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無(wú)錫太湖學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題目： 普通銑床液壓進(jìn)給結(jié)構(gòu)改造
信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)
學(xué) 號(hào)： 0923036
學(xué)生姓名： 黃 巍
指導(dǎo)教師： 韓邦華 （職稱：副教授 ）
（職稱： ）
2013年5月25日
無(wú)錫太湖學(xué)院
信 機(jī) 系 機(jī)械制造及自動(dòng)化 專(zhuān)業(yè)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論 文 任 務(wù) 書(shū)
一、 題目及專(zhuān)題
1、 題目 銑床液壓進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2、 專(zhuān)題
二、 課題來(lái)源及選題依據(jù)
課題來(lái)源為無(wú)錫某機(jī)械有限公司。要求學(xué)生能夠結(jié)合常規(guī)普通銑床與零件加工工藝，針對(duì)實(shí)際使用過(guò)程中存在的金屬加工機(jī)床的驅(qū)動(dòng)及工件夾緊問(wèn)題，綜合所學(xué)的機(jī)械理論設(shè)計(jì)與方法、液壓與氣動(dòng)傳動(dòng)等知識(shí)，對(duì)普通銑床驅(qū)動(dòng)、夾緊裝置進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)金屬加工機(jī)床驅(qū)動(dòng)與夾緊的半自動(dòng)控制。
在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)裝置時(shí)，在滿足產(chǎn)品工作要求的情況下，應(yīng)盡可能多的采用標(biāo)準(zhǔn)件，提高其互換性要求，以減少產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)成本。
三、 本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求
該部件工作時(shí)，能運(yùn)轉(zhuǎn)正常；
熟悉有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)格、手冊(cè)和資料的應(yīng)用；
擬定工作機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案，并進(jìn)行多方案對(duì)比分析；
對(duì)專(zhuān)用機(jī)床的液壓系統(tǒng)具有初步分析能力和改進(jìn)設(shè)計(jì)的能力；
5、理論聯(lián)系實(shí)際的工作方法和獨(dú)立工作能力深化和提高；
6、設(shè)計(jì)繪制零件工作圖若干；
7、編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1份。
四、 接受任務(wù)學(xué)生：
機(jī)械91 班 姓名 黃巍
五、 開(kāi)始及完成日期：
自 2012 年11 月 7日至2013 年 5月25 日
六、 設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）：
指導(dǎo)教師 簽名
簽名
簽名
教研室主任
[科學(xué)組組長(zhǎng)] 簽名
系主任 簽名
2013年 5 月
摘 要
隨著科技步伐的加快，液壓技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，液壓系統(tǒng)已成為現(xiàn)代金屬機(jī)械加工機(jī)床中最關(guān)鍵的部分之一。本文主要研究的是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要與主機(jī)的總體設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。設(shè)計(jì)時(shí)，必須從實(shí)際情況出發(fā)，有機(jī)地結(jié)合各種傳動(dòng)形式，充分發(fā)揮液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，力求設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡(jiǎn)單、維修方便的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：機(jī)械加工、液壓傳動(dòng)、總體設(shè)計(jì)
Abstract
With the development of the modern technology, the hydraulic technology has been widely used in the most field of the mechanism. The hydraulic system is the main structure of the modern machining tools. This paper gives design of the system of the hydraulic drives. The design of the hydraulic drives should be processed with the general arrangement of the machine synchronously. We should combine the advantage of the various types of mechanism drives and elaborate the simplest, reliable, lower cost, efficient and more convenience structure of the hydraulic drives.
Keywords: Machining operation Hydraulic transmission General arrangement
目 錄
摘 要 III
Abstract IV
1緒論 1
1.1本課題的研究?jī)?nèi)容和意義 1
1.2國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況 1
1.3本課題應(yīng)達(dá)到的要求 1
2 液壓傳動(dòng)的基本概念和特點(diǎn) 2
2.1 液壓傳動(dòng)的基本概念 2
2.2 液壓傳動(dòng)的特點(diǎn) 2
2.4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與策略 3
2.5 液壓系統(tǒng)綠色設(shè)計(jì)原則 3
2.6 設(shè)計(jì)目的 3
2.6.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 4
2.7 設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題 5
3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6
3.1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 6
3.1.2 液壓缸的負(fù)載計(jì)算[6] 9
3.1.3 確定系統(tǒng)的工作壓力 9
3.2確定液壓泵規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率及型號(hào) 12
3.2.1 確定液壓泵規(guī)格 12
3.3確定各類(lèi)控制閥 14
3.4 確定油箱容積與結(jié)構(gòu) 16
3.4.1油箱容積的確定 16
3.4.2油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
3.4.3油箱的防噪音問(wèn)題 17
3.5 液壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
3.6 選擇液壓油 18
4 液壓缸及液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19
4.1 確定液壓缸的結(jié)構(gòu)形式（類(lèi)型、安裝方法、密封形式、緩沖結(jié)構(gòu)、排氣等） 19
4.2 計(jì)算液壓缸主要零件的強(qiáng)度和剛度 19
4.3 完成液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和部分零件圖 23
4.4 選擇裝配方案 25
4.5 繪制部件裝配圖 25
5 液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算 26
5.1 執(zhí)行元件輸出力或力矩及最低最高速度的校核 26
5.2 管路系統(tǒng)壓力損失計(jì)算 26
5.3 壓力閥調(diào)整壓力的確定 27
5.4 系統(tǒng)熱平衡計(jì)算與油箱容積的驗(yàn)算 27
6結(jié)論與展望 29
6.1結(jié)論 29
6.2不足之處與展望 29
致 謝 30
參考文獻(xiàn) 31
V
普通銑床液壓進(jìn)給結(jié)構(gòu)改造
1緒論
1.1本課題的研究?jī)?nèi)容和意義
