專(zhuān)用鉆床設(shè)計(jì)
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目 錄 摘 要 I Abstract II 第一章緒論 1 1.1課題的來(lái)源與研究的目的與意義 1 1.2本課題研究的主要內(nèi)容 2 第二章機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4 2.1電機(jī)的選型計(jì)算 6 2.2軸承的選型計(jì)算 6 2.3直線導(dǎo)軌的選型計(jì)算 7 第三章確定液壓系統(tǒng)方案，擬定液壓系統(tǒng)圖 7 3.1調(diào)速方案 8 3.2換向，換節(jié)方式 10 3.2.1泵源的選擇 11 3.3液壓系統(tǒng)的組合 12 3.3.1運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 13 3.4繪制液壓系統(tǒng)圖 13 第四章液壓滑臺(tái)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 4.1運(yùn)動(dòng)負(fù)載分析計(jì)算 14 4.2確定執(zhí)行元件類(lèi)型及基本參數(shù) 15 4.3確定液壓控制方案 15 4.4確定液壓控制元件 16 4.5校核 18 第五章液壓系統(tǒng)的計(jì)算和元件選型 19 5.1選擇油泵 20 5.2選擇電動(dòng)機(jī) 21 5.3選擇控制閥 22 5.4確定油管尺寸 23 5.5確定油箱容量 24 第六章專(zhuān)用鉆床各部分強(qiáng)度的校核 25 6.1軸承強(qiáng)度的校核 27 結(jié) 論 28 致 謝 29 參考文獻(xiàn) 30 摘 要 專(zhuān)用鉆床是傳統(tǒng)鉆床的某些功能，用以鉆孔、攻牙的自動(dòng)化設(shè)備。它可代替普通臺(tái)式鉆床加工空間固定，不能靈活移動(dòng)鉆孔、攻牙的缺陷，能在旋轉(zhuǎn)的360度的區(qū)域里面完成任意位置任意工件的鉆孔、攻牙，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、模具加工，鍛造，冶金等等領(lǐng)域，在加工領(lǐng)域占據(jù)了越來(lái)越重要的位置。 本文主要進(jìn)行了專(zhuān)用鉆床的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。專(zhuān)用鉆床的機(jī)械結(jié)構(gòu)由液壓系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)裝置和鉆孔裝置等組成，可實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的鉆孔，攻牙的操作。液壓部分的設(shè)計(jì)主要是選擇合適的控制閥，設(shè)計(jì)合理的液壓控制回路，通過(guò)控制和調(diào)節(jié)氣缸壓縮空氣的壓力、流量和方向來(lái)使液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)獲得必要的力、動(dòng)作速度和改變運(yùn)動(dòng)方向，并按規(guī)定的程序工作。 關(guān)鍵詞：專(zhuān)用鉆床；液壓系統(tǒng)；鉆孔；工作 Absracte Pneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors. This article is mainly of the pneumatic manipulator the overall design, and pneumatic design. This mechanism of manipulator includes cylinders and claws and connectors parts, it can move according to the due track on the movement of grabbing, carrying and unloading. The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow and direction of the compressed air to make it get the necessary strength, speed and changed the direction of movement in the prescribed procedure work. Key word: pneumatic manipulator；cylinder；pneumatic loop；Four degrees of freedom. 