專用銑床液壓系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文

摘要緒論1.1銑床銑床（millingmachine）是指主要用銑刀在工件上加工各種表面的機床。通常銑刀旋轉(zhuǎn)運動為主運動，工件和銑刀的移動為進給運動。它可以加工平面、溝槽，也可以加工各種曲面、齒輪等。銑床是用銑刀對工件進行銑削加工的機床。銑床除能銑削平面、溝槽、輪齒、螺紋和花鍵軸外，還能加工比較復(fù)雜的型面，效率較刨床高，在機械制造和修理部門得到廣泛應(yīng)用。銑床主要分類1.按布局形式和適用范圍加以區(qū)分(1)升降臺銑床：有萬能式、臥式和立式等，主要用于加工中小型零件，應(yīng)用最廣。(2)龍門銑床：包括龍門銑鏜床、龍門銑刨床和雙柱銑床，均用于加工大型零件。(3)單柱銑床和單臂銑床：前者的水平銑頭可沿立柱導(dǎo)軌移動，工作臺作縱向進給；后者的立銑頭可沿懸臂導(dǎo)軌水平移動，懸臂也可沿立柱導(dǎo)軌調(diào)整高度。兩者均用于加工大型零件。(4)工作臺不升降銑床：有矩形工作臺式和圓工作臺式兩種，是介于升降臺銑床和龍門銑床之間的一種中等規(guī)格的銑床。其垂直方向的運動由銑頭在立柱上升降來完成。(5)儀表銑床：一種小型的升降臺銑床，用于加工儀器儀表和其他小型零件。(6)工具銑床：用于模具和工具制造，配有立銑頭、萬能角度工作臺和插頭等多種附件，還可進行鉆削、鏜削和插削等加工。(7)其他銑床：如鍵槽銑床、凸輪銑床、曲軸銑床、軋輥軸頸銑床和方鋼錠銑床等，是為加工相應(yīng)的工件而制造的專用銑床。按控制方式，銑床又分為仿形銑床（見仿形銑床）、程序控制銑床和數(shù)字控制銑床（見數(shù)字控制機床）2.按結(jié)構(gòu)分銑床(1)臺式銑床：小型的用于銑削儀器、儀表等小型零件的銑床。(2)懸臂式銑床：銑頭裝在懸臂上的銑床，床身水平布置，懸臂通?？裳卮采硪粋?cè)立柱導(dǎo)軌作垂直移動，銑頭沿懸臂導(dǎo)軌移動。(3)滑枕式銑床：主軸裝在滑枕上的銑床，床身水平布置，滑枕可沿滑鞍導(dǎo)軌作橫向移動，滑鞍可沿立柱導(dǎo)軌作垂直移動。(4)龍門式銑床：床身水平布置，其兩側(cè)的立柱和連接梁構(gòu)成門架的銑床。銑頭裝在橫梁和立柱上，可沿其導(dǎo)軌移動。通常橫梁可沿立柱導(dǎo)軌垂向移動，工作臺可沿床身導(dǎo)軌縱向移動，用于大件加工。(5)平面銑床：用于銑削平面和成型面的銑床，床身水平布置，通常工作臺沿床身導(dǎo)軌縱向移動，主軸可軸向移動。它結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)效率高。(6)仿形銑床：對工件進行仿形加工的銑床。一般用于加工復(fù)雜形狀工件。(7)升降臺銑床：具有可沿床身導(dǎo)軌垂直移動的升降臺的銑床，通常安裝在升降臺上的工作臺和滑鞍可分別作縱向、橫向移動。8)搖臂銑床：搖臂裝在床身頂部，銑頭裝在搖臂一端，搖臂可在水平面內(nèi)回轉(zhuǎn)和移動，銑頭能在搖臂的端面上回轉(zhuǎn)一定角度的銑床。(9)床身式銑床：工作臺不能升降，可沿床身導(dǎo)軌作縱向移動，銑頭或立柱可作垂直移動的銑床。(10)專用銑床：例如工具銑床：用于銑削工具模具的銑床，加工精度高，加工形狀復(fù)雜。3.按控制方式分銑床又可分為仿形銑床、程序控制銑床和數(shù)控銑床等。1.2專用銑床的工作原理及發(fā)展狀況1.2.1工作原理隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，機械制造技術(shù)發(fā)生了深刻的變化。傳統(tǒng)的普通加工設(shè)備已很難適應(yīng)市場競爭的高質(zhì)量、高效率的要求，以數(shù)控技術(shù)為核心的現(xiàn)代制造技術(shù)是機械制造行業(yè)現(xiàn)代化的重要的標志。微機控制的數(shù)控機床、數(shù)控加工中心的高精度以及適合加工復(fù)雜零件的性能，能夠很好的滿足當今市場競爭與工藝發(fā)展的需要。本文針對目前機械制造業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場中的數(shù)控機床應(yīng)用現(xiàn)狀，提出了專門化數(shù)控機床，專用化數(shù)控機床的觀點，并論述了在大批量生產(chǎn)條件下，專用機床向數(shù)控方向發(fā)展的趨勢和可能性。1.2.2國內(nèi)外發(fā)展狀況銑床最早是由美國人E.惠特尼于1818年創(chuàng)制的臥式銑床。為了銑削麻花鉆頭的螺旋槽，美國人J.R.布朗于1862年創(chuàng)制了第一臺萬能銑床，是為升降臺銑床的雛形。1884年前后出現(xiàn)了龍門銑床。20世紀20年代出現(xiàn)了半自動銑床，工作臺利用擋塊可完成“進給-快速”或“快速-進給”的自動轉(zhuǎn)換。1950年以后，銑床在控制系統(tǒng)方面發(fā)展很快，數(shù)字控制的應(yīng)用大大提高了銑床的自動化程度。尤其是70年代以后，微處理機的數(shù)字控制系統(tǒng)和自動換刀系統(tǒng)在銑床上得到應(yīng)用，擴大了銑床的加工范圍，提高了加工精度與效率。隨著機械化進程不斷加劇，數(shù)控編程開始廣泛應(yīng)用與于機床類操作，極大的釋放了勞動力。數(shù)控編程銑床將逐步取代現(xiàn)在的人工操作。對員工要求也會越來越高，當然帶來的效率也會越當今世界，工業(yè)發(fā)達國家對機床工業(yè)高度重視，競相發(fā)展機電一體化、高精、高效、高自動化先進機床，以加速工業(yè)和國民經(jīng)濟的發(fā)展。長期以來，歐、美、亞在國際市場上相互展開激烈競爭，已形成一條無形戰(zhàn)線，特別是隨微電子、計算機技術(shù)的進步，數(shù)控機床在20世紀80年代以后加速發(fā)展，各方用戶提出更多需求，早已成為四大國際機床展上各國機床制造商競相展示先進技術(shù)、爭奪用戶、擴大市場的焦點。中國加入WTO后，正式參與世界市場激烈競爭，今后如何加強機床工業(yè)實力、加速數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實是緊迫而又艱巨的任務(wù)。1.3液壓傳動1.3.1液壓傳動概述液壓傳動，是根據(jù)17世紀帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門技術(shù)。如今，流體傳動技術(shù)水平的高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標志。在倫敦用水作為工作介質(zhì),以水壓機的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上,誕生了世界上第一臺水壓機。1905年將工作介質(zhì)水改為油,又進一步得到改善。第一次世界大戰(zhàn)(1914--1918)后液壓傳動廣泛應(yīng)用,特別是1920年以后,發(fā)展更為迅速。液壓元件大約在19世紀末20世紀初的20年間,才開始進入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925年維克斯(F.Vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵,為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。