(shè)計(jì)要求，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)解決具體工程技術(shù)問(wèn)題的能力。 2、掌握液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟，熟悉設(shè)計(jì)的有關(guān)技術(shù)文件，規(guī)范設(shè)計(jì)手冊(cè)及相關(guān)元件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 3、根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，進(jìn)行工況分析和確定液壓系統(tǒng)的液壓元件擬定出液壓系統(tǒng)，并對(duì)液壓系統(tǒng)主要性能作必要的設(shè)計(jì)計(jì)算。 針對(duì)大學(xué)中所學(xué)的機(jī)械及液壓方面的知識(shí)，我選擇這個(gè)課題來(lái)完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了大量的實(shí)地調(diào)研考察，嘗試和論證。本次設(shè)計(jì)中主要以課本和搜集來(lái)的各種資料作為依據(jù)，基于所學(xué)的知識(shí)，從簡(jiǎn)單入手，循序漸進(jìn)，逐步掌握設(shè)計(jì)的一般方法和步驟， 基于本次設(shè)計(jì)，通過(guò)在工廠實(shí)習(xí)加深對(duì) 控車床的液壓系統(tǒng)的分析和了解，結(jié)合已掌握的液壓方面的知識(shí)對(duì)原有系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)劣分析并提出改進(jìn)方案；最終使液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 其滿足旋轉(zhuǎn)精度，剛度，溫升，抗震性等主要性能，以提高整機(jī)性能，并保證該液壓系統(tǒng)執(zhí)行上述二個(gè)動(dòng)作時(shí)的可行性與可靠性，充分體現(xiàn)現(xiàn)代液壓技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的優(yōu)越性 。 第一章 主軸卡盤工作原理的設(shè)計(jì) 、 優(yōu)勢(shì) 及意義 工作原理 由 油缸 卡緊， 經(jīng)吊頭連接，通過(guò)液壓油在油缸上下腔的施壓與排放 ，推動(dòng) 活塞桿在油缸中伸縮 ，使其 對(duì) 系統(tǒng) 實(shí)施推力或拉力， 完成卡盤 卡緊；及推動(dòng)齒輪箱中的滑移齒輪實(shí)現(xiàn)換檔。 該數(shù)控機(jī)床負(fù)載變化小，要求低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好速度負(fù)載性好，因此采用調(diào)速閥的進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路，選用差動(dòng)液壓缸實(shí)現(xiàn) “快 慢 快 ” 的回路。對(duì)普通 控車床機(jī)床卡盤卡緊動(dòng)作的觀察和分析可知，液壓卡盤執(zhí)行元件，即液壓缸運(yùn)動(dòng)過(guò)程可分解為：向前卡緊，保持不動(dòng)，向后松開。其運(yùn)動(dòng)循環(huán)如圖 1 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 向前卡緊 向后松開 圖 1卡盤液壓缸運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 卡盤向前夾緊原理圖如圖 1盤松開原理圖如圖 1 圖 1盤夾緊動(dòng)作原理圖 圖 1盤松開動(dòng)作原理圖 卡盤分系統(tǒng)由一個(gè)二位四通換向閥 3（帶兩個(gè)電磁閥），一個(gè)二位四通電磁換向閥 4，兩個(gè)減壓閥 8 和 9 及一個(gè)液壓缸組成。高壓加緊 1電， 3電，換向閥 3 和 4 均位于左位，加緊力的大小可通過(guò)減壓閥 8 調(diào)節(jié)，這時(shí) 液壓缸活塞左移使卡盤加緊，減壓閥 8的調(diào)定值高于減壓閥 9，卡盤處于高壓加緊狀態(tài)。 液壓卡盤可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加緊與松開運(yùn)動(dòng)，松夾時(shí)，使 1電， 2電，閥3 切換至右位?；钊乙?，卡盤松開低壓加緊。這時(shí) 3電而使換向閥 4 切換至右位，壓力油經(jīng)減壓閥 9 進(jìn)入，通過(guò)調(diào)節(jié)減壓閥 9 便能實(shí)現(xiàn)低壓加緊狀態(tài)下的夾緊力。 