第1章 緒論 1.1課題的來(lái)源與研究的目的和意義 我國(guó)生產(chǎn)的專(zhuān)用鉆床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)陋，加工效率始終不高，雖然經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，近期產(chǎn)品的質(zhì)量較早期有所提高。但受?chē)?guó)產(chǎn)配套件質(zhì)量及設(shè)計(jì)水平等的影響，我國(guó)目前生產(chǎn)的專(zhuān)用鉆床的總體水平與進(jìn)口產(chǎn)品及港口用戶(hù)的要求仍有較大差距，專(zhuān)用鉆床的生產(chǎn)也是如此，為滿足市場(chǎng)需求，開(kāi)發(fā)出一種新型的專(zhuān)用鉆床勢(shì)在必行！ 相信此種專(zhuān)用鉆床的出現(xiàn)將會(huì)大大提高工件的加工能力和質(zhì)量，為企業(yè)的生產(chǎn)的年產(chǎn)能方面，以及經(jīng)濟(jì)效益方面能夠帶來(lái)顯著的進(jìn)步，同時(shí)也在某種程度上推進(jìn)了機(jī)械工業(yè)的不斷發(fā)展。 隨著國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化（SIO）的實(shí)施，世界專(zhuān)用鉆床以采用新材料、新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),19世紀(jì)80年代，美國(guó)的HUGER公司將新開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用鉆床應(yīng)用到該公司的子公司---一個(gè)生產(chǎn)專(zhuān)用鉆床的機(jī)械公司，經(jīng)過(guò)幾年的運(yùn)行，為該公司創(chuàng)造了不菲的利潤(rùn)。繼美國(guó)HUGER公司之后，德國(guó)的DESTO公司也看到了工件加工機(jī)的利潤(rùn)所在，投入了相當(dāng)大的人力和精力來(lái)開(kāi)發(fā)研制工件加工機(jī)，并且與二十世紀(jì)中期投入到了北美等市場(chǎng)。當(dāng)前，全世界各大機(jī)械人廠商為了提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，都大力進(jìn)行專(zhuān)用鉆床的研發(fā)工作?，F(xiàn)在國(guó)外等著名專(zhuān)用鉆床的品牌中，都有專(zhuān)用鉆床的銷(xiāo)售，全世界專(zhuān)用鉆床的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。有一點(diǎn)值得注意的是，專(zhuān)用鉆床的市場(chǎng)，由最初的日本，歐洲，已經(jīng)滲透到北美市場(chǎng)，因此專(zhuān)用鉆床是當(dāng)今棒料生產(chǎn)加工企業(yè)比配的設(shè)備已經(jīng)成為主要趨勢(shì)。西方資本主義國(guó)家有巨大的專(zhuān)用鉆床銷(xiāo)售市場(chǎng)，機(jī)械人工業(yè)是西方資本主義國(guó)家的機(jī)械工業(yè)之一。 目前國(guó)外特別是美國(guó)正在考慮發(fā)展專(zhuān)用鉆床的功率最大化，產(chǎn)能最優(yōu)化的問(wèn)題。自“九五”期間專(zhuān)用鉆床的開(kāi)發(fā)和研制已經(jīng)被列入美國(guó)的重大科技攻關(guān)計(jì)劃，以跟蹤世界技術(shù)的發(fā)展和開(kāi)發(fā)適合美國(guó)機(jī)械工業(yè)發(fā)展的專(zhuān)用鉆床。 