《數(shù)控機(jī)床主軸卡盤液壓裝置設(shè)計【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計論文】》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《數(shù)控機(jī)床主軸卡盤液壓裝置設(shè)計【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計論文】（28頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）說 明 書 題 目 數(shù)控機(jī)床主軸卡盤液壓裝置設(shè)計 學(xué) 生 系 別 專 業(yè) 班 級 學(xué) 號 指 導(dǎo) 教 師 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 摘 要 在現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)過程中，數(shù)控車床得到了大量的運(yùn)用，而我國也在這個領(lǐng)域得到了長足的發(fā)展。 數(shù)控車床主要包括電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)以及機(jī)械部分。本課題則是主要介紹了典型的液壓系統(tǒng)主要方向以及辦法，應(yīng)此本課題的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 關(guān)鍵詞： 數(shù)控機(jī)床 ； 液壓系統(tǒng) ； n in as as as as of of 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 目 錄 緒論 ...................................... ................................................................................. ............. 一 章 主軸卡盤工作原理的設(shè)計、優(yōu)勢及意義 ................................... ........... ..............作原理 .................................................... .............. ...........................................計優(yōu)勢 .............................................. .......... .......... .......... .......... .......... .........計意義 ........................................... .......... .......... .......... .......... .......... ............ 二 章． 控機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計的立題依據(jù)及方案論證 ...............................壓系統(tǒng)設(shè)計的立題依據(jù)及課題來源 ................................................................壓系統(tǒng)方案的制定與論證 ................................. ............................ ..... ........... 三 章 ． 控機(jī)床液壓系統(tǒng)工況分析 ............ .............. .............. ............... ...壓 系統(tǒng)的 運(yùn)動分析 ..........................................................................................壓系統(tǒng)的 負(fù)載分析 .......................................................................................... 四 章 ． 控機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計計算 ..............................................................控機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求 .................... ............................... ......床液壓系統(tǒng)選型 ...................................................................................定液壓缸參數(shù)計算與結(jié)構(gòu)設(shè)計 ...................... ...............................................壓元件和裝置的選擇 ...................... ........... .............. .................................... 五 章 ． 液壓控制裝置集成塊的設(shè)計 .......................... .................................................壓控制裝置的總體設(shè)計 ............................. ........... ........................................