畢業(yè)設(shè)計（論文）-專用雙面銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計(含全套CAD圖紙)

優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763專用雙面銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計摘 要本次畢業(yè)設(shè)計的是專用雙面銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計，銑床是根據(jù)工件加工需要，以液壓傳動為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種機(jī)床。在生產(chǎn)中液壓專用銑床有著較大實用性，可以以液壓傳動的大小產(chǎn)生不同性質(zhì)的銑床。此次設(shè)計主要是將自己所學(xué)的知識結(jié)合輔助材料運(yùn)用到設(shè)計中，鞏固和深化已學(xué)知識，掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計計算的一般步驟和方法，正確合理的確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)，選用標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，能熟練的運(yùn)用液壓基本回路，組成滿足基本性能要求的液壓系統(tǒng)。在設(shè)計過程中最主要的是圖紙的繪制，這不僅可以清楚的將所設(shè)計的內(nèi)容完整的顯示出來，還能看出所學(xué)知識是否已完全掌握了。整個設(shè)計過程主要分成六個部分：參數(shù)的選擇、方案的制定、執(zhí)行元件的設(shè)計、圖的編制、銑床液壓系統(tǒng)的設(shè)計以及最后有關(guān)的驗算。主體部分基本在執(zhí)行元件和液壓系統(tǒng)的設(shè)計兩部分中完成的。關(guān)鍵詞：專用雙面銑床，液壓傳動，回路，油缸優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763Special double-sided milling machine hydraulic system designAbstractThe graduation project is dedicated sided milling machine hydraulic system design, milling machine is based on the workpiece needs to hydraulic transmission, based on a machine with a small amount of special parts. In the production of special hydraulic milling machine has a large practical, can be the size of the hydraulic drive generating milling different nature. The design is the combination of the knowledge they have learned auxiliary materials applied to the design, to consolidate and deepen the knowledge already learned to master the general procedures and methods of hydraulic system design calculations to determine the correct and reasonable executive body, the choice of standard hydraulic components, can skilled use of hydraulic basic circuit components to meet basic performance requirements of hydraulic systems. In the design process, the most important is to draw drawings, which not only can clearly be designed to display the contents of a complete out, but also to see whether the knowledge has been completely mastered. Throughout the design process is divided into six parts: selection parameters, program development, design elements designed to perform, prepare graphs, milling machine hydraulic system and, finally, the relevant checking. The body portion substantially completed in the design and implementation of the components of the two parts of the hydraulic system.Keywords: Special double-sided milling machines, Hydraulic transmission, Circuit, Cylinder優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763目 錄1 緒論 .11.1 選題背景 .11.2 國內(nèi)外專用銑床的發(fā)展和研究狀況 .11.2.1 國外研究現(xiàn)狀 .11.