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半闭环数控车床液压传动与控制设计【液压类】【5张图纸】【优秀】

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半闭环数控车床液压传动与控制设计开题报告.doc

摘要

　　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。液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。

　　如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。液压传动凭借与其他传动方式相比较具有独特的技术优势，应用领域几乎囊括了国民经济各工业部门。近30年来，由于控制技术、微电子技术、计算机技术、传感检测技术及材料科学的发展，极大的推动了液压传动与控制技术的发展，使其成为集传动、控制、计算机、传感检测、机电液为一体化的全新的自动控制技术。

　　本设计根据液压系统的技术指标对数控车床液压传动系统进行整体方案设计，对其功能和工作原理进行动力分析和运动分析，初步确定了系统各回路的基本结构及主要元件，按照所给机构性能参数和液压性能参数进行元件的选择计算，通过对系统性能的验算和发热校核，以满足该车床所要达到的要求。

　　关键词：液压；数控车床；尾座

摘要III

AbstractIV

目录V

1 绪论1

1.1 研究背景和意义1

1.2 国内外数控机床的发展现状1

1.2.1 国外数控机床发展现状1

1.2.2 国内数控机床发展现状2

1.3 液压传动的发展趋势4

2 数控车床的介绍6

2.1 数控车床的总体方案6

2.2 数控车床总体布局图7

3 数控车床对液压系统的要求8

3.1 液压控制的动作8

3.1.1 卡盘的松开，卡紧8

3.1.2 尾座套筒的伸缩运动8

3.2 需要设计的内容8

3.2.1 液压系统图8

3.2.2 液压站装置图9

3.2.3 尾座设计9

4 液压控制部分的设计11

4.1 基本方案的确定11

4.1.1 油路循环方式的分析与选择11

4.1.2 调速方案的分析与选择12

4.1.3 油路形式的分析和选择13

4.1.4 液压回路的分析，选择与合成13

4.1.5 液压原理图的拟定于设计13

4.2 液压装置的设计15

4.2.1 液压控制方式确定15

4.2.2 液压站设计16

5 液压油箱的设计17

5.1 液压油箱有效容积的确定17

5.2 液压油箱的外形尺寸17

5.3 液压油箱的结构设计17

5.3.1 隔板17

5.3.2 吸油管与回油管17

5.3.3 防止杂质侵入20

5.3.4 顶盖及清洗孔22

5.3.5 液压指示23

5.3.6 液压油箱得起吊23

5.3.7 液压油箱得防锈23

5.3.8 液压油箱的加热与冷却23

6 结论25

致谢26

参考文献29

附录30

1.3 液压传动的发展趋势

a. 液压传动的优点：

（1）体积小、重量轻，例如同功率液压马达的重量只有电动机的10%～20%。因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击；

（2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无级调速，且调速范围最大可达1：2000(一般为1：100）。

（3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换；

（4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制；

（5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长；

（6）操纵控制简便，自动化程度高；

（7）容易实现过载保护。

（8)液压元件实现了标准化、系列化、通用化、便于设计、制造和使用。

b. 液压传动的缺点:

（1）使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁；

（2）对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高；

（3）液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平；

（4）液压传动对油温变化较敏感，这会影响它的工作稳定性。因此液压传动不宜在很高或很低的温度下工作，一般工作温度在-15℃~60℃范围内较合适。

　　　（5）液压传动在能量转化的过程中，特别是在节流调速系统中，其压力大，流量损失大，故系统效率较低。

　　　（6）由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格的传动比。

通过液压传动优缺点比较并且随着世界技术不断迅速发展，各部门对液压传动提出更高要求，液压传动与电子技术配合在一起广泛应用于智能机器人、海洋开发、宇宙航行、地震预测与各种伺服系统，使液压传动的应用提高到一个崭新高度。液压传动是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。目前，液压传动发展的动向，概括有以下几点：

（1）节约能源，发展低能耗元件，提高元件效率；

（2）发展新型液压介质和相应元件，如发展高境保护，降低液压元件噪声；

（3）进一步发展电气-液压控制，提高控制性能和操作性能；

（4）重视发展密封技术，防止漏油；

（5）重视液压油的污染控制；

其他方面，如元件微型化、复合化和系统集成化的趋势仍在继续发展，对液压系统元件的可靠性设计、逻辑设计，与电子技术高度结合，对故障的早期诊断、预测以及防止失效的早期警报等都越来越受到重视。

