半自動液壓專用銑床液壓系統(tǒng)的設(shè)計
半自動液壓專用銑床液壓系統(tǒng)的設(shè)計,半自動,液壓,專用,銑床,系統(tǒng),設(shè)計
編號_畢業(yè)設(shè)計(論文)題目:半自動液壓專用銑床液壓系統(tǒng)的設(shè)計無錫技師 學(xué)院(系) 數(shù)控 專業(yè)學(xué) 號: 23 學(xué)生姓名: 張鵬 指導(dǎo)教師: 孫亞波 (職稱: ) 范峰 (職稱: ) 年 月設(shè)計任務(wù)書一、 機床對液壓傳動系統(tǒng)的具體參數(shù)要求液壓缸名稱負載力(N)移動件重力(N)(速度M/min)行程(MM)啟動時間(S)定位夾緊缸運動時間 (S)快進工進快退定位液壓缸20020101夾緊液壓缸400040151進給液壓缸2000150060.356快進工進0.5 30080二.機床類型及動作循環(huán)要求:設(shè)計一臺用成型銑刀在工件上加工出成型面的液壓專用銑床,要求機床工作臺一次可安裝兩只工件,并能同時加工。機床工作循環(huán)為:手工上料 按電鈕 自動定位夾緊 工作臺快進 銑削進給 工作臺快退 夾具松開 手工卸料。摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計的是半自動液壓專用銑床的液壓設(shè)計,專用銑床是根據(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)合輔助材料運用到設(shè)計中,尤其是一些計算、繪圖等細小方面。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。 整個主要設(shè)計過程分成六個部分:參數(shù)的選擇、方案的制定、圖卡的編制、專用銑床的設(shè)計、液壓系統(tǒng)的設(shè)計以及最后有關(guān)的驗算。主體部分基本在圖的編制和液壓系統(tǒng)的設(shè)計兩部分中完成的。 工序分為:手工上料 按電鈕 自動定位夾緊 工作臺快進 銑削進給 工作臺快退 夾具松開 手工卸料。 關(guān)鍵詞:銑削進給,液壓傳動,夾具目 錄第一章、緒論 -1 1.1設(shè)計目的-11.2設(shè)計內(nèi)容及要求1.2.1機床類型及動作循環(huán)要求 1.2.2機床對液壓傳動系統(tǒng)的具體參數(shù)要求第二章、液壓系統(tǒng)的設(shè)計 2.1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計與計算 2.1.1分析工況及設(shè)計要求,繪制液壓系統(tǒng)草圖 2.1.2液壓缸的負載計算2.1.3確定系統(tǒng)的工作壓力2.1.4確定液壓缸的幾何參數(shù)2.2 確定液壓泵規(guī)格和電動機功率及型號2.2.1確定液壓泵規(guī)格2.2.2確定油液的壓力 2.3 確定各類控制閥2.4確定油箱容積與結(jié)構(gòu) 2.5選取液壓油第三章、液壓缸及液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.1確定液壓缸的結(jié)構(gòu)形式 3.2計算液壓缸主要零件的強度和鋼度3.3完成液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和部分零件圖。第四章、管路系統(tǒng)壓力損失的計算第五章、系統(tǒng)熱平衡計算與油箱容積的計算第六章、結(jié)論致謝參考文獻附錄附錄A 液壓元件的規(guī)格附錄B 液壓系統(tǒng)圖第一章 緒論1.1設(shè)計目的畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)理論知識,獨立解決機床設(shè)計問題的能力的一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。因此,通過設(shè)計應(yīng)達到下述目的。a初步掌握正確的設(shè)計思想和設(shè)計的基本方法步驟,鞏固深化和擴大所學(xué)的知識,培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的工作方法和獨立工作能力。b獲得機床總體設(shè)計,結(jié)構(gòu)設(shè)計,零件計算,編寫說明書。繪制部件總裝圖(展開圖,裝配圖)和零件工作圖等方面的基本訓(xùn)練及基本技能。c熟悉有關(guān)標準、規(guī)格、手冊和資料的應(yīng)用。d對專用機床的夜壓系統(tǒng)初具分析能力和改進設(shè)計的能力。1.2設(shè)計內(nèi)容及要求1.2.1機床類型及動作循環(huán)要求:設(shè)計一臺用成型銑刀在工件上加工出成型面的夜壓專用銑床,要求機床工作臺一次可安裝兩只工件,并能同時加工。機床工作循環(huán)為:手工上料 按電鈕 自動定位夾緊 工作臺快進 銑削進給 工作臺快退 夾具松開 手工卸料。1.2.2機床對液壓傳動系統(tǒng)的具體參數(shù)要求液壓系統(tǒng)參數(shù)圖 液壓缸名稱負載力(N)移動件重力(N)(速度M/min)行程(MM)啟動時間(S)定位夾緊缸運動時間(S)快進工進快退定位液壓缸20020101夾緊液壓缸400040151進給液壓缸2000150060.356快進工進0.530080工作臺采用半導(dǎo)軌,導(dǎo)軌面的靜摩擦系數(shù)f=0.2動摩擦系數(shù)f=.0.1 第二章 設(shè)計步驟2.1液壓系統(tǒng)的設(shè)計與計算2.1.1分析工況及設(shè)計要求,繪制液壓系統(tǒng)草圖機床工況由題可知為: 定位液壓缸 夾緊液壓缸 工作臺進給液壓缸 定 位 夾 松 快進 工進 拔銷 緊 開 按設(shè)計要求希望系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,估計到系統(tǒng)的功率不會很大,且連續(xù)工作,所以決定采用單個定量泵、非卸荷式供油系統(tǒng).