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 .21.3 國內(nèi)外數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展的趨勢 .32 專用雙面銑床工況分析 .42.1 工作參數(shù)選定 .42.2 系統(tǒng)工況分析 .42.2.1 運(yùn)動分析 .52.2.2 負(fù)載分析 .53 液壓系統(tǒng)總體設(shè)計 .73.1 確定主要參數(shù) .73.1.1 液壓缸的工作壓力的確定 .73.1.2 液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d 的確定 .73.1.3 液壓缸工況圖的繪制 .93.2 液壓系統(tǒng)方案選型與分析 .113.2.1 方案分析 .113.2.2 方案確定 .113.3 液壓回路選擇 .113.3.1 工作臺部分 .113.3.2 定位夾緊部分 .133.3.3 組成液壓系統(tǒng)原理圖 .144 液壓缸的設(shè)計 .154.1 液壓缸的主要零件確定及其技術(shù)要求 .154.1.1 缸體 .154.1.2 缸蓋 .164.1.3 活塞 .164.2 液壓缸主要尺寸的確定 .164.2.1 液壓缸壁厚和外徑的計算 .164.2.2 液壓缸工作行程的確定 .184.2.3 缸蓋厚度的確定 .18優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397634.2.4 最小導(dǎo)向長度的確定 .184.2.5 缸體長度的確定 .194.2.6 固定螺栓得直徑 .19sd4.2.7 液壓缸強(qiáng)度校核 .204.3 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .214.3.1 缸體與缸蓋的連接形式 .214.3.2 活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu) .224.3.3 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu) .234.3.4 密封裝置 .234.3.5 緩沖裝置 .244.3.6 排氣裝置 .254.3.7 液壓缸的安裝結(jié)構(gòu) .265 液壓元件的計算和選擇 .265.1 確定液壓泵和電機(jī)的規(guī)格 .265.2 油箱的設(shè)計 .275.2.1 液壓油箱有效容積的確定 .275.2.2 液壓油箱的外形尺寸 .275.2.3 液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .275.3 閥類元件和輔助元件的選擇 .275.4 其它元件的選擇 .285.4.1 過濾器的選擇 .285.4.2 壓力表及壓力表開關(guān)的選擇 .295.4.3 液位計的選擇 .295.4.4 油管的選擇 .306 液壓系統(tǒng)的驗算 .306.1 壓力損失的驗算 .316.2 發(fā)熱溫升的驗算 .33致 謝 .35參考文獻(xiàn) .36優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397631 緒論1.1 選題背景銑床是一種主要用于金屬切削的機(jī)床。于 1818 年由美國數(shù)位機(jī)械工程師共同發(fā)明的。銑床是用于切削平面，或者用特殊的形狀的銑刀銑出成型表面、螺旋槽或齒輪的齒形等。銑床分為臥式銑床、立式銑床、龍門銑床、仿形銑床、和萬能銑床等。由于銑床具有較高的工作效率以及加工出來的零件精度高等特點(diǎn)，現(xiàn)在已成為各行業(yè)中不可缺少的設(shè)備，特別是數(shù)控銑床。這種銑床更是用于國防、航空、汽車、拖拉機(jī)、造船、機(jī)床和工具制造部分發(fā)展品種、推進(jìn)技術(shù)高招的重要設(shè)備。銑床擁有量已占機(jī)床量得 1/10 以上。而液壓系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)多應(yīng)用也很廣泛，一般用于液壓傳動。在一般工程機(jī)械、加工機(jī)械、壓力機(jī)械、機(jī)床等，行走機(jī)械中的工程機(jī)械、建筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車等，發(fā)電廠渦輪調(diào)速裝置、測量浮標(biāo)、升降旋轉(zhuǎn)舞臺等，軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機(jī)起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機(jī)構(gòu)等。隨著現(xiàn)代加工行業(yè)在我國的迅速發(fā)展，數(shù)控銑床在制造業(yè)仲應(yīng)用越來越廣泛，所以數(shù)控銑床的研制和推廣是加速機(jī)械工業(yè)技術(shù)革命的有效途徑之一，成為了推動生產(chǎn)發(fā)站內(nèi)信的重要設(shè)備。液壓技術(shù)作為實現(xiàn)現(xiàn)代傳動與控制的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)之一，已成為各行各業(yè)重要的技術(shù)基礎(chǔ)。而液壓元件及其控制已發(fā)展成為綜合的液壓工程技術(shù)。利用液壓技術(shù)可在較寬范圍內(nèi)進(jìn)行無級調(diào)速，具有良好的換向及轉(zhuǎn)接功能，易于實現(xiàn)工作循環(huán)等優(yōu)點(diǎn)，完成工件及刀具的夾緊，控制進(jìn)給速度和驅(qū)動主軸作業(yè)。易管現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床、加工中心等先進(jìn)制造設(shè)備中采用機(jī)電伺服系統(tǒng)，但采用液壓傳動與控制仍然是現(xiàn)代金屬切削機(jī)床自動化的重要途徑。