M1432A万能外圆磨床液压系统设计【优秀毕业论文 答辩通过】

需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 摘 要 在全面了解磨床结构、工作原理、液压系统的基础上，论文对磨床总体尺寸进行布局及对液压系统进行设计。 万能外圆磨床主要以磨削圆柱形或圆锥形（包括阶梯形）的外圆表面和内孔，成品的尺寸精度可达 1 2 级，表面光洁度可达 机床液压系统有着较高、较复杂的要求。用液压系统实现工作台的自动往复运动、砂轮架的快速进退、尾架顶尖的伸缩以及必要的联锁动作。 本系统在结构上采用了将开停阀、先导阀、换向阀、节流阀、抖动缸等组合一体的操纵箱。使结构紧凑、管路减短、操纵方便，又便于制造和装配修理 。此操纵箱属行程制动换向回路，具有较高的换向位置精度和换向平稳性。而且采用活塞杆固定式双杆液压缸，还对液压系统的回路做了进一步的设计和改进。 关键词 ：磨床；液压缸；万能型外圆磨床；液压系统 ； 操纵箱 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 on on of of is to of of 2of 8So it to of of of of as as be In is of so It it is to is a of it we to of 要购买对应 纸 咨询 14951605 目 录 摘要 . I . 1 章 绪论 . 1 题的背景目的及其意义 . 1 景 . 1 的及其意义 . 2 内外磨床研究状况和相关领域中已有的研究成果 . 2 选题的研究设想、研究方法 . 3 期结果和意义 . 5 第 2 章 机床总体方案的确定 . 6 体设计 . 6 要技术指标设计 . 6 体方案设计 . 6 体方案综合评价和选择 . 6 体方案的设计修改和优化 . 6 细设计 . 7 床整体综合评价 . 7 章小结 . 7 第 3 章 总体尺寸布局设计 . 8 向尺寸关系图的确定与绘制 . 8 定纵向尺寸的基准线 . 8 定砂轮对称中心线位置 . 8 定工作台对称中心线位置 . 9 定上、下工作台长度 . 9 定油压筒用活塞杆的固定形式和长度 . 9 定后床身上面的垫导板导轨尺寸位置 . 10 定横进给丝杆中心位置 . 10 需要购买对应 纸 咨询 14951605 定手摇台面机构的手轮中心位置 . 11 定齿条长度及齿轮位置 . 11 向尺寸关系图的确定与绘制 . 11 定横向尺寸的基准线 . 11 定上下工作台厚度和宽度 . 11 定头尾架顶尖中心位置 . 13 定头尾架顶尖中心至床身面的高度 . 13 定横进给机构手轮中心的高度 . 13 定油压套中心位置 . 13 定工作台回转中心位置 . 13 定后床身有关的几个尺寸 . 13 定最大最小极限位置 . 14 定砂轮架横向行程长度 . 14 定滑鞍长度 . 15 定垫板长度 . 15 章小结 . 16 第 4 章 能外圆磨床液压系统 . 17 计步骤 . 17 压系统总体布局及其原理 . 17 作台往复运动 . 17 轮架快速进退 . 19 架顶尖的液动夹紧 . 19 压系统的工作原理 . 19 作台的往复运动 . 19 轮架的快速进退 . 20 架顶尖的液动夹紧 . 21 压系统中的换向机构及其性能 . 21 用 先导阀 . 21 用行程控制式制动 . 22 换向阀分段变速移动 . 22 先导阀快跳 . 23 压系统的特点 . 23 需要购买对应 纸 咨询 14951605 压系统的计算 . 24 算工作台的负载 . 24 择油缸的工作压力和确定油泵的供油压力 . 25 算工作台油缸直径 . 25 算各油缸的流量和油泵流量 . 26 算油泵的电动机功率 . 26 算油管内径 . 26 池的容积计算 . 27 章小结 . 27 第 5 章 工作台液压操 纵箱 及 液压缸 的设计 . 28 作台液压系统的功能 . 28 作台液压系统的工作原理 . 28 纵箱的 系统的特点 . 28 压缸的典型结构 . 29 压缸的组成 . 29 章小结 . 32 结论 . 33 参考文献 . 34 致谢 . 