Y3150E型精密滚齿机液压系统设计【含CAD图纸、说明书】
年报 CIRP -制造技术 59(2010)235 238内容列表可以在 ScienceDirect、年报 CIRP -制造技术期刊主页 :http:/ees.elsevier.com/cirp/default.asp丝电火花整形和细磨轮修整 A 型克林克,亚琛工业大学,斯坦巴甲烷结构 19,52074 亚琛,德国提交克罗那法(1)(亚琛工业大学,德国)。文章信息:本文基本调查提出的关于能力的电火花线切割为整形和敷料的细粒金属结合剂金刚石磨轮。这些轮子是经常用于精密磨削硬脆材料如陶瓷或硬质合金模具。他们的特点是高中档恒常性和耐磨性。由于导电粘结材料,电火花线切割提供了一个有效的和强有力的替代常规整形和敷料。实现砂突出和可能的热损伤最小的金刚石磨粒的理论和实验研究。此外,高精度加工策略,提出。关键词: 关键词:电火花加工(电火花) 整形1。介绍精密磨削是一个关键的精密磨削技术在模具及模具制造行业。尤其是光学行业需要最高形式的准确性和表面镀层。细粒度的金属结合剂金刚石砂轮轮子可以有效地使用的精密机械加工硬质合金或陶瓷模具插入它们随后将用于玻璃成型操作1,2。由于最好的组合钻石用金属的研磨作业可以是高稳定性和高耐磨性。最好的表面镀层可能达到与 Ra 值小于10 nm(取决于应用磨削运动学 )。结合一个高效的和强大的 整形着装和技术这些砂轮提供生活的优势不再工具,这种可能性为单个的改编的金属结合剂成分和更高的剖析的灵活性比最好的粒度电镀金刚石磨轮 single-layered 最近公布3或粗粒度电镀轮 single-layered4中所描述的。传统的整形和敷料的细粒金属结合剂金刚石砂轮是困难的,非常费时,由于高耐磨性的颗粒和粘合剂材料。因此,必须提供有效技术,尤其是当小和精确的刀具廓形几何是必要的。由于导电的金属基体材料去除过程的非常规电火花加工和细胞外基质的往往是建议作为替代。 。因此,有效的技术必须可用尤其是当小和精密的工具配置文件需要几何图形。由于金属基体的电导率的非传统材料切割过程 of EDM 和 ECM 往往建议作为替代品。这些技术可以用作进程内酱主要集中于勇气凸像电解过程酱(修整、电化学过程控制酱(ECD) 和电化学点磨削(ECPG)7 。组合的电火花和 ECM 也知道。一个全面的调查显示所有不同的技术,可以发现,在10。基本的研究领域,打扮的电火花整形 目前限制到更大的磨料粒度( 20 毫米),比较了例子9、11 。本文介绍了线切割能力的整形和修整细颗粒(平均粒径 5 毫米和 15 毫米)金属结合剂金刚石砂轮(青铜)。实现砂突出和可能的热损伤最小的金刚石磨粒的理论和实验研究。最后,加工策略高姿态的精度提出。这个过程是适用于一个传统的线切割机。2。线切割放电加工整形、修整原理线切割放电加工整形和敷料相比 sinking-edm提供的好处,没有复杂的形状的电极和没有额外的磨损补偿是必要的。在第一个假设,放电的电火花加工过程中主要发生在工具电极与导电金属材料,因此可以被删除,如图 1 所示。电不导电的金刚石磨粒不直接参与的过程中,仍然在侵蚀区。通过伸出表面一定粒突后可实现过程。由于热材料去除原理热是当地适用于砂轮表面和数量取决于热传导的参与材料罚款的金刚石颗粒可以被热损坏。因此,一个可能的表面 graphitisation 的细粉已估计和评价。为了保持一个可能损害到最小数量的低排放 energies-as 他们常用的 wire-edm-and 较长的脉冲间隔时间为较好的冲洗和冷却是有利的。使用较小的放电能量也避免太多线偏差的过程中由于几何造成长期免费的线的长度,如图 1 所示。图 1。线切割放电加工原理整形和敷料和实例机器设置。表 1磨料粒度和浓度的金刚石超硬磨料磨具。D0C0 D1C50 D7C50 D15C50 D15C100 D46C100颗粒大小(u,m) 0 1-3 5-10 12-20 12-20 38-45结论(vol.%) 0 12.5 12.5 12.5 25 25D:钻石 C:浓度。三种不同的铜铜、青铜、债券(Cu-Bz), 一个铁基青铜 70%的铁(Fe-Bz)和钴铜债券 70%的股份有限公司(Co-Bz)都被调查。材料的变化会提高结合力硬度为单个的适应磨削的任务。另外的多样的勇气大小和浓度试验期间,表 1 中列出。加工中砂轮的电火花线切割层组成,是比较常见 steelor 对加工硬质合金工件。类似的或至少在同一数量级 切削率和工作间隙宽度可以达到。因此,原有的加工技术,能够适应根据整形和敷料的任务。图 2 显示了一个比较切割率不同债券的加工在一架 CH -基于介电常数主要剪切条件下。没有重大的负面影响,由于越来越多的电不导电的金刚石磨粒如如聚晶金刚石 可确定。更大的切削率一般都可以实现为除了最初的金刚石颗粒(0,1,7)在所有材料和铜渤由于改变了物理特性。图 2。电火花线切割切削率青铜债券(渤)相比,钢,硬质合金和金刚石加工在一架 CH -基于介质。3。分析砂突最重要的是获得锋利砂轮实现一定的金刚石磨粒凸出的整形和选矿工艺。最突出的是定义为半砂的粒径。如果是的过程挖掘债券夹紧是不够的。基础研究的不同材料和金刚石磨粒尺寸显示,在主要的材料去除粘结材料的电火花线切割过程定义的金刚石颗粒突起可以实现。这是有效的平均粒尺寸为 7。对于较小的尺寸(D 1)只有一个谱效应可确定由于微地形的电火花加工过程。在 没有突出crater-landscape 砂最小可以确定粒突一般都可以实现为主要和修剪削减,见例图 3。附加修剪削减提供的优势,更高的精度和更高的债券之间的表面磨粒。但是,进一步的基础研究显示,一架 CH -基于介质太多的修剪削减(仅用于去除粗糙的技巧和不附加任何更改)会导致扁平表面无砂突出,见图 3。图 3。金刚石磨粒突出的钴基青铜砂轮债券(公司 渤是否)后应用电火花线切割修剪削减没有进一步的偏移变化平滑粗糙度提示在水和一架 CH -基于介质。这种效应可以解释的不同地层的电域水和一架 CH -基于介质,如图 4 所示。一架 CH -基于介质为一个较小的相对介电常数的介电常数比钻石最高电场强度可确定已经突出的提示金刚石磨粒。水基介质具有较高的介电常数最高电场强度出现在金属键,特别是在地区除了磨料。在该地区的最高电场和最低介电强度下放电是可能发生的。因此,金刚石磨粒在一架 CH -基于电介质有较高的风险完全清除,特别是当一个热表面损伤由于图是分析前修剪削减已经存在。一个更详细的描述这些影响可以找到 12。因此,太多的修剪削减必须避免在电火花线切割整形和敷料。为定量测量的砂砾突起的立体扫描电镜可以用理想的情况下,图 5。它允许确定钻石的表面,根据高度测量。一一般 Rz 或 Ra 地形值而无法成为适合这个。图 4。形成的电场中的一架 CH -基于和水性介质在供应电压和介电击穿图 5。定量分析中的金刚石磨粒突出一个立体扫描电镜下为一架 CH -基于介质的主要条件。4。分析热砂表面损伤。钻石是已知的变质,在较高的温度从钻石到石墨改性。此图的惰性条件下才发生在1500 个控制。催化环境温度较低1,13。由于热材料去除电火花加工原理,金刚石磨粒可以热损坏。这种效应可以被放大,改变表面/ volume-ratio 的最小粒度大小。详细的视图的显示,表面发生变化的过程中,如图 6 所示。可以看出,“rounding 的边缘和角落出现在磨料即使最小的放电能量。图 6。边和角舍入影响金刚石磨粒线切割后整形和敷料 。此图的数量才进行了调查使用的晶体结构分析。因此,一个小 tem-lamella 准备了一个金刚石颗粒在表面的侵蚀(共渤氘代)由纤维蛋白原。第一 edx-analysis 的砂砾显示三个碳层的制备层下,图 7。一 hrtem-analysis 呈结晶结构的内层和外层的无定形结构表明它才图,图 7。2 外层有一个约 500 纳米的厚度。图 7。透射电子显微镜和高分辨透射电子显微镜的概述,详细查看一个钻石层后,电火花线切割整形和修整砂轮有限公司 渤是否型。一个 eels-analysis 沿扫描线的三层明确批准存在 2 石墨碳层和钻石内层由于外观和非的 * -峰值在该光谱,图 8。可以得出结论,热损伤的发生在给定的条件,但仅限于表面图,它才在 0.5 毫米大小。图 8。考试的表面层图才金刚石颗粒带干/鳗鱼在纳米范围。