考慮到銑銷時可能有負的負載力產(chǎn)生,故采用回油節(jié)流調(diào)速的方法,為了提高夾緊缸的穩(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,并能不用減壓閥,使夾緊油源壓力與系統(tǒng)的調(diào)節(jié)一致,以減少液壓元件的數(shù)量,簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),定位后通過行程開控制二位四通電磁閥通點工作控制夾緊缸工作,并采用壓力繼電器,發(fā)訊使工作臺液壓工作以簡化電氣發(fā)訊與控制系統(tǒng),提高系統(tǒng)的可靠性.綜合上面考慮,可繪制出液壓系統(tǒng)圖. (見附頁)2.1.2液壓缸的負載計算:(1)定位液壓缸 已知負載力R=200N (慣性力與摩擦力可以忽略不計)(2)夾緊液壓缸已知負載力R=4000N (慣性力與摩擦力可以忽略不計)(3)工作臺液壓缸有效負載力R=200N (已知)慣性力Rm=ma=1500/9.8/(6/60-0)/0.5=30.6N(按等加速處理)摩擦力由液壓缸的密封阻力與滑臺運動的摩擦力組成,當(dāng)密阻力按5%有效作用力估算時,總的摩擦阻力:Rf=0.05Rw+Fc=0.05*2000+0.2*1500=4000N故負載力:R=Rw+Rm+Rf=2000+30.6+400=2430.6N2.1.3確定系統(tǒng)的工作壓力因為夾緊液壓缸的作用很大,所以可以按其工作負載來選定系統(tǒng)的壓力由設(shè)計參考資料可以初定系統(tǒng)的壓力為0.8 1MPa,為使液壓缸體積緊湊,可以取系統(tǒng)的壓力為P1=1.5MPa2.1.4確定夜壓缸的幾何參數(shù)(1) 定位液壓缸的D=考慮到液壓缸的結(jié)構(gòu)與制造的方便性,以及插銷的結(jié)構(gòu)尺寸等因素,參考手冊-可以取D=32mm,d=16mm(2)夾緊液壓缸D=實取D=63mm, d=32mm(3)進給液壓缸因采用雙出桿液壓缸,所以D = 按工作壓力,可以選桿徑d=0.3D代入上上式得:D=一般可取背壓P2=0.5MPa(對低壓系統(tǒng)而言),代入上式有:D=取進給液壓缸系列化的標準尺寸為:D=63mm, d=20mm2.2確定液壓泵規(guī)格和電動機功率及型號2.2.1確定液壓泵規(guī)格(a)確定理論流量定位液壓缸最大的流量:Q1=A1v=D/4L/t=3.140.032/41010/1=8.0410m/s=0.4824L/min 夾緊液壓缸最大流量Q2=A1v=D/4L/t=3.140.063/41510/1=4.6810m/s=2.8L/min因為有兩個夾緊缸同時工作,所以Q2=2 Q2=22.8=5.6L/min進給液壓缸最大流量Q3=A2v=D-d)/4v=3.140.063-0.02)/46=0.0168m/s=1008L/min (b)確定液壓泵流量由于定位,夾緊,進給液壓缸是分時工作的,所以其中液壓缸的最大流量既是系統(tǒng)的最大理論流量,另外考慮到泄漏和益流閥的益流流量,可以取液壓泵流量為系統(tǒng)最大流量的1.1 1.3倍,現(xiàn)取1.2倍計算則有: Q泵=1.2Q3=1.216.8=20.16L/min采用低壓齒輪泵,則可選取CB-B25為系統(tǒng)的供油泵,其額定流量為25L/min,額定壓力為2.5Mpa,額定轉(zhuǎn)速為24.17r/s(1450r/min)(C)確定電動機功率及型號 電動機功率N=PQ/612=2525/6120.8=1.28KW按CB-B*型齒輪泵技術(shù)規(guī)格,查得驅(qū)動電動機功率為1.3KW,或取電動機功率略大一點的交流電機動機型號為JQ2 22 4額定功率為1.5KW,轉(zhuǎn)速為1450r/min2.2.2確定油液的壓力 (a)定位缸油液的壓力已知F=200N D=32mm d=16mm Q=0.4824L/min求:P1因為 F = A1 P = DP=3.14/40.032P1所以P1 = 2.48810Pa (b)夾緊缸油液的壓力已知F=4000N D=63mm d=32mm Q=5.6L/min求:P2因為 F = A1 P =DP=3.14/40.063P1所以P2 = 1.28383510Pa2.3確定各類控制閥系統(tǒng)工作壓力為1.5MPa,油泵額定最高壓力為2.5MPa,所以可以選取額定壓力大于或等于2.5MPa的各種元件,起流量按實際情況分別選取.目前,中低壓系統(tǒng)的液壓元件,多按6.3MPa系列的元件選取,所以可以選取.溢流閥的型號為: Y-25B工作臺液壓缸換向型號為:34D-25BY,快進二位二通電磁閥型號Q 10B;背壓閥型號為:B - 25B定位,夾緊系統(tǒng)的最大流量為2.8L/min,所以可以選取.單向閥型號為I 10B;換向閥型號24D-10B 23D-10B;單向順序閥型號為XI-B10B.蓄能器供油量僅作定位夾緊系統(tǒng)在工作臺快進,工進與快退時,補充泄漏和保持壓力之用,其補油量極其有限,所以可以按各種最小的規(guī)格選取,現(xiàn)取N Q 0.6/10 型膠囊式蓄能器,當(dāng)P=15%時,其有效補油體積為V=0.07L。濾油器可選用型號為wv -25 - 180J的網(wǎng)式濾油器,過濾精度為180um壓力表可選用 Y 60 型量程6.3MPa的普通精度等級的量表,選用量程較高的壓力表可以避免在系統(tǒng)有壓力沖擊時經(jīng)常損壞,但量程選得過大會使觀察和調(diào)整的精度降低.管道通徑與材料:閥類一徑選定,管道的通徑基本上已經(jīng)決定,既管道的通徑同于閥類進出油口的通徑,只有在有特殊需要時才按管內(nèi)平均要求計算管道通徑.