計(jì)優(yōu)勢(shì) 一方面，數(shù)控機(jī)床 的液壓油為柔性工作介質(zhì)， 比機(jī)械傳動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的 振動(dòng) 要少的多 ，有利于 數(shù)控機(jī)床 的平穩(wěn)運(yùn)行。 另一方面， 由于 液壓 系統(tǒng) 采用的行程檢測(cè)裝置測(cè)量準(zhǔn)確，可 更加 真實(shí) 地 反映 數(shù)控機(jī)床在 卡緊 、變檔二 個(gè)動(dòng)作完成的具體 情況，并通過(guò) 編程控制，實(shí)現(xiàn) 卡保持不動(dòng) 原位停止 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 緊，換檔二 個(gè)動(dòng)作 的自動(dòng)化控制。 計(jì)意義 將液壓系統(tǒng)應(yīng)用于數(shù)控車床 其與數(shù)控 從而實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)技術(shù)的推廣，并且完成了機(jī)床動(dòng)作由手動(dòng)完成向半自動(dòng)乃至全自動(dòng)的推進(jìn)，大大提高了 控機(jī)床的自動(dòng)化程度，大大 提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率，為解放勞動(dòng)力發(fā)展生產(chǎn)力邁出了重要的一步 。 第 二 章 控機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的立題依據(jù)及方案論證 當(dāng)今工業(yè)高速發(fā)展的情況下，進(jìn)一步提高工業(yè)生 產(chǎn)效率，降低工人的勞動(dòng)負(fù)荷越來(lái)越成為一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題被設(shè)計(jì)師和國(guó)家所關(guān)注。而當(dāng)機(jī)械、電氣和液壓相互聯(lián)系起來(lái)則使其自動(dòng)化程度大大提高，三者逐漸變成了一個(gè)綜合體，不可分割。傳統(tǒng)的傳動(dòng)形式可以分為機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在現(xiàn)代機(jī)械的設(shè)計(jì)工作中占極其重要的地位，對(duì)于自動(dòng)化程度要求越來(lái)越高的現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)更是如此。 控車床用途廣泛，操作靈活，適宜加工各種形狀復(fù)雜的軸、套、盤類零件，如車削內(nèi)、外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、切槽、倒角、車螺紋等，尤其適合多品種、小批量的輪番，工藝適應(yīng)性 強(qiáng)，加工效率高，廢品率低、成品一致性好，編程容易，操作簡(jiǎn)單，可降低對(duì)工人技術(shù)熟練程度的要求，故其應(yīng)用非常廣泛。該液壓系統(tǒng)在提高其自動(dòng)化程度同樣具有相當(dāng)重要的作用。舉下列一個(gè)實(shí)例： 對(duì)于采用手動(dòng)卡緊的機(jī)械卡盤加工某一工件普通數(shù)控車床，工人們需要手動(dòng)卡緊及松開卡盤。數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)加工該零件只需要花 3 分鐘，而裝夾、卡緊工件及卸下工件就需要耗費(fèi) 1鐘， 這段時(shí)間有一多半是用來(lái)手動(dòng)卡緊卡盤及松開卡盤的。這樣算來(lái)，手動(dòng)裝夾，卡緊工件 加工工件 打開卡盤 卸下工件這一過(guò)程式要花費(fèi) 4鐘。而當(dāng)我們采用液壓傳動(dòng)借以代 替之后即可節(jié)省近 1 分鐘的時(shí)間，則上面所描述的加工過(guò)程大概耗時(shí)在 分鐘，這樣一來(lái)回工 100件即可節(jié)省將近 100 分鐘，對(duì)于加工零件來(lái)說(shuō)，這是一筆十分可觀的時(shí)間。這完全達(dá)到了提高生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)者作業(yè)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率的目的。另外，采用液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使得機(jī)床卡盤的夾緊力可靠性大大加強(qiáng)，性能十分穩(wěn)定，這樣就 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 避免了采用手動(dòng)卡緊和換檔時(shí)卡緊力不足導(dǎo)致工件在加工過(guò)程中松弛或加工精度不夠甚至報(bào)廢和損壞刀具等狀況的發(fā)生。