毕业设计（论文）AD25全功能数控车床液压系统设计

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1、ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY 本本 科科 毕毕 业业 设设 计计 说说 明明 书书AD25AD25 全功能数控车床液压系统设计全功能数控车床液压系统设计Design on Hydraulic System in the Full-feathered Numerical-controlled Lathe-AD25系（院）名称： 机械工程学院 专业班级： 07 级机制 2 班 学生姓名： 学生学号： 指导教师姓名： 指导教师职称： 2011 年 5 月毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明原创性声明本人郑重承诺：所

2、呈交的毕业设计（论文） ，是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得安阳工学院及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明使用授权说明本人完全了解安阳工学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采

3、用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 目目 录录中文摘要、关键字1英文摘要、关键字2引言3第 1 章 液压系统简介41.1 液压技术现状41.2 液压技术发展趋势41.3 工作原理51.4 系统基本组成51.5 液压系统优缺点51.5.1 优点51.5.2 缺点6第 2 章 液压系统工况分析72.1 液压系统工作原理72.2 运动分析72.3 负载分析7第 3 章 液压系统基本回路的确定83.1 确定换向、调速回路83.2 压力控制及保压回路的确定83.3 确定顺序动作方案9第 4 章 确定液压系统的主要参数

4、104.1 液压缸尺寸的确定104.1.1 液压系统的设计要求104.1.2 液压缸尺寸的确定104.2 壁厚的验算144.2.1 卡盘液压缸的壁厚验算154.2.2 尾座液压缸的壁厚验算15第 5 章 拟定液压系统原理图165.1 AD-25 液压系统的组成及作用165.1.1 作用165.1.2 确定 AD-25 液压系统组成165.2 设计选择各液压元件165.3 液压原理图设计175.3.1 原理图的具体流程分析175.3.2 绘制液压原理图18第 6 章 分油块设计及液压泵站确定206.1 分油块设计206.2 液压泵站设计22第 7 章 液压系统的性能验算247.1 液压系统性能参

5、数247.2 管路系统压力损失的验算247.2.1 沿程压力损失的计算247.2.2 局部压力损失的计算25第 8 章 机床的冷却与维护、保养268.1 液压油的维护268.2 泄漏控制及密封268.3 液压冲击控制27总结29致谢30参考文献311AD25 全功能数控车床液压系统设计全功能数控车床液压系统设计摘要：摘要：本设计是针对 AD25 全功能数控车床的液压系统进行整体设计。整个设计主要是围绕着液压卡盘的自动卡紧和尾座的自动运行而展开，总共包括八部分内容，涵盖了液压系统设计过程中的大部分流程，主要有：液压系统工况分析、液压基本回路的确定、确定液压系统的主要参数、拟定液压系统原理图、分油

6、块设计及液压泵站确定、液压系统的性能验算。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、液压缸、液压泵及其它元件的。本液压系统的设计，满足了主机在动作和性能方面规定的要求，且符合体积小、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。关键词关键词：液压系统 液压卡盘 尾座2Design on Hydraulic System in the Full-feathered Numerical-controlled Lathe-AD25Abstract：This design is a integral design that aims at th

7、e hydraulic system in the full-feathered numerical-controlled lathe-AD25, which involves the hydraulic control of hydraulic chuck and the tailstock. It totally includes eight parts, covers most of the hydraulic system design process. They are hydraulic system condition analysis, hydraulic circuits d

8、esign, the main parameters of hydraulic system, hydraulic system diagram, worked oil block design and portion hydraulic pump station determination, hydraulic system performance checking. It is according to the known conditions to determine the hydraulic pressure working scheme, hydraulic flow rate,

9、pressure, hydraulic cylinder, hydraulic pump and other components. This hydraulic system design meets the lathes requirement in its action and performance .whats more, it conforms to specified requirements, such as, small volume, light weight, low cost, high efficiency, simply structure, reliable op

10、eration, convenient for use and maintenance and some other recognized universal design principles.Key words：Hydraulic system; Hydraulic chuck; Hydraulic cylinder3引引 言言所谓液压传动技术，它是指以液体为工作介质进行能量传递和控制的一种传动形式，其工作原理基于流体力学的帕斯卡原理，所以又称为容积式液体传动或静液传动。液体通过各种元件组成不同功能的基本回路，再由若干基本回路有机地组合成具有一定控制功能的传动系统。液压传动系统主要由能源装

11、置、执行元件、控制元件、辅助元件及工作介质五部分组成。液压传动相对于机械传动来说是一门新兴技术，虽然从 17 世纪中叶帕斯卡提出静压传动原理开始算起已有几百年的历史，但液压传动在工业上被广泛采用和有较大幅度的发展却是 20 世纪中期以后的事情。由于它具有不少突出优点，所以发展极为迅速。现今，世界各国都在积极的应用液压技术，尤其在高效率自动机床、组合机床、数控机床上，应用的更为广泛，采用液压的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。本课题主要是研究控制 AD25 全功能数控车床液压卡盘油缸自动卡紧和控制液压尾座自动运行的液压部分，通过对 AD25 的液压系统进行合理的设计，可提高该型号机床