按標準:(1) 通徑25L/min流量處, 選用通徑的管道10L/min流量處, 選用通徑的管道為便于安裝,可以采取紫銅管,擴口接頭安裝方式.(2) 壁厚按強度公式有:p.d/2其中,紫銅的=250kgf/cm2為安全起見,可取P=2.5MPa來計算:122.5 12/2 25 =0.6mm82.5 8/2 25 =0.4mm所以可取12,壁厚1mm和8,壁厚0.8mm的紫銅管,考慮到擴口處管子的強度,壁厚可以略有增加,一般按常用紫銅管的規(guī)格選取即可(對低壓系統(tǒng)而言),對高壓系統(tǒng)必須進行計算。2.4確定油箱容積與結(jié)構(gòu) 因為是低壓系統(tǒng),油箱容積按經(jīng)驗公式計算:油箱容積V= ( )Q現(xiàn)取 V= = = 100L結(jié)構(gòu)可以采用開式,分力,電動機垂直安置式標準油箱。2.5.選取液壓油該系統(tǒng)為一般金屬切削機床液壓傳動,所以在環(huán)境溫度為-之間時,一般可選用號或號機械油。冷天氣用號機械油,熱天氣用號機械油。第三章 液壓缸及液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1確定液壓缸的結(jié)構(gòu)形式液壓缸的結(jié)構(gòu)形式是指他的類型,安裝方法,密封形式,緩沖結(jié)構(gòu),排氣等.定位與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,簡化結(jié)構(gòu),采用“”型密封圈;由于行程很短,運動部件質(zhì)量很小,速度也不大,不必考慮緩沖結(jié)構(gòu);排氣螺塞也可以由油塞接頭來代替.工作臺液壓缸采用裝配活塞,雙出桿,缸體固定定形式,采用雙出桿可以使活塞桿在工作時處于受拉伸應(yīng)力狀態(tài),有利于提高活塞桿的穩(wěn)定性,并且可以減小活塞桿的直徑,活塞上才用單個“”型密封圈,另外,由于工作材料為鑄鐵,加工時粉塵及小片狀或針狀的鐵銷較多,所以有加上了一個防塵圈,夾緊液壓缸的的防塵圈也是鑒于同樣原因安放的.由于機床工作臺作直線進給運動,在運動方向上沒有嚴格的定位要求(這一點與一般鉆銷動頭液壓缸的要求有所區(qū)別),不必采用機構(gòu)??焱耸?,可以采用電氣行程開關(guān)預(yù)先發(fā)訊,使三位四通換向閥切至中位,工作臺停住,避免剛性沖擊;排氣也采用松開油管進油螺塞的方法進行,而不設(shè)專門的放棄螺塞。3.2計算液壓缸主要零件的強度和鋼度定位夾緊油缸的內(nèi)油和長度較小,一般可以按厚壁筒強度計算公式來估計必須的厚壁,有公式:=/(-)當(dāng)額定壓力Pn6.3MPa時,取鋼=b/n=4500/6=750kgf/cm2=75MPaPp = Pn 150% = 2.5 150% =3.75MPa將鋼,Pp的值及定位,夾緊液壓缸的直徑D代入計算公式可得:定3.2/2(-1)0.072cm=0. 72mm夾3.2/2(-1)0.142cm=1. 42mm工作臺液壓缸壁厚用薄壁筒計算公式來求:工 Pp D/2 = 3.75 6.3/2 75 = 0.158cm = 1.58mm從以上計算可以看出,對與小型底壓 ( D 100mm, Pn 2.5MPa ) 液壓缸按強度條件計算出來的缸壁厚度尺寸是很小的,因此,在設(shè)計這類液壓鋼事,可以先不計算,而直接按機械結(jié)構(gòu)尺寸的需要,主要是缸體與缸蓋的連接出的尺寸,及考慮到缸體缸度所需的基本厚度尺寸,直接設(shè)計制圖,然后進行強度校核.這樣做在一般的情況下,均可滿足強度要求.而對于高壓的液壓缸或鑄鐵材料的缸體、缸壁的強度估算是必要的這樣可以避免結(jié)構(gòu)設(shè)計圖的返工和修改。對于缸蓋,活塞桿聯(lián)接件,鑒于與上相同的原因,強度計算一般可以放在結(jié)構(gòu)設(shè)計后的強度校核中進行。3.3完成液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和部分零件圖。液壓缸的活塞寬度,一般可取b 0.4D ,同時應(yīng)該考慮密封圈安裝時的必要幾何尺寸,缸蓋應(yīng)該考慮到進油及加工工藝要求,缸體連接處應(yīng)考慮必要的導(dǎo)向與支撐的結(jié)構(gòu)尺寸。小型定位, 夾緊傳動液壓缸與傳動液壓缸在結(jié)構(gòu)與安裝方法上不盡相同,總之要使結(jié)構(gòu)設(shè)計達到結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、安裝方便、取材便利、強度足夠、要求輸出力、位移和功率,也要能達到設(shè)計要求。根據(jù)上述液壓缸的結(jié)構(gòu)特點及內(nèi)徑、桿徑、行程等要求,液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(如圖A1)。第四章 管路系統(tǒng)壓力損失的計算由于定位、夾緊、回路在夾緊后的流量幾乎為零,即管路系統(tǒng)的壓力損失,主要應(yīng)在工作臺液壓缸回路中進行計算。按快進時,最大流量來估計壓力損失 Q3 = 16.8L/ min來考慮(因泵的額定流量Q=25L/min)??倝毫p失 p=p沿+p局其中:p沿-管路中沿程阻力+損失之和p局-管路中局部阻力損失系各閥類元件的阻力之和一般,簡單的低壓金屬切削機床液壓系統(tǒng)中p 值可取(0.10.3) Pn(Pn為系統(tǒng)調(diào)整壓力)。壓力閥調(diào)整壓力的確定:Py=1.1Pn=1.1 * 1.5 =1.65MPa由于系統(tǒng)壓力在初步設(shè)計時一般取泵的額定壓力的50%70%目的是為了延長泵的壽命或減少噪音。所以泵源總有一定的壓力儲備,系統(tǒng)的調(diào)整壓力可在試車階段進一步調(diào)節(jié)。