而且隨著液壓傳動(dòng)技術(shù)越來(lái)越完備，采用自動(dòng)化完成上述工序是完全可以的?；诖朔N狀況，本次設(shè)計(jì)將 控車床的卡盤卡緊，主軸變檔二個(gè)動(dòng)作全部設(shè)計(jì)成由液壓傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)完成。 壓系統(tǒng)方案的制定與論證 壓系統(tǒng)方案制定的背景和特點(diǎn) 近年來(lái)， 由于液壓技術(shù)廣泛應(yīng)用了高技術(shù)成果，如自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、磨擦磨損技術(shù)、可靠性技術(shù)及新工藝和新材料，使傳統(tǒng)技術(shù)有了新的發(fā)展，也使液壓系統(tǒng)和元件的質(zhì)量、水平有一定的提高。 液壓傳動(dòng)技術(shù)在數(shù)控自動(dòng)化機(jī)床上的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，而且也為機(jī)床工業(yè)的自動(dòng)化程度的提高上起到了重要的力量。 盡管如此，走向二十一世紀(jì)的液壓技術(shù)不可能有驚人的技術(shù)突破，應(yīng)當(dāng)主要 靠現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)和擴(kuò)展，不斷擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域以滿足未來(lái)的要求。 方案的比較和論證 根據(jù)對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)有關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)、調(diào)查和了解，并且借鑒前人經(jīng)驗(yàn)，擬設(shè)計(jì)如下二個(gè)方案以供選擇 : （ 1）系統(tǒng)全部采用常規(guī)閥控制，液壓缸動(dòng)作順序由手動(dòng)換向閥來(lái)控制。其優(yōu)點(diǎn)是性能可靠，安全性高?？梢圆捎脟?guó)內(nèi)均可生產(chǎn)的常規(guī)閥，價(jià)格較便宜，較易購(gòu)買。缺點(diǎn)是自動(dòng)化程度低、不能適應(yīng)數(shù)控程度高自動(dòng)化程度的機(jī)床，而且移動(dòng)速度較慢。 （ 2）系統(tǒng)全部采用電磁鐵驅(qū)動(dòng)的電磁控制閥來(lái)控制，其優(yōu)點(diǎn)是移動(dòng)速度快，系統(tǒng)安全可靠，可連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間工作，是近年 高自動(dòng)化液壓傳動(dòng)系統(tǒng)控制的發(fā)展趨勢(shì)。但目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的電磁換向閥的安全性能還達(dá)到使用要求的還不多，因此需要進(jìn)口或采用臺(tái)灣產(chǎn)品，并且臺(tái)灣產(chǎn)品價(jià)格不是很高，而且基本可以達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，完全可以滿足使用要求。 從自動(dòng)化的使用要求和安全方面考慮，第二種方案更適合本次設(shè)計(jì)。因此本次設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)采用了電磁鐵驅(qū)動(dòng)的電磁控制閥。在液壓泵站的設(shè)計(jì)中，采用了獨(dú)立的液壓泵和供油集成塊，用一個(gè)單向閥保證系統(tǒng)安全性。另外，在各個(gè)液壓站集成塊上，有三個(gè)壓力繼電器，可使系統(tǒng)更加安全可靠的工作。 終方案的制定和說(shuō)明 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 壓泵類型及調(diào)速方式 參考同類機(jī)床，選用單向定量液壓泵供油、調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速的開式回路，溢流閥作定壓閥?；赜吐飞显O(shè)置背壓閥，初定背壓值為 因系統(tǒng)要求變擋，且液壓缸有正向和反向運(yùn)動(dòng)，因此 選用單活塞桿的二位液壓缸變擋。 本系統(tǒng)對(duì)換向的平穩(wěn)性沒(méi)有嚴(yán)格的要求，所以選用電磁換向閥的換向回路。因此兩個(gè)油缸都選用三位四通換向閥。 將上述所選定的液壓回路進(jìn)行組合，并根據(jù)要求作必要的修改補(bǔ)充，即組成如圖 示的液壓系統(tǒng)原理圖。 