12、的自动化程度，降低操作者的劳动强度，提高生产效率。本设计主要包括以下几部分：1、车床液压系统的工况分析及原理图的设计；2、液压元件的选取；3、液压系统的性能验算、润滑及维护；4、图纸的绘制和说明书的编写。4第第 1 1 章章 液压系统简介液压系统简介1.1 液压技术现状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%，在美、日、德等主要国家的比较中以日本人均产值为最高，其主要原因是日本工厂设备自动化程度高和生产管理完善，此外，日本各企业外协量大，将一

13、些零件扩散给协作厂加工，实现零件专业化。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。我国液压工业的真正发展则是在六十年代开始起步的，而液压控制技术的发展则更晚一些，液压控制技术的水平较国外发达国家相比,存在着一定的差距。目前，液压及控制技术已成为一种应用极为广泛的基础技术，尽管在我国国民经济各领域中也获得了极为广泛的应用，但液压及控制技术长期落后于国外的现状还是严重制约了我国主机水平的提高和工业自动化的实现，因而迅速提高我国液压技术和控制技术的数字化，具有极为重要的经济意义和社会现实意义。1.2 液压技术发展趋势1、向高性能、高质量、高可靠性

14、、系统成套方向发展。2、向低能耗、低噪声、振动、无泄漏以及污染控制、应用水基介质等适应环保要求方向发展。3、向开发高集成化高功率密度、智能化、机电一体化以及轻小型微型液压系统发展4、积极采用新工艺、新材料和电子、传感等高新技术。1.3 工作原理液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件(缸或马达)把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。驱动机床工作台的液压系统是由油箱、过滤器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀

15、、液压缸以及连接这些元件的油管、接头等组成。51.4 系统基本组成1、能源装置液压泵。它将动力部分（电动机或其它运动机）所输出的机械能转换成液压能，给系统提供压力油液。2、执行装置液压机（液压缸、液压马达） 。通过它将液压能转换成机械能，推动负载做功。3、控制装置液压阀。通过它们的控制和调节，使液流的压力、流速和方向得以改变，从而改变执行元件的力（或力矩） 、速度和方向，根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为溢流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。

16、根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。4、辅助装置油箱、管路、蓄能器、滤油器、管接头、压力表开关等。通过这些元件把系统联接起来，以实现各种工作循环。5、工作介质液压油。绝大多数液压油采用矿物油，系统用它来传递能量或信息。1.5 液压系统优缺点1.5.1 优点1、在相同的体积下，液压执行装置能比电气装置产生出更大的动力。在同等功率的情况下，液压执行装置的体积小、重量轻、结构紧凑。液压马达的体积重量只有同等功率电动机的 12%左右。2、液压执行装置的工作比较平稳。由于液压执行装置重量轻、惯性小、反应快，所以易于实现快速起动、制动和频繁地换向。液压装置的换向频率，在实现

17、往复回转运动时可达到每分钟 500 次，实现往复直线运动时可达每分钟 1000 次。3、液压传动可在大范围内实现无级调速（调速比可达 1：2000） ，并可在液压装置运行的过程中进行调速。4、液压传动容易实现自动化。因为它是对液体的压力、流量和流动方向进行控制或调节，操纵很方便。当液压控制和电气控制或气动控制结合使用时，能实现较复杂的顺序动作和远程控制。5、液压装置易于实现过载保护且液压件能自行润滑，因此使用寿命长。66、由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，所以液压系统的设计、制造和使用都比较方便。1.5.2 缺点1、液压传动是以液体为工作介质，在相对运动表面间不可避免地要有泄漏，同时

18、，液体又不是绝对不可压缩的，因此不宜在传动比要求严格的场合采用，例如螺纹和齿轮加工机床的内传动链系统。2、液压传动在工作过程中有较多的能量损失，如摩擦损失、泄漏损失等，故不宜于远距离传动。3、液压传动对油温的变化比较敏感，油温变化会影响运动的稳定性。因此，在低温和高温条件下，采用液压传动有一定的困难。4、为了减少泄露，液压元件的制造精度要求高，因此，液压元件的制造成本高，而且对油液的污染比较敏感。5、液压系统故障的诊断比较困难，因此对维修人员提出了更高的要求，既要系统地掌握液压传动的理论知识，又要有一定的实践经验。6、随着高压、高速、高效率和大流量化，液压元件和系统的噪声日益增大，这也是要解决

19、的问题。总而言之，液压传动的优点是突出的，随着科学技术的进步，液压传动的缺点将得到克服，液压传动将日益完善，液压技术与电子技术及其它传动方式的结合更是前途无量。7第第 2 2 章章 液压系统工况分析液压系统工况分析2.1 液压系统工作原理电动机驱动液压泵经滤油器从油箱中吸油，油液被加压后,从泵的输出口输入管路。油液经开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸，推动执行机构移动。液压缸里的油液经换向阀和回油管排回油箱。执行机构的移动速度是通过节流阀来调节的。当节流阀开大时，进入液压缸的油量增多，工作台的移动速度增大；当节流阀关小时，进入液压缸的油量减少，工作台的移动速度减少。由此可见，速度是由油量决定的。