我國(guó)從1953年開(kāi)始生產(chǎn)專(zhuān)用鉆床，于1958年自行設(shè)計(jì)制造加工半徑在50、70、90、120、500等工件的專(zhuān)用鉆床之后，為了適應(yīng)工件生產(chǎn)廠家的需要，1959年又制造了500、1000、1200等大直徑的專(zhuān)用鉆床。 為了滿足工件生產(chǎn)工業(yè)發(fā)展需要，我國(guó)于1970年研制了大型專(zhuān)用鉆床。經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)踐證明效果很好。同年，福建的金明公司更是大量引入外來(lái)技術(shù)人才，全身心地投入到了工件加工機(jī)的研發(fā)中，利用豐富的人力資源和設(shè)備，研發(fā)出了多種可夾持不同直徑棒料的加工機(jī)，與同年12也投入市場(chǎng)，獲得了非常大的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)。近幾年又研制出PX1400/170專(zhuān)用鉆床，其設(shè)計(jì)能力為1750t/h，實(shí)際達(dá)到2508t/h，是設(shè)計(jì)值的1.6倍。 目前機(jī)械式專(zhuān)用鉆床將逐漸被全自動(dòng)專(zhuān)用鉆床所代替。傳統(tǒng)的機(jī)械式的專(zhuān)用鉆床已經(jīng)不能完全滿足當(dāng)今市場(chǎng)的需要，迫切需要各種多功能的專(zhuān)用鉆床來(lái)滿足市場(chǎng)需求，如是福建金明公司加大人力開(kāi)發(fā)出了五個(gè)規(guī)格十四種類(lèi)型的專(zhuān)用鉆床，然而我國(guó)機(jī)械人業(yè)所需的專(zhuān)用鉆床全部依賴(lài)進(jìn)口，這使得國(guó)產(chǎn)機(jī)械人配備專(zhuān)用鉆床后，成本增加很大，而裝備自行開(kāi)發(fā)生產(chǎn)專(zhuān)用鉆床，其成本提高不大，說(shuō)明專(zhuān)用鉆床的市場(chǎng)前景令人樂(lè)觀。傳統(tǒng)的專(zhuān)用鉆床的產(chǎn)品圖如下圖1、圖2所示： 圖1 圖2 1.2本課題研究的主要內(nèi)容 專(zhuān)用鉆床作為機(jī)械加工設(shè)備的一種，在機(jī)械公司有著非常普及的應(yīng)用，目前市面上的專(zhuān)用鉆床加工精度不高是主要的問(wèn)題，所以在參考了以往的類(lèi)似的專(zhuān)用鉆床的基礎(chǔ)上，通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研和歸納總結(jié)，得出了本次設(shè)計(jì)的專(zhuān)用鉆床的總體方案與具體結(jié)構(gòu)。 本次設(shè)計(jì)主要針對(duì)專(zhuān)用鉆床進(jìn)行設(shè)計(jì)，從專(zhuān)用鉆床的整體方案出發(fā)，然后具體細(xì)化出具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個(gè)方面： （1）通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和圖書(shū)館查找各種關(guān)于專(zhuān)用鉆床的相關(guān)資料，對(duì)專(zhuān)用鉆床進(jìn)行方案的比較和預(yù)定。 （2）分析專(zhuān)用鉆床的結(jié)構(gòu)與參數(shù) （3）確定設(shè)計(jì)總體方案 （4）確定具體設(shè)計(jì)方案 （5）專(zhuān)用鉆床的裝配圖、零件圖的繪制。 （6）說(shuō)明書(shū)的整理 第2章 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.1 電機(jī)的選型計(jì)算 根據(jù)公式： N=＝4(KW) G－專(zhuān)用鉆床的生產(chǎn)能力，1000kg/h W－加工1kg物料耗用能量，其值與孔眼直徑有關(guān)，d小則w大，當(dāng)d＝3mm， 取w＝0.0030kw.h/kg。（查B5p） －傳動(dòng)效率，取0.75 所以根據(jù)N＝4kw，n＝1500r/min，查B1表10-4-1選用Y112M-4，再查B1表10-4-2得Y112M-4電機(jī)的結(jié)構(gòu)。 