道體設(shè)計的技術(shù)要求 ......................................................................................道體設(shè)計 ...................................................................... ..................................加閥的選擇 ............................ ................ ........................................................ 六 章． 液壓站的設(shè)計 ....................................................................................................壓油箱的設(shè)計 ............................. ........... ......................... ....... ...................... .................... ............. .....................................................壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ........................................................... .................................. 七 章． 液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算 ................................................................................................論 ..................................................................................................................................謝 ..................................................................................................................................考文獻(xiàn) ............................................................................................................................ 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 緒 論 液壓技術(shù)廣泛用于國民經(jīng)濟(jì)各部門， 液壓技術(shù)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化傳動與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。 液壓傳動的各種元件 由于 重量輕、體積小，可以根據(jù)需要方便、靈活地來布置 ；結(jié)合最新技術(shù)自 動化 程度高且 操縱控制方便，容易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動 ； 可實(shí)現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速 ； 自動實(shí)現(xiàn)過載保護(hù) ； 采用礦物油作為工作介質(zhì)，相對運(yùn)動面可自行潤滑，使用壽命長 。 據(jù)統(tǒng)計，世 界各主要國家液壓工業(yè)銷售額占機(jī)械工業(yè)產(chǎn)值的 2%~而我國只占 1%左右，這充分說明我國液壓技術(shù)使用率較低，努力擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，將有廣闊的發(fā)展前景。但是近年來，液壓氣動技術(shù)面臨與機(jī)械傳動和電氣傳動的競爭，如：數(shù)控機(jī)床、中小型塑機(jī)已采用電控伺服系統(tǒng)取代或部分取代液壓傳動。其主要原因是液壓技術(shù)存在滲漏、維護(hù)性差等缺點(diǎn)。為此，必須努力發(fā)揮液壓氣動技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，克服缺點(diǎn)，注意和電子技術(shù)相結(jié)合，不斷擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，同時降低能耗，提高效率，適應(yīng)環(huán)保需求，提高可靠性，這些都是液壓氣動技術(shù)繼續(xù)努力的永恒目標(biāo)，也是液壓氣動產(chǎn) 品參與市場競爭是否取勝的關(guān)鍵。 進(jìn)入 21 世紀(jì)后液壓產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)與計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的趨勢?，F(xiàn)有的液壓伺服和液壓比例技術(shù)在與計算機(jī)結(jié)合上不是十分方便，數(shù)字液壓技術(shù)克服了這個缺點(diǎn)，它把整個液壓和控制技術(shù)都簡化了 ，促進(jìn)了整個液壓技術(shù)的進(jìn)步。