20世紀初康斯坦丁·尼斯克(G·Constantimsco)對能量波動傳遞所進行的理論及實際研究;1910年對液力傳動(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻，使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。液壓傳動有許多突出的優(yōu)點，因此它的應(yīng)用非常廣泛，如一般工。業(yè)用的塑料加工機械、壓力機械、機床等；行走機械中的工程機械、建筑機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車等；鋼鐵工業(yè)用的冶金機械、提升裝置、軋輥調(diào)整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機構(gòu)等；發(fā)電廠渦輪機調(diào)速裝置、核發(fā)電廠等國；船舶用的甲板起重機械（絞車）、船頭門、艙壁閥、船尾推進器等；特殊技術(shù)用的巨型天線控制裝置、測量浮標、升降旋轉(zhuǎn)舞臺等；軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。目前,它們分別在實現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、長壽命、高度集成化、小型化與輕量化一體化和執(zhí)行件柔性化等方面取得了很大的進展。同時,由于與微電子技術(shù)密切配合,能在盡可能小的空間內(nèi)傳遞盡可能大的功率并加以準確的控制,從而更使得它們在各行各業(yè)中發(fā)揮出了巨大作用。應(yīng)該特別提及的是,近年來世界科學(xué)技術(shù)不斷迅速發(fā)展,各部門對液壓傳動提出了更高的要求。液壓傳動與電子技術(shù)配合在一起,廣泛應(yīng)用于智能機器人海洋開發(fā)、宇宙航行、地震予測及各種電液伺服系統(tǒng),使液壓傳動的應(yīng)用提高到一個嶄新的高度。目前，液壓傳動發(fā)展的動向,概括有以下幾點:（1）節(jié)約能源,發(fā)展低能耗元件,提高元件效率;（2）發(fā)展新型液壓介質(zhì)和相應(yīng)元件,如發(fā)展高水基液壓介質(zhì)和元件,新型石油基液壓介質(zhì)；（3）注意環(huán)境保護,降低液壓元件噪聲;（4）重視液壓油的污染控制;（5）進一步發(fā)展電氣－液壓控制，提高控制性能和操作性能;（6）重視發(fā)展密封技術(shù)，防止漏油;（7）其它方面，如元件微型化、復(fù)合化和系統(tǒng)集成化的趨勢仍在繼續(xù)發(fā)展，對液壓系統(tǒng)元件的可靠性設(shè)計、邏輯設(shè)計，與電子技術(shù)高度結(jié)合，對故障的早期診斷、預(yù)測以及防止失效的早期警報等都越來越準確。1.3.2液壓傳動的主要優(yōu)點與缺點與機械傳動、電氣傳動相比，液壓傳動具有以下優(yōu)點：(1)液壓傳動的各種元件、可根據(jù)需要方便、靈活地來布置；(2)重量輕、體積小、運動慣性小、反應(yīng)速度快；(3)操縱控制方便，可實現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速(調(diào)速范圍達2000：1)；(4)可自動實現(xiàn)過載保護；(5)一般采用礦物油為工作介質(zhì)，相對運動面可自行潤滑，使用壽命長；(6)很容易實現(xiàn)直線運動；(7)容易實現(xiàn)機器的自動化，當采用電液聯(lián)合控制后，不僅可實現(xiàn)更高程度的自動控制過程，而且可以實現(xiàn)遙控。液壓傳動的缺點有以下幾點:(1)液壓系統(tǒng)中的漏油等因素，影響運動的平穩(wěn)性和正確性，使得液壓傳動不能保證嚴格的傳動比。(2)液壓傳動對油溫的變化比較敏感，溫度變化時，液體粘性變化，引起運動特性的變化，使得工作的穩(wěn)定性受到影響，所以它不宜在溫度變化很大的環(huán)境條件下工作。(3)為了減少泄漏，以及為了滿足某些性能上的要求，液壓元件的配合件制造精度要求較高，加工工藝較復(fù)雜。(4)液壓傳動要求有單獨的能源，不像電源那樣使用方便。(5)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障不易檢查和排除?？傊簤簜鲃拥膬?yōu)點是主要的，隨著設(shè)計制造和使用水平的不斷提高，有些缺點正在逐步加以克服。液壓傳動有著廣泛的發(fā)展前景。1.3.3液壓技術(shù)的發(fā)展方向(1)正向著高壓、高速、大功率、高效、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展；(2)與計算機科學(xué)相結(jié)合，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計（CAD）、計算機輔助測試（CAT）、計算機直接控制（CDC）、計算機實時控制技術(shù)、機電一體化技術(shù)、計算機仿真技術(shù)和優(yōu)化技術(shù)；(3)與其他相關(guān)科學(xué)結(jié)合，如污染控制技術(shù)、可靠性技術(shù)等方面也是當前液壓技術(shù)發(fā)展和研究的方向；(4)開辟新的應(yīng)用領(lǐng)域。液壓系統(tǒng)（HYDRAULICSYSTEM）液壓傳動(Hydraulictransmission)、執(zhí)行元件（ACTUATOR）、液壓缸（CYLINDER）、液壓馬達（MOTOR）、液壓回路（CIRCUIT）、液壓泵（PUMP）、閥（VALVE）、液壓控制(Hydrauliccontrol)、流量控制閥（FLOWVALVE）、泄漏損失(Spillage)、壓力損失(Pressureloss)、液壓伺服系統(tǒng)(Hydraulicservo)。1.4設(shè)計內(nèi)容依據(jù)機械設(shè)計、機械原理、液壓傳動、機床電氣控制及可編程序控制器（PLC）、電子技術(shù)、自動控制，以任務(wù)書的要求為根本目標。本文的研究工作主要包括：①液壓系統(tǒng)的設(shè)計及相關(guān)傳動元件的計算與選型；②液壓站的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計；③油管路的設(shè)計；④液壓缸的設(shè)計；⑤PLC控制系統(tǒng)的總體設(shè)計；其論文各章節(jié)內(nèi)容如下：1．緒論主要介紹本文設(shè)計的目的和意義，提出課題的研究內(nèi)容和研究意義。2．液壓系統(tǒng)原理的設(shè)計主要是通過初步擬定液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計合理的系統(tǒng)原理。3．液缸的設(shè)計主要是通過分析液壓系統(tǒng)的工況，確定液系統(tǒng)工作過程中的液體流量和壓力，設(shè)計出合理的液壓缸。4．液壓系統(tǒng)中個控制元件的的選擇主要是通過上章的計算選出合理的液壓控制元件，及液壓泵。5．液壓站的設(shè)計主要是通過比較選擇設(shè)計出合適的液壓站總裝圖。6．PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計主要是確定數(shù)控銑床自動循環(huán)的動作流程以及PLC的選型和程序的編程。1.5本章小結(jié)本章主要闡述了數(shù)控機床的組成及發(fā)展概況及數(shù)控銑床的分類及工作原理，液壓傳動的概念、特點及發(fā)展方向，提出了本文設(shè)計的內(nèi)容和目標。

