专用卧式铣床液压系统设计
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专用卧式铣床液压系统设计专用卧式铣床液压系统设计毕业设计(论文)毕业设计(论文)者姓名:贾光裕者姓名:贾光裕 指导老师:李刚指导老师:李刚 讲师讲师 2007年年6作月作月16日日摘 要 随着机械制造工业的快速发展,制造装备的改进显得尤为重要,尤其是金属切削设备的改造是提高生产力一项重要因素。因为液压系统在生产过程中具有降低成本、工作可靠平稳,易于实现过载保护等优点,所以本文主要介绍的是液压系统在机械生产加工方面的应用。主要内容 o1、绪论o2、负载与运动分析o3、确定液压系统主要参数o4、拟定液压系统原理图o5、计算和选择液压件o6、验算液压系统性能o7、液压系统结构设计1 绪论o设计内容及要求 在卧式铣床上设计一个夹紧进给液压系统,完成工件的先夹紧后、后进给任务。夹紧缸快进速度:0.05m/s夹紧缸慢进速度:0.008mm/s最大夹紧力:40KN 进给油缸快进速度:0.18m/s进给油缸慢进速度:0.018m/s最大切削力:120KN进给工作部件总质量:m=250Kg 夹紧缸行程:用行程开关调节(最大250mm)进给缸行程:用行程开关调节(最大1000mm)2、负载与运动分析o运动分析o负载分析3、确定液压系统主要参数o1 1 初选液压缸工作压力初选液压缸工作压力o2 2 计算液压缸主要尺寸计算液压缸主要尺寸3.13.1初选液压缸工作压力初选液压缸工作压力 因为工进时的负载最大,在其它工况负载很小,所以参考机械设计手册初选夹紧缸的工作压力p1=4MPa。初选进给缸的工作压力p1=8MPa。3.23.2计算液压缸主要尺寸计算液压缸主要尺寸 由公式A=F/p计算选取标准数值 夹紧缸D1=125mm d1=90mm 进给缸D1=150mm d1=105mm查看产品样本选择HSG型工程液压缸根据计算出的液压缸的尺寸,可估算出液压缸在工作循环中各阶段的压力、流量和功率,绘制出工况图 4、拟定液压系统原理图o1 1选择基本回路选择基本回路o2组成液压系统4 41 1选择基本回路选择基本回路o1 选择调速回路选择调速回路 o2选择油源形式选择油源形式 o3选择快速运动和换向回路选择快速运动和换向回路o4选择速度换接回路选择速度换接回路 o5选择进油调压回路选择进油调压回路 42组成液压系统 将上面选出的液压基本回路组合在一起,并经修改和完善,就可得到完整的液压系统,为了让机床夹紧工作停止后,夹紧油缸回路中继续保持夹紧力,图中在夹紧缸旁添置了蓄能器。查看产品样本选择NXQ型囊式蓄能器。液压原理图返回5、计算和选择液压件o5 51 1 确定液压泵的规格确定液压泵的规格o5.2 5.2 确定电动机功率确定电动机功率o5 53 3 确定其它元件及辅件确定其它元件及辅件各元件规格型号o计算液压泵的最大工作压力和流量来确定选用PV2R叶片泵o计算电动机的功率来确定选用Y225M-6型o计算油箱容量选取标准V=1000Lo计算得出夹紧缸油管D=14mm厚1.6mm 进给缸油管D=34mm厚3mm阀类元件及辅件o三位四通换向阀选用4WE型o调速阀选用AXQF3和AQF3型o益流阀选用DB型o单向阀选用CRT型o压力继电器选用HED型o滤油器选用ZQU型o蓄能器选用NXQ型6、验算液压系统性能o6 61 1验算系统压力损失验算系统压力损失 根据公式计算出总压力损失且数值不大,再参考相关根据公式计算出总压力损失且数值不大,再参考相关数据,则不会太影响提供液压缸所需压力和速度数据,则不会太影响提供液压缸所需压力和速度 o6 62 2验算系统发热与温升验算系统发热与温升由公式计算出油液温升,油温在允许范围内,则油箱散由公式计算出油液温升,油温在允许范围内,则油箱散热面积符合要求,不必设置冷却器。热面积符合要求,不必设置冷却器。7、液压系统结构设计 考虑到安装与维修方便,并且节省空间。采用集中配置型结构,设计液压装置为液压站。控制形式为板式液压控制。动力源为卧式上置结构,泵组用支架钟形罩卧式安装。最后画出相应零件图及装配图。感谢指导老师李刚讲师的悉心指导!感谢指导老师李刚讲师的悉心指导!感谢各位专家感谢各位专家 老师的批评指正!老师的批评指正!感谢各位同学的帮助和关心!感谢各位同学的帮助和关心!结束致谢1 选择调速回路选择调速回路 由速度、负载分析可知,这台机床运动速度先后变化,工作负载为阻力负载且工作中变化小,故可选用进口节流调速回路。2选择油源形式选择油源形式 根据机床工作原理,确定系统两个油缸可公用一个泵,最后选用双作用叶片泵方案。3选择快速运动和换向回路选择快速运动和换向回路 考虑系统流量较大,系统中选用电液换向阀换向回路,控制进油方向选用三位四通电液换向阀,控制液压缸选用三位四通电液换向阀 4选择速度换接回路选择速度换接回路 系统由快进转为工进时,为减少速度换接时的液压冲击,选用行程阀控制的换接回路。为了给进给缸发出信号,在夹紧缸旁设置一个压力继电器。