據(jù) 1995 年全國第三次工業(yè)普查統(tǒng)計，我國液壓、氣動和密封件工業(yè)鄉(xiāng)及鄉(xiāng)以上年銷售收入在 100 萬元以上的國營、村辦、私營、合作經(jīng)營、個體、“三資”等企業(yè)共有 1300 余家，其中液壓約 700 家，氣動和密封件各約 300 余家。按1996 年國際同行業(yè)統(tǒng)計，我國液壓行業(yè)總產(chǎn)值 23.48 億元，占世界第 6 位；氣動行業(yè)總產(chǎn)值 4.19 億元，占世界第 10 位。1.2 國內(nèi)外專用銑床的發(fā)展和研究狀況1.2.1 國外研究現(xiàn)狀在美國、日本和德國等發(fā)達(dá)國家，它們將機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長行業(yè)，優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763生意盎然，正處在黃金時代。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造是個“永恒”的課題。在美國、日本、德國，用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場，己形成了機(jī)床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。在美國，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床再生 (Remanufacturing)業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有 :Bertsche 工程公司、ayton 機(jī)床公司、Devlieg-Bullavd(得寶)服務(wù)集團(tuán)、US 設(shè)備公司等。美國得寶公司己在中國開辦公司。在日本機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床改裝(Retrofitting)業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有：大限工程集團(tuán)、崗三機(jī)械公司、千代田工機(jī)公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。而現(xiàn)在國外現(xiàn)狀偏向于：1）高速高精與多軸加工成為數(shù)控機(jī)床的主流，納米控制已經(jīng)成為高速高精加工的潮流。2）多任務(wù)和多軸加工數(shù)控機(jī)床越來越多地應(yīng)用到能源、航空航天等行業(yè)。3）機(jī)床與機(jī)器人的集成應(yīng)用日趨普及，且結(jié)構(gòu)形式多樣化，應(yīng)用范圍擴(kuò)大化，運(yùn)動速度高速化，多傳感器融合技術(shù)實用化，控制功能智能化，多機(jī)器人協(xié)同普及化。4）智能化加工與監(jiān)測功能不斷擴(kuò)充，車間的加工監(jiān)測與管理可實時獲取機(jī)床本身的狀態(tài)信息，分析相關(guān)數(shù)據(jù)，預(yù)測機(jī)床的狀態(tài)，提前進(jìn)行相關(guān)的維護(hù)，避免事故的發(fā)生，減少機(jī)床的故障率，提高機(jī)床的利用率。5）最新的機(jī)床誤差檢測與補(bǔ)償技術(shù)能夠在較短的時間內(nèi)完成對機(jī)床的補(bǔ)償測量，與傳統(tǒng)的激光干涉儀相比，對機(jī)床誤差的補(bǔ)償精度能夠提高 34 倍，同時效率得到大幅度提升。6）最新的 CAD/CAM 技術(shù)為多軸多任務(wù)數(shù) 控機(jī)床的加工提供了強(qiáng)有力的支持，可以大幅度提高加工效率。7）刀具技術(shù)發(fā)展迅速，眾多刀具的設(shè)計涵蓋了整個加工過程，并且新型刀具能夠滿足平穩(wěn)加工以及抗振性能的要求。1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國是機(jī)床生產(chǎn)大國，又是使用大國。數(shù)控機(jī)床是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵產(chǎn)品，我國的數(shù)控機(jī)床在機(jī)床產(chǎn)品中的比例總體水平低。但是我國是發(fā)展中國家，許多企業(yè)財力薄弱，不可能花費(fèi)大量的資金添置許多全新的數(shù)控機(jī)床，同時大量的通用機(jī)床不可能全部淘汰。 因此，把普通機(jī)床改造為數(shù)控機(jī)床則不失為是一條提高數(shù)控化率的有效途徑，機(jī)床改造花費(fèi)少，改造針對性強(qiáng)，時間短，改造后的機(jī)床大多能克服原機(jī)床的缺點(diǎn)和存在的問題，生產(chǎn)效率高。所以現(xiàn)在的國內(nèi)現(xiàn)在偏向于：1）低技術(shù)水平的產(chǎn)品競爭激烈，互相靠壓價促銷；2）高技術(shù)水平、全功能產(chǎn)品主要靠進(jìn)口；優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397633）配套的高質(zhì)量功能部件、數(shù)控系統(tǒng)附件主要靠進(jìn)口；4）應(yīng)用技術(shù)水平較低，聯(lián)網(wǎng)技術(shù)沒有完全推廣使用；5）自行開發(fā)能力較差，相對有較高技術(shù)水平的產(chǎn)品主要靠引進(jìn)圖紙、合資生產(chǎn)或進(jìn)口裝。