专用铣床液压系统设计

1、1。设计要求设计要求是进行每项工程设计的依据。在制定基本方案并进一步着手液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚。  1）主机的概况：用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等；  2）液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何；  3）液压驱动机构的运动形式，运动速度；  4）各动作机构的载荷大小及其性质；  5）对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求；  6）自动化程序、操作控制方式的要求；  7）对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求；  8）对效率、

2、成本等方面的要求。制定基本方案和绘制液压系统图2 负载分析（一） 外负载 =3500N其中表示最大切削力。对于专用铣床铣削时铣刀所承受的主切削力大小（单位N）为： (N)式中 P 单位切削力（） f 每转进给量（mm/r） 背吃刀量（mm）下面将进行具体参数的计算：由公式 可得 （其中表示每分钟进给速度，n表示铣刀的转速） 由设计依据可知 n=300r/min ?工进速度=601000mm/min，故我们取=300mm/min。 对于单位切削力P，由以下的常用金属材料的单位切削力表可得，我们选P=2000。类别材料牌号单位切削力P（） 钢易切钢Y40Mn1700结构钢45200040Cr不锈钢

3、1Cr17Ni92500 铸铁灰铸铁HT2001140铸造合金铸造锡青铜ZcuSn5Pb5Zn5700铸造铝合金ZALSn7Mg720对于铣削背吃刀量,我们选用硬质合金铣刀，查铣工计算手册可得，取=mm。根据以上的公式 可得：因为3000<=3185N，所以选取的合适（二） 阻力负载静摩擦力：Ffj=（G1+G2）·fj 其中 Ffj静摩擦力N G1、G2工作台及工件的重量N fj静摩擦系数由设计依据可得：Ffj=（G1+G2）·fj=(4000+1800)X0.2=1160N动摩擦力Ffd=（G1+G2）·fd 其中 Ffd动摩擦力N fd动摩擦系数同理可

4、得： Ffd=（G1+G2）·fd=(4000+1800)X0.1=580N（三） 惯性负载机床工作部件的总质量m=（G1+G2）/g=5800/9.81=592kg 惯性力Fm=m·a=N 其中：a执行元件加速度 m/s² ut执行元件末速度 m/s² u0执行元件初速度m/s²t执行元件加速时间s因此，执行元件在各动作阶段中负载计算如下表所示：工况油缸负载（N）负载值（N）启动F=Ffj1160加速F=Ffd+Fm1073快进F=Ffd580工进F=Ffd+Fc3580快退F=Ffd580按上表的数值绘制负载如图所示。 对于速度而言，设计依

5、据中已经有了明确的说明，所以按照设计依据绘制如下：图1铣床液压缸负载图图2铣床液压缸速度图 铣床机床液压缸负载图 3、初步确定油缸参数，绘制工况图1、初选油缸的工作压力、 由上可以知道，铣床的最大负载F=3580N，根据下表可得： 表 按负载选择液压执行元件的工作压力载荷/（kN）<5 5101020 20303050>50工作压力（Mpa）<0.811.522.533445>=57选系统的工作压力P1=2Mpa。 由设计要求可知，导轨要求快进、快退的速度相等，故液压缸选用单活塞杆式的，快进时采用差动连接，且液压缸活塞杆直径d0.7D。快进和工进的速度换接用三位四通电磁

6、阀来实现。 铣床液压系统的功率不大，为使系统结构简单，工作可靠，决定采用定量泵供油。考虑到铣床可能受到负值负载，故采用a。 2、计算油缸尺寸可根据油缸的结构及连接方式计算油缸的面积、油缸直径D及活塞杆直径d计算出后应按标准予以圆整，然后再计算油缸的面积：此时由工进时的负载值按计算公式计算液压缸面积： 在将这些直径按照国标圆整成标准值得：D=m, d=由此就求得液压缸两腔的实际有效面积为，。3、油缸各工况的压力、流量、功率的计算（1）、工进时油缸需要的流量Q工进 Q 工进= A1·U工进=A1:工进时油压作用的面积U工进工进时油缸的速度 mm/min(2)、快进时油缸需要的流量Q快进

7、差动连接时:Q快进=(A1-A2) ·U快进 =A1、A2分别表示油缸活塞腔、活塞杆截面积 m²U快进油缸快进时的速度mm/min(3)、快退时油缸需要的流量Q快退 , Q快退= A2·U快退= U快退油缸退回时的速度, mm/min(4)、工进时油缸的压力 P2a。（5）、快进时油缸压力 这里：F分别表示快速启动、加速、快速时油缸的推力，P分别表示快速启动、加速、快速时油缸的压力。a。（6）、快退时油缸压力 F分别表示快速启动、加速、快速时油缸的推力，P分别表示快速启动、加速、快速时油缸的压力。a油缸工作循环中各阶段的压力、流量、功率实际值如表2所示：表2 液压