20、2.2 运动分析1、卡盘部分：液压缸的左右移动，使得活塞杆带动着一个连杆机构运动，连杆带动滑块移动，滑块右侧面制作的一些齿，与一个卡盘爪安装左面上制作的齿相啮合，从而使得此卡盘爪做径向移动，三爪同时做径向的运动，可以达到卡盘夹紧和松开的目的。控制卡盘的液压缸的运动过程由简单的直线运动组成，可分解为：向前卡紧，保持不动，向后松开。2、顶紧部分：如图 2.1 所示，尾座液压缸的左右直线运动，带动顶尖的移动，从而实现对工件顶紧及松开功能。图 2.1 尾座液压缸控制尾座的液压缸的运动过程也同卡盘一样由几个简单的直线运动组成，可分解为：向前顶紧，保持不动，向后松开。2.3 负载分析因为液压卡盘油缸和液压

21、尾座油缸运动过程本质是很相似的，所以二者的负载特点类同。二者的液压缸负载均由恒值负载，惯性负载，弹性负载，粘性负载，各种摩擦负载等。这些负载都是单向负载，是与运动方向相反的正值负载，近似为恒定的负载，并且负载力的方向与液压缸活塞轴线重合。8第第 3 3 章章 液压系统基本回路的确定液压系统基本回路的确定3.1 确定换向、调速回路液压执行元件确定之后，其运动方向和速度的控制是拟定液压回路的核心问题。方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。对于一般中小流量的液压系统，大多通过换向阀的有机组合的叠加阀实现所要求的动作。对高压大流量的液压系统，现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。本系统采用叠加阀

22、。速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变化来实现。相应的调整方式有节流调速、容积调速以及二者的结合容积节流调速。这里采用单双向节流阀回油调速。3.2 压力控制及保压回路的确定液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作压力或在一定压力范围内工作，也有的需要有级或无级调节压力，一般在节流调速系统中，通常由定量泵供油，用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。而本系统用变量泵供油。保压回路的选择有时还需要使系统在液压缸不动或因工件变形而产生微小位移的工况下保持稳定不变的压力，这就要考虑选择使用保压回路。保压性能的两个指标为保压时间和压力稳定性。1、采用单向阀和液控单向阀的保压回

23、路是最简单的保压回路，阀座的磨损和油液的污染是影响起性能的关键。它适用于保压时间短、对压力稳定性要求不高的场合。2、采用液控单向阀和电接触式压力表的自动补油保压回路。它是利用液控单向阀结构简单并具有一定保压性能的长处，避开了直接开泵保压消耗功率的缺点。这种回路保压时间长、压力稳定性高。3、采用辅助泵的保压回路。它是在回路中增设一台小流量高压泵，当液压缸加压完毕要求保压时，由压力继电器发讯，使换向阀动作处于某一特定位置，主泵泄载，同时另一换向阀动作，由辅助泵向封闭的保压系统供油，维持系统压力稳定。辅助泵只需补偿系统的泄露量，故一般选用小流量泵、功率损失小。压力稳定性取决于溢流阀的稳压性能。4、用

24、蓄能器代替辅助泵亦可以达到保压过程中向系统供油、补偿系统泄露的目的，并且这种方法更加经济。9结合本系统的特殊工况及公司生产能力，AD-25 全功能数控车床液压系统采用小排量变量泵持续供油保压，这也是最安全的保压方法。3.3 确定顺序动作方案主机各执行机构的顺序动作，根据设备类型不同，有的按固定程序运行，有的则是随机的或人为的。工程机械的操纵机构多为手动，一般用手动的多路换向阀控制。加工机械的各执行机构的顺序动作多采用行程控制，当工作部件移动到一定位置时，通过电气行程开关发出电信号给电磁铁推动电磁阀或直接压下行程阀来控制接续的动作。行程开关安装比较方便，而用行程阀需连接相应的油路，因此只适用于管

25、路联接比较方便的场合。为方便、快捷的实现动作要求，顺序动作方案用继电器控制器来实现。因为卡盘和尾座的执行顺序是完全独立的，且在结构上有安全保证，所以两者都由机床控制面板上的按钮发出信号来控制。10第第 4 4 章章 确定液压系统的主要参数确定液压系统的主要参数4.1 液压缸尺寸的确定4.1.1 液压系统的设计要求1、液压卡盘油缸的最高工作压力 为 4.5MPa；液压缸流量：Q=30L/min；有效行程为 40mm。2、液压尾座油缸的最高工作压力为3.5MPa；液压缸流量：Q=3.75L/min；有效行程为 80mm。3、液压卡盘油缸的最大外作用力为 39.2KN，液压尾座油缸的最大外作用力为9