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半闭环数控车床液压传动与控制设计.gif

内容简介：: 无锡太湖学院信机系机械工程及自动化专业毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目半闭环数控车床液压传动与控制设计 2、专题二、课题来源及选题依据课题来源：校企合作开发课题。选题依据：随着新型液压介质与相应元件的发展，液压传动向环保、高精度、低能耗与高效率方面发展，为了要适应此发展趋势，我们需要设计新的液压传动原理来配合数控车床来进一步的发展。三、本设计（论文或其他）应达到的要求：（1）根据数控车床对液压部分的要求，完成液压系统图设计（控制卡盘尾座）。（2）设计完成尾座部分的装配图。（3）设计该机床的液压站装配总图。（4）完成油箱设计。（5）完成设计说明书一分有必要的分析，计算，说明。四、接受任务学生：机械91 班姓名陆文杰五、开始及完成日期：自2012年11月12日至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任学科组组长研究所所长签名系主任签名2012年11月12日无锡太湖学院毕业设计（论文）开题报告题目：半闭环数控车床液压传动与控制设计信机系机械工程及自动化专业学号： 0923021 学生姓名：陆文杰指导教师：许菊若（职称：副教授）（职称：）2012年11月25日课题来源校企合作开发课题科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等）随着世界技术不断迅速发展，各部门对液压传动提出更高要求，液压传动与电子技术配合在一起广泛应用于智能机器人、海洋开发、宇宙航行、地震预测与各种伺服系统，使液压传动的应用提高到一个崭新高度。液压传动是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。 1795年英国约瑟夫布拉曼，在伦敦用水作为介质，以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机。1905年将工作介质水改为油，有进一步得到改善。第一次世纪大战后液压传动广为应用，特别是1920年以后，发展更为迅速。液压元件大约在19世纪末20世纪初的20年间，才开始进入正规的工业生产阶段。1925年维克斯发明了压力平衡式叶片泵，为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础，20世纪初康斯坦丁尼斯克对能量波动传递所进行的理论及实际的研究；1910年对液压传动夜里连轴节液力变矩器等方面的贡献，是这两方面领域得到了发展。我国液压技术在50年代刚刚兴起，60年代得到较大的发展。76年制定了元件型诺，设计了部分基型，近十几年液压技术得到普遍应用，目前应用范围之广，已涉及到各个领域。在国际市场，德国、美国、日本等几个国家基本掌控了先进液压传动。但我国相对较落后，可是最近发展迅速，逐渐追上德国、美国、日本等几个国家基本掌控了先进液压传动的脚步。目前，液压传动发展的动向，概括有以下几点：（1）节约能源，发展低能耗元件，提高元件效率；（2）发展新型液压介质和相应元件，如发展高水基液压介质和元件，新型石油基液压介质；（3）注意环境保护，降低液压元件噪声；（4）进一步发展电气-液压控制，提高控制性能和操作性能；（5）重视发展密封技术，防止漏油；（6）重视液压油的污染控制；（7）其他方面，如元件微型化、复合化和系统集成化的趋势仍在继续发展，对液压系统元件的可靠性设计、逻辑设计，与电子技术高度结合，对故障的早期诊断、预测以及防止失效的早期警报等都越来越受到重视。研究内容(1) 明确工作循环并做工况分析。(2) 明确主机的具体性能要求，进行负载分析和运动分析。(3) 拟定液压系统原理图。确定系统的回路方式执行元件及液压泵类型调速调压及换向方式。(4) 液压元件选择。(5) 液压系统验算。压力计算系统容积效率计算和发热估算。(6) 液压系统主要元件设计。(7) 绘制图纸并编写设计说明书。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析研究办法：通过查阅专业文献资料初步掌握数液压传动与控制的相关知识；（2）结合前期工作及其所掌握的理论知识对液压系统进行设计，并完成其应用前景的研究。（3）图纸绘制以及进行整个液压系统设计的审查，编写设计计算说明书可行性分析：对平面布置简明、合理。研究计划及预期成果20012年11月12日-2009年12月25日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书。2013年1月11日-2010年3月5日：填写毕业实习报告。2013年3月8日-2010年3月14日：按照要求修改毕业设计开题报告。2013年3月15日-2010年3月21日：学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。2013年3月22日-2010年4月11日：液压系统图的设计。2013年4月12日-2010年4月25日：尾座及液压站的设计。2013年4月26日-2010年5月20日：毕业论文撰写和修改工作。预期成果：预期成果设计出符合机械厂要求的通用型的，半闭环数控车床液压传动与控制系统并且满足生产需要。特色或创新之处设计过程中要重视设计方法和设计工具的现代化，积极推广应用价值工程。通过阅读大量的资料，参考一系列液压传动，设计出尽量使液压传动的可靠性，加工精度，变速范围，操作宜人性，工作效率及防护结构适合实际使用已具备的条件和尚需解决的问题根据调研情况，半闭式数控车床液压系统图已经确定，尾座也设计完成。尚需解决的问题：采用半闭环控制其调式比开环要复杂，设计上也要有其自身的特点，技术难度较大。指导教师意见指导教师签名：年月日教研室（学科组、研究所）意见教研室主任签名：年月日系意见主管领导签名：年月日编编号号无锡太湖学院毕毕业业设设计计（论论文文）题目：题目：半闭环数控车床液压半闭环数控车床液压传动与控制设计传动与控制设计信机系系机械工程及自动化专专业业学号：学生姓名：指导教师：（职称：副教授）（职称：）2013 年 5 月 25 日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚诚信信承承诺诺书书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）半闭环数控车床液压传动与控制设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班级：机械 91 学号：作者姓名： 2013 年 5 月 25 日I摘摘要要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。液压传动和气压传动称为流体传动，是根据 17 世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。液压传动凭借与其他传动方式相比较具有独特的技术优势，应用领域几乎囊括了国民经济各工业部门。近 30 年来，由于控制技术、微电子技术、计算机技术、传感检测技术及材料科学的发展，极大的推动了液压传动与控制技术的发展，使其成为集传动、控制、计算机、传感检测、机电液为一体化的全新的自动控制技术。本设计根据液压系统的技术指标对数控车床液压传动系统进行整体方案设计，对其功能和工作原理进行动力分析和运动分析，初步确定了系统各回路的基本结构及主要元件，按照所给机构性能参数和液压性能参数进行元件的选择计算，通过对系统性能的验算和发热校核，以满足该车床所要达到的要求。