2專用銑床的液壓系統(tǒng)設(shè)計2.1液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計1.液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容與步驟液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計是整個設(shè)計的一部分，它的任務(wù)是根據(jù)機器的用途、特點和要求，利用液壓傳動的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖，在經(jīng)過必要的計算來確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來選用液壓元件的規(guī)格并進行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，它與主機的設(shè)計是密切相關(guān)的。液壓機床驅(qū)動具有眾多優(yōu)點，其中一個是液壓驅(qū)動在廣泛的范圍內(nèi)提供無限變化的速度。另外，它能像改變速度一樣容易來改變驅(qū)動的方向，像許多其它類型的機床一樣，許多復(fù)雜的機械裝置能夠被簡單化或者由于液壓驅(qū)動的使用完全被取消，而且，液壓驅(qū)動具有柔性和緩沖性，除了運動平穩(wěn)外，通常可見工件的表面光潔度也得到大大的改善，刀具進刀量可以加大而不致?lián)p傷，并且可以持續(xù)更長時間。在設(shè)計過程中將通過全面方案論證，確定一部機器或機器的某一部分的傳動方式采用液壓傳動后，則考慮液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計的基本內(nèi)容和一般流程。其流程如下：(1)明確對液壓系統(tǒng)的要求(2)分析主機工況，確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)；(3)進行方案設(shè)計，初擬液壓系統(tǒng)原理圖；(4)計算和選擇液壓元件；(5)驗算液壓系統(tǒng)的性能；(6)繪制正式系統(tǒng)工作圖，編制技術(shù)文件。在實際設(shè)計工作中，上述內(nèi)容和步驟并不是固定不變的往往會隨系統(tǒng)的簡繁、借鑒的多寡、設(shè)計人員經(jīng)驗不同，在做法上會有穿插、交叉、反復(fù)或省略。(7)明確對液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求液壓系統(tǒng)的設(shè)計必須能全面的滿足主機的各項功能和技術(shù)性能。因此在拿到設(shè)計任務(wù)書后首先要了解主機設(shè)計人員對液壓部分提出的要求。通過調(diào)研，一般應(yīng)明確以下要求點：=1\*GB3①主機的用途、類型、工藝過程及總體布局，要求用液壓傳動完成的動作和空間位置的限制；=2\*GB3②對液壓系統(tǒng)動作和性能的要求，如工作循環(huán)，運動方式（往復(fù)直線運動或旋轉(zhuǎn)運動、同步、順序或互鎖等要求），自動化程度，調(diào)速范圍，運動平穩(wěn)性和精度負載狀況，工作行程等；=3\*GB3③工作環(huán)境：如溫度、濕度、污染、腐蝕及易燃等情況；=4\*GB3④其他要求：如可靠性，經(jīng)濟性等。2.2銑床工作臺動作的工況分析首先根據(jù)已知條件，繪制運動部件的速度循環(huán)圖，如圖2-1所示。圖2-1速度循環(huán)圖液壓缸所受外負載F包括三種類型，即—工作負載，對于金屬切削機床來說，即為沿活塞運動方向的切削力，在本例中為9000Ｎ；—運動部件速度變化時的慣性負載；—導(dǎo)軌靜摩擦負載；

—導(dǎo)軌動摩察負載：—慣性負載：—導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，在本例中靜摩擦系數(shù)為0.2，動摩擦系數(shù)為0.1.則求得,—重力加速度；—加速或減速時間，其中=0.05S；—時間內(nèi)的速度變化量。工作負載根據(jù)上述計算結(jié)果，列出各階段所受的外負載表見表2-1，并畫負載循環(huán)圖，如圖2-2所示。表2-1各階段所受外負載工況外負載N推力(F∕η)N快進啟動11001222加速13751528恒速550611工進955010611快退啟動11001222加速13711528恒速550611圖2-2負載循環(huán)圖2.3確定液壓缸的主要參數(shù) 工作壓力P的確定。工作壓力P可根據(jù)負載大小及機器的類型來初步確定，液壓缸工作壓力見表2-2。表2-2液壓缸工作壓力負載（KN）＜55～1010～2020～3030～5050～設(shè)計壓力／MPa＜0.8～11.5～22.5～33～44～5＞5由表得工作壓力為：3MPa 節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)背壓為：0.5MPa取，對于液壓缸:（2-1）由式2-1得則，（2-2）由式2-2得 圓整得：＝80mm＝56mm則液壓缸的有效面積：則,2.4液壓缸工況圖編制1.壓力(1)快進階段的液壓缸壓力；啟動時：加速時： 恒速時： (2)工進階段的液壓缸壓力：(3)快退階段液壓缸的壓力： 啟動時：加速時：恒速時：2.流量(1)快進階段的流量：(2)工進階段的流量：(3)快退階段的流量：表2-3液壓缸工況工況系統(tǒng)負載回油腔壓力工作腔壓力輸入流量輸入功率快進6111.240.4911.24142.37工進106112.372.374.82190.4快退6110.481.5811.53234.43.功率（1）快進階段的功率:(2)工進階段的功率：（3）快退階段的功率：根據(jù)上述計算結(jié)果得液壓缸壓力流量,見表2-3：2.5確定液壓缸的基本參數(shù)由計算得，單桿液壓缸的基本尺寸為：＝80mm＝56mm單桿液壓缸工況圖如圖2-3所示：（a）p-t圖（b)q-t圖(c)P-t圖