圖4-1 Y112M-4電動(dòng)機(jī)的外觀圖 2.2 軸承的選型計(jì)算 根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命163658=48720小時(shí)； (1）已知nⅡ=458.2r/min兩軸承徑向反力：FR1=FR2=500.2N； 初先兩軸承為深溝球軸承6204型。 根據(jù)課本P265（11-12）得軸承內(nèi)部軸向力FS=0.63FR則FS1=FS2=0.63FR1=315.1N； (2)∵FS1+Fa=FS2Fa=0 故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端 FA1=FS1=315.1NFA2=FS2=315.1N； (3)計(jì)算當(dāng)量載荷 P1、P2根據(jù)課本P263表（11-9）取fP=1.5;根據(jù)課本P262（11-6）式得 P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5(1500.2+0)=750.3N； P2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.5(1500.2+0)=750.3N； (4)軸承壽命計(jì)算 ∵P1=P2故取P=750.3N； ∵深溝球軸承 ε=3； 2.3 直線導(dǎo)軌的選型計(jì)算 直線導(dǎo)軌在機(jī)械傳動(dòng)中經(jīng)常遇到，主要用在移動(dòng)部分，在專(zhuān)用鉆床中，主要是和汽缸配合使用的，直線導(dǎo)軌的傳動(dòng)精度的好壞，與專(zhuān)用鉆床的切割效果有直接的關(guān)系。 1直線軸承的選擇 用于測(cè)試的POM工程塑料支架；鋼架適用于工作溫度；不銹鋼軸承適用于水，蒸汽，硝酸等腐蝕性介質(zhì)和真空的工作場(chǎng)所，按下列公式確定型軸承的計(jì)算。 硬度：硬度系數(shù)FH HRC58的硬度，hrc52-58，F(xiàn)H=0.6-1.0FH =1。 FT的溫度系數(shù)：工作溫度小于100C，F(xiàn)T = 1，溫度100oc-125oc，F(xiàn)T = 1.0-0.95。 接觸系數(shù)FC： 每根軸裝一套軸承，F(xiàn)C=1.0 每根軸裝二套軸承，F(xiàn)C=0.81 每根軸裝三套軸承，F(xiàn)C=0.72 每根軸裝四套軸承，F(xiàn)C=0.66 載荷系數(shù)FW： 小于15米/分鐘的速度，無(wú)沖擊，無(wú)振動(dòng)，F(xiàn)W = 1.0-1.5； 小于60米/分鐘的速度，超調(diào)量小或振蕩，F(xiàn)W = 1.5~2.0； 運(yùn)行速度大于60米/分鐘，或有更大的沖擊，振動(dòng)，F(xiàn)W = 2.0～5.0。 時(shí)間是生命的LH =（100001）/ 2 * L（S * N1 * 60）（單位：小時(shí)）L：長(zhǎng)度壽命 (萬(wàn)米)， LS：工作行程 (米)， N1：每分鐘往復(fù)次數(shù) 根據(jù)系統(tǒng)工況，我們知道，切割部位的往返移動(dòng)形成為300MM，工作時(shí)間每天8小時(shí)，負(fù)載15KG，期望壽命Lh=5000小時(shí)，試選擇軸承型號(hào)。 按以上工作條件： 直線軸承潤(rùn)滑和灰塵：軸承廠是涂上防銹油，使用時(shí)需要添加潤(rùn)滑油。低噪音潤(rùn)滑脂，常用的有2鋰基潤(rùn)滑脂和低噪音軸承潤(rùn)滑脂填脂量為邊間隙1 / 3，在軸承使軸的摩擦，造成非預(yù)期的軸承損壞。鐵將大大降低軸承的使用壽命，灰塵和污物阻塞球體保持航道，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，造成損壞，橡膠球架。密封軸承可用于一般的無(wú)塵車(chē)間，如木工機(jī)械，在塵土中鑄造機(jī)械等許多場(chǎng)合，在兩端的軸承和密封，以防止灰塵和降低油品損耗。 軸承載荷和沖擊載荷下的生活：運(yùn)動(dòng)和變化，或當(dāng)軸承是固定的，本機(jī)和其他因素的振動(dòng)會(huì)使與形成凹坑接觸。外部硬盤(pán)進(jìn)入軸承，而且在表面壓痕的形成，超過(guò)一定限度，直線的永久變形，這將阻礙運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，振動(dòng)和噪聲引起的振動(dòng)，將進(jìn)一步削弱周?chē)奈镔|(zhì)，造成惡性循環(huán)，凹面積擴(kuò)大，基本額定靜載荷由永久變形有限公司。