順序閥的控制壓力可以選擇為先動液壓缸最大起動壓值的150%200%,而必須比系統(tǒng)調(diào)整壓力低,順序閥的控制壓力可調(diào)節(jié)為0.60.7MPa。壓力蓄電器發(fā)訊時壓力必須比系統(tǒng)額定壓力值稍小一些 ,可調(diào)節(jié)1.41.5MPa。第五章 系統(tǒng)熱平衡計算與油箱容積的計算系統(tǒng)發(fā)熱量可以由功能守恒平均有效功率的概念,本設(shè)計中定位夾緊液壓泵功率很小,所以略去不計。第六章 畢業(yè)設(shè)計總結(jié)通過此次畢業(yè)設(shè)計,使自己有了更深層次地了解了設(shè)計液壓系統(tǒng)時的一些方法及過程以及繪制有關(guān)零件時應(yīng)注意的一些細小環(huán)節(jié)。本次設(shè)計不算太好,只可以說大致完成了指導(dǎo)老師所提出的要求,畢竟在設(shè)計過程中對一些參數(shù)的選擇上還存在一些不太全面、不合理的選擇(選擇的參數(shù)有些太靠近極限)。在今后遇到類似的情況將重點對待參數(shù)的選擇以及計算。致謝:在整個設(shè)計過程中,我始終感覺到指導(dǎo)老師范老師和孫老師那種誨人不倦的高風(fēng)亮節(jié),這將永遠激勵著我。在我遇到困難的時候,孫老師總是耐心的引導(dǎo)我將困難解決并指出我在設(shè)計過程中存在的一些細小的問題以及制圖中存在的問題。在此,我感謝孫老師和范老師在這次畢業(yè)設(shè)計中予以我的極大幫助。參考文獻1. 季名善,齊人光主編.液氣壓傳動.上海:機械工業(yè)出版社,20012. 王之櫟,王大康主編.機械設(shè)計綜合課程設(shè)計.北京: 機械工業(yè)出版社,20033. 胡荊生主編.公差配合與技術(shù)測量基礎(chǔ).北京:中國勞動社會保障出版社.20004. 陳海魁主編.機械制造工藝基礎(chǔ). 北京:中國勞動社會保障出版社.20005. 陳??骶?機械基礎(chǔ). 北京:中國勞動社會保障出版社.20016. 趙家齊主編.機械制造工藝書. 北京: 機械工業(yè)出版社,20007. 孫麗媛主編.機械制造工藝及專用夾具設(shè)計指導(dǎo). 治金工業(yè)出版社,2003液壓元件型號規(guī)格 序 號元 件 名 稱通 過 流 量q(L.min)型 號 規(guī) 格1低壓齒輪泵25CB-B252溢流閥25Y-253單向閥2.8I-10B4單向閥20.16B-25B5三位四通閥2534D-25BY6快進二位二通電磁閥2522D-25B7調(diào)速閥1Q-10B8二位四通換向閥2.824D-10B9單向閥2.8XI-B10B10壓力蓄電器DP1-63B11蓄能器NXQ-0.6/1012電動機JQ2-22-413壓力表Y-6014濾油器25WU-25180J15二位三通換向閥1023D-10B 液 壓 系 統(tǒng) 圖 編號_畢業(yè)設(shè)計題目:半自動液壓專用銑床液壓系統(tǒng)的設(shè)計 繼續(xù)教育 學(xué)院(系) 數(shù)控技術(shù) 專業(yè)學(xué) 號: 23 學(xué)生姓名: 張鵬 指導(dǎo)教師: 孫亞波 (職稱: ) 范 豐 (職稱: ) 年 月設(shè)計任務(wù)書一、 機床對液壓傳動系統(tǒng)的具體參數(shù)要求液壓缸名稱負載力(N)移動件重力(N)(速度M/min)行程(MM)啟動時間(S)定位夾緊缸運動時間 (S)快進工進快退定位液壓缸20020101夾緊液壓缸400040151進給液壓缸2000150060.356快進工進0.5 30080二.機床類型及動作循環(huán)要求:設(shè)計一臺用成型銑刀在工件上加工出成型面的液壓專用銑床,要求機床工作臺一次可安裝兩只工件,并能同時加工。機床工作循環(huán)為:手工上料 按電鈕 自動定位夾緊 工作臺快進 銑削進給 工作臺快退 夾具松開 手工卸料。摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計的是半自動液壓專用銑床的液壓設(shè)計,專用銑床是根據(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)合輔助材料運用到設(shè)計中,尤其是一些計算、繪圖等細小方面。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。 整個主要設(shè)計過程分成六個部分:參數(shù)的選擇、方案的制定、圖卡的編制、專用銑床的設(shè)計、液壓系統(tǒng)的設(shè)計以及最后有關(guān)的驗算。主體部分基本在圖的編制和液壓系統(tǒng)的設(shè)計兩部分中完成的。 工序分為:手工上料 按電鈕 自動定位夾緊 工作臺快進 銑削進給 工作臺快退 夾具松開 手工卸料。 關(guān)鍵詞:銑削進給,液壓傳動,夾具目 錄第一章、緒論 1 1.1設(shè)計目的 11.2設(shè)計內(nèi)容及要求 11.2.1機床類型及動作循環(huán)要求 1 1.2.2機床對液壓傳動系統(tǒng)的具體參數(shù)要求 1第二章、液壓系統(tǒng)的設(shè)計 2 2.1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計與計算 2 2.1.1分析工況及設(shè)計要求,繪制液壓系統(tǒng)草圖 2 2.1.2液壓缸的負載計算 22.1.3確定系統(tǒng)的工作壓力 32.1.4確定液壓缸的幾何參數(shù) 32.2確定液壓泵規(guī)格和電動機功率及型號 32.2.1確定液壓泵規(guī)格 32.2.2確定油液的壓力 42.3 確定各類控制閥 52.4確定油箱容積與結(jié)構(gòu) 6 2.5選取液壓油 6第三章、液壓缸及液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計 7 3.1確定液壓缸的結(jié)構(gòu)形式 