铣床液压进给机构的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 无锡太湖学院 毕业设计（论文） 题目： 普通铣床液压进给结构改造 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 学生姓名： 指导教师： （职称： 副教授 ） （职称： ） 2013年 5月 25日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 无锡太湖学院 信 机 系 机械制造及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、 题目及专题 1、 题目 铣床液压进给机构的设计 2、 专题 二、 课题来源及选题依据 课题来源为无锡某机械有限公司。要求学生能够结合常规普通铣床与零件加工工艺，针对实际使用过程中存在的金属加工机床的驱动及工件夹紧问题，综合所学的机械理论设计与方法、液压与气动传动等知识，对普通铣床驱动、夹紧装置进行改进设计，从而实现金属加工机床驱动与夹紧的半自动控制。 在设计液压系统装置时，在满足产品工作要求的情况下，应尽可能多的采用标准件，提高其互换性要求，以减少产品的设计生产成本。 三、 本设计（论文或其他）应达到的要求 该部件工作时，能运转正常； 熟悉有关标准、规格、手册和资料的应用； 拟 定工作机构和传动系统的运动方案，并进行多方案对比分析； 对专用机床的液压系统具有初步分析能力和改进设计的能力； 5、理论联系实际的工作方法和独立工作能力深化和提高； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 、设计绘制零件工作图若干； 7、编制设计说明书 1份。 四、 接受任务学生： 机械 91 班 姓名 五、 开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 7 日至 2013 年 5 月 25 日 六、 设计（论文）指导（或顾问）： 指导 教师 签名 签名 签名 教研室主任 科学组组长 签名 系主任 签名 2013 年 5 月 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 要 随着科技步伐的加快，液压技术在各个领域中得到了广泛应用，液压系统 已成为现代金属机械加工机床中最关键的部分之一。本文主要研究的是液压传动系统，液压传动系统的设计需要与主机的总体设计同时进行。设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。 关键词 ：机械加工、液压传动、总体设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of in of is of of of of be of We of of of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 目 录 摘 要 . . 绪论 . 1 课题的研究内容和意义 . 1 内外的发展概况 . 1 课题应达到的要求 . 1 2 液压传动的基本概 念和特点 . 2 压传动的基本概念 . 2 压传动的特点 . 2 压系统的设计原则与策略 . 3 压 系统绿色设计原则 . 3 计目的 . 3 计内容及要求 . 4 计中应注意的问题 . 5 3 液压系统 的设计 . 6 压系统的设计与计算 . 6 压缸的负载计算 6 . 9 定系统的工作压力 . 9 定液压泵规格和电动机功率及型号 . 12 定液压泵规格 . 12 定各类控制阀 . 14 定油箱容积与结构 . 16 箱容积的确定 . 16 箱的结构设计 . 16 箱的防噪音问题 . 17 压站结构设计 . 18 择液压油 . 18 4 液压缸及液压装置的结构设计 . 19 定液压缸的结构形式（类型、安装方法、密封形式、缓冲结构、排气等） . 19 算液压缸主要零件的强度和刚度 . 19 成液压缸的结构设计和部分零件图 . 23 择装配方案 . 24 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 制部件装配图 . 25 5 液压系统的验算 . 26 行元件输出力或力矩及最低最高速度的校核 . 26 路系统压力损失计算 . 26 力阀调整压力的确定 . 27 统热平衡计算与油箱容积的验算 . 27 6 结论与展望 . 29 论 . 29 足之处与展望 . 29 致 谢 . 30 参考文献 . 31 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪论 课题的研究内容和意义 液压进给结构对于普通铣床来说是很重要的，本课题主要研究普通铣床上的液压进给结构的改造。改进液压进给结构便于铣床更好的运作，能提高铣床的工作效率以及经济效益。