如今國內(nèi)外液壓發(fā)展情況簡要概括如下 表 0： 表 0 國內(nèi)外液壓發(fā)展情況 國內(nèi) 國外 小型化，集成化，多樣化 機(jī)電一體化集成元件和系統(tǒng) 高壓，高速，高精度，高可靠性 智能化自動控制元件和系統(tǒng) 高效，節(jié)能，環(huán)保 高精度數(shù)字控制元件和系統(tǒng) 機(jī)電一體化 水介質(zhì)液壓元件和系統(tǒng) 本 人對于該液壓系統(tǒng)的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)來 至 為期兩個月的實(shí)習(xí)，對 數(shù)控車床的布局結(jié)構(gòu)及工 作原理做了仔細(xì)的研究，對 較為復(fù)雜的技術(shù)問題和相關(guān)液壓系統(tǒng)的設(shè)計方法， 老師 給予了熱情的指導(dǎo)。在此和翻閱大量液壓類 書籍和文獻(xiàn)，調(diào)查取證的基礎(chǔ)上本人也對該車床中變檔和卡緊部份進(jìn)行 創(chuàng)新，將工業(yè)上應(yīng)用比較廣泛的 控車床的卡盤卡緊、換檔兩個動作，由常見的機(jī)械裝置改裝成由液壓動力驅(qū)動的液壓傳動裝置。 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 畢業(yè) 設(shè)計是對大學(xué)生活中從事機(jī)械及液壓知識學(xué)習(xí)的一個總結(jié)，也是提高我們大學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識和技能解決問題能力的一個重要環(huán)節(jié)，更是對大學(xué)階段所 學(xué)關(guān)于機(jī)械及液壓知識和實(shí)際動手能力的一個考察。通過這次考察，不但可以提高我們的綜合訓(xùn)練設(shè)計能力、科研能力，并且使我在以下幾個方面得到訓(xùn)練： 1、了解液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計的基本方法和設(shè)計要求，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識解決具體工程技術(shù)問題的能力。 2、掌握液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計步驟，熟悉設(shè)計的有關(guān)技術(shù)文件，規(guī)范設(shè)計手冊及相關(guān)元件的國家標(biāo)準(zhǔn)。 3、根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，進(jìn)行工況分析和確定液壓系統(tǒng)的液壓元件擬定出液壓系統(tǒng)，并對液壓系統(tǒng)主要性能作必要的設(shè)計計算。 針對大學(xué)中所學(xué)的機(jī)械及液壓方面的知識，我選擇這個課題來完成我的畢業(yè)設(shè)計，并進(jìn)行了大量的實(shí)地調(diào)研考察，嘗試和論證。本次設(shè)計中主要以課本和搜集來的各種資料作為依據(jù)，基于所學(xué)的知識，從簡單入手，循序漸進(jìn)，逐步掌握設(shè)計的一般方法和步驟， 基于本次設(shè)計，通過在工廠實(shí)習(xí)加深對 控車床的液壓系統(tǒng)的分析和了解，結(jié)合已掌握的液壓方面的知識對原有系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)劣分析并提出改進(jìn)方案；最終使液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 其滿足旋轉(zhuǎn)精度，剛度，溫升，抗震性等主要性能，以提高整機(jī)性能，并保證該液壓系統(tǒng)執(zhí)行上述二個動作時的可行性與可靠性，充分體現(xiàn)現(xiàn)代液壓技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的優(yōu)越性 。 第一章 主軸卡盤工作原理的設(shè)計 、 優(yōu)勢 及意義 工作原理 由 油缸 卡緊， 經(jīng)吊頭連接，通過液壓油在油缸上下腔的施壓與排放 ，推動 活塞桿在油缸中伸縮 ，使其 對 系統(tǒng) 實(shí)施推力或拉力， 完成卡盤 卡緊；及推動齒輪箱中的滑移齒輪實(shí)現(xiàn)換檔。 該數(shù)控機(jī)床負(fù)載變化小，要求低速運(yùn)動平穩(wěn)性好速度負(fù)載性好，因此采用調(diào)速閥的進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路，選用差動液壓缸實(shí)現(xiàn) “快 慢 快 ” 的回路。對普通 控車床機(jī)床卡盤卡緊動作的觀察和分析可知，液壓卡盤執(zhí)行元件，即液壓缸運(yùn)動過程可分解為：向前卡緊，保持不動，向后松開。其運(yùn)動循環(huán)如圖 1 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 向前卡緊 向后松開 圖 1卡盤液壓缸運(yùn)動循環(huán)圖 卡盤向前夾緊原理圖如圖 1盤松開原理圖如圖 1 圖 1盤夾緊動作原理圖 圖 1盤松開動作原理圖 卡盤分系統(tǒng)由一個二位四通換向閥 3（帶兩個電磁閥），一個二位四通電磁換向閥 4，兩個減壓閥 8 和 9 及一個液壓缸組成。高壓加緊 1電， 3電，換向閥 3 和 4 均位于左位，加緊力的大小可通過減壓閥 8 調(diào)節(jié)，這時 液壓缸活塞左移使卡盤加緊，減壓閥 8的調(diào)定值高于減壓閥 9，卡盤處于高壓加緊狀態(tài)。 液壓卡盤可以實(shí)現(xiàn)自動加緊與松開運(yùn)動，松夾時，使 1電， 2電，閥3 切換至右位?；钊乙?，卡盤松開低壓加緊。這時 3電而使換向閥 4 切換至右位，壓力油經(jīng)減壓閥 9 進(jìn)入，通過調(diào)節(jié)減壓閥 9 便能實(shí)現(xiàn)低壓加緊狀態(tài)下的夾緊力。 