7 3.2計算液壓缸主要零件的強度和鋼度 73.3完成液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和部分零件圖 8第四章、管路系統(tǒng)壓力損失的計算 9第五章、系統(tǒng)熱平衡計算與油箱容積的計算 105.1液壓系統(tǒng)的性能估算 105.1.1液壓系統(tǒng)的效率 105.1.2液壓系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升 10第六章、結(jié)論 11致謝 12參考文獻 13附錄A 液壓元件的規(guī)格14附錄B 液壓系統(tǒng)圖 15半自動液壓專用銑床液壓系統(tǒng)的設(shè)計第一章 緒論1.1設(shè)計目的畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)理論知識,獨立解決機床設(shè)計問題的能力的一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。因此,通過設(shè)計應(yīng)達到下述目的。a初步掌握正確的設(shè)計思想和設(shè)計的基本方法步驟,鞏固深化和擴大所學(xué)的知識,培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的工作方法和獨立工作能力。b獲得機床總體設(shè)計,結(jié)構(gòu)設(shè)計,零件計算,編寫說明書。繪制部件總裝圖(展開圖,裝配圖)和零件工作圖等方面的基本訓(xùn)練及基本技能。c熟悉有關(guān)標準、規(guī)格、手冊和資料的應(yīng)用。d對專用機床的液壓系統(tǒng)初具分析能力和改進設(shè)計的能力。1.2設(shè)計內(nèi)容及要求1.2.1機床類型及動作循環(huán)要求:設(shè)計一臺用成型銑刀在工件上加工出成型面的液壓專用銑床,要求機床工作臺一次可安裝兩只工件,并能同時加工。機床工作循環(huán)為:手工上料 按電鈕 自動定位夾緊 工作臺快進 銑削進給 工作臺快退 夾具松開 手工卸料。1.2.2機床對液壓傳動系統(tǒng)的具體參數(shù)要求表1-1液壓系統(tǒng)參數(shù) 液壓缸名稱負載力(N)移動件重力(N)(速度M/min)行程(MM)啟動時間(S)定位夾緊缸運動時間(S)快進工進快退定位液壓缸20020101夾緊液壓缸400040151進給液壓缸2000150060.356快進工進0.530080工作臺采用半導(dǎo)軌,導(dǎo)軌面的靜摩擦系數(shù)f=0.2動摩擦系數(shù)f=.0.1 第二章 設(shè)計步驟2.1液壓系統(tǒng)的設(shè)計與計算2.1.1分析工況及設(shè)計要求,繪制液壓系統(tǒng)草圖機床工況由題可知為: 定 位 夾 松 快進 工進 拔銷 緊 開 定位液壓缸 夾緊液壓缸 工作臺進給液壓缸 按設(shè)計要求希望系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,估計到系統(tǒng)的功率不會很大,且連續(xù)工作,所以決定采用單個定量泵、非卸荷式供油系統(tǒng).考慮到銑銷時可能有負的負載力產(chǎn)生,故采用回油節(jié)流調(diào)速的方法,為了提高夾緊缸的穩(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,并能不用減壓閥,使夾緊油源壓力與系統(tǒng)的調(diào)節(jié)一致,以減少液壓元件的數(shù)量,簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),定位后通過行程開控制二位四通電磁閥通點工作控制夾緊缸工作,并采用壓力繼電器,發(fā)訊使工作臺液壓工作以簡化電氣發(fā)訊與控制系統(tǒng),提高系統(tǒng)的可靠性.綜合上面考慮,可繪制出液壓系統(tǒng)圖. (見附頁)2.1.2液壓缸的負載計算:(1)定位液壓缸 已知負載力F=200N (慣性力與摩擦力可以忽略不計)(2)夾緊液壓缸已知負載力F=4000N (慣性力與摩擦力可以忽略不計)(3)工作臺液壓缸有效負載力F=200N (已知)慣性力Fm=ma=1500/9.8/(6/60-0)/0.5=30.6N(按等加速處理)摩擦力由液壓缸的密封阻力與滑臺運動的摩擦力組成,當(dāng)密阻力按5%有效作用力估算時,總的摩擦阻力:Ff=0.05Rw+Fc=0.05*2000+0.2*1500=4000N故負載力:F=Fw+Fm+Ff=2000+30.6+400=2430.6N2.1.3確定系統(tǒng)的工作壓力因為夾緊液壓缸的作用很大,所以可以按其工作負載來選定系統(tǒng)的壓力由設(shè)計參考資料可以初定系統(tǒng)的壓力為0.8 1MPa,為使液壓缸體積緊湊,可以取系統(tǒng)的壓力為p1=1.5MPa2.1.4確定夜壓缸的幾何參數(shù)(1) 定位液壓缸/桿的直徑D=考慮到液壓缸的結(jié)構(gòu)與制造的方便性,以及插銷的結(jié)構(gòu)尺寸等因素,見文獻1可以取D=32mm,d=16mm(2)夾緊液壓缸/桿的直徑D=實取D=63mm, d=32mm(3)進給液壓缸/桿的直徑因采用雙出桿液壓缸,所以D = 按工作壓力,可以選桿徑d=0.3D代入上上式得:D=一般可取背壓P2=0.5MPa(對低壓系統(tǒng)而言),代入上式有:D=取進給液壓缸系列化的標準尺寸為:D=63mm, d=20mm2.2確定液壓泵規(guī)格和電動機功率及型號2.2.1確定液壓泵規(guī)格(a)確定理論流量定位液壓缸最大的流量:Q1=A1v=(D/4)L/t=(3.140.032)/41010/1=8.0410m/s=0.4824L/min 