钻、镗两用组合机床液压系统的设计(二)毕业设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上毕业设计（论文）题 目 钻、镗两用组合机床液压系统的设计（二）学 院 机械设计制造及其自动化（工程机械） 专 业 机械设计制造及其自动化（工程机械） 学 生 学 号 指导教师 目录摘 要液压传动是以液压油为工作介质，通过动力元件将原动机的机械能变为液压油的压力能，再通过控制元件，然后借助执行元件将压力能转换成机械能，驱动负载实现直线或回转运动。液压系统是液压设备的重要组成部分，它与设备主体的关系密切，两者的设计通常需要同时进行。本次设计介绍了液压系统的设计过程，具体讲解了设计的步骤，分析了液压系统的功能设计、需求分析所达到的目的，介绍总体设计方案的拟定方法、液压系统原

2、理图的拟定过程、液压元件的选择方法及液压系统性能验算方法。液压系统设计原则是：深入调研，充分认识设备应具有的功能，从而分解出液压系统的详细设计需求；同时应注意设备的特殊性，吸取国内外先进技术，力求设计出的系统有质量轻、体积小、效率高、结构简单等优点。关键词 液压传动，功能设计，液压系统原理图，性能验算ABSTRACTHydraulic system is an important part of hydraulic equipment, It with equipment subject closely, both the design usually need to simultaneous

3、ly. Introduced the design of hydraulic systems design process, explain in detail the design steps, analyzes the functional design of hydraulic system, which achieved the goal of needs analysis, introduces the overall design scheme, the proposed method, the hydraulic system diagram formulating proces

4、s, hydraulic components selection method, and hydraulic system performance calculating method. Hydraulic system design principle is: the in-depth research, fully realize the equipment should have the function of the hydraulic system, thereby decomposition of detailed design demand; And should also p

5、ay attention to the particularity of equipment, draw domestic and international advanced technology, and strive to design a system has light quality, small volume, high efficiency, simple structure, etc.KEYWORDS Hydraulic system ，Functional design ，hydraulic system diagram ，performance checked前 言随着科

6、学技术和工业生产的飞跃发展，国民经济各个部门迫切需要各种各样的质量优、性能好、能耗低、价格廉的液压机床产品。其中，产品设计是决定产品性能、质量、水平、市场竞争能力和经济效益的重要环节。产品的设计包括液压系统的功能分析、工作原理方案设计和液压传动方案设计等。这些设计内容可作为液压传动毕业设计的内容。很明显，液压系统设计本身如果存在问题，常常属于根本性的问题，可能造成液压机床的灾难性的失误。因此我们必须重视对学生进行液压传动设计能力的培养。作为一种高效率的专用机床，组合机床在大批、大量机械加工生产中应用广泛。本次课程设计将以组合机床动力滑台液压系统设计为例，介绍该组合机床液压系统的设计方法和设计步

7、骤，其中包括组合机床动力滑台液压系统的工况分析、主要参数确定、液压系统原理图的拟定、液压元件的选择以及系统性能验算等。组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具而组成的半自动或自动专用机床。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大 批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。组合机床通常采用多轴、多刀、多面、多工位同时加工的方式，能完成钻、扩、铰、镗孔、攻丝、车、铣、磨削及其他精加工工序，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。液压系统由于具有结构简单、动作灵活、

8、操作方便、调速范围大、可无级连读调节等优点，在组合机床中得到了广泛应用。液压系统是现代工业的基础。它的技术水平在很大程度上决定了产品的质量和市场的竞争力。随着我国加入“WTO”步伐的日益加快。“入世”将对我国夹具工业产生重大而深远的影响，经济全球化的趋势日益明显，同时世界众多知名公司不断进行结构调整，国内市场的国际性进一步显现，该行业的将经受更大的冲击，竞争也会更加剧烈。在如此严峻的行业背景下，我国的技术人员经过不断的改革和创新使得我国的模具水平有了较大的提高，大型、复杂、精密、高效和长寿命的液压又上了新台阶。液压是每个机制制造方面目前普遍用的，它可以大批量生产，节省人力物资，效率相对高，操作