5。高精度加工策略实现高精度是另外非常重要的线切割放电加工整形和敷料。由于高度的灵活性的线切割过程几乎任何用户定义的配置文件,可以在维修企业不砂轮只有适应编程代码。唯一的限制,最小半径内的定义是由给定的线直径。为减少线偏差由于高的自由线长度一般大线径钢丝预加载是有利的。在电火花线切割旋转部件的加工与等速送丝代替一移动在加工方向使用,如图 9 所示。不利的频率比旋转砂轮速度和机器控制回路往往导致只有部分加工砂轮圆周。通过使用恒线运动学全谱的整个圆周面砂轮可以实现高稳定性。独立的初始夹紧高同心度偏差小于 1 毫米可以通过线切割放电加工整形。图 9。质量分布和径向跳动的线切割放电加工整形和敷料与控制或等速送丝在加工方向。为了确定 最佳恒定进给速度必须区分的轴向和径向线运动,图 10。所有谱几何可以组成了这些基本动作。轴向运动提供了一个相对开放的伤口冲洗条件好但纯径向方向的中心的特点是狭窄的间隙条件差导致需要进行技术适应。图 10。过程运动学的线切割放电加工整形和最高恒定进给速度对谱为轴向和径向切深。最大等速送丝速度 可以计算出从理论上可以实现的材料去除率大众在给定工艺条件(使用的材料,发电机参数米,等。)。这种材料去除率已被处理材料的配置在旋转圆盘。为轴向运动方程(1)和径向运动方程(2) 可以很容易地从图纸在图 10计算最大进给速度。一个模范的计算是在图 1。对于一个给定的圆盘和材料去除率最大的送丝速度表明对指定的高度。这取决于一个给定的最小进给速度的工具和最小的加工深度(为了平衡初始偏心率)所产生的工艺窗口有一个稳定的电火花线切割整形可以确定。为了尽量减少几何偏差在电火花线切割整形小砂轮的转速是可取的,如图 11 所示。较小的速度即可获得较好的表面质量的圆周表面由于振动减少和更稳定的工艺条件。最后,在图 12 的基础上,考虑之前,成功谱例子细粒度金刚石砂轮直径 75 毫米显示。图 11。表面粗糙度取决于转速的磁盘。图 12。简介的例子,线切割放电加工整形和敷料的细粒度金刚石磨轮。6。结论本文的能力线切割放电加工整形和敷料的细粒金属结合剂金刚石砂轮进行了研究。实现砂突出和可能的热损伤最小的金刚石磨粒有理论和实验研究。此外,提出了高精度加工策略。鸣谢这项工作经费由德国研究协会东风集团内的跨区域合作研究中心合作研究中心/4 process链复制的复杂光学原理。7.工具书类 1 klocke,克林克,kamenzky 的(2007)电火花修整金属结合剂砂轮的细粒。第十五届国际电加工 153158。 2 klocke,克林克,你奈德,格鲁 ntzig 一(2007)电火花和 ecm-dressing细粒青铜金刚石研磨层。第七届国际会议 euspen2:253256。 3奥里希赛马,:,学生通用,哈伯兰住宅(2009)微量研磨工具制造复杂结构的脆性材料。志 58 包( 1):311314 。 4海因策尔,rickens 钾(2009 )工程轮磨削光学玻璃。志 58 包(1):315318。 5大森,中川昭一吨(1990)镜面磨削硅片的在线电解修整。志 39 包(1):329332。 6 kramerd,rehsteinerf,舒马赫乙(1999)幼儿(电化学过程控制敷料),新磨法的现代高性能商品砂浆的性能切割材料的最高质量。志 48 包(1):265268。 7柯蒂斯,秀,阿斯平沃尔,圣人(2009)电化学超硬磨料加工镍基合金磨削点的发动机安装。志 58 包(1):173176 。 8铃木钾,音乐,中川昭一吨(1987)在线整形、修整金属结合剂砂轮的电火花加工。志 36 包(1):115118 。 9柯蒂斯,阿斯平沃尔,洙,基钦,威尔逊米(2007)过程中的电火花修整(iedd)金属结合剂超硬磨料砂轮。第十五届国际电加工,591 596。 10克林克,A .,2009 ,funkenerosives 和 elektrochemisches abrichten feinkorniger schleifwerkzeuge 论文,亚琛工业大学,亚琛大学,appri-mus。 11桑切斯 卡瓦涅斯,庞博我,我,奥尔蒂斯,洛佩兹德lacalle 在(2008)放电修整金属结合剂立方氮化硼砂轮使用单点电极。国际机床与制造杂志48:362370。 12 klocke,克林克,kamenzky 的(2009 )模型的电场特性在电火花整形、修整精细金刚石磨轮。第十二届会议建模包加工业务,圣塞巴斯蒂安,575580。 13场乙脑( 1979)钻石的性质。学术出版社,伦敦。年报 CIRP -制造技术 59(2010)235 238内容列表可以在 ScienceDirect、年报 CIRP -制造技术期刊主页 :http:/ees.elsevier.com/cirp/default.asp丝电火花整形和细磨轮修整 A 型克林克,亚琛工业大学,斯坦巴甲烷结构 19,52074 亚琛,德国提交克罗那法(1)(亚琛工业大学,德国)。文章信息:本文基本调查提出的关于能力的电火花线切割为整形和敷料的细粒金属结合剂金刚石磨轮。这些轮子是经常用于精密磨削硬脆材料如陶瓷或硬质合金模具。他们的特点是高中档恒常性和耐磨性。由于导电粘结材料,电火花线切割提供了一个有效的和强有力的替代常规整形和敷料。实现砂突出和可能的热损伤最小的金刚石磨粒的理论和实验研究。此外,高精度加工策略,提出。关键词: 关键词:电火花加工(电火花) 整形1。介绍精密磨削是一个关键的精密磨削技术在模具及模具制造行业。尤其是光学行业需要最高形式的准确性和表面镀层。细粒度的金属结合剂金刚石砂轮轮子可以有效地使用的精密机械加工硬质合金或陶瓷模具插入它们随后将用于玻璃成型操作1,2。由于最好的组合钻石用金属的研磨作业可以是高稳定性和高耐磨性。最好的表面镀层可能达到与 Ra 值小于10 nm(取决于应用磨削运动学 )。结合一个高效的和强大的 整形着装和技术这些砂轮提供生活的优势不再工具,这种可能性为单个的改编的金属结合剂成分和更高的剖析的灵活性比最好的粒度电镀金刚石磨轮 single-layered 最近公布3或粗粒度电镀轮 single-layered4中所描述的。传统的整形和敷料的细粒金属结合剂金刚石砂轮是困难的,非常费时,由于高耐磨性的颗粒和粘合剂材料。因此,必须提供有效技术,尤其是当小和精确的刀具廓形几何是必要的。由于导电的金属基体材料去除过程的非常规电火花加工和细胞外基质的往往是建议作为替代。 。因此,有效的技术必须可用尤其是当小和精密的工具配置文件需要几何图形。由于金属基体的电导率的非传统材料切割过程 of EDM 和 ECM 往往建议作为替代品。这些技术可以用作进程内酱主要集中于勇气凸像电解过程酱(修整、电化学过程控制酱(ECD) 和电化学点磨削(ECPG)7 。组合的电火花和 ECM 也知道。一个全面的调查显示所有不同的技术,可以发现,在10。基本的研究领域,打扮的电火花整形 目前限制到更大的磨料粒度( 20 毫米),比较了例子9、11 。本文介绍了线切割能力的整形和修整细颗粒(平均粒径 5 毫米和 15 毫米)金属结合剂金刚石砂轮(青铜)。实现砂突出和可能的热损伤最小的金刚石磨粒的理论和实验研究。最后,加工策略高姿态的精度提出。这个过程是适用于一个传统的线切割机。2。线切割放电加工整形、修整原理线切割放电加工整形和敷料相比 sinking-edm提供的好处,没有复杂的形状的电极和没有额外的磨损补偿是必要的。在第一个假设,放电的电火花加工过程中主要发生在工具电极与导电金属材料,因此可以被删除,如图 1 所示。电不导电的金刚石磨粒不直接参与的过程中,仍然在侵蚀区。通过伸出表面一定粒突后可实现过程。由于热材料去除原理热是当地适用于砂轮表面和数量取决于热传导的参与材料罚款的金刚石颗粒可以被热损坏。因此,一个可能的表面 graphitisation 的细粉已估计和评价。为了保持一个可能损害到最小数量的低排放 energies-as 他们常用的 wire-edm-and 较长的脉冲间隔时间为较好的冲洗和冷却是有利的。使用较小的放电能量也避免太多线偏差的过程中由于几何造成长期免费的线的长度,如图 1 所示。图 1。线切割放电加工原理整形和敷料和实例机器设置。表 1磨料粒度和浓度的金刚石超硬磨料磨具。