26、.8KN。4.1.2 液压缸尺寸的确定1、卡盘液压缸主要参数的计算（1）卡盘液压缸内径和活塞杆直径的计算查参考文献7 ，液压缸的总效率由机械效率、容积效率和作用力效率组成，液压缸机械效率由各运动件的摩擦损失造成，通常可取为 0.90.95，参考同类机床，这里取为 0.93；液压缸的容积效率由各密封件的泄露所造成，当采用弹性密封圈时可取为 1.0；作用力效率是由排出口被压所产生的反向作用力造成。液压缸的总效率为 （4-1）tmvd 式中：液压缸的机械效率；m液压缸的容积效率；v液压缸的作用力效率。d表 4.1 液压缸工作压力与活塞杆直径液压缸工作压力 p/MPa5577推荐活塞杆直径 d（0.5

27、0.55）D（0.60.7）D0.7D根据表 4.1，同时参考同类机床产品，选取。0.5dD则可推出液压缸无杆腔面积 A1与液压缸有杆腔面积 A2的关系为：11124AA表 4.2 液压缸参考背压系统类型背压 p2(105pa)回油路上有节流阀的调速系统25回油路上有调速阀的调速系统58回油路上装有背压阀515带补油泵的闭式回路815根据上表并参照同类机床可选取背压值为 0.1MPa因为背压值=0.1MPa，液压缸工作压力为 4.5MPa，所以2p （4-2）994. 04.525. 00.1-4.5pp2-pd所以由公式（4-1）液压缸的总效率为： （4-3）0.9250.99410.93t

28、卡盘卡紧时采用单活塞液压缸卡紧，活塞杆直径可依据表 4.2 选择。卡盘液压缸的负载 F： （4-4）tRF式中：F液压缸负载；R液压缸外作用力；液压缸总效率。t卡盘液压缸所需卡紧力 R=4000kg/m2，代入公式（4-3）得： （4-5）N41176925. 010002 .39RFt由公式 （4-6）1122mFA pA P12式中：F液压缸的外作用力液压缸工作压力1p液压缸的背压力2p液压缸无杆腔面积1A液压缸有杆腔面积2A得液压缸无杆腔面积2226m1m1002. 1m101 . 041105 . 49 . 041176p241p1FA6）（）（液压缸直径 （4-7）mm9 .113m

29、9 .113. 0m1002. 14A4D21活塞杆直径mm95.56mm9 .1135 . 0D5 . 0d按 GB/T23481993 将 D 与 d 值圆整为标准直径，圆整后得：D=115mm d=60mm（2）卡紧时间计算： （4-8）3322dm42. 0mm41526544011514. 34LDV （4-9）s84. 0s60L/min3042. 0QVt（3）卡盘液压缸壁厚的计算由文献6了解到一般工作压力小于 20MPa 时使用无缝钢管，大于 20MPa 时使用铸钢和锻钢。所以卡盘液压缸采用无缝钢管。根据文献7表 4-17 有： （4-10） 2Yp D式中：缸体壁厚（mm）

30、；试验压力，工作压力 p16MPa 时，=1.5p； YPYPP液压缸的最高工作压力（MPa） ；D液压缸的内径（mm） ；缸体材料的许用应力（MPa） 。其值为：锻钢：110120 MPa； 13无缝钢管100110 MPa。 取=100MPa，试验压力=1.54.5=6.75MPa，代入公式（4-8）得： YP卡盘液压缸液压缸壁厚 （4-11）mm88. 3100211575. 6 2DPY取：mm42、尾座液压缸的主要参数的确定（1）尾座液压缸尺寸的确定尾座液压缸的顶紧原理与卡盘卡紧原理类似，采用单活塞杆液压缸，顶紧压力4.5MPa，依据表 4.2 可选取 d=0.5D。那么，液压缸无杆

31、腔面积与液压缸有杆腔面积的关系有：124AA由表 4.2，并参照同类机床可取背压值为 0.4MPa。971. 03.525. 00.4-3.5pp2-pd尾座液压缸负载有公式（4-3）可得： （4-12）N10230958. 010008 . 9RFt由公式（4-1）液压缸的总效率为： （4-13）0.9580.97110.93t所以由公式（4-4）尾座液压缸无杆腔面积 （4-14）2226m1m10334. 0mm104 . 041105 . 39 . 010230p241p1FA6）（）（尾座液压缸直径 （4-15）mm2 .65m0652. 0m10334. 04A4D21尾座活塞杆直径

32、14mm6 .32mm2 .655 . 0D5 . 0d按 GB/T23481993 将 D 与 d 值圆整为标准直径，圆整后得：D=67mm d=33mm（2）尾座液压缸流量的计算尾座液压缸最大行程时油缸容积 （4-16）3322dm28. 0mm2820524806714. 34LDV尾座夹紧时间的计算： （4-17）s5 . 46075. 328. 0QVt（3）尾座液压缸壁厚的计算参照上面卡盘液压缸壁厚的计算，则：尾座液压缸壁厚取 （4-18）3.0mmmm26. 210026775. 6 2DPY4.2 壁厚的验算查参考文献7 ，液压缸的额定压力值应低于一定的极限值,以保证工作安全，