由于最大行程可以随时调节,则需要设置一个行程开关。为了使动作完成后系统能自动为夹紧缸发出快退信息,在进给缸旁设置一个压力继电器。5选择进油调压回路选择进油调压回路 因为两个缸利用一个双作用叶片泵供油,根据本机床工作原理和工作参数可知两个油缸不是同时进行工作的,而且两个油缸所需要的供油压力也不同。所以需要设置简单的调压,即在进给系统和夹紧系统中各设置一个溢流阀调节压力。大连水产学院毕业设计(论文)任务书2009届 机电工程系 机械设计制造及其自动化专业题目: 专用卧式铣床液压系统设计 子题: 学生姓名: 班级: 机自07-1班 指导教师(签章): 职称(学位): 所在教研室: 数控技术教研室 教研室主任: 专业负责人(签章): 下达日期:2009 年 3月12日 完成日期:2009 年 6月24日课题名称专用卧式铣床液压系统设计题目性质真实 题目类型设计 题目来源生产一课题简介:本课题的思想主要是通过对现有的卧式铣床进行分析和计算,设计出专用于自动化生产的专用机床,根据设计要求将其改良,使之达到较理想的方案。结果表现形式为全部设计图纸及设计说明书。其中说明书及50%以上的图纸必须形成文档。二报告内容:(调研资料的准备,论文或设计目的、要求、思路与预期成果;任务完成的阶段内容及时间安排;完成论文或设计所具备的条件因素等。)任务、内容及要求(包括设计计算、实验分析、绘图质量各类图纸张数、外文翻译及撰写外文摘要等)题目:在卧式铣床上设计一个夹紧进给液压系统,完成工件的先夹紧后、后进给任务。工作原理如下:夹紧油缸:快进 慢进 达到夹紧力后启动进给油缸工作进给油缸:快进 慢进 工进 快速退回 夹紧油缸快速退回 夹紧缸快进速度:0.05m/s夹紧缸慢进速度:0.008mm/s最大夹紧力:40KN 进给油缸快进速度:0.18m/s进给油缸慢进速度:0.018m/s最大切削力:120KN进给工作部件总质量:m=250Kg 夹紧缸行程:用行程开关调节(最大250mm)进给缸行程:用行程开关调节(最大1000mm)主要内容:1 设计内容及要求2 负载与运动分析3 确定液压系统主要参数4 拟定液压系统原理图5 计算和选择液压件6 验算液压系统性能7 液压系统结构设计8 绘制工作图和编制技术文件(设计说明书、液压系统原理图、集成油路装配图、泵站装配图、非标准件零件图、管路装配图、电气线路图等。)要求:1 绘图量:折成A0号图纸4张其中50%以上的图纸形成文档。2 设计计算及说明书字数不少于10000字,并形成电子文档。3 完成3000字以上的外文参考文献翻译,完成1500字以上的文献综述撰写等工作。指导教师签名: 年 月 日大连水产学院本科毕业论文(设计) 工作总结 工作总结本文完成了对专用卧式铣床液压系统设计,铣床改造之后,新增了包括自动夹紧进给在内的机床自动加工功能。改造后的机床状况明显比改造前有了极大的改善,提高了设备运行的稳定性,可靠性,大大降低了设备的维修费用,增加和完善了设备的功能。提高了机床的生产效率及产品的加工精度,降低了工人的劳动强度,改造完全达到预期的目的。此设备为精加工设备,它的液压装置设计对用户有很重要的意义。此外,对其他的数控机床技术改造有一定的参考价值。通过本文的研究,主要得出了以下几点有意义的结果:在对原机床加工时的性能技术指标分析之后,根据改造的具体要求,确定了可行性方案和具体的液压系统的设计。完成旧机床的夹具,丝杠等部件的拆除,换上了液压执行元件进给装置和液压夹紧装置等液压装置。通过PLC电路完成了对机床各部分的协调控制。本课题“专用卧式铣床液压系统设计”是在导师李刚老师的悉心指导和关怀下完成的。李老师在论文的选题、内容、科研过程和论文撰写方面给予了作者耐心的指导,而且提出了许多建设性的意见和建议,使我对课题的难点豁然开朗。导师在言传身教中体现出来的渊博的学识,严谨的治学态度,开阔的知识眼界和平易近人的态度给我留下了深刻的印象。在此,作者谨向三个多月来付出了辛劳汗水和心血的导师致以崇高的敬意和衷心的感谢。其次,感谢学院领导以及班主任老师等,他们在整个论文工作期间都给予了很多关心和帮助,也正因为他们的帮助,作者才能顺利的完成了整个毕业论文。再次要感谢图书馆的所有工作人员,他们热情的工作为我的论文资料查阅提供了极大的便利条件。 最后感谢我的同学以及朋友在我的整个毕业论文中所给与的帮助和支持,他们在整个论文工作期间都与本人进行过有益的交流,提出了很多的建议和想法,使作者受益非浅。以及我的家人在我紧张、繁忙的论文工作期间在精神和生活上所给予的最大的理解和支持。 在论文完稿之际,作者真诚的对关心、帮助、支持过作者的李刚老师,学院的所有领导、老师、同学以及亲人表示最衷心的感谢,谢谢你们!大连水产学院本科毕业论文(设计) 工作计划 工作计划毕业设计是在学生完成全部理论教学和实践教学后所进行的一次综合训练,是整个教学过程中最后一个主要的实践教学环节,目的大使学生综合运用所学的基础理论,专业知识和基本技能,进行工程设计忽然科学研究等工程师的基本训练,进一步培养学生的科学态度,独立分析和解决问题的能力以及创新的精神。