液壓進(jìn)給結(jié)構(gòu)對(duì)于普通銑床來(lái)說(shuō)是很重要的，本課題主要研究普通銑床上的液壓進(jìn)給結(jié)構(gòu)的改造。改進(jìn)液壓進(jìn)給結(jié)構(gòu)便于銑床更好的運(yùn)作，能提高銑床的工作效率以及經(jīng)濟(jì)效益。從藍(lán)天到水下，從軍用到民用，從重工業(yè)到輕工業(yè)，到處都有液壓傳動(dòng)及控制技術(shù)的應(yīng)用。國(guó)外生產(chǎn)的95%的工程機(jī)械、90%的數(shù)控加工中心、95%的自動(dòng)生產(chǎn)線都采用了液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)。所以很有必要改進(jìn)液壓進(jìn)給結(jié)構(gòu)。
1.2國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況
機(jī)械工業(yè)即機(jī)器制造工業(yè)，機(jī)械工業(yè)素有“工業(yè)的心臟”之稱。它是其他經(jīng)濟(jì)部門(mén)的生產(chǎn)手段，也可說(shuō)是一切經(jīng)濟(jì)部門(mén)發(fā)展的基礎(chǔ)。它的發(fā)展水平是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)化程度的重要標(biāo)志。為促進(jìn)民族地區(qū)的現(xiàn)代化，必須加速發(fā)展機(jī)械工業(yè)。它是國(guó)民的裝備部，是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)提供裝備和為人民生活提供耐用消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè)。普通銑床作為一種專(zhuān)用高效自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備，已成為大批量機(jī)械產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)高效、 高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)的關(guān)鍵型裝備，是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。普通銑床的技術(shù)性能和綜合自動(dòng)化水平，在很大程度上決定了這些工業(yè)部門(mén)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的結(jié)構(gòu)，也在很大程度上決定了企業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。普通銑床在全世界有廣泛的應(yīng)用，液壓進(jìn)給結(jié)構(gòu)在國(guó)內(nèi)外銑床方面都得到了廣泛的運(yùn)用。由于液壓技術(shù)的應(yīng)用對(duì)機(jī)電產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)水平的提高起到了極大的促進(jìn)和保證作用，因而再用液壓技術(shù)的程度已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的標(biāo)志?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，液壓技術(shù)將會(huì)在許多工業(yè)部門(mén)中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。
1.3本課題應(yīng)達(dá)到的要求
由于液壓技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)，使其發(fā)展很快，特別是經(jīng)過(guò)最近半個(gè)世紀(jì)的飛速發(fā)展，液壓技術(shù)已成為包括傳動(dòng)、控制、檢測(cè)在內(nèi)的對(duì)現(xiàn)代機(jī)械裝備技術(shù)進(jìn)步有重要影響的基礎(chǔ)技術(shù)，其應(yīng)用遍布各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。因此設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡(jiǎn)單、維修方便的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)已變得異常重要。
2 液壓傳動(dòng)的基本概念和特點(diǎn)
2.1 液壓傳動(dòng)的基本概念
任何一部機(jī)器都有傳動(dòng)系統(tǒng)，借組它以達(dá)到對(duì)動(dòng)力進(jìn)行傳遞和控制的目的，按照傳動(dòng)所采用的機(jī)構(gòu)或工作介質(zhì)的不同可分為機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)和流體傳動(dòng)。
流體傳動(dòng)是以液體（液體、氣體）為工作介質(zhì)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換、傳遞和控制的傳動(dòng)形式。以液體為工作介質(zhì)時(shí)為液體傳動(dòng)；以壓縮空氣為工作介質(zhì)時(shí)為氣體傳動(dòng)。
液體傳動(dòng)又分為性質(zhì)截然不同的兩種傳動(dòng)形式：液壓傳動(dòng)和液力傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)主要利用液體靜壓能來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，其工作原理基于物理學(xué)中的帕斯卡原理，也稱靜夜傳動(dòng)或容積式傳動(dòng)。液力傳動(dòng)主要利用液體動(dòng)能來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，其工作原理基于流體力學(xué)中的動(dòng)量矩定理。
2.2 液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)
液壓傳動(dòng)與其他傳動(dòng)方式相比主要有以下特點(diǎn)：
（1）液壓傳動(dòng)必須用具有一定壓力的液體作為介質(zhì)。
（2）傳動(dòng)過(guò)程中必須經(jīng)過(guò)兩次能量轉(zhuǎn)換。首先，液壓泵把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液體的壓力能；然后油液輸出液壓缸，又通過(guò)液壓缸把油液的壓力能轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)外界負(fù)載運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能。
（3）液壓傳動(dòng)必須在密封的容積內(nèi)進(jìn)行，而且容積要發(fā)生變化。如果容積不密封，則不能形成壓力；如果容積不變化，則不能實(shí)現(xiàn)傳遞速度的要求。因此，有人把液壓傳動(dòng)叫做“容積式液力傳動(dòng)”。
2.3 液壓技術(shù)的應(yīng)用
由于液壓技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)，使其發(fā)展很快，特別是經(jīng)過(guò)最近半個(gè)世紀(jì)的飛速發(fā)展，液壓技術(shù)已成為包括傳動(dòng)、控制、檢測(cè)在內(nèi)的對(duì)現(xiàn)代機(jī)械裝備技術(shù)進(jìn)步有重要影響的基礎(chǔ)技術(shù)，其應(yīng)用遍布各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。從藍(lán)天到水下，從軍用到民用，從重工業(yè)到輕工業(yè)，到處都有液壓傳動(dòng)及控制技術(shù)的應(yīng)用。國(guó)外生產(chǎn)的95%的工程機(jī)械、90%的數(shù)控加工中心、95%的自動(dòng)生產(chǎn)線都采用了液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)。由于液壓技術(shù)的應(yīng)用對(duì)機(jī)電產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)水平的提高起到了極大的促進(jìn)和保證作用，因而再用液壓技術(shù)的程度已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的標(biāo)志?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，液壓技術(shù)將會(huì)在許多工業(yè)部門(mén)中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。[1]
2.4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與策略
液壓系統(tǒng)是液壓機(jī)械的一個(gè)組成部分，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要同主機(jī)的總體設(shè)計(jì)同步進(jìn)行。著手設(shè)計(jì)時(shí)，必須從實(shí)際出發(fā)，有機(jī)地結(jié)合各種傳動(dòng)形式，充分發(fā)揮液壓傳動(dòng)的有點(diǎn)，力求設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡(jiǎn)單、維修方便的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。
2.5 液壓系統(tǒng)綠色設(shè)計(jì)原則