9、方便，结构合理，它的成本低廉，适合广大人群所承受的能力。液压系统在组合机床上主要是用于实现工作台的直线运动和回转运动，如图1所示，如果动力滑台要实现二次进给，则动力滑台要完成的动作循环通常包括：原位停止®快进®I工进®II工进®死挡铁停留®快退®原位停止。图1 组合机床动力滑台工作循环第一章 设计任务液压系统的设计是整个机器设计的一部分，它的任务是根据机器的用途、特点和要求，利用液压传动的基本原理，拟定出合理的液压系统原理图，再经过必要的计算来确定液压系统的参数，然后按照这些参数来选用液压元件的规格和进行系统的结构设计。1.1要求液压

10、系统完成快进工进死挡铁停留快退原位停止的工作循环，并完成工作的定位与夹紧。机床的快进速度为5m/min，快退速度与快进速度相等。工进要求是能在20-100mm/min范围内无级调速。最大行程为500mm,工进行程为300mm。最大切削力为12000N运动部件自重为20000N。导轨水平放置。工件所需夹紧力不得超过6500N，最小不低于4000N。夹紧缸的行程为50mm，由松开到夹紧的时间t1=1s，启动换向时间t2=0.2s。系统设计参数如表1所示：表1 设计参数参 数数 值切削阻力（N）12000滑台自重 (N) 20000快进、快退速度(m/min)5工进速度(mm/min)20100最大

11、行程(mm)500工进行程(mm)300启动换向时间（s）0.21.2功能分析、需求设计1. 设备用途、操作过程、周期时间、工作特点、性能指标和作业环境的要求。2. 液压系统完成的动作、运动形式、执行元件的载荷特性、行程和对速度的要求。3 动作的顺序、控制精度、自动化程度和连锁要求。4 防尘、防寒、噪爆、噪声控制要求。5 效率、成本、经济性和可靠性要求等。第二章 工况分析2.1运动参数分析 根据主机要求画出动作循环图，如图1所示；然后根据动作循环图和速度要求画出速度v与行程s的工况图，2（a）所示。2.2动力参数分析2.2.1在对液压系统进行工况分析时，本设计实例只考虑组合机床动力滑台所受到的

12、工作负载、惯性负载和机械摩擦阻力负载，其他负载可忽略。工作负载FW工作负载是在工作过程中由于机器特定的工作情况而产生的负载，对于金属切削机床液压系统来说，沿液压缸轴线方向的切削力即为工作负载，即FW=12000N惯性负载最大惯性负载取决于移动部件的质量和最大加速度，其中最大加速度可通过工作台最大移动速度和加速时间进行计算。已知启动换向时间为0.2s，工作台最大移动速度，即快进、快退速度为5m/min，因此惯性负载阻力负载阻力负载主要是工作台的机械摩擦阻力，分为静摩擦阻力和动摩擦阻力两部分。静摩擦阻力Fj = fj×N=0.16×20000=3200N动摩擦阻力Fm= fd&

13、#215;N=0.1×20000=2000N2.2.2计算各阶段的负载 启动和加速阶段的负载Fq从静止到快速的启动时间很短，故以加速过程进行计算，但摩擦阻力仍按静摩擦阻力考虑。式中 Fj静摩擦阻力，计算时，其摩擦系数可取0.160.2； Fg惯性阻力，可按牛顿第二定律求出：Fm密封产生的阻力。按经验可取Fm0.1Fq，所以故 快速阶段的负载Fk式中 Fdm动摩擦阻力，取其摩擦系数为0.1； Fm密封阻力，取Fm0.1Fk，所以故 工进阶段的负载Fgj式中 Fdm动摩擦阻力，取其摩擦系数为0.1 Fqx切削力 Fm密封阻力，取Fm0.1Fgj，所以故 其余制动负载及快退负载等也可按上面