33、即：nP （4-19）22s1210.35nDDPD为避免缸筒在工作时发生塑性变形，液压缸的额定压力值应与塑性变形压力有一nP定的比例范围，即: （4-20）0.35 0.42npLPP （4-12.3logPLSDPD21）式中：D缸筒内径（m） ；缸筒外径 (m) ,=D+2；1D1D15液压缸的额定压力 (MPa)；nP缸筒发生完全塑性变形时的压力 (MPa)；PLP缸筒材料的屈服点 (MPa)。S4.2.1 卡盘液压缸的壁厚验算查参考文献13表 15-1 缸筒材料的屈服强度=285MPa，将代入公式（4-19）得：SS （4-22）Mpa4 .1311510711528535. 0P2

34、22n）（将代入公式（4-20）得：S （4-23）Mpa53.20107115lg2853 . 2PPL则：Mpa19. 753.2035. 0P35. 0PPLn由于液压缸的额定压力=4.5MPa，所以卡盘液压缸的缸筒合格。nP4.2.2 尾座液压缸的壁厚验算查参考文献13表 15-1 缸筒材料的屈服强度=285MPa，将代入公式（4-19）得：SS （4-24）Mpa07.1767616728535. 0P222n）（将代入公式（4-20）得：S （4-25）Mpa7 .206167lg2853 . 2PPL取：Mpa35. 97 .2035. 0P35. 0PPLn由于液压缸的额定压力

35、=3.5MPa，所以尾座液压缸的缸筒合格。nP16第第 5 5 章章 拟定液压系统原理图拟定液压系统原理图5.1 AD-25 液压系统的组成及作用5.1.1 作用该液压系统主要有两种作用：1、控制液压卡盘的卡紧和松开；2、控制液压尾座的前进与后退。5.1.2 确定 AD-25 液压系统组成分析动作要求，可初步确定该系统的基本组成元件：油箱、滤油器、油泵电机组、压力继电器、两组叠加阀，其中两组叠加阀分别控制液压卡盘和液压尾座的动作。5.2 设计选择各液压元件1、电机泵组电机泵组型号为 SMVP-30-3-2 由液压泵 PVF-30-70-11 和电机 2HP4P3 组成，其中液压泵转速为 180

36、0r/min 时，流量为 30L/min，压力调整范围为 35.5MPa，由系统压力表反映；电机功率为 1.5KW。2、液压阀第一组叠加阀控制液压卡盘油缸，这组阀共有三个阀组成，即单向阀 MC-02P-05-20，减压阀 MPR-02P-K-1-20 和换向阀 SWH-G02-D2-D24-20。其中单向阀用来防止其它油路对液压卡盘的干扰；减压阀用来调节液压卡盘的卡紧力，调压范围为 0.24.5MPa；换向阀用来控制液压卡盘的卡紧和松开。第二组叠加阀控制液压尾座油缸，这组阀共有三个阀组成，即双单向节流阀 MTC-02W-K-20，减压阀 MPR-02P-K-1-20，换向阀 SWH-G02-C

37、2-D24-20。其中节流阀主要用于调节尾座油缸的运行速度；减压阀用来调节尾座油缸的顶紧力，调压范围为0.24.5MPa；换向阀用来控制尾座油缸的前进和后退。3、压力继电器压力继电器型号为 PS-70-1-20，调压范围为 0.64.5MPa，主要起保护作用，机床在加工过程中一旦出现系统压力低于继电器 SP1 的设定压力，继电器即发出信号，使主轴停止转动，防止加工件松动飞出伤人。4、滤油器滤油器型号为 MF06，在油泵吸油口对液压油进行一级过滤，防止脏物进入液压系17统，保证液压系统的正常工作。5、冷却器冷却器型号为 AW0607-CA，与叶片泵的泄油口相接，对液压油液进行冷却，防止油温太高损

38、伤液压系统。6、压力表由系统压力表和减压阀所接的压力表组成，用同一种压力表，调压范围为（05.5MPa） 。7、油箱油箱装入纯净液压油约 90 升，冬季用 N32#液压油,夏季用 N46#液压油，通过液位计LS3 可观察油位和油温。液压油需半年更换一次,并清理油箱。表 5.1 液压元件型号一览表序号型号名称序号名称型号1电机泵组SMVP-30-3-25双单向节流阀MTC-02W-K-202减压阀MPR-02P-K-1-206压力继电器PS-70-1-203单向阀MC-02P-05-207滤油器MF-064换向阀SWH-G02-C2-D24-208压力表G60LM-100-K-10表 5.2 工

39、作介质卡盘油缸所需最大油压力工作油稠度工作油45Kg/c2088cstN32#（冬天）N46#（夏天）液压油每半年更换一次，松开排油孔塞更换旧油并清洗油箱后，再由注油口加入新油。5.3 液压原理图设计5.3.1 原理图的具体流程分析首先，由液压泵把液油从油箱中抽出，由液压泵对整个系统进行供油，在泵的出口处常安装一个单向阀。单向阀的作用是，一方面防止系统的压力冲击影响泵的正常工作，另一方面在泵不工作时防止系统的油液倒流经泵回油箱。在主干油路上安装一个压力继电器，其作用是，根据液压系统压力的变化，通过压力继电器内的微动开关，自动接通或断开电气线路，实现执行元件的顺序控制或安全保护。其次，由液压泵出

