雙面銑床課程設(shè)計

1、液壓與氣壓傳動課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目 雙面銑床 專業(yè)班級 * 姓 名 * 學(xué) 號 * 指導(dǎo)老師 * 目錄一、設(shè)計要求及數(shù)據(jù)3二、工況分析31.外負(fù)載42.阻力負(fù)載53.慣性負(fù)載5三、初步確定油缸參數(shù)，繪制工況圖81、初選油缸的工作壓力、82、計算油缸尺寸93、油缸各工況的壓力、流量、功率的計算10四、確定液壓系統(tǒng)方案和擬訂液壓系統(tǒng)原理圖131.確定油源及調(diào)速方式132.選擇基本回路143.選擇調(diào)壓回路15五、選擇液壓元氣件161.液壓泵的選擇162.閥類元氣件及輔助元氣件的選擇183.確定油管直徑19六、驗算液壓系統(tǒng)性能20七、參考文獻：21一、設(shè)計要求及數(shù)據(jù)題目2： 一臺專用雙面銑床，最大

2、的切削力為8000N，工作臺、夾具和行程的總重量3500N，工件的總重量為1600N，工作臺最大行程為600mm，其中工進行程為350mm。工作臺的快進速度為4m/min，工進速度在50100mm/min范圍內(nèi)無級調(diào)速。工作臺往復(fù)運動的啟制（加速減速時間）為0.05s，工作臺快退速度等于快進速度，滑臺采用平面導(dǎo)軌。靜摩擦系數(shù)為0.2s，動摩擦系數(shù)為0.1。（夾緊力大于等于最大靜摩擦力） 機床的工作循環(huán)為：工作定位工件夾緊工作臺快進工作臺工進加工到位后停留快退原位停止工件松開定位銷拔出。 要求系統(tǒng)采用電液結(jié)合實現(xiàn)自動化循環(huán)，速度換接無沖擊，且速度要平穩(wěn)，能承受一定量的反向負(fù)載。 試完成：（1）

3、按機床要求設(shè)計液壓系統(tǒng)，繪制液壓系統(tǒng)圖；（A3手繪）（2） 確定夾緊缸、主工作液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)；（3） 計算系統(tǒng)各參數(shù)，選擇液壓元件型號，列出元件明細(xì)表；（4） 列出設(shè)計系統(tǒng)中的電磁鐵動作順序表。最大切削力工作臺、夾具的總重量快進速度工件重量題目28000N3500N4m/min1600N題目39100N4100N5m/min1900 N題目49200N4200N5.5m/min2000 N題目59300N4300N6 m/min2100N題目67000N3000N4.5m/min1500N二、工況分析液壓系統(tǒng)的工況分析是指對液壓執(zhí)行元件進行運動分析和負(fù)載分析，目的是查明每個執(zhí)行元件在各自工作

4、過程中的流量、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)。負(fù)載分析1.外負(fù)載 其中表示最大切削力。對于專用銑床銑削時銑刀所承受的主切削力大小（單位N）為：式中 P 單位切削力（） f 每轉(zhuǎn)進給量（mm/r） 背吃刀量（mm）下面將進行具體參數(shù)的計算：由公式 可得 （其中表示每分鐘進給速度，n表示銑刀的轉(zhuǎn)速）由設(shè)計依據(jù)可知 n=300r/min ，工進速度=50100mm/min，故我們?nèi)?90mm/min。 對于單位切削力P，由以下的常用金屬材料的單位切削力表可得，我們選P=2000。類別材料牌號單位切削力P（） 鋼易切鋼Y40Mn1700結(jié)構(gòu)鋼45200

5、0結(jié)構(gòu)鋼40Cr不銹鋼1Cr17Ni92500 鑄鐵灰鑄鐵HT2001140鑄造合金鑄造錫青銅ZcuSn5Pb5Zn5700鑄造鋁合金ZALSn7Mg720對于銑削背吃刀量,我們選用硬質(zhì)合金銑刀，查銑工計算手冊可得，取。根據(jù)以上的公式 可得：因為8000<=9000N，所以選取的合適2.阻力負(fù)載靜摩擦力： 其中 靜摩擦力N G1、G2工作臺及工件的重量N 靜摩擦系數(shù)由設(shè)計依據(jù)可得：動摩擦力 其中 動摩擦力N 動摩擦系數(shù)同理可得： 3.慣性負(fù)載機床工作部件的總質(zhì)量m=（G1+G2）/g=6400/9.81=652.40kg 慣性力Fm=m·a=652.40x5/(60x0.1)=

