本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告書(shū)題 目 臥式單面鉆鏜兩用 機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 指導(dǎo)老師 2016 年 3 月 25 日設(shè)計(jì)題目 臥式單面鉆鏜兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)一．課題目的、意義及相關(guān)研究動(dòng)態(tài)：與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的液壓產(chǎn)品盡管產(chǎn)值產(chǎn)量不低，但高端產(chǎn)品幾乎由國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家占據(jù)。我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)是液壓元件的大用戶(hù)，但工程機(jī)械中的高壓大流量柱塞泵和馬達(dá)主要依靠進(jìn)口，由于國(guó)外企業(yè)配額制度優(yōu)先歐美等原因，液壓元件的交貨期最長(zhǎng)達(dá)一年半，如此交貨期嚴(yán)重制約我國(guó)工程機(jī)械的發(fā)展。還有許多國(guó)外高端的液壓元件屬于軍事、航空航天等安全領(lǐng)域我國(guó)無(wú)法獲得。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)液壓行業(yè)存在閥體和泵體鑄造能力差、元器件材質(zhì)性能差、加工精度和穩(wěn)定性差、熱處理工藝差等問(wèn)題，我國(guó)液壓行業(yè)在技術(shù)上與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的差距甚遠(yuǎn)，而且這一差距有增大的趨勢(shì)。因此我們應(yīng)該有危機(jī)感，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新趕超德國(guó)、美國(guó)、日本等液壓先進(jìn)國(guó)家。研究液壓行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的目的就是根據(jù)我國(guó)液壓行業(yè)的自身特點(diǎn)，應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新理論和原理，尋求我國(guó)液壓行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新策略和措施，從而推動(dòng)我國(guó)液壓行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)發(fā)展，設(shè)計(jì)和制造出高端液壓元件、液壓附件和液壓系統(tǒng)，更好地為主機(jī)服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)從液壓大國(guó)到液壓強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變由于液壓技術(shù)廣泛應(yīng)用了高技術(shù)成果，如自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)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。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(mǎn)足未來(lái)的要求。綜合國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家的意見(jiàn)，其主要的發(fā)展趨勢(shì)將集中在以下幾個(gè)方面：1．減少能耗,充分利用能量液壓技術(shù)在將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成壓力能及反轉(zhuǎn)換方面，已取得很大進(jìn)展，但一直存在能量損耗，主要反映在系統(tǒng)的容積損失和機(jī)械損失上。如果全部壓力能都能得到充分利用，則將使能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的效率得到顯著提高。為減少壓力能的損失，必須解決下面幾個(gè)問(wèn)題：2．主動(dòng)維護(hù)液壓系統(tǒng)維護(hù)已從過(guò)去簡(jiǎn)單的故障拆修，發(fā)展到故障預(yù)測(cè)，即發(fā)現(xiàn)故障苗頭時(shí)，預(yù)先進(jìn)行維修，清除故障隱患，避免設(shè)備惡性事故的發(fā)展。要實(shí)現(xiàn)主動(dòng)維護(hù)技術(shù)必須要加強(qiáng)液壓系統(tǒng)故障診斷方法的研究，當(dāng)前，憑有經(jīng)驗(yàn)的維修技術(shù)人員的感宮和經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)看、聽(tīng)、觸、測(cè)等判斷找故障已不適于現(xiàn)代工業(yè)向大型化、連續(xù)化和現(xiàn)代化方向發(fā)展，必須使液壓系統(tǒng)故障診斷現(xiàn)代化，加強(qiáng)專(zhuān)家系統(tǒng)的研究，要總結(jié)專(zhuān)家的知識(shí),建立完整的、具有學(xué)習(xí)功能的專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)，并利用計(jì)算機(jī)根據(jù)輸入的現(xiàn)象和知識(shí)庫(kù)中知識(shí)，用推理機(jī)中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高維修方案和預(yù)防措施。另外，還應(yīng)開(kāi)發(fā)液壓系統(tǒng)自補(bǔ)償系統(tǒng)，包括自調(diào)整、自潤(rùn)滑、自校正，在故障發(fā)生之前，進(jìn)市補(bǔ)償，這是液壓行業(yè)努力的方向。