銑削專(zhuān)用機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).doc

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液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì) 班級(jí)：機(jī)設(shè)11-7班 題目：銑削專(zhuān)用機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 小組成員：楊亞明20110605 王俊杰20110628 張恒20110647 邢國(guó)鋒20110609 劉海旭20110604 成績(jī)： 目錄 前言 ……………………………………………………………………2 合肥工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)…………………………………………4 第一章 技術(shù)參數(shù)分析…………………………………………………5 1. 負(fù)載分析………………………………………………………5 2. 繪制液壓缸負(fù)載圖和速度圖…………………………………6 3. 初步確定液壓缸參數(shù)…………………………………………7 第二章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) ………………………………………………10 1. 擬定液壓系統(tǒng)圖 ……………………………………………10 2. 選擇液壓元件 ………………………………………………11 3. 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 …………………………………………13 第三章 集成塊設(shè)計(jì) …………………………………………………15 1. 將液壓系統(tǒng)圖初步集成 ……………………………………15 2. 頂蓋設(shè)計(jì) ……………………………………………………15 3. 夾緊塊設(shè)計(jì) …………………………………………………16 4. 壓力塊設(shè)計(jì) …………………………………………………17 5. 中間塊設(shè)計(jì) …………………………………………………18 6. 底板設(shè)計(jì) ……………………………………………………19 7. 集成塊裝配圖 ………………………………………………20 8. 集成塊爆炸圖 ………………………………………………21 總結(jié) ……………………………………………………………………22  前言 液壓傳動(dòng)技術(shù)是機(jī)械設(shè)備中發(fā)展最快的技術(shù)之一，特別是近年來(lái)與微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合，使液壓技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段，機(jī)、電、液、氣一體是當(dāng)今機(jī)械設(shè)備的發(fā)展方向。在數(shù)控加工的機(jī)械設(shè)備中已經(jīng)廣泛引用液壓技術(shù)。作為數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專(zhuān)業(yè)的學(xué)生初步學(xué)會(huì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，熟悉分析液壓系統(tǒng)的工作原理的方法，掌握液壓元件的作用與選型及液壓系統(tǒng)的維護(hù)與修理將是十分必要的。 液壓傳動(dòng)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)都得到了廣泛的應(yīng)用，但是各部門(mén)采用液壓傳動(dòng)的處發(fā)點(diǎn)不盡相同：例如，工程機(jī)械、壓力機(jī)械采用液壓傳動(dòng)的主要原因是取其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸出力大；航空工業(yè)采用液壓傳動(dòng)的主要原因是取其重量輕、體積??；機(jī)床上采用液壓傳動(dòng)的主要原因則是取其在工作過(guò)程中能無(wú)級(jí)變速，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，能實(shí)現(xiàn)換向頻繁的往復(fù)運(yùn)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。為此，液壓傳動(dòng)常在機(jī)床的如下一些裝置中使用： 1． 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置 這項(xiàng)應(yīng)用在機(jī)床上最為廣泛，磨床的砂輪架，車(chē)床、自動(dòng)車(chē)床的刀架或轉(zhuǎn)塔刀架，磨床、鉆床、銑床、刨床的工作臺(tái)或主軸箱，組合機(jī)床的動(dòng)力頭或滑臺(tái)等，都可采用液壓傳動(dòng)。 