圖2-3液壓缸工況圖2.6擬定液壓系統(tǒng)原理圖（1）確定供油方式考慮到該機床在工作進給時負載較大，速度較低。而在快進、快退時負載較小，速度較高。從節(jié)省能量、減少發(fā)熱考慮，泵源系統(tǒng)宜選用變量泵供油。現(xiàn)采用帶壓力反饋的限壓式變量葉片泵。（2）調(diào)速方式的選擇在中小型專用機床的液壓系統(tǒng)中，進給速度的控制一般采用節(jié)流閥或調(diào)速閥。根據(jù)數(shù)控銑床工作時對低速性能和速度負載特性都有一定要求的特點，決定采用限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速。這種調(diào)速回路具有效率高、發(fā)熱小和速度剛性好的特點，并且調(diào)速閥裝在回油路上，具有承擔負切削力的能力。（3）速度換接方式的選擇本系統(tǒng)采用電磁閥的快慢速換接回路，它的特點是結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)行程比較方便，閥的安裝比較容易，但速度換接的平穩(wěn)性較差。若要提高系統(tǒng)的換接平穩(wěn)性，則可改用行程閥切換的速度換接回路。最后把所選擇的液壓回路組合起來，液壓系統(tǒng)原圖如圖2-4所示。圖2-4液壓系統(tǒng)原理圖2.7本章小結(jié)本章主要進行了對所給題目的分析，設(shè)計出了液壓系統(tǒng)所能完成動作的原理圖，同時也介紹了液壓和傳動有關(guān)內(nèi)容。

3計算與選擇液壓元件3.1液壓泵的選擇由上述計算得，液壓泵的最高工作壓力出現(xiàn)在工進階段，即由于進油路元件較少，故油路壓力損失取，則液壓泵的最高工作壓力為：液壓泵的流量計算：泵的供油量Q按快退階段取泄露系數(shù)為1.3;確定液壓泵的規(guī)格：初選液壓泵的轉(zhuǎn)速為容積效率為ηv=0.8;則泵的排量參考值為：（3-1）由式3-1得據(jù)以上計算結(jié)果，查閱產(chǎn)品樣本，選用規(guī)格相近的單機葉片油泵YB-25泵的額定壓力為額定流量轉(zhuǎn)速驅(qū)動功率;倒推算泵的額定流量則能買足要求。確定驅(qū)動電機規(guī)格：有上述計算的，動力所需最大功率出現(xiàn)在快退時,P=234.4W已知泵的總效率η=0.80;則液壓泵快退所需的驅(qū)動功率為（3-2）由式3-2得有以上計算查表選用Y系列電機Y90L-6額定功率轉(zhuǎn)速為;用此電機驅(qū)動泵泵的實際輸出流量為則，仍能滿足個系統(tǒng)各工況對流量的需要。以上得銑床液壓系統(tǒng)各控制閥和輔助元件的型號規(guī)格見表3-1。3.2確定管道尺寸油管內(nèi)徑尺寸一般可參照流量選用的液壓元件接口尺寸而定，也可按管路允許流速進行計算。本系統(tǒng)主油路最大流量為,壓油管的允許流速取v=4,則內(nèi)徑d為：若系統(tǒng)主油路流量按快退時取,則可算的油管內(nèi)徑為:。綜合諸因素，現(xiàn)取油管的內(nèi)徑d為12mm。吸油管同樣可按上式計算（q=24、v=1.5）,取吸油管內(nèi)徑為25mm。表3-1液壓系統(tǒng)各控制元件器件名稱流量額定流量額定壓力MP型號變量葉片泵19.2252.5YB--25溢流閥19.2256.3Y--25過濾器19.2322.5XU—B32X100交流異步電動機Y90L--6三位四通電磁換向閥11.53256.334D--25二位二通電磁換向閥11.24256.322D--25調(diào)速閥4.82256.3QI--25壓力及電器6.3DP--633.3液壓油箱容積的確定由本系統(tǒng)為中壓液壓系統(tǒng)，液壓油箱有效容量按泵的流量的5-7倍來確定現(xiàn)選用容量為200L的油箱。3.4液壓系統(tǒng)的驗算液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算工作到這一步，還需要對所設(shè)計系統(tǒng)的技術(shù)性能進行驗算，判斷設(shè)計質(zhì)量，以便調(diào)整設(shè)計參數(shù)及方案。一般技術(shù)性能驗算包括：系統(tǒng)壓力損失計算；系統(tǒng)效率計算；系統(tǒng)發(fā)熱溫升的計算等。若對系統(tǒng)有其他要求時，尚需作相應(yīng)的估算。已知該液壓系統(tǒng)中進、回油管的內(nèi)徑均為12mm，各段管道的長度分別為：AB=0.3m,AC=1.3m,AD=1.7m,DE=2m,選用L-HL32液壓油，考慮到油的最低溫度為15℃，查的液壓油的運動粘度,油的密度3.4.1壓力損失的驗算1.工作進給時油路壓力損失運動部件工作進給時的最大速度為0.016m/s,進給時的最大流量為4.82L/min,則液壓油在管內(nèi)流速為：管道流動雷諾數(shù)為：10.6小于2300,可見油液在管道內(nèi)流態(tài)為層流，其沿程阻力系數(shù)為7進油管道BC的沿程壓力損失Δ為：Δ查的換向閥壓力損失為：Δ=0.05Pa忽略油液通過管接頭、油路板等處的局部壓力損失，則進油路總壓力損失Δ為:Δ=0.14Pa2.工作進給時的壓力損失由于選用單活塞桿液壓缸，且液壓缸有桿腔的工作面積為無桿腔的工作面積的二分之一，則回油管道的流量為進油管道的二分之一則,V2=6.1㎝/s回油管道的沿程壓力損失Δ為：Δ=0.06Pa查換向閥3的壓力損失為:Δ=0.019Pa調(diào)速閥2的壓力損失為:Δ=0.42Pa回油路壓力損失Δ為:Δ=0.439Pa3.變量泵出口處的壓力P為：4.快進時的壓力損失P為：查產(chǎn)品樣本知，流經(jīng)各閥的局部壓力損失為：三位四通閥的壓力損失為：Δ=0.17Pa二位二通閥的壓力損失為：Δ=0.17Pa據(jù)分析在，泵的出口壓力P為：快退時壓力損失驗算從略。上述驗算表明，無需修改原設(shè)計。3.4.2系統(tǒng)效率的計算液壓系統(tǒng)工作時，液壓泵和執(zhí)行元件都有泄漏和機械摩擦損失，必然消耗一定的功率，即反應(yīng)了一定的效率。液壓系統(tǒng)的效率是系統(tǒng)的輸出效率與其輸入效率之比，即（3-3）它也可以寫成（3-4）式中，—液壓泵的總效率，油產(chǎn)品樣本查出；—執(zhí)行元件的總效率，由產(chǎn)品樣本查出，對于液壓缸一般取0.95；—回路效率，它反映了泵出口到執(zhí)行元件進口這段油路的功率利用程度。（3-5）式中，—同時工作的執(zhí)行元件工作壓力與輸入流量乘積之和；—同時運轉(zhuǎn)的液壓泵的輸出功率之和。一個工作循環(huán)中，工作進給所占的時間達95%以上，因此完全可以用工進時的系統(tǒng)效率來代表整個工作循環(huán)的系統(tǒng)效率:（3-6）取單葉片泵的總效率=0.85,液壓缸的總效率=0.95。由式（3-5）的回油路效率為：由式（3-6）得液壓系統(tǒng)的效率為：=0.08系統(tǒng)的效率較低，但在中功率系統(tǒng)中是允許的。3.4.3系統(tǒng)溫升的驗算在整個工作循環(huán)中，工進階段所占的時間最長，為了簡化計算，主要考慮工進時的發(fā)熱量。一般情況下，工進速度大時發(fā)熱量較大，由于限壓式變量泵在流量不同時，效率相差極大，所以分別計算最大，最小時的發(fā)熱量，然后加以比較，取數(shù)值大者進行分析。當V=3㎝/min時，q=0.236L/min此時泵的效率為0.1，泵的出口壓力為4.0MPa,則有：此時的功率損失為:Δp=（0.157-0.013）kw=0.144kW當v=12㎝/min時，q=0.9L/min總效率η=0.78則輸入,P=0.09kW輸出,Δp=（0.09-0.053）kW=0.037kW可見在工進速度低時，功率損失為0.144kW,發(fā)熱量最大。假定系統(tǒng)的散熱狀態(tài)一般，取k=10kW/℃油箱的散熱面積A為:A=1.92系統(tǒng)的溫升為:Δt=6驗算表明系統(tǒng)的溫升在溫升許可范圍內(nèi)。