3．機(jī)電一體化電子技術(shù)和液壓傳動(dòng)技術(shù)相結(jié)合，使傳統(tǒng)的液壓傳協(xié)與控制技術(shù)增加了活力，擴(kuò)大了應(yīng)用領(lǐng)域。實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化可以提高工作可靠性，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)柔性化、智能化，改變液壓系統(tǒng)效率低，漏油、維修性差等缺點(diǎn)。二．本課題任務(wù)1）對(duì)臥式單面鉆鏜兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)；2）液壓缸的設(shè)計(jì)。課題的主要內(nèi)容、創(chuàng)新之處：主要參數(shù)：臥式單面鉆鏜兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，完成工件的加進(jìn)——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)。機(jī)床的快進(jìn)速度為 6m/s，機(jī)床快進(jìn)速度與快退速度一樣。工進(jìn)要求是：速度在 80~~1200mm/s,最大行程為 50mm，其中工進(jìn)行程為 200mm，最大切削力為 20000N，遠(yuǎn)動(dòng)部件自重24000N，采用平面導(dǎo)軌，夾緊缸的行程為 25mm,夾緊力為 28000N，夾緊時(shí)間為1s 的液壓系統(tǒng)。 主要內(nèi)容：1.方向控制閥換向閥：利用閥芯和閥體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，來(lái)變換油液流動(dòng)的方向，以實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)的直線(xiàn)往復(fù)或正反轉(zhuǎn)，也可利用換向閥來(lái)接通或關(guān)閉油路，在此，液壓系統(tǒng)中換向閥的使用較多，以下對(duì)每個(gè)換向閥的作用有詳細(xì)說(shuō)明：（1）常開(kāi)式行程閥 3：該閥是控制由變量泵出來(lái)的油液是否會(huì)流入工件夾緊回路。當(dāng)工件夾緊后，行程閥上位工作， 由變量泵出來(lái)的油液不會(huì)流入工件夾緊回去；當(dāng)工件加工完成后，需要松開(kāi)工件時(shí)，此閥下位工作，油液將流入工件夾緊回路。（2）兩位四通電磁換向閥 5：該閥是控制工件夾緊和松開(kāi)時(shí)油液的去向。當(dāng)工件處于夾緊狀態(tài)時(shí)，此閥右位工作，油液進(jìn)入液壓缸 9 下腔，實(shí)現(xiàn)工件夾緊；當(dāng)工件加工完成需要松開(kāi)時(shí)，此閥左位工作，油液進(jìn)入液壓缸 9 上腔，與此同時(shí)，液壓缸下腔的油液經(jīng)過(guò)此閥左位流入油箱，從而實(shí)現(xiàn)工件松開(kāi)。（3）常閉行程閥 6：該閥是控制液壓缸 9 下腔（即工件松開(kāi)）是否流回油箱。當(dāng)工件加工完成后需要松開(kāi)的時(shí)候，此閥下位工作，液壓缸 9 下腔的油液經(jīng)過(guò)此閥下位流入油箱。（4）三圍四通電磁換向閥 14：該閥是控制工作臺(tái)的動(dòng)向。當(dāng)工作臺(tái)工進(jìn)時(shí)，此閥左位工作，油液經(jīng)過(guò)此閥左位流入液壓缸 10 左腔，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)工進(jìn)；當(dāng)工作臺(tái)快退時(shí)，此閥右位工作，油液經(jīng)過(guò)此閥右位流入液壓缸 10 右腔，此時(shí)，液壓缸 10 左腔油液經(jīng)過(guò)此閥流入油箱，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)快退。（5）二位三通電磁換向閥 11：該閥是控制工作臺(tái)是否快進(jìn)（即是否實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接）。當(dāng)此閥右位工作時(shí)，液壓缸 10 右腔的油經(jīng)過(guò)此閥右位流入液壓缸 10左腔，與此同時(shí)，液壓泵出來(lái)的油流入液壓缸 10 左腔，形成差動(dòng)連接，實(shí)現(xiàn)了工作臺(tái)的快進(jìn)。（6）常閉式行程閥 12：該閥控制液壓缸 10 右腔的油是否流入油箱。此閥處于右位時(shí)，液壓缸 10 右腔的油經(jīng)過(guò)此閥右位流入油箱。2.流量控制閥調(diào)速閥： 由定差減壓閥和節(jié)流閥串聯(lián)而成。它在節(jié)流閥節(jié)流原理的基礎(chǔ)上，又在閥門(mén)內(nèi)部結(jié)構(gòu)上增設(shè)了一套壓力補(bǔ)償裝置，改善節(jié)流后壓力損失大的現(xiàn)象，使節(jié)流后流體的壓力基本上等同于節(jié)流前的壓力，同時(shí)減少流體的發(fā)熱。（1）調(diào)速閥 7、13：此閥通過(guò)改變閥芯的位置從而改變其橫截面積，改變油液的流速。保證液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3.繼電器：在工件夾緊過(guò)程中當(dāng)液壓系統(tǒng)的壓力升高到一定數(shù)值時(shí)，發(fā)出電信號(hào)，控制工作臺(tái)這條液壓回路中的三位四通換向閥和兩位三通換向閥，從而使工件夾緊后實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)快——工進(jìn)——快退及加工完成后工件的松開(kāi)，實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作或起安全保護(hù)作用。4.