D0C0 D1C50 D7C50 D15C50 D15C100 D46C100颗粒大小(u,m) 0 1-3 5-10 12-20 12-20 38-45结论(vol.%) 0 12.5 12.5 12.5 25 25D:钻石 C:浓度。三种不同的铜铜、青铜、债券(Cu-Bz), 一个铁基青铜 70%的铁(Fe-Bz)和钴铜债券 70%的股份有限公司(Co-Bz)都被调查。材料的变化会提高结合力硬度为单个的适应磨削的任务。另外的多样的勇气大小和浓度试验期间,表 1 中列出。加工中砂轮的电火花线切割层组成,是比较常见 steelor 对加工硬质合金工件。类似的或至少在同一数量级 切削率和工作间隙宽度可以达到。因此,原有的加工技术,能够适应根据整形和敷料的任务。图 2 显示了一个比较切割率不同债券的加工在一架 CH -基于介电常数主要剪切条件下。没有重大的负面影响,由于越来越多的电不导电的金刚石磨粒如如聚晶金刚石 可确定。更大的切削率一般都可以实现为除了最初的金刚石颗粒(0,1,7)在所有材料和铜渤由于改变了物理特性。图 2。电火花线切割切削率青铜债券(渤)相比,钢,硬质合金和金刚石加工在一架 CH -基于介质。3。分析砂突最重要的是获得锋利砂轮实现一定的金刚石磨粒凸出的整形和选矿工艺。最突出的是定义为半砂的粒径。如果是的过程挖掘债券夹紧是不够的。基础研究的不同材料和金刚石磨粒尺寸显示,在主要的材料去除粘结材料的电火花线切割过程定义的金刚石颗粒突起可以实现。这是有效的平均粒尺寸为 7。对于较小的尺寸(D 1)只有一个谱效应可确定由于微地形的电火花加工过程。在 没有突出crater-landscape 砂最小可以确定粒突一般都可以实现为主要和修剪削减,见例图 3。附加修剪削减提供的优势,更高的精度和更高的债券之间的表面磨粒。但是,进一步的基础研究显示,一架 CH -基于介质太多的修剪削减(仅用于去除粗糙的技巧和不附加任何更改)会导致扁平表面无砂突出,见图 3。图 3。金刚石磨粒突出的钴基青铜砂轮债券(公司 渤是否)后应用电火花线切割修剪削减没有进一步的偏移变化平滑粗糙度提示在水和一架 CH -基于介质。这种效应可以解释的不同地层的电域水和一架 CH -基于介质,如图 4 所示。一架 CH -基于介质为一个较小的相对介电常数的介电常数比钻石最高电场强度可确定已经突出的提示金刚石磨粒。水基介质具有较高的介电常数最高电场强度出现在金属键,特别是在地区除了磨料。在该地区的最高电场和最低介电强度下放电是可能发生的。因此,金刚石磨粒在一架 CH -基于电介质有较高的风险完全清除,特别是当一个热表面损伤由于图是分析前修剪削减已经存在。一个更详细的描述这些影响可以找到 12。因此,太多的修剪削减必须避免在电火花线切割整形和敷料。为定量测量的砂砾突起的立体扫描电镜可以用理想的情况下,图 5。它允许确定钻石的表面,根据高度测量。一一般 Rz 或 Ra 地形值而无法成为适合这个。图 4。形成的电场中的一架 CH -基于和水性介质在供应电压和介电击穿图 5。定量分析中的金刚石磨粒突出一个立体扫描电镜下为一架 CH -基于介质的主要条件。4。分析热砂表面损伤。钻石是已知的变质,在较高的温度从钻石到石墨改性。此图的惰性条件下才发生在1500 个控制。催化环境温度较低1,13。由于热材料去除电火花加工原理,金刚石磨粒可以热损坏。这种效应可以被放大,改变表面/ volume-ratio 的最小粒度大小。详细的视图的显示,表面发生变化的过程中,如图 6 所示。可以看出,“rounding 的边缘和角落出现在磨料即使最小的放电能量。图 6。边和角舍入影响金刚石磨粒线切割后整形和敷料 。此图的数量才进行了调查使用的晶体结构分析。因此,一个小 tem-lamella 准备了一个金刚石颗粒在表面的侵蚀(共渤氘代)由纤维蛋白原。第一 edx-analysis 的砂砾显示三个碳层的制备层下,图 7。一 hrtem-analysis 呈结晶结构的内层和外层的无定形结构表明它才图,图 7。2 外层有一个约 500 纳米的厚度。图 7。透射电子显微镜和高分辨透射电子显微镜的概述,详细查看一个钻石层后,电火花线切割整形和修整砂轮有限公司 渤是否型。一个 eels-analysis 沿扫描线的三层明确批准存在 2 石墨碳层和钻石内层由于外观和非的 * -峰值在该光谱,图 8。可以得出结论,热损伤的发生在给定的条件,但仅限于表面图,它才在 0.5 毫米大小。图 8。考试的表面层图才金刚石颗粒带干/鳗鱼在纳米范围。5。高精度加工策略实现高精度是另外非常重要的线切割放电加工整形和敷料。由于高度的灵活性的线切割过程几乎任何用户定义的配置文件,可以在维修企业不砂轮只有适应编程代码。唯一的限制,最小半径内的定义是由给定的线直径。为减少线偏差由于高的自由线长度一般大线径钢丝预加载是有利的。在电火花线切割旋转部件的加工与等速送丝代替一移动在加工方向使用,如图 9 所示。不利的频率比旋转砂轮速度和机器控制回路往往导致只有部分加工砂轮圆周。通过使用恒线运动学全谱的整个圆周面砂轮可以实现高稳定性。独立的初始夹紧高同心度偏差小于 1 毫米可以通过线切割放电加工整形。图 9。质量分布和径向跳动的线切割放电加工整形和敷料与控制或等速送丝在加工方向。为了确定 最佳恒定进给速度必须区分的轴向和径向线运动,图 10。所有谱几何可以组成了这些基本动作。轴向运动提供了一个相对开放的伤口冲洗条件好但纯径向方向的中心的特点是狭窄的间隙条件差导致需要进行技术适应。图 10。过程运动学的线切割放电加工整形和最高恒定进给速度对谱为轴向和径向切深。最大等速送丝速度 可以计算出从理论上可以实现的材料去除率大众在给定工艺条件(使用的材料,发电机参数米,等。)。这种材料去除率已被处理材料的配置在旋转圆盘。为轴向运动方程(1)和径向运动方程(2) 可以很容易地从图纸在图 10计算最大进给速度。一个模范的计算是在图 1。对于一个给定的圆盘和材料去除率最大的送丝速度表明对指定的高度。这取决于一个给定的最小进给速度的工具和最小的加工深度(为了平衡初始偏心率)所产生的工艺窗口有一个稳定的电火花线切割整形可以确定。为了尽量减少几何偏差在电火花线切割整形小砂轮的转速是可取的,如图 11 所示。较小的速度即可获得较好的表面质量的圆周表面由于振动减少和更稳定的工艺条件。最后,在图 12 的基础上,考虑之前,成功谱例子细粒度金刚石砂轮直径 75 毫米显示。图 11。表面粗糙度取决于转速的磁盘。图 12。简介的例子,线切割放电加工整形和敷料的细粒度金刚石磨轮。6。结论本文的能力线切割放电加工整形和敷料的细粒金属结合剂金刚石砂轮进行了研究。实现砂突出和可能的热损伤最小的金刚石磨粒有理论和实验研究。此外,提出了高精度加工策略。鸣谢这项工作经费由德国研究协会东风集团内的跨区域合作研究中心合作研究中心/4 process链复制的复杂光学原理。7.工具书类 1 klocke,克林克,kamenzky 的(2007)电火花修整金属结合剂砂轮的细粒。第十五届国际电加工 153158。 2 klocke,克林克,你奈德,格鲁 ntzig 一(2007)电火花和 ecm-dressing细粒青铜金刚石研磨层。第七届国际会议 euspen2:253256。 3奥里希赛马,:,学生通用,哈伯兰住宅(2009)微量研磨工具制造复杂结构的脆性材料。志 58 包( 1):311314 。 4海因策尔,rickens 钾(2009 )工程轮磨削光学玻璃。志 58 包(1):315318。 5大森,中川昭一吨(1990)镜面磨削硅片的在线电解修整。志 39 包(1):329332。 6 kramerd,rehsteinerf,舒马赫乙(1999)幼儿(电化学过程控制敷料),新磨法的现代高性能商品砂浆的性能切割材料的最高质量。志 48 包(1):265268。 7柯蒂斯,秀,阿斯平沃尔,圣人(2009)电化学超硬磨料加工镍基合金磨削点的发动机安装。志 58 包(1):173176 。 8铃木钾,音乐,中川昭一吨(1987)在线整形、修整金属结合剂砂轮的电火花加工。志 36 包(1):115118 。 9柯蒂斯,阿斯平沃尔,洙,基钦,威尔逊米(2007)过程中的电火花修整(iedd)金属结合剂超硬磨料砂轮。第十五届国际电加工,591 596。 