14、类似的方法计算。2.2.2绘制工况图根据上述计算得出的负载，可初步绘制出负载F与行程S的工况图，如图2所示。第三章 计算液压缸尺寸和所需流量3.1工作压力的确定工作压力可根据负载来确定。现按有关要求，取工作压力P3Mpa。3.2计算液压缸的尺寸3.2.1液压缸的有效工作面积A1（如图3所示）图3 液压缸工作示意图液压缸内径为根据有关要求，取标准值D=80mm。3.2.2活塞杆直径由于工作进给速度与快速运动速度差别较大，且快进、快退速度要求相等，从降低总流量需求考虑，应确定采用单杆双作用液压缸的差动连接方式。通常利用差动液压缸活塞杆较粗、可以在活塞杆中设置通油孔的有利条件，最好采用活塞杆固定，而

15、液压缸缸体随滑台运动的常用典型安装形式。这种情况下，应把液压缸设计成无杆腔工作面积是有杆腔工作面积两倍的形式，即活塞杆直径d与缸筒直径所以取d=0.7D=56mm，再取标准值为d=55mm。3.2.3缸径、杆径取标准值后的有效工作面积无杆腔有效工作面积为活塞杆面积为 有杆腔有效工作面积为 表44 液压缸 内径尺寸系列（GB2348-80） (mm)810121620253240506380(90)100(110)125(140)160(180)200(220)250320400500630注：括号内的数值为非优先选用值。 表45 活塞杆直径尺寸系列 （mm）456810121416182022

16、2528323640455056637080901001101251401601802002202502803201364003.3确定液压缸所需的流量快进流量qkj为快退流量qkt为工进流量为3.4夹紧缸的有效工作面积、工作压力和流量的确定3.4.1确定夹紧缸的工作压力根据最大夹紧力，参考第四章内容，取工作压力Pj=1.8Mpa。3.4.2计算夹紧缸有效面积、缸径、杆径夹紧缸有效面积Aj为夹紧缸直径Dj为取标准值为Dj=70mm，则夹紧缸有效面积为活塞杆直径dj为夹紧缸在最小夹紧力时的工作压力为3.4.3计算夹紧的流量qj第四章 液压系统图的拟定4.1确定执行元件的类型1.工作缸：根据本设计

17、的特点要求，选用无杆腔面积等于两倍有杆腔面积的差动液压缸。2.夹紧缸：由于结构上的原因并为了有较大的有效工作面积，采用单杆液压缸。4.2换向方式确定为了便于工作台在任意位置停止，使调整方便，所以采用三位换向阀。为了便于组成差动连接，应采用三位五通换向阀。考虑本设计机器工作位置的调整方便性和采用液压夹紧的具体情况，采用Y型机能的三位五通换向阀。4.3调速方式的选择 在组合机床的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或调速阀。根据钻、镗类专机工作时对低速性能和速度负载都有一定要求的特点，采用调速阀进行调速。为了便于实现压力控制，采用进油节流调速。同时为了保证低速进给时的平稳性并避免钻通孔终了时出

18、现前冲现象，在回油路上设有背压阀。4.4快进转工进的控制方式的选择为了保证转换平稳、可靠、精度高，采用行程控制阀。4.5终点转换控制方式的选择根据镗削时停留和控制轴向尺寸的工艺要求，本机采用行程开关和压力继电器加死挡铁控制。4.6实现快速运动的供油部分设计因为快进、快退和工进的速度相差很大，为了减少功率损耗，采用双联泵驱动（也可采用变量泵）。工进时中压小流量泵供油，并控制液控卸荷阀，使低压大流量泵卸荷；快进时两泵同时供油。4.7夹紧回路的确定由于夹紧回路所需压力低于进给系统压力，所以在供油路上串联一个减压阀。此外为了防止主系统压力下降时影响夹紧系统的压力，所以在减压阀后串接一个单向阀。夹紧缸只