夾緊液壓缸最大流量Q2=A1v=(D/4)L/t=(3.140.063/4)1510/1=4.6810m/s=2.8L/min因為有兩個夾緊缸同時工作,所以Q2=2 Q2=22.8=5.6L/min進給液壓缸最大流量Q3=A2v=(D-d)/4v=3.14(0.063-0.02)/46=0.0168m/s=1008L/min (b)確定液壓泵流量由于定位,夾緊,進給液壓缸是分時工作的,所以其中液壓缸的最大流量既是系統(tǒng)的最大理論流量,另外考慮到泄漏和益流閥的益流流量,見文獻1可以取液壓泵流量為系統(tǒng)最大流量的1.1 1.3倍,現(xiàn)取1.2倍計算則有: Q泵=1.2Q3=1.216.8=20.16L/min采用低壓齒輪泵,則可選取CB-B25為系統(tǒng)的供油泵,其額定流量為25L/min,額定壓力為2.5Mpa,額定轉(zhuǎn)速為24.17r/s(1450r/min)(C)確定電動機功率及型號 電動機功率P=pQ/612=2525/6120.8=1.28KW按CB-B25型齒輪泵技術(shù)規(guī)格,查得驅(qū)動電動機功率為1.3KW,或取電動機功率略大一點的交流電機現(xiàn)取電動機型號為JQ2 22 4額定功率為1.5KW,轉(zhuǎn)速為1450r/min2.2.2確定油液的壓力 (a)定位缸油液的壓力已知F=200N D=32mm d=16mm Q=0.4824L/min求:P1因為 F = A1 P = DP=3.14/40.032P1所以P1 = 2.48810Pa (b)夾緊缸油液的壓力已知F=4000N D=63mm d=32mm Q=5.6L/min求:P2因為 F = A1 P =DP=3.14/40.063P1所以P2 = 1.2810Pa2.3確定各類控制閥系統(tǒng)工作壓力為1.5MPa,油泵額定最高壓力為2.5MPa,所以可以選取額定壓力大于或等于2.5MPa的各種元件,起流量按實際情況分別選取.目前,中低壓系統(tǒng)的液壓元件多按6.3MPa系列的元件選取,所以可以選取.見文獻1溢流閥的型號為: Y-25B工作臺液壓缸換向型號為:34D-25BY,快進二位二通電磁閥型號Q 10B;背壓閥型號為:B - 25B定位,夾緊系統(tǒng)的最大流量為2.8L/min,所以可以選取.單向閥型號為I 10B;換向閥型號24D-10B 23D-10B;單向順序閥型號為XI-B10B.蓄能器供油量僅作定位夾緊系統(tǒng)在工作臺快進,工進與快退時,補充泄漏和保持壓力之用,其補油量極其有限,所以可以按各種最小的規(guī)格選取,現(xiàn)取N Q 0.6/10 型膠囊式蓄能器,當(dāng)P=15%時,其有效補油體積為V=0.07L。濾油器可選用型號為wv -25 - 180J的網(wǎng)式濾油器,過濾精度為180um壓力表可選用 Y 60 型量程6.3MPa的普通精度等級的量表,選用量程較高的壓力表可以避免在系統(tǒng)有壓力沖擊時經(jīng)常損壞,但量程選得過大會使觀察和調(diào)整的精度降低.管道通徑與材料:閥類一經(jīng)選定,管道的通徑基本上已經(jīng)決定,既管道的通徑同于閥類進出油口的通徑,只有在有特殊需要時才按管內(nèi)平均要求計算管道通徑.按標準:(1) 通徑25L/min流量處, 選用通徑的管道10L/min流量處, 選用通徑的管道為便于安裝,可以采取紫銅管,擴口接頭安裝方式.(2) 壁厚按強度公式有:p.d/2其中,紫銅的=250kgf/cm2為安全起見,可取P=2.5MPa來計算:122.5 12/2 25 =0.6mm82.5 8/2 25 =0.4mm所以可取12,壁厚1mm和8,壁厚0.8mm的紫銅管,考慮到擴口處管子的強度,壁厚可以略有增加,一般按常用紫銅管的規(guī)格選取即可(對低壓系統(tǒng)而言),對高壓系統(tǒng)必須進行計算。2.4確定油箱容積與結(jié)構(gòu) 因為是低壓系統(tǒng),油箱容積按經(jīng)驗公式計算:油箱容積V= ( )Q現(xiàn)取 V= = = 100L結(jié)構(gòu)可以采用開式、分立,電動機垂直安置式標準油箱。2.5.選取液壓油該系統(tǒng)為一般金屬切削機床液壓傳動,所以在環(huán)境溫度為-之間時,一般可選用號或號機械油。冷天氣用號機械油,熱天氣用號機械油。第三章 液壓缸及液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1確定液壓缸的結(jié)構(gòu)形式液壓缸的結(jié)構(gòu)形式是指他的類型,安裝方法,密封形式,緩沖結(jié)構(gòu),排氣等.定位與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,簡化結(jié)構(gòu),采用“”型密封圈;由于行程很短,運動部件質(zhì)量很小,速度也不大,不必考慮緩沖結(jié)構(gòu);排氣螺塞也可以由油塞接頭來代替.工作臺液壓缸采用裝配活塞,雙出桿,缸體固定定形式,采用雙出桿可以使活塞桿在工作時處于受拉伸應(yīng)力狀態(tài),有利于提高活塞桿的穩(wěn)定性,并且可以減小活塞桿的直徑,活塞上才用單個“”型密封圈,另外,由于工作材料為鑄鐵,加工時粉塵及小片狀或針狀的鐵銷較多,所以有加上了一個防塵圈,夾緊液壓缸的的防塵圈也是鑒于同樣原因安放的.由于機床工作臺作直線進給運動,在運動方向上沒有嚴格的定位要求(這一點與一般鉆銷動頭液壓缸的要求有所區(qū)別),不必采用機構(gòu)??焱耸?,可以采用電氣行程開關(guān)預(yù)先發(fā)訊,使三位四通換向閥切至中位,工作臺停住,避免剛性沖擊;排氣也采用松開油管進油螺塞的方法進行,而不設(shè)專門的放棄螺塞。3.2計算液壓缸主要零件的強度和鋼度定位夾緊油缸的內(nèi)油和長度較小,一般可以按厚壁筒強度計算公式來估計必須的厚壁,有公式:=/(-)當(dāng)額定壓力Pn6.3MPa時,取鋼=b/n=4500/6=750kgf/cm2=75MPaPp = Pn 150% = 2.5 150% =3.75MPa將鋼,Pp的值及定位,夾緊液壓缸的直徑D代入計算公式可得:定3.2/2(-1)0.072cm=0. 