2． 往復(fù)主體運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置 龍門(mén)刨床的工作臺(tái)、牛頭刨床或插床的滑枕，都可以采用液壓傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)其所需的高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，前者的速度可達(dá)60～90m/min，后者的速度可達(dá)30～50m/min。這些情況下采用液壓傳動(dòng)，在減少換向沖擊、降低能量消耗，縮短換向時(shí)間等方面都很有利。 3． 回轉(zhuǎn)主體運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置 車(chē)床主軸可以采用液壓傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速的回轉(zhuǎn)主體運(yùn)動(dòng)，但是這一應(yīng)用目前還不普遍。 4． 仿形裝置 車(chē)床、銑床、刨床上的仿形加工可以采用液壓伺服系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其精度最高可達(dá)0.01～0.02mm。此外，磨床上的成型砂輪修正裝置和標(biāo)準(zhǔn)四缸校正裝置亦可采用這種系統(tǒng)。 5. 輔助裝置 機(jī)床上的夾緊裝置，變速裝置、絲杠螺母間隙消除裝置，垂直移動(dòng)部件的平衡裝置，分度裝置，工件和刀具的裝卸、輸送、儲(chǔ)存裝置等，都可以采用液壓傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣做有利于簡(jiǎn)化機(jī)床結(jié)構(gòu)，提高機(jī)床自動(dòng)化的程度。 液壓動(dòng)力滑臺(tái)是利用液壓缸將泵站提供的液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)榛_(tái)運(yùn)動(dòng)所需的機(jī)械能，來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)并完成一定得動(dòng)作循環(huán)，是一種以速度變換為主的中、低壓液壓系統(tǒng)，在高效、專(zhuān)用、自動(dòng)化程度較高的機(jī)床中已得到廣泛的應(yīng)用。因此，在液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)中具有綜合性和代表性，通過(guò)本畢業(yè)設(shè)計(jì)可以全面的應(yīng)用和鞏固所學(xué)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)理論知識(shí)，提高機(jī)械設(shè)計(jì)能力和繪圖能力，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)新技術(shù)、獲取信息和理論聯(lián)系實(shí)際的能力，特別是使學(xué)生在液壓傳動(dòng)與控制的基本理論和應(yīng)用方面得到進(jìn)一步的提高。  合肥工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 設(shè) 計(jì) 題 目 銑削專(zhuān)用機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 成績(jī) 主 要 內(nèi) 容 設(shè)計(jì)一臺(tái)銑削專(zhuān)用機(jī)床液壓系統(tǒng)（含圖）。該液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工件夾緊→工作臺(tái)快進(jìn)→工作臺(tái)工進(jìn)→工作臺(tái)快退→工件松開(kāi)。運(yùn)動(dòng)部件的重力為25000N，快進(jìn)、快退速度為5m/min，工進(jìn)速度為100～1200mm/min，最大行程為400mm，其中工進(jìn)行程為180mm，最大切削力為18000N。采用平面導(dǎo)軌，夾緊缸的行程為20mm，夾緊力為30000N，夾緊時(shí)間為1s。 指 導(dǎo) 教 師 意 見(jiàn) 簽名： 201 年 月 日  設(shè)計(jì)的主要技術(shù)參數(shù) 已知該液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)是：工件夾緊工作臺(tái)快進(jìn)工作臺(tái)工進(jìn)工作臺(tái)快退工件松開(kāi)。運(yùn)動(dòng)部件的重力為25000N，快進(jìn)、快退速度為5m/min，共進(jìn)速度為100~1200mm/min，最大行程為400mm，其中共進(jìn)行程為180mm，最大切削力為18000N。