1110換擋油缸 換擋油缸 液壓卡盤油缸1擋2擋1擋2擋向前向后1 2圖 2壓系統(tǒng)原理圖 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 第 三 章 控機(jī)床液壓系統(tǒng)工況分析 控機(jī)床 液壓系統(tǒng)的工況分析是指對(duì)液壓執(zhí)行元件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和負(fù)載分析，目的是查明每個(gè)執(zhí)行元件在各自工作過(guò)程中的流量、壓力、功率的變化規(guī)律，作為擬定液壓系統(tǒng)方案，確定系統(tǒng)主要參數(shù)（壓力和流量）的依據(jù)。 1、 液壓卡盤的運(yùn)動(dòng)分析 根據(jù)對(duì)普通 控車床機(jī)床卡盤卡緊動(dòng)作的觀察和分析可知，液壓卡盤執(zhí)行元件，即液壓缸運(yùn)動(dòng)過(guò)程可分解為：向前卡緊，保持不動(dòng)，向后松 開。其運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如下： 向前卡緊 向后松開 圖 3盤液壓缸運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 2、 液壓變檔的運(yùn)動(dòng)分析 對(duì)普通 控車床機(jī)床主軸變檔動(dòng)作的液壓系統(tǒng)原理如圖 1示 。為便于觀察調(diào)整壓力，在回路中裝一個(gè)壓力表。液壓閥 : 由溢流閥 、壓力表 、兩個(gè)換向閥 以及二個(gè)節(jié)流閥組成。調(diào)節(jié)溢流閥使系統(tǒng)壓力為 個(gè)換向閥分別控制二位油缸和三位油缸。二個(gè)節(jié)流閥分別控制二個(gè)油缸的速度。 二位油缸：向前為高速，向后為低速。 液壓系統(tǒng)中各電磁鐵的動(dòng)作順 序如表 3示： 表 3電磁鐵 油缸 1速油缸 檔 檔 變速油缸 檔 檔 保持不動(dòng) 原位停止 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 液壓卡盤或 尾座中心架 卡緊 松開 液壓卡盤 （撐件） 撐緊 松開 原位 注：“ +”表示電磁鐵得電。將壓力 繼電器 油液中的壓力低于繼電器 主軸停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 1、 液壓卡盤的負(fù)載分析 根據(jù)對(duì)液壓卡盤的運(yùn)動(dòng)分析，液壓卡盤液壓缸的負(fù)載可分為 慣性負(fù)載、彈性負(fù)載、粘性負(fù)載、各種摩擦負(fù)載（如靜摩擦、動(dòng)摩擦等）以及其它不隨時(shí)間、位置等參數(shù)變化的恒值負(fù)載等。但主要的負(fù)載有：（ 1）啟動(dòng)時(shí)的靜摩擦負(fù)載；（ 2）向前卡緊工進(jìn)時(shí)的工作負(fù)載；（ 3）后退時(shí)的動(dòng)摩擦負(fù)載。這些負(fù)載都是單向負(fù)載，是與運(yùn)動(dòng)方向相反的正值負(fù)載，近似為恒定的負(fù)載，并且負(fù)載力的方向 與液壓缸活塞軸線重合。 液壓卡盤的主要作用是在加工工件時(shí)限制工件兩個(gè)自由度，以卡緊工件，保證加工的順利完成。 2、 液壓主軸換檔的負(fù)載分析 液壓主軸的負(fù)載類同于液壓卡盤，在此不必再分析。 液壓主軸 換檔 的主要作用是在加工時(shí)滿足不同加工部位對(duì)于工件粗糙度等物理要求，從而進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量。 第 四 章 控機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 控機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 1、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求是進(jìn)行每項(xiàng)程序設(shè)計(jì)的依據(jù)。在制定基本方案并進(jìn)行進(jìn)一步著手液壓系統(tǒng)各部分設(shè)計(jì)之前，必須把設(shè)計(jì)要求以及與該設(shè)計(jì)內(nèi) 容有關(guān)的其他方面了解清楚。 （ 1）機(jī)床的概況：用途、性能、工藝流程、作業(yè)環(huán)境、總體布局等； （ 2）液壓系統(tǒng)要完成哪些動(dòng)作，動(dòng)作順序及彼此相互關(guān)系； 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 （ 3）液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式，運(yùn)動(dòng)速度； （ 4）各動(dòng)作機(jī)構(gòu)的載荷大小及其性質(zhì)； （ 5）對(duì)調(diào)整范圍、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)換精度等性能方面的要求； （ 6）自動(dòng)化程度、操作控制方式的要求； （ 7）對(duì)防塵、防爆、防寒、噪聲、安全可靠性的要求； （ 8）對(duì)效率、成本等方面的要求。 