該設(shè)計(jì)原則是在傳統(tǒng)液壓設(shè)計(jì)中通常依據(jù)的技術(shù)原則、成本原則和人機(jī)工程學(xué)原則的基礎(chǔ)上納入環(huán)境原則，并將環(huán)境原則置于優(yōu)先考慮的地位。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則可概括如下。
(1)資源最佳利用原則
少用短缺或稀有的原材料，盡量尋找其代用材料，多用余料或回收材料為原料；提高系統(tǒng)的可靠性和使用壽命；盡量減少產(chǎn)品中材料的種類(lèi)，以利于產(chǎn)品廢棄后有效回收。
(2)能量損耗最少原則
盡量采用相容性好的材料，不采用難以回收的或不能回收的材料，在保證產(chǎn)品耐用的基礎(chǔ)上，賦予產(chǎn)品合理的使用壽命，努力減小產(chǎn)品使用過(guò)程中的能量消耗。
(3)零污染原則
盡量減少或不用有害的原材料。
(4)技術(shù)先進(jìn)性原則
優(yōu)化系統(tǒng)性能，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中樹(shù)立“小而精”的思想，在同一性能的情況下，通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)小型化，盡量節(jié)約材料和資源的使用量，如采用輕質(zhì)材料、去除多余功能、避免過(guò)度包裝等，減輕產(chǎn)品重量；簡(jiǎn)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提倡“簡(jiǎn)而美”的設(shè)計(jì)原則，如減少零部件數(shù)目，這樣既便于裝配、拆卸，又便于廢棄后的分類(lèi)處理；采用模塊化設(shè)計(jì)，此時(shí)產(chǎn)品是由各功能模塊組成的，既便于裝配、拆卸，又便于廢棄后的回收處理，在設(shè)計(jì)過(guò)程中注重產(chǎn)品的多品種及系列化；采用合理工藝，簡(jiǎn)化產(chǎn)品加工流程，減少加工工序，簡(jiǎn)化拆卸過(guò)程，如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采用易于拆卸的連接方式、減少緊固件數(shù)量、盡量避免破壞性拆卸方式等；盡可能簡(jiǎn)化產(chǎn)品包裝且避免產(chǎn)生二次污染。
(5)整體效益原則
考慮系統(tǒng)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的附加影響，提供有關(guān)產(chǎn)品組成的信息，如材料類(lèi)型、液壓油型號(hào)及其回收再用性能。
2.6 設(shè)計(jì)目的
畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)，獨(dú)立解決機(jī)床設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。
因此，通過(guò)設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到下述目的：
1、初步掌握正確的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)的基本方法、步驟，鞏固、深化和擴(kuò)大所學(xué)的知識(shí)，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的工作方法和獨(dú)立工作能力。
2、獲得機(jī)床總體設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，零件計(jì)算，編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)。繪制部件總裝圖（展開(kāi)圖，裝配圖）和零件工作圖等方面的基本訓(xùn)練及基本技能。
3、熟悉有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)格、手冊(cè)和資料的應(yīng)用。
4、對(duì)專(zhuān)用機(jī)床的夜壓系統(tǒng)具有初步分析能力和改進(jìn)設(shè)計(jì)的能力。
2.6.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求
課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及具體要求有以下三點(diǎn)[2] ：
(1)機(jī)床類(lèi)型及動(dòng)作循環(huán)要求
我的畢業(yè)設(shè)計(jì)為一臺(tái)用成型銑刀在工件上加工出成型面的液壓專(zhuān)用銑床驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。要求銑床工作臺(tái)上一次可安裝二只工件并能同時(shí)進(jìn)行多工位加工。
機(jī)床的工作循環(huán)為：
手工上料——按電鈕——自動(dòng)定位加緊——工作臺(tái)快進(jìn)——銑削進(jìn)給——工作臺(tái)快退——夾具松開(kāi)——手工卸料。
(2) 機(jī)床對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的具體參數(shù)要求如表1-1所示。
表1-1 液壓系統(tǒng)參數(shù)
液壓缸名稱
負(fù)載力（N）
移動(dòng)件重力（N）
（速度m/min）
行程（mm）
啟動(dòng)時(shí)間(sec)
定位夾緊缸運(yùn)動(dòng)時(shí)間(sec)
快進(jìn)
工進(jìn)
快退
定位液壓缸
200
20
10
1
夾緊液壓缸
4000
40
15
1
進(jìn)給液壓缸
2000
1500
6
0.035
6
快進(jìn)
工進(jìn)
0.5
300
80
工作臺(tái)采用平導(dǎo)軌,導(dǎo)軌面的靜摩擦系數(shù)f=0.2,動(dòng)摩擦系數(shù)f=0.1。
(3) 機(jī)床的制造及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題
該機(jī)床為一般技術(shù)改造中為適應(yīng)某種機(jī)械加工要求，提高加工效率而在原有特定機(jī)床上進(jìn)行自行設(shè)計(jì)改造的專(zhuān)用設(shè)備，所以力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投產(chǎn)快，工作可靠，主要零部件要能適應(yīng)中小機(jī)械工廠的加工能力，并能滿足零件互換性要求，配合電氣控制可以實(shí)現(xiàn)單機(jī)半自動(dòng)化工作的要求。
2.7 設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題
設(shè)計(jì)要求或機(jī)構(gòu)功能要求是做任何設(shè)計(jì)的依據(jù)，液壓與氣動(dòng)傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)要明確液壓與氣動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作和性能要求，這里一般要考慮以下幾方面[3] ：
1）該設(shè)備中，哪些運(yùn)動(dòng)需要液壓或氣壓傳動(dòng)完成，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式及動(dòng)作幅度；
2）對(duì)液壓或氣壓裝置的空間布置、安裝形式、重量、外形尺寸的限制等；
3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)載荷形式和大??；
4）執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度，速度變化范圍以及對(duì)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性的要求；
5）各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順序，彼此之間的聯(lián)鎖關(guān)系，實(shí)現(xiàn)這些運(yùn)動(dòng)的操作或控制方式；
6）自動(dòng)化程度、效率、溫升、安全保護(hù)、制造成本等方面的要求；
7）工作環(huán)境方面的要求，如溫度、濕度、振動(dòng)、沖擊、防塵、防腐、抗燃性能等；
另外對(duì)主機(jī)的功能、用途、工藝流程也必須了解清楚，力求設(shè)計(jì)的系統(tǒng)更加切合實(shí)際。
3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
3.1.1 分析工況及設(shè)計(jì)要求，繪制液壓系統(tǒng)草圖
由畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)要求可知液壓專(zhuān)用機(jī)床各液壓缸工況為[4] ：
①拔 銷(xiāo)
定位
定位液壓缸
②松 開(kāi)
夾 緊
夾緊液壓缸
③快 進(jìn)
快 退
工 進(jìn)
工作臺(tái)進(jìn)給液壓缸
根據(jù)已知條件，繪制運(yùn)動(dòng)部件的速度循環(huán)圖，如圖2-1所示。
圖2-1 運(yùn)動(dòng)部件速度循環(huán)圖