因此,我为这次毕业设计制定了一个详细周密的工作计划。本次毕业设计完成需1215周。预期结果为机床液压系统原理图、集成油路装配图、泵站装配图、非标准件零件图、管路装配图、电气线路图等。结果表现形式为全部设计图纸及设计说明书。 1 基本要求 (1)中英文文献及文献综述各一份 (2)阅读有关材料15篇 (3)外文资料翻译3000字以上 (4)设计说明书10000字以上 (5)折成A0号图纸4张,其中85%以上图纸形成电子文档 2设计任务1 设计内容及要求2 负载与运动分析3 确定液压系统主要参数4 拟定液压系统原理图5 计算和选择液压件6 验算液压系统性能7 液压系统结构设计8 绘制工作图和编制技术文件(设计说明书、液压系统原理图、集成油路装配图、泵站装配图、非标准件零件图、管路装配图、电气线路图等。)3 工作计划(1)第12周 实习调研、检阅资料(2)第34 周 方案确定、开题报告(3)第 58周 液压系统功能原理设计(4)第 813周 液压系统结构设计(5)第 14 周 撰写说明书(论文)(6)第 15 周 上交设计(论文)大连水产学院毕业设计(论文)开题报告表课题名称专用卧式铣床液压系统设计题目性质真实 题目类型设计 题目来源生产学生姓名专 业机械设计制造及其自动化导 师李刚一课题简介:本课题的思想主要是通过对现有的卧式铣床进行分析和计算,设计出专用于自动化生产的专用机床,根据设计要求将其改良,使之达到较理想的方案。结果表现形式为全部设计图纸及设计说明书。其中说明书及50%以上的图纸必须形成文档。二报告内容:(调研资料的准备,论文或设计目的、要求、思路与预期成果;任务完成的阶段内容及时间安排;完成论文或设计所具备的条件因素等。)具体任务、内容及要求(包括设计计算、实验分析、绘图质量各类图纸张数、外文翻译及撰写外文摘要等)题目:在卧式铣床上设计一个夹紧进给液压系统,完成工件的先夹紧后、后进给任务。工作原理如下:夹紧油缸:快进 慢进 达到夹紧力后启动进给油缸工作进给油缸:快进 慢进 工进 快速退回 夹紧油缸快速退回 夹紧缸快进速度:0.05m/s夹紧缸慢进速度:0.008mm/s最大夹紧力:40KN 进给油缸快进速度:0.18m/s进给油缸慢进速度:0.018m/s最大切削力:120KN进给工作部件总质量:m=250Kg 夹紧缸行程:用行程开关调节(最大250mm)进给缸行程:用行程开关调节(最大1000mm)主要内容:1 设计内容及要求2 负载与运动分析3 确定液压系统主要参数4 拟定液压系统原理图5 计算和选择液压件6 验算液压系统性能7 液压系统结构设计8 绘制工作图和编制技术文件(设计说明书、液压系统原理图、集成油路装配图、泵站装配图、非标准件零件图、管路装配图、电气线路图等。)要求:1 绘图量:折成A0号图纸4张其中50%以上的图纸形成文档。2 设计计算及说明书字数不少于10000字,并形成电子文档。3 完成3000字以上的外文参考文献翻译,完成1500字以上的文献综述撰写等工作。任务完成的阶段内容及时间安排:实习调研、检阅资料第 13 周上机运算(绘图)第 1013 周方案确定、开题报告第 45 周撰写说明书(论文)第 14 周设计计算(实验) 第 610 周上交设计(论文)第 15 周指导教师签名: 2009 年 3 月 1 日教务处制表大连水产学院本科毕业论文(设计) 文献综述 文献综述液压技术发展趋势液压技术是实现现代化传动与控制的关键技术之一,世界各国对液压工业的发展都给予很大重视。世界液压元件的总销售额为350亿美元。据统计,世界各主要国家液压工业销售额占机械工业产值的2%3.5%,而我国只占1%左右,这充分说明我国液压技术使用率较低,努力扩大其应用领域,将有广阔的发展前景。液压气动技术具有独特的优点,如:液压技术具有功率重量比大,体积小,频响高,压力、流量可控性好,可柔性传送动力,易实现直线运动等优点;气动传动具有节能、无污染、低成本、安全可靠、结构简单等优点,并易与微电子、电气技术相结合,形成自动控制系统。因此,液压气动技术广泛用于国民经济各部门。但是近年来,液压气动技术面临与机械传动和电气传动的竞争,如:数控机床、中小型塑机已采用电控伺服系统取代或部分取代液压传动。其主要原因是液压技术存在渗漏、维护性差等缺点。为此,必须努力发挥液压气动技术的优点,克服缺点,注意和电子技术相结合,不断扩大应用领域,同时降低能耗,提高效率,适应环保需求,提高可靠性,这些都是液压气动技术继续努力的永恒目标,也是液压气动产品参与市场竞争是否取胜的关键。液压产品技术发展趋势由于液压技术广泛应用了高科技成果,如:自控技术、计算机技术、微电子技术、可靠性及新工艺新材料等,使传统技术有了新的发展,也使产品的质量、水平有一定的提高。尽管如此,走向21世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破,应当主要靠现有技术的改进和扩展,不断扩大其应用领域以满足未来的要求。