6、543.66 其中：a執(zhí)行元件加速度 m/s² 執(zhí)行元件末速度 m/s² 執(zhí)行元件初速度m/s² 執(zhí)行元件加速時間s因此，執(zhí)行元件在各動作階段中負(fù)載計算如下表所示：工況油缸負(fù)載（N）負(fù)載值（N）啟動1280加速1183.66快進640工進9640快退640按上表的數(shù)值繪制負(fù)載如圖所示。 對于速度而言，設(shè)計依據(jù)中已經(jīng)有了明確的說明，所以按照設(shè)計依據(jù)繪制如下：三、初步確定油缸參數(shù)，繪制工況圖1、初選油缸的工作壓力、 由上可以知道，銑床的最大負(fù)載F=3580N，根據(jù)下表可得： 表 按負(fù)載選擇液壓執(zhí)行元件的工作壓力載荷/（kN）<5 5101020 20303050

7、>50工作壓力（Mpa）<0.811.522.533445>=57選系統(tǒng)的工作壓力P1=2Mpa。 由設(shè)計要求可知，導(dǎo)軌要求快進、快退的速度相等，故液壓缸選用單活塞桿式的，快進時采用差動連接，且液壓缸活塞桿直徑d0.7D?？爝M和工進的速度換接用三位四通電磁閥來實現(xiàn)。 銑床液壓系統(tǒng)的功率不大，為使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，決定采用定量泵供油。考慮到銑床可能受到負(fù)值負(fù)載，故采用調(diào)速閥的進油節(jié)流加背壓閥的調(diào)速回路，所以回油路上具有背壓，取背壓=0.5Mpa。 2、計算油缸尺寸可根據(jù)油缸的結(jié)構(gòu)及連接方式計算油缸的面積、油缸直徑D及活塞桿直徑d計算出后應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)予以圓整，然后再計算油缸的面

8、積：此時由工進時的負(fù)載值按計算公式計算液壓缸面積： 在將這些直徑按照國標(biāo)圓整成標(biāo)準(zhǔn)值得：D=0.06m, d=0.04m由此就求得液壓缸兩腔的實際有效面積為3、油缸各工況的壓力、流量、功率的計算（1）、工進時油缸需要的流量 ·A1:工進時油壓作用的面積工進時油缸的速度 (2)、快進時油缸需要的流量 差動連接時： A1、A2分別表示油缸活塞腔、活塞桿截面積 U快進油缸快進時的速度(3)、快退時油缸需要的流量 U快退油缸退回時的速度,(4)、工進時油缸的壓力 P2為工進時回油腔的背壓,上面已經(jīng)選取為（5）、快進時油缸壓力 這里：F分別表示快速啟動、加速、快速時油缸的推力，P分別表示快速啟

9、動、加速、快速時油缸的壓力。表示管路中壓力損失大小，這里我們?nèi)≈禐?。?）、快退時油缸壓力 F分別表示快速啟動、加速、快速時油缸的推力，P分別表示快速啟動、加速、快速時油缸的壓力。P2的值為油缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量、功率實際值如表2所示：表2 液壓缸在不同工作階段的壓力、流量和功率值工況負(fù)載F/N回油腔壓力進油腔壓力輸入流量q/輸入功率P/kW快進(差動)啟動116000.96 加速10731.26 快進5800.860.00630.09 工進85800.51.600.00080.021快退啟動116000.77加速10730.51.61快退5801.280.00780.166由以上所

10、計算的數(shù)據(jù)我們繪制出工況圖如下所示：四、確定液壓系統(tǒng)方案和擬訂液壓系統(tǒng)原理圖1.確定油源及調(diào)速方式由以上的計算可以知道，銑床液壓系統(tǒng)的功率不大，工作負(fù)載的變化情況很小，因此，為使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，決定采用定量泵供油?？紤]到銑床可能受到負(fù)值負(fù)載，故采用回油路調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速方式，并選用開式循環(huán)。 從工況圖中我們可以清楚的看出，在液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)中，液壓缸要求油源提供的流量變化并不是很大，因此工進和快進的過程中，所需流量差別較小。故我們選用定量單液壓泵供油。2.選擇基本回路  1. 選擇換向回路及速度換接方式  由設(shè)計依據(jù)可以知道，設(shè)計過程中不考慮工件