1.3 國內(nèi)外數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展的趨勢根據(jù)銑床行業(yè) 18 家骨干企業(yè)上報的經(jīng)濟(jì)信處統(tǒng)計資料顯示，2008 年銑床行業(yè)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況基本良好，主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)仍保持增長的態(tài)勢，但相比 2002年以來機(jī)床行業(yè)的持續(xù)高速增長，增速明顯減緩。2008 年 1-4 季度完成工業(yè)總產(chǎn)值( 現(xiàn)價 )74.37 億元，比上年增長 15.2%；產(chǎn)品銷售產(chǎn)值 71.48 億元，比上年增長 17.1%；利稅總額 10.7 億元，比上年增長 7.3%。生產(chǎn)情況分析：受金融危機(jī)的影響，自 2008 年 8 月份，之后多數(shù)企業(yè)的產(chǎn)量出現(xiàn)了下滑，庫存量增加，后續(xù)合同減少。企業(yè)的經(jīng)營面臨著巨大的挑戰(zhàn)。出口情況分析：由于金融危機(jī)對北美、歐洲以及南美等國的貨幣匯率波動的影響較大，匯率的不穩(wěn)定，造成市場需求出現(xiàn)萎縮，國外客戶購買能力下降，使機(jī)床出口量持續(xù)下滑。當(dāng)前市場需求分析：伴隨著國際經(jīng)濟(jì)危機(jī)的不斷加深及全球經(jīng)濟(jì)增長的放緩，機(jī)床行業(yè)受宏觀經(jīng)濟(jì)形勢的影響，呈現(xiàn)出增長逐步減緩的趨勢。自去年下半年以后，機(jī)床市場需求出現(xiàn)了嚴(yán)重滑坡。從用戶行業(yè)上看，汽車行業(yè)是機(jī)床行業(yè)的主要下游行業(yè)之一，國內(nèi)汽車行業(yè)受國際、國內(nèi)整體經(jīng)濟(jì)的影響較大，美國汽車三大巨頭正面臨著前所未有的震蕩，其結(jié)果有可能使國際汽車行業(yè)重新洗牌，給國內(nèi)汽車行業(yè)帶來新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，期待今年下半年能夠恢復(fù)并帶動機(jī)床市場的需求；航空航天業(yè)是國家重點(diǎn)支持的下游行業(yè)，保持著較快的發(fā)展速度，對機(jī)床產(chǎn)品需求仍較高；電力設(shè)備工業(yè)有望維持正常增長，繼續(xù)拉動中高檔重型數(shù)控機(jī)床的需求；而船舶、模具、一般機(jī)械制造業(yè)，則受宏觀經(jīng)濟(jì)影響很大，下行趨勢已經(jīng)形成，對機(jī)床的需求有所下降。從市場需求看，普通機(jī)床和經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品市場需求急劇下滑，傳統(tǒng)普通產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)庫存量大幅增加。而中、高檔數(shù)控機(jī)床，成套設(shè)備和大型重型數(shù)控機(jī)床需求相對集中，這說明行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生了非常大的變化，單臺產(chǎn)品平均價格走高，市場需求繼續(xù)向高端傾斜，重型機(jī)床領(lǐng)域競爭將更加激烈。總的來說銑床行業(yè)呈現(xiàn)如下發(fā)展趨勢：1）高速度與超精度化 速度和精度是數(shù)控機(jī)床的兩個重要指標(biāo)，它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。2）高可靠性 隨著數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的高可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制 造商和數(shù)控機(jī)床制造商追求的目標(biāo)。優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397633）多功能化 在零件加工過程中有大量的無用時間消耗在工件搬運(yùn)、上下料、安裝調(diào)整、換刀和主軸的升、降速上，為了盡可能降低這些無用時間，人們希望將不同的加工功能整合在同一臺機(jī)床上，因此數(shù)控機(jī)床實現(xiàn)了一機(jī)多能，以最大限度地提高設(shè)備利用率。4）多軸化 隨著 5 軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)和編程軟件的普及，5 軸聯(lián)動控制的加工中心和數(shù) 控銑床已經(jīng)成為當(dāng)前的一個開發(fā)熱點(diǎn)。5）網(wǎng)絡(luò)化 數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化，主要指機(jī)床通過所配裝的數(shù)控系統(tǒng)與外部的其它控制系統(tǒng)或上位計算機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)控制。6）柔性化、智能化 數(shù)控機(jī)床向柔性自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是：從點(diǎn)(數(shù)控單機(jī)、加工中心和數(shù)控復(fù)合加工機(jī)床)、線(FMC、FMS、FTL 、FML)向面(工段車間獨(dú)立制造島、FA)、體(CIMS、分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展，另一方面向注重應(yīng)用性和經(jīng)濟(jì) 性方向發(fā)展。7）綠色化 21 世紀(jì)的金切機(jī)床必須把環(huán)保和節(jié)能放在重要位置，即要實現(xiàn)切削加工工 藝的綠色化。目前這一綠色加工工藝主要集中在不使用切削液上。