其主要的发展趋势将集中在以下几个方面。减少损耗,充分利用能量液压技术在将机械能转换成压力能及反转换过程中,总存在能量损耗。为减少能量的损失,必须解决下面几个问题:减少元件和系统的内部压力损失,以减少功率损失;减少或消除系统的节流损失,尽量减少非安全需要的溢流量;采用静压技术和新型密封材料,减少摩擦损失;改善液压系统性能,采用负荷传感系统、二次调节系统和采用蓄能器回路。泄漏控制泄漏控制包括:防止液体泄漏到外部造成环境污染和外部环境对系统的侵害两个方面。今后,将发展无泄漏元件和系统,如发展集成化和复合化的元件和系统,实现无管连接,研制新型密封和无泄漏管接头,电机油泵组合装置等。无泄漏将是世界液压界今后努力的重要方向之一。污染控制过去,液压界主要致力于控制固体颗粒的污染,而对水、空气等的污染控制往往不够重视。今后应重视解决:严格控制产品生产过程中的污染,发展封闭式系统,防止外部污染物侵入系统;应改进元件和系统设计,使之具有更大的耐污染能力。同时开发耐污染能力强的高效滤材和过滤器。研究对污染的在线测量;开发油水分离净化装置和排湿元件,以及开发能清除油中的气体、水分、化学物质和微生物的过滤元江及检测装置。主动维护开展液压系统的故障预测,实现主动维护技术。必须使液压系统故障诊断现代化,加强专家系统的开发研究,建立完整的、具有学习功能的专家知识库,并利用计算机和知识库中的知识,推算出引起故障的原因,提出维修方案和预防措施。要进一步开发液压系统故障诊断专家系统通用工具软件,开发液压系统自补偿系统,包括自调整、自校正,在故障发生之前进行补偿,这是液压行业努力的方向。机电一体化机电一体化可实现液压系统柔性化、智能化,充分发挥液压传动出力大、惯性小、响应快等优点,其主要发展动向如下:液压系统将有过去的电液开发系统和开环比例控制系统转向闭环比例伺服系统,同时对压力、流量、位置、温度、速度等传感器实现标准化;提高液压元件性能,在性能、可靠性、智能化等方面更适应机电一体化需求,发展与计算机直接接口的高频,低功耗的电磁电控元件;液压系统的流量、压力、温度、油污染度等数值将实现自动测量和诊断;电子直接控制元件将得到广泛采用,如电控液压泵,可实现液压泵的各种调节方式,实现软启动、合理分配功率、自动保护等;借助现场总线,实现高水平信息系统,简化液压系统的调节、争端和维护。液压CAD技术充分利用现有的液压CAD设计软件,进行二次开发,建立知识库信息系统,它将构成设计-制造-销售-使用-设计的闭环系统。将计算机防真及适时控制结合起来,在试制样机前,便可用软件修改其特性参数,以达到最佳设计效果。下一个目标是,利用CAD技术支持液压产品到零不见设计的全过程,并把CAD/CAM/CAPP/CAT,以及现代管理系统集成在一起建立集成计算机制造系统(CIMS),使液压设计与制造技术有一个突破性的发展。新材料、新工艺的应用新型材料的使用,如陶瓷、聚合物或涂敷料,可使液压的发展引起新的飞跃。为了保护环境,研究采用生物降解迅速的压力流体,如采用菜油基和合成脂基或者水及海水等介质替代矿物液压油。铸造工艺的发展,将促进液压元件性能的提高,如铸造流道在阀体和集成块中的广泛使用,可优化元件内部流动,减少压力损失和降低噪声,实现元件小型化。- 2 -大连水产学院本科毕业论文(设计) 摘要 摘 要 随着现代机械制造工业的快速发展,制造装备的改进显得尤为重要,尤其是金属切削设备的改造是提高生产力一项重要因素。专用铣床液压系统的设计,除了满足主机在动作和性能方面规定的要求外,还必须符合体积小、重量轻、成本低、效率高、结构简单、工作可靠、使用和维修方便等一些公认的普遍设计原则。铣床液压系统的设计主要是根据已知的条件,来确定液压工作方案、液压流量、压力和液压泵及其它元件的设计。通过对专用铣床进行改造实现液压夹紧和液压进给,使其在生产过程中据有降低成本、工作可靠平稳,易于实现过载保护等优点。关键词:现代机械,液压系统,液压夹紧,液压进给 AbstractAlong with the rapid development of machinery manufacturing industry, manufacturing equipment improvement is particularly important, especially metal cutting equipment is an important factor to improve productivity. Special milling hydraulic system design, besides contented in action and the main performance requirements, still must accord with small volume, light weight, low cost, high efficiency and reliable work, simple structure, convenient