設(shè)計一臺臥式單面多軸鉆鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)

機械制造與自動化專業(yè)《液壓傳動》課程設(shè)計說明書班級：體制124學(xué)號：姓名：楊志宇目錄第一章組合機床工況剖析··················1.1工作負(fù)載剖析·························1.2慣性負(fù)載剖析·························1.3阻力負(fù)載剖析·························1.4工進速度選擇·························1.5運動時間···························1.6運動剖析···························1.7依據(jù)上述數(shù)據(jù)繪液壓缸F-t與|v|-t圖...................................................................4第二章制定液壓系統(tǒng)圖···················2.1選擇液壓回路·························2.2構(gòu)成系統(tǒng)···························第三章計算和選擇液壓元件·················3.1液壓缸的設(shè)計計算·······················初定液壓缸工作壓力·····················液壓缸尺寸的計算······················液壓缸的流量的計算·····················液壓缸工作腔壓力的計算···················液壓缸的構(gòu)造設(shè)計······················液壓缸設(shè)計需要注意的事項··················液壓缸主要零件的資料和技術(shù)要求···············3.2液壓泵確實定與所需功率的計算·················液壓泵確實定························閥類元件及協(xié)助元件的選擇··················油管的選擇·························油箱容量確實定·······················設(shè)計心得························12參照文件························12一、液壓傳動課程設(shè)計的目的1、穩(wěn)固和深入已學(xué)的理論知識，掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計計算的一般方法和步驟。2、鍛煉機械制圖，構(gòu)造設(shè)計和工程運算能力。3、熟習(xí)并會用相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計手冊和產(chǎn)品樣本等技術(shù)資料。4、提升學(xué)生使用計算機畫圖軟件（如AUTOCAD、PRO/E等）進行實質(zhì)工程設(shè)計的能力。二、液壓課程設(shè)計題目題目（一）設(shè)計一臺臥式單面多軸鉆鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)，要求達成以下的動作循環(huán)：夾緊——快進——工進——死擋鐵逗留——快退——松開——原位停止；機床有16個主軸，鉆削加工￠13.9mm的孔14個，￠8.5mm的孔2個，工件資料為鑄鐵，硬度HB240。動力滑臺采納平導(dǎo)軌，工進速度要求無級調(diào)速，如用高速剛鉆頭進行加工，其余參數(shù)以下表所示。數(shù)數(shù)據(jù)參據(jù)IIIIIIIVV√數(shù)運動零件自重（N）9810100009990950011000快進快退速度（m/min）77.56.57.88快進行程（mm）10012011095120工進行程（mm）5060657060工進速度（mm/min）30~9030~9030~9030~9030~90靜摩擦系數(shù)fg0.20.150.20.180.15動摩擦系數(shù)fd0.10.080.090.120.14啟動制動時間t（s）0.20.250.210.230.3試達成以下工作：1、進行工況剖析，繪制工況圖。2、制定液壓系統(tǒng)原理圖（A3）。3、計算液壓系統(tǒng)，選擇標(biāo)準(zhǔn)液壓元件。4、繪制液壓缸裝置圖（A1）。5、編寫液壓課程設(shè)計說明書。機床加工表示圖以下：圖1臥式動力滑臺加工表示圖臥式單面多軸鉆鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)第一章組合機床工況剖析1.1工作負(fù)載剖析工作負(fù)載即為切削阻力。計算切削阻力鑄鐵鉆孔時，其軸向切削力可用以下公式計算Fc25.5DS0.8硬度0.6式中，D—鉆頭直徑(mm)S—每轉(zhuǎn)進給量(mm/r)鉆￠13.9mm的孔時，主軸轉(zhuǎn)速n1360r/min，每轉(zhuǎn)進給量s10.147mm/r,鉆￠8.5mm孔時，主軸轉(zhuǎn)速n2550r/min，每轉(zhuǎn)進給量s10.096m/rFc1425.5D1S10.80.8硬度0.6225.5D2S2硬度0.6則1425.513.90.1470.82400.6225.58.50.0960.82400.630500N1.2慣性負(fù)載剖析1.3阻力負(fù)載剖析摩擦負(fù)載即為導(dǎo)軌的摩擦阻力：靜摩擦阻力Ffsfg動摩擦阻力Ffdfd1.4工進速度選擇工進速度取工進時的最大速度90mm/min1.5運動時間快進L1120103t18s0.9s?????????????v160工進t2L260?????????????v2s40s9060快退t3L1L2(12060)103v181.35s?????????????601.6運動剖析設(shè)液壓缸的機械效率ηcm=0.9，得出液壓缸在各工作階段的負(fù)載和推力，如表1所列。表1液壓缸負(fù)載的計算工況計算公式液壓缸負(fù)載F/N液壓缸驅(qū)動力F/ηcm/N啟動16501833正向加快2038.872265.4快進15401711工進3204035600反向啟動16501833反向加快2038.872265.4快退15401711制動1041.131156.81.7依據(jù)上述數(shù)據(jù)繪液壓缸F-t與|v|-t圖（如圖1）F/NV/(m/s)320400.133203816501540