关键词：关键词：液压；数控车床；尾座 IIA Abstractbstract hydraulic transmission is to use liquid as working medium to transmit energy and control mode of transmission. Hydraulic and pneumatic transmission called fluid drive, which is based on PASCAL hydrostatic pressure transmission principle put forward by the 17th century and developed a new technology, is a technology widely used in industrial and agricultural production. Nowadays, the level of fluid transmission technology has become a national industrial development level of important symbol. Hydraulic transmission by compared with other driving mode has its unique technical advantages, applications almost covers the national economy each industry sector. For nearly 30 years, due to the control technology, microelectronics technology, computer technology, sensing detection technology and the development of materials science, greatly promoted the development of the hydraulic transmission and control technology, making it a set of transmission, control, computer, sensor detection, mechanical and electrical hydraulic automatic control technology for the integration of the new. According to the technical index of the hydraulic system of CNC milling machine two location clamping device hydraulic system overall plan design, dynamic analysis on the function and working principle and motion analysis, and preliminarily determines the systems basic structure and main components of each circuit, and according to the given institutional performance parameters and performance parameters of the hydraulic components selection calculation, through calculating the performance of the system and heating, in order to meet the requirements as to the milling machine.Key words: hydraulic pressure; tailstock;CNC latheIII目目录录摘要 .IIIABSTRACT .IV目录.V1 绪论 .1 1.1 研究背景和意义.1 1.2 国内外数控机床的发展现状.1 1.2.1 国外数控机床发展现状 .1 1.2.2 国内数控机床发展现状 .2 1.3 液压传动的发展趋势.42 数控车床的介绍 .6 2.1 数控车床的总体方案.6 2.2 数控车床总体布局图.73 数控车床对液压系统的要求 .8 3.1 液压控制的动作.8 3.1.1 卡盘的松开，卡紧 .8 3.1.2 尾座套筒的伸缩运动 .8 3.2 需要设计的内容.8 3.2.1 液压系统图 .8 3.2.2 液压站装置图 .9 3.2.3 尾座设计 .94 液压控制部分的设计 .11 4.1 基本方案的确定.11 4.1.1 油路循环方式的分析与选择 .11 4.1.2 调速方案的分析与选择 .12 4.1.3 油路形式的分析和选择 .13 4.1.4 液压回路的分析，选择与合成 .13 4.1.5 液压原理图的拟定于设计 .13 4.2 液压装置的设计.15 4.2.1 液压控制方式确定 .15 4.2.2 液压站设计 .165 液压油箱的设计 .17 5.1 液压油箱有效容积的确定.17 5.2 液压油箱的外形尺寸.17 5.3 液压油箱的结构设计.17 5.3.1 隔板 .17 5.3.2 吸油管与回油管 .17 5.3.3 防止杂质侵入 .20IV 5.3.4 顶盖及清洗孔 .22 5.3.5 液压指示 .23 5.3.6 液压油箱得起吊 .23 5.3.7 液压油箱得防锈 .23 5.3.8 液压油箱的加热与冷却 .236 结论 .25致谢 .26参考文献 .29附录 .30无锡太湖学院学士学位论文01 绪论绪论1.1 研究背景和意义研究背景和意义液压传动是以流体作为工作介质对能量进行传动和控制的一种传动形式。利用有压的液体经由一些机件控制之后来传递运动和动力。相对于电力拖动和机械传动而言，液压传动具有输出力大，重量轻，惯性小，调速方便以及易于控制等优点，因而广泛应用于工程机械，建筑机械和机床等设备上。由于要使用原油炼制品来作为传动介质，近代液压传动技术是由 19 世纪崛起并蓬勃发展的石油工业推动起来的，最早实践成功的液压传动装置是舰船上的炮塔转位器，其后出现了液压六角车床和磨床，一些通用车床到 20 世纪 30 年代末才用上了液压传动。第二次世界大战期间，在一些兵器上用上了功率大，反应快，动作准的液压传动和控制装置，大大提高了兵器的性能，也大大促进了液压技术的发展。战后，液压技术迅速转向民用，并随着各种标准的不断制订和完善，各类元件的标准化，规格化，系列化而在机械制造，工程机械，材料科学，控制技术，农业机械，汽车制造等行业中推广开来。由于军事及建设需要的刺激，液压技术日益成熟。20 世纪 60 年代后，原子能技术，空间技术，计算机技术等的发展再次将液压技术推向前进，使它发展成为包括传动，控制，检测在内的一门完整的自动化技术，在国民经济的各个方面都得到了应用。如工程机械，数控加工中心，冶金自动线等。液压传动在某些领域内甚至已占有压倒性优势。今天，为了和最新技术的发展保持同步，液压技术必须不断发展，不断提高和改进元件和系统的性能，以满足日益变化的市场需求。与世界上主要的工业国家相比，我国的液压工业还是相当落后的，标准化的工作有待于继续做好，优质化的工作须形成声势，智能化的工作则刚刚在准备起步，为此必须急起直追，才能迎头赶上。