19、有两种工作状态，故采用二位阀控制。这里采用二位五通带钢球定位的电磁换向阀。为了实现夹紧后才能让滑台开始快进的顺序动作，并保证进给系统工作时夹紧系统的压力始终不低于所需的最小夹紧压力，故在夹紧回路上安装一个压力继电器。当压力继电器动作时，滑台进给；当夹紧压力降到压力继电器复位值时，换向阀回到中位，进给停止。根据以上分析，绘出液压系统原理图 钻、镗两用组合机床液压系统原理图第五章 选择液压元件5.1选择液压泵5.1.1泵的工作压力的确定.泵的工作压力可按缸的工作压力加上管路和元件的压力损失来确定，所以要等到系统压力损失后，才能最后确定。采用调速阀调速，初算时可取。考虑背压，现取泵的工作压力初定为式

20、中: 液压缸的工作压力； 系统的压力损失。5.1.2泵的流量的确定：快速快退时泵的流量由于液压缸采用差动连接方式，而有杆腔有效面积A2大于活塞杆面积A3，故在速度相同的情况下，快退所需的流量大于快进的流量，故按快退考虑。快退时缸所需的流量，故快退时泵应供油量为 式中，K为系统的泄漏系数，一般取,此处取1.1。工进时泵的流量工进时缸所需的流量，故工进时泵应供流量为考虑到节流调速系统中溢流阀的性能特点，需加上溢流阀的最小溢流量（一般取3L/min），所以根据组合机床的具体情况，从产品样本中选用YB4/10型双联叶片泵。此泵在快速进退时（低压状态下双泵供油）提供的流量为在工进时(高压状态下小流量的泵

21、供油)提供的流量为故所选泵符合系统要求。5.1.3验算快进、快退的实际速度当泵的流量规格确定后，应验算快进、快退的实际速度，与设计要求相差太大则要重新计算。5.2选择阀类元件各类阀可按通过该阀的最大流量和实际工作压力选取。阀的调整压力值必须在确定了管路的压力损失和阀的压力损失后才能确定，阀的具体选取可参考各种产品样本手册。 5.3 确定油管尺寸5.3.1油管的确定：可按公式：泵的流量最大为14l/min,但在系统快进时，部分油管的流量可达28 l/min，故按28 l/min计算，取v为4m/s,则5.3.2按标准选取油管可按标准选取内径d=12mm、壁厚为1mm的紫铜管。安装方便处也可选内径

22、d=12mm、外径D=18mm的无缝钢管。5.4确定邮箱容量本设计为中压系统，邮箱有效容量可按泵每分内公称流量的倍来确定。邮箱有效容量为5.5液压缸的结构设计5.5.1缸体与缸盖的连接形式：一般连接形式有法兰连接、螺纹连接、外半环连接和内半环连接。根据它们的优缺点，选用法兰连接：结构简单、成本低，容易加工、便于装拆，能承受高压。5.5.2活塞杆与活塞的连接结构：一般连接形式有整体式结构、螺纹连接、半环连接、锥销连接。根据各自特点选择整体式结构连接。5.5.3活塞杆导向部分的结构：活塞杆导向部分的结构包括活塞杆与端盖、导向套的结构，以及密封、防尘和锁紧装置等。导向套的结构可以做成端盖整体式直接导

23、向，也可以做成与端盖分开的导向套结构。后者导向套磨损后便于更换，所以应用较普遍。导向套的位置可安装在密封圈的内侧，也可以装在外侧。一般油压机常采用装在外侧的结构，在高压下工作时，使密封圈有足够的油压将唇边张开，以提高密封性能。活塞杆处的密封形式有O形、V形、Y形和Yx形密封圈。为了清除活塞杆处外露部分沾附的灰尘，保证油液清洁及减少磨损，在端盖外侧增加防尘圈。常用的有无骨架防尘圈和J形橡胶密封圈，也可用毛毡圈防尘。5.5.4活塞及活塞杆处密封圈的选用：活塞及活塞杆处的密封圈的选用应根据密封的部位、使用的压力、温度、运动速度的范围不同而选择不同类型的密封圈。根据表2-10中的密封圈及其使用参数，选