从蓝天到水下，从军用到民用，从重工业到轻工业，到处都有液压传动及控制技术的应用。国外生产的 95%的工程机械、 90%的数控加工中心、 95%的自动 生产线都采用了液压传动与控制技术。所以很有必要改进液压进给结构。 内外的发展概况 机械工业即机器制造工业，机械工业素有 “工业的心脏 ”之称。它是其他经济部门的生产手段，也可说是一切经济部门发展的基础。它的发展水平是衡量一个国家工业化程度的重要标志。为促进民族地区的现代化，必须加速发展机械工业。它是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。普通铣床作为一种专用高效自动化技术设备，已成为大批量机械产品实现高效、 高质量和经济性生产的关键型装备，是集机电于一体的综合自动化程度较高的 制造技术和成套工艺装备。普通铣床的技术性能和综合自动化水平，在很大程度上决定了这些工业部门产品的生产效率、产品质量和企业生产组织的结构，也在很大程度上决定了企业产品的竞争力。普通铣床在全世界有广泛的应用，液压进给结构在国内外铣床方面都得到了广泛的运用。 由于液压技术的应用对机电产品的质量和生产水平的提高起到了极大的促进和保证作用，因而再用液压技术的程度已成为衡量一个国家工业水平的标志。可以预见，随着科学技术的不断发展，液压技术将会在许多工业部门中发挥越来越大的作用。 课题应达到的要求 由于液压技术的诸 多优点，使其发展很快，特别是经过最近半个世纪的飞速发展，液压技术已成为包括传动、控制、检测在内的对现代机械装备技术进步有重要影响的基础技术，其应用遍布各个工业领域。因此设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统已变得异常重要。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 2 液压传动的基本概念和特点 压传动的基本概念 任何一部机器都有传动系统，借组它以达到对动力进行传递和控制的目的，按照传动所采用的机构或工作介质的不同可分为机械传动、电气传动和流体传动。 流体传动是以液体（液体、气体）为工作介质进行能量转换 、传递和控制的传动形式。以液体为工作介质时为液体传动；以压缩空气为工作介质时为气体传动。 液体传动又分为性质截然不同的两种传动形式：液压传动和液力传动。液压传动主要利用液体静压能来传递运动和动力，其工作原理基于物理学中的帕斯卡原理，也称静夜传动或容积式传动。液力传动主要利用液体动能来传递运动和动力，其工作原理基于流体力学中的动量矩定理。 压传动的特点 液压传动与其他传动方式相比主要有以下特点： （ 1）液压传动必须用具有一定压力的液体作为介质。 （ 2）传动过程中必须经过两次能量转换。首先，液压泵把机 械能转化为液体的压力能；然后油液输出液压缸，又通过液压缸把油液的压力能转换成驱动外界负载运动的机械能。 （ 3）液压传动必须在密封的容积内进行，而且容积要发生变化。如果容积不密封，则不能形成压力；如果容积不变化，则不能实现传递速度的要求。因此，有人把液压传动叫做 “容积式液力传动 ”。 压技术的应用 由于液压技术的诸多优点，使其发展很快，特别是经过最近半个世纪的飞速发展，液压技术已成为包括传动、控制、检测在内的对现代机械装备技术进步有重要影响的基础技术，其应用遍布各个工业领域。从蓝天到水下，从军用到民用 ，从重工业到轻工业，到处都有液压传动及控制技术的应用。国外生产的 95%的工程机械、 90%的数控加工中心、 95%的自动生产线都采用了液压传动与控制技术。由于液压技术的应用对机电产品的质量和生产水平的提高起到了极大的促进和保证作用，因而再用液压技术的程度已成为衡量一个国家工业水平的标志。可以预见，随着科学技术的不断发展，液压技术将会在许多工业部门中发挥越来越大的作用。 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 压系统的设计原则与策略 液压系统是液压机械的一个组成部分，液压系统的设计要同主机的总体设计同步进行。着手设计时，必须从实际出发 ，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的有点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。 压系统绿色设计原则 该设计 原则是在传统液压设计中通常依据的技术原则、成本原则和人机工程学原则的基础上纳入环境原则，并将环境原则置于优先考虑的地位。液压系统的设计原则可概括如下。 (1)资源最佳利用原则 少用短缺或稀有的原材料，尽量寻找其代用材料，多用余料或回收材料为原料；提高系统的可靠性和使用寿命；尽量减少产品中材料的种类，以利于产品废弃后有效回收。 (2)能量损耗最少原则 尽量采用相容性好的材料，不采用难以回收的或不能回收的材料，在保证产品耐用的基础上，赋予产品合理的使用寿命，努力减小产品使用过程中的能量消耗。 (3)零污染原则 尽量减少或不用有害的原材料。 (4)技术先进性原则 优化系统性能，在系统设计中树立 “小而精 ”的思想，在同一性能的情况下，通过系统设计小型化，尽量节约材料和资源的使用量，如采用轻质材料、去除多余功能、避免过度包装等，减轻产品重量；简化产品结构，提倡 “简而美 ”的设计原则，如减少零部件数目，这样既便于装配、拆卸，又便于废弃后的分类处理；采用模块化设计，此时产品是由各功能模块组成的，既便于装配、拆卸，又便于废弃后的回收处理，在设计过程中注重产品的多品种及系列化；采用合理工艺，简化产品加工流程，减少加工工序，简化拆卸 过程，如结构设计时采用易于拆卸的连接方式、减少紧固件数量、尽量避免破坏性拆卸方式等；尽可能简化产品包装且避免产生二次污染。 (5)整体效益原则 考虑系统对环境产生的附加影响，提供有关产品组成的信息，如材料类型、液压油型号及其回收再用性能。 计目的 毕业设计是培养学生综合运用所学的基础理论和专业理论知识，独立解决机床设计问题的能力的一个重要的实践性教学环节。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 因此，通过设计应达到下述目的： 1、初步掌握正确的设计思想和设计的基本方法、步骤，巩固、深化和扩大所学的知识，培养理论联系实际的工作方法和 独立工作能力。 2、获得机床总体设计，结构设计，零件计算，编写说明书。绘制部件总装图（展开图，装配图）和零件工作图等方面的基本训练及基本技能。 3、熟悉有关标准、规格、手册和资料的应用。 4、对专用机床的夜压系统具有初步分析能力和改进设计的能力。 计内容及要求 课程设计的内容及具体要求有以下三点 2 ： (1)机床类型及动作循环要求 我的毕业设计为一台用成型铣刀在工件上加工出成型面的液压专用铣床驱动系统。要求铣床工作台上一次可安装二只工件并能同时进行多工位加工。 机床的工作循环为： 手工 上料 按电钮 自动定位加紧 工作台快进 铣削进给 工作台快退 夹具松开 手工卸料。 (2)机床对液压传动系统的具体参数要求如表 1示。 表 1 液压系统参数 工作台采用平导轨 ,导轨面的静摩擦系数 f=摩擦系数 f= (3) 机床的制造及技术经济性问题 该机床为一般技术改造中为适应某种机械加工要求，提高加工效率而在原有特定机床上进行自行设计改造的专用设备，所以力求结构简单，投产快，工作可靠，主要零部件要能适应中小机械工厂的加工能力，并能满足零件互换性要求，配合电气控制可以实现单机液 压 缸名称 负载力（ N） 移动件重力（ N） （速度 m/ 行程（ 启动时间(定位夹紧缸运动时间 (快进 工进 快退 定 位 液压缸 200 20 10 1 夹 紧 液压缸 4000 40 15 1 进 给 液压缸 2000 1500 6 快进 工进 300 80 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 半自动化工作的要求。 计中应注意的问题 设计要求或机构功能要求是做任何设计的依据，液压与气动传动设计时要明 确液压与气动传动系统的动作和性能要求，这里一般要考虑以下几方面 3 ： 1）该设备中，哪些运动需要液压或气压传动完成，各执行机构的运动形式及动作幅度； 2）对液压或气压装置的空间布置、安装形式、重量、外形尺寸的限制等； 3）执行机构载荷形式和大小； 4）执行机构的运动速度，速度变化范围以及对运动平稳性的要求； 5）各执行机构的动作顺序，彼此之间的联锁关系，实现这些运动的操作或控制方式； 6）自动化程度、效率、温升、安全保护、制造成本等方面的要求； 7）工作环境方面的要求，如温度、湿度、振动、冲击、防尘、防 腐、抗燃性能等； 另外对主机的功能、用途、工艺流程也必须了解清楚，力求设计的系统更加切合实际。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 3 液压系统的设计 压系统的设计与计算 析工况及设计要求，绘制液压系统草图 由毕业设计任务要求可知液压专用机床各液压缸工况为 4 ： 定位液压缸 夹紧液压缸 工作台进给液压缸 根据已知条件，绘制运动部件的速度循环图，如图 2示。 按设计要求，希望系统结构简单，工作安全可靠，考虑到系统进给及夹紧所消耗的功拔 销 定位 松 开 夹 紧 快 进 快 退 工 进 图 2动部件速度循环图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 率不会很大，且连续工作，所以决定采用单个定量泵、非卸荷式供油系统；考虑到铣削时可能有负的负载力产生，故采用回油节流调速的方法；回油节流调速在回油路上有节流阀能产生背压，具有承受负值负载的能力，并且由于背压的产生，可以使液压缸运动平稳性增加，只是在停车后启动冲击大。