靜態(tài)負(fù)荷容量等于鋼球直徑的1 / 10000球環(huán)的兩個(gè)時(shí)間之間的接觸點(diǎn)的永久變形，稱(chēng)為基本額定靜載荷C0。軸承的使用，影響是難以衡量的，常用的靜態(tài)負(fù)荷選擇適當(dāng)?shù)陌踩到y(tǒng)，保證軸承靜負(fù)荷不超過(guò)額定靜負(fù)荷。靜載荷P0=C0 /FS選擇軸承，振動(dòng)和沖擊。FS1FS2~ 71.5，由振動(dòng)和沖擊的場(chǎng)所。 由于重復(fù)荷載作用下軸承工作在地表以下一定深度，對(duì)裂紋形成的較弱的部分，然后用金屬片狀剝離表面的接觸，這被稱(chēng)為疲勞剝落。在安裝過(guò)程中，潤(rùn)滑，密封在正常情況下，軸承失效是絕大多數(shù)人的疲勞失效，壽命一般在軸承，是指軸承疲勞壽命。額定壽命直線軸承是50000米，通過(guò)定義基本額定動(dòng)載荷確保。由于軸承的壽命是分散的，使用同樣的材料，同樣的過(guò)程，使用相同的軸承壽命的條件是不一樣的，所以軸承基本額定動(dòng)載荷C被定義為一組相同的軸承在相同的條件下運(yùn)行50000米，沒(méi)有任何疲勞剝落現(xiàn)象的動(dòng)態(tài)承載能力。 由于本次汽缸通過(guò)直線導(dǎo)軌驅(qū)動(dòng)切割部位往復(fù)移動(dòng)，其中切割部位的重量為15KG，我們可以采用一邊一組直線導(dǎo)軌，兩邊軸承座為固定式的，中間六個(gè)為可以隨著絲桿螺母上下滑動(dòng)。六個(gè)導(dǎo)向光桿加上絲桿螺母，這樣每個(gè)導(dǎo)向光桿的滑動(dòng)軸承處的所受負(fù)載為166N。根據(jù)此次的切割部位的移動(dòng)方式和距離，我們選擇HNK系列直線導(dǎo)軌系列。 第3章 確定液壓系統(tǒng)方案，擬定液壓系統(tǒng)圖 3.1調(diào)速方案 由工況要求所知，執(zhí)行元件采用油缸實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)：組合機(jī)床進(jìn)給功率較小，同時(shí)為了增加進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，因此采用回油路節(jié)流調(diào)速方案。為保證切削過(guò)程速度穩(wěn)定，選用調(diào)速閥調(diào)速。 3.2換向，換節(jié)方式 本機(jī)床的動(dòng)力滑臺(tái)在調(diào)整時(shí)，需停在任意位置上，故采用三位五通換向閥進(jìn)行換向。當(dāng)動(dòng)力滑臺(tái)由差動(dòng)快進(jìn)換接為工進(jìn)時(shí)，與調(diào)速閥并聯(lián)的二為二通電磁閥關(guān)閉，泵壓升高，使液控順序閥逐漸打開(kāi)，使差動(dòng)油路斷開(kāi)，油缸回油經(jīng)調(diào)速閥，三位五通電磁閥和液控順序閥流回油箱。這樣可使速度換接平穩(wěn)。采用回路見(jiàn)圖6-36，6-37。 3.2.1泵源的選擇 工況特點(diǎn)是快速時(shí)低壓大流量，時(shí)間短；工進(jìn)是中壓升秒度小流量，時(shí)間長(zhǎng)。目前多數(shù)采用雙聯(lián)定量葉片泵（圖6-38a，b）或限壓式變量葉片泵（圖6-38c），僅在功率較小時(shí)，才用定量泵（圖3-38d）。為了減少功率損失，可選用限壓式變量葉片泵，快速時(shí)全流量供油，工進(jìn)時(shí)限壓變量，與油缸所需流量相適應(yīng)。 電磁鐵 快進(jìn) 工進(jìn) 快退 1DT + + - 2DT + - + 3DT - - + 電磁鐵 快進(jìn) Ⅰ工進(jìn) Ⅱ工進(jìn) 快退 1DT + + + - 2DT + - - + 3DT + + - + 4DT - - - + 圖6-36 臥置滑臺(tái)液壓回路 圖6-37 立置滑臺(tái)液壓回路 圖6-38 泵源選擇 3.3液壓系統(tǒng)的組合 立置與臥置滑臺(tái)的負(fù)載不同，速度要求也不同，要保證同時(shí)動(dòng)作，又不相互干擾，兩回路組合時(shí)，在各自進(jìn)油油路上串接一個(gè)節(jié)流閥，變量泵的調(diào)節(jié)流量應(yīng)大于兩個(gè)動(dòng)力滑臺(tái)同時(shí)快進(jìn)時(shí)通過(guò)兩個(gè)節(jié)流閥的流量。 