35 需要购买对应 纸 咨询 14951605 1 第 1 章 绪 论 题的背景、目的及其意义 磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。 大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工，少数的是使用油石、砂带等其他磨具和游离磨料进行加工，如珩磨机、超精加工机床、砂带磨床、研磨机和 抛光机等。 景 磨床能加工硬度较高的材料，如淬硬钢、硬质合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花岗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能进行高效率的磨削，如强力磨削等。 十八世纪 30 年代，为了适应钟表、自行车、缝纫机和枪械等零件淬硬后的加工，英国、德国和美国分别研制出使用天然磨料砂轮的磨床。这些磨床是在当时现成的机床如车床、刨床等上面加装磨头改制而成的，它们结构简单，刚度低，磨削时易产生振动，要求操作工人要有很高的技艺才能磨出精密的工件。 1876 年在巴黎博览会展 出的美国布朗 首次具有现代磨床基本特征的机械。它的工件头架和尾座安装在往复移动的工作台上，箱形床身提高了机床刚度，并带有内圆磨削附件。 1883 年，这家公司制成磨头装在立柱上、工作台作往复移动的平面磨床。 1900 年前后，人造磨料的发展和液压传动的应用，对磨床的发展有很大的推动作用。随着近代工业特别是汽车工业的发展，各种不同类型的磨床相继问世。例如 20世纪初，先后研制出加工气缸体的行星内圆磨床、曲轴磨床、凸轮轴磨床和带电磁吸盘的活塞环磨床等。 自动测量装置于 1908 年开始应用到磨 床上。到了 1920 年前后，无心磨床、双端面磨床、轧辊磨床、导轨磨床，珩磨机和超精加工机床等相继制成使用； 50 年代又出现了可作镜面磨削的高精度外圆磨床； 60 年代末又出现了砂轮线速度达 60 80 米/秒的高速磨床和大切深、缓进给磨削平面磨床； 70 年代，采用微处理机的数字控制和适应控制等技术在磨床上得到了广泛的应用 1。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 2 随着高精度、高硬度机械零件数量的增加，以及精密铸造和精密锻造工艺的发展，磨床的性能、品种和产量都在不断的提高和增长。 磨床是各类金属切削机床中品种最多的一类，主要类型 有外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、无心磨床、工具磨床等。 外圆磨床是使用的最广泛的，能加工各种圆柱形和圆锥形外表面及轴肩端面的磨床。万能外圆磨床还带有内圆磨削附件，可磨削内孔和锥度较大的内、外锥面。不过外圆磨床的自动化程度较低，只适用于中小批单件生产和修配工作。 内圆磨床的砂轮主轴转速很高，可磨削圆柱、圆锥形内孔表面。普通内圆磨床仅适于单件、小批生产。自动和半自动内圆磨床除工作循环自动进行外，还可在加工中自动测量，大多用于大批量的生产中。 平面磨床的工件一般是夹紧在工作台上，或靠电磁吸力固定在电磁工作台上，然后用砂轮的周边或端面磨削工件平面的磨床；无心磨床通常指无心外圆磨床，即工件不用顶尖或卡盘定心和支承，而以工件被磨削外圆面作定位面，工件位于砂轮和导轮之间，由托板支承，这种磨床的生产效率较高，易于实现自动化，多用在大批量生产中。 工具磨床是专门用于工具制造和刀具刃磨的磨床，有万能工具磨床、钻头刃磨床、拉刀刃磨床、工具曲线磨床等，多用于工具制造厂和机械制造厂的工具车间。 砂带磨床是以快速运动的砂带作为磨具，工件由输送带支承，效率比其他磨床高数倍，功率消耗仅为其他磨床的几分之一，主要用于加工大尺 寸板材、耐热难加工材料和大量生产的平面零件等。 专门化磨床是专门磨削某一类零件，如曲轴、凸轮轴、花键轴、导轨、叶片、轴承滚道及齿轮和螺纹等的磨床。除以上几类外，还有珩磨机、研磨机、坐标磨床和钢坯磨床等多种类型。 