10克林克,A .,2009 ,funkenerosives 和 elektrochemisches abrichten feinkorniger schleifwerkzeuge 论文,亚琛工业大学,亚琛大学,appri-mus。 11桑切斯 卡瓦涅斯,庞博我,我,奥尔蒂斯,洛佩兹德lacalle 在(2008)放电修整金属结合剂立方氮化硼砂轮使用单点电极。国际机床与制造杂志48:362370。 12 klocke,克林克,kamenzky 的(2009 )模型的电场特性在电火花整形、修整精细金刚石磨轮。第十二届会议建模包加工业务,圣塞巴斯蒂安,575580。 13场乙脑( 1979)钻石的性质。学术出版社,伦敦。xxxxx毕业论文(设计)评阅表学号 xxxxx 姓名 xxxxx 专业 机械设计制造及其自动化 毕业论文(设计)题目: Y3150E 型精密滚齿机液压系统设计 评价项目 评 价 内 容选题1 符合培养目标,体现学科、专业特点和教学计划的基本要求,达到综合训练的目的;2.难度、份量适中;3.与生产、科研、社会等实际相结合。能力1.有查阅文献、综合归纳资料的能力;2.有综合运用知识的能力;3.具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力;4.具备一定的外文与计算机应用能力;5.工科有经济分析能力。论文(设计)质量1.立论正确,论述充分,结构严谨合理;实验正确,设计、计算、分析处理科学;技术用语准确,符号统一,图表图纸完备、整洁、正确,引文规范;2.文字通顺,有观点提炼,综合概括能力好;3.有理论价值或实际应用价值,有创新之处。xxxxx综合评价本设计选题综合性较强,符合机械专业培养目标和要求;题目难度适中,与工业生产实际结合紧密。该生具有较强的查阅文献和综合归纳资料的能力,综合应用本科所学知识能力较强;计算机应用能力较好,英文水平及应用不错。论文立论正确,论述比较充分,整体结构尚可;设计与计算科学,技术用语准确,图纸完备,引文规范。论文文字通顺,该设计具有一定的实际应用价值。同意参加答辨。评阅人: 2012 年 月 日目录摘要 .1第一章 概 述 .31.1 滚齿机国内外研究现状分析及发展趋势 .31.1.1 滚齿机国内研究现状 31.1.2 滚齿机国外研究现状 41.1.3 滚齿机研制技术发展趋势 .41.2 本文研究内容 .5第二章 滚齿机的液压系统分析 .62.1 滚齿机的总体结构 62.2 滚齿机的主要技术规格参数 72.3 滚齿机液压系统组成及工作原理 72.3.1 滚齿机液压系统组成 72.3.2 滚齿机液压系统工作原理 82.4 初拟定液压系统原理图 92.5 滚齿机液压系统回路分析 9第三章 液压系统工作台液压回路设计 123.1 确定设计要求 123.2 选择执行原件 123.3 液压系统分析以及主要参数计算 123.4 制定液压回路方案,拟定液压系统原理图 153.5 计算选择液压元件 163.6 验算液压系统性能 18第四章 液压站的设计 .214.1 液压站简介 .214.2 油箱设计 .214.2.1 油箱有效容积的确定 214.2.2 油箱的结构设计 234.3 液压站的结构设计 .254.3.1 液压泵的安装方式 .254.3.2 液压泵与电动机的连接 .264.4 辅助元件 284.4.1 滤油器 .284.4.2 空气滤清器 .284.4.3 液压油 .284.5 液压系统清洗、使用与维护 .294.5.1 清洗液压系统 .294.5.2 系统的使用和维护 29第五章 冷却装置的设计 .305.1 冷却系统结构 305.2 冷却液的选用 315.3 冷却装置使用 33第六章 结 束 语 34参考文献 .350Y3150E 型精密滚齿机液压系统设计摘要本文讲述了 Y3150E 滚齿机液压系统的基本原理和设计过程。本论文首先概述了滚齿机的发展趋势,了解了滚齿机的基本规格参数,然后明确技术要求对Y3150E 滚齿机液压系统进行了分析和设计,其中包括液压系统各个回路的分析和元器件的选择。同时,对滚齿机的润滑系统和冷却系统进行了分析和设计。关键词:Y3150E 滚齿机;液压系统;传动;冷却;润滑。1ABSTRACTThis paper introduced the Y3150E gear hobbing hydraulic system the basic principle and design process.This paper first outlines the development trend of gear hobbing. Understand the basic specifications the gear hobbing, and clarify the technical requirement of Y3150E gear hobbing hydraulic system is analyzed and design, including hydraulic system of each circuit analysis and components choice. Meanwhile, the lubrication system of gear hobbing and cooling system analysis and design.Keyword: Y3150E gear hobbing machine; Hydraulic system; Transmission system;Cooling system; Lubrication system.2第一章 概述1.1 滚齿机国内外研究现状分析及发展趋势1.1.1 滚齿机国内研究现状齿轮加工机床是一种技术含量高且结构复杂的机床系统,由于齿轮使用的量大面广,齿轮加工机床已成为汽车、摩托车、工程机械、船舶等行业的关键设备。特别是,随着汽车工业的高速发展,对齿轮的需求量日益增加:对齿轮加工的效率、质量及加工成本的要求愈来愈高,使齿轮加工机床在汽车、摩托车等行业中占有越来越重要的作用,滚齿机是齿轮加工机床中的一种,占齿轮加工机床拥有量的 40%,它主要用来加工圆柱齿轮和蜗轮等 1,2。我国生产滚齿机的历史始于 1953 年,经过 30 年的努力,到 80 年代初,已进入世界滚齿机主要生产国家行列。目前,国产滚齿机以传统的机械传动式为主,品种、系列齐全1。传统滚齿机完全依靠机械内联传动实现滚刀与工件的同步运动和差动运动,往往需要经过多级齿轮传动,并且引入蜗杆蜗轮机构,使得机械结构非常复杂,调整维护非常困难,也降低了加工精度。近几年,我国在滚齿机设计技术方面研究的主要经历了从传统机械式滚齿机通过数控改造发展为 2 3 轴(直线运动轴)实用型数控高效滚齿机,到全新的六轴四联动数控高速滚齿机的开发 3,最大主轴转速一般为 1200转/分。与发达国家同类产品相比,我国仍然存在着不小的差距,究其原因,主要还是因为基础研究差,整体设计能力不足,由此导致新技术应用慢和仿制比重较大,如零传动技术、干切技术在齿轮加工机床中的应用一直处于落后状态。目前国内齿轮加工机床的最高水平如下:在工作台直线移动方面,采用数控驱动系统代替普通滚齿机的各种交换挂轮,采用交流伺服电机通过多对降速齿轮副和一对滚珠丝杠副来驱动机床的运动部件;在滚刀回转运动方面,采用交流伺服电机通过 2-3 对降速齿轮副来实现;在工作台回转运动方面,绝大多数齿轮加工机床仍然需要采用多对高精度齿轮副和一对高精度蜗轮蜗杆副实现,由于存在着大量的机械传动元件甲对机床的加工精度产生极大的影响甲也使得机械结构变得更为复杂,调整维修也极不方便,例如,我国最大的齿轮加工机床生产厂重庆机床厂于 2000 年通过鉴定的 YKS3120六轴四联动数控高速滚齿机曾被列入“国家重大技术装备创新项目” ,被称为是国产高档数控滚齿机的里程碑 4,但该机床仍然采用了滚珠丝杠副和齿轮传动链,因此,迄今为止国内在零传动齿轮机床方面还是一个空白。31.1.2 滚齿机国外研究现状国际上生产滚齿机的强国主要是美国、德国和日本。美国的 Gleason-Pfauter 公司,德国的 Liebherr 公司,日本的三菱重工公司、坚藤、清和公司和意大利的 SU 公司是国外最具实力的滚齿机制造商。