1.5x10-3t1t2t3tt1t2t3t圖1F-t與|v|-t圖第二章制定液壓系統(tǒng)圖2.1選擇液壓回路調(diào)速方式由工況得悉，該液壓系統(tǒng)功率小，滑臺運動速度低，工作負(fù)載為阻力負(fù)載且工作中變化小，故可采納進油路節(jié)流調(diào)速，為防備鉆通孔時負(fù)載忽然消逝惹起運動零件的前沖現(xiàn)象，在回油路上加背壓閥。由雙聯(lián)葉片泵和背壓閥構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)，使動力滑臺獲取穩(wěn)固的低速運動和較大的調(diào)速范圍。液壓泵形式的選擇系統(tǒng)工作循環(huán)主要由低壓大流量和高壓小流量兩個階段構(gòu)成，最大流量與最小流量的時間之比t2t144.44。依據(jù)該狀況，選葉片泵較適合，在本方案中，采納雙聯(lián)葉片泵。速度換接方式因鉆孔工序?qū)Φ攸c精度及工作安穩(wěn)性要求不高，可采納行程調(diào)速閥和電磁換向閥。動作靠譜，變換精度較高。迅速回路與工進轉(zhuǎn)快退控制方式的選擇為使快進快退速度相等，采納差動回路作迅速回路。選擇調(diào)壓和卸荷回路在雙泵供油的油源形式確立后，調(diào)壓和卸荷問題都已基本解決。即滑臺工進時，高壓小流量泵的出口壓力由油源中的溢流閥調(diào)定，無需另設(shè)調(diào)壓回路。在滑臺工進和停止時，低壓大流量泵經(jīng)過液控次序閥卸荷，高壓小流量泵在滑臺停止時雖未卸荷，但功率損失較小，故可不需再設(shè)卸荷回路。夾緊油路中串接減壓閥，課依據(jù)工件夾緊力的需要調(diào)理并穩(wěn)固其壓力，即便主油路壓力低于減壓閥所調(diào)壓力，因為有單向閥的存在，夾緊系統(tǒng)也能保持其壓力(保壓)。二位四通閥的常態(tài)地點是夾緊工件，保證了操作安全靠譜。2.2構(gòu)成系統(tǒng)將上邊選出的液壓基本回路組合在一同，并經(jīng)改正和完美，便可獲取完好的液壓系統(tǒng)工作原理圖，如圖3所示。在圖3中，為認(rèn)識決滑臺工進時進、回油路串聯(lián)使系統(tǒng)壓力沒法成立的問題，增設(shè)了單向閥6。為了防止機床停止工作時回路中的油液流回油箱，致使空氣進入系統(tǒng)，影響滑臺運動的安穩(wěn)性，圖中添置了一個單向閥13?？紤]到這臺機床用于鉆孔（通孔與不通孔）加工，對地點定位精度要求較高，圖中增設(shè)了一個壓力繼電器14。當(dāng)滑臺碰上死擋塊后，系統(tǒng)壓力高升，它發(fā)出快退信號，操控電液換向閥換向第三章計算和選擇液壓元件3.1液壓缸的設(shè)計計算初定液壓缸工作壓力由工況剖析中可知，工進階段的負(fù)載力最大，因此，液壓缸的工作壓力按此負(fù)載力計算，選p140105Pa,本機床為鉆孔組合機床，為防備鉆通時發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸回油腔應(yīng)有背壓，取背壓p26105Pa，為使快進快退速度相等，采納A12A2差動油缸，假設(shè)快進、快退的回油壓力損失為P7105Pa。由式F(pApA)m得1122液壓缸直徑D4A1496.2m11.07cm取標(biāo)準(zhǔn)直徑D111mm因為A12A2，因此dD80mm2則，液壓缸有效面積A1D211.12cm296.7cm244快進A1A2v1(96.746.48)810410340.18Lmin液壓缸的快進流量q液壓缸的工進流量q工進A1v296.7901040.87Lmin液壓缸的工進流量q快退A2v146.48810410337.18Lmin液壓缸的快進壓力p快進FcmA2pA1A20.83MPaFcmA2p23.957MPa液壓缸的工進壓力p工進A1FcmA1p21.489MPa液壓缸的快退壓力p快退A2液壓缸在工作循環(huán)中各階段壓力、流量和功率(見表2)工作階段負(fù)載工作腔壓力輸入流量q輸入功率快進17110.9940.180.66工進356003.970.870.06快退17111.61637.181.00pMpa