2、各個(gè)液壓傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)要求為： 床具有高剛性、高精度等特點(diǎn)。整體式底座結(jié)構(gòu)，剛性好 ，精度保持性好： （ 1）液壓卡盤夾持工件的范圍為 0 520；最高壓力 為 壓卡盤夾緊時(shí)間： t=壓換檔時(shí)間 t=1s。 （ 2）數(shù)控車床液壓四檔、檔內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)速。 25 250 500 1000 3）液壓 系統(tǒng)壓力（ ，預(yù)計(jì) 液壓系統(tǒng)使用流量： 23L/ 液壓系統(tǒng)作為 傳動(dòng)裝置， 應(yīng)采用結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，設(shè)備外形尺寸小，能遠(yuǎn)距離傳遞大能量；能承受較大的載荷；沒(méi)有復(fù)雜的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；在室內(nèi)的空氣里能保證 安全，動(dòng)作迅速；操作、調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單；過(guò)載保護(hù)簡(jiǎn)單可靠。 床液壓系統(tǒng)選型 1、液壓回路的選擇 根據(jù)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，本液壓系統(tǒng)采用開式回路，即執(zhí)行元件（即液壓缸）的排油回油箱，工作介質(zhì)油液經(jīng)過(guò)冷卻、沉淀后再進(jìn)入液壓泵的進(jìn)口，再進(jìn)行循環(huán)工作。 2、液壓油液的選擇 由于本次設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)為普通液壓系統(tǒng)，因此選用礦油型液壓油作為工作介質(zhì)。又根據(jù)室內(nèi)的工作狀況，及北方冬夏工作溫度變化較大的特點(diǎn)， 冬季選用壓油 ,夏季選用 壓油，通過(guò)液位計(jì) 壓油需半年 更換一次 ,并清理油箱。 3、執(zhí)行元件的選擇 根據(jù)液壓系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析，本設(shè)計(jì)中 要實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)均為直線運(yùn)動(dòng)， 只要求一 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 個(gè)方向工作，反向退回，故采用單活塞桿液壓缸，并且由于負(fù)載力與活塞桿軸線重合，故不必采用柱塞缸。 4、液壓泵的選擇 根據(jù) 液壓系統(tǒng) 最高壓力 p=采用單 作用 變量葉片泵。 壓缸參數(shù)計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、 4 表 4控車床相關(guān)參數(shù) 項(xiàng)目 單位 身上最大回轉(zhuǎn)直徑 00 刀架上最大回轉(zhuǎn)直徑 00 最大工件長(zhǎng)度 00 最大車削長(zhǎng)度 50 卡盤 手動(dòng) 250 液壓 250(10) 氣動(dòng) 250 主軸通孔直徑 0 主軸前端錐孔 1:20/86 工件精度 電機(jī)功率 、液壓缸參數(shù)計(jì)算 （ 1）卡盤液壓缸參數(shù)計(jì)算 液壓卡盤一般選用德川 閱資料可知流量為 20L/據(jù)其壓力、流量特性曲線可知所需電動(dòng)機(jī)功率最大可為 據(jù)流量和壓力可選出液壓閥規(guī)格和型號(hào) 通用液壓閥 ,流量為 40L/力為 20 （ 2）液壓缸參數(shù)計(jì)算 液壓缸負(fù)載 F，其受力分析如右圖 3 由 公式 2 ， F=R/ （ 4 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 式中 R 液壓缸外作用力 液壓缸總效率 在額定壓力下的液壓缸，總效率為=取 = ，卡 緊 階段液壓缸所受外作用力 F=800入公式（ 4： 圖 4壓缸受力圖 F=R=60計(jì)算油缸面積 A=604 m =2107 2計(jì)算液壓缸直徑 D= 4 4 2 1 0 73 A =圓整為 D=80塞桿直徑d=0 計(jì)算所需流量 Q 油缸無(wú)桿腔充滿油液時(shí)油缸容積 V= 24 （ 4 2 33 . 