可以预见，为满足国民经济发展需要，液压技术也将继续获得飞速的发展，它在各个工也部门中的应用越来越广泛。在这样一种背景下，我的课题选择为半闭式数控车床液压液压传动与控制设计，用以提高生产效率，产品质量，降低工人劳动强度及降低企业成本。此外，力求完成课题之余，熟悉国内外数控技术及数控机床的现状及发展趋势,增强对如何发展民族数控机床产业的感性认识。1.2 国内外数控机床的发展现状国内外数控机床的发展现状从 20 世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控机床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求 100%检验的零件。数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。 1.2.1 国外数控机床发展现状国外数控机床发展现状以美、德、日三国为例简述国外数控机床的发展现状。美、德、日三国是当今世上在数控机床科研、设计、制造和使用上，技术最先进、经验最多的国家。因其社会条件半闭环数控车床液压传动与控制1不同，各有特点。（1）美国的数控发展史美国政府重视机床工业，美国国防部等部门因其军事方面的需求而不断提出机床的发展方向、科研任务,并且提供充足的经费，且网罗世界人才，特别讲究“效率”和“创新”，注重基础科研。因而在机床技术上不断创新，如 1952 年研制出世界第一台数控机床、1958 年创制出加工中心、70 年代初研制成 FMS、1987 年首创开放式数控系统等。由于美国首先结合汽车、轴承生产需求，充分发展了大量大批生产自动化所需的自动线，而且电子、计算机技术在世界上领先，因此其数控机床的主机设计、制造及数控系统基础扎实，且一贯重视科研和创新，故其高性能数控机床技术在世界也一直领先。当今美国生产宇航等使用的高性能数控机床，其存在的教训是，偏重於基础科研，忽视应用技术，且在上世纪 80 代政府一度放松了引导，致使数控机床产量增加缓慢，于 1982 年被后进的日本超过，并大量进口。从 90 年代起，纠正过去偏向，数控机床技术上转向实用，产量又逐渐上升。（2）德国的数控发展史德国政府一贯重视机床工业的重要战略地位，在多方面大力扶植。于 1956 年研制出第一台数控机床后，德国特别注重科学试验，理论与实际相结合，基础科研与应用技术科研并重。企业与大学科研部门紧密合作，对数控机床的共性和特性问题进行深入的研究，在质量上精益求精。德国的数控机床质量及性能良好、先进实用、货真价实，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密数控机床。德国特别重视数控机床主机及配套件之先进实用，其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功能部件，在质量、性能上居世界前列。如西门子公司之数控系统，均为世界闻名，竞相采用。（3）日本的数控发展史日本政府对机床工业之发展异常重视，通过规划、法规(如“机振法”、 “机电法”、 “机信等)引导发展。在重视人才及机床元部件配套上学习德国，在质量管理及数控机床技术上学习美国，甚至青出于蓝而胜于蓝。自 1958 年研制出第一台数控机床后，1978 年产量(7342 台)超过美国(5688 台)，至今产量、出口量一直居世界首位(2001 年产量 46604 台，出口 27409 台，占 59%)。战略上先仿后创，先生产量大而广的中档数控机床，大量出口，占去世界广大市场。在上世纪 80 年代开始进一步加强科研，向高性能数控机床发展。日本 FANUC 公司战略正确，仿创结合，针对性地发展市场所需各种低中高档数控系统，在技术上领先，在产量上居世界第一。该公司现有职工 3674 人，科研人员超过 600 人，月产能力 7000 套，销售额在世界市场上占 50%，在国内约占 70%，对加速日本和世界数控机床的发展起了重大促进作用。 1.2.2 国内数控机床发展现状国内数控机床发展现状我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，中国于 1958 年研制出第一台数控机床，发展过程大致可分为两大阶段。在 19581979 年间为第一阶段，从 1979 年至今为第二阶段。第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识，在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、终因表现欠佳，无法用于生产而停顿。主要存在的问题是盲目性大，缺乏实事求是的科学精神。在第二阶段从日、无锡太湖学院学士学位论文2德、美、西班牙先后引进数控系统技术，从日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奥、韩国、台湾省共 11 国(地区)引进数控机床先进技术和合作、合资生产，解决了可靠性、稳定性问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。通过六五期间引进数控技术，七五期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，19982004 年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为 39.3%和 34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从 2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国 2004 年中国机床主机消费高达 94.6 亿美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距。在 20 余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。存在的主要问题包括：缺乏象日本“机电法”、 “机信法”那样的指引；严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进数控技术， “七五”期间组织消化吸收科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，19982004 年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为 39.3%和 34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从 2002 年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004 年中国机床主机消费高达 94.6 亿美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距。2003 年开始，中国就成了全球最大的机床消费国，也是世界上最大的数控机床进口国。目前正在提高机械加工设备的数控化率，1999 年，我们国家机械加工设备数控华率是 8，目前预计是 1520之间。车、铣、刨、磨、镗、钻、电火花、剪板、折弯、半闭环数控车床液压传动与控制3激光切割等等都是机械加工方法，所谓机械加工，就是把金属毛坯零件加工成所需要的形状，包含尺寸精度和几何精度两个方面。能完成以上功能的设备都称为机床，数控机床就是在普通机床上发展过来的，数控的意思就是数字控制。