3.5本章小結(jié)本章主要進行對液壓系統(tǒng)中各工況分析,選出了液壓元件及液壓泵，并且對系統(tǒng)進行了驗算確定系統(tǒng)所選元件的合理性。4液壓站的設(shè)計液壓站是現(xiàn)代液壓技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形態(tài),既是各類液壓系統(tǒng)設(shè)計過程的歸宿,又是保證主機完成其工藝目的和長期可靠工作的重要裝置。正確合理地設(shè)計和使用液壓站，對于提高液壓系統(tǒng)乃至整個液壓設(shè)備的工作品質(zhì)和技術(shù)經(jīng)濟性能，具有重要意義。其基本設(shè)計框圖如圖4-1所示。液液壓站油箱油管電動機過濾器液壓泵聯(lián)軸器圖4-1液壓站設(shè)計框圖4.1液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計液壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)該注意的是，液壓裝置中各部件、元件布置要均勻、便于裝配、調(diào)整、維修和使用，并且要適當?shù)淖⒁馔庥^的整齊和美觀。液壓泵與電動機可裝在液壓油箱的蓋上，也可裝在液壓油箱之外，主要考慮液壓油箱的大小與剛度。在閥類元件的布置中，行程閥的安放位置必須靠近運動部件。手動換向閥的位置必須靠近操作部位。換向閥之間應(yīng)留有一定的軸向距離，以便進行手動調(diào)整或裝拆電磁鐵，壓力表及其開關(guān)應(yīng)布置在便于觀察和調(diào)整的地方。液壓泵與機床相聯(lián)的管道一般都先集中接到機床的中間接頭上，然后再分別通向不同部件的各執(zhí)行機構(gòu)中去，這樣做有利于搬運、裝拆和維修。硬管應(yīng)貼地或沿著機床外形壁面敷設(shè)。相互平行的管道應(yīng)保持一定的間隔，并用管夾固定。隨工作部件運動的管道可采用軟管、伸縮管或彈性管。軟管安裝時應(yīng)避免發(fā)生扭轉(zhuǎn)，以免影響使用壽命。4.1.1液壓泵組的安裝方式液壓泵組是指液壓泵及驅(qū)動泵（電動機）和聯(lián)軸器及傳動底座組件等。1軸間的連接方式其在確定液壓泵與原動機的軸間連接和安裝方式時，首先要考慮液壓泵軸的徑向和軸向負載的消除或防止問題。（1）直接驅(qū)動型連接直接驅(qū)動型連接可采用聯(lián)軸器或花鍵實現(xiàn)。由于液壓泵的傳動軸在結(jié)構(gòu)上一般不能承受額外的徑向和軸向載荷，因此液壓泵最好由原動機經(jīng)聯(lián)軸器直接驅(qū)動，并且使泵軸與驅(qū)動軸之間嚴格對中，軸線的同軸度誤差不大于0.08mm。原動機與液壓泵之間的聯(lián)軸器宜采用帶非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器。（2）間接驅(qū)動型連接如果液壓泵不能經(jīng)聯(lián)軸器由原動機直接驅(qū)動，而需要通過齒輪傳動、鏈傳動或帶傳動間接驅(qū)動時，液壓泵的傳動軸所受的徑向載荷不得超過泵制造廠的規(guī)定值，否則帶動泵軸的齒輪、鏈輪或帶輪應(yīng)架在另外設(shè)置的軸承上。此種連接方式也應(yīng)滿足規(guī)定的同軸度要求?；诖?，在本次設(shè)計中原動機與液壓泵之間的聯(lián)軸器我們選用LX7彈性柱銷聯(lián)軸器。2.軸間的安裝方式安裝方式分為臥式和立式兩種。（1）臥式安裝常見的臥式安裝有角形支架臥式安裝、腳架鐘形罩臥式安裝以及支架鐘形罩臥式，這幾種安裝液壓泵及管道都安裝在液壓油箱外面，散熱條件好，適合于管路連接的油路，且便于安裝和拆卸。（2）立式安裝立式安裝為鐘罩形立式安裝，通過液壓泵上的軸端法蘭實現(xiàn)泵與鐘形罩的連接，鐘形罩再與帶法蘭的立式電動機連接，依靠鐘形罩的止口保證液壓泵與電動機的同軸度。這種結(jié)構(gòu)型式緊湊、美觀，同時電動機與液壓泵的同軸度能保證，吸油條件好，漏油可直接回液壓油箱，并節(jié)省占地面積。綜上所述，為了保證電動機與液壓泵的同軸度，便于安裝和拆卸，節(jié)省占地面積，本設(shè)計中選用臥式支架安裝。4.1.2油箱的設(shè)計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，同時還起到散熱的作用。1.液壓油箱有效容積的確定液壓油箱在不同的工作條件下，影響散熱的條件很多，通常按壓力范圍來考慮。液壓油箱的有效容量v可概略的確定為：已知該系統(tǒng)為中壓系統(tǒng)（p=3MPa）?。篤=(5～7)=150L～取V=200L式中，V—液壓油箱的有效容積—液壓泵的額定流量2.液壓油箱的外形尺寸液壓油箱的有效容積確定后，需設(shè)計液壓油箱的外形尺寸，一般尺寸為（長：寬：高）1：1：1～1：2：3，為提高冷卻效率，在安裝位置不受限制時，可將液壓油箱的容量予以增大。3.液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計液壓油箱簡稱油箱，它往往是一個功能組件，在液壓系統(tǒng)中的主要功能是存儲液壓油液、散發(fā)油液熱量、溢出空氣及消除泡沫和安裝元件等。油箱的制造一般采用焊接和鑄造兩種方式之一，多數(shù)油箱采用焊接技術(shù)獲得。在一般設(shè)計中，液壓油箱多采用鋼板焊接的分離式液壓油箱，很少采用機床床身底座作為液壓油箱。因此，在此設(shè)計中采用了焊接的方式獲得油箱。油箱的工作圖樣是油箱加工和安裝的依據(jù)。通常油箱應(yīng)包括箱頂、箱壁、隔板、放油螺塞、吊耳、支腳等零件。4.油箱的制造工藝（1）材料通常油箱的箱頂、箱壁、箱底和隔板的常用材料為Q235A鋼板，伺服系統(tǒng)的油箱宜采用不銹鋼板，箱壁和箱頂所采用板材的平直度應(yīng)符合GB/T1184—1996中的12級，且應(yīng)無嚴重銹蝕。清洗孔法蘭蓋板可采用HT200經(jīng)切削加工后用螺釘聯(lián)接在油箱側(cè)壁上，吊耳常用材料為25鋼。箱頂和箱壁常用可拆連接。（2）焊接前后的注意事項油箱焊接前，板邊要加工出坡口。焊接時，板間應(yīng)留有適量的縫隙。焊接前，必須清楚板材焊接部位及周圍的氧化層和鐵銹。如果是分層焊接，沒焊完一層，必須用鋼絲刷刷凈焊層，進行檢查，有無夾渣、氣孔、咬邊等現(xiàn)象。如果有，可用氣動工具等挖去后補焊，然后再焊另一層。箱體焊接時應(yīng)盡量用夾具將板材定位、固定并檢查其幾何尺寸與形位公差。（3）焊接后的油箱須徹底清理以便清除所有泥土、切削、毛刺和氧化皮。輕度銹蝕可用鋼絲刷或砂輪機清理，嚴重銹蝕和氧化的表面應(yīng)噴丸處理。5.油箱各零件的作用（1）隔板①作用增長液壓油流動循環(huán)時間，除去沉淀的雜質(zhì)，分離、清除水和雜質(zhì)，調(diào)節(jié)溫度，吸收液壓油壓力的波動及防止液面的波動。②安裝型式把隔板設(shè)置成低于液壓油面，其高度為最低油面的2/3，使液壓油從隔板的上方流過。（2）吸油管與回油管①回油管出口回油管出口型式，有直口、斜口、彎管直口、帶擴散器的出口等幾種形式，斜口應(yīng)用的較多，一般為斜口。為了防止液面波動，可將回油管出口設(shè)計為斜口。