这些公司目前生产的滚齿机均是全数控式滚齿机,中小规格滚齿机都在朝着高速方向发展,所有高效机床均采用了全密封护罩加油雾分离器及磁力排屑器的方式部分地解决了环保问题 3。国外滚齿机研制的热点是干式切削滚齿机,Liebherr,Gleason-Pfauter,三菱重工、SU、坚藤以及清和均开发了适用于高速干式切削的滚齿机产品。国外制造商由于基础研究厚实,积累了大量的经验,它们对滚齿机的研究已经达到比较高的水准,将滚刀轴驱动、工件轴驱动、各直线运动轴的驱动、控制以及控制软件的开发等因素作为一体来考虑,将多个因素结合在一起进行优化 5,6。目前国外滚齿机研制水平如下 5-10:1) 为了适应干式切削的需要,床身设计了大角度的斜坡,利于迅速将高温切屑排出机床,同时在床身内部采用循环水冷却以保证热稳定性。2) 尾架采用电机驱动的方式来代替传统的液压方式,不用安装限位装置。3) 刀架和活动支承的轴承采用水冷,可以达到更高的速度和最大的热稳定性。4)标准的热补偿系统能够根据机床温度的变化自动调整零件的加工尺寸。5)刀架采用机械方式锁紧,液压方式松开。6)滚刀轴旋转由电主轴直接驱动:工件轴旋转由力矩电机直接驱动,极大提升了加工速度。1.1.3 滚齿机研制技术发展趋势为适应齿轮加工行业对制造精度、生产效率、提高质量及清洁生产的要求,滚齿机及滚齿加工技术出现了以下发展趋势:a.全数控化所谓的全数控化,指不仅滚齿机的各轴进给运动是数控的,而且机床的展成运动和差动运动也是数控的,即机床的各运动轴进行 CNC 控制及轴间实现联动。b.零传动化“零传动”即直接驱动,由电机直接驱动滚刀、回转工作台及直线进给系统,完全取消所有机械传动环节,实现动力源对机床工作部件的直接传动,传动链的长度为零。c.高速、高精度化4滚齿机的高速化,主要是指机床拥有高的刀具主轴转速和高的工作台转速,它们是影响切削效率的主要指标。提高加工精度的途径可分为两大类,一是提高机床本身的精度,二是通过误差补偿来减少加工误差。由于采用了高精度、具有预加负荷的高刚性直线导轨、滚珠丝杠、滚动轴承、电主轴、大扭矩同步力矩伺服电动机,使齿轮加工机床在高速加工的条件下精度得到保证并有所提高。 d.环保化不使用切削液的干切削已成为改善生态环境,降低生产成本的有效措施,也是实现清洁化生产的一条重要途径。国内、外著名的齿轮加工机床制造商及齿轮刀具制造商,均把研制满足环保要求的干式切削机床和刀具作为产品开发的一项首要任务。e.集成化齿轮机床(特别是大型齿轮机床)有集多种工艺于一体的趋势。如 HURTI 公司的WF3500 滚齿机,将滚齿、插齿(包括插内齿轮) 、磨齿和齿轮检测集于一体,工件一次装夹,只需更换切削头,就可实现相应的齿轮加工功能,同时还可以对加工过程中的齿轮进行检测,以决定加工用量。f.网络化数控系统的通讯联网功能不断加强。开放的 CNC 系统可以方便地进入各级通用网络,从而可以柔性地实现 DNC、FMS、CIMS 和 FA(自动化工厂) 。g.智能化由于计算机技术及数控技术的发展,智能技术也逐渐用于高性能数控齿轮机床中,具体表现在:a.完成加工质量与加工过程智能控制。b.智能诊断。 1.2 本文研究内容在本次毕业设计之前,本人对滚齿机进行了大概的了解,总结了以前在工厂中实习的经验,对普通机床的结构、造型有了总体的认识,对滚齿机的工作原理也有了较深的了解。本人的主要设计内容为机床的液压系统设计。在正常情况下,其加工精度要求达到 7 级精度,表面粗糙度 Ra 达 3.2m。设计的预期效果是机床应能满足强度、刚度、寿命、工艺性与经济性等方面的要求且运行平稳,工件可靠,结构合理,装卸方便,便于维修与调整,最后能满足加工要求,保证加工精度。针对自己设计的主要内容,在了解滚齿机的总体构造之外查阅了有关结构部件方面的书。在设计过程中,先对滚齿机进行总体的结构分析,再对滚齿机的液压系统分析,并设计好液压系统的各个回路。最后是设计冷却装置,主要满足工作要求及工艺性就行了。5第二章 滚齿机的液压系统分析2.1 滚齿机的总体结构工艺方法、刀具、工件的重量和尺寸对机床的结构和性能影响很大,工艺方法的改变常导致机床的运行、传动布局、结构和性能的变化。一般情况下,运动件的重量和尺寸越小,则需要电动机功率和传动件尺寸及惯性力也越小,机床的机构也可简化。根据这次设计的机床的设计依据及实际情况,选择立式布局。根据机床的刚度要求,选择了非封闭式的框架结构。为减少机床振动,采用分离传动,使主轴等工作部件与振动较大的部件分装在两个地方。为减少热变形对机床加工精度的影响,进行总体布局可用下述措施:a.采用分离传动等隔离热源;b.对热源采取冷却;c.热源平衡布置,使热传递和变形对称均匀;d.恰当布置热源控制热变形方向,使热变形与机床受力变形相互补偿,利用热变形提高机床精度。本次设计的滚齿机主要用于单件、小批和成批圆柱齿轮与蜗轮的铣削加工,所以对于机床的万能性和调整方便性很重要。为适合右手操作的习惯和便于观察测量,机床的主传动箱设在右面,操纵机构也设在右边以便于操作。工作台高度设在 1 米左右,以便于装卸工件。图 2-1 滚齿机外形图62.2 滚齿机的主要技术规格参数最大工件直径- 550mm最大模数-8mm最大加工螺旋角-45最大安装刀具直径长度-160160mm工作台直径-510mm刀具主轴轴线至工作台距离:最大-535mm最小-235mm刀具主轴轴线至工作台回转轴线距离:最大-330mm最小-30mm外支架轴承孔下端面至工作台面距离:最大-630mm最小-380mm工作台液压快速移动距离-50mm刀具最大轴向串味距离-55mm(手动)主轴转速级数-9 级主轴转速范围-40-250r/min轴向进给量范围-0.4-4mm/r6r/min工作台最高转速-7.8r/min主电动机功率及同步转速-4KW 1500r/min轴向快速电动机功率及同步转速-1.1KW 1500r/min液压泵电动机功率及同步转速-1.1KW 1000r/min冷却泵电动机功率-0.25KW机床净重-4500机床轮廓尺寸(长宽高)-2441371802.3 滚齿机液压系统组成及工作原理2.3.1 滚齿机液压系统组成滚齿机采用液压传动系统,液压系统若能正常工作必须由以下五部分组成:(1)动力装置 它是把原动机输入的机械能转换为液体压力能的能量转换装置,一7般由电动机和液压系组成,其作用是为液压系统提供压力油。(2)执行元件 它是将液体的压力能转换为机械能的能量转换装置,其作用是在压力油的推动下输出力和速度(直线运动),或力矩和转速(回转运动)。这类元件包括各类液压缸和液压马达。(3)控制调节元件 它是能控制或调节液压系统中油的压力、流量或方向,以保证执行装置完成预期工作的元件。这类元件主要包括各种液压阀,如溢流阀、节流阀以及换向阀等。(4)辅助元件 辅助元件是指油箱、蓄能器、油管、管接头、滤油器、压力在以及流量计等。这些元件分别起散热贮油、蓄能、输油、连接、过滤、测量压力和测量流量等作用,以保证系统正常工作,是液压系统不可缺少的组成部分。(5)工作介质 它在液压传功及控制今起传递运动、动力从信号的作用。工作介质为液压油或其它合成液体。2.3.2 滚齿机液压系统工作原理本机床液压系统工作压力油是由装在床身上的液压泵用电动机带动叶片油泵供给、系统工作压力为 1.8-2.5Mpa 中选择理想的档次试调合格为止。压力的大小由装在配油板上的中压溢流阀调节。将压力表开关的手柄推入,即可从安装在它上面的压力表看出系统压力的大小。工作油液采用 HL46 普通液压油。新安装的机床若打不进油就在泵的出油口加进油液,并清洗滤油器。油液首先由吸油管上的网式滤油器净化,流入油泵,再经过线式滤油器进一步将油液净洁后,经单向阀,通到配油板内。经配油板上的各电磁换向阀,然后分路通往各油缸。82.4 初拟定液压系统原理图图 2-2液压系统原理图1-油箱 2-线式过滤器 3-单向定量液压泵 4-溢流阀 5-压力表开关 6-压力表 7-单向阀 8-手动三位转阀 9-双液控单向阀 10、11-三位四通电磁换向阀 12-溢流阀 13、14、15-油缸2.5 滚齿机液压系统回路分析本机床液压系统工作压力油是由装在床身上的液压泵用电动机带动叶片油泵供给、系统工作压力为 1.8-2.5Mpa 中选择理想的档次试调合格为止。压力的大小由装在配油板上的溢流阀调节。