72mm夾3.2/2(-1)0.142cm=1. 42mm工作臺液壓缸壁厚用薄壁筒計算公式來求:工 Pp D/2 = 3.75 6.3/2 75 = 0.158cm = 1.58mm從以上計算可以看出,對與小型底壓 ( D 100mm, Pn 2.5MPa ) 液壓缸按強度條件計算出來的缸壁厚度尺寸是很小的,因此,在設(shè)計這類液壓鋼事,可以先不計算,而直接按機械結(jié)構(gòu)尺寸的需要,主要是缸體與缸蓋的連接出的尺寸,及考慮到缸體缸度所需的基本厚度尺寸,直接設(shè)計制圖,然后進行強度校核.這樣做在一般的情況下,均可滿足強度要求.而對于高壓的液壓缸或鑄鐵材料的缸體、缸壁的強度估算是必要的這樣可以避免結(jié)構(gòu)設(shè)計圖的返工和修改。對于缸蓋,活塞桿聯(lián)接件,鑒于與上相同的原因,強度計算一般可以放在結(jié)構(gòu)設(shè)計后的強度校核中進行。3.3完成液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和部分零件圖。液壓缸的活塞厚度,一般可取b 0.4D ,同時應(yīng)該考慮密封圈安裝時的必要幾何尺寸,缸蓋應(yīng)該考慮到進油及加工工藝要求,缸體連接處應(yīng)考慮必要的導(dǎo)向與支撐的結(jié)構(gòu)尺寸。小型定位, 夾緊傳動液壓缸與傳動液壓缸在結(jié)構(gòu)與安裝方法上不盡相同,總之要使結(jié)構(gòu)設(shè)計達到結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、安裝方便、取材便利、強度足夠、要求輸出力、位移和功率,也要能達到設(shè)計要求。根據(jù)上述液壓缸的結(jié)構(gòu)特點及內(nèi)徑、桿徑、行程等要求,液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(見附錄B)。第四章 管路系統(tǒng)壓力損失的計算由于定位、夾緊、回路在夾緊后的流量幾乎為零,即管路系統(tǒng)的壓力損失,主要應(yīng)在工作臺液壓缸回路中進行計算。按快進時,最大流量來估計壓力損失 Q3 = 16.8L/ min來考慮(因泵的額定流量Q=25L/min)??倝毫p失 p=p沿+p局其中:p沿-管路中沿程阻力+損失之和p局-管路中局部阻力損失系各閥類元件的阻力之和一般,簡單的低壓金屬切削機床液壓系統(tǒng)中p 值可取(0.10.3) Pn(Pn為系統(tǒng)調(diào)整壓力)見文獻1。壓力閥調(diào)整壓力的確定:Py=1.1Pn=1.1 * 1.5 =1.65MPa由于系統(tǒng)壓力在初步設(shè)計時一般取泵的額定壓力的50%70%目的是為了延長泵的壽命或減少噪音。所以泵源總有一定的壓力儲備,系統(tǒng)的調(diào)整壓力可在試車階段進一步調(diào)節(jié)。順序閥的控制壓力可以選擇為先動液壓缸最大起動壓值的150%200%,而必須比系統(tǒng)調(diào)整壓力低,順序閥的控制壓力可調(diào)節(jié)為0.60.7MPa。壓力蓄電器發(fā)訊時壓力必須比系統(tǒng)額定壓力值稍小一些 ,可調(diào)節(jié)1.41.5MPa。第五章 系統(tǒng)熱平衡計算與油箱容積的計算5.1液壓系統(tǒng)的性能估算5.1.1液壓系統(tǒng)的效率取泵的效率B=0.75,液壓缸的機械效率G=0.9,回路效率為:當(dāng)工進速度為1m/min。C=(1.962.488105)/(61.28106)=0.29 當(dāng)工進速度為60mm/min時,C=(0.1224105)/(61.28106)=0.0178=0.750.9(0.290.0178)=0.1960.0125.1.2液壓系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升只驗算系統(tǒng)在工進時發(fā)熱和溫升。定量泵的輸入功率為:P=(pyQb)/ =(1.281066)/(0.7560103)kw=0.36kw工進時系統(tǒng)的效率=0.012,系統(tǒng)發(fā)熱量為:H= P(1-)=0.036(1-0.012)kw=0.356kw取散熱系數(shù)K=1510-3kw/m2,油箱散熱面積A=0.0653m2時,溫升的近似值為: T=H/KA=(0.356103)/(150.065)=33.55055第六章 畢業(yè)設(shè)計總結(jié)為期10個星期的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束,也就意味著我的大學(xué)生活即將結(jié)束,但在這10個星期的時間里我學(xué)到了很多知識和技能。作為一名數(shù)控專業(yè)的大專生,我在大學(xué)三年的學(xué)習(xí)生活中,系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了數(shù)控及其相關(guān)專業(yè)的各門課程。我的畢業(yè)設(shè)計課題為半自動液壓專用銑床液壓系統(tǒng)的設(shè)計,通過這次設(shè)計我更深入的復(fù)習(xí)和理解了大學(xué)所學(xué)的相關(guān)內(nèi)容。半自動液壓專用銑床能夠一次可安裝兩只工件,而且又能同時加工。機床的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,估計到系統(tǒng)的功率不會很大,且連續(xù)工作,所以決定采用單個定量泵、非卸荷式供油系統(tǒng).