采用平面導(dǎo)軌，夾緊缸的行程為20mm，夾緊力為30000N，夾緊時(shí)間為1s。 第一章 技術(shù)參數(shù)分析 1. 負(fù)載分析 （1） 工作負(fù)載 （2） 摩擦阻力 靜摩擦阻力 動(dòng)摩擦阻力 （3） 慣性負(fù)載 根據(jù)上式計(jì)算可列出各工況負(fù)載及運(yùn)動(dòng)時(shí)間見(jiàn)下表 各工況時(shí)負(fù)載及運(yùn)動(dòng)時(shí)間計(jì)算結(jié)果 工況 液壓缸負(fù)載 F/N 液壓缸推力 速度 運(yùn)動(dòng)時(shí)間 啟動(dòng) 5555.6 0 0 加速 7502.2 0 0 快進(jìn) 2777.8 5 2.64 工進(jìn) 22777.8 0.1~1.2 108~9 快退 2777.8 5 4.8 注：取液壓缸=0.9 。 表1-1  2. 繪制液壓缸負(fù)載圖和速度圖 根據(jù)各工況時(shí)負(fù)載及運(yùn)動(dòng)時(shí)間計(jì)算各結(jié)果表，可繪制負(fù)載行程圖（F—s）如下圖 及速度行程圖（v—s）如下圖。 圖1-1 負(fù)載行程圖（F—s） 圖1-2 速度行程圖（v—s）  3. 初步確定液壓缸參數(shù) （1） 初步確定液壓缸工作壓力 初選液壓缸工作壓力P=3MPa （2） 計(jì)算液壓缸尺寸 為了簡(jiǎn)化專(zhuān)用機(jī)床結(jié)構(gòu)，液壓缸采用單桿活塞，為使快進(jìn)快退相同則用單桿活塞缸的差動(dòng)連接，所以液壓缸無(wú)桿腔面積和有桿面積的關(guān)系應(yīng)為,即活塞直徑d和液壓缸內(nèi)徑D應(yīng)符合d=0.707D。 由表10-4取液壓缸背壓，差動(dòng)時(shí)回油壓力損失,可得液壓缸無(wú)桿腔面積,取液壓缸。 根據(jù)GB/T2348—1993（ISO3320）選D=110mm，活塞桿直徑d= 0.707D=77.77mm；取d=80mm 計(jì)算液壓缸實(shí)際有效工作面積 驗(yàn)算滿(mǎn)足最低速度要求之面積，按試（10.2-6） 本液壓系統(tǒng)采用調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，使用國(guó)產(chǎn)GE系列調(diào)速閥，型號(hào)為AQF3—E66B,從樣本中可差得其,已知給定,則可得 能滿(mǎn)足上式要求。 （3） 液壓缸各工況下壓力，流量及功率的計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果列于下表。  液壓缸各工況下壓力、流量及功率計(jì)算表 工況 負(fù)載/N 回油腔壓力 輸入流量 q/L/min 進(jìn)油腔壓力 輸入功率P/kW 計(jì)算公式 快進(jìn) （差動(dòng)） 啟動(dòng) 5555.6 1.11 加速 7502.2 2.02 恒速 2777.8 25.12 1.02 0.43 工進(jìn) 22777.8 0.8 11.40~0.95 2.90 0.55 快退 起動(dòng) 5555.6 1.24 加速 7502.2 2.83 恒速 2777.8 22.38 1.71 0.638 表1-2  根據(jù)上表可繪制出下圖液壓缸工況圖。 圖1-3 液壓缸工況圖  第二章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1. 擬定液壓系統(tǒng)圖 （1） 選擇液壓基本回路：從工況圖上可以得出 本系統(tǒng)壓力、流量和功率都較小，可以選用單定量泵和溢流閥組成的供油源。 調(diào)速系統(tǒng)可采用調(diào)速閥出口節(jié)流調(diào)速回路，以滿(mǎn)足銑削加工的順銑或逆銑而且速度穩(wěn)定的要求。 速度換接方式。銑削時(shí)位置精度要求不高，可用行程擋鐵控制行程開(kāi)關(guān)使電磁換向閥切換來(lái)實(shí)現(xiàn)換向。 液壓缸快進(jìn)用三位四通電磁換向閥換向。 （2） 組合成液壓系統(tǒng)圖：根據(jù)上述基本回路再加上必要的輔助裝置（如濾油器、壓力表等）可組成如下圖所示的液壓系統(tǒng)，并配以電磁鐵動(dòng)作順序表。 工作程序 YA1 YA2 YA3 快進(jìn) — + + 快退 — + — 停止 — — — 表2-1  圖2-1 液壓系統(tǒng) 2. 選擇液壓元件 （1） 確定液壓泵的容量及電動(dòng)機(jī)功率 液壓泵的選擇 取進(jìn)油壓力損失MPa；回路泄露系數(shù)K=1.1,則液壓泵最高工作壓力 按表10-12取,q=25.12L/min, 根據(jù)上述計(jì)算選用單作用葉片泵，其型號(hào)規(guī)格為YB1—4（排量V=4Ml/r），其流量 確定電機(jī)的功率。在快速時(shí)為最大功率 式中:——液壓泵總效率，取 。 查電機(jī)手冊(cè)，可選用Y列電動(dòng)機(jī)P=4.0kW(n=1440r/min) （2） 選擇液壓控制閥 根據(jù)液壓泵的工作壓力和通過(guò)閥的實(shí)際流量選取，本設(shè)計(jì)采用國(guó)產(chǎn)GE系列液壓閥，各閥選定規(guī)格如下表所示。 