1 4 8 0 2 8 04 =28 3因?yàn)轫斁o時(shí)間為 300/50=6 秒 ,也就是油缸的無(wú)桿腔充滿油液需要 6 秒 ,因此計(jì)算流量 Q： Q=V 60/6=60/6 3于換檔油缸部分，換檔階段液壓缸所受的外力 F=200 代入公式（ 3： F=R=15 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 計(jì)算油缸面積 A=154 m =計(jì)算液壓缸直徑 :D= 4A= 4 =圓整為 D=40塞桿直徑d=0 計(jì)算所需流量 Q，油缸無(wú)桿腔充滿油液時(shí)油缸容積 V= 24 233 . 1 4 4 0 8 0 / 4 =因?yàn)閾Q檔時(shí)間為 1 秒 ,也就是油缸無(wú)桿腔充滿油液需要 1秒 ,因此計(jì)算流量 Q Q=V 60=60 3據(jù)壓力和流量選擇流量為 23L/調(diào)范圍為 5液壓泵即可滿足要求。 3、 液壓缸的壁厚 （ 1）液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(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)律因壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。起重運(yùn)輸機(jī)械和工程機(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)， 薄壁圓筒公式 16 ： 2 （ 4 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 壓系統(tǒng)取 缸筒材料的許用應(yīng)力。 采用無(wú)縫鋼管，取 110驗(yàn)壓力4=6 入公式（ 4 得：卡盤 液壓缸壁厚：2 = 6 10=取其壁厚為 換檔 液壓缸壁厚：2 = 6 10=取其壁厚為 5 （ 2）缸筒壁厚的驗(yàn)算 液壓缸的額定壓力保證工作安全。 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 11220 . 3 5 2 s （ 4 為避免缸筒在工作時(shí)發(fā)生塑性變形，液壓缸的額定壓力 ( 0 . 1 3 5 0 . 4 2 )n P （ 4 12 .3 lo s （ 4 式中 筒內(nèi)徑（ m）； 1筒外徑 (m) ,1D=D+2； 壓缸的額定壓力 ( 筒發(fā)生完全塑性變形 時(shí)的壓力 ( 缸筒材料的屈服點(diǎn) ( 缸筒材料的屈服強(qiáng)度85 ，將4得； a 對(duì)于卡緊部分液壓缸， 2222 8 5 0 . 0 8 0 . 0 7 2 50 . 3 5 1 7 . 1 40 . 0 8 P a 將 入公式（ 4； 0 . 0 82 . 3 2 8 5 l o g 2 80 . 0 7 2 5 P a 取 28=壓缸的額定壓力以卡緊油 缸筒厚度合格。 b 對(duì)于變檔液壓缸， 2222 8 5 0 . 0 4 0 . 0 30 . 3 5 4 3 . 6 40 . 0 4 P a 將 入公式（ 4； 0 . 0 42 . 3 2 8 5 l o g 8 20 . 0 3 P a 取 82=壓缸的額定壓力以換檔 油缸筒厚度合格。 （ 3）缸底厚度計(jì)算 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 設(shè)計(jì)缸筒底部為平面，其厚度可以按照四周的圓盤強(qiáng)度公式近似計(jì)算。由公式 2 ： 00 . 4 3 3 （ 4 式中 缸筒底部厚度（ m）； 0m）； ( P缸筒底部材料的許用應(yīng)力 (SP n ，取 n=2， s=285 算得 p=入公式（ 3； 所以，卡 緊 液壓缸缸底的壁厚 6 換檔 液壓缸缸底的壁厚 3 4、活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算 活塞桿在穩(wěn)定工況下，只受軸向推力的作用，其受力如圖 3示： 查參考文獻(xiàn) 2，只受軸向推力的作用時(shí)，則可以近似地用直桿承受的簡(jiǎn)單強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算 2 ： 62F 1 04（ 4 式中 F 活塞桿的作用力， N； d 活塞桿直徑， m； p 材料的許用應(yīng)力，無(wú)縫鋼管 p=100 液壓缸受軸向推力的作用， F， 3計(jì)算得： 卡盤 液壓缸 F=800d=40以 = = p。 換檔 液壓缸 F=200d=20以 = = p。 所以活塞桿強(qiáng)度滿足要求。 