maintenance and use of universal design principles, some recognized. Milling hydraulic system design is mainly based on the condition, known to determine the work plan, hydraulic pump and hydraulic pressure, flow and other components of the design. Through the modification of special machine realization of hydraulic clamping and hydraulic pressure feed in the production process to reduce cost, stable and reliable, easy to achieve work overload protection, etc.Keywords modern mechanical ,hydraulic drive system, hydraulic clamping, hydraulic feeding II- -目 录摘 要IAbstractII1 绪论12、负载与运动分析23、确定液压系统主要参数43.1 初选液压缸工作压力43.2 计算液压缸主要尺寸44、拟定液压系统原理图741选择基本回路742组成液压系统95、计算和选择液压件1151确定液压泵的规格115.2 确定电动机功率1153 确定其它元件及辅件126、验算液压系统性能1561验算系统压力损失1562验算系统发热与温升187、液压系统结构设计20总结21致 谢22参考文献24大连水产学院本科毕业论文(设计) 绪论 1 绪论1课题简介:本课题的思想主要是通过对现有的卧式铣床进行分析和计算,设计出专用于自动化生产的专用机床,根据设计要求将其改良,使之达到较理想的方案。2设计内容及要求题目:在卧式铣床上设计一个夹紧进给液压系统,完成工件的先夹紧后、后进给任务,工作原理如下:夹紧油缸:快进 慢进 达到夹紧力后启动进给油缸工作进给油缸:快进 慢进 达到进给终点 快速退回夹紧油缸快速退回。夹紧缸快进速度:0.05m/s夹紧缸慢进速度:0.008mm/s最大夹紧力:40KN 进给油缸快进速度:0.18m/s进给油缸慢进速度:0.018m/s最大切削力:120KN进给工作部件总质量:m=250Kg 夹紧缸行程:用行程开关调节(最大250mm)进给缸行程:用行程开关调节(最大1000mm)24大连水产学院本科毕业论文(设计) 负载与运动分析 2、负载与运动分析已知最大夹紧力为40KN,则夹紧油缸工作负载,液压缸的机械效率取则推力,由于夹紧工作工作部件总质量很小,可以忽略。则惯性负载阻力负载。夹紧缸快进、快退速度:= =0.05m/s,夹紧缸慢进速度:=8mm/s。夹紧缸行程:用行程开关调节最大250mm已知最大切削力为120KN,则进给油缸工作负载。进给工作部件总质量:,取静摩擦因数为,动摩擦因数为;取往复运动的加速、减速时间0.2s。进给油缸快进、快退速度:=0.18m/s,进给油缸慢进速度:=0.018m/s,进给缸行程:用行程开关调节最大1000mm。由式 式(21)式(21)中 工作部件总质量快进或快退速度运动的加速、减速时间由式(21)求得惯性负载 再求的阻力负载 静摩擦阻力 动摩擦阻力 取液压缸的机械效率取则推力综上所诉得出液压缸在各工作阶段的负载表21和表22。表21 夹紧缸各工作阶段的负载F(N)工况负载组合负载值工况负载组合负载值启动0工进40000加速0快退0快进0表22 进给缸各工作阶段的负载F(N)工况负载组合负载值工况负载组合负载值启动490工进120245加速470快退245快进245根据液压缸在上述各阶段内的负载和运动时间,即可分别绘制出两油缸工作负载图F-l和速度图-l,如图2-1,图2-2所示。 夹紧缸负载图F-l 进给缸负载图F-l 图 2-1 夹紧缸速度图-l 进给缸速度图-l 图2-2大连水产学院本科毕业论文(设计) 确定液压系统主要参数 3、确定液压系统主要参数3.1 初选液压缸工作压力根据系统中夹紧油缸工作最大负载为,在工进时负载最大,在其它工况负载很小,参考机械设计手册初选液压缸的工作压力p1=4MPa。进给油缸工作最大负载为,在工进时负载最大,在其它工况负载较小,参考机械设计手册初选液压缸的工作压力p1=8MPa。3.2 计算液压缸主要尺寸机床没要求快退速度这里选取液压缸快进和快退速度相等,这里的液压缸可选用单活塞杆式即液压缸有(A1=2A2)。工进时为防止冲击现象,液压缸的回油腔应有背压,参考机械设计手册由于选用有杆腔回油路直接油缸,背压可忽略不计,选此背压为p2=0 MPa 。无杆腔回油路带调速阀的系统,这时参考机械设计手册可选取背压为p2=0.5MPa 。