計優(yōu)勢 一方面，數(shù)控機(jī)床 的液壓油為柔性工作介質(zhì)， 比機(jī)械傳動時產(chǎn)生的 振動 要少的多 ，有利于 數(shù)控機(jī)床 的平穩(wěn)運(yùn)行。 另一方面， 由于 液壓 系統(tǒng) 采用的行程檢測裝置測量準(zhǔn)確，可 更加 真實(shí) 地 反映 數(shù)控機(jī)床在 卡緊 、變檔二 個動作完成的具體 情況，并通過 編程控制，實(shí)現(xiàn) 卡保持不動 原位停止 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 緊，換檔二 個動作 的自動化控制。 計意義 將液壓系統(tǒng)應(yīng)用于數(shù)控車床 其與數(shù)控 從而實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)技術(shù)的推廣，并且完成了機(jī)床動作由手動完成向半自動乃至全自動的推進(jìn)，大大提高了 控機(jī)床的自動化程度，大大 提高了勞動生產(chǎn)效率，為解放勞動力發(fā)展生產(chǎn)力邁出了重要的一步 。 第 二 章 控機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計的立題依據(jù)及方案論證 當(dāng)今工業(yè)高速發(fā)展的情況下，進(jìn)一步提高工業(yè)生 產(chǎn)效率，降低工人的勞動負(fù)荷越來越成為一個關(guān)鍵問題被設(shè)計師和國家所關(guān)注。而當(dāng)機(jī)械、電氣和液壓相互聯(lián)系起來則使其自動化程度大大提高，三者逐漸變成了一個綜合體，不可分割。傳統(tǒng)的傳動形式可以分為機(jī)械傳動、電氣傳動和液壓傳動，液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計在現(xiàn)代機(jī)械的設(shè)計工作中占極其重要的地位，對于自動化程度要求越來越高的現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計來說更是如此。 控車床用途廣泛，操作靈活，適宜加工各種形狀復(fù)雜的軸、套、盤類零件，如車削內(nèi)、外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、切槽、倒角、車螺紋等，尤其適合多品種、小批量的輪番，工藝適應(yīng)性 強(qiáng)，加工效率高，廢品率低、成品一致性好，編程容易，操作簡單，可降低對工人技術(shù)熟練程度的要求，故其應(yīng)用非常廣泛。該液壓系統(tǒng)在提高其自動化程度同樣具有相當(dāng)重要的作用。舉下列一個實(shí)例： 對于采用手動卡緊的機(jī)械卡盤加工某一工件普通數(shù)控車床，工人們需要手動卡緊及松開卡盤。數(shù)控系統(tǒng)自動加工該零件只需要花 3 分鐘，而裝夾、卡緊工件及卸下工件就需要耗費(fèi) 1鐘， 這段時間有一多半是用來手動卡緊卡盤及松開卡盤的。這樣算來，手動裝夾，卡緊工件 — 加工工件 — 打開卡盤 — 卸下工件這一過程式要花費(fèi) 4鐘。而當(dāng)我們采用液壓傳動借以代 替之后即可節(jié)省近 1 分鐘的時間，則上面所描述的加工過程大概耗時在 分鐘，這樣一來回工 100件即可節(jié)省將近 100 分鐘，對于加工零件來說，這是一筆十分可觀的時間。這完全達(dá)到了提高生產(chǎn)效率，降低勞動者作業(yè)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率的目的。另外，采用液壓驅(qū)動系統(tǒng)使得機(jī)床卡盤的夾緊力可靠性大大加強(qiáng)，性能十分穩(wěn)定，這樣就 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 避免了采用手動卡緊和換檔時卡緊力不足導(dǎo)致工件在加工過程中松弛或加工精度不夠甚至報廢和損壞刀具等狀況的發(fā)生。而且隨著液壓傳動技術(shù)越來越完備，采用自動化完成上述工序是完全可以的?；诖朔N狀況，本次設(shè)計將 控車床的卡盤卡緊，主軸變檔二個動作全部設(shè)計成由液壓傳動系統(tǒng)來完成。 壓系統(tǒng)方案的制定與論證 壓系統(tǒng)方案制定的背景和特點(diǎn) 近年來， 由于液壓技術(shù)廣泛應(yīng)用了高技術(shù)成果，如自動控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、磨擦磨損技術(shù)、可靠性技術(shù)及新工藝和新材料，使傳統(tǒng)技術(shù)有了新的發(fā)展，也使液壓系統(tǒng)和元件的質(zhì)量、水平有一定的提高。 液壓傳動技術(shù)在數(shù)控自動化機(jī)床上的應(yīng)用也越來越廣泛，而且也為機(jī)床工業(yè)的自動化程度的提高上起到了重要的力量。 盡管如此，走向二十一世紀(jì)的液壓技術(shù)不可能有驚人的技術(shù)突破，應(yīng)當(dāng)主要 靠現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)和擴(kuò)展，不斷擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域以滿足未來的要求。 方案的比較和論證 根據(jù)對液壓傳動系統(tǒng)有關(guān)知識的學(xué)習(xí)、調(diào)查和了解，并且借鑒前人經(jīng)驗(yàn)，擬設(shè)計如下二個方案以供選擇 : （ 1）系統(tǒng)全部采用常規(guī)閥控制，液壓缸動作順序由手動換向閥來控制。其優(yōu)點(diǎn)是性能可靠，安全性高?？梢圆捎脟鴥?nèi)均可生產(chǎn)的常規(guī)閥，價格較便宜，較易購買。缺點(diǎn)是自動化程度低、不能適應(yīng)數(shù)控程度高自動化程度的機(jī)床，而且移動速度較慢。 （ 2）系統(tǒng)全部采用電磁鐵驅(qū)動的電磁控制閥來控制，其優(yōu)點(diǎn)是移動速度快，系統(tǒng)安全可靠，可連續(xù)長時間工作，是近年 高自動化液壓傳動系統(tǒng)控制的發(fā)展趨勢。