8）體系開放化 向未來技術(shù)開放：由于軟硬件接口都遵循公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，只需少量的重新 設(shè)計和調(diào)整，新一代的通用軟硬件資源就可能被現(xiàn)有系統(tǒng)所采納、吸收和兼容，這就意味著系統(tǒng)的開發(fā)費(fèi)用將大大降低而系統(tǒng)性能與可靠性將不斷改善并處于 長生命周期。9）極端化（大型化和微型化）國防、航空、航天事業(yè)的發(fā)展和能源等基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)裝備的大型化需要大型且性能良好的數(shù)控機(jī)床的支撐。2 專用雙面銑床工況分析2.1 工作參數(shù)選定選定專用雙面銑床的要求參數(shù)如下：要求循環(huán)：工作定位工件夾緊工作臺快進(jìn)工作臺工進(jìn)加工到位后停留快退原位停止工件松開定位銷拔出；切削推力：25000N；行程：快進(jìn)行程 400mm，工進(jìn)行程 50mm；運(yùn)行速度：V 快進(jìn)=V 快退=6m/min 、V 工進(jìn)=0.05-0.10m/min；運(yùn)動部件重 G=9800N；摩擦系數(shù)：靜摩擦系數(shù) fs=0.2，動摩擦系數(shù) fa=0.1；優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763液壓缸機(jī)械效率： ；9.0快速起動時間不大于 0.2s。2.2 系統(tǒng)工況分析2.2.1 運(yùn)動分析根據(jù)設(shè)計要求，該專用雙面銑床的工作循環(huán)可分解為：工作臺主缸：快進(jìn)工進(jìn)加工到位后停留快退原位停止夾緊缸：工件夾緊工件松開定位缸：工作定位定位銷拔出快進(jìn)、快退速度為：V 快進(jìn)=V 快退=6m/min工進(jìn)速度為：V 工進(jìn)=0.05-0.10m/min繪制運(yùn)動部件的速度循環(huán)圖如圖 2-1 所示。圖 2-1 速度循環(huán)圖2.2.2 負(fù)載分析液壓缸所受外載荷 F 包括三種類型，分別為工作負(fù)載、摩擦阻力負(fù)載、慣性負(fù)載即：F = Fw+ Ff+ Fa1）工作負(fù)載 Fw對于金屬切削機(jī)床來說，即為沿活塞運(yùn)動方向的切削力，在本設(shè)計中工進(jìn)工作負(fù)載即為切削推力故：Fw=25000N2）導(dǎo)軌摩擦阻力負(fù)載 Ff優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763啟動時為靜摩擦力，啟動后為動摩擦力，對于平行導(dǎo)軌 Ff 可以由下式求的：Ff = f ( G + FRn )G 運(yùn)動部件重力 9800N；FRn 垂直于導(dǎo)軌的工作負(fù)載，此設(shè)計中為零；f導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，取靜摩擦系數(shù)為 0.2，動摩擦系數(shù)為 0.1。求得Ffs = 0.2×9800N = 1960NFfa = 0.1×9800N = 980N上式中 Ffs 為靜摩擦力，F(xiàn)fa 為動摩擦力。3）運(yùn)動部件速度變化時的慣性負(fù)載 FaFa = Ggvt式中 g重力加速度；加速或減速時間，本設(shè)計中要求不大于 0.2s，取 =0.1s；t t 時間內(nèi)的速度變化量。vt故：Fa = × N =1000N980.61根據(jù)上述計算結(jié)果，列出各工作階段所受的外負(fù)載（見表 2-1），并畫出如圖 2-2 所示的負(fù)載循環(huán)圖。表 2-1 工作循環(huán)各階段的外負(fù)載序 工作循環(huán) 外負(fù)載 F(N)1 啟動、加速 F = Ffs + Fa 29602 快進(jìn) F = Ffa 9803 工進(jìn) F = Fw+ Ffa 259804 快退啟動加速 F = Ffs + Fa 29605 快退 F = Ffa 980優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763圖 2-2 負(fù)載循環(huán)圖3 液壓系統(tǒng)總體設(shè)計3.1 確定主要參數(shù)3.1.1 液壓缸的工作壓力的確定執(zhí)行元件的工作壓力可以根據(jù)負(fù)載循環(huán)圖中的最大負(fù)載來選取，也可以根據(jù)主機(jī)的類型了確定（見表 3-1 和表 3-2）。表 3-1 按負(fù)載選擇執(zhí)行元件的工作壓力負(fù)載 / KN 50工作壓力/MPa ）取背壓為 。MPap6.02表 3-3 執(zhí)行元件背壓的估計值系 統(tǒng) 類 型 背壓 p1 （ MPa）優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763簡單的系統(tǒng)和一般輕載的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) 0.20.5回油路帶調(diào)速閥的調(diào)速系統(tǒng) 0.50.8回油路帶背壓閥 0.51.5中、低壓系統(tǒng)08MPa采用帶補(bǔ)液壓泵的閉式回路 0.81.5中高壓系統(tǒng) 816MPa 同上比中低壓系高50%100%高壓系統(tǒng) 1632MPa 如鍛壓機(jī)等 出算可忽略3.1.2 液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d 的確定為了節(jié)省能源宜選用較小流量的油源。利用單活塞缸差動連接滿足快進(jìn)速度的要求，且往復(fù)快速運(yùn)動速度相等，這樣就給液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d規(guī)定了 的關(guān)系。