按設(shè)計(jì)要求，希望系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作安全可靠，考慮到系統(tǒng)進(jìn)給及夾緊所消耗的功率不會(huì)很大，且連續(xù)工作，所以決定采用單個(gè)定量泵、非卸荷式供油系統(tǒng)；考慮到銑削時(shí)可能有負(fù)的負(fù)載力產(chǎn)生，故采用回油節(jié)流調(diào)速的方法；回油節(jié)流調(diào)速在回油路上有節(jié)流閥能產(chǎn)生背壓，具有承受負(fù)值負(fù)載的能力，并且由于背壓的產(chǎn)生，可以使液壓缸運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性增加，只是在停車(chē)后啟動(dòng)沖擊大。為提高夾緊力的穩(wěn)定性與可靠性，夾緊系統(tǒng)采用單向閥與蓄能器的保壓回路，并且不用減壓閥，使夾緊油源壓力與系統(tǒng)的調(diào)整壓力一致，以減少液壓元件數(shù)量，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；保壓回路具有使液壓系統(tǒng)的執(zhí)行件行程終止后，仍能保持其工作壓力，即夾緊液壓缸在夾緊后的仍能繼續(xù)保持其壓力，大大減少回路中的功率損失，系統(tǒng)效率高。定位液壓缸和夾緊液壓缸之間的動(dòng)作次序采用單向順序閥來(lái)完成，并采用壓力繼電器發(fā)訊啟動(dòng)工作臺(tái)液壓缸工作，以簡(jiǎn)化電氣發(fā)訊與控制系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的可靠性[5] 。
綜上考慮，可擬定出如圖2-2所示的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)草圖。
初擬定的液壓系統(tǒng)中采用Y型三位四通閥，由Y型三位四通閥的中位機(jī)能可知：其中位機(jī)能可以保證在活塞桿在任意位置浮動(dòng)，正是為了滿足工作臺(tái)能在任意位置停留，并使換向平穩(wěn)。二位四通閥24D-10B采用常開(kāi)狀態(tài)，可以保證在IDT失電時(shí)，使夾緊液壓缸處于夾緊狀態(tài)，其目的是為了增加系統(tǒng)的安全可靠性，并可以延長(zhǎng)電磁鐵的壽命。
圖2-2 液壓系統(tǒng)圖
3.1.2 液壓缸的負(fù)載計(jì)算[6]
1、定位液壓缸：
已知負(fù)載力 R≈200N(慣性力與摩擦力可以忽略不計(jì))
2、夾緊液壓缸：
已知負(fù)載力 R≈4000N(慣性力與摩擦力可以忽略不計(jì))
3、工作臺(tái)進(jìn)給液壓缸：
有效負(fù)載力 Rw=2000N(已知)
慣性力 （按等加速處理）
摩擦力由液壓缸的密封阻力與滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力組成。當(dāng)密封阻力按5%有效作用力估算時(shí)，總的摩擦阻力：
所以總負(fù)載力：
R=Rw+Rm+Rf=2000+30.6+400=2430.6N
3.1.3 確定系統(tǒng)的工作壓力
工作壓力是確定液壓執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)參數(shù)的主要依據(jù)，它的大小直接影響液壓執(zhí)行元件的尺寸和成本，甚至整個(gè)系統(tǒng)的功能。工作壓力選得高，執(zhí)行元件和系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)緊湊，但對(duì)液壓執(zhí)行元件的強(qiáng)度、剛度及密封要求高，且要采用較高壓力的油液，整個(gè)系統(tǒng)消耗的功率也大，也不滿足現(xiàn)在所提倡的綠色加工；反之，如果工作壓力選得低，就會(huì)增大液壓執(zhí)行元件及整個(gè)系統(tǒng)的尺寸，使結(jié)構(gòu)變得龐大。所以應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選取適當(dāng)?shù)墓ぷ鲏毫?。液壓?zhí)行元件的工作壓力可以根據(jù)總負(fù)載的大小或主機(jī)設(shè)備類(lèi)型進(jìn)行選取[7]。
因?yàn)閵A緊液壓缸的作用力最大，所以可以按其工作負(fù)載來(lái)選定系統(tǒng)的壓力。
由表2-1可以初定系統(tǒng)的壓力為0.8~1Mpa，為使液壓缸體積緊湊，適當(dāng)提高系統(tǒng)壓力，可以取系統(tǒng)壓力為P1=1.5Mpa。
表2-1 按負(fù)載選定工作壓力
液壓缸工作負(fù)載（N）
<5000
5000~
10000
10000~
20000
20000~
30000
30000~
50000
>50000
液壓缸工作壓力（MPa）
0.8~1
1.5~2
2.5~3
3~4
4~5
5~7
3.1.4 確定液壓缸的幾何參數(shù)
由上面初擬系統(tǒng)壓力所確定的系統(tǒng)壓力為P1=1.5Mpa。為了實(shí)現(xiàn)銑床液壓進(jìn)給機(jī)構(gòu)系統(tǒng)快進(jìn)和快退速度要求，且為了整個(gè)銑床進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)速度平穩(wěn)，進(jìn)給液壓缸采用雙出桿活塞液壓缸?？爝M(jìn)時(shí)采用差動(dòng)連接，并通過(guò)充液補(bǔ)油法來(lái)實(shí)現(xiàn)[8]。
1、定位液壓缸
1）液壓缸內(nèi)徑計(jì)算：
式中：D----液壓缸內(nèi)徑，mm
R----液壓缸負(fù)載，N
P1-----系統(tǒng)壓力， Mpa
查液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)，可以按液壓缸內(nèi)徑系列將以上計(jì)算值進(jìn)行圓整，使其為標(biāo)準(zhǔn)直徑，同時(shí)還要考慮到液壓缸的結(jié)構(gòu)與制造的方便性，以及插銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)尺寸等因素，現(xiàn)取D=32mm。
具體的液壓缸內(nèi)徑系列表可參見(jiàn)下表2-2所示。
2）活塞桿直徑計(jì)算：
根據(jù)缸的工作壓力及已定的缸體內(nèi)徑(參見(jiàn)表2-3)，可以對(duì)活塞桿直徑進(jìn)行確定。
由
圓整后，現(xiàn)取活塞桿直徑d=16mm（參見(jiàn)表2-4）。
現(xiàn)按d=16mm進(jìn)行校核，按公式
有:
其中，[]，F(xiàn)1=220N
則:
滿足實(shí)際設(shè)計(jì)要求。
表2-2 液壓缸內(nèi)徑系列（JB2183-77） (mm)
16
20
25
32
40
50
55
63
70
80
90
100
110
125
140
160
180
200
220
250
320
400
500
630
表2-3 按工作壓力確定活塞桿直徑 （mm）
缸的工作壓力（MPa）
≦5
5-7
>7
活塞直徑d
(0.5~0.56)D
(0.62~0.7)D
0.7D
注：當(dāng)采用差動(dòng)連接、要求往返速度一致時(shí)，d=0.7D
表2-4 活塞桿直徑系列（JB2183-77） (mm)
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、夾緊液壓缸
1）液壓缸內(nèi)徑計(jì)算：
取D=63mm（參見(jiàn)表2-2）
式中：D----液壓缸內(nèi)徑，mm
R----液壓缸負(fù)載，N
P1-----系統(tǒng)壓力， Mpa
2)活塞桿直徑計(jì)算[59]：
根據(jù)缸的工作壓力及已定的缸體內(nèi)徑(參見(jiàn)表2-3)
現(xiàn)取d=32mm（參見(jiàn)表2-4）。
活塞桿直徑校核略。
3、進(jìn)給液壓缸
1）液壓缸內(nèi)徑計(jì)算：
因?yàn)椴捎秒p出桿液壓缸
所以
式中：D----液壓缸內(nèi)徑，mm
R----液壓缸負(fù)載，N
P1-----活塞桿一端壓力， Mpa
P2-----活塞桿另一端壓力， Mpa
d------活塞桿直徑，mm
按工作壓力，可以選用桿徑d=0.3D,代入上式，求得：
一般可取背壓=0.5Mpa（對(duì)低壓系統(tǒng)而言），代入上式有
現(xiàn)取 D=63mm,（參見(jiàn)表2-2）
2)活塞桿直徑計(jì)算：
根據(jù)缸的工作壓力及已定的缸體內(nèi)徑現(xiàn)選取進(jìn)給液壓缸系列化標(biāo)準(zhǔn)尺寸為
d=20mm
活塞桿直徑校核略。
3.2確定液壓泵規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率及型號(hào)
3.2.1 確定液壓泵規(guī)格
1、確定理論流量[10]
定位液壓缸最大流量：
式中：Q1-----液壓缸流量，l/min
A1-----液壓缸作用面積，mm2
V------流速，m/s
D-----液壓缸內(nèi)徑，mm
L-----長(zhǎng)度，mm
Δt-----時(shí)間，s
夾緊液壓缸最大流量：
式中：-----液壓缸流量，l/min
A1-----液壓缸作用面積，mm2
V------流速，m/s
D-----液壓缸內(nèi)徑，mm
L-----長(zhǎng)度，mm
Δt-----時(shí)間，s
因?yàn)橛袃蓚€(gè)夾緊液壓缸同時(shí)工作，所以：
進(jìn)給液壓缸最大流量：
2、確定液壓泵流量：
由于定位、夾緊、進(jìn)給液壓缸是分時(shí)工作的，所以其中任意一缸的最大流量即是系統(tǒng)的最大理論供油量，因此計(jì)算系統(tǒng)的最大供油量時(shí)主要以其中某一動(dòng)作缸的流量作為系統(tǒng)的總流量。另外考慮到系統(tǒng)泄露流量與溢流閥的溢流流量，可以取液壓泵流量為系統(tǒng)最大理論流量的1.1~1.3倍?，F(xiàn)取1.2倍值計(jì)算，則有
Q泵=
由于液壓系統(tǒng)的工作壓力不是很高，各液壓缸所受負(fù)載壓力也是很大，功率消耗也不很大。所以選低壓齒輪泵。低壓齒輪泵適用于負(fù)載較大、功率較大的機(jī)械設(shè)備（如龍門(mén)刨床、拉床、液壓機(jī)），低壓齒輪泵有以下的特點(diǎn)[11]：
1） 工作壓力高。因?yàn)辇X輪加工容易，其尺寸精度、運(yùn)動(dòng)精度及表面質(zhì)量可以達(dá)到很高的要求，油液泄漏小，容積效率高，能達(dá)到的工作壓力，一般是（），最高可以達(dá)到。
2） 流量范圍較大。因?yàn)橹灰m當(dāng)加大輸入轉(zhuǎn)速，流量變?cè)龃蟆?