測(cè)壓點(diǎn)布置在泵源出口和節(jié)流閥后，便于調(diào)整油泵和液控順序閥的壓力。 本機(jī)床液壓系統(tǒng)，過(guò)濾精度要求不高，故在泵進(jìn)口處安裝網(wǎng)式濾油器即可。 3.3.1運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 表 6-16 滑臺(tái)名稱(chēng) 切削力R（公斤力） 移動(dòng)件重（公斤力） 速度V（米/分） 行程 S （毫米） 啟動(dòng)制動(dòng)時(shí)間⊿t Ⅰ工進(jìn) Ⅱ工進(jìn) 快速 Ⅰ工進(jìn) Ⅱ工進(jìn) 快進(jìn) 1工進(jìn) Ⅱ工進(jìn) 快退 立置滑臺(tái) 12000 4000 25000 4.5 0.045 0.028 207 35 8 250 0.2 臥置滑臺(tái) 3000 3200 6 0.025 162 40 202 0.2 立置滑臺(tái)寬為320毫米，采用平導(dǎo)軌。臥置滑臺(tái)寬為200毫米，采用平面和V型（α=90）導(dǎo)軌組合方式，靜摩擦系數(shù)U=0.2，動(dòng)摩擦?xí)rU=0.1。 自動(dòng)化程度 采用液壓與電氣配合，實(shí)現(xiàn)工作自動(dòng)循環(huán)。為提高生產(chǎn)效率，要求二滑臺(tái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，但要防止相互干擾。 確定外負(fù)載，作工況循環(huán)圖 立制動(dòng)力力滑臺(tái)外負(fù)載計(jì)算見(jiàn)表6-17，切削負(fù)載圖，速度循環(huán)圖見(jiàn)圖6-32，外負(fù)載循環(huán)圖見(jiàn)圖6-33。 臥置動(dòng)力滑臺(tái)外負(fù)載計(jì)算見(jiàn)表6-18，切削負(fù)載圖，速度循環(huán)圖見(jiàn)圖6-34，外負(fù)載循環(huán)圖見(jiàn)圖6-35。 表6-17 工 況 公 式 計(jì) 算 結(jié)果P（公斤力） 啟動(dòng)加速 1950 Ⅰ工進(jìn) PhΙ=RΙ=1200 PhI=RI=12000 12000 Ⅱ工進(jìn) PhΠ=RΠ=745 PhII=RII=745 745 反響啟動(dòng) 980 制動(dòng) -1950 注：1.立置動(dòng)力滑臺(tái)的運(yùn)動(dòng)部件重量用鋼通過(guò)滑座頂端的話輪富副重錘平衡，故不計(jì)靜止?fàn)顟B(tài)重量的作用力； 2.導(dǎo)軌的磨檫力和滑輪副的磨檫咯去不計(jì)； 3.第Ⅱ工進(jìn)的速度很低，故不考虜制動(dòng)過(guò)程的慣性力。 表6-18 工 況 公式 計(jì) 算 結(jié)果P（公斤力） 啟動(dòng)加速 115 快 進(jìn) 39 工 進(jìn) PhΙ=RΙ=294 PhI= Fd+R=39+255 294 返向啟動(dòng) 115 快 退 PhΙ=RΙ=6.4 6.4 制 動(dòng) 31.6 圖6-32 立置滑臺(tái)切削負(fù)載，速度循環(huán)圖 圖 6-33 立置動(dòng)力滑臺(tái)外負(fù)載循環(huán)圖圖6-34 臥置動(dòng)力滑臺(tái)切削負(fù)載，速度循環(huán)圖 圖6-35 臥置動(dòng)力滑臺(tái)外負(fù)載循環(huán)圖 3.4繪制液壓系統(tǒng)圖 根據(jù)上述所選回路液壓系統(tǒng)，并繪制液壓系統(tǒng)圖（如圖6-39）。圖中附有油缸的工作循環(huán)圖和電磁鐵動(dòng)作表。 工 況 4DT 5DT 6DT 7DT 快 進(jìn) + - + + Ⅰ工進(jìn) + - - + Ⅱ工進(jìn) + - - - 停 留 + - - - 快 退 - + + + 原 位 - - - + 立置滑臺(tái)電磁鐵動(dòng)作循序表 臥置滑臺(tái)電磁鐵動(dòng)作循序表 工 況 1DT 2DT 3DT 快 進(jìn) + + - 工 進(jìn) + - - 停 留 + - - 快 退 - + + 原 位 - - - 6-39 液壓系統(tǒng)圖 工況 油缸壓力計(jì)算式 外負(fù)載Ph（公斤力） 壓力值P （公斤力/厘米2） 速 度 V 時(shí)間 T 行程S 缸 流 量 Q 缸 功 率 N 說(shuō)明 ∑⊿P2 ⊿Pm P2 P1 快進(jìn) Ph+⊿Pm A1= P1A1-P2A2 P1=P2-∑⊿P2 0 1.9 6.8 4.9 4.6 2.81 209 14.1 0.109 ∑⊿P2 =（⊿P1+⊿ P3+2⊿P2）.