回油管必須放置在液面以下，一般距離液壓油箱底面的距離大于300mm，回油管出口絕對不允許放在液面以上。②吸油管吸油管前設(shè)置了濾油器，其精度為100～200目的線隙式濾油器。濾油器應(yīng)有足夠的容量，避免阻力太大。濾油器與箱底間的距離應(yīng)不小于20mm③吸油管與回油管的方向為了使油液流動具有方向性，要綜合考慮隔板、吸油管和回油管的配置，盡量把吸油管和回油管用隔板隔開。為了不使回油管的壓力波動波及吸油管，吸油管及回油管的斜口方向應(yīng)一致，而不是相對著。（3）防止雜質(zhì)進入為了防止液壓油被污染，液壓油箱應(yīng)做成完全密封性的。在結(jié)構(gòu)上應(yīng)注意以下幾點：①不要將配置管簡單的插入液壓油箱，這樣空氣、雜質(zhì)和水分等便會從其周圍的間隙浸入。同時應(yīng)盡量避免將液壓泵直接裝在液壓油箱頂蓋上。②在結(jié)合面上需襯入密封填料、密封膠和液態(tài)密封膠，以保證可靠的密封性。如在液壓油箱的上蓋可直接焊上。③為保證液壓油箱通大氣并凈化抽吸空氣，需配置空氣濾清器?？諝鉃V清器通常設(shè)計成既能過濾空氣又能加油的結(jié)構(gòu)。（4）頂蓋及清洗孔①頂蓋在液壓油箱頂蓋上裝設(shè)電動機、閥組、空氣濾清器時，必須十分牢固。液壓油箱同它們的結(jié)合面要平整光滑。同時，不允許有閥和管道泄露在油箱蓋上的液壓油流回油箱內(nèi)。②清洗孔液壓油箱的清洗孔，應(yīng)最大限度的易于清掃液壓油箱內(nèi)的各個角落和取出油箱內(nèi)的元件。（5）液面指示為觀察液壓油箱內(nèi)的液面情況，應(yīng)在油箱的側(cè)面安裝液面指示計，液位計通常帶有溫度計且刻有上、下液面限位線。液位計的下刻線至少應(yīng)比吸油過濾器或吸油管口上緣高出75mm，以防吸入空氣。液位計的上刻線對應(yīng)著油液的容量。液位計與油箱的連接處有密封措施。（6）箱底、放油塞、支腳應(yīng)在油箱底部最低點設(shè)置放油塞，以便油箱清洗和油箱更換。為此，箱底應(yīng)朝向清洗孔和放油塞傾斜，傾斜坡度通常為1/25～1/20這樣可以促使沉積物聚集到油箱中的最低點。為了便于搬遷、放油和散熱，應(yīng)將油箱架起來。油箱應(yīng)設(shè)有支腳。

4.1.3其它元件的選擇1.濾油器的選擇在液壓系統(tǒng)中，由于工作油液中的雜質(zhì)（包括從系統(tǒng)外部進入的臟物顆粒和系統(tǒng)中液壓元件的磨損微粒）進入液壓系統(tǒng)，容易引起液壓元件工作表面的損壞，而使液壓元件的壽命大大縮短，為了保證液壓系統(tǒng)的正常工作，提高液壓元件的正常壽命進入液壓系統(tǒng)中的工作液體必須經(jīng)濾油器過濾。本系統(tǒng)選用線隙式濾油器。（1）線隙式濾油器（XU—40x80J）一般安裝于回油路或泵吸油口處，這種濾油器阻力小，通流能力大，但不易清洗，一般用于中、低壓系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，過濾效果好，通油能力大。

（2）濾油器安裝本系統(tǒng)濾油器安裝在油泵的吸油管上。這種安裝能直接防止大顆粒雜質(zhì)進入液壓泵內(nèi)，保證了液壓系統(tǒng)中所有設(shè)備不受雜質(zhì)的影響，但增長了油泵的吸油阻力，而且當濾油器堵塞時，使油泵工作條件惡化。為了避免油泵的損壞，通常在油泵的吸入口安裝過濾精度低的線隙式過濾器。2.排油孔螺塞為了換油及清洗箱體時排出油污，在箱座底部油池低處設(shè)有排油孔，平時排油孔用螺塞及封油墊封住。排油孔螺塞材料一般用Q235，封油墊材料可用石棉橡膠紙，排油孔螺塞的直徑可按箱座壁厚的3～4倍選取，M=24×1.5。4.2液壓控制裝置的集成方式液壓控制裝置集成方式分，為管式集成和塊式集成。管式集成是液壓系統(tǒng)最早使用的集成方式，它用管件（管子和管接頭）將各管式連接液壓控制閥集成在一起。其主要有點是連接方便簡單，不需要設(shè)計制造油路塊或油路板。缺點是當組成系統(tǒng)的控制元件較多時，要求要有較多的管子和管接頭，上下交錯較多，占用空間大，從而使系統(tǒng)布置相當不變，且系統(tǒng)壓力損失大，此種方式僅適用與較簡單的液壓系統(tǒng)中。塊式的特點是，直接做在液壓輔助元件或液壓閥上，省去了大量的管件，結(jié)構(gòu)簡單，組裝方便，位置靈活，適合用于系統(tǒng)比較復(fù)雜的液控系統(tǒng)中。本設(shè)計由于液控系統(tǒng)比較簡單，所以選用管式集成的方式控制。管式集成主要有三個三接頭管和一個四接頭管，和外徑為27的管路，這些管接頭連接管路并且平鋪于油箱之上。1.管道的選用紫銅管承受的壓力較低（P<6.3～10MPa）,經(jīng)過加熱冷卻處理后，紫銅管軟化，裝配時可按需要進行彎曲，但價貴且抗振能力較弱。查《簡明手冊》表4-7，可得管子外徑D=27mm壁厚S=22.管接頭的選擇管接頭是連接液壓元件與油管之間的可拆卸元件。要求連接可靠，拆裝方便，密封性好。本設(shè)計中選用卡套式三通管接頭和四通管接頭?？ㄌ资焦芙宇^的特點：利用卡套變形卡住管子進行密封，裝拆方便，耐壓高，但對管子尺寸精度要求較高，工作壓力小于40Mpa，具有結(jié)構(gòu)先進，性能良好，工作壓力高、重量輕、體積小和使用方便等優(yōu)點，因此在本次設(shè)計中我們選用的管接頭為M27×2e=39.3s=34。4.3液壓站裝配圖的繪制通過以上設(shè)計，完成了液壓站總裝配圖的繪制，其結(jié)構(gòu)裝配圖見附錄。4.4液壓缸的基本類型液壓缸是液壓傳動系統(tǒng)中的又一類執(zhí)行元件，是用來實現(xiàn)工作機構(gòu)直線往復(fù)運動或小于360°擺動運動的能量轉(zhuǎn)換裝置。其結(jié)構(gòu)形式有活塞缸、柱塞缸、擺動缸三大類。液壓缸結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，在液壓系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。4.5液壓缸的組成液壓缸的的結(jié)構(gòu)基本上可以分為缸體組件、活塞組件、密封裝置、緩沖裝置以及排氣裝置等組成。分述如下：1.缸體組件液壓缸的缸體和端蓋是用4根長拉桿聯(lián)接起來的。目前常用的缸體與端蓋結(jié)構(gòu)聯(lián)接方式還有螺栓聯(lián)接，我的本次液壓缸設(shè)計就用螺栓聯(lián)接；螺釘聯(lián)接，它和螺栓聯(lián)接的共同優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、容易加工和拆裝；缺點是外徑尺寸較大，重量也較大；螺紋聯(lián)接，適用于缸徑較小的液壓缸，對于大直徑液壓缸，由于螺紋尺寸較大，加工精度不易保證，裝拆都較費勁；其優(yōu)點是螺紋對缸筒強度削弱較小，缸壁總厚度可較小。焊接聯(lián)接，一般用于缸體與后蓋聯(lián)接，優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、軸向尺寸小、工藝性好；但缸體焊接后可能變形，清洗較麻煩。缸體是液壓缸的主體，它要承受很大的液壓力，因此應(yīng)具有足夠的強調(diào)和剛度。