给机床装上数控系统后，机床就成了数控机床。当然，普通机床发展到数控机床不只是加装系统这么简单，例如：从铣床发展到加工中心，机床结构发生变化，最主要的是加了刀库，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是铣、镗、钻的功能。我们一般所说的数控设备，主要是指数控车床和加工中心。我国目前各种门类的数控机床都能生产，水平参差不齐，有的是世界水平，有的比国外落后 1015 年，但如果国家支持，追赶起来也不是什么问题，例如：去年，沈阳机床集团收购了德国西思机床公司，意义很大，如果大力消化技术，可以缩短不少差距。大连机床公司也从德国引进了不少先进技术。上海一家企业购买日本著名的机床制造商池贝。近几年随着中国制造的崛起，欧洲不少企业倒闭或者被兼并，如马毫、斯滨纳等。日本经济不景气，有不少在 80 年代很出名的机床制造商倒闭，例如：新泻铁工所。数控设备的发展方向六个方面：智能化、网络化、高速、高精度、符合、环保。目前德国和瑞士的机床精度最高，综合起来，德国的水平最高，日本的产值最大。美国的机床业一般。中国大陆、韩国。台湾属于同一水平。但就门类、种类多少而言，我们应该能进世界前 4 名。数控系统由显示器、控制器伺服、伺服电机、和各种开关、传感器构成。目前世界最大的三家厂商是：日本发那客、德国西门子、日本三菱，其余还有法国扭姆、西班牙凡高等。国内有华中数控、航天数控等。国内的数控系统刚刚开始产业化、水平质量一般。高档次的系统全都是进口。华中数控这几年发展迅速，软件水平相当不错，但差就差在电器硬件上，故障率比较高。华中数控也有意向数控机床业进军，但机床的硬件方面不行，质量精度一般。目前国内一些大厂还没有采用华中数控的。广州机床厂的简易数控系统也不错。我们国家机床业最薄弱的环节在数控系统。机床精度（1）机械加工机床精度分静精度、加工精度（包括尺寸精度和几何精度）、定位精度、重复定位精度等 5 种。（2）机床精度体系目前我们国家内承认的大致是四种体系：德国 VDI 标准、日本 JIS 标准、国际标准 ISO 标准、国标 GB，国标和国际标准差不多。（3）看一台机床水平的高低，要看它的重复定位精度，一台机床的重复定位精度如果能达到0.005mm(ISO 标准.、统计法),就是一台高精度机床，在 0.005mm(ISO 标准.、统计法)以下，就是超高精度机床，高精度的机床，要有最好的轴承、丝杠。（4）加工出高精度零件，不只要求机床精度高，还要有好的工艺方法、好的夹具、好的刀具。目前世界著名机床厂商在我国的投资情况（1）2000 年，世界最大的专业机床制造商马扎克（MAZAK）在宁夏银川投资建了名为“宁夏小巨人机床公司”的机床公司，生产数控车床、立式加工中心和车铣复合中心。机床质量不错，目前效益良好，年产 600 台，目前正在建 2 期工程，建成后可以年产 1200 台。（2）2003 年，德国著名的机床制造商德马吉在上海投资建厂，目前年组装生产数控车床和立式加工中心 120 台左右。（3）2002年，日本著名的机床生产商大隈公司和北京第一机床厂合资建厂，年生产能力为 1000 台，生产数控车床、立式加工中心、卧式加工中心。（4）韩国大宇在山东青岛投资建厂，目无锡太湖学院学士学位论文4前生产能力不知。（5）台湾省的著名机床制造商友嘉在浙江萧山投资建厂，年生产能力800 台。民营企业进入机床行业情况（1）浙江日发公司，2000 年投产，生产数控车床、加工中心，年生产能力 300 台。（2）2004 年，浙江宁波著名的铸塑机厂商海天公司投资生产机床，主要是从日本引进技术，目前刚开始，起点比较高。（3）2002 年，西安北村投产，名字像日本的，其实老板是中国人，采用日本技术，生产小型仪表数控车床，水平相当不错。军工企业技改情况军工企业得到国家拨款开始于当年“大使馆被炸，后来台湾阿扁上台后，大规模技改开始了，军工企业进入新一轮的技改高峰，我们很多军工企业开始停止购买普通设备。尤其是近 3 年来，我们的军工企业从欧洲和日本买了大批量的先进数控机床。也从国内机床厂哪里采购了大批普通数控机床，国内机床厂商为了迎接这次大技改，也引进了不少先进技术，争取军工企业的高端订单。早在几年前，我国就已经把国防事业提到了和经济发展一样的高度上，我们要建立和经济发展相适应的国防能力，相信再过 10 年，随着我国国防工业和汽车行业的发展，我们国家会诞生世界水平的机床制造商，也将会超越日本，成为世界第一机床生产大国。1.3 液压传动的发展趋势液压传动的发展趋势 a.a. 液压传动的优点：（1）体积小、重量轻，例如同功率液压马达的重量只有电动机的 10%20%。因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击；（2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无级调速，且调速范围最大可达 1：2000(一般为 1：100）。（3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换；（4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制；（5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长；（6）操纵控制简便，自动化程度高；（7）容易实现过载保护。（8)液压元件实现了标准化、系列化、通用化、便于设计、制造和使用。 b. 液压传动的缺点:（1）使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁；（2）对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高；（3）液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平；（4）液压传动对油温变化较敏感，这会影响它的工作稳定性。因此液压传动不宜在很高或很低的温度下工作，一般工作温度在-1560范围内较合适。（5）液压传动在能量转化的过程中，特别是在节流调速系统中，其压力大，流量损失大，故系统效率较低。（6）由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格的传动比。通过液压传动优缺点比较并且随着世界技术不断迅速发展，各部门对液压传动提出更高要求，液压传动与电子技术配合在一起广泛应用于智能机器人、海洋开发、宇宙航半闭环数控车床液压传动与控制5行、地震预测与各种伺服系统，使液压传动的应用提高到一个崭新高度。液压传动是根据 17 世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。目前，液压传动发展的动向，概括有以下几点：（1）节约能源，发展低能耗元件，提高元件效率；（2）发展新型液压介质和相应元件，如发展高境保护，降低液压元件噪声；（3）进一步发展电气-液压控制，提高控制性能和操作性能；（4）重视发展密封技术，防止漏油；（5）重视液压油的污染控制；其他方面，如元件微型化、复合化和系统集成化的趋势仍在继续发展，对液压系统元件的可靠性设计、逻辑设计，与电子技术高度结合，对故障的早期诊断、预测以及防止失效的早期警报等都越来越受到重视。无锡太湖学院学士学位论文6 2 数控车床的介绍数控车床的介绍本课题是对数控车床的液压传动部分的研究设计，应此先完成数控车床的总体方案设计。2.1 数控车床的总体方案数控车床的总体方案（1）车床为机，电，液三位一体，按照人体工程学宜人化进行布局设计，全封闭防护，操作简捷，使用方便。