由此求得液壓缸無桿腔面積為:d2 24-211 109.62.039.58mNpFAm ）（）（D7.16.16441md5.827.2活塞桿直徑可以由 值算出，由計算所得的 D 與 d 的值分別按表 3-4 和/表 3-5 圓整到相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封元件。表 3-4 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列 (GB2348-1980) (mm)8 10 12 16 20 25 3240 50 63 80 （90） 100 （110）125 （140） 160 （180） 200 （220） 250320 400 500 630注：括號內(nèi)數(shù)值為非優(yōu)先選用值表 3-5 活塞桿直徑系列 (GB2348-1980) (mm)4 5 6 8 10 12 14 16 182 22 25 28 32 36 40 45 5056 63 70 80 90 100 110 125 140160 180 200 220 250 280 320 360 400優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763由 GB/T2348-1980 查得標(biāo)準(zhǔn)值為 D=125mm， d=90mm。由此計算出液壓缸的實際有效面積為: 2221 7.145cmA2222 .590-dD）（）（對選定后的液壓缸內(nèi)徑 D，必須進(jìn)行穩(wěn)定速度的驗算。要保證液壓缸節(jié)流腔的有效工作面積 A，必須大于保證最小穩(wěn)定速度的最小有效工作面積 ，minA即A min= iniqv式中 流量閥的最小穩(wěn)定流量，一般從選定流量閥的產(chǎn)品樣本中minq查得。液壓缸的最低速度，由設(shè)計要求給定。inv如果液壓缸節(jié)流腔的有效工作面積 A 不大于計算所得的最小有效工作面積，則說明液壓缸不能保證最小穩(wěn)定速度，此時必須增大液壓缸的內(nèi)徑，以minA滿足速度穩(wěn)定的要求。按最低工進(jìn)速度驗算液壓缸的最小穩(wěn)定速度，由式（3-4）可得A = cm2 =10cm2minqv30.51式中 qmin 是由產(chǎn)品樣品查得 GE 系列調(diào)速閥 AQF3-E10B 的最小穩(wěn)定流量為 0.05L/min。調(diào)速閥安裝在進(jìn)油路上，故液壓缸節(jié)流腔有效工作面積應(yīng)該選取液壓缸無桿腔的實際面積，即A = A1 = 122.7cm2可見上述不等式滿足，液壓缸能夠達(dá)到所需低速。3.1.3 液壓缸工況圖的繪制油缸各工況的壓力、流量、功率的計算如下：（1）計算各工作階段液壓缸所需的流量 min/2.3861.5972-121 LvAq）（）（快 進(jìn) 0.0）（工 進(jìn)優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763min/5.361.932LvAq快 退（2）計算各工作階段液壓缸壓力快速進(jìn)給時液壓缸做差動連接。由于管路中有壓力損失，取此項損失為P= P2- P1=0.5MPa，同時假定快退時回油壓力損失為 0.5MPa。MPaApFpm 63.01.597120.8421 ）（快 進(jìn) m .20.04621 工 進(jìn) MPaApFpm .11.59.72.84621 快 退 （3）計算各工作階段系統(tǒng)輸入功率 KWqpP43.052.126.8.快 退快 退快 退 工 進(jìn)工 進(jìn)工 進(jìn) 快 進(jìn)快 進(jìn)快 進(jìn)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以計算出液壓缸在一個工作循環(huán)各階段的壓力、流量和功率，如表 3-6 所示，并根據(jù)此繪制出其工況圖如圖 3-1 所示。表 3-6 液壓缸在不同階段所需壓力、流量和功率工作階段系統(tǒng)負(fù)載/NmF/回油腔壓力 /MPa2p工作腔壓力 /MPa1p輸入流量 q/L/min 輸入功率 P/W快速前進(jìn) 1089 1.036 0.636 38.2 240工作進(jìn)給 28867 0.6 2.64 1.22 32快速退回 1089 0.5 1.22 35.5 430注：取液壓缸機(jī)械效率 9.0m優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763圖 3-1 液壓缸的工況圖3.2 液壓系統(tǒng)方案選型與分析3.2.1 方案分析(1)以速度變換為主的液壓系統(tǒng)1）能實現(xiàn)工作部件的自動工作循環(huán)，生產(chǎn)率高；2）快進(jìn)與工進(jìn)時，其速度與負(fù)載相差較大；3）要求進(jìn)給速度平穩(wěn)、剛性好，有較大的調(diào)速范圍；4）進(jìn)給行程終點(diǎn)的重復(fù)位置精度高，有嚴(yán)格的順序動作。（2）以換向精度為主的液壓系統(tǒng)1）要求運(yùn)動平穩(wěn)姓高，有較低的穩(wěn)定速度；2）啟動與制動迅速平穩(wěn)、無沖擊，有較高的換向頻率（最高可達(dá) 150次/min ）；3)換向精度高，換向前停留時間可調(diào)。（3）以壓力變換為主的液壓系統(tǒng)1）系統(tǒng)壓力要經(jīng)常變換調(diào)節(jié)，且能產(chǎn)生很大的推力；2）空程時速度大，加壓時推力大，功率利用合理；3）系統(tǒng)多采用高低壓泵組合或恒功率變量泵供油，以滿足空程與壓制時，其速度與壓力的變化。（4）多個執(zhí)行元件配合工作的液壓系統(tǒng)優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397631）在各執(zhí)行元件動作頻繁換接，壓力急劇變化下，系統(tǒng)足夠可靠，避免誤動作；2）能實現(xiàn)嚴(yán)格的順序動作，完成工作部件規(guī)定的工作循環(huán)；3）滿足各執(zhí)行元件對速度，壓力及換向精度的要求。