的 及意义 磨床是金 属 切 削 行业的一个重要分支，随着工业的发展，对机械零件的加工精度及表面粗糙度的要求日益提高，磨削加工显得更加重要。尤其在汽车、电力、船舶、冶金、军工、航空航天等行业，国产数控磨床正在发挥着越来越大的作用。 内外磨床研究状况和相关领域中已有的研究成果 随着生产的发 展，社会需求也在发生变化。在机械制造业中，多品种、小批量生产的需求日益增加，因此出现了与之相适应的 先进制造系统。机床是 核心装备。前期的 以说是 “以机床为主的系统 ”设计，即根据现有机床的特需要购买对应 纸 咨询 14951605 3 点来构成 是传统的机床（包括数控机床）设计时并未考虑到它在 的应用，因此在功能上制约了 发展。 发展对机床提出了新的要求，要求机床设计向 “以系统为主的机床设计 ”方向发展，即在机床设计时就要考虑到它如何更好地适应 先进制造系统的要求，例如要求具有时、空柔性，与物流的可亲性等等，这就机床设计的方法学提出了新的要求。 国产数控磨床正在发挥着越来越大的作用。 “十一五 ”期间，经过调整和整合期后的磨床行业，将会迎来新一轮的发展期。 2003 年和 2004 年两年的磨床市场交易量 (内销、进口、出口量的总和 )为 64756台，其中内销量占 进口量为 出口量为 市场交易额为 中内销额占 进口额占 出口额占 从而可知，进口量占磨床市场交易量的 而进口额占磨床市场交易额的 可见进口磨床的技 术档次或附加值远远高出内销磨床。目前汽车制造厂曲轴线上的磨床主要依赖进口，而国产磨床基本供汽车零配件厂使用 5。 选题的研究设想、研究方法 机床的设计方法是根据其设计类型而定。通用机床采用系列 化 设计方法。 机床是用来完成工件表面加工的，应该具备完成一定工艺范围（包括加工方法、工件类型、加工表面形状、尺寸等）的加工功能，因此，也可以把工艺范围称之为机床的加工功能。 对于专用机床，工艺范围较窄，相应的功能也较少。而普通机床，工艺范围较宽，功能较强，特别是多品种，小批量生产需求的增加，要 求扩大机床的功能。 机床功能的增加，将使机床的结构复杂程度增加，制造难度、制造周期及制造成本增加。对于生产率，就机床本身而言，功能增加，可能会使生产率下降，但就机械制造系统（或工件的制造全过程）而言，机床功能的增加，将会减少工件的装卸次数，减少安装、搬运等辅助时间，会使总的生产率提高。机床的功能主要根据被加工对象的批量来选择。大批量生产用的专用机床的功能设置较少，只要满足特定的工艺范围要求就行了，以获得提高生产率、缩短机床制造周期及降低机床成本等效果。单件小批量生产用的通用机床则应扩大机床的功能。 随着多品种小批量生产的发展，对机床的柔性要求越来越高。机床的柔性，是指其适应加工对象变化的能力，包括空间上的柔性和时间上的柔性。所谓空间柔性也就是功能柔性，指的是在同一时期内，机床能够适应多品种小批量的加工，即机床的运需要购买对应 纸 咨询 14951605 4 动功能和刀具数目多，工艺范围广，一台机床具备有几台机床的功能，因此在空间上布置一台高柔性机床，其作用等于布置了几台机床。所谓时间上的柔性也就是结构柔性，指的是在不同时期，机床各部分重新组合，构成新的机床功能，即通过机床重构，改变其功能，以适应产品更新变化快的要求。又如，有的单件或小批量 业线上，经过识别装置对下一个待加工的工件进行识别，根据其加工要求，在作业线上就可自动进行机床功能重构，有些重构几秒钟内即可完成，这就要求机床的功能部件具有快速分离与组合的功能。 可亲性就是指机床与物流系统之间进行物料（工件、刀具、切屑等）交接的方便程度。对于单机工作形式的普通机床，是由人进行物料交接的，要求机床的使用、操作、清理、维护方便。对于自动化柔性制造系统，机床与物流系统（如输送线）是自动进行物料交接的，要求机床结构形式开放性好，物料交接方便。 机床的刚度将影响机床 的加工精度和生产率，因此机床应有足够的刚度。刚度包括静态刚度、动态刚度、热态刚度。 为保证能加工出一定精度的工件，作为工 作 母机的机床必须具有更高的精度要求。机床精度分为机床本身的精度，即空载条件下的精度（包括几何精度、运动精度、传动精度、定位精度等）和工作精度（加工精度）。 噪声损坏人的听觉器官和生理功能，是一种环境污染。