（12.7/25）2 1工進(jìn) P1=Ph/A1+⊿Pm + A2/A1P2 1210 5 25 0.046 47.3 36 0.2 0.01 2工進(jìn) 同上 745 1.5 5 17 0.03 17 9 0.14 0.004 快退 P1=Ph/A2+A1/A2 (⊿Pm+∑⊿P2) 0 1.5 1.5 7 4.6 3.4 255 14.1 0.14 快進(jìn) Ph+⊿PmA1= P1 A1- P2A2 P1= P2-∑⊿P2 39 0.5 7.3 6.8 7 1.64 164 6 0.07 ∑⊿P2=(⊿P1+P2+⊿P3). (7.5/25)2 工進(jìn) P1= Ph/A1+⊿Pm +A2/A1 P2 294 5 16.8 0.026 98 50 0.05 0.002 快退 P1=Ph/A1+ A1/A2 .(⊿Pm+∑⊿P2) 39 0.5 0.5 7.5 7 2.04 204 5054 0.06 ⊿P2=P2=⊿P1 . (13.4/25)2 注： 1.立置滑臺(tái)油缸A1=56.7厘米2，A2=28.3厘米2；臥置滑臺(tái)油缸A1=23.74厘米2，A2=11.2厘米2； 2.快進(jìn)時(shí)為差動(dòng)聯(lián)接，回油腔至進(jìn)油腔的油路上各閥實(shí)際通過(guò)量時(shí)壓損失為∑⊿P2，其中公稱(chēng)流量下各閥壓力損失；三位P1=1.5公斤力/米2，單向閥⊿P3=2公斤力/厘米2；差動(dòng)回油腔壓力為P2=P1+∑⊿P2； 3.工進(jìn)時(shí)，回油腔壓力P2只計(jì)調(diào)速閥的壓力損失⊿P4=5公斤力/厘米2； 4.啟動(dòng)制動(dòng)階段的過(guò)程很難確定，故不另外計(jì)算，油缸動(dòng)作時(shí)最底摩擦阻力的壓力取⊿Pm=1.5公斤力/厘米2。 計(jì)算兩動(dòng)力滑臺(tái)油缸各工作階段實(shí)際所需壓力，流量和功率（見(jiàn)表6-21），并作出工況圖（見(jiàn)圖6-40）。 第四章 液壓滑臺(tái)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1運(yùn)動(dòng)負(fù)載分析計(jì)算 專(zhuān)用機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)參數(shù)：工作循環(huán)為，快進(jìn)——工進(jìn)——快退，快進(jìn)、快退的速度均為5cm/s，工進(jìn)速度為0.45cm/s，工進(jìn)時(shí)最大切削力為N31035，動(dòng)力滑臺(tái)的總重量為400Kg，行程為300mm，滑動(dòng)軌道靜摩擦系數(shù)0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)0.1，啟動(dòng)加速和制動(dòng)減速的時(shí)間為0.08s。 4.2確定執(zhí)行元件類(lèi)型及基本參數(shù) 4.2.1選液壓缸工作壓力 由負(fù)載值大小查表、資料，參考同類(lèi)型機(jī)床，取液壓缸工作壓力為3.5Pa。 4.2.2確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 由表1看出最大負(fù)載為工進(jìn)階段的負(fù)載F=39324N，則查設(shè)計(jì)手冊(cè)，按液壓缸內(nèi)徑系列表將以上計(jì)算值圓整為標(biāo)準(zhǔn)徑，取 D=125mm。為了實(shí)現(xiàn)快進(jìn)速度與快退速度相等，采用差動(dòng)連接，則d=0.7D，所以)(088.01257.0m同樣圓整成標(biāo)準(zhǔn)系列活塞桿直徑，取d=88mm。