缸體材料普遍采用冷拔或熱軋無縫鋼管，較厚壁毛坯仍用鑄件或鍛件，其內(nèi)孔一般采用鏜削、鉸孔、滾壓等精密加工工藝制造，內(nèi)孔表面加工公差和粗糙度要求較高，以使活塞及其密封件能順利滑動和保證密封效果，減少磨損。端蓋裝在缸體兩端，與缸體形成封閉油腔，同樣承受很大的液壓力，因此它們及其聯(lián)接部件都應(yīng)有足夠的強度。設(shè)計時既要考慮強度，又要選擇工藝性較好的結(jié)構(gòu)形式。2.活塞組件活塞與活塞桿之間，常見的聯(lián)接方式有鎖緊螺母鎖緊，其優(yōu)點是聯(lián)接可靠，活塞與活塞桿之間無軸向公差要求；缺點是需要加工螺紋；焊接聯(lián)接，這種聯(lián)接結(jié)構(gòu)簡單、軸向尺寸緊湊，但不易拆換。半環(huán)聯(lián)接和彈簧擋圈聯(lián)接，這兩種方式結(jié)構(gòu)和裝卸均簡單并可承受較大的負載或振動，但活塞與活塞桿的加工有軸向加工要求。在小直徑的液壓缸中，也有將活塞和活塞桿做成整體式的。3.密封裝置液壓缸中的密封，是指活塞、活塞桿和端蓋等處的密封，它是用以防止液壓系統(tǒng)油液的內(nèi)外泄露和防止外界雜質(zhì)侵入的。密封設(shè)計的好壞，對液壓缸的性能有著重要的影響，常見的密封形式如下：（1）間隙密封這是一種簡單的密封，它依靠相對運動件配合面間的微小間隙來防止泄露。（2）活塞環(huán)密封在活塞的環(huán)形槽中放置有開口的金屬活塞環(huán)。活塞環(huán)依靠其彈性變形所產(chǎn)生的張力緊貼在缸筒內(nèi)壁，從而實現(xiàn)密封。這種密封可以自動補償磨損，密封效果較好，能適應(yīng)較大的壓力變化和速度變化，耐高溫，適用壽命長，易于維護保養(yǎng)，并能使活塞具有較長的支撐面。缺點是制造工藝復(fù)雜，因此它適用于高壓、高速或密封性能要求較高的場合。（3）密封圈密封密封圈密封是液壓元件中應(yīng)用最廣泛的一種密封形式。常用密封圈的截面形狀有O形、Y形和V形等多種。O形密封圈密封，其外側(cè)、內(nèi)側(cè)及端部都能起密封作用。O形密封圈簡單、可靠、體積小、動摩擦阻力小，安裝方便，價格低廉，應(yīng)用極為廣泛。V形密封圈，它油三個不同截面的支撐環(huán)、密封環(huán)和壓環(huán)組成。V形密封環(huán)的最高壓力會達到50MPa，其中密封環(huán)的數(shù)量由工作壓力大小而定。當工作壓力小于10MPa時，使用三件一套已足夠保證密封。當壓力更高時，可以增加中間密封環(huán)的數(shù)量。Y形密封圈的密封，它在工作時受液壓力的作用使唇張開，分別貼在軸表面和孔壁上，起密封作用。為此，使用Y形圈時應(yīng)使兩唇密封圈面向高壓區(qū)（腔）。這種密封圈摩擦力小，使用于工作壓力小于等于20MPa、相對運動速度較高的密封面，其密封壓力可隨壓力加大而提高，并能自動補償磨損。對于工作環(huán)境較臟的液壓缸，為防止贓物被活塞桿帶進液壓缸，需在活塞桿密封處設(shè)置防塵圈。防塵圈應(yīng)防在朝向活塞桿外伸的那一端。4.緩沖裝置當液壓缸帶動質(zhì)量較大的移動部件，以較快的速度移動時，慣性力較大。在行程終端時如果活塞與缸蓋直接發(fā)生撞擊，將造成沖擊和噪聲以致引起事故或影響工作精度。為此在大型、高速或高精度的液壓缸中常設(shè)有緩沖裝置。其工作原理是使活塞桿接近缸蓋時，增大液壓缸的回油阻力，使緩沖油腔內(nèi)產(chǎn)生足夠的緩沖壓力，降低活塞的移動速度，避免活塞撞擊缸蓋。常見的緩沖裝置有節(jié)流口可調(diào)式緩沖裝置和節(jié)流口變化緩沖裝置。5.排氣裝置液壓缸長時間停止使用后會滲入空氣，油液中也可能混有空氣，在這種狀態(tài)下運行，工作部件運動的平穩(wěn)性較差，因此，一般的液壓系統(tǒng)在開始工作前應(yīng)該使系統(tǒng)中的空氣排出，為此可在液壓缸的最高部位安裝排氣裝置。該裝置通常有兩種方式，一種是在缸的最高部位處裝一個排氣塞，開機時先擰開排氣塞，使活塞全行程空載往返數(shù)次，缸內(nèi)空氣即可通過排氣塞錐部環(huán)形縫隙和小孔排出，然后擰緊排氣塞。另一種方法是在缸的最高部位開排氣孔，再用管道接至排氣閥排氣。4.6液壓缸的設(shè)計液壓缸的設(shè)計是整個液壓系統(tǒng)設(shè)計的重要內(nèi)容之一，對于不同的設(shè)備，液壓缸具有不同的用途和要求。設(shè)計液壓缸的結(jié)構(gòu)時應(yīng)注意一下幾個問題：在保證設(shè)計要求的前提下，盡量使結(jié)構(gòu)簡單緊湊、尺寸小、采用標準形式和標準件，使設(shè)計、制造容易，裝配、調(diào)整、維護方便。盡量使活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大負載，或在受壓狀態(tài)下具有良好的縱向穩(wěn)定性。4.7本章小結(jié)本章主要闡述了液壓裝置的結(jié)構(gòu)形式，完成了液壓站的設(shè)計以及裝配圖的繪制；通過相關(guān)計算完成了油箱的設(shè)計及繪制。5液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計目前，常用的機床廣泛采用電器—接觸器控制。盡管數(shù)控機床和可編程控制器控制的機床越來越多，但是，一方面?zhèn)鹘y(tǒng)機床擁有量現(xiàn)在任占絕大多數(shù)，另一方面機床數(shù)控化有較長的發(fā)展過程，而且一些簡單系統(tǒng)根本不需要微機控制。因此，在臥式數(shù)控銑床的控制上選擇PLC控制，其設(shè)計基本框圖如圖5-1所示。PLCPLC控制模塊輸入電路輸出電路電源電路顯示模塊驅(qū)動電路圖5-1PLC控制結(jié)構(gòu)框圖5.1液壓系統(tǒng)PLC控制模塊的設(shè)計5.1.1PLC的基本工作原理PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式（1）每次掃描過程：集中對輸入信號進行采樣，集中對輸出信號進行刷新。（2）輸入刷新過程：當輸入端口關(guān)閉時，程序在進行執(zhí)行階段時，輸入端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進行下一次掃描時，新狀態(tài)才被讀入。（3）一個掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。（4）元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。（5）掃描周期的長短由CPU執(zhí)行指令的速度、指令本身占有的時間和指令條數(shù)決定。（6）由于采用集中采樣、集中輸出的方式，存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/輸出響應(yīng)延遲。5.1.2可編程序控制器的特點和應(yīng)用可編程序控制器專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計，以用戶需要為主，又采用了先進的微型計算機技術(shù)，所以具有以下幾個顯著特點：（1）可靠性高PLC由于選用了大規(guī)模集成電路和微處理器，使系統(tǒng)器件數(shù)大大減少，并且在硬件和軟件制造過程中采取了一系列隔離和抗干擾措施，使它能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，所以具有很高的可靠性。