设计和制造过程中要设法降低噪声。 机床的生产率用单位时间内机床所能加工的工件数量来表示。机床的切削效率越高，辅助时间越短，则它的生产率越高。对用户而 言，使用高效率的机床，可以降低工件的加工成本，机床的自动化程度越高，则它的生产率越高，加工精度的稳定性越好，越容易适应自动化制造系统的要求。 成本概念贯穿在产品的整个生命周期内，包括设计、制造、包装、运输、使用维护和报废处理等的费用，是衡量产品市场竞争力的重要指标，应在尽可能保证机床性能要求的前提下，提高其性能价格比。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 5 为了快速响应市场需求变化，生产周期（包括设计和制造）是衡量产品市场竞争力的重要指标，应尽可能缩短机床的生产周期。这就要求机床设计应尽可能采用现代设计方法，如 块化设计等。 应保证机床在规定的使用条件下、在规定的时间内，完成规定的加工功能时，无故障运行的概率要高。 机床的外观造型与色彩，要求简洁明快、美观大方、宜人性好。应根据机床功能、结构、工艺及操作控制等特点，按照人机工程学的要求进行设计 6。 期结果和意义 压系统最终实现， 能在 4m/间无级调速，工作台换向平稳，起动制动迅速，换向精度高。 缩短辅助时间，砂轮架具有快速进退动 作，为避免惯性冲击，控制砂轮架快速进退的液压缸设置有缓冲装置。 架顶尖的伸缩采用液压传动。 切入磨削或加工工件略大于砂轮宽度时，为了提高生产率和改善表面粗糙度，工作台可作短距离 (1 3频繁往复运动 (100 150 次 / (1)工作台的液动与手动联锁，以免液动时带动手轮旋转引起工伤事故。 (2)砂轮架快速前进时，可保证尾架顶尖不后退，以免加工时工件脱落。 (3)磨内孔时，为使砂轮不后退，传动系统中设置有与砂轮架快 速后退联锁的机构，以免撞坏工件或砂轮。 (4)砂轮架快进时，头架带动工件转动，冷却泵启动；砂轮架快速后退时，头架与冷却泵电机停转。 从而使 万能外圆磨床更加稳定的工作。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 6 第 2 章 机床总体方案的确定 体设计 要技术指标设计 主要技术指标设计是后续设计的前提和依据。设计任务的来源不同，如工厂的规划产品，或根据机床系列型谱进行设计的产品，或用户订货等，具体的要求不同，但所要进行的内容大致相同。主要技术指标包括： 即机床的工艺范围，包括加工对象的材料、质量、 形状及尺寸等。 包括加工对象的种类、批量、及所要求的生产率。 加工对象所要求的精度（用户订货设计）或机床的精度、刚度、热变形、噪声等性能指标。 即确定机床的加工空间和主参数。 机床的驱动方式有电动机驱动和液压驱动方式。电机驱动方式中又有普通电机驱动、步进电机驱动和伺服电机驱动。驱动方式的确定不仅与机床的成本有关，还将直接影响运动方式的确定。 无论是订货还是工厂规划产品，都应确定成本及生产周期方面的指标。 体方案 设计 总体方案设计包括： 能外圆磨床总体尺寸关系 ， 包括纵向尺寸关系 (正视图 )， 横向尺寸关系图 (侧视图 )， 和顶视图 。 能外圆磨床液压系统 ， 包括工作台液压系统 ， 砂轮架液压系统 ,尾架液压系统 。 将开停阀、先导阀、换向阀、节流阀、抖动缸等组合一体的操纵箱。 体方案综合评价和选择 在总体方案设计阶段，对其各种方案进行综合评价，从中选择较好的方案。 体方案的设计修改和优化 对所选择的方案进行进一步的修改或优化，确定最终方案。上述设计内容，在 设计过程中要交叉进行。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 7 细设计 包括确定结构原理方案、装配图设计、分析计算或优化。 包括零件图设计、商品化设计、编制技术文档等。 床整体综合评价 上述步骤可反复进行，直到达到技术结果满意为止。在设计过程中，设计和评价反复进行，可以提高一次设计成功率。 章小结 本章介绍了机床以及液压系统的总 体 设计方案 ，进行了主要技术指标的设计、总体方案综合评价、机床整体综合评价。