由D=125mm，d=70mm算出 液壓缸無(wú)桿腔有效作用面積為221012.04 mDA，有桿腔有效作用面積為 2222006.0)(4mdDA工進(jìn)若采用調(diào)速閥調(diào)速，查產(chǎn)品樣本，調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量min/05.0minLqv則： 4.2.3計(jì)算液壓缸的工作壓力、流量和功率 (1)復(fù)算工作壓力查表暫定背壓為MPapb5.0。液壓缸在工作循環(huán)各階段的工作壓力1p計(jì)算：差動(dòng)快進(jìn)階段則有： 第五章 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和元件選型 5.1選擇油泵 由上述計(jì)算和工況循環(huán)圖可知，油缸工作壓力最高點(diǎn)是立置滑臺(tái)油缸I工進(jìn)階段。此時(shí)，P1=25公斤力/厘米2，泵最高壓力應(yīng)是P泵≥P1+⊿P1。⊿P1為泵至油缸的進(jìn)油壓力損失，由液壓系統(tǒng)圖6-39所示。由于進(jìn)油路中元件較少，可取 ⊿P1=5公斤力/厘米2 故 P泵=30公斤力/厘米2 泵最大流量是兩滑臺(tái)油缸同時(shí)快進(jìn)時(shí)流量之和，考慮總泄露量，則 Q=K(Q立+QW臥)=1.21（14.1+6）=24.32升/分 取泵流量Q=25升/分 由產(chǎn)品樣本中查得限壓式葉片變量泵規(guī)格為YBP-25。 5.2選擇電動(dòng)機(jī) 由表6-21計(jì)算可知，油缸最大驅(qū)動(dòng)功率在快退工作階段。此時(shí)，臥置 滑臺(tái)油缸在快退時(shí)壓力為7.5公斤力/厘米2，又計(jì)入進(jìn)由路上節(jié)流閥，換向閥的壓力損失約7～10公斤力/厘米2，若取P泵=15公斤力/厘米2，廁電動(dòng)機(jī)功率N=P泵Q/612η=1525/6120.7=0.9千瓦 選用電動(dòng)機(jī)N=1.1千瓦，n=960轉(zhuǎn)/分。 5.3選擇控制閥 根據(jù)回路中最高壓力和最大通過(guò)流量選取控制閥。選用控制閥公稱(chēng)壓力均為63公斤力/厘米2，流量均為25升/分（僅調(diào)速閥?。≦－10B），具體規(guī)格型號(hào)，見(jiàn)壓力系統(tǒng)圖6－39。 5.4確定油管尺寸 設(shè)油泵吸油管流速V=1.0米/秒；泵出油管流速V=2米/秒；壓油管流速V=3.54米/秒。 油泵吸油管管徑 選用2824毫米銅管 油泵出油管管徑 選用1816毫米銅管 立置滑臺(tái)油缸差動(dòng)連接油管管徑 選用1412毫米銅管 臥置滑臺(tái)油缸差動(dòng)連接油管管徑 選用1210毫米銅管 為便于選購(gòu)，立置滑臺(tái)油缸連接管道，均選用1210毫米銅管，臥置滑臺(tái)油缸連接管道，均選用1210毫米銅管。 控制油管及測(cè)油管，均選用43毫米銅管。 管接頭選用中低壓口薄管式，其規(guī)格按油管通徑選取。 5.5確定油箱容量 油箱有效容積 V》（5～7）Q 取 V=6Q=725=175升 油箱有效容積取150升。 第六章 專(zhuān)用鉆床各部分強(qiáng)度的校核 6.1軸承強(qiáng)度的校核 滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算 根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命163658=48720小時(shí)； 1、計(jì)算輸入軸承 （1）已知nⅡ=458.2r/min兩軸承徑向反力：FR1=FR2=500.2N； 初先兩軸承為角接觸球軸承7206AC型。 根據(jù)課本P265（11-12）得軸承內(nèi)部軸向力FS=0.63FR則FS1=FS2=0.63FR1=315.1N； (2)∵FS1+Fa=FS2Fa=0 故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端 FA1=FS1=315.1NFA2=FS2=315.1N； (3)x、yFA1/FR1=315.1N/500.2N=0.63FA2/FR2=315.1N/500.2N=0.63根據(jù)課本P263表得e=0.68FA1/FR1下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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