由式 式(3-1) 在式(3-1)中 、分别为缸的工作压力、回油路背压、分别为缸的无杆腔工作面积、有杆腔工作面积缸的工作负载液压缸的机械效率,取再根据,得 ,求得夹紧油缸无杆腔工作面积进给油缸无杆腔工作面积 由 得,夹紧油缸活塞直径进给油缸活塞直径由 得,参考,圆整后取标准数值,得夹紧缸,进给缸,。 查看产品样本选择HSG型工程液压缸。由,求得液压缸两腔的实际有效面积为夹紧缸两腔的实际有效面积为,进给缸两腔的实际有效面积为, 经检验,参考表3-1,活塞杆强度和稳定性均符合要求。表3-1按工作压力选取d/D工作压力/MPa5.05.07.07.0d/D0.50.550.620.700.7 根据计算出的液压缸的尺寸,可估算出液压缸在工作循环中各阶段的压力、流量和功率,如表32和表33所列,系统主要为进给缸供油,由此绘制进给缸工况图如图3-1所示表32夹紧缸在各阶段的压力、流量和功率值夹紧缸工况推力F0/N回油腔压力p2/MPa进油腔压力p1/MPa输入流量q10-3/m3/s输入功率P/KW计算公式快进0000.3200夹紧4444403.6130.09840.356快退00.500.2950表33进给缸在各阶段的压力、流量和功率值进给缸工况推力F0/N回油腔压力p2/MPa进油腔压力p1/MPa输入流量q10-3/m3/s输入功率P/KW计算公式快进启动544.4400.0631.55880.0405加速522.220.060恒速222.220.026工进13360607.570.31792.4065快退启动544.440.51.041.621.630加速422.221.028恒速222.221.006注: 快退时,液压缸有杆腔进油,压力为p1,无杆腔回油,压力为p2。进给缸工况图 图3-1大连水产学院本科毕业论文(设计) 拟定液压系统原理图 4、拟定液压系统原理图41选择基本回路411 选择调速回路 由图2可知,这台机床液压系统功率与运动速度,工作负载为阻力负载且工作中变化小,故可选用进口节流调速回路。由于系统选用节流调速方式,系统必然为开式循环系统。412选择油源形式 从工况图可以清楚看出,在工作中两个液压缸要求油源提供快进、快退行程的低压大流量和工进行程的高压小流量的油液。夹紧系统中最大流量与最小流量之比,而在进给系统中最大流量与最小流量之比,在工作前可根据加工需要夹紧和进给最大行程可以随时调节。根据该机床工作原理,则系统两个油缸可公用一个泵,为此可选用限压式变量泵或叶片泵作为油源。且两者都能实现系统功能,从要求压力较高、系统效率、经济适用的角度来看,最后确定选用双作用叶片泵方案。413选择快速运动和换向回路考虑系统流量较大,系统中选用电液换向阀换向回路,控制进油方向选用三位四通电液换向阀,控制液压缸选用三位四通电液换向阀,如图4-1所示。图4-1414选择速度换接回路 系统由快进转为工进时,为减少速度换接时的液压冲击,选用行程阀控制的换接回路。为了给进给缸快退发出信号,由于最大行程可以随时调节,则需要设置一个行程开关。为了便于进给缸动作完成后系统能自动为夹紧缸发出快退信息,在进给缸旁设置一个压力继电器。如图4-2所示。图4-2415选择进油调压回路 在双缸利用一个双作用叶片泵供油,根据本机床工作原理和工作参数可知两个油缸不是同时进行工作且两个油缸所需要的供油压力不同。需要设置简单的调压,即在进给系统和夹紧系统中各设置一个溢流阀调节压力。如图4-3所示。图4-342组成液压系统将上面选出的液压基本回路组合在一起,并经修改和完善,就可得到完整的液压系统工作原理图,如下图4-4所示,系统的动作循环如表4-1。在图中,为了避免机床夹紧工作停止后,夹紧油缸回路中无法保持夹紧力,图中在夹紧缸旁添置了蓄能器。查看产品样本选择NXQ型囊式蓄能器。图4-4表4-1系统的动作循环表运动名称信号来源电磁铁工作状态液压元件工作状态1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA阀2阀3a阀3b阀4阀7夹紧缸快进起动按钮+-+-+-左位左位左位右位右位夹紧过程压下行程开关10a+-+-+-左位进给缸快进压力继电器15a -+-+-右位进给缸工进压下行程开关10b-+-+-+左位进给缸快退压下行程开关10c-+-+-右位右位夹紧缸快退压力继电器15b+-+-+-左位右位右位大连水产学院本科毕业论文(设计) 计算和选择液压件 5、计算和选择液压件51确定液压泵的规格511计算液压泵的最大工作压力由表32和表33可知,进给缸在工进时工作压力最大,最大工作压力为p1=7.57MPa,如在调速阀进口节流调速回路中,选取进油路上的总压力损失p=0.6MPa,考虑到压力继电器的可靠动作要求压差Dpe=0.5MPa 。由式 式(5-1)在式(5-1)中 最高工作压力 最大工作压力总压力损失动作要求压差则泵的最高工作压力估算为512 计算液压泵的流量由表32和表33可知,油源向进给缸输入的最大流量为1.6210-3 m3/s ,若取回路泄漏系数K=1.1。