5、液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 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)、活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿導(dǎo)向部分結(jié)構(gòu)、密封裝置及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。 （ 1）缸體與缸蓋的連接形式 缸體端部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)。常見的有法蘭連接、螺紋連接、外半環(huán)連接、內(nèi)半環(huán)連接。選擇螺紋連接，其優(yōu)點(diǎn)是：a 外形 尺寸小 點(diǎn)是：端部工藝要求較高，裝卸時(shí)要用專用工具 3 。 （ 2）活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu) 以換檔 液壓缸活塞桿與活塞為例分析其連接結(jié)構(gòu)，確定液壓缸采用整體式結(jié)構(gòu) 4 ，這種連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于缸徑較小的液壓缸，如圖 3 圖 4體式結(jié)構(gòu)（剖視圖） 圖 4體式結(jié)構(gòu)（外形圖） 圖 4紋連接結(jié)構(gòu) 活塞 和 活塞桿直 徑為 400若采用整體式結(jié)構(gòu)則在 加工中，會(huì)造成很大 的材料浪費(fèi)，采用螺紋連接結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于活塞、活塞桿的加工 ,如圖 3 （ 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。 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。 （ 4） 密封圈選用 密封的分類：可分為靜密封和動(dòng)密封兩種。 a 靜密封 在正常工作時(shí)無(wú) 相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件 配合表面之間的密封叫靜密封。 b 動(dòng)密封 在正常工作時(shí) 有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件配合表面之間的密封叫動(dòng)密封。 相對(duì)于靜密封， 動(dòng)密封部位有一定的泄漏量，可以起到潤(rùn)滑作用，減小摩擦和磨損?；钊盎钊麠U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型的密封圈， 選用 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 根據(jù)所擬定的液壓原理圖及設(shè)計(jì)要求，按系統(tǒng) 最大流量來(lái)選擇液壓元件的規(guī)格。本液壓系統(tǒng)的最高壓力為 大流量為 32L/參照同 類車床 選擇方法及選擇標(biāo)準(zhǔn) ， 所選擇的閥類元件及其他元件清單如下表 3 表 4壓系統(tǒng)元件清單 序號(hào) 名稱 型號(hào) 數(shù)量 備注 1 油箱 專用件 1 2 濾油器 3 電機(jī)泵組 2 通道體 專用件 1 5 單向節(jié)流閥 6 壓力繼電器 尾座或中心架用 7 壓力繼電器 卡盤用 7 減壓閥 換向閥 9 壓力表 接口螺紋 定管道尺寸 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。本系統(tǒng)最大流量為32L/油管的允許流速取 v=5m/s,則內(nèi)徑 d=4.6 5 為 d = 2 5=合諸因 素，現(xiàn)取油管的內(nèi)徑 d 為 12參照泵的吸油口尺寸，取吸油管內(nèi)徑 2 第 五 章 液壓控制裝置集成塊的設(shè)計(jì) 根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)及本系統(tǒng)的原理圖 ,液壓站上液壓控制裝置的集成方式可以設(shè)計(jì)一個(gè)疊加閥式集成 ,包括一個(gè)通道體 ,三個(gè)疊加閥集成塊。各由四個(gè)緊固螺柱把它們連接在通道體上，再由四個(gè)螺釘將其整體緊固在油箱蓋上，組成一個(gè)完整的液壓供油控制裝置。 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 疊加閥式集成的優(yōu)點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和集成化程度高，設(shè)計(jì)、加工及裝配周期短，便于進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；體積小、重量輕、占地面積??