为提高夹紧力的稳定性与可靠性，夹紧系统采用单向阀与蓄能器的保压回路，并且不用减压阀，使夹紧油源压力与系统的调整压力一致，以减少液压元件数量，简化系统结构；保压回路具有使液 压系统的执行件行程终止后，仍能保持其工作压力，即夹紧液压缸在夹紧后的仍能继续保持其压力，大大减少回路中的功率损失，系统效率高。定位液压缸和夹紧液压缸之间的动作次序采用单向顺序阀来完成，并采用压力继电器发讯启动工作台液压缸工作，以简化电气发讯与控制系统，提高系统的可靠性 5 。 综上考虑，可拟定出如图 2示的液压传动系统草图。 初拟定的液压系统中采用 Y 型三位四通阀，由 Y 型三位四通阀的中位机能可知：其中位机能可以保证在活塞杆在任意位置浮动，正是为了满足工作台能在任意位置停留，并使换向平稳。二位四通阀 24用常开状态，可以保证在 电时，使夹紧液压缸处于夹紧状态，其目的是为了增加系统的安全可靠性，并可以延长电磁铁的寿命。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 吸铁状态表工况定位夹紧快进工进快退放松夹紧放松进 退定位拔销图 2压系统图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 压缸的负载计算 6 1、定位液压缸： 已知负载力 R200N(惯性力与摩擦力可以忽略不计 ) 2、夹紧液压缸： 已知负载力 R4000N(惯性力与摩擦力可以忽略不计 ) 3、工作台进给液压缸： 有效负载力 000N(已知 ) 惯性力 （按等加速处理） 摩擦力由液压缸的密封阻力与滑台运动时的摩擦力组成。当密封阻力按 5%有效作用力估算时，总的摩擦阻力： 所以总负载力： R=m+000+00= 确定系统的工作压力 工作压力是确定液压执行元件结构参数的主要依据，它的大小直接影响液压执行元件的尺寸和成本，甚至整个系统的功能。工作压力选得高，执 行元件和系统和结构紧凑，但对液压执行元件的强度、刚度及密封要求高，且要采用较高压力的油液，整个系统消耗的功率也大，也不满足现在所提倡的绿色加工；反之，如果工作压力选得低，就会增大液压执行元件及整个系统的尺寸，使结构变得庞大。所以应根据实际情况选取适当的工作压力。液压执行元件的工作压力可以根据总负载的大小或主机设备类型进行选取 7。 因为夹紧液压缸的作用力最大，所以可以按其工作负载来选定系统的压力。 由表 2以初定系统的压力为 使液压缸体积紧凑，适当提高系统压力，可以取系统压力为 表 2按负载选定工作压力 液压缸工作负载（ N） 50000 液压缸工作压力（ 34 45 57 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 定液压缸的几何参数 由上面初拟系统压力所确定的系统压力为 了实现铣床液压进给机构系统快进和快退速度要求，且为了整个铣床进给系统的运动速度平稳，进给液压缸采用双出杆活塞液压缸。快进时采用 差动连接，并通过充液补油法来实现 8。 1、定位液压缸 1）液压缸内径计算： 30 1 0 0414 6 式中： N 液压系统设计手册，可以按液压缸内径系列将以上计算值进行圆整，使其为标准直径，同时还要考虑到液压缸的结构与制造的方便性，以及插销的结构尺寸等因素，现取D=32 具体的液压缸内径系列表可参见下表 2示。 2）活塞杆直径计算： 根据缸的工作压力及已定的缸体内径 (参见表 2可以对活塞杆直径进行确定。 由 632) 圆整后，现取活塞杆直径 d=16见表 2 现按 d=16行校核，按公式 )4/( 21 有 : /14( 其中， ， 20N 则 : d 满足实际设计要求。 表 2 液压缸内径系列（ (16 20 25 32 40 50 55 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 320 400 500 630 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 表 2 按工作压力确定活塞杆直径 （ 缸的工作压力（ 5 57 活塞直径 d ( ( ：当采用差动连接、要求往返速度一致时， d= 2 活塞杆直径系列（ (4 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 35 40 45 50 55 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 450 500 2、夹紧液压缸 1）液压缸内径计算： 00044 61 取 D=63见表 2 式中 ： N )活塞杆直径计算 59： 根据缸的工作压力及已定的缸体内径 (参见表 2 现取 d=32见表 2 活塞杆直径校核略。 3、进给液压缸 1）液压缸内径计算： 因为采用双出杆液压缸 所以 221 )(4 式中： 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 N 2 工作压力，可以选用杆径 d=入上式，求得： )( 一般可取背压 2p =低压系统而言），代入上式有 ( 现取 D=63参见表 2 2)活塞杆直径计算： 根据缸的工作压力及已定的缸体内径现选取进给 液压缸系列化标准尺寸为 d=20塞杆直径校核略。 