（2）机床采用卧式车身，45倾斜导轨布局形式，以利于排屑。床身为整体高刚性结构。（3）矩形轨道，采用宽支撑窄导向的设计以增强运动的平稳性。（4）床身左端为主轴箱，其结构简单，无齿轮传动，主轴由交流调速主轴电机驱动，机床在低速下也具有高功率输出，恒功率区宽。机床可以无级调速和恒线速度切削，有利于降低端面加工时的表面粗糙度，且便于选取最能发挥刀具切削性能的切削速度。（5）主轴轴承为超精密角接触球轴承和双列圆柱滚子轴承以保证主轴的刚度和精度。主轴轴承采用高润滑，低温度，热变形小。（6）机床纵向和横向运动均采用交流伺服电机，它们两者均直接采用消隙联轴器把电机与滚珠丝杠连接起来。纵向驱动直接安装在纵向床身导轨之间。电机采用直接配有脉冲解码器的，可以直接反应滚珠丝杠的精度。机床采用节歇润滑系统对床身轨道，床鞍和滚珠丝杠等部件集中润滑。（7）机床卡盘采用液压控制。液压夹紧油缸为高速卡盘液压缸。卡盘为高速液压卡盘。卡盘的松紧由控制面板上的按钮来控制。（8）机床尾座亦采用液压控制。通过液压油来控制尾座套筒的进退，它是由控制面板上的按钮来控制的。（9）车床的床鞍溜板导轨上装有 8 位的电动轨塔刀架，具有分度转位快，平稳可靠，无渗透等优点。分度控制采用编码器和接近开关，电气设计上增加了双保险安全保护环节以确定电机的安全，换刀准确。（10）机床配有自动对刀仪，通过接触式传感器，可以快而准确的测出刀具安装时的偏差值，传输给计算机系统，在加工时可以进行刀具的自动补偿。（11）机床具有良好的扩展性，机床配有排屑器，实现自动排屑。机床配有防护外壳。（12）机床数控系统配有日本 FANUC6T CNC 系统。2.2 数控车床总体布局图数控车床总体布局图半闭环数控车床液压传动与控制7部分主要部件名称： 1 窗玻璃 23 精密滚珠丝杠（Z 轴） 2 尾架顶尖 24 Z 向拖板 3 液压尾架 25 X 向拖板 4 通油管 26 电动刀架 5 排屑装置 28 机壳 7 移门 29 带轮 8 主轴 30 张紧轮 9 液压卡盘 33 冷却泵源 10 主轴箱 34 减压阀 13 主电机 38 电气柜 14 接头 40 底板 15 回转油缸 41 油箱 16 楔形带 42 油箱部件 17 同步带 43 电动机（液压站）无锡太湖学院学士学位论文83 3 数控车床对液压系统的要求数控车床对液压系统的要求3.1 液压控制的动作液压控制的动作 3.1.1 卡盘的松开，卡紧卡盘的松开，卡紧数控车床一般用液压卡盘来夹紧工件。液压卡盘通常都配备有未经淬火的卡爪，即所谓软爪。软爪分为内夹和外夹两种形式，卡盘闭合时夹紧工件的软爪为内夹式软爪，卡盘张开时撑紧工件的软爪为外夹式软爪。如图 1 所示，软爪 1 是以端面齿槽与卡爪座3 定位，通过螺钉和卡爪座中的 T 型螺母，固定在卡爪座 3 上。液压卡盘工作时，通过改变在卡爪座上的位置来改变液压卡盘的夹紧尺寸。 1.软爪 2.T 型螺母 3.卡爪座 4.卡盘体 5.支撑体图 1 液压卡盘在加工批量较大的轴类或盘类零件时，为防止工件以加工表面，保证工件被夹持面和被加工面的同轴度要求，须将液压卡盘软爪的夹持面车削一下。车削内夹式软爪的传统方法如图 1 所示，先在液压卡盘软爪内侧夹持一个圆形支撑板 5 来支撑软爪，然后再对软爪的夹持面进行车削加工，使软爪夹持面直径尺寸与工件被夹持部位直径尺寸大致相等。为使软爪行程的中央部位成为夹持工件的位置，车削夹持尺寸不同的软爪就要用不同直径尺寸的支撑板，因此车削内夹式软爪前，需要准备多种不同尺寸的支撑板。因为软爪内侧夹持有支撑板，软爪的夹持面不可能全部被车削加工，而且加工尺寸一旦过量，就得更换新的支撑板对软爪重新进行加工。车削软爪时，支撑板被夹持在软爪内侧，而液压卡盘实际工作时，工件却被夹持在软爪外侧。由于软爪被支撑的位置不同，实际夹持工件时软爪夹持面将变成喇叭口形状，从而影响工件的可靠定位和夹紧。 3.1.2 尾座套筒的伸缩运动尾座套筒的伸缩运动用于长轴类零件的加工以及钻孔、扩孔等。数控车床一般有手动尾座和可编程尾座两种。尾座套筒的动作与主轴互锁，即在主轴转动时，按尾座套筒退出按钮，套筒不动作。只有在主轴停止状态下，尾座套筒才能退出，以保证安全。半闭环数控车床液压传动与控制93.2 需要设计的内容需要设计的内容 3.2.1 液压系统图液压系统图拟定液压系统原理图是液压系统设计的一个重要步骤。这一步的工作就是根据主机要求的性能和执行元件的动作要求，正确选择基本回路，并将这些基本回路进行有机的组合，以形成完整的液压系统。设计液压系统图要注意以下几个问题: (1)组合基本回路时，注意防止回路间可能存在的相互干扰。（2）要确保液压系统安全可靠液压系统运行中可能出现的不安全因素是多种多样的，如负载的异常变化、操作人员的误操作等，所以必须考虑相应的安全回路或措施，确保人身和设备的安全。 (3)液压系统设计应符合标准化、系列化和通用化要求为缩短设计周期，降低成本，应尽量采用标准化元件，至少应使自行设计的元件减少到最低限度，且自行设计的元件其参数也应符合“三化”要求。 3.2.2 液压站装置图液压站装置图液压系统原理图确定之后，根据所选用的液压元件、辅件，便可进行液压装置的结构设计。 1) 液压装置的结构形式液压装置按配置形式可分为分散配置和集中配置两种。分散配置是将液压系统的动力源、控制及调节装置按主机的布局分散安装，主要用于行走机械。这种形式的优点是节省安装空间，缺点是安装及维修较复杂。集中配置将液压系统的动力源、控制及调节装置集中安装在主机外，即集中设置所谓的液压站，主要用于固定设备。这种形式的优点是装配及维修方便，缺点是单独设置液压站，占地面积较大。 2) 液压元件的配置形式液压元件的配置形式可分为管式、板式与集成配置三种。 (1)管式配置将管式元件直接用管接头和油管连接，多用于分散装置系统。这种形式安装麻烦，管路部分压力损失较大，但排除故障较容易。 (2)板式配置将板式元件与其连接底板用螺钉固定在平板上，个元件之间的油路连接仍用管接头和油管，优点是元件拆装方便。 (3)集成配置借用于某种专用或通用的辅助件，将板式元件组合在一起。有箱体式、集成块式和叠加式三种形式。由于集成配置为无油管连接，节省了管接头和油管，减低了压力损失，且结构紧凑、元件拆装方便，外形美观，所以在液压系统中广泛应用。 3.2.3 尾座设计尾座设计尾座是卧式车床的重要附件，其主要作用是为轴类零件定心，同时具有辅助支撑和夹紧的功能。数控卧式车床的尾座采用的是整体式结构，整体式结构尾座由尾座体、套筒、芯轴结构、套筒液压测力装置、尾座和套筒移动机构、尾座和套筒夹紧与放松结构及液压装置等组成，芯轴结构选用高精度的进口轴承支承，动、静刚度好，精度高。套筒和尾座的移动均为机动，套筒和尾座的夹紧、放松均采用碟形弹簧夹紧，液压放松的无锡太湖学院学士学位论文10机动夹紧、放松结构，夹紧力足够大，安全可靠，工人操作简单、方便、效率高。其优点在于：（1）刚度高、抗震性能好，精度高，精度保持性好，整体式尾座，将分体式尾座上、下体合为一个尾座整体，采用整体式箱形结构设计，经有限元分析、计算，通过对尾座内部筋板的合理布置，提高了尾座的刚度和固有频率，尾座采用高强度低应力铸铁铸造，经良好的时效处理，热变形小，在承受最大工件重量和最大额定切削力的情况下。尾座整体变形小，抗振性能好，满足数控卧式车床精度检验标准的要求。（2）结构更加简单、优化、合理，整体式尾座将分体式尾座上、下体合为一个尾座整体，取消了分体式尾座联结的定位键和把合螺钉，总零件数和标准件数更少，取消了分体式尾座上、下体的配合加工面，取消了分体式尾座上、下体的装配环节，加工、装配工艺性更好，节约了加工、装配总费用降低了尾座的总重量和总成本。我设计的尾座的工作原理是尾座套筒、尾座油压后座上都有油孔,尾座套筒和尾座活塞固定座通过螺钉连接在一起，可以移动。