但目前國內(nèi)生產(chǎn)的電磁換向閥的安全性能還達(dá)到使用要求的還不多，因此需要進(jìn)口或采用臺灣產(chǎn)品，并且臺灣產(chǎn)品價格不是很高，而且基本可以達(dá)到國際先進(jìn)水平，完全可以滿足使用要求。 從自動化的使用要求和安全方面考慮，第二種方案更適合本次設(shè)計。因此本次設(shè)計的液壓系統(tǒng)采用了電磁鐵驅(qū)動的電磁控制閥。在液壓泵站的設(shè)計中，采用了獨(dú)立的液壓泵和供油集成塊，用一個單向閥保證系統(tǒng)安全性。另外，在各個液壓站集成塊上，有三個壓力繼電器，可使系統(tǒng)更加安全可靠的工作。 終方案的制定和說明 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 壓泵類型及調(diào)速方式 參考同類機(jī)床，選用單向定量液壓泵供油、調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速的開式回路，溢流閥作定壓閥?；赜吐飞显O(shè)置背壓閥，初定背壓值為 因系統(tǒng)要求變擋，且液壓缸有正向和反向運(yùn)動，因此 選用單活塞桿的二位液壓缸變擋。 本系統(tǒng)對換向的平穩(wěn)性沒有嚴(yán)格的要求，所以選用電磁換向閥的換向回路。因此兩個油缸都選用三位四通換向閥。 將上述所選定的液壓回路進(jìn)行組合，并根據(jù)要求作必要的修改補(bǔ)充，即組成如圖 示的液壓系統(tǒng)原理圖。 1110換擋油缸 換擋油缸 液壓卡盤油缸1擋2擋1擋2擋向前向后1 2圖 2壓系統(tǒng)原理圖 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 第 三 章 控機(jī)床液壓系統(tǒng)工況分析 控機(jī)床 液壓系統(tǒng)的工況分析是指對液壓執(zhí)行元件進(jìn)行運(yùn)動分析和負(fù)載分析，目的是查明每個執(zhí)行元件在各自工作過程中的流量、壓力、功率的變化規(guī)律，作為擬定液壓系統(tǒng)方案，確定系統(tǒng)主要參數(shù)（壓力和流量）的依據(jù)。 1、 液壓卡盤的運(yùn)動分析 根據(jù)對普通 控車床機(jī)床卡盤卡緊動作的觀察和分析可知，液壓卡盤執(zhí)行元件，即液壓缸運(yùn)動過程可分解為：向前卡緊，保持不動，向后松 開。其運(yùn)動循環(huán)圖如下： 向前卡緊 向后松開 圖 3盤液壓缸運(yùn)動循環(huán)圖 2、 液壓變檔的運(yùn)動分析 對普通 控車床機(jī)床主軸變檔動作的液壓系統(tǒng)原理如圖 1示 。為便于觀察調(diào)整壓力，在回路中裝一個壓力表。液壓閥 : 由溢流閥 、壓力表 、兩個換向閥 以及二個節(jié)流閥組成。調(diào)節(jié)溢流閥使系統(tǒng)壓力為 個換向閥分別控制二位油缸和三位油缸。二個節(jié)流閥分別控制二個油缸的速度。 二位油缸：向前為高速，向后為低速。 液壓系統(tǒng)中各電磁鐵的動作順 序如表 3示： 表 3電磁鐵 油缸 1速油缸 Ⅰ檔 ＋ Ⅱ檔 ＋ 變速油缸 Ⅲ檔 ＋ Ⅳ檔 ＋ 保持不動 原位停止 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 液壓卡盤或 尾座中心架 卡緊 ＋ ＋ 松開 ＋ 液壓卡盤 （撐件） 撐緊 ＋ ＋ 松開 ＋ 原位 注：“ +”表示電磁鐵得電。將壓力 繼電器 油液中的壓力低于繼電器 主軸停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 1、 液壓卡盤的負(fù)載分析 根據(jù)對液壓卡盤的運(yùn)動分析，液壓卡盤液壓缸的負(fù)載可分為 慣性負(fù)載、彈性負(fù)載、粘性負(fù)載、各種摩擦負(fù)載（如靜摩擦、動摩擦等）以及其它不隨時間、位置等參數(shù)變化的恒值負(fù)載等。但主要的負(fù)載有：（ 1）啟動時的靜摩擦負(fù)載；（ 2）向前卡緊工進(jìn)時的工作負(fù)載；（ 3）后退時的動摩擦負(fù)載。這些負(fù)載都是單向負(fù)載，是與運(yùn)動方向相反的正值負(fù)載，近似為恒定的負(fù)載，并且負(fù)載力的方向 與液壓缸活塞軸線重合。 液壓卡盤的主要作用是在加工工件時限制工件兩個自由度，以卡緊工件，保證加工的順利完成。 2、 液壓主軸換檔的負(fù)載分析 液壓主軸的負(fù)載類同于液壓卡盤，在此不必再分析。 液壓主軸 換檔 的主要作用是在加工時滿足不同加工部位對于工件粗糙度等物理要求，從而進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量。 第 四 章 控機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計計算 控機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求 1、液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求是進(jìn)行每項(xiàng)程序設(shè)計的依據(jù)。在制定基本方案并進(jìn)行進(jìn)一步著手液壓系統(tǒng)各部分設(shè)計之前，必須把設(shè)計要求以及與該設(shè)計內(nèi) 容有關(guān)的其他方面了解清楚。 （ 1）機(jī)床的概況：用途、性能、工藝流程、作業(yè)環(huán)境、總體布局等； （ 2）液壓系統(tǒng)要完成哪些動作，動作順序及彼此相互關(guān)系； 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 （ 3）液壓驅(qū)動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動形式，運(yùn)動速度； （ 4）各動作機(jī)構(gòu)的載荷大小及其性質(zhì)； （ 5）對調(diào)整范圍、運(yùn)動平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)換精度等性能方面的要求； （ 6）自動化程度、操作控制方式的要求； （ 7）對防塵、防爆、防寒、噪聲、安全可靠性的要求； （ 8）對效率、成本等方面的要求。 