單向變量液壓泵：液壓泵是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件，其作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個(gè)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。為液壓傳動(dòng)提供加壓液體的一種液壓元件，是泵的一種。5.油箱：（1）貯存供系統(tǒng)循環(huán)所需的油液。（2）散發(fā)系統(tǒng)工作時(shí)所產(chǎn)生的熱量。（3）釋放混在油液中的氣體。（4）為系統(tǒng)中元件的安裝提供位置。（5）油箱應(yīng)該及時(shí)除去油液中沉淀的污物，在油箱中的油液必須使符合液壓系統(tǒng)清潔度要求的油液。 6.濾油器：對(duì)液壓油進(jìn)行過(guò)濾，控制油的潔凈程度。研究方法、設(shè)計(jì)方案：1．研究方法液壓系統(tǒng)的是設(shè)計(jì)步驟：1.分析液壓系統(tǒng)的工況2.確定液壓泵原理圖3.液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和選擇液壓元件4.對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)算5.繪制正式工作圖和編制技術(shù)文件2.設(shè)計(jì)方案圖 1 臥式單面鉆鏜兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)原理圖1.濾油器 2.液壓泵 3.行程閥4.液壓表開(kāi)關(guān) 5.電磁換向閥 6.電磁換向閥7.調(diào)速閥 8.壓力繼電器 9.液壓缸10.液壓缸 11.電磁換向閥 12.調(diào)速閥13.行程閥 14.電磁換向閥1.工件夾緊按下啟動(dòng)按鈕，變量泵 2 啟動(dòng)，此時(shí)系統(tǒng)中所有電磁鐵均處于失電狀態(tài)，工件處于夾緊中，到壓力繼電器 5 調(diào)電壓力，壓力繼電器 5 發(fā)出信號(hào)，行程閥3 換位。在工件加工完成后，繼電器發(fā)出信號(hào)，使電磁鐵 1YA 通電，工件松開(kāi)。此時(shí)，液壓系統(tǒng)中油液流動(dòng)情況為：進(jìn)油路：變量泵 2——行程閥 3（下位）——二位四通電磁換向閥 5（右位）——調(diào)速閥 7——缸 9（下腔）2.工作臺(tái)快進(jìn)工件夾緊后，到壓力繼電器 5 調(diào)電壓力，壓力繼電器 5 發(fā)出信號(hào)，使 2YA和 4YA 同時(shí)得電，右邊回路壓力升高，液壓缸 10 右端通過(guò)二位三通電磁換向閥右端和液壓缸 10 左端，實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接，實(shí)現(xiàn)液壓缸 10 快速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，液壓系統(tǒng)中油液流動(dòng)情況為：進(jìn)油路：變量泵 2——三位四通電磁換向閥 5（右位）——液壓缸 10（左腔）與此同時(shí)，液壓缸 10（右腔）——二位三通電磁換向閥 11（右位）——液壓缸10（左腔）3.工作臺(tái)工進(jìn)工作臺(tái)快進(jìn)到預(yù)留位置，觸動(dòng) 1QS，使 4YA 得電，液壓缸 10 右端通過(guò)二位三通電磁換向閥右端直接到液壓缸 14 的左腔。此時(shí)，液壓系統(tǒng)中油液流動(dòng)情況為：進(jìn)油路：變量泵 2——三位四通電磁換向閥 14（左端）——液壓缸 14（左腔） 。4.工作臺(tái)快退工作臺(tái)工進(jìn)到終點(diǎn)時(shí)，觸動(dòng) 3QS，使 2YA 得電，行程閥 13 右位工作，切斷液壓缸 10 左端進(jìn)油回路，油液進(jìn)入液壓缸 10 右端，此時(shí)，液壓系統(tǒng)中油液流動(dòng)情況為：進(jìn)油路：變量泵 2——三位四通電磁換向閥 14（右端）——行程閥 13（右位）——二位三通電磁換向閥 11（左端）——液壓缸 14（右腔） 。回油路：液壓缸 14（左腔）——三位四通電磁換向閥 14（右端）——油箱。5.工件松開(kāi)工作臺(tái)快退到終點(diǎn)時(shí)，觸動(dòng) 2QS，使 4YA 得電，行程閥 6 下位工作，缸 9下腔油液經(jīng)過(guò)二位四通電磁換向閥回到郵箱，實(shí)現(xiàn)工件松開(kāi)此時(shí)，液壓系統(tǒng)中油液流動(dòng)情況為：回油路：缸 9（下腔）——二位二通電磁換向閥 6（下位）——二位四通電磁換向閥 5（左位）——郵箱。完成期限和預(yù)期進(jìn)度：(1）畢業(yè)設(shè)計(jì)課題調(diào)研階段：（第 1~2 周）：課題調(diào)研及文獻(xiàn)檢索、完成英文翻譯。（2）畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告階段：（第 3～4 周）：完成開(kāi)題報(bào)告。（3）畢業(yè)設(shè)計(jì)主要工作階段：（第 5～12 周）：①完成系統(tǒng)的總體規(guī)劃。 （第 5～6 周）②繪制其液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖紙一套、液壓缸的設(shè)計(jì)（包括零件圖和裝配圖）。并畫(huà)出原理圖。 （第 7～10 周）③完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)工作。 （第 11～12 周）（4）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯階段：（第 13～15 周）主要參考資料：[1]A.Broader,A.M.Frieze,E.Shamir,and E.Upfa,Hydraulic Cutter Suction Dreger, in Random Structures & 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職務(wù)（職稱(chēng)）與會(huì)人員會(huì)議記錄摘要：會(huì)議主持人：記 錄 人：年 月 日教研室意見(jiàn)教研室主任簽名：年 月 日