尾座油压后座、尾座体和尾座活塞轴连接在一起，固定不动。尾座活塞轴、尾座套筒和尾座活塞固定座形成一个液压缸，并且分成两个腔。当给尾座油压后座通液压油时，液压油通过油路进入尾座活塞轴上的一个腔，在进入套筒孔的锥形腔内，此时压力增大，套筒带动顶尖向前移动。反之，当液压油通过油路进入尾座活塞轴上的另一个腔，此时向后退的压力增大，套筒带动顶尖向后移动。半闭环数控车床液压传动与控制114 液压控制部分的设计液压控制部分的设计4.1 基本方案的确定基本方案的确定液压系统方案设计是根据主机的工作情况、主机对液压系统的技术要求、液压系统的工作条件和环境条件以及成本、经济性、供货情况等诸多因素，进行全面、综合的设计，从而拟定出一个各方面比较合理的、可实现的液压系统方案。其内容包括： (1)油路循环方式的分析与选择； (2)调速方案的分析与选择； (3)源形式的分析与选择；(4)回路的分析、选择与合成； 4.1.1 油路循环方式的分析与选择油路循环方式的分析与选择液压系统油路循环方式分为开式和闭式两种，他们各自的特点及相互比较见表 4-1。表 4-1 开式系统和闭式系统的比较油路循环方式开式闭式散热条件较方便，但油箱较大较复杂，需要用辅泵来换油冷却抗污染性较差但可以用压力油箱或者油箱呼吸器来改善较好，但油液过滤要求较高系统效率管路压力损失较大，用节流调速时效率较低管路腰里损失较小，容积调速是效率较高限速制动形式用平衡阀进行能耗限速，用制动阀进行能耗制动，引起油液发热液压泵由电动机拖动时，限速及制动过程中拖动电能向电网输电，回收部分能量，即是再生限速和再生制动其他对泵的自吸性能要求高对主泵的自吸性能要求低无锡太湖学院学士学位论文12 油路循环方式的选择主要取决于液压系统的调速方式和散热条件。一般来说，凡是有较大空间存放油箱而且不需要另设散热装置的系统，要求结构尽可能简单的系统，才用节流调速和容积调速的系统，均宜采用开式系统。在本设计中，油泵向两个执行元件系统供油而且功率较小，整个系统的结构也比较简单，所以本设计采用开式系统。 4.1.2 调速方案的分析与选择调速方案的分析与选择调速方案对主机的性能起到决定性的作用。调速方案包括节流调速、容积调速和容积节流调速三种。选择调速方案时，应根据液压执行元件的负载特性和调速范围以及经济性能因素，最后选出合适的调速方案。考虑到系统本身的性能要求和一些使用要求以及负载特性，参照表 4-2，本设计决定采用容积节流调速。表 4-2 各种调速方式的性能比较节流调速容积调速回路容积节流调速回路带压力补偿阀的节流调速系统变量泵定量马达主要性能进油节流及回油节流旁路节流调速阀在进油路调速阀在旁油路及溢流节流调速回路流量适应功率适应速度刚度很差好较好好负载特性承载能力较差好较好好半闭环数控车床液压传动与控制13调速范围大小大较大大效率较低低较低最高较高高功率特性发热较大大较大最小较小小成本低较低高最高适应范围小功率轻载或者低速的中低压系统及工程机械非经常性调速场合大功率高速中高压系统负载变化小，刚度要大的中小功率，中压系统负载变化大速度刚度较大的中高压系统 4.1.3 油路形式的分析和选择油路形式的分析和选择液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。节流调速系统一般用定量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同事起到控制并稳定油源压力作用。容积调速系统多数是用变量泵供油，用安全阀限定系统的最高压力。为节省能源提高效率，液压泵的供油量要尽量与系统所需流量相匹配。对在工作循环各阶段中系统所需油量相差较大的情况，一般采用多泵供油或变量泵供油。对长时间所需流量较小的情况，可增设蓄能器做辅助油源。油液的净化装置是液压源中不可缺少的。一般泵的入口要装有过滤器，进入系统的油液根据被保护元件的要求，通过相应的精过滤器再次过滤。为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁性过滤器或其他型式的过滤器。根据液压设备所处环境及对温升的要求，还要考虑加热，冷却等措施。本设计采用容积节流调速，所以使用变量泵供油。 4.1.4 液压回路的分析，选择与合成液压回路的分析，选择与合成 1.系统一般都必须设置的基本回路，包括调压回路，向回路，卸荷回路及安全回路等。 2.系统的负载特性和特殊要求选择基本回路，在本系统中考虑到安全的要求，设置了无锡太湖学院学士学位论文14背压回路，同时由于是两个执行元件先后动作，且顺序联动关系，所以设置了互不干扰回路。 3.系统选定液压基本回路之后，配以辅助性回路，如控制油路，润滑油路，测压油路等，可以组成一个完整的液压系统。在合成液压系统时要注意一下几点：防止油路间可能存在的相互干扰；系统应力要求简单，并将作用相同或者相近的回路合并，避免存在多余回路；系统要安全可靠，力求控制油路可靠；组成系统的元件要尽量少，并应尽量采用标准元件；组成系统时还要考虑节省能源，提高效率减少发热，防止液压冲击；测压点分布合理等。 4.1.5 液压原理图的拟定于设计液压原理图的拟定于设计 1) 选择基本回路 (1) 调速回路与油路循环形式的确定 (2) 油源形式的确定 (3) 快速、换向与速度换接回路的确定 2) 组成液压系统原理图 (1) 限压使叶片泵，来实现借助输出压力的大小自动改变偏心距 e 的大小来改变泵的排量。 (2) 为了保证油路畅通，须选用二位四通电磁阀。 (3) 为了防止工进时进油路与回油路的畅通，须设置单向阀。 (4) 为了便于在调整和运行中测试液压系统中的有关压力，设置了压力表和有关开关。根据上述分析，可以拟定整个液压系统的原理图如下：半闭环数控车床液压传动与控制15 图 2 数控车床液压系统图1.滤油器 2.限压式变量叶片泵 3.单向阀 4.减压阀 5.减压阀6.二位四通电磁阀 7.二位四通电磁阀 8.卡盘液压缸 9.尾座套筒液压缸10.单向节流阀 11.三位四通电磁阀 12.减压阀无锡太湖学院学士学位论文16表 4-3 电磁铁动作顺序表注：“+”通电；“-”断电4.2 液压装置的设计液压装置的设计 4.2.1 液压控制方式确定液压控制方式确定（1）控制装置的集成方式一个液压系统中有很多控制阀，这些控制阀可用不同方式来连接或集成。集成方式合理与否，对液压系统的工作性能及使用维护有着很大的影响。液压控制装置可分为有管集成和无管集成两类方式。有管集成是液压技术中最早才用的一种集成方式，它用管件（管子和管接头）将个管式连接的液压控制阀集成在一起。其主要优点是连接方式简单，不要专门设计，制造油路板或是油路块等辅助连接件。缺点是当组成系统的控制元件较多时，要求有较多的管子和管接头，上下交叉，纵横交错，占用空间大，从而使得系统的控制元件相当不便，按安装维护和和故障诊断困难，系统运行时，压力损失大，且容易泄露，混入气体及噪声等不良现象。因此用于较简单的液压系统及用些行走机械设备中。无管集成是将液压元件固定在某种专用的辅助连接件上，辅助连接件内开有一系列通油孔道，液压元件之间的油路联系通过这些通油孔道来实现。按辅助件型式不同，无管集成可分为板式，块式，叠加式，插装式及由这几种集成方式组合而成的复合式集成等形式，它们的共同点是：油路直接做在辅助件上或液压阀阀体上，省去了大量的管件，半闭环数控车床液压传动与控制17结构紧凑，组装方便，外形整齐美观，安装灵活，油路通道短，压力损失较小，不以泄露此种集成方式即可用于各类工业液压设备中，也可用于行走机械及其他设备上，结合上述分析，本设计中选择叠加阀式集成。 (2) 控制装置的叠加阀式集成液压控制的叠加阀式集成是在块式集成的基础上发展起来的，液压控制元件间的连接不需要另外的连接块，而是以特殊设计的叠加阀的阀体作为连接体，通过螺栓将液压阀等元件直接叠积并固定在最低层的基础块上。