40、来的液油一部分去控制刀架，另一部分去控制本次设计的主要两个执行元件（卡盘系统和尾座顶紧系统）。18为了实现尾座的顶紧和松开，在设计中，以尾座液压缸向左运动为顶紧，以向右运动为松开。只不过在这一运动，需要在油路中安装流量控制阀。其中，流量控制阀是通过改变阀口大小，改变液阻实现流量调节的阀，为了实现尾座的运动，可选择双单向节流阀；为了保证尾座的进口压力，可在它前面安装一个压力控制阀；同时为了实现尾座的顶紧与松开，需要对液油的方向进行控制，则需要安装一个方向控制阀，因为尾座分为:顶紧、松开和不工作三种状态，且为了执行元件不工作时，液压活塞固定。故可以安装一个三位四通的 O 型中位机能的方向控制阀。最

41、后，为了实现卡盘的卡紧与松开，液流方向和压力控制均与尾座的液压控制的设计一样。其主要区别为液压系统的在流量控制上没有大的要求，故没使用节流阀。5.3.2 绘制液压原理图液压原理图如图 5.1，电磁铁动作顺序表如表 5.3。图 5.1 液压原理图19表 5.3 电磁铁动作顺序表电磁铁油缸1VB2VB3VB4VBSP1夹紧+液压卡盘松开+向前+尾座油缸向后+原位+将压力继电器 SP1 的压力调至 3.03.5MPa,当油液中的压力低于继电器 SP1 的设定压力,SP1 发出信号,使主轴停止运转。20第第 6 6 章章 分油块设计及液压泵站确定分油块设计及液压泵站确定6.1 分油块设计分油块作为液压

42、系统的重要组成部分,其设计的合理程度，直接决定着系统性能的好坏。作为非液压专业的学生，对其中的设计计算过程大纲不做要求，这里计算从略。仅从经验角度来分析分油块内部各油路的连通关系。分油块按图纸所示状态放置，其总体尺寸为：长：105mm，宽：80mm，高：85mm。1、进油口 P，回油口 T 纵向贯通。口在方向上同 P 口连通，O 口在方向3p070070上同 T 口连通。2、两控制油口、用来控制执行元件按一定的动作要求动作，即控制刀塔移动。1A1B其中、口在上表面，口距前端面 25mm，左端面 20mm 处打孔，深度 34mm；口1A1B1A1B距后端面 25mm，左端面 20mm 处打孔，深

43、度 34mm。且、孔分别与、孔在1a1b1A1B方向上单独连通。903、工作过程（以控制卡盘卡紧为例说明）：压力油由 p 口进入，通过口进入通道1p体进油口，经过单向节流阀、压力阀、方向阀进入执行元件进行一系列要求的动作，执行元件回油经通道体出油口出去，经分油块回油口回油箱。1T以下图示为分油块实体图和剖视图。图 6.1 B1、T1 孔剖面图21图 6.2 分油块实体图图 6.3 b1 孔剖面图P3B1T1TPP1A1a1Ob122图 6.4 P2 孔剖面图图 6.5 O 孔剖面图23图 6.7 A1、p1 孔剖面图6.2 液压泵站设计液压泵站由液压泵组、油箱组件、滤油器组件、控温组件等组合而

44、成，是液压系统的动力源。规模小的单机液压泵站，通常将液压控制阀安装在油箱面板之上或集成在分油块上。结合自身特点，本系统的泵组布置形式采用整体型上置式中的卧式结构。电机卧式安装在油箱上。这样结构紧凑、占地面积小。油箱在系统中的功能主要是储油和散热，也起分离油液中的气体和污物的作用。在设置油箱内部结构时，可考虑通过加设隔板来将吸、回油管隔开，使油液循环，将油液中的气泡与杂质得以分离和沉淀。油箱容积计算：查液压设计手册，一般机械 ，pq72V）（有效冶金机械 ，pq017V）（有效锻压机械 ，pq216V）（有效为机床油箱的有效容积，为液压泵每分钟的排量。V有效pq24对于行走机械、冷却效果较好的设

45、备，油箱容量可选的小些，对固定设备，采用大容量的油箱。这里选，考虑油液在工作时要保证一定的液面高度，电2.52.5 2357.5pVqL有效机泵组集中安装在油箱上，即油箱有一定的承载能力。依经验可定油箱的基本尺寸：长674mm、宽 395mm、高 240mm，壁厚取 t=3mm（具体结构详见油箱零件图）。图 6.8 油箱25第第 7 7 章章 液压系统的性能验算液压系统的性能验算7.1 液压系统性能参数在本次的控制系统设计中，从工厂的角度出发，要求以低成本来实现 AD-25 全功能数控车床的各个功能，设计中，主要进行液压传动系统的设计。液压传动系统是以液体为工作介质进行能量传递和控制的一种传动