（2）編程簡單、使用方便PLC編程采用類似繼電器控制系統(tǒng)電氣原理梯形圖，用串聯(lián)、并聯(lián)、定時、計數(shù)等人們所熟悉的概念，是計算機語言大眾化，只要是比較熟練的電工和熟悉工藝知識的人員在幾天內(nèi)就能學(xué)會，這是PLC得到推廣的重要原因之一。（3）通用性好、具有在線修改能力PLC的硬件采用模塊化結(jié)構(gòu)，可以靈活地組態(tài)以適應(yīng)不同的控制對象、控制規(guī)模和控制功能的要求，給組成各種系統(tǒng)帶來極大的方便，同一臺PLC裝置用于不同的受控對象時，只是輸入輸出組件、功能模塊和應(yīng)用軟件不同。同時，PLC控制系統(tǒng)中的控制電路時由軟件編程完成的，只要對應(yīng)用程序進行修改就可以滿足不同的控制要求，因此PLC具有在線修改能力，功能易于擴展，給生產(chǎn)帶來了“柔性”，具有廣泛的工業(yè)通用性。(4)縮短設(shè)計、施工、投產(chǎn)試制周期，維護容易目前PLC產(chǎn)品已實現(xiàn)了系列化、標準化，正朝著通用化方向發(fā)展，設(shè)計人員只需要根據(jù)控制系統(tǒng)的需要，選用相應(yīng)的模塊進行組件設(shè)計。同時，用軟件編程代替了繼電控制的硬連線，大大地減輕了繁重的安裝和接線工作，這不僅提高了可靠性，還極大地縮短了施工周期，PLC還具有故障檢測及顯示功能，使故障處理時間可縮短為10分鐘，對維護人員技術(shù)水平要求也不太高。(5)體積小由于采用了微型計算機技術(shù)，使PLC達到了小型和超小型化，很容易裝入機械設(shè)備內(nèi)部，便于實現(xiàn)機電一體化。（6）梯形圖語言特點：a)每個梯形圖由多個梯級組成；b)梯形圖中左右兩邊的豎線表示假想的邏輯電源。當某一梯級的邏輯運算結(jié)果為“1”時，有假想的電流通過；c)繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，而它的常開、常閉觸點可以出現(xiàn)無數(shù)次；d)每一梯級的運算結(jié)果，立即被后面的梯級所利用；e)輸入繼電器受外部信號控制，只出現(xiàn)觸點，不出現(xiàn)線圈。5.1.3PLC的應(yīng)用在工業(yè)自動化領(lǐng)域，可編程控制器(PLC)作為自動控制的三大技術(shù)支柱（PLC、機器人、CAD/CAM）之一，成為大多數(shù)自動化系統(tǒng)的設(shè)備基礎(chǔ)。由于綜合了計算機和自動化技術(shù)，使它發(fā)展日新月異，大大超過其出現(xiàn)時的技術(shù)水平。它不但可以很容易地完成邏輯、順序、定時、計數(shù)、數(shù)字運算、數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動控制。特別是超大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展以及信息、網(wǎng)絡(luò)時代的到來，擴展了PLC的功能，使它具有很強的聯(lián)網(wǎng)通訊能力，從而更廣泛地應(yīng)用于眾多行業(yè)。由于上述特點，PLC作為通用自動控制設(shè)備，可用于單一機電設(shè)備的控制，也用于工藝過程控制，而且控制精度相當高，操作簡單，又具有很大的靈活性和可擴展性，故此，在此次設(shè)計中我們選用PLC實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)的控制。5.1.4工藝流程的編寫設(shè)計過程中運用了逐步探索法進行了工藝流程的編寫。從數(shù)控銑床工作過程的分析可以看出，整個過程可分為六個工步。由啟動按鈕控制工作過程的開始，工部的轉(zhuǎn)換由行程開關(guān)和工部結(jié)束條件決定，四個電磁閥完成工件的加工。其工作流程圖如圖5-2所示；專用銑床的液壓系統(tǒng)由油箱，油路及電動機組成，專用銑床的工作流程圖見附錄。（1）起始狀態(tài)二位二通電磁換向閥1YA得電，三位四通電磁換向閥處于中狀態(tài)。圖5-2工作流程圖（2）快進狀態(tài)由按鈕接通電路，使得三位四通電磁閥的2YA，同時，二位二通電磁閥1YA失電，使此過程實現(xiàn)快進。（3）工進狀態(tài)在快進過程中，三位四通電磁閥繼續(xù)2YA得電，同時二位二通電磁閥4YA得電。（4）快退當工件加工完成后，液壓缸的活塞撞到行程開關(guān)SQ2時，三位四通電磁換向閥的2YA失電、3YA得電，油液通過此閥實現(xiàn)快退。（5）停止液壓缸的活塞撞到行程開關(guān)SQ1時，電動機停止同時完成卸荷，完成工作的全過程。5.1.5輸入輸出電路I/O口的分配1.輸入接口光電耦合器由兩個發(fā)光二極度管和光電三極管組成。發(fā)光二級管：在光電耦合器的輸入端加上變化的電信號，發(fā)光二極管就產(chǎn)生與輸入信號變化規(guī)律相同的光信號。光電三級管：在光信號的照射下導(dǎo)通，導(dǎo)通程度與光信號的強弱有關(guān)。在光電耦合器的線性工作區(qū)內(nèi)，輸出信號與輸入信號有線性關(guān)系。輸入接口電路工作過程：當開關(guān)合上，二極管發(fā)光，然后三極管在光的照射下導(dǎo)通，向內(nèi)部電路輸入信號。當開關(guān)斷開，二極管不發(fā)光，三極管不導(dǎo)通，向內(nèi)部電路輸入信號。也就是通過輸入接口電路把外部的開關(guān)信號轉(zhuǎn)化成PLC內(nèi)部所能接受的數(shù)字信號。2.輸出接口PLC的繼電器輸出接口電路工作過程：當內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號1，有電流流過，繼電器線圈有電流，然后常開觸點閉合，提供負載導(dǎo)通的電流和電壓。當內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號0，則沒有電流流過，繼電器線圈沒有電流，然后常開觸點斷開，斷開負載的電流或電壓。也就是通過輸出接口電路把內(nèi)部的數(shù)字電路化成一種信號使負載動作或不動作。3.本系統(tǒng)輸入輸出電路I/O口的分配數(shù)控銑床的整個系統(tǒng)有5個輸入信號，5個輸出信號，所以選擇C60P—CDR—A型PLC就可以滿足要求，電磁鐵動作表見表5-1；由數(shù)控機床的動作流程，結(jié)合它們各個代號和設(shè)備一一對應(yīng)，易分配它的輸入輸出設(shè)備分配表，見表5-2；按輸入輸出設(shè)備分配表的規(guī)定，將現(xiàn)場信號接在PLC的對應(yīng)端子上。一般輸入輸出設(shè)備可以直接與PLC的I/O端子相連。但是，當配線距離長或接近強干擾源，活大負荷頻率，通斷的外部信號，最好加中間繼電器進行再次隔離。輸入電路一般由PLC內(nèi)部提供電源，輸出電路要根據(jù)負載額定電壓電流外接電源。輸出電路要注意每個輸出繼電器的觸點容量及公共端（COM）的容量。輸出公共端要加熔斷器保護，以免負載短路損壞PLC。表5-1電磁閥動作表工況電磁鐵狀態(tài)1YA2YA3