液壓元件選擇列表 序號(hào) 元件名稱(chēng) 方案一 方案二 通過(guò)流量（L/min） 1 濾油器 XU—B32100 XU—B32100 29 2 液壓泵 YBX—16 YBX—16 29 3 壓力表開(kāi)關(guān) K—H6 KF3—EA10B 4 三位四通換向器 WE6E50/OAG24 34EF30—E10B 29 5 二位三通換向閥 3WE6A50/OAG24 23EF30—E10B 29 6 單向調(diào)速閥 2FRM5—20/6 AQF3—E10B 29 7 減壓閥 J—FC10D—P—1 JF3—10B 11.4 8 壓力表開(kāi)關(guān) 4K—F10D—1 與三共用 9 單向閥 A—F10D—D/DP1 AF3—EA10B 11.4 10 二位四通換向閥 24DF3B—E10B—B 24EF3—E10B 11.4 表2-2 （3） 確定油管直徑及管接頭 進(jìn)入無(wú)桿腔的流量在快退及差動(dòng)連接時(shí)為，所以流量為 。 取壓油管流速v=3m/s，則 取吸油管v=1m/s,則 查相關(guān)機(jī)械手冊(cè)可選用陰極銅管（GB/T1527——1987），壓油管道選用12mm10mm,吸油管道選用14mm12mm,管接頭可選用擴(kuò)口式接頭（GB/T 5626.1——1985）。 （4） 確定油箱容積  3. 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 （1） 壓力損失 壓力損失計(jì)算共進(jìn)和快退即可（快退時(shí)），其計(jì)算應(yīng)在液壓裝置設(shè)計(jì)好進(jìn)行。 本系統(tǒng)僅計(jì)算工進(jìn)和快退工況時(shí)壓力損失即可，因快進(jìn)時(shí)壓力損失小于快退，系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果列于下表。 工況 管內(nèi)流量 管內(nèi)流速 雷諾數(shù)：Re=vd/ 折算至進(jìn)油路 液壓泵工作時(shí)所需壓力/MPa 流經(jīng)閥 查樣本閥損失曲線(xiàn) 工進(jìn) 進(jìn)油路 V=0.420m/s Re=67.2<2320 0.008 9、4 △pv3=0.05/2 △pv6=0.05 =0.44 3.02 回油路 V=0.189m/s Re=30.24<2320 0.003 5、6、4 △pv3=0.05/2 △pv4=0.72 △pv6=0.05/2 快退 進(jìn)油路 V=1.07m/s Re=171.2<2320 0.018 4、6、5 △pv3=0.1/2 △pv4=0.05 △pv5=0.1/2 △pv6=0.05 =0.30 1.33 回油路 V=2.14m/s Re=342.4<2320 0.0313 5 △pv3=0.38 工進(jìn)及快退時(shí)液壓系統(tǒng)壓力損失結(jié)果 表2-3 （2） 溢流閥調(diào)整壓力 溢流閥工進(jìn)時(shí)的調(diào)整壓力。取=3MPa。 （3） 液壓系統(tǒng)效率 液壓系統(tǒng)效率見(jiàn)式 查樣本液壓泵得; 在工進(jìn)v=1.2m/min時(shí) 在工進(jìn)v=0.1m/min時(shí) 因而得 （4） 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升（只需計(jì)算共進(jìn)時(shí)發(fā)熱和溫升） 葉片泵輸入功率 在工進(jìn)v=0.1m/min時(shí)，系統(tǒng)效率，則系統(tǒng)發(fā)熱量 取系統(tǒng)傳熱系數(shù) 。 油箱散熱面積 式中取V=250L 則油液溫升近似 油液溫升不符合要求，油箱太小，溫升過(guò)高，可更換稍大油箱或使用冷卻裝置。  第三章 集成塊設(shè)計(jì) 1. 將液壓系統(tǒng)圖初步集成，如下圖。 圖3-1  2.頂蓋設(shè)計(jì) 圖 3-2  3.夾緊塊設(shè)計(jì) 圖3-3  4.壓力塊設(shè)計(jì) 圖 3-4  5.中間塊設(shè)計(jì) 圖 3-5  6.底板設(shè)計(jì) 圖 3-6  7.集成塊裝配圖 圖 3-7 8. 集成塊爆炸圖 圖3-8  總結(jié) 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們嚴(yán)格按照液壓設(shè)計(jì)過(guò)程的要求，對(duì)于具體液壓閥，我們都嚴(yán)格按照所需壓力、流量、參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇所規(guī)定的部件。然后，按照所選部件的具體尺寸設(shè)計(jì)集成塊的各個(gè)孔的外部位置尺寸。個(gè)集成塊設(shè)計(jì)完畢后，我們對(duì)其進(jìn)行了在裝配，裝配結(jié)過(guò)良好。 由于團(tuán)隊(duì)總體能力有限，在設(shè)計(jì)過(guò)程中未免會(huì)出現(xiàn)一定錯(cuò)誤，望老師給予糾正。