2、各個液壓傳動裝置的設(shè)計要求為： 床具有高剛性、高精度等特點(diǎn)。整體式底座結(jié)構(gòu)，剛性好 ，精度保持性好： （ 1）液壓卡盤夾持工件的范圍為Φ 0～Φ 520；最高壓力 為 壓卡盤夾緊時間： t=壓換檔時間 t=1s。 （ 2）數(shù)控車床液壓四檔、檔內(nèi)無級調(diào)速。Ⅰ 25Ⅱ 250 500 Ⅳ 1000 3）液壓 系統(tǒng)壓力（ ，預(yù)計 液壓系統(tǒng)使用流量： 23L/ 液壓系統(tǒng)作為 傳動裝置， 應(yīng)采用結(jié)構(gòu)比較簡單，設(shè)備外形尺寸小，能遠(yuǎn)距離傳遞大能量；能承受較大的載荷；沒有復(fù)雜的傳動機(jī)構(gòu)；在室內(nèi)的空氣里能保證 安全，動作迅速；操作、調(diào)節(jié)簡單；過載保護(hù)簡單可靠。 床液壓系統(tǒng)選型 1、液壓回路的選擇 根據(jù)液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求，本液壓系統(tǒng)采用開式回路，即執(zhí)行元件（即液壓缸）的排油回油箱，工作介質(zhì)油液經(jīng)過冷卻、沉淀后再進(jìn)入液壓泵的進(jìn)口，再進(jìn)行循環(huán)工作。 2、液壓油液的選擇 由于本次設(shè)計的液壓系統(tǒng)為普通液壓系統(tǒng)，因此選用礦油型液壓油作為工作介質(zhì)。又根據(jù)室內(nèi)的工作狀況，及北方冬夏工作溫度變化較大的特點(diǎn)， 冬季選用壓油 ,夏季選用 壓油，通過液位計 壓油需半年 更換一次 ,并清理油箱。 3、執(zhí)行元件的選擇 根據(jù)液壓系統(tǒng)的運(yùn)動分析，本設(shè)計中 要實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動均為直線運(yùn)動， 只要求一 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 個方向工作，反向退回，故采用單活塞桿液壓缸，并且由于負(fù)載力與活塞桿軸線重合，故不必采用柱塞缸。 4、液壓泵的選擇 根據(jù) 液壓系統(tǒng) 最高壓力 p=采用單 作用 變量葉片泵。 壓缸參數(shù)計算與結(jié)構(gòu)設(shè)計 1、 4 表 4控車床相關(guān)參數(shù) 項(xiàng)目 單位 身上最大回轉(zhuǎn)直徑 00 刀架上最大回轉(zhuǎn)直徑 00 最大工件長度 00 最大車削長度 50 卡盤 手動 250 液壓 250(10) 氣動 250 主軸通孔直徑 0 主軸前端錐孔 1:20/86 工件精度 電機(jī)功率 、液壓缸參數(shù)計算 （ 1）卡盤液壓缸參數(shù)計算 液壓卡盤一般選用德川 閱資料可知流量為 20L/據(jù)其壓力、流量特性曲線可知所需電動機(jī)功率最大可為 據(jù)流量和壓力可選出液壓閥規(guī)格和型號 通用液壓閥 ,流量為 40L/力為 20 （ 2）液壓缸參數(shù)計算 液壓缸負(fù)載 F，其受力分析如右圖 3 由 公式 ]2[ ， F=R/? （ 4 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 式中 R—— 液壓缸外作用力 ? —— 液壓缸總效率 在額定壓力下的液壓缸，總效率為η=取η =[ ，卡 緊 階段液壓缸所受外作用力 F=800入公式（ 4： 圖 4壓缸受力圖 F=R?=60計算油缸面積 A=604 m =2107 2計算液壓缸直徑 D= 4 4 2 1 0 73 A??? =圓整為 D=80塞桿直徑d=0 計算所需流量 Q 油缸無桿腔充滿油液時油缸容積 V= 24 （ 4 ＝ 2 33 . 1 4 8 0 2 8 04 =28 3因?yàn)轫斁o時間為 300/50=6 秒 ,也就是油缸的無桿腔充滿油液需要 6 秒 ,因此計算流量 Q： Q=V× 60/6=60/6 3于換檔油缸部分，換檔階段液壓缸所受的外力 F=200 代入公式（ 3： F=R?=15 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 計算油缸面積 A=154 m =計算液壓缸直徑 :D= 4A?= 4 =圓整為 D=40塞桿直徑d=0 計算所需流量 Q，油缸無桿腔充滿油液時油缸容積 V= 24 233 . 1 4 4 0 8 0 / 4 =因?yàn)閾Q檔時間為 1 秒 ,也就是油缸無桿腔充滿油液需要 1秒 ,因此計算流量 Q Q=V× 60=60 3據(jù)壓力和流量選擇流量為 23L/調(diào)范圍為 5液壓泵即可滿足要求。 3、 液壓缸的壁厚 （ 1）液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計算時可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。起重運(yùn)輸機(jī)械和工程機(jī) 械的液壓缸，一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)， 薄壁圓筒公式 ]16[ ： 2[ ]δ（ 4 式中δ —— 液壓缸壁厚， m； D —— 液壓缸內(nèi)徑， m； 試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的 壓系統(tǒng)取 [σ ]—— 缸筒材料的許用應(yīng)力。 采用無縫鋼管，取 [σ ]＝ 110驗(yàn)壓力4=6 入公式（ 4 得：卡盤 液壓缸壁厚：2[ ]σ= 6 10??=取其壁厚為 換檔 液壓缸壁厚：2[ ]σ= 6 10??=取其壁厚為 5 （ 2）缸筒壁厚的驗(yàn)算 液壓缸的額定壓力保證工作安全。 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 11220 . 3 5 2??????