将压力表开关的手柄推入,即可从安装在它上面的压力表看出系统压力的大小。新安装的机床若打不进油就在泵的出油口进油液,并清洗滤油器。油液首先由吸油管上的网式滤油器净化,流入油泵,再经单向阀,通到配油板内。经配9油板上各电磁换向阀,然后通往各油缸。(1)工作台快速移动油缸回路分析 图 2-3 工作台快速移动油缸回路当电磁换向阀得电时,压力油经电磁换向阀,管路进入油缸无活塞杆腔,推动活塞带动工作台向前快速移动。当电磁阀失电时,压力油经电磁换向阀,管路进入油缸有活塞杆腔,使工作台快速向后移动,回油流回油池。为操作安全,每次初始开机前,工作台进退旋钮,必需扳回退得位置。(2)刀架平衡移动油缸回路分析图 2-4 刀架平衡移动油缸回路在刀架快速向上和轴向进给式,电磁阀失电,系统压力油经电磁换向阀、管路进入平衡油缸。只有当刀架快速向下时,电磁阀失电,压力油不再进入平衡油缸。此时,刀架平衡油缸向外排油经管路,电磁阀,溢流阀流回油池。其回油背压力由溢流阀调节,将压力调整为 1.5-2Mpa。从装在配油板上的压力表可看出。10(3)小立柱油缸回路分析图 2-5 小立柱油缸回路压力油经管路进入手动三位转阀后再经双液控单向阀进入小立柱油缸,操纵转阀在不同的三个位置可使压力油路德方向改变,从而使小立柱外支架上升,下降,或停留在任何位置。双液控单向阀使外支架在停留位置时不会自动爬向上或向下,可靠地保证停留在任何位置。11第三章 液压系统工作台液压回路设计3.1 确定设计要求Y3150 滚齿机机床,其卧式动力滑台(导轨为水平导轨,其静摩擦因素 us=0.2,动摩擦因素 ud=0.1)拟采用液压缸驱动,以完成工件加工时进给运动;工件的夹紧采用液压方式,以保证自动化要求。液压实现自动循环为:定位夹紧快进工进快退原位停止。工件部件终点定位精度无特殊要求。工件情况及动力滑台的以知参数见表 3-1。表 3-1 工件情况及动力滑台的已知参数动力滑台工况 行程L/mm速度v/(m/s)运动部件重量G/N启动、制动时间t/s快速 L1:50 V1:待定快退 L2:50 V2:待定 9800 0.23.2 选择执行原件根据上述技术要求,选择杆固定的单杆活塞缸作为驱动滑台实现切削进给运动的液压执行元件;夹紧控制则选用缸筒固定的单杆活塞缸作为液压执行元件。3.3 液压系统分析以及主要参数计算1、对动力滑台液压缸进行分析计算(1) 运动分析a.速度分析 与相近金属切削机床相类比,确定滑台液压缸的快速进、退的速度相等,且 v1=v2=0.1m/sb.各工况的动作持续时间 由行程和运动速度算得各工况的动作持续时间为快进 t1=L1/v1=1(s)快退 t3=(L1+L2)/v3=1.5(s)(2)动力分析动力滑台液压缸在快速进、退阶段,启动时的外负载时导轨静摩擦阻力,加速时的外12负载是导轨动摩擦阻力和惯性力,恒速时是动摩擦阻力;由式算得静摩擦负载Ffs=us(G+Fn)=1960(N)由式算得动摩擦负载Ffd=ud(G+Fn)=980(N)由式算得惯性负载Fi=G/g v/t=500(N)上述各式中 G运动部件重力,N;Fn工作负载在导轨上的垂直分力,N;s 、d静摩擦,动摩擦因素,根据摩擦表面的材料及性质选定。表 3-2动力滑台液压缸外负载计算结果外负载 F/N工况计算公式 结果启动 F=Ffs 1960加速 F=Ffd+G/gv/t 1480快进恒速 F=Ffd 980启动 F=Ffs 1960加速 F=Ffd+G/gv/t 1480快退恒速 F=Ffd 9802、 预选系统设计压力本机床属于精加工阶段,载荷最大时为启动阶段,其它工况时载荷都不大,预选液压缸设计压力 P1=4MPa.3、 计算液压缸主要结构尺寸为了满足滑台快速进退速度相等,并减小液压泵的流量,将液压缸无杆腔作为主工作腔,并在快进时差动连接,则液压缸无杆腔与有杆腔的有效面积 A1 与 A2 应满足A1=2A2,即活塞杆直径 d 和液压缸内径 D 的关系应为 d=0.71D.为了防止工作台发生前冲,液压缸需保持一定的回油背压。暂取背压 0.6MPa,并取液压缸机械效率为 0.9,则可算得液压缸无杆腔的有效面积13A1= =9410-4()2pcmF液压缸内径D= =0.109(m)14按 GB/T2348-1993,将液压缸内径圆整为 D=110mm=11cm因 A 1=2A,故活塞杆的直径为d=0.71D=78.1(mm)按 GB/T2348-1993,将活塞杆直径圆整为 d=80mm则液压缸实际有效面积为A1= D2= 112/4=95(cm2)4A2= (D2-d2) =44.7(cm2)A=A1-A2=50.3( 2)式中 p1主工作腔压力,PaP2回油腔压力,PaA1无杆腔活塞的有效面积,A2液压缸有杆腔活塞的有效面积,D、d液压缸活塞内径、活塞杆直径,m 液压缸机械效率,一般取 0.90 0.97差动连接快进时,液压缸有杆腔压力 p2 必须大于无杆腔压力 p1,其差值估取p=p2-p1=0.5(Mpa),并注意到启动瞬间液压缸尚未移动,此时p=0,另外,取快退时的回油压力损失为 0.7MPa。4、 计算液压缸所需流量液压缸的最大流量 q max=Avmax式中 A液压缸的有效面积,Vmax液压缸的最大速度,m/s5、根据上述条件经计算得到液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率。表 3-3工作循环中各阶段的压力、流量和功率14工作阶段 计算公式 负载F/N回油腔压力p2/Mpa工作腔压力p1/Mpa输入流量q/(10 -3m3/s)输入功率P/W启动 1960 - 0.48 - -加速 1480 1.27 0.77 - -快进恒速P1=F/0.9+A2p/A q=Av1;P=p1q980 1.16 0.66 0.5 330启动 1960 - 0.48 - -加速 1480 0.7 1.86 - -快退恒速P1=F/0.9+p2A1/A2q=A2v1 P=p1q980 0.7 1.73 0.45 7803.4 制定液压回路方案,拟定液压系统原理图图 3-1液压系统原理图151-油箱 2-线式过滤器 3-单向定量液压泵 4-溢流阀 5-压力表开关 6-压力表 7-单向阀 8-手动三位转阀 9-双液控单向阀 10、11-三位四通电磁换向阀 12-溢流阀 13、14、15-油缸3.5 计算选择液压元件a.液压泵及其驱动电机计算与选定液压泵最高工作压力的计算 由工况图可以查的液压缸的最高工作压力出现在后退阶段,即 p1=1.86Mpa,快退时液压缸的工作压力比快进时大,取进油路压力损失为p=0.4MPa,则流量泵的最高工作压力 pP=1.86+0.4=2.26Mpa液压泵的流量计算 泵的最小供油流量 qP 按液压缸的最大输入流量qmax=0.510-2m3/s 进行估算,根据式取泄露系数 K=1.2,泵最小供油流量 qP 应为qPq v=Kqmax=0.01610-3m3/s=16L/min式中 q V系统所需流量;K系统的泄露系数,一般取 1.1 1.3确定液压泵的规格 根据系统所需流量,拟初选液压泵为转速为 n1=1000r/min,泵的容积效率 v=0.9, 根据式可算得泵的排量参考值为 Vg=1000q v/nv =9.5ml/r根据以上计算结果查阅产品样本,选用规格相近的 YB1-10 叶片油泵供给,泵额定压力为 pn=6.3Mpa,泵排量为 V=10ml/r,转速为 1450r/min,驱动功率为 2.2KW.容积效率为 v=0.90,总效率为 0.80。与系统所需流量相符合。确定液压泵驱动功率及电机的规格、型号 由工况知,最大功率出现在快退阶段,以知泵的总功率为 p=0.80,则液压泵快退所需的去驱动功率为Pp=pPqP/ P=0.883(KW)式中 p P、 qP为液压泵的最大工作压力和最大流量; P为液压泵的总效率查表得,选用 Y 系列(IP44)中规格相近的 Y90I6 型卧式三相异步电动机,其额定功率 1.1KW,转速为 1000r/min,用此转速驱动液压泵时,能满足系统各工况对流量的要求。b.液压控制阀和液压辅助元件的选定首先根据所选择的液压泵规格及系统工况,算出液压缸在各阶段的实际进、出流量,运动速度和持续时间,以便为其他液压控制阀及辅件的选择的性能计算奠定基础。