3.2.2 方案確定專用雙面銑床的主要部件是動力滑臺。動力滑臺其中的液壓滑臺是利用液壓缸將泵站所提供的液壓能轉(zhuǎn)變成滑臺運(yùn)動所需的機(jī)械能。它的液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)是驅(qū)動功率一般屬于中小功率，速度變化范圍大，附在變化也大。為了保證加工元件的表面質(zhì)量，要求液壓系統(tǒng)的速度穩(wěn)定性要好，所以選擇以速度變換為主的液壓系統(tǒng)作為專用雙面銑床的液壓系統(tǒng)。根據(jù)工況分析，所設(shè)計雙面銑床對調(diào)速范圍、低速穩(wěn)定性有一定要求，因此速度控制是該機(jī)床要解決的主要問題。速度的換接、穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)是該機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計的核心。3.3 液壓回路選擇3.3.1 工作臺部分（1）調(diào)速方式的選擇由于機(jī)床液壓系統(tǒng)調(diào)速是關(guān)鍵問題，因此首選調(diào)速回路。有工況圖可知：所設(shè)計的機(jī)床液壓系統(tǒng)功率小，為了防止孔被鉆通時負(fù)載突然消失而產(chǎn)生的鉆頭前沖，液壓缸回油腔應(yīng)有一定的背壓，故可采用回油路調(diào)速閥調(diào)速回路。（2）調(diào)速與速度換接回路這臺機(jī)床的液壓滑臺工作進(jìn)給速度低，傳遞功率也較小，很適宜選用節(jié)流調(diào)速方式，由于鉆孔時切削力變化小，而且是正負(fù)載，同時為了保證切削過程速度穩(wěn)定，采用調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速，為了增加液壓缸運(yùn)行的穩(wěn)定性，在回油路設(shè)置背壓閥，分析液壓缸的 V-L 曲線可知，滑臺由快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)時，速度變化較大，選用行程閥換接速度，以減小壓力沖擊。優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763圖 3-2 調(diào)速與速度換接回路從工況圖上可以清楚地看到：整個工作循環(huán)過程中，液壓缸要求交替提供快行程的低壓大流量和慢行程的高壓小流量油液。最大流量與最小流量之比約為 24。而快進(jìn)、快退所需時間為： svLt 5.81064031 工進(jìn)時間為： svt165.2則有： 8.012t因此該液壓系統(tǒng)運(yùn)行過程中 88%的時間處于小流量工進(jìn)狀態(tài)，從降低成本的角度出發(fā)，不宜選用雙聯(lián)泵，只需用單個定量泵就可以?，F(xiàn)確定定量泵方案如圖 3-3 所示。圖 3-3 泵供油油源（3）換向回路此雙面銑床快進(jìn)時采用液壓缸差動連接方式，使其快速往返運(yùn)動，即快進(jìn)、快退速度基本相等?；_在由停止轉(zhuǎn)快進(jìn)，工進(jìn)完畢轉(zhuǎn)快退等換向中，速度變化較大，為了保證換向平穩(wěn)，采用有電液換向閥的換向回路，由于液壓缸采用了差動連接，電液換向閥宜采用三位四通閥，為了保證機(jī)床調(diào)整時可停在任意位置上，現(xiàn)采用中位機(jī)能 O 型。快進(jìn)時，液壓缸的油路差動連接，進(jìn)油路與回油路串通，且又不允許經(jīng)背壓閥流回油箱。轉(zhuǎn)為工進(jìn)后進(jìn)油路與回油路則要隔開，回油則經(jīng)背壓閥流回油箱，故須在換向閥處、在進(jìn)、回路連通的油路上增加一單向閥，在背壓閥后增加一液控順序閥，其控制油與進(jìn)入換向閥的壓力油連通，于是快進(jìn)時液壓缸的回油被液控順序閥切斷（快進(jìn)空行程為低壓，此閥打不開），只有經(jīng)單向閥與優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763進(jìn)油匯合，轉(zhuǎn)工進(jìn)后（行程閥斷路），由于調(diào)速閥的作用，系統(tǒng)壓力升高，液控順序閥打開，液壓缸的回油可經(jīng)背壓閥回油箱，與此同時，單向閥將回油路切斷，確保液壓系統(tǒng)形成高壓，以便液壓缸正常工作。繪出該部分回路圖。為了控制軸向加工尺寸，提高換向位置精度，采用行程開關(guān)做終點(diǎn)轉(zhuǎn)換控制。圖 3-4 換向回路3.3.2 定位夾緊部分本系統(tǒng)采用了電磁閥換向控制系統(tǒng)動作迅速，由二位二通電磁閥控制。保證工作迅速可靠。油泵也采用變量泵供油，在定位夾緊過程中，壓力較低，流量較大，當(dāng)定位、夾緊后需要壓力較高。流量較小，排油量隨壓力變化的限壓式變量泵正好滿足這種要求。同時可減少功率損失，降低溫升。夾緊后，系統(tǒng)壓力升高，達(dá)到壓力繼電器調(diào)定值后，壓力繼電器發(fā)出信號，開始工進(jìn)。優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397633.3.3 組成液壓系統(tǒng)原理圖根據(jù)上面選定的基本回路，在綜合考慮設(shè)計要求，便可組成完整的液壓系統(tǒng)原理圖，如圖 3-5 所示。優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763圖 3-5 雙面銑床液壓系統(tǒng)圖4 液壓缸的設(shè)計液壓缸是液壓傳動系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，用來實現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)直線往復(fù)運(yùn)動或小于 360°擺動運(yùn)動的能量轉(zhuǎn)換裝置?