σ s （ 4 為避免缸筒在工作時發(fā)生塑性變形，液壓缸的額定壓力 ( 0 . 1 3 5 ~ 0 . 4 2 )n P （ 4 12 .3 lo s ? σ（ 4 式中 筒內(nèi)徑（ m）； 1筒外徑 (m) ,1D=D+2δ； 壓缸的額定壓力 ( 筒發(fā)生完全塑性變形 時的壓力 ( 缸筒材料的屈服點(diǎn) ( 缸筒材料的屈服強(qiáng)度85[ ，將4得； a 對于卡緊部分液壓缸， ? ?2222 8 5 0 . 0 8 0 . 0 7 2 50 . 3 5 1 7 . 1 40 . 0 8 P a?? ? ? 將 入公式（ 4； 0 . 0 82 . 3 2 8 5 l o g 2 80 . 0 7 2 5 P a? ? ? ? 取 28=壓缸的額定壓力以卡緊油 缸筒厚度合格。 b 對于變檔液壓缸， ? ?2222 8 5 0 . 0 4 0 . 0 30 . 3 5 4 3 . 6 40 . 0 4 P a?? ? ? 將 入公式（ 4； 0 . 0 42 . 3 2 8 5 l o g 8 20 . 0 3 P a? ? ? ? 取 82=壓缸的額定壓力以換檔 油缸筒厚度合格。 （ 3）缸底厚度計算 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 設(shè)計缸筒底部為平面，其厚度可以按照四周的圓盤強(qiáng)度公式近似計算。由公式 ]2[ ： 00 . 4 3 3 ?? （ 4 式中 ? 缸筒底部厚度（ m）； 0m）； ( P?缸筒底部材料的許用應(yīng)力 (SP n?? ?，取 n=2，σ s=285 算得σ p=入公式（ 3； 所以，卡 緊 液壓缸缸底的壁厚 ? ≥ 6 換檔 液壓缸缸底的壁厚 ? ≥ 3 4、活塞桿的強(qiáng)度計算 活塞桿在穩(wěn)定工況下，只受軸向推力的作用，其受力如圖 3示： 查參考文獻(xiàn) [2]，只受軸向推力的作用時，則可以近似地用直桿承受的簡單強(qiáng)度計算公式進(jìn)行計算 ]2[ ： 62F 1 04?????（ 4 式中 F—— 活塞桿的作用力， N； d—— 活塞桿直徑， m； σ p—— 材料的許用應(yīng)力，無縫鋼管σ p=100 液壓缸受軸向推力的作用， F， 3計算得： 卡盤 液壓缸 F=800d=40以σ = ??= p。 換檔 液壓缸 F=200d=20以σ = ??= p。 所以活塞桿強(qiáng)度滿足要求。 5、液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 液壓缸主要尺寸確定以后，就進(jìn)行各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計。主要包括缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿導(dǎo)向部分結(jié)構(gòu)、密封裝置及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。 （ 1）缸體與缸蓋的連接形式 缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)。常見的有法蘭連接、螺紋連接、外半環(huán)連接、內(nèi)半環(huán)連接。選擇螺紋連接，其優(yōu)點(diǎn)是：a 外形 尺寸小 點(diǎn)是：端部工藝要求較高，裝卸時要用專用工具 ]3[ 。 （ 2）活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu) 以換檔 液壓缸活塞桿與活塞為例分析其連接結(jié)構(gòu)，確定液壓缸采用整體式結(jié)構(gòu) ]4[ ，這種連接結(jié)構(gòu)簡單，適用于缸徑較小的液壓缸，如圖 3 圖 4體式結(jié)構(gòu)（剖視圖） 圖 4體式結(jié)構(gòu)（外形圖） 圖 4紋連接結(jié)構(gòu) 活塞 和 活塞桿直 徑為 400若采用整體式結(jié)構(gòu)則在 加工中，會造成很大 的材料浪費(fèi)，采用螺紋連接結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，便于活塞、活塞桿的加工 ,如圖 3 （ 3）活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu) 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵和鎖緊裝置等。導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)可以做成端蓋整體式直接導(dǎo)向，也可做成與端蓋分開的導(dǎo)向套 結(jié)構(gòu)。后者導(dǎo)向套磨損后便于更換，所以應(yīng)用較普遍。 機(jī)床和工程機(jī)械中一般采用裝在內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)，有利于導(dǎo)向套的潤滑。 （ 4） 密封圈選用 密封的分類：可分為靜密封和動密封兩種。 a 靜密封 在正常工作時無 相對運(yùn)動的零件 配合表面之間的密封叫靜密封。 b 動密封 在正常工作時 有相對運(yùn)動的零件配合表面之間的密封叫動密封。 相對于靜密封， 動密封部位有一定的泄漏量，可以起到潤滑作用，減小摩擦和磨損?；钊盎钊麠U處的密封圈的選用，應(yīng)根據(jù)密封的部位、使用的壓力、溫度、運(yùn)動速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈， 選用 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 根據(jù)所擬定的液壓原理圖及設(shè)計要求，按系統(tǒng) 最大流量來選擇液壓元件的規(guī)格。本液壓系統(tǒng)的最高壓力為 大流量為 32L/參照同 類車床 選擇方法及選擇標(biāo)準(zhǔn) ， 所選擇的閥類元件及其他元件清單如下表 3 表 4壓系統(tǒng)元件清單 序號 名稱 型號 數(shù)量 備注 1 油箱 專用件 1 2 濾油器 3 電機(jī)泵組 2． 