3） 低壓齒輪泵主要零件均受壓，使材料強(qiáng)度得到充分利用，壽命長(zhǎng)，單位功率重量小。且低壓齒輪泵的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。材料及加工精度要求不是很高，加工量較小，價(jià)格相對(duì)便宜。
由于系統(tǒng)所需要的是大流量低壓力，因此設(shè)計(jì)中采用低壓齒輪泵，根據(jù)泵的生產(chǎn)手冊(cè)，則可選取CB-B25為系統(tǒng)的供油泵。
CB-B25型泵的額定參數(shù)如下：
額定流量為25l/min，額定壓力為25Mpa，額定轉(zhuǎn)速為145rad/s（1450rpm）。
3、確定電動(dòng)機(jī)功率及型號(hào)
首先應(yīng)分別計(jì)算出快進(jìn)與工進(jìn)兩種不同工況時(shí)的功率，取兩者較大值作為選擇電動(dòng)機(jī)規(guī)格的依據(jù)。由于在慢進(jìn)時(shí)泵輸出的流量減小，泵的效率急劇降低，一般當(dāng)流量在20-50 l/min范圍內(nèi)時(shí)，可取η=0.7-0.9，同時(shí)還應(yīng)注意到，為了使所選擇的電動(dòng)機(jī)在經(jīng)過(guò)泵的流量特性曲線最大功率點(diǎn)時(shí)不致停轉(zhuǎn)，還需要對(duì)泵進(jìn)行校核[12]。
本文按泵的功率來(lái)選取電動(dòng)機(jī)的功率。
電動(dòng)機(jī)功率
式中：N----電機(jī)功率，kw
P----額定壓力，Mpa
Q----額定流量， l/min
按CB-B*型齒輪泵技術(shù)規(guī)格，查得的驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為1.3KW，或取功率略大一點(diǎn)的交流電機(jī)。
現(xiàn)選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)為JO2-22-4，額定功率為1.5KW，轉(zhuǎn)速為1410rpm。
3.3確定各類(lèi)控制閥
系統(tǒng)工作壓力為1.5Mpa，油泵額定最高壓力為25 Mpa，所以可以選用額定壓力大于或等于2.5 Mpa的各種元件，其流量按實(shí)際情況分別選取[13]。
目前中低壓系統(tǒng)的液壓元件，多按6.3 Mpa系列的元件選取。
所以可以選?。?
溢流閥的型號(hào)為：Y-25B
工作臺(tái)液壓缸換向閥型號(hào)為：34D-25BY
快進(jìn)二位二通電磁閥型號(hào)為：22D-25B
調(diào)速閥型號(hào)為：Q-10B
背壓閥型號(hào)為：B-25B
定位夾緊系統(tǒng)的最大流量為2.8 l/min，所以可以選取
單向閥型號(hào)為：I-10B
換向閥型號(hào)為：24D-10B
單向順序閥型號(hào)為：XI-B10B
蓄能器供油量?jī)H作定位夾緊系統(tǒng)在工作臺(tái)快進(jìn)、工進(jìn)與快退時(shí)補(bǔ)充泄漏的流量和保持壓力用，其補(bǔ)油量極其有限，所以可以按容積最小的規(guī)格選取?，F(xiàn)選取NXQ-0.6/10-I型膠囊式蓄能器，當(dāng)△P=15%時(shí)，其有效補(bǔ)油體積為△V=0.07 l。
濾油器可選用型號(hào)為WU-25180J的網(wǎng)式濾油器，過(guò)濾精度為180uu。
壓力表可選用Y-60型量程6.3 Mpa的普通精度等級(jí)的量表。選用量程較高的壓力表可以避免在系統(tǒng)有壓力沖擊時(shí)經(jīng)常損壞壓力表，但量程選的過(guò)大會(huì)使觀察與調(diào)整精度降低。
管道通徑與材料及管接頭的選用：
液壓系統(tǒng)中使用的油管種類(lèi)很多，有鋼管、銅管、尼龍管、塑料管、橡膠管等，必須按照安裝位置、工作環(huán)境和工作壓力來(lái)正確選用。尼龍管用在低壓系統(tǒng)；塑料管一般用在回油管用。膠管用做聯(lián)接兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件之間的管道。膠管分高、低壓兩種。高壓膠管是鋼絲編織體為骨架或鋼絲纏繞體為骨架的膠管，可用于壓力較高的油路中。低壓膠管是麻絲或棉絲編織體為骨架的膠管，多用于壓力較低的油路中。由于膠管制造比較困難，成本很高，因此非必要時(shí)一般不用[14]。
因?yàn)橄到y(tǒng)壓力較小，并且為了安裝方便，本文中選取紫銅管作為管道材料。
由于各種液壓閥一經(jīng)選定，液壓系統(tǒng)中管道的通徑基本上已經(jīng)決定，這是標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的一大方便。只有在有特殊需要時(shí)才按管內(nèi)平均流速限制的要求計(jì)算管道通徑。
按標(biāo)準(zhǔn)：
（1） 通徑
25 l/min流量處，選用12通徑的管道。
10 l/min流量處，選用8通徑的管道。
為了安裝方便，可以采用紫銅管，擴(kuò)口接頭安裝方式。
（2） 壁厚
按強(qiáng)度公式有
紫銅的[σ]=250kgf/c㎡,為安全起見(jiàn)，取p=2.5MPa來(lái)計(jì)算
所以可以取12、壁厚1㎜與8、壁厚0.8㎜的紫銅管?？紤]到擴(kuò)口處管子的強(qiáng)度，壁厚可以略有增加，一般按常用紫銅管的規(guī)格選取即可，(對(duì)低壓系統(tǒng)而言，對(duì)高壓系統(tǒng)必須進(jìn)行計(jì)算)。
管接頭是油管與油管、油管與液壓件之間的可拆式聯(lián)接件，它必須具有裝拆方便、連接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、壓降小、工藝性好等各種條件[15]。
管接頭的種類(lèi)很多，液壓系統(tǒng)中油管與管接頭的常見(jiàn)聯(lián)接方式有：
焊接式管接頭、卡套式管接頭、擴(kuò)口式管接頭、扣壓式管接頭、固定鉸接管接頭。管路旋入端用的連接螺紋采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)米制錐螺紋（ZM）和普通細(xì)牙螺紋（M）。錐螺紋依靠自身的錐體旋緊和采用聚四氟乙烯等進(jìn)行密封，廣泛用于中、低壓液壓系統(tǒng)；細(xì)牙螺紋密封性好，常用于高壓系統(tǒng)，但要求采用組合墊圈或O形圈進(jìn)行端面密封，有時(shí)也采用紫銅墊圈[16]。
液壓系統(tǒng)中的泄漏問(wèn)題大部分都出現(xiàn)在液壓管系中的接頭上，為此對(duì)管材的選用，接頭形式的確定（包括接頭設(shè)計(jì)、墊圈、密封、箍套、防漏涂料的選用等），管系的設(shè)計(jì)（包括彎管設(shè)計(jì)、管道支承點(diǎn)和支承形式的選取等）以及管道的安裝（包括正確的運(yùn)輸、儲(chǔ)存、清洗、組裝等）都要考慮清楚，以免影響整個(gè)液壓系統(tǒng)的使用質(zhì)量。
國(guó)外對(duì)管子的材質(zhì)、接頭形式和連接方法上的研究工作從不間斷，最近出現(xiàn)一種用特殊的鎳鈦合金制造的管接頭，它能使低溫下受力后發(fā)生的變形在升溫時(shí)消除——即把管接頭放入液氮中用芯棒擴(kuò)大其內(nèi)徑，然后取出來(lái)迅速套裝在管端上，便可使它在常溫下得到牢固、緊密的結(jié)合。這種“熱縮”式的連接已經(jīng)在航空和其它一些加工行業(yè)中得到了應(yīng)用，它能保證在40~55Mpa的工作壓力下不出現(xiàn)泄漏。本設(shè)計(jì)根據(jù)需要，選擇卡套式管接頭。要求采用冷拔無(wú)縫鋼管。