16表 3-4-液压缸在各阶段的实际进出流量,运动速度和持续时间流量/(L/min)工作阶段无杆腔 有杆腔速度/(m/s) 时间/s快进q 进 =A1(qp1+qp2)/A=73.98q 出 =q 进 A2/A1=34.81v1=qp1+qp2=0.13t1=L1/v1=0.77快退q 出 =q 进 A1/A2=83.24q 进 =qp1+qp2=39.17v2=q 进 /A2=0.15t3=L1/v3=1.0根据系统工作压力与通过各液压控制阀及部分辅助元件的最大流量,查产品样本所选择的元件型号规格见表表 3-5机床液压系统中控制阀和部分辅助元件的型号规格序号 名称通过流量/(L/min)额定流量/(L/min)额定压力/MPa额定压降/Mpa 型 号1 线式过滤器 39.17 50 6.3 - XU-502002 单向定量液压泵 - 25 6.3 - YB1-253 溢流阀 4.83 10 6.3 - Y-10B4 压力表开光 - - - - K-6B5 单向阀 33.84 63 6.3 0.2 I-63B6 手动三位转阀 - 60 6.3 - DMT-03-3C7 双液控单向阀 - 16 25 - C2G-8058 三位四通电磁换向阀阀- 15 25 - WE10E30/A179 溢流阀 4.83 10 6.3 - Y-10B管件尺寸由选定的标准元件油口尺寸确定。油箱容量按式计算,本系统属于中压系统,但考虑到要将泵组和阀组安装在油箱顶盖上,故取经验系数 a=10,得油箱容量为V=aqP=1016L=160200L3.6 验算液压系统性能A.验算系统压力损失油管和管接头的确定d= vq4 bpdn2式中 q通过油管的最大流量,m 3/s;油管中允许流速,m/sd油管内径,m油管壁厚,mp管内最高工作压力,Mpab管材抗拉强度,Mpan安全系数按选定的液压元件接口尺寸确定管道直径为 d=12mm,进、回油管道长度均取为=2m;取油液运动黏度 v=110-4/s ,油液密度 =0.917410 3kg/m3.由表查的工作循环中进、回油管道中通过的最大流量 q=83.24L/min 发生在 快退阶段,由此计算的液流雷诺数 Re 小于临界雷诺数 Rec=2300,故可推论出,各工况下的进回油中的液流均为层流。Re=vd/v=4q/3.14dv=981将适用于层流的沿程阻力系数 =75/Re=75d/(4q)和管道中液体流速v=4q/(d 2)代入沿程压力损失计算公式得p=475q/2d 4=0.835108q在管道具体结构尚未确定的情况下,管道局部压力损失p =0.1p 各工况下的阀类元件的局部压力损失按式计算,即p =p s(q/qs)218根据以上三式计算出的各工况下的进回油管道的沿程、局部和阀类元件的压力损失见表 3-6。表 3-6 压力损失工况管道 压力损失/Pa快进 快退p 1.105105 0.545105p 0.111105 0.0545105p 2.101105 0.460105进油管道p 3.214105 1.0596105p 0.484105 1.1584105p 0.0484105 0.11584105p 0.665105 4.85105回油管道p 1.197105 6.1242105将回油路上的压力损失折算到进油路上,可求得总的压力损失,例如快进工况下的总的压力损失为p=3.24110 5+1.19710544.7/95Pa=0.3804Mpa式中 p系统进油路上的总压力损失,可按经验进行估取其余工况以此类推。尽管上述计算结果与估取值不同,但不会使系统工作压力超过其能达到的最高压力。B.液压泵工作压力估算泵在工进时的工作压力等于液压缸工作腔压力 p1加上进油路上的压力损失 p 1及压力继电器比缸工作腔最高压力所大的压力值 p 2,即pP1=3.96106+5105+5105Pa=4.96Mpa此值即为溢流阀的调整压力时的主要参考依据。泵在快退时工作压力最高,其数值为pP2=1.86106+1.059105Pa=1.966Mpa此值为顺序阀的调整压力时的主要参考依据。C.估算系统效率、发热和温升19由表可看出,本液压系统的进给缸在其工作循环持续时间中,主要是快进和快退,所以系统效率、发热和温升可概略用后退时的数值来代表。a. 计算系统效率 根据式可算得快退时的回路效率 C=p1q1/(pP1qP1+pP2qP2)=0.067前已取液压泵的总效率 P=0.80,现取液压缸的总效率 cm=0.95,则可算得本液压系统的效率=0.800.950.067=0.051足见共进时液压系统效率低,这主要是由于溢流损失造成的。b. 计算系统发热功率 根据系统的发热功率计算公式可算得后退阶段的发热功率Ph=Pp(1-)=580.16(W)c. 计算系统散热功率 前已初步求得油箱有效容积为 200L=0.2m3,按式即 V=0.8abh求得油箱各边之积为abh=V/0.8=0.2/0.8=0.25(m3)取油箱三边之比为 a:b:h=1:1:1,则算得 a=b=h=0.347(m)按式算得油箱散热面积为A=1.8(a+b)h+1.5ab=2.27+0.945=3.22()由式知油箱的散热功率为Pho=KAt取油箱散热系数 K=15W/(m),油温与环境温度之差 t=25。算得Pho=KAt=1207.5(W) Ph=580.16W可见油箱散热能够满足液压系统的散热要求。20第四章 液压站的设计4.1 液压站简介液压站是由液压油箱、液压泵装置及液压控制装置三大部分组成。液压油箱装有空气滤清器、滤油器、液面指示器和清洗孔等。液压泵装置包括不同同类型的液压泵、驱动电机及其它们之间的联轴器等。液压控制装置是指组成液压系统的各阀类元件及其联接体。机床液压站的结构型式有分散式和集中式两种类型。(1)集中式 这种型式将机床按压系统的供油装置 , 控制调节装置独立于机床之外,单独设置一个液压站。这种结构的优点是安装维修方便,按压装置的振动、发热都与机床隔开;缺点是液压站增加了占地面积。控制调节装置独立于机床之卸,按压装置的振动、发热都与机床隅(2)分散式 这种型式将机床液压系统的供油装置、控制调节装置分散在机床的各处。例如利用机床床身或底座作为液压油箱存放液压油。把控制调节装置放任便于操作的地方。这种结构的优点是结构紧凑,泄漏油易回收,节省占地面积,但安装维修不方使。同时供油装置酌振动、液压油的发热都将对机床的工作精度产生不良影响,故较少采用,一般非标设备不推荐使用。4.2 油箱设计在开式传动的油路系统中,油箱是必不可少的,它的作用是,贮存油液,净化油液,使油液的温度保持在一定的范围内,以及减少吸油区油液中气泡的含量。因此,进行油箱设计时候,要考虑油箱的容积、油液在油箱中的冷却、油箱内的装置和防噪音等问题。4.2.1 油箱有效容积的确定(一)油箱的有效容积油箱应贮存液压装置所需要的液压油,液压油的贮存量与液压泵流量有直接关系,在一般情况下,油箱的有效容积可以用经验公式确定:( 4.1)1vkQ式中, 油箱的有效容积(L) ;21Q 油泵额定流量(L/min ) ;K 系数;查参考文献1,P47,取 K=7,油泵额定流量 Q=41.76 L/min,代入公式 4.1,计算得:=641.76=292.32 L1v油箱有效容积确定后,还需要根据油温升高的允许植,进行油箱容积的验算。(二) 油箱容积的验算 液压系统的压力、容积和机械损失构成总的能量损失,这些能量损失转化为热量,使系统油温升高,由此产生一系列不良影响。为此,必须对系统进行发热计算,以便对系统温升加以控制。液压系统发热的主要原因,是由于液压泵和执行元件的功率损失以及溢流阀的溢流损失所造成的,当液压油温度升高后,会引起油液粘度下降,从而导致液压元件性能的变化,寿命降低以及液压油老化。因此,液压油必须在油箱中得到冷却,以保证液压系统正常工作。1 系统总的发热功率系统总的发热功率 H 是估算得来的,查参考文献 1,P 46,得系统总的发热功率 H估算公式:(4.2)0()NKW式中,N液压泵输入功率( KW) ;执行元件的有效功率(KW) ;0若一个工作循环中有几种工况,则应求出其总平均有效功率,系统总的发热功率:H=N( 1-) (4.3 )式中 系统总效率。 由查参考文献5,液压泵输入功率:N=Nd 1 (4.4 )式中 Nd电动机功率(KW ) ; 1联轴器传动效率。