11、夾緊這一工序，并且從快進到工進時，輸入液壓缸的流量從6.3L/min降到0.8L/min，速度變化不是很大，所以采用電磁換向閥來實現(xiàn)速度的換接。壓力繼電器發(fā)訊，由電磁換向閥實現(xiàn)工作臺的自動啟動和換向。同時為了實現(xiàn)工作臺能在任意位置停止，泵不卸載，故電磁閥必須選擇O型機能的三位四通閥，如下圖所示：     由于要求工作臺快進與快退速度相等，故快進時采用差動連接來實現(xiàn)快速運動回路，且要求液壓缸活塞桿直徑d0.7D。3.選擇調(diào)壓回路 設(shè)計過程中，在油源中采用溢流閥來調(diào)定系統(tǒng)的工作壓力，因此調(diào)壓問題基本上已經(jīng)在油源中解決，無須在另外設(shè)置調(diào)壓系統(tǒng)。這里的溢流閥同時

12、還能起到安全閥的作用。1、 組合成液壓系統(tǒng)圖 將上面所選的液壓基本回路組合在一起，便可得到以下的液壓系統(tǒng)原理圖。同時電磁鐵的動作順序表如下： 表3   液壓專用銑床電磁鐵動作順序表  工序1Y2Y3Y4Y5YYJ 工作缸快進+ +  +工作缸工進+   +工作缸快退 +    + 圖4 專用銑床液壓系統(tǒng)原理圖    1-油箱；2-過濾器；3-葉片泵；4-溢流閥；5-三位四通電磁換向閥;6-單向調(diào)速閥；7-兩位三通電磁換向閥；8-工作缸；9-壓力繼電器五、選

13、擇液壓元氣件1.液壓泵的選擇 由以上的設(shè)計可以得到，液壓缸在整個工作過程中的最大壓力是，如取進油路上的壓力損失為，則此時液壓泵的最大工作壓力是。 由以上的計算可得，液壓泵提供的最大流量是,因為系統(tǒng)較為簡單，取泄漏系數(shù)，則兩個液壓泵的實際流量應(yīng)為： 由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量為，而工進時輸入到液壓缸的流量是，由流量液壓泵單獨供油，所以液壓泵的流量規(guī)格最少應(yīng)為。根據(jù)以上的壓力和流量的數(shù)值查閱機械設(shè)計手冊，最后選用型單葉片液壓泵，其排量大小為,當(dāng)液壓泵的轉(zhuǎn)速為時，該液壓泵的理論流量為。取液壓泵的容積效率為，則液壓泵的實際流量大小為： 由于由以上的計算過程中，我們知道了液壓缸在快退時的輸入功率最大，此

14、時液壓泵的工作壓力是（進油路上的壓力損失），流量為，查表可得，取液壓泵的總效率，則液壓泵驅(qū)動電機所需的功率為 根據(jù)以上的數(shù)據(jù)查機械設(shè)計手冊選用Y801型電動機，其額定功率為，額定轉(zhuǎn)速為。2.閥類元氣件及輔助元氣件的選擇表4 元氣件的型號及規(guī)格 根據(jù)閥類及輔助元氣件所在油路的最大工作壓力和通過的最大實際流量，可選擇這些器件的型號和規(guī)格如下表： 序號元件名稱額定流量（）額定壓力()質(zhì)量()型號1單葉片泵9.26.35.52三位四通電磁閥256.33二位三通電磁閥256.3 4單向調(diào)速閥0.05（最小）0.5-6.33.2QI-10B5溢流閥200.4-6.31.7Y-10B6壓力繼電器 1.0-6

15、.30.7DP1-63B7濾油器 162.50.18XU-B16X1008開關(guān)閥256.322D-25B3.確定油管直徑由于液壓泵在選定之后液壓缸在各個工作階段的進、出流量已與原來的數(shù)值不同，所以要重新計算，計算如下表4所示：表5 液壓缸的進出、流量快進工進快退輸入流量（L/min）輸出流量(L/min)運動速度(m/min)由上表中的數(shù)值，按照書中推薦的油液在壓油管的流速u=3m/s可得，液壓缸有桿腔和無桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為： 兩根油管按YB23164選用外徑為13mm，壁厚為1.2mm的冷拔無縫鋼管。（一） 油箱的設(shè)計對油箱容積我們進行估算，取經(jīng)驗數(shù)據(jù)，故其容積為： 取靠其最近的標(biāo)準(zhǔn)值V=50L六、驗算液壓系統(tǒng)性能 油液溫升的驗算工進在整個工作循環(huán)中所占的時間比例是