3.4 確定油箱容積與結(jié)構(gòu)
在開(kāi)式液壓傳動(dòng)的油路系統(tǒng)中，油箱是必不可少的。它的作用是：貯存油液、凈化油液、使油液的溫度保持在一定的范圍內(nèi)，以及減少吸油區(qū)油液中氣泡的含量。因此，進(jìn)行油箱設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮油箱的容積、油液在油箱中的冷卻和加熱、油箱內(nèi)的裝置和防噪音等問(wèn)題。
3.4.1油箱容積的確定
油箱應(yīng)貯存液壓裝置所需要的液壓油，油液得貯存量與液壓泵的流量有直接關(guān)系在一般情況下，油箱的有效容積可以用經(jīng)驗(yàn)公式確定：
V1=KQ
式中：V1——油箱有效容積， l
Q——油泵額定流量，l/min
K——系數(shù)
低壓系統(tǒng) K=2~4
中壓系統(tǒng) K=5~7
高壓系統(tǒng) K=6~12
因?yàn)槭堑蛪合到y(tǒng)，油箱容積按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
油箱容積 V=(2～4)Q
現(xiàn)取 V=4Q=425=100l
油箱的有效容積確定后，還需要根據(jù)油溫升高的允許值，進(jìn)行油箱容積驗(yàn)算。（見(jiàn)后文）
3.4.2油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
進(jìn)行油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要考慮的是油箱的剛度，其次要考慮便于換油和清洗油箱，以及考慮油泵裝置安裝和拆卸的方便，當(dāng)然，油箱的結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡量簡(jiǎn)單，以利于密封和降低造價(jià)。
1、油箱體
油箱一般是由A3鋼板焊接而成，鋼板厚度3～6mm,大者取大值。郵箱分為固定式和移動(dòng)式兩種，前者應(yīng)用較多。油箱側(cè)壁上安裝油位指示器、電加熱器、冷卻器；油箱底面與基礎(chǔ)面的距離一般為150～200mm，油箱下部焊接底腳，其厚度為油箱側(cè)壁厚度的2～3倍。
中小型油箱箱體側(cè)壁為整塊鋼板，大型油箱在與隔板垂直的一個(gè)側(cè)壁上往往開(kāi)清洗孔，以便于清洗油箱。
2、油箱底部
油箱底部一般為傾斜狀，以便于排油，底部最低處有排油口，要注意排油口與基礎(chǔ)面的距離一般不得小于150mm。
焊接結(jié)構(gòu)油箱，箱底用A3鋼板，其厚度等于或稍大與箱體側(cè)壁鋼板的厚度。
3、油箱隔板
為了使吸油區(qū)與壓油區(qū)分開(kāi)，便于回油中雜質(zhì)的沉淀，油箱中往往設(shè)置隔板，隔板的安裝方式主要有兩種：回油區(qū)的油液按一定方向流動(dòng)，即有利于回油中的雜質(zhì)、氣泡的分離，又有利于散熱；回油經(jīng)隔板上方溢流至吸油區(qū)，或經(jīng)過(guò)金屬網(wǎng)進(jìn)入吸油區(qū)，更有利于雜質(zhì)及氣泡的分離。
隔板的位置，一般使吸油區(qū)的容積為油箱容積的1/2～1/3，隔板的高度，約為最低油面的2/3（或油液面的3/4）。隔板的厚度等于或稍大于油箱側(cè)壁厚度。
4、油箱蓋
油箱蓋多用鑄鐵或鋼板兩種材質(zhì)制成。在油箱蓋上應(yīng)考慮有下列通孔：吸油管孔、回油管孔、通大氣孔（孔口應(yīng)有空氣濾清器或氣體過(guò)濾裝置）、測(cè)溫孔、帶有濾油網(wǎng)的注油口，以及安裝液壓集成裝置的安裝孔。
目前使用的泵站系統(tǒng)，往往將液壓泵、液壓泵電機(jī)及集成塊裝置安裝在油箱蓋上，這種油箱結(jié)構(gòu)緊湊，但產(chǎn)生噪音較大。當(dāng)箱蓋上安裝油泵和電機(jī)時(shí)，箱蓋的厚度應(yīng)是油箱側(cè)壁厚度的3～4倍。
3.4.3油箱的防噪音問(wèn)題
防噪音問(wèn)題是現(xiàn)代化機(jī)械裝備設(shè)計(jì)中必須考慮的問(wèn)題之一。油路系統(tǒng)的噪音源，以泵站為首，因此，進(jìn)行油箱設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從下列幾方面著手減輕噪音：
1、箱體及箱蓋的材質(zhì)，在條件允許的情況下，用鐵板代替鋼板，以利于吸振；
2、箱體與箱蓋之間增加防振橡皮墊；
3、用底腳螺栓將油箱牢固的固定在基礎(chǔ)上；
4、吸油區(qū)與回油區(qū)之間增設(shè)一層60～100目的金屬網(wǎng)，以便分離回油油液中的氣泡；
5、油泵排油口用橡膠軟管與閥類(lèi)元件相連接；
6、回油管管接頭振動(dòng)噪音較大時(shí)，改變回油管直徑或增設(shè)一條回油管，使每個(gè)回油管接頭的通路減少。
3.4.4 其他注意事項(xiàng)
1、吸油管端部的濾油器與油箱底面距離不得小于20mm在條件允許時(shí)，油箱蓋的吸油管孔應(yīng)比濾油器的直徑稍大，以便對(duì)濾油器進(jìn)行清洗與更換；
2、吸油管、回油管都應(yīng)插入最低油面以下，管端一般斜切45°，并使斜面向著油箱側(cè)壁。管口與箱底、箱壁的距離均不得小于管徑的3倍。泄油管一般不插入油中；
3、大型油箱的箱蓋應(yīng)有加強(qiáng)筋，以保證剛度；
4、油箱內(nèi)部應(yīng)涂耐油防銹漆。
3.5 液壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
液壓站是由液壓油箱，液壓泵裝置及液壓控制裝置三大部分組成。液壓油箱裝有空氣濾清器，濾油器，液面指示器和清洗孔等。液壓站裝置包括不同類(lèi)型的液壓泵，驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其它們之間的聯(lián)軸器等，液壓控制裝置是指組成液壓系統(tǒng)的各閥類(lèi)元件及其聯(lián)接體。
3.5.1 液壓站的結(jié)構(gòu)型式
機(jī)床液壓站的結(jié)構(gòu)型式有分散式和集中式兩種類(lèi)型。
（1）集中式 這種型式將機(jī)床液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置獨(dú)立于機(jī)床之外，單獨(dú)設(shè)置一個(gè)液壓站。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是安裝維修方便，液壓裝置的振動(dòng)、發(fā)熱都與機(jī)床隔開(kāi)；缺點(diǎn)是液壓站增加了占地面積。
（2）分散式 這種型式將機(jī)床液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置分散在機(jī)床的各處。例如，利用機(jī)床或底座作為液壓油箱存放液壓油。把控制調(diào)節(jié)裝置放在便于操作的地方。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，泄漏油回收，節(jié)省占地面積，但安裝維修方便。同時(shí)供油裝置的振動(dòng)、液壓油的發(fā)熱都將對(duì)機(jī)床的工作精度產(chǎn)生不良影響，故較少采用，一般非標(biāo)設(shè)備不推薦使用。本次設(shè)計(jì)采用集中式。
3.5.2 液壓泵的安裝方式