由式 式(5-2)式(5-2)中 缸最大的流量,回路泄漏系数 ,输入的最大流量。则泵提供油缸最大的流量为考虑到溢流阀的最小稳定流量为3L/min,则泵的总流量根据以上压力和流量的数值查阅产品样本,最后确定选取型叶片泵(JMI5膜片联轴器),排量为。若取液压泵的容积效率为,则当泵的转速时,液压泵的实际输出流量为5.2 确定电动机功率由表21和表22可知,进给油缸工进时输入功率最大,这时液压泵最大工作压力为8.67MPa,若取液压泵总效率p=0.8,由式 式(5-3)式(5-3)中电动机功率, 工作压力,工作流量 ,液压泵总效率。这时液压泵的驱动电动机功率为根据此数值查阅产品样本,选用规格相近的Y225M6型电动机(JMI5膜片联轴器),其额定功率为30KW,额定转速为980r/min。53 确定其它元件及辅件531 确定阀类元件及辅件根据系统的最高工作压力和通过各阀类元件及辅件的实际流量,查阅产品样本,选出的阀类元件和辅件规格如表51所列。532确定油管各元件间连接管道的规格按元件接口处尺寸决定,由于液压缸在实际快进、工进和快退运动阶段的运动速度、时间以及进入和流出液压缸的流量,与原定数值不同,重新计算的结果如表52所列。由表52可以看出,液压缸在各阶段的实际运动速度符合设计要求。根据表52数值,系统中当油液在压力管中流速取由式计算得各液压缸系统中相连的油管内径分别为由于两根管道内径差别大,则不统一选取。查阅产品样本,选出夹紧缸系统中选用外径、厚度1.6mm的钢管,进给缸系统中选用外径、厚度3mm的无缝钢管。533确定油箱根据机床工作原理夹紧缸和进给缸不会同时工作,由于进给缸工作流量最大,则计算进给缸的油量。油箱的容量按式估算,其中为经验系数,低压系统,=24;中压系统,=57;高压系统,=612。由式 式(5-4)式(5-4)中 油箱的容量 经验系数最大工作流量现取,得按规定,取标准值。表51液压元件规格及型号序号元件名称估计通过的最大流量q/L/min规格型号额定流量qn/L/min额定压力Pn/MPa额定压降Pn/MPa1双作用叶片泵120119.95140.52三位四通电液换向阀120160250.53a三位四通电液换向阀250300250.5b三位四通电液换向阀451604行程阀200.0750160.55调速阀60.56单向阀100.27二位二通电磁换向阀120(派克)10000/600.2120.58调速阀2050160.59单向阀60125250.3510行程开关11溢流阀19.9250100.512溢流阀119.95250100.513滤油器120160320.3514单向阀120125250.3515压力继电器1016液控单向阀1040250.3517蓄能器NXQL25/1010表52各工况实际运动速度、时间和流量参 数快进工进快退夹紧缸输入流量排除流量运动速度进给缸输入流量排除流量运动速度大连水产学院本科毕业论文(设计) 验算液压系统性能 6、验算液压系统性能61验算系统压力损失由于系统管路布置尚未确定,整个系统的压力损失无法全面估算,所以只能估算阀类元件压力损失,待设计好管路布局图后,加上管路的沿程损失和局部损失即可。但对于中小型液压系统,管路压力损失可以不考虑。压力损失的验算应按一个工作中不同阶段分别进行。6.1.1 夹紧缸系统的验算1)快进快进时,液压缸通过电液换向阀连接。在进油路上,油液通过单向阀14、通过电液换向阀2、再通过电液换向阀3b、通过行程阀4的流量都为,然后进入液压缸无杆腔。由式 式(6-1)式(6-1)中总压力总损失,元件压力损失,实际通过流量,额定通过最大流量。在进油路上,由式(6-1)得压力总损失为此值不大,不会影响提供液压缸所需压力。在回油路上,无杆腔中油液通过电液换向阀3b流量为,流入回油箱。在回油路上,由式(6-1)得压力损失为此值不大,不会影响提供液压缸系统。2)夹紧夹紧过程,在进油路上,油液通过单向阀14、通过电液换向阀2、再通过电液换向阀3b的流量都为、调速阀5进入液压缸无杆腔,在调速阀4处的压力损失为0.5MPa,这时在回油路上,油液通过电液换向阀3b返回油箱。若忽略管路的沿程压力损失和局部压力损失,则在进油路上由式(6-1)得总的压力损失为在回油路上由式(6-1)得压力总损失为该值微略大于液压缸的回油腔压力p2=0MPa,可见此值与初算时选取的背压值基本相符。按表32的公式重新计算液压缸的工作压力为此值与表32数值很接近。考虑到压力继电器的可靠动作要求压差Dpe=0.5MPa,为保证夹紧力,故将蓄能器保压大小略高于液压缸所需压力取略高0.1MPa。故由式(5-1)溢流阀11的调压应为此值是调整溢流阀11的调整压力的主要参考数据。3)快退滑台快退时,在进油路上,油液通过单向阀14、电液换向阀2、电液换向阀3b的流量都为,然后进入液压缸有杆腔。在回油路上,油液通过单向阀6、液控单向阀16和电液换向阀3b流量都为,返回油箱。在进油路上由式(6-1)得总的压力损失为此值较小,因此液压泵的驱动电动机的功率是足够的。