；钊捉Y(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，因此在液壓系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。在完成了液壓系統(tǒng)的設(shè)計后，還必須對主要參數(shù)進(jìn)行計算與校核，確定液壓缸的材料，并對液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計。4.1 液壓缸的主要零件確定及其技術(shù)要求4.1.1 缸體液壓缸缸體的常用材料一般為 20、35、45 號無縫鋼管，鑄鐵可采用HT200HT350 間的幾個牌號或球墨鑄鐵。由于球墨鑄鐵具有較高的抗拉強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度，也具有良好的塑性和韌性，其屈服度比鋼高。因此，球墨鑄鐵制造承受靜載荷的構(gòu)件比鑄鋼節(jié)省材料，重量也輕。所以本設(shè)計的液壓缸采用 Q235。鑄件需進(jìn)行正火消除內(nèi)應(yīng)力處理。1）缸體的內(nèi)徑因為須與活塞配合，防止漏油，所以要盡量減少表面粗糙度，可采用 H8、H9 配合。當(dāng)活塞采用橡膠密封圈時，Ra 為 0.10.4m ，當(dāng)活塞優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763用活塞環(huán)密封時，Ra 為 0.20.4m，且均需研磨。 2）缸體內(nèi)徑 的圓度公差值可按 9、10、11 級精度選取，圓柱度公差應(yīng)按D8 級精度選取。3）缸體端面的垂直度公差可按 7 級精度選取。4）缸體與缸頭采用螺紋連接時，螺紋應(yīng)用 6 級精度的米制螺紋。5）當(dāng)缸體帶有耳環(huán)或軸銷時，孔徑 或軸徑 的中心線對缸體內(nèi)孔軸線垂Dd直公差值按 9 級精度選取。此液壓缸體的外徑需要與機(jī)架配合，應(yīng)進(jìn)行加工，且與中心線同軸度的要求。裝卸時需把吊環(huán)螺栓吊起。所以缸體端部選用螺紋連接，螺紋連接徑向尺寸小，質(zhì)量輕，使用廣泛。裝卸需用專用工具，安裝時應(yīng)防止密封圈扭曲。4.1.2 缸蓋本液壓缸采用在缸蓋中壓入導(dǎo)向套，缸蓋選用 HT200 鑄鐵，導(dǎo)向套選用鑄鐵 HT200，以使導(dǎo)向套更加耐用。4.1.3 活塞液壓缸活塞常用的材料為耐磨鑄鐵，灰鑄鐵，鋼及鋁合金等。本設(shè)計液壓缸活塞材料選用 45 號鋼，需要經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理。1）活塞外徑 D 對內(nèi)孔 d 的徑向跳動公差值，按 7、8 級精度選取。2）端面 T 對內(nèi)徑 d 軸線的垂直度公差值，應(yīng)按 7 級精度選取。3）外徑 D 的圓柱度公差值，按 9、10、11 級精度選取。4）活塞與缸體的密封結(jié)構(gòu)由前可以選用 O 型密封圈。4.2 液壓缸主要尺寸的確定液壓缸工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)備的類型來確定，對不同用途的液壓設(shè)備，由于工作條件不同，通常采用的壓力范圍也不同。所以設(shè)計時，可用類比法來確定。液壓缸的工作壓力 MPa，缸筒內(nèi)徑 D=125mm，活塞桿外徑3Pd=90mm。4.2.1 液壓缸壁厚和外徑的計算液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計算。液壓缸的壁厚一般指液壓缸中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可以知道，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分別規(guī)律因為壁厚的不同而各異。一般計算時可以分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。液壓缸的內(nèi)徑 D 與其壁厚 的比值 D/ 10 的圓筒稱為薄壁圓筒。起重運(yùn)輸機(jī)械和工程機(jī)械的液壓缸，一般采用無縫鋼管，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒壁厚公式計算優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763 2ypD式中 液壓缸壁厚（m） 。D液壓缸內(nèi)徑（m） 。試驗壓力，一般取最大工作壓力的（1.251.5）倍（MPa ） 。yp額定壓力 16Mpa,取 =1.5 MPa。nypn1.534.缸筒材料的許用應(yīng)力。 = ，其中 為材料抗拉剛度，bnbn 為安全系數(shù)，一般取 n = 5。 的值為：鍛鋼： = 110120 MPa；鑄鋼： bb b= 100110 MPa；無縫鋼管： = 110110 MPa；高強(qiáng)度鑄鐵： = 60MPa；b灰鑄鐵： = 25MPa。b在中低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計算所得液壓缸的壁厚往往很小，使得液壓缸的剛度往往不夠，如在切削加工過程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過程卡死或者漏油。因此一般不作計算，按經(jīng)驗選取，必要時按上式公式進(jìn)行校核。對于 D/ 10 時，應(yīng)該按材料力學(xué)中的厚壁圓筒公式進(jìn)行壁厚的計算。對于脆性材料以及塑性材料 0.4123ypD式中的符號意思與前面相同。液壓缸壁厚算出后，即可以求出缸體的外徑 為1 +1D2式中 值應(yīng)該按無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，或者按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。1D在設(shè)計中，取試驗壓力為最大工