液壓站裝置包括不同類(lèi)型的液壓泵、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其聯(lián)軸器等。其安裝方式為立式和臥式兩種。
1. 立式安裝 將液壓泵和與之相聯(lián)接的油管放在液壓油箱內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)型式緊湊、美觀，同時(shí)電動(dòng)機(jī)與液壓泵的同軸度能保證，吸油條件好，漏油可直接回液壓油箱，并節(jié)省占地面積。但安裝維修不方便，散熱條件不好。
2. 臥式安裝 液壓泵及管道都安裝在液壓油箱外面，安裝維修方便，散熱條件好，但有時(shí)電動(dòng)機(jī)與液壓泵的同軸度不易保證。
考慮到維修，散熱等方面的要求。本設(shè)計(jì)中采用臥式聯(lián)接。
3.6 選擇液壓油
該系統(tǒng)為一般金屬切削機(jī)床液壓傳動(dòng)，所以在環(huán)境溫度為-5～35℃之間時(shí)，一般可選用20號(hào)或30號(hào)機(jī)械油。冷天用20號(hào)機(jī)械油，熱天用30號(hào)機(jī)械油。
4 液壓缸及液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1 確定液壓缸的結(jié)構(gòu)形式（類(lèi)型、安裝方法、密封形式、緩沖結(jié)構(gòu)、排氣等）
定位于夾緊液壓缸均采用單出桿、缸體固定形式；為減少缸體與活塞體積，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，所以采用O形圈密封；由于行程很短，運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量很小，速度也不大，所以不必考慮緩沖結(jié)構(gòu)；排氣螺塞也可以由油管接頭來(lái)代替[17]。
工作臺(tái)液壓缸采用裝配活塞、雙出桿、缸體固定形式。采用雙出桿可以使活塞桿在工作時(shí)處于受拉伸應(yīng)力狀態(tài)，有利于活塞桿的穩(wěn)定性，并且可以減小活塞桿的直徑。活塞上采用二個(gè)O形密封圈；缸蓋上有與壓力不高，桿徑較小，所以采用一個(gè)U形橡膠密封圈。另外由于工件為鑄鐵材料，加工時(shí)粉塵及小片狀或針狀的鐵屑較多，所以又加上了一個(gè)防塵圈。夾緊液壓缸的防塵圈也時(shí)間與同樣原因安放的。
由于機(jī)床工作臺(tái)作直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)方向沒(méi)有嚴(yán)格的定位要求（這一點(diǎn)與一般鉆、锪動(dòng)力頭液壓缸的要求有所區(qū)別），所以不必采用緩沖結(jié)構(gòu)。快退時(shí)可以采用電器行程開(kāi)關(guān)預(yù)先發(fā)訊，使三位四通換向閥切換至中位，工作臺(tái)液壓缸停住，避免剛性沖擊；排氣也采用松開(kāi)油管進(jìn)油螺塞的方法進(jìn)行，而不設(shè)專(zhuān)門(mén)的放氣螺塞[18]。
4.2 計(jì)算液壓缸主要零件的強(qiáng)度和剛度
1、液壓缸壁厚的校核計(jì)算
定位夾緊缸內(nèi)徑與長(zhǎng)度較小，一般可以按厚壁筒強(qiáng)度計(jì)算公式來(lái)估計(jì)必需的壁厚。
由公式
式中：----缸筒壁厚，mm
D----活塞缸內(nèi)徑，mm
----材料壓縮強(qiáng)度，kgf/cm2
Pp----系統(tǒng)壓力，Mpa
當(dāng)額定壓力Pn<6.3Mpa時(shí)，
取鋼
將鋼,的值及定位、夾緊液壓缸的直徑D代入計(jì)算公式可得：
定
夾
工作臺(tái)液壓缸壁厚用薄壁筒計(jì)算公式來(lái)求：
工
從以上計(jì)算可以看出，對(duì)于小型低壓（D<100㎜，Pn<2.5Mpa）液壓缸，按強(qiáng)度條件計(jì)算出來(lái)的缸壁厚度尺寸是很小的，因此在設(shè)計(jì)這類(lèi)液壓缸時(shí)，可以先不計(jì)算而直接按機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸的需要（主要是缸體與缸蓋連接處的尺寸及考慮到缸筒剛度所需的基本厚度尺寸）直接設(shè)計(jì)制圖，然后進(jìn)行強(qiáng)度校核，在一般的情況下，均可滿足強(qiáng)度要求。而對(duì)于高壓液壓缸或鑄鐵材料的缸體，缸壁的強(qiáng)度估計(jì)是必要的，這樣可以避免結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖的返工與修改。
2、液壓缸外徑的計(jì)算
1）定位液壓缸
根據(jù)表3-1對(duì)液壓缸外徑進(jìn)行圓整后取D0=40mm
表3-1 工程機(jī)械用標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑（ (mm)
液壓缸內(nèi)徑D
40 50 63 80 90 100 110 125 140 160 180 200
液壓缸外徑D0
20號(hào)鋼
工作壓力（MPa）
≤16
50 60 76 95 108 121 133 146 168 194 219 245
45號(hào)鋼
≤20
50 60 76 95 108 121 133 146 168 194 219 245
25
50 60 83 102 108 121 133 152 168 194 219 245
31.5
54 63.5 83 102 114 127 140 152 168 194 219 245
2）夾緊液壓缸
根據(jù)表3-1 現(xiàn)選取夾緊液壓缸外徑為 76mm
3）工作臺(tái)進(jìn)給液壓缸
根據(jù)表3-1 現(xiàn)選取夾緊液壓缸外徑為 76mm
（3） 液壓缸長(zhǎng)度計(jì)算
液壓缸的長(zhǎng)度一般由工作行程長(zhǎng)度來(lái)確定，但是還要注意制造工藝性和經(jīng)濟(jì)性，一般應(yīng)為，是液壓缸長(zhǎng)度，是缸體外徑。
1)定位液壓缸
最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定：
圖 3-1 液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸圖
當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到導(dǎo)向套滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離稱最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H。如圖3-1所示。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小，將使液壓缸的初始撓度（ 間隙引起的撓度）增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性。因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。對(duì)于一般的液壓缸，最小的導(dǎo)向長(zhǎng)度H應(yīng)滿足以下要求：
對(duì)于一般的液壓缸，其最小導(dǎo)向長(zhǎng)度以滿足以下要求：
取H= 20mm
式中：L——液壓缸的最大工作行程（m）
D——缸體的內(nèi)徑（m）
活塞的寬度一般?。?