8、缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值工况负载F/N回油腔压力进油腔压力输入流量q/输入功率P/kW快进(差动)启动11600 加速1073 快进5800630.09 工进8580080.021快退启动11600加速1073快退5800780.166由以上所计算的数据我们绘制出工况图如下所示：图3液压缸工况图4、确定液压系统方案和拟订液压系统原理图(一) 确定油源及调速方式由以上的计算可以知道，铣床液压系统的功率不大，工作负载的变化情况很小，因此，为使系统结构简单，工作可靠，决定采用定量泵供油。考虑到铣床可能受到负值负载，故采用回油路调速阀节流调速方式，并选用开式循环。 从工况图中我们

9、可以清楚的看出，在液压系统的工作循环中，液压缸要求油源提供的流量变化并不是很大，因此工进和快进的过程中，所需流量差别较小。故我们选用定量单液压泵供油。（二）选择基本回路  1. 选择换向回路及速度换接方式  由设计依据可以知道，设计过程中不考虑工件夹紧这一工序，并且从快进到工进时，输入液压缸的流量从/min降到/min，速度变化不是很大，所以采用电磁换向阀来实现速度的换接。压力继电器发讯，由电磁换向阀实现工作台的自动启动和换向。同时为了实现工作台能在任意位置停止，泵不卸载，故电磁阀必须选择O型机能的三位四通阀，如下图所示：  

10、0;                               由于要求工作台快进与快退速度相等，故快进时采用差动连接来实现快速运动回路，且要求液压缸活塞杆直径d0.7D。（三）选择调压回路 设计过程中，在油源中采用溢流阀来调定系统的工作压力，因此调压问题基本上已经在油源中解决，无须在另外设置调压

11、系统。这里的溢流阀同时还能起到安全阀的作用。1、 组合成液压系统图 将上面所选的液压基本回路组合在一起，便可得到以下的液压系统原理图。同时电磁铁的动作顺序表如下： 表 3   液压专用铣床电磁铁动作顺序表  工序1Y2Y3Y4Y5YYJ 工作缸快进+ +  +工作缸工进+   +工作缸快退 +    + 5、选择液压元气件（一） 液压泵的选择aa，则此时液压泵的最大工作压力是=1.61+0.4=2.01Mpa。 由以上的计算可得，液压泵提供的最大流量是/min,因为

12、系统较为简单，取泄漏系数，则两个液压泵的实际流量应为： 由于溢流阀的最小稳定溢流量为3L/min，而工进时输入到液压缸的流量是/min，由流量液压泵单独供油，所以液压泵的流量规格最少应为L/min。ml/r,当液压泵的转速为1450r/min时，该液压泵的理论流量为9.14L/min。取液压泵的容积效率为，则液压泵的实际流量大小为： a，流量为/min，查表可得，取液压泵的总效率，则液压泵驱动电机所需的功率为 kW，额定转速为1200r/min。（二）阀类元气件及辅助元气件的选择表4 元气件的型号及规格 根据阀类及辅助元气件所在油路的最大工作压力和通过的最大实际流量，可选择这些器件的型号和规格

13、如下表： 序号元件名称额定流量（L/min）额定压力(Mpa)质量(kg)型号1单叶片泵2三位四通电磁阀2534D-25BOP3二位三通电磁阀25 23D-25B4单向调速阀0.05（最小）QI-10B5溢流阀20Y-10B6压力继电器DP1-63B7滤油器 16XU-B16X1008开关阀2522D-25B（三）确定油管直径由于液压泵在选定之后液压缸在各个工作阶段的进、出流量已与原来的数值不同，所以要重新计算，计算如下表4所示：表5 液压缸的进出、流量快进工进快退输入流量（L/min）输出流量(L/min)运动速度(m/min)由上表中的数值，按照书中推荐的油液在压油管的流速u=3m/s可得

14、，液压缸有杆腔和无杆腔相连的油管内径分别为： 两根油管按YB23164选用外径为13mm，壁厚为mm的冷拔无缝钢管。（四） 油箱的设计对油箱容积我们进行估算，取经验数据，故其容积为： 取靠其最近的标准值V=50L6、验算液压系统性能 油液温升的验算工进在整个工作循环中所占的时间比例是很长的，所以系统发热和油液温升可按工进时的工况来计算。工进时液压缸的有效功率是 由以上的计算可知，液压泵在工进时的工作压力为p=1.6+0.4( 进油路上的压力损失)=2Mpa,L/min,所以液压泵的输入功率为： 所以可得，液压系统的发热功率为： 油箱的散热面积为： 查表可得油箱的散热系数，则可得油液的温升为： 查表知，此温升值没有超出允许范围，故液压系统不需要设置冷却器、通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。在本次设计中，我们还需