查参考文献5 P7,取 =0.99,代入公式 4.4 得:22N=0.997.5KW=7.425KW所以,液压泵输入功率 N=7.425KW。将 N=7.425KW 代入公式 4.3,得:H= N( 1-)=7.425(1-0.695 )KW=2.265KW 。2 散热功率及温升油路系统的散热,主要靠油箱表面散热,油箱的散热功率 可以用下式进行估算:0H=KA (KW) (4.5)0H式中, K油箱的散热系数(KW/ ) ;2mA油箱散热面积( ) ;系统温升植() 。其中,油箱的散热面积可以用下式估算A=0.065 ( ) (4.6)31V2m式中, 油箱的有效容积(L) 。1液压系统的热平衡条件:机器在长期连续工作下,应该保持系统的热平衡,其热平衡式为:H- =0, (4.7)0HH-KA =0, (4.8)(4.9)KA查参考文献1,P40,取 K=0.025 KW/ ,将 K=0.025 代入公式 4.9,得:2m= =29.72.6503查参考文献1表 3-32 所给的允许值为:一般工作机械 35,故系统温升验算合格。234.2.2 油箱的结构设计1 结构简介长期以来,液压油箱的结构型式,基本上是由矩形板折边压形成四棱柱,再用封板堵住两侧而构成。端部封板及中间隔板由冲压成形,箱体是经四次压圆角,接头外焊接而成的。这种结构的液压油箱制造工艺较差,主要表现在箱体钢板下料时要求的精度较高;压形的反弹量因每次供货钢板的机械性能不同有所不同,导致箱体的圆角与衬板的半径吻合不良;不同机型上的液压油箱必须使用自己专用的一套压型模具。每套模具的体积大、造价高、利用率低。图 6.1 所示的液压油箱完全不用压形模,而是利用折边机折边成形。箱底面及端部,以及箱底面和侧面分别折成形断面;再焊好加油口和中间隔板等附件后,扣合拼焊而成。这种结构的液压油箱具有以下优点:下料精度要求不高;对原材料机械性能适应力强;折边部位可随意调整,适合多品种小批量生产;不用模具,大大节省了费用,缩短了生产周期等等。这种结构的液压油箱,近年来被我们广泛应用在工程机械、建筑机械等行走机械上。图 6.12 结构设计通过对油箱的了解,压装机的油箱,是单件的生产,因此,采用拼焊的方法焊接而成。进行油箱结构设计时,首先考虑的是油箱的刚度,其次考虑便于换油和清洗油箱以及安装和拆卸油泵装置,当然,从企业的方面考虑,油箱的结构应该尽量简单,以利于密封和降低造价。(1)油箱体 油箱体由 A3 钢板焊接而成,取钢板厚度 36mm,箱体大者取大值,本压装机的油箱板厚度为 4mm。在油箱侧壁上安装油位指示器。在油箱与隔板垂直的一个壁上常常开清洗孔,以便于清洗油箱。(2)油箱底部 油箱底部采用倾斜的方式,用焊接方法与壁板焊接而成,采用这种24结构,便于排油,底部最低处有排油口,排油口与基础面的距离为 150mm, 。焊接结构油箱,油箱用 A3 钢板,其厚度等于侧壁钢板的厚度,为 4mm。(3)油箱隔板 为了使吸油区和压油区分开,便于回油中杂质的沉淀,油箱中设置了隔板。隔板的安装方式主要有两种,第一种:回油区的油液按一定方向流动,既有利于回油中的杂质、气泡的 分离,又有利于散热。第二种:回油经过隔板上方溢流至吸油区,或经过金属网进入吸油区,更有利于杂质和气泡的分离。在本压装机的设计中,采用隔板的方式,主要为了将沉淀的杂质分开。隔板的位置在油箱的中间,将吸油区和回油区分开,隔板的高度,为最低油面的1/2。隔板的厚度等于油箱侧壁厚度。(4)油箱盖 油箱盖多用铸铁或钢板两种材料制造,现采用钢板,在油箱盖上钻下列通孔:回油管孔、通大气孔(孔口有空气滤清器)以及安装液压集成装置的安装孔。3 减少油箱噪音防噪音问题是现代机械装备设计中必须考虑的问题之一。油路系统的噪音源,以泵站为首,因此,进行油箱设计时,从下列几方面减轻噪音:(1)油箱与箱盖间增加防振橡皮垫:(2)用地脚螺栓将油箱牢固固定在基础上;(3)油泵排油口用橡胶软管与阀类元件相连接;(4)回油管管接头振动噪音较大时,改变回油管直径或增设一条回油管,使每个回油管接头的通路减少。4.3 液压站的结构设计4.3.1 液压泵的安装方式液压泵装置包括不同类型的液压泵驱动电动机及其联轴器等。其安装方式分为上置式和非上置式两种。(1) 上置式安装 将液压泵和与之相联的油管放在液压油箱内 (如图 4.2),这种结构型式紧凑、美观,同时电动机与液压泵的同轴度能保证,吸油条件好,漏油可直接回液压油箱,并节省内地面积。但散热条件不好。25图 4.2(2)非上置式安装 将液压泵和与电动机放在液压油箱旁,(如图 4.3)所示,这种结构,振动较小,油箱的清洗比较容易,但占地面积较大,吸油管与泵连接要求严格,应用于较大型液压站。图 6.3Y3150 滚齿机的液压系统安放在压装机的结构架上面,要求结构紧凑,站地面积小,经过对比分析,采用上置式安装,通过螺栓将电机上的法兰与油箱和好的固定在一起,并且将泵放在油箱内,泵浸在油液中,可以改善泵的吸油条件。4.3.2 液压泵与电动机的连接将液压泵与电动机连接方式,采用联轴器,用来把电动机轴与泵轴联接在一起,机器运转时两轴不能分离;只有在机器停车并将联接拆开后,两轴才能分离(如图 6.4)。26图 6.4(一) 选择联轴器的类型联轴器有刚性联轴器、挠性联釉器两大类,其中挠性联釉器又可以分为无弹性元件的挠性联釉器和有弹性元件的挠性联釉器两大类别。选择联釉器考虑以下几点:(1)所需传递的转矩大小和性质以及对缓冲减娠功能的要求。例如,对大功率的重载传动,可选用齿式联轴器;对严重冲击载荷或要求消除轴系扭转振动的传动,可选用轮胎式联袖器等具有高弹性的联轴器。(2) 联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小。对于高速传动轴,应选用平衡精度高的联轴器,例如膜片联轴器等,而不宜选用存在偏心的滑块联轴器等。液压泵与电机之间的联轴器,一般用简单弹性套柱销联轴器或弹性。其二者的共同特点是传递扭矩范围较大,转速较高,弹性好,能缓冲扭矩急剧变化引起的振动,能补偿轴位移。但在使用中应定期检查弹性圈。(二)计算联轴器的计算转矩由于机器起动时的动载荷和运转中可能出现的过载现象,所以应当按轴上的最大转矩作为计算转矩 Tca,查参考文献4 P343,计算转矩按下式计算;TCa=KAT (4.10)式中 T公称转矩,单位为 Nm;KA工作情况系数。查参考文献4 表 14-1,转矩变化小,原动机为电动机,得 KA=1.3。K A=1.3 代入公式 4.10,计算得:27=9550 =49.74Nm。950PTn7.5140TCa= KAT=1.349.74=64.66Nm。(三)确定联轴器的型号根据计算转矩 Tca 及所选的联轴器类型,按照TcaT的条件出联轴器标准中选定该联轴器型号。查参考文献4表 17-5,选择 ML3 型梅花形弹性联轴器,该型号联轴器公称扭矩为T=90NmTca,许用转速n=6700r/min,满足要求。(四)安装联轴器的技术要求技术要求如下:(1)半联轴器做主动件。(2)联轴器与电动机轴配合时采用 H7/H6 配合,与泵轴则采用 H8/H7 的配合(3)最大同轴度偏差不大于 0.1mm,轴线倾角不大于 404.4 辅助元件4.4.1 滤油器过滤器的功用是清除油液中的各种杂质,以免其划伤、磨损、甚至卡死有相对运动的零件,或堵塞零件上的小孔及缝隙,影响系统的正常工作,降低液压元件的寿命,甚至造成液压系统的故障。用过滤器对油液进行过滤是十分重要的。选用过滤器的基本要求在选择过滤器的时候,考虑过滤器的过滤精度精度,过滤精度是指过滤器滤除杂质颗粒直 d 的公称尺寸,过滤器按过滤精度不同可分为四个等级:粗过滤器(d100m);普通过滤器(d10100m);精密过滤器(d510m);特精过滤器(d1m )。在选择过滤器的同时,还考虑到过滤器的过滤能力过滤能力是指在一定压降下允许通过过滤器的最大流量。过滤器的过滤能力应大于通过它的最大流量,允许的压力降一般为 0.030.07MPa。按滤芯材料和结构形式的不同,过滤器可分为网式、线隙式、纸芯式、烧结式过滤器及磁性过滤器等。
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