考慮到銑銷時可能有負的負載力產(chǎn)生,故采用回油節(jié)流調(diào)速的方法,為了提高夾緊缸的穩(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,并能不用減壓閥,使夾緊油源壓力與系統(tǒng)的調(diào)節(jié)一致,以減少液壓元件的數(shù)量,簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),定位后通過行程開控制二位四通電磁閥通點工作控制夾緊缸工作,并可以采用壓力蓄電器發(fā)訊使工作臺液壓工作以簡化電氣發(fā)訊與控制系統(tǒng),提高系統(tǒng)的可靠性。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我掌握了做機械設(shè)計的基本方法和思路,為今后的工作打下了基礎(chǔ),現(xiàn)將感受總結(jié)如下:首先,我學(xué)會了對相關(guān)機床的檢索,一切機械設(shè)計研究都是建立在前人研究的基礎(chǔ)之上的。因此,對于相關(guān)數(shù)據(jù)資料的檢索顯得尤為重要。在現(xiàn)代社會中,隨著計算機的普及以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,對于各種機床的數(shù)據(jù)資料的檢索已經(jīng)從圖書館的紙質(zhì)資料轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)平臺下的電子文檔。通過畢業(yè)設(shè)計,我詳細的學(xué)習(xí)并掌握了IEEE、中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)庫的檢索與使用。其次,在對半自動液壓專用銑床基本概念與基本理論的熟練掌握的基礎(chǔ)之上的。我的畢業(yè)設(shè)計的課題就是對液壓缸的負載、流量、直徑等一些簡化計算的。而這恰恰是建立在我對液壓缸、液壓泵和液壓閥的基本問題的深入理解的基礎(chǔ)之上的。通過這次畢業(yè)設(shè)計強化了我對大學(xué)期間所學(xué)的基礎(chǔ)課以及專業(yè)課的認識和理解,鞏固了我的知識體系結(jié)構(gòu),為今后的工作打下了理論基礎(chǔ)。最后,通過這次畢業(yè)設(shè)計還使我了解了科技論文的寫作規(guī)范,熟悉了offic系列軟件在文字處理與排版等方面的使用。這次畢業(yè)設(shè)計不是簡簡單單的完成了一個課題,練習(xí)了我的畫圖能力,鍛煉了我分析解決問題的能力,為今后的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。致謝 感謝孫老師他們嚴謹細致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣;他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。 在此次半自動液壓專用銑床的畢業(yè)設(shè)計中,通過對組合機床的分析,對其進行了許多改進,解決了一些關(guān)鍵技術(shù)難點:1.完成了機械設(shè)計的全過程;2.、熟悉裝配工藝過程;3.取得了對機械、液壓傳動知識的理解與應(yīng)用。在設(shè)計過程中我遇到了很多的難題,在指導(dǎo)老師孫老師和范老師不遺余力的幫助指導(dǎo)下我順利完成了該銑床的主體、下床身、液壓系統(tǒng)等的設(shè)計。使我把所學(xué)知識進行了一次系統(tǒng)性的使用,通過這一課題的實施可以使我們把所學(xué)知識學(xué)以至用。范老師以他嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和豐富的理論知識為我糾正了設(shè)計中的錯誤,為我解答了設(shè)計中的疑問,為我的說明書的編寫提出了許多寶貴性的意見,付出了很多心血。而我始終感覺到范老師那種誨人不倦的高風(fēng)亮節(jié),這將在我遇到困難的時候永遠激勵著我。另外,范老師定期檢查設(shè)計完成情況,確保了質(zhì)量和進度。在此,我感謝范老師在這次畢業(yè)設(shè)計中予以我的極大幫助。同時向多年來關(guān)心過我的老師表示我最真摯的感謝,也感謝學(xué)校對我6年來的培養(yǎng)!最后,對各位專家、老師審閱我的論文深表感謝,并渴望給予批評指正!參考文獻1.季名善主編.液氣壓傳動.上海:機械工業(yè)出版社,20012.王之櫟,王大康主編.機械設(shè)計綜合課程設(shè)計.北京: 機械工業(yè)出版社,20033.胡荊生主編.公差配合與技術(shù)測量基礎(chǔ).北京:中國勞動社會保障出版社.20004.陳??骶?機械制造工藝基礎(chǔ). 北京:中國勞動社會保障出版社.20005.陳??骶?機械基礎(chǔ). 北京:中國勞動社會保障出版社.20016.趙家齊主編.機械制造工藝書. 北京: 機械工業(yè)出版社,20007.孫麗媛主編.機械制造工藝及專用夾具設(shè)計指導(dǎo). 治金工業(yè)出版社,2003附錄A 液壓元件型號規(guī)格 序 號元 件 名 稱通 過 流 量q(L.min)型 號 規(guī) 格1低壓齒輪泵25CB-B252溢流閥25Y-253單向閥2.8I-10B4單向閥20.16B-25B5三位四通閥2534D-25BY6快進二位二通電磁閥2522D-25B7調(diào)速閥1Q-10B8二位四通換向閥2.824D-10B9單向閥2.8XI-B10B10壓力蓄電器DP1-63B11蓄能器NXQ-0.6/1012電動機JQ2-22-413壓力表Y-6014濾油器25WU-25180J15二位三通換向閥1023D-10B附錄B 液壓系統(tǒng)圖 15
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