根据 任务 书 中的要求 ， 做出 自己 的设计方案和理念 。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 8 第 3 章 总体尺寸布局设计 向尺寸关系图的确定与绘制 定纵向尺寸的基准线 画出床身对称中心线（ OO），它是纵向尺寸的基准线（图 齿条向尺寸图 定砂轮对称中心线位置1以砂轮对称中心线位置偏于床身对称中心线的右侧，其偏离值根据头、尾架纵向尺寸的大小而定。为避免头架伸出床身太多，考虑头架处磨 内孔时要安放夹具，尾架处磨长工件时要砂轮修整器，故只 取 1 4 3 0 3 1 5 1 1 5l L L 尾头 定1 105l 中： 头架纵向尺寸； 需要购买对应 纸 咨询 14951605 9 尾架纵向尺寸。 由图 1 ()2a o b o L L L 尾顶 尖 头得 2 1 ( ) 4 7 92l a o L L L L 尾头 顶 尖 头中： 头、尾架最大顶尖距 而 0 . 0 7 5 1 0 0 0 7 5 1 0 7 5L L L 顶尖中： L 最大磨削长度 L =1000 定工作台对称中心线位置 通常工作台对称中心线放在床身对称中心线同一位置（图 定上、下工作台长度 上工作台长度应考虑除了能容纳头、尾架最大顶尖距和头、尾架长度外，其二端需有畅流的水槽和压板的弧形边。按经验推荐，后者一般为前者 1/10 左右。 上工作台长度 0 . 1 ( )L L L L L L L 尾尾上 台 顶 尖 头 顶 尖 头1 8 2 0 1 8 2 2 0 0 2 取 2000L 上台样在确定下工作台长度（ L 下台 ）时 ，需考虑上、下工作台间压板及二头装导轨防护罩的位置，故定 0 . 0 5 0 . 1 5L L L下台 上台 上台 =2195 确定油压筒用活塞杆的固定形式和长度 确定工作台最大行程 作 行 程 顶 尖故定 1100L 工作行程此能确定油压筒长度 L L L油 压 筒 工 作 行 程 活 塞1185 中： 活塞长度，定为 85 需要购买对应 纸 咨询 14951605 10 确定活塞杆的固定在床身上，即活塞杆固定，如图（ 45L 左盖 ： 4 1 1 8 1 2 0 5 . 52l L L L 工 作 行 程 活 塞 盖 4 1205l 中： 油压筒端盖厚度。 这样床身的长度（ 以初步确定： 42 2 2 8 5 6L l L 床 支 架 2900L 床中： 活塞杆支架长度。 定后床身上面的垫导板导轨尺寸位置 从砂轮对称中心线引出后床身垫板 V 开导轨中心线位置5l，再根据已确定的砂轮架垫板导轨参数 l 中心 ，绘制 l 5 的大小决定于下列二个因素。 在可能情况下， l 5尽可能取小些，避免主轴悬伸过长，这对提高砂轮主轴刚性有利， 查文献 2得： 5 3 11 1 2 3 02l B B = 5 0 2 5 5 7 = 1 3 2 0 . 3 0 . 4 l5 中心符合l 的要求 式中：3BV 形导轨中心线到垫板侧面的距离，通常 : 311 (1 2 3 02 )75 1 2 5 02=50 轮宽 ) 定横 向 进给丝杆中心位置6 向 进给丝杆中心最好安排在砂轮架的中心位置上，而砂轮架的中心偏于 V 形导轨一边，故过去其位置均按6 0 0 中心设计，而不考虑具需要购买对应 纸 咨询 14951605 11 体条件，如导轨是滚动还是滑动，以及其他有关因素。 在设计 能外圆磨床时，根据实践经验，认为丝杆和消除间隙的闸钢应尽可能安置离 V 形导轨近一些，可以提高进给刚性和平稳性，而两者中以闸钢的影响比较大。把消除间隙的闸刚放在丝杆与 V 形导轨之间，由于结构关系将丝杆中心位置移到偏近平导轨一边（图 能外圆磨床的效果更稳定。 定手摇台面机构的手轮中心位置7手摇台面机构手轮中心与横进给机构手轮中心在同一水平面内（图 两 个手轮中心接近一些较好，这样造作方便，但须考虑能安置液压操纵扳的地位，故两轮的中心距： 7 6 5 0 7 5 0l 毫米则 能外圆磨床的7 700l 定齿条长度及齿轮位置 齿条的长度必须大于油压套的工作长度，以保持小齿轮与齿条不脱开。 82l l l齿 条 工 作 行 程(8 齿式中：