3.970t/s壓力工況圖q(L/min)

40.1837.180.870t/s流量工況圖pkw1.000.660.060t/s快進工進快退功率工況圖(液壓缸的工況圖)液壓缸的構(gòu)造基本上可分紅缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置，以及排氣裝置五個部分。1）缸體與缸蓋的連結(jié)形式，采納常用的法蘭連結(jié)，其形式與工作壓力、缸體資料、工作條件相關(guān)。2）活塞桿與活塞的連結(jié)構(gòu)造采納常有的整體式構(gòu)造。3）活塞桿導(dǎo)向部分的構(gòu)造活塞桿導(dǎo)向部分的構(gòu)造，包含活塞桿與端蓋、導(dǎo)向套的構(gòu)造，以及密封、防塵、鎖緊裝置等。4）活塞及活塞桿處密封圈的采納活塞及活塞桿處密封圈的采納，應(yīng)依據(jù)密封部位、使用部位、使用的壓力、溫度、運動速度的范圍不一樣而選擇O型的密封圈。5）液壓缸的緩沖裝置液壓缸帶動工作零件運動時，因運動件的質(zhì)量大，運動速度較高，則在達到行程終點時，會產(chǎn)生液壓沖擊，甚至使活塞與缸筒端蓋產(chǎn)活力械碰撞。為防備此現(xiàn)象的發(fā)生，內(nèi)行程尾端設(shè)置緩沖裝置。常有的緩沖裝置有環(huán)狀空隙節(jié)流緩沖裝置，三角槽式節(jié)流緩沖裝置，可調(diào)緩沖裝置。6）液壓缸排氣裝置關(guān)于速度穩(wěn)固性要求的機床液壓缸，則需要設(shè)置排氣裝置。）盡量使液壓缸有不一樣狀況下有不一樣狀況，活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大負(fù)載。2）考慮到液壓缸有不一樣行程終了處的制動問題和液壓缸的排氣問題，缸內(nèi)如無緩沖裝置和排氣裝置，系統(tǒng)中需有相應(yīng)舉措。）依據(jù)主機的工作要乞降構(gòu)造設(shè)計要求，正確確立液壓缸的安裝、固定方式，但液壓缸只好一端定位。）液壓缸各部分的構(gòu)造需依據(jù)介紹構(gòu)造形式和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)比較，盡可能做到簡單、緊湊、加工、裝置和維修方便。）缸體資料---灰鑄鐵:HT200,HT350;鑄鋼：ZG25,ZG45粗拙度---液壓缸內(nèi)圓柱表面粗拙度為Ra0.2~0.4m技術(shù)要求：a內(nèi)徑用H8-H9的配合b缸體與端蓋采納螺紋連結(jié)，采納6H精度）活塞資料---灰鑄鐵：HT150,HT200粗拙度---活塞外圓柱粗拙度Ra0.8~1.6m技術(shù)要求：活塞外徑用橡膠密封即可取f7~f9的配合，內(nèi)孔與活塞桿的配合可取H8。）活塞桿資料---實心：35鋼，45鋼；空心：35鋼，45鋼無縫鋼管粗拙度---桿外圓柱粗拙度為Ra0.4~0.8m技術(shù)要求：a調(diào)質(zhì)20~25HRCb活塞與導(dǎo)向套用H8f7的配合，與活塞的連結(jié)可用H8h84）缸蓋資料---35鋼，45鋼；作導(dǎo)向時用（耐磨）鑄鐵粗拙度---導(dǎo)向表面粗拙度為Ra0.8~1.6m技術(shù)要求：同軸度不大于0.03m5）導(dǎo)向套資料---青銅，球墨鑄鐵粗拙度---導(dǎo)向表面粗拙度為Ra0.8m技術(shù)要求：a導(dǎo)向套的長度一般取活塞桿直徑的60%~80%b外徑D內(nèi)孔的同軸度不大于內(nèi)孔公差之半3.2液壓泵確實定與所需功率的計算(1)確立液壓泵的最大工作壓力