在回油路上由式(6-1)得总的压力损失为该值小于表32液压缸的回油腔压力p2=0.5MPa,但由于机床夹紧缸系统中冲击很小,再参考表52中的速度数据则不会影响系统安全。612 进给缸系统的验算1)快进快进时,液压缸通过电液换向阀连接。在进油路上,油液通过单向阀14、通过电液换向阀2、再通过电液换向阀3a、通过二位二通电磁换向阀7的流量都为,然后进入液压缸无杆腔。在进油路上,压力总损失为此值不大,再参考表52中的速度数据,不会太影响提供液压缸所需压力和速度。在回油路上,无腔杆中油液通过通过单向阀3a流量为,流入回油箱。在回油路上,压力损失为。此值不大,再参考表52中的速度数据,不会太影响提供液压缸所需压力和速度。2)工进夹紧过程,在进油路上,油液通过单向阀14、通过电液换向阀2、再通过电液换向阀3a的流量都为是、调速阀8进入液压缸无杆腔,在调速阀8处的压力损失为0.5MPa。在回油路上,油液通过电液换向阀3a返回油箱。若忽略管路的沿程压力损失和局部压力损失,则在进油路上总的压力损失为此值略大于估计值0.5MPa但基本相符。在回油路上总的压力损失为:,该值微略大于液压缸的回油腔压力p2=0MPa,可见此值与初算时选取的背压值基本相符。按表33的公式重新计算液压缸的工作压力为此值与表33数值很接近。考虑到压力继电器的可靠动作要求压差Dpe=0.5MPa,故溢流阀12的调压应为。此值是调整溢流阀12的调整压力的主要参考数据。3)快退滑台快退时,在进油路上,油液通过单向阀14、电液换向阀2、电液换向阀3a的流量都为,然后进入液压缸有杆腔。在回油路上,油液通过单向阀9和电液换向阀3a流量都为,返回油箱。在进油路上总的压力损失为此值较小,因此液压泵的驱动电动机的功率是足够的。在回油路上总的压力损失为该值小于表33液压缸的回油腔压力p2=0.5MPa,但由于机床夹紧缸系统中冲击很小,则不会影响系统安全。62验算系统发热与温升系统工进在整个工作循环中占90%以上,所以系统的发热与温升可按工进工况来计算。根据机床工作原理夹紧缸和进给缸不会同时工作,则分别计算。由式 式(6-2)式(6-2)中 输出功率,工作负载,工作速度对于夹紧缸工进时液压系统的有效功率即系统的输出功率由式(6-2)得在工进时,系统流量通过溢流阀11来控制,由式(5-3)得泵的总输出功率为由此可计算出系统的发热功率为按式计算工进时系统中的油液温升,即设环境温T2=25C,则油液温升近似值 油温在允许范围内,油箱散热面积符合要求,不必设置冷却器。对于进给缸工进时液压系统的有效功率即系统的输出功率由式(6-2)得在工进时系统流量通过溢流阀12来控制,由式(5-3)泵的总输出功率为由此可计算出系统的发热功率为按式计算工进时系统中的油液温升,即设环境温T2=25C,则油液温升近似值 油温在允许范围内,油箱散热面积符合要求,不必设置冷却器。大连水产学院本科毕业论文(设计) 液压系统结构设计7、液压系统结构设计考虑到安装与维修方便,并且节省空间。采用集中配置型结构,设计液压装置为液压站。控制形式为板式液压控制。动力源为卧式上置结构,泵组用支架钟形罩卧式安装。最后画出相应零件图及装配图。大连水产学院本科毕业论文(设计) 总结总结本文完成了对专用卧式铣床液压系统设计,铣床改造之后,新增了包括自动夹紧进给在内的机床自动加工功能。改造后的机床状况明显比改造前有了极大的改善,提高了设备运行的稳定性,可靠性,大大降低了设备的维修费用,增加和完善了设备的功能。提高了机床的生产效率及产品的加工精度,降低了工人的劳动强度,改造完全达到预期的目的。此设备为精加工设备,它的液压装置设计对用户有很重要的意义。此外,对其他的数控机床技术改造有一定的参考价值。通过本文的研究,主要得出了以下几点有意义的结果:在对原机床加工时的性能技术指标分析之后,根据改造的具体要求,确定了可行性方案和具体的液压系统的设计。完成旧机床的夹具,丝杠等部件的拆除,换上了液压执行元件进给装置和液压夹紧装置等液压装置。通过PLC电路完成了对机床各部分的协调控制。大连水产学院本科毕业论文(设计) 致谢致 谢感谢李刚老师,在本次课程设计期间给予我的帮助和指导。由于时间和水平有限,本设计难免存在缺点和错误,望指导老师批评指正。大连水产学院本科毕业论文(设计) 参考文献参考文献1 王积伟,黄谊,章宏甲液压传动机械工业出版社,20062 张利平液压传动系统及设计化学工业出版社,20053 雷天觉新编液压工程手册北京理工大学出版社,19984 路甬祥液压气动技术手册机械工业出版社,20025 成大先机械设计手册化学工业出版社,20026 王春行液压控制系统机械工业出版社,20027 李状云液压元件与系统机械工业出版社,20028 左健民液压与气压传动机械工业出版社,20079 隋明阳机械设计基础机械工业出版社, 2005 210 戴曙等. 金属切削机床. 北京:机械工业出版社, 1995
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