定液压泵规格和电动机功率及型号 定液压泵规格 1、确定理论流量 10 定位液压缸最大流量： m i n/0 4 8 2 0104 0 3 63221 式中： l/1m/s s 夹紧液压缸最大流量： m i n/0154 532212 式中： 2Q l/1文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 m/s s 因为有两个夹紧液压缸同时工作，所以： m 22 22 进给液压缸最大流量： m i n/i n/0 1 6 ( 3222223 2、确定液压泵流量： 由于定位、夹紧、进给液压缸是分时工作的，所以其中任意一缸的最大流量即是系统的最大理论供油量 ，因此计算系统的最大供油量时主要以其中某一动作缸的流量作为系统的总流量。另外考虑到系统泄露流量与溢流阀的溢流流量，可以取液压泵流量为系统最大理论流量的 。现取 值计算，则有 Q 泵 = m 由于液压系统的工作压力不是很高，各液压缸所受负载压力也是很大，功率消耗也不很大。所以选低压齿轮泵。低压齿轮泵适用于负载较大、功率较大的机械设备（如龙门刨床、拉床、液压机），低压齿轮泵有以下的特点 11： 1） 工作压力高。因为齿轮加工容易，其尺寸精度、运动精度及 表面质量可以达到很高的要求，油液泄漏小，容积效率高，能达到的工作压力，一般是（ 200 400 ） 510，最高可以达到 51000 10 。 2） 流量范围较大。因为只要适当加大输入转速，流量变增大。 3） 低压齿轮泵主要零件均受压，使材料强度得到充分利用，寿命长，单位功率重量小。且低压齿轮泵的结构相对简单。材料及加工精度要求不是很高，加工量较小，价格相对便宜。 由于系统所需要的是大流量低 压力，因此设计中采用低压齿轮泵，根据泵的生产手册，则可选取 系统的供油泵。 泵的额定参数如下： 额定流量为 25l/定压力为 25定转速为 145s（ 1450 3、确定电动机功率及型号 首先应分别计算出快进与工进两种不同工况时的功率，取两者较大值作为选择电动机规格的依据。由于在慢进时泵输出的流量减小，泵的效率急剧降低，一般当流量在 20文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 l/围内时，可取 =时还应注意到，为了使所选择的电动机在经过泵的流量特性曲线最大功率 点时不致停转，还需要对泵进行校核 12。 本文按泵的功率来选取电动机的功率。 电动机功率 2 25256 1 2 式中： l/ 齿轮泵技术规格，查得的驱动电机功率为 取功率略大一点的交流电机。 现选取电动机型号为 定功率为 速为 1410 定各类控制阀 系统工作压力为 泵额定最高压力为 25 以可以 选用额定压力大于或等于 各种元件，其流量按实际情况分别选取 13。 目前中低压系统的液压元件，多按 列的元件选取。 所以可以选取： 溢流阀的型号为： 作台液压缸换向阀型号为： 34进二位二通电磁阀型号为： 22速阀型号为： 压阀型号为： 位夹紧系统的最大流量为 2.8 l/以可以选取 单向阀型号为： 向阀型号为： 24向顺序阀型号为： 能器供油量仅作定位夹紧系统在工作台 快进、工进与快退时补充泄漏的流量和保持压力用，其补油量极其有限，所以可以按容积最小的规格选取。现选取 0胶囊式蓄能器，当 P=15%时，其有效补油体积为 V=l。 滤油器可选用型号为 180J 的网式滤油器，过滤精度为 180 压力表可选用 量程 普通精度等级的量表。选用量程较高的压力表可以避免在系统有压力冲击时经常损坏压力表，但量程选的过大会使观察与调整精度降低。 管道通径与材料及管接头的选用： 液压系统中使用的油管种类很多，有钢管、铜管、尼龙管、塑料管、橡胶管等，必须买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 按照安装位置、工作环境和工作压力来正确选用。尼龙管用在低压系统；塑料管一般用在回油管用。胶管用做联接两个相对运动部件之间的管道。胶管分高、低压两种。高压胶管是钢丝编织体为骨架或钢丝缠绕体为骨架的胶管，可用于压力较高的油路中。低压胶管是麻丝或棉丝编织体为骨架的胶管，多用于压力较低的油路中。由于胶管制造比较困难，成本很高，因此非必要时一般不用 14。 因为系统压力较小，并且为了安装方便，本文中选取紫铜管作为管道材料。 由于各种液压阀一经 选定，液压系统中管道的通径基本上已经决定，这是标准化设计的一大方便。只有在有特殊需要时才按管内平均流速限制的要求计算管道通径。 按标准： （ 1） 通径 25 l/量处，选用 12 通径的管道。 10 l/量处，选用 8 通径的管道。 为了安装方便，可以采用紫铜管，扩口接头安装方式。 （ 2） 壁厚 按强度公式有 2 紫铜的 =250c ,为安全起见，取 p=计 算 2 12