24、择O形圈加挡圈。5.5.5液压缸的缓冲装置：液压缸带动工作部件运动时，因运动件的质量较大，运动速度较高，则在到达行程终点时，会产生液压冲击，甚至使活塞与缸筒端盖之间产生机械碰撞。为防止这种现象的发生，在行程末端设置缓冲装置。环状间隙式节流缓冲装置：活塞端部的缓冲柱塞向端盖方向运动进入圆柱形油腔时，将封闭在柱塞与端盖间的油液从环状间隙中挤出去，由于间隙很小，因而起节流缓冲作用。圆柱形缓冲柱塞，间隙大小不变，缓冲柱塞长度一般为10毫米左右，这种结构制造容易，但在缓冲开始时会出现压力的峰值，采用圆柱形缓冲柱塞，缓冲时有明显的渐减过程，锥的参数参照表2-11。5.5.6液压缸的排气装置：对于运动速度稳

25、定性要求较高的机床液压缸和大型液压缸，则需要设置排气装置，如排气阀等。排气阀一般安装在液压缸两端的最高处。双作用液压缸需装设两个排气阀，当液压缸需要排气时，打开相应的排气阀，空气连同油液经过锥部缝隙和小孔排出缸外，直接连续排油时（不冒气），就将排气阀关死。5.5.7液压缸的安装连接结构液压缸的安装连接结构包括液压缸的安装结构、液压缸进出油口的连接等。（1）液压缸的安装形式根据安装位置和工作要求不同有长螺栓安装、脚架安装、法兰安装、轴销和耳环安装等。（2）液压缸进、出油口形式及大小的确定： 液压缸的进出油口，可布置在端盖或缸体上。对于活塞杆固定的液压缸，进、出油口可设在活塞杆端部。如果液压缸无专

26、用的排气装置，进出油口应设在液压缸的最高处，以便空气能首先从液压缸排出。进、出油口的形式一般选用螺孔或法兰连接。第六章 计算压力损失和压力阀的调整值 根据计算慢上时管道内的油液流动速度约为0.50m/s，通过的流量为1.5L/min，数值较小，主要压力损失为调整阀两端的压降；此时功率损失最大；而在快下时滑台及活塞组件的重量由背压阀所平衡，系统工作压力很低，所以不必验算。所以有快进做依据来计算卸荷阀和溢流阀的调定压力，由于供油流量的变化，快进时液压缸的速度为6.1沿程压力损失 首先要判别管中的流态，设系统采用N32液压油。室温为20时，动力粘度，所以，管中为层流，则阻力损失系数，若取进、回油管长

27、度均为2m，油液的密度为，则其进油路上的沿程压力损失为6.2局部压力损失 局部压力损失包括管道安装和管接头的压力损失和通过液压阀的局部压力损失，前者视管道具体安装结构而定，一般取沿程压力损失的10；而后者则与通过阀的流量大小有关，若阀的额定流量和额定压力损失为和，则当通过阀的流量为q时的阀的压力损失式为因为25mm通径的阀的额定流量为260L/min，所以通过整个阀的压力相比14MPa很小，且可以忽略不计。同理，快上时回油路上的流量，则回油路油管中的流速。由此可计算出（层流），,所以回油路上沿程压力损失为:6.3总的压力损失 同上面的计算所得可求出 6.4压力阀的调定值溢流阀的调节器定压力应大于压力0.30.6MPa，所以取溢流阀定压力为2.3MPa背压阀的调定压力以平衡滑台自重为根据，即, 取。专心-专注-专业结论毕业论文是大学学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次液压系统设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业知识，解决实际问题的能力。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。在这个设计过程中，使我对液压系统有了更加全面的认识和理解。从液压缸的计算开始，液压缸内径，缸筒壁厚，活塞杆强度，液压缸的工作压力，液压马达的排量和工作