前面已經(jīng)確立液壓缸的最大工作壓力為p1

3.97MPa

，選用進油管路壓力損失

p0.8MPa

，因此泵的工作壓力pp

(3.97

0.8)MPa

4.77Mpa

。這是高壓小流量的工作壓力。由液壓系統(tǒng)圖知液壓缸快退時的工作壓力比快進時大，取其壓力損失為p0.3MPa，則快退時泵的工作壓力為pp(1.6160.3)MPa1.916Mpa這是低壓大流量泵的工作壓力。(2)液壓泵的流量

由液壓系統(tǒng)圖知，快進時流量最大，其值為

40.18L/min

，若取系統(tǒng)泄露系數(shù)

K=1.2，則兩泵的總流量為

qp

1.240.18L/min

48.216L/min最小流量在工進時，其值為0.87L/min，取K=1.2則qp因為溢流閥穩(wěn)固工作時的最小溢流量為3L/min故小泵流量取3.5L/min。依據(jù)以上計算，采納YB-D32/4型雙聯(lián)葉片泵。選擇電動機系統(tǒng)最大功率出此刻快退工況，其數(shù)值以下式計算式中p——泵的總效率，取p0.8。依據(jù)以上計算結(jié)果，査電動機產(chǎn)品目錄，選Y112M-6型異步電動機，轉(zhuǎn)速為940r/min，功率為2.2kw。依據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和經(jīng)過各個閥類元件和協(xié)助元件的流量，可采納這些元件的型號及規(guī)格（見下表）序號元件名稱經(jīng)過最大流規(guī)格量/(L/min)型號公稱流量公稱壓力/(L/min)/Mpa1雙聯(lián)葉片泵-YB-32/432/4102三位五通電液換向閥7635DY-100B1006.33行程閥7622C-100BH1006.34調(diào)速閥<1Q-D6B-30.05~3105單向閥76A-F20D100206單向閥32A-F10D40207液控次序閥32XY-63B636.38背壓閥<1P-D6B200.3~1.69溢流閥3.5Y-D6B201010單向閥32A-F10D402011濾油器36XU-63×100631.612壓力表開關(guān)-KF3-E3B-1013單向閥76A-F20D1002014壓力繼電器-DP-63B-10油管種類的選擇系統(tǒng)的工作壓力在6.5Mpa以下，為了便于裝置，使用軟管