取mm
導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長(zhǎng)度A，在D<80mm時(shí)?。?.6~1.0）D；
在D>80mm時(shí)?。?.6~1.0）d 。
取A=20mm
2)夾緊液壓缸
最小導(dǎo)向長(zhǎng)度
取H=33mm
活塞寬度
取B=38mm
導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長(zhǎng)度
取A=38mm
3)工作臺(tái)進(jìn)給液壓缸
最小導(dǎo)向長(zhǎng)度
取H=51mm
活塞寬度
取B=38mm
導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長(zhǎng)度
取A=38mm
（4） 液壓缸缸蓋與缸底的計(jì)算
在中低壓系統(tǒng)中，一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)需要對(duì)缸蓋和缸底進(jìn)行設(shè)計(jì)，不需要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算
計(jì)算缸蓋厚度時(shí)要根據(jù)缸蓋的連接形式而進(jìn)行計(jì)算
現(xiàn)定位液壓缸缸蓋連接方式為——整體法蘭缸蓋
因?yàn)樵诖烁字幸垢咨w本身作為活塞桿的導(dǎo)向套，所以缸蓋材料選擇鑄鐵，但在導(dǎo)向面上熔堆黃銅，耐磨。
部分缸體材料的許用壓力[σ]列舉如下；
鋼鐵：[σ]=(1000~1100)×105（pa）
鍛件：[σ]=(1000~1200)×105（pa）
無(wú)縫剛管：[σ]=(1000~1100)×105（pa）
鑄鐵：[σ]=(600~700)×105（pa）
缸底采用平面形有孔缸底
根據(jù)需要取定位液壓缸缸蓋厚度h=5mm
同法：可推出夾緊液壓缸缸蓋厚度h=6mm
工作臺(tái)進(jìn)給液壓缸缸蓋厚度h=20mm
4.3 完成液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和部分零件圖
液壓缸的活塞寬度一般可取&≥0.4D，同時(shí)應(yīng)該考慮到密封圈安裝時(shí)的必要幾何尺寸。缸蓋應(yīng)該考慮到進(jìn)油及加工工藝要求，缸蓋連接處應(yīng)考慮必要的導(dǎo)向與支承結(jié)構(gòu)尺寸。
小型定位、夾緊液壓缸與傳動(dòng)液壓缸在結(jié)構(gòu)與安裝方法上也不盡相同?？傊菇Y(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好，安裝方便，取材便利，強(qiáng)度足夠，輸出力、位移和功率能達(dá)到設(shè)計(jì)要求[19]。
根據(jù)上述液壓缸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及內(nèi)徑、桿徑、行程等要求，液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可參見(jiàn)圖3-2，圖3-3，圖3-4所示。
圖3-2 定位液壓缸裝配圖
圖3-3 夾緊液壓缸裝配圖
圖3-4 工作臺(tái)進(jìn)給液壓缸裝配圖
液壓缸的零件設(shè)計(jì)可參閱有關(guān)資料或手冊(cè)進(jìn)行。
4.4 選擇裝配方案
選擇裝配方案主要指的是閥塊各部件的裝配方案。目前較多的是采用液壓集成塊組合方法。然而在某些場(chǎng)合，設(shè)計(jì)人員手頭集成塊的資料不完善或根本沒(méi)有，所需的集成塊一時(shí)亦不能買(mǎi)到，這時(shí)可以根據(jù)集成塊的設(shè)計(jì)原理與方法自行設(shè)計(jì)與制造。
在某些簡(jiǎn)單的系統(tǒng)中，因?yàn)樵?shù)量不多，壓力亦不很高（Pn≤6.3Mpa），采用閥板式的裝配方案也是很適用的。它具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、制造方便、安裝與維修簡(jiǎn)單、投產(chǎn)快的特點(diǎn)，對(duì)于小型機(jī)械廠的設(shè)備改造尤為適用，因此這種裝配方式至今仍有很大的實(shí)用意義。
閥板組合部件設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
①閥板最大幾何尺寸一般不能過(guò)大，按經(jīng)驗(yàn)在500*500mm2面積之內(nèi)是合適的。面積過(guò)大，重量與尺寸太大，閥板的加工與安裝會(huì)產(chǎn)生困難。如果元件數(shù)量較多，可以分為幾個(gè)閥板（或閥塊）其間用管道相連，組成完整的裝配部件。
②閥板一般分為兩層，后層為固定管接頭用，前層為固定液壓元件與加工連通管道用。二板的結(jié)合面與元件的安裝面應(yīng)該磨削平整，連接、緊固螺釘?shù)臄?shù)量與分布應(yīng)該根據(jù)板受到的液壓力的大小來(lái)決定，應(yīng)做到數(shù)量充分，分布合理，以保證閥板在工作時(shí)不漏油。
③閥板必須有一定的厚度，以保證必要的螺孔深度。前板厚度一般在20～40mm之間，后板的厚度一般在25～35mm之間。如果二板間要安裝自制的單向閥時(shí)，厚度可以適當(dāng)增加。
④板內(nèi)的通油腔道之間必須保持一定的距離。一般高、低壓通油腔道之間的密封寬度不能小于5mm。當(dāng)必須產(chǎn)生交叉通道時(shí)，可以選擇其中一根作為外接通道，由后板處接出，再用管子連接。版內(nèi)槽的深度比約在1.2～0.8之間。
⑤一般壓力表可以直接安裝在板的最高處或其他便于觀察的地方。壓力表開(kāi)關(guān)的使用較為困難，但必要時(shí)也可以安裝，此時(shí)測(cè)壓可以直接用管子連接到測(cè)壓點(diǎn)上。如果僅需測(cè)兩個(gè)點(diǎn)的壓力，可以直接用兩個(gè)壓力表，這樣反而更為方便和經(jīng)濟(jì)。
⑥閥板后的管接頭安裝位置，在分布時(shí)應(yīng)考慮到接管子的方便性，接頭之間應(yīng)允許扳手放入與扳動(dòng)時(shí)必須的空間尺寸。
⑦閥板必須與油箱或機(jī)架連接可靠。不許有松動(dòng)或懸吊的情況產(chǎn)生，以免產(chǎn)生振動(dòng)或損壞管子或管接頭的現(xiàn)象，使系統(tǒng)不能正常工作。
4.5 繪制部件裝配圖
本設(shè)計(jì)主要是根據(jù)機(jī)床改造要