通道體 專用件 1 5 單向節(jié)流閥 6 壓力繼電器 尾座或中心架用 7 壓力繼電器 卡盤用 7 減壓閥 換向閥 9 壓力表 接口螺紋 定管道尺寸 油管內(nèi)徑尺寸一般可參照選用的液壓元件接口尺寸而定。本系統(tǒng)最大流量為32L/油管的允許流速取 v=5m/s,則內(nèi)徑 d=4.6 5[ 為 d = 2 5=合諸因 素，現(xiàn)取油管的內(nèi)徑 d 為 12參照泵的吸油口尺寸，取吸油管內(nèi)徑 2 第 五 章 液壓控制裝置集成塊的設(shè)計 根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計手冊及本系統(tǒng)的原理圖 ,液壓站上液壓控制裝置的集成方式可以設(shè)計一個疊加閥式集成 ,包括一個通道體 ,三個疊加閥集成塊。各由四個緊固螺柱把它們連接在通道體上，再由四個螺釘將其整體緊固在油箱蓋上，組成一個完整的液壓供油控制裝置。 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 疊加閥式集成的優(yōu)點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和集成化程度高，設(shè)計、加工及裝配周期短，便于進(jìn)行計算機(jī)輔助設(shè)計；體積小、重量輕、占地面積??；配 置靈活、安裝維護(hù)方便，便于通過增減疊加閥，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)原理的變更；減少了管件和閥之間的連接輔助件，耗材少，成本低；壓力損失小，消除了漏油、振動和噪聲，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，使用安全可靠等。 其主要缺點(diǎn)是回路形式較少，一般通徑≤ 32不能滿足復(fù)雜和大功率液壓系統(tǒng)的需要。但由于本系統(tǒng)壓力和功率較小，且回路較簡單，因此完全可以滿足使用要求，并充分發(fā)揮了該集成方式的優(yōu)點(diǎn)，故完全可以采用該種形式的設(shè)計。具體安裝方式見液壓系統(tǒng)裝配圖。 術(shù)要求 1、 通道體及疊加閥中工作介質(zhì)為 固密封性 要求較高，各個連接件之間必須加密封圈。 2、通道體內(nèi)油道縱橫分布，比較復(fù)雜，故應(yīng)注意各個油路間的距離，使其滿足強(qiáng)度條件，以保證工作時在油壓作用下不被擊穿。通常兩孔間的最小壁厚不得小于 5 3、以底面為基準(zhǔn)，上表面與下表面的平行度公差不超過 個側(cè)面與底面垂直度公差不超過 間接合面光潔度 余面為 4、所有棱邊倒圓角，去毛刺，表面發(fā)藍(lán)處理。 5、鋼坯不得有影響使用的氣孔裂紋和雜質(zhì)等缺陷。 6、所有螺孔的螺紋按 63規(guī)定，精度按 63中三級制造，不允許有碰傷毛刺及影響使用的雙牙尖劃痕和螺紋不完善等缺陷。 7、工作壓力為 a ,試驗(yàn)壓力為工作壓力的 壓 5分鐘。 8、其余孔的定位尺寸公差為 通道體是連接從液壓泵傳來的油管與疊加閥的零件，它將液壓泵傳來的壓力油分配給控制三個不同液壓缸運(yùn)動的疊加閥集成塊。 在這個通道體上 ,有兩個通孔分別是 口 ,同樣是通徑為 14孔。油液就是通過這兩個孔進(jìn)入和流出液壓控制元件和執(zhí)行元件，進(jìn)行工作的。 其內(nèi)部其他的油孔，其具體尺寸和形狀參考疊加閥及液壓油箱的大小而設(shè)計，以保 證系統(tǒng)流量和壓力為準(zhǔn) 。 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 根據(jù) 合通道體的尺寸，通過對疊加閥系列型譜進(jìn)行調(diào)查研究，選 擇如表 4疊加閥與之配合。其 具體裝配順序參見裝配 圖。 審核校對制圖序號 代號 名稱 材料件數(shù)重量數(shù)量比例材料備注數(shù)控機(jī)床裝配圖1 步進(jìn)電機(jī)55 T - 3 2 微型狹縫聯(lián)軸器鋁合金Y 向滾珠絲杠副G D M 2 5 0 4- 3 - P 411G B / T 8 1 0 . 8 8 M 2 0 X 1 . 5 小圓螺母軸套 1組16螺釘1工作臺 0 0 X 2 0 0螺釘2導(dǎo)軌螺釘2螺釘X 向滾珠絲杠副G D M 2 5 0 4- 3 - P 41圓柱銷油杯G B 1 1 5 2- 7 9內(nèi)六角螺釘導(dǎo)軌支撐架 1支撐板 1導(dǎo)軌S G D A 2 0 T V C 0 I V 4 6 0 / T 8 1 0 . 88 M 1 4 X 1 . 5小圓螺母墊圈G B / T 9 5- 8 5 - 1 4內(nèi)六角螺釘內(nèi)六角螺釘螺母支撐架 1圓柱銷G B / T 1 1 9 . 25 X 4 516螺釘G B / T 7 0 . 1 M 5 X 2 0導(dǎo)軌 內(nèi)六角螺釘軸承座11圓柱銷角接觸球軸承 控車床液壓系統(tǒng)裝配圖 第 六 章 液壓站設(shè)計 液壓站是由液壓油箱、液壓電機(jī)泵組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、加油孔（即濾油器）、液位計，清洗孔等元件。液壓電機(jī)泵組裝置包括液壓泵、驅(qū)動電機(jī)及其它們之間的聯(lián)軸器等。液壓 控制裝置是指液壓系統(tǒng)的各類控制閥元件及其聯(lián)接體。 參考同類產(chǎn)品的設(shè)計，本液壓站采用了集中式結(jié)構(gòu)。 液壓油箱的作用是貯存液壓油、分離液壓油中的雜質(zhì)和空氣，同時還起到散 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 熱作用。通過借鑒前人經(jīng)驗(yàn)及個人創(chuàng)新，設(shè)計的油箱見裝配圖。 由于本系統(tǒng)壓力為 4于中壓系統(tǒng) （ 液壓油箱 的有效容量 V=(5— 7) V— 液壓油箱有效容積 液壓泵額定流量。 因此油箱的容積可按上式計算。與泵的流量結(jié)合起來，選用 V=112L 即可滿足使用要