基础侧面开有螺孔口，通过管接头作为通向执行器，液压泵或油箱的孔道，并可根据需要用螺塞封堵或打开。由于同一系列，同一规格的叠加阀的油口和连接螺孔的大小，位置及数量与相匹配的板式换向阀相同，所以，只要吧同一规格的叠加阀按一定顺序叠加起来，再将板式换向阀直接安装于这些叠加阀的上面，即可构成各种典型液压回路。叠加阀式集成的优点是标准化，通用化和集成化程度高，设计，加工及装配周期短，便于进行计算机辅助设计；结构紧凑，外形美观，体积下，重量轻，占地面积下；配置灵活，安装维护方便便于通过增减叠加阀，实现液压系统原理变更；减少了管件和阀间连接辅助件，耗材少，成本少；压力损失小，消除了漏油，振动和噪声，系统稳定性高，使用安全可靠。 4.2.2 液压站设计液压站设计液压站又称液压泵站，是独立的液压装置它按主机要求供油，并控制油流的方向、压力和流量，它可适用于主机与液压装置可分离的各种压力机械下。使用者只需将液压站与主机上的执行机构用油管相连，液压机械即可实现各种规定的动作工作循环。液压站是由泵装置、集成块或阀组和油箱电气盒组合而成。各部件功能如下: 泵装置上装有电机和油泵，它是液压站的动力源，将机械能转化为液压油的动力能。集成块是由液压阀及通道体组合而成。它对液压油实行方向压力流量调节。阀组合是板式阀装在立板上，板后管连接，与集成块功能相同。油箱是钢板焊的半封闭容器，上还装有滤油网空气滤清器等，它用来储油油的冷却及过滤。电气盒分两种形式。一种是外接线的端子板；一种是配置是全套控制电路。无锡太湖学院学士学位论文185 液压油箱的设计液压油箱的设计液压油箱的作用是贮藏液压油，分离液压油中的杂质与空气，同时还起到散热的作用。5.1 液压油箱有效容积的确定液压油箱有效容积的确定液压油箱在不同的工作条件下，影响散热的条件很多，通常按压力范围来考虑。液压油箱的有效容量 V 可概略的确定为：在低压系统中（p2.5MPa）可取：V=（24）qp在中压系统中（p6.3MPa）可取：V=（57）qp在中高压或高压大功率中（p6.3MPa）可取：V=（612）qp式中 V液压油箱有效容量；qp液压泵额定流量。应当注意：设备停止运转后，设备中的那部分油液会因为重力作用而流回液压油箱。为了防止液压油从油箱中溢出，油箱中的液压油位不能太高，一般不应超过液压油箱高度的 80%。5.2 液压油箱的外形尺寸液压油箱的外形尺寸液压油箱的有效容积确定后，需设计液压油箱的外形尺寸，一般尺寸比（长：宽：高）为 1：1：11：2：3 为提高冷却效率，在安装位置不受限制时，可将液压油箱的容量予以增大。如果所设计的液压油箱能满足下列尺寸的要求，则可以从中选择一种。由于我国液压油箱还没有统一的标准。5.3 液压油箱的结构设计液压油箱的结构设计在一般设备中，液压油箱多采用钢板焊接的分离式液压油箱，很少采用机床床身底座做位液压油箱。 5.3.1 隔板隔板 1作用长液压油流动循环时间，去除沉淀的杂质，分离，清除水和空气，调整温度，吸收液压油压力的波动及防止液面的波动。 2. 安装型式板的安装型式有多种，可以设计成高出液压油面，使液压油从隔板侧面流过；还可以把隔板设计成低于液压油面，其高度为最低油面的 2/3，使液压油从隔壁上方流过。 3. 过滤网的配置滤网可以设计成将液压油箱内部一分为二，使吸油管与回油管隔开，这样液压油可以经过一次过滤。过滤网通常使用 50-100 目左右的金属网。 5.3.2 吸油管与回油管吸油管与回油管 1. 回油管出口类型如图 4-4 所示，有直口，斜口，弯管直口，带扩散器的出口等几种形式，写奇偶应用的较多，一般为 45斜角。为了防止液面波动，可以再回油管出口装扩散器。回油管必须放置在液面以下，一般距液压油箱底面的距离大于 300mm，回油管出口绝对不允许放在页面以上（见图 5-4e）。 2. 回油集管单独设置回管当然是理想的，但不得已时则应使用回油集管（见图 5-6）。半闭环数控车床液压传动与控制19图 5-1 隔板的安装形图 5-2 过滤网的配置无锡太湖学院学士学位论文20图 5-3 回油路的安装图 5-4 回油集管的安装a)易产生背压 b)回油管要考虑方向90 3. 泄露油管的配置子直径和长度要适当，管口应在液面之上，以避免产生背压。泄露油管以单独配管为好，尽量避免与回油管集流配管的方法。 4. 吸油管油管（见图 5-7，5-8）前一般应设置滤油器，其精度为 100-200 目的网式或线隙式滤油器。滤油器要有足够的容量，避免阻力太大。滤油器与箱底间的距离应不小于 20mm。吸油管应插入液压油面以下，防止吸油时卷吸空气或因流入液压油箱的液压油搅拌动油面，致使油中混入气泡（见图 5-7d）。 5. 吸油管与回油管的方向了使油液流动具有方向性，要综合考虑隔板，半闭环数控车床液压传动与控制21图 5-5 吸油管的安装之一图 5-6 吸油管的安装之二 a）单独安装。b）在二管交点易产生气穴。c）加粗管径，根据流量决定管径，防止气穴吸油管金额回油管的配置，尽量吧吸油管和回油管用隔板隔开。为了不使回油管的压力波动波及吸油管，吸油管及回油管的斜口方向应一致，而不是相对着。 5.3.3 防止杂质侵入防止杂质侵入为了防止液压油被污染，液压油箱应做成完全密封型的，在结构上应注意以下几点： (1) 不要将配管简单地插入液压油箱，这样空气，杂质和水分等便会从其周围的间隙侵入。同时应尽量避免将液压泵及马达直接装在液压油箱顶盖上（见图 5-9，5-10）。无锡太湖学院学士学位论文22图 5-7 错误安装之一（2）在接合面上需寸入密封填料，密封胶合液态密封胶，以保证可靠的气密性。例如，液压油箱的上盖可直接焊上，也可加密封垫（1.5mm 厚以上的耐油密封垫）进行密封（见图 5-11，5-12）。为保证液压油箱通大气并净化抽吸空气，需配置空气滤清器。空气滤清器常设计成既能过滤客气又能加油的结构（见图 5-13）。图 5-8 错误安装之一半闭环数控车床液压传动与控制23 5.3.4 顶盖及清洗孔顶盖及清洗孔1.顶盖液压油箱顶盖上装设泵，马达，阀组。空气滤清器时，必须十分牢固。液压油箱通它们的接合面要平整光滑，将密封性填料，耐油橡胶密封垫（厚 2-1.5mm左右）以及液态密封胶（耐油性，半干燥性）寸入其间，以防杂质，水和空气侵入，并防止漏油。同时。不允许有阀和管道泄漏在箱盖上的液压油流回液压箱内。液压泵及液压马达的底座要不上顶盖分开，另行制做。图 5-9 正确安装之一1-压入密封圈 2-密封圈 3-油管 4-油箱图 5-10 正确安装之一 5-11 附带注油口的空气滤清器 2.清洗孔压油箱上的清洗孔，应最大限度地易于清扫液压油箱内的各个角落和取出箱内的元件。无锡太湖学院学士学位论文24 3.杂质和污油的排放了便于排放污油，液压油箱底部应做成倾斜式箱底，并将放油塞安放在最低处（见图 4-13）。图 5-12 液压油箱底面的构造 5.3.5 液压指示液压指示为观察液压油箱的液压情况，应在箱的侧面安装液面指示计，指示最高，最低油位。液面指示计可选用带温度计的（见图 4-14）。图 5-13 液压指示计的形式与位置 5.3.6 液压油箱得起吊液压油箱得起吊对液压装置而言，从工厂装配开始，到最终送到用户，要经过反复装卸，所以在液压装置整体上或阀块上应装设吊钩，吊环螺钉或吊耳环。 5.3.7 液压油箱得防锈液压油箱得防锈为了防止液压油箱内部生锈，应在油箱内壁涂耐油防锈涂料。 5.3.8 液压油箱的加热与冷却液压油箱的加热与冷却为提高液压系统工作的稳定性，应使系统在适宜的温度下工作。液压油温度一半希望保持在 30-50范围内，最高不超过 60最低不低于 15。加热冷地区因温度低，液压泵启动困难，需首先