；配 置靈活、安裝維護(hù)方便，便于通過(guò)增減疊加閥，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)原理的變更；減少了管件和閥之間的連接輔助件，耗材少，成本低；壓力損失小，消除了漏油、振動(dòng)和噪聲，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，使用安全可靠等。 其主要缺點(diǎn)是回路形式較少，一般通徑 32不能滿足復(fù)雜和大功率液壓系統(tǒng)的需要。但由于本系統(tǒng)壓力和功率較小，且回路較簡(jiǎn)單，因此完全可以滿足使用要求，并充分發(fā)揮了該集成方式的優(yōu)點(diǎn)，故完全可以采用該種形式的設(shè)計(jì)。具體安裝方式見液壓系統(tǒng)裝配圖。 術(shù)要求 1、 通道體及疊加閥中工作介質(zhì)為 固密封性 要求較高，各個(gè)連接件之間必須加密封圈。 2、通道體內(nèi)油道縱橫分布，比較復(fù)雜，故應(yīng)注意各個(gè)油路間的距離，使其滿足強(qiáng)度條件，以保證工作時(shí)在油壓作用下不被擊穿。通常兩孔間的最小壁厚不得小于 5 3、以底面為基準(zhǔn)，上表面與下表面的平行度公差不超過(guò) 個(gè)側(cè)面與底面垂直度公差不超過(guò) 間接合面光潔度 余面為 4、所有棱邊倒圓角，去毛刺，表面發(fā)藍(lán)處理。 5、鋼坯不得有影響使用的氣孔裂紋和雜質(zhì)等缺陷。 6、所有螺孔的螺紋按 63規(guī)定，精度按 63中三級(jí)制造，不允許有碰傷毛刺及影響使用的雙牙尖劃痕和螺紋不完善等缺陷。 7、工作壓力為 a ,試驗(yàn)壓力為工作壓力的 壓 5分鐘。 8、其余孔的定位尺寸公差為 通道體是連接從液壓泵傳來(lái)的油管與疊加閥的零件，它將液壓泵傳來(lái)的壓力油分配給控制三個(gè)不同液壓缸運(yùn)動(dòng)的疊加閥集成塊。 在這個(gè)通道體上 ,有兩個(gè)通孔分別是 口 ,同樣是通徑為 14孔。油液就是通過(guò)這兩個(gè)孔進(jìn)入和流出液壓控制元件和執(zhí)行元件，進(jìn)行工作的。 其內(nèi)部其他的油孔，其具體尺寸和形狀參考疊加閥及液壓油箱的大小而設(shè)計(jì)，以保 證系統(tǒng)流量和壓力為準(zhǔn) 。 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 根據(jù) 合通道體的尺寸，通過(guò)對(duì)疊加閥系列型譜進(jìn)行調(diào)查研究，選 擇如表 4疊加閥與之配合。其 具體裝配順序參見裝配 圖。 審核校對(duì)制圖序號(hào) 代號(hào) 名稱 材料件數(shù)重量數(shù)量比例材料備注數(shù)控機(jī)床裝配圖1 步進(jìn)電機(jī)55 T - 3 2 微型狹縫聯(lián)軸器鋁合金Y 向滾珠絲杠副G D M 2 5 0 4- 3 - P 411G B / T 8 1 0 . 8 8 M 2 0 X 1 . 5 小圓螺母軸套 1組16螺釘1工作臺(tái) 0 0 X 2 0 0螺釘2導(dǎo)軌螺釘2螺釘X 向滾珠絲杠副G D M 2 5 0 4- 3 - P 41圓柱銷油杯G B 1 1 5 2- 7 9內(nèi)六角螺釘導(dǎo)軌支撐架 1支撐板 1導(dǎo)軌S G D A 2 0 T V C 0 I V 4 6 0 / T 8 1 0 . 88 M 1 4 X 1 . 5小圓螺母墊圈G B / T 9 5- 8 5 - 1 4內(nèi)六角螺釘內(nèi)六角螺釘螺母支撐架 1圓柱銷G B / T 1 1 9 . 25 X 4 516螺釘G B / T 7 0 . 1 M 5 X 2 0導(dǎo)軌 內(nèi)六角螺釘軸承座11圓柱銷角接觸球軸承 控車床液壓系統(tǒng)裝配圖 第 六 章 液壓站設(shè)計(jì) 液壓站是由液壓油箱、液壓電機(jī)泵組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、加油孔（即濾油器）、液位計(jì)，清洗孔等元件。液壓電機(jī)泵組裝置包括液壓泵、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其它們之間的聯(lián)軸器等。液壓 控制裝置是指液壓系統(tǒng)的各類控制閥元件及其聯(lián)接體。 參考同類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，本液壓站采用了集中式結(jié)構(gòu)。 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 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 熱作用。通過(guò)借鑒前人經(jīng)驗(yàn)及個(gè)人創(chuàng)新，設(shè)計(jì)的油箱見裝配圖。 由于本系統(tǒng)壓力為 4于中壓系統(tǒng) （ 液壓油箱 的有效容量 V=(5 7) V 液壓油箱有效容積 液壓泵額定流量。 因此油箱的容積可按上式計(jì)算。與泵的流量結(jié)合起來(lái)，選用 V=112L 即可滿足使用要