46、方式。液压传动是基于流体力学的帕斯卡原理，主要利用液体静压能来传递动力。液压传动的基本特征是：以液体为工作介质，靠处于密闭容器内的液体静压力来传递动力，其静压力的大小取决于外负载；负载速度的传递是按液体容积变化相等的原则进行的，其速度大小取决于流量。故容器的密封性能是影响系统压力的关键,为保证系统的安全可靠工作,需对动力传递过程中的压力损失这一性能参数做一限定。鉴于系统采用开式回路，即执行元件的排油回油箱，油液经过沉淀、冷却后再进入液压泵的进口。故这里对温升这一性能参数不做限定。7.2 管路系统压力损失的验算7.2.1 沿程压力损失的计算液压缸运动时有压力损失，其最大速度为 2.86m/min

47、，最大流量为 30L/min，则油液在管内的流速为(cm/min)=22613.3(cm/min)=3.77(cm/s) （7-1）23213 . 114. 310304dq4管道内的流动雷诺数为2300 （7-2）3 .17186. 23 . 19 .376dR1e1可见乳化液在管道内流态为层流，其沿程阻力系数 （7-3）438. 03 .17175R751e1进油管道的沿程压力损失为1p=0.438=0.22Pa （7-4）212lvpdPa277. 392010133 . 07 . 123）（610267.2.2 局部压力损失的计算局部压力损失可按下式计算： （7-5）222vp式中：局

48、部压力损失系数；局部压力损失（pa） ；2pv液体的平均流速（m/s） 。本系统选用 N46#液压油，N46#液压油的最低温度为 15 摄氏度，查得其时的运15oC动粘度，密度，根据液压传动设计手册4取=0.01。21501.5/cstcms3920/Kg m所以将数据代入（7-5）计算得：MPa219. 060286. 292001. 0p2所以系统压力的总损失为： （7-6）MpaMpa5 . 0439. 0219. 022. 0ppp21综上所述，管路压力损失的验算值在压力损失的估算值范围 0.5MPa 之内，符合设计要求，不需修改。27第第 8 8 章章 液压系统的维护和保养液压系统的

49、维护和保养8.1 液压油的维护统计资料表明，液压系统的故障 80%以上都是因为液压工作介质污染所致，故液压工作介质污染控制十分重要。必须对其进行必要的维护。在液压系统的工作油液中，凡是油液成分以外的任何物质都认为是污染物。油液中的污染物主要有固体颗粒物、水、空气、微生物、各种化学物质以及系统中以能量形式存在的静电、热能、放射能及磁场。污染物的来源主要有以下三个方面：1、系统内部残留如液压元件、油路块、管道加工和液压系统组装过程中未清除干净而残留的金属切屑、焊渣、尘埃、锈蚀物等。2、系统外界侵入如通过油箱呼吸孔和液压缸活塞杆侵入的固体颗粒物和水分，以及注油和维修过程中带入的污染物等。3、系统内部

50、生成如各类元件磨损产生的磨粒和油液氧化及分解产生的有害化学物质等。针对不同的污染物来源要采取不同的措施，主要的措施包括以下几个方面：1、保持环境整洁，正确操作，防止水分、杂质或空气混入；2、液压工作介质在使用过程中容易发生老化变质，达到一定程度要及时更换；3、使用液压油要注意防火安全。8.2 泄漏控制及密封液压装置的油液，如果由于某种原因超过了边界，留至其不应去的其他容腔或系统外部，称为泄漏。从元件的高压腔流到低压腔的泄漏称为内泄漏，从元件或管路中流到外部的泄漏称为外泄漏。泄漏是长期以来影响和制约液压技术应用和发展的重要问题。因为泄漏不仅浪费油液，污染环境，而且会降低系统的容积效率，影响液压系

51、统的正常工作。液压装置泄漏的主要部位及原因见表 8.128表 8.1 液压装置泄漏的主要部位及原因泄漏部位泄漏原因管接头选用管接头的类型与使用条件不符；管接头的加工质量差，不起密封作用；接头装配不良；接头密封圈老化或破损不承受压力负载的固定的结合面结合面的表面粗糙度和不平度过大；各种原因引起零件变形，使两表面不能全面接触；密封垫硬化或破损使密封失效承受压力负载的结合面结合面粗糙不平；紧固螺栓拧紧力矩不够等；密封圈失效；结合表面翘曲变形，密封圈压缩量不够轴向滑动表面密封处密封圈的材料或结构类型与作用条件不符；密封圈老化及破损；圆柱表面粗糙或划伤；密封圈安装不当等旋转轴密封处转轴表面粗糙或划伤；密

52、封件的材料或型式与作用条件不符；密封件老化或破损；密封件与旋转轴偏心量过大或旋转轴振摆过大等为了控制液压系统的泄漏，首先要对液压装置的各组成部分的泄漏量加以限制。控制泄露主要靠密封装置及其正确设计和使用，靠密封装置有效地发挥作用。液压装置产生泄露的原因是多方面的，既有设计、制造、装配方面的问题，也有维护保养方面的问题。所以，必须在各个环节给予高度重视。维护保养主要有以下三个方面：1、保持系统清洁，防止系统污染。必要时，可给液压站加防护罩。2、液压系统中的过滤器堵塞后要及时清洗或更换滤芯。更换或增添新油时，必须按规定经过滤后才能注入油箱。3、维修液压系统、拆修液压元件时，应保持维修部位的清洁。维

53、修完毕后，各连接部位应紧固牢靠。8.3 液压冲击控制在液压系统中，由于某种原因引起的流体压力急剧交替升降的阻尼被动过程，称为液压冲击。液压冲击使系统的瞬时压力较正常压力大许多倍。因此，常使液压管道及密封装置损坏失效，引起系统的振动和噪声。所以正确分析、计算并采取有效措施防止或减小液压冲击，对于高精加工设备、仪器仪表等机械设备的液压系统尤为重要。液压系统产生液压冲击的主要原因如下：1、阀门骤然关闭或开启。当液体在管道中流动时如果阀门骤然关闭，液体流速将降低到零，在这一瞬间液体的动能转化为压力能，使压力突然升高，将形成压力冲击波。292、执行器的惯性力。高速运动的液压执行器的惯性力也会引起系统中的

54、液压冲击。3、元件反应动作不灵敏。液压系统中某些元件反应动作不灵敏，也可能造成液压冲击。设计和使用液压装置时，防止液压冲击的措施见表 8.2表 8.2 防止液压冲击的措施产生液压冲击的原因阻止液压冲击的措施液压泵带载启动时产生压力超调空载启动液压泵系统中有大量空气排除空气工作负载突然消失，引起前冲现象；冲击性负载执设置背压阀或缓冲装置，工作缸接超载安全阀行器制动时，换向阀关闭瞬间，因惯性引起回油路压力升高；换向阀关闭时管路中流量变化快在回油路加安全阀，用节流阀调节换向阀移动速度，或用带阻尼器的电液动换向阀代替电磁换向阀因油液的压缩性，当困在液压执行器中的大量高压油突然与大气接通时产生的冲击采用

55、节流阀使高压油在换向时逐渐降低；采用带卸载阀心的液控单向阀泄压背压阀调压值过低，溢流阀存在故障是系统压力突然升高提高背压阀压力；排除溢流阀故障工作机构快慢速换接时的惯性作用、限压式变量泵自动变量装置灵敏度不够用行程节流阀，双泵系统使大泵提前卸载；变量泵系统使用安全阀30总总 结结本文主要对 AD25 全功能数控车床液压系统进行了设计，设计过程中借鉴了安阳鑫盛机床厂的有关 AD25 系列数控车床的液压系统的一些数据和经验。设计过程中以 AD25 全功能数控车床卡紧和尾座顶紧液压系统为研究对象，以液压传动系统设计为手段，通过理论计算，查阅资料，确定系统，设计出符合 AD25 全功能数控车床卡紧和尾

56、座顶紧性能要求的液压系统。另外，对于集成块与油箱的设计，是否有必要将分油块和通道体合并将卡盘、尾座、刀塔三路油集成到一起，既可减少油管的使用，还可降低系统压力损失、缩小液压系统体积、简化装配过程，以实现成本的降低。31致致 谢谢在本论文的写作过程中，我的导师王老师倾注了大量的心血，从选题到开题报告，从写作提纲，到一遍又一遍地指出每稿中的具体问题，严格把关，循循善诱，在此我表示衷心感谢。同时我还要感谢我的家人及在我学习期间给我极大关心和支持的各位老师和同学。感谢安阳鑫盛机床有限公司，感谢公司为我提供此次设计课题和实习、调研场地，使我少走了很多弯路，感谢刘工的指点，使学到更多知识，在此致以忠心的感

57、谢最后，向评审本论文老师表示衷心的感谢，感谢你们给我提出宝贵的建议，你们辛苦了！32参考文献参考文献1 许福玲,陈尧明.液压与气压传动第二版M.北京：机械工业出版社，2004.2 杨尔庄.液压与气动J.北京：北京机械工业自动化研究所，2001.3 张磊等.实用液压技术 300 题M.北京：机械工业出版社，1998.4 成大先.机械设计手册液压传动M.北京：化学工业出版社，2004.5 杨培元,朱福元.液压系统设计简明手册M.北京：机械工业出版社，1994.6 张利平.液压气动技术实用问答M.北京：化学工业出版社，2007.7 张利平.液压气动技术速查手册M.北京：化学工业出版社，2006.8 王守城,段俊勇.液压元件及选用M.北京：化学工业出版社，2007.9 苑苓苓.液压工必读M.北京：化学工业出版社，2007.10 凌智勇.机床液压系统及故障分析M.北京：化学工业出版社，2007.11 刘延俊.液压系统使用及维修M.北京：机械工业出版社，2006.12 张利平.液压控制系统及设计M.北京：化学工业出版社，2006.13 官忠范,李笑,杨敢.液压系统设计调节失误实例分析M.北京：机械工业出版社，2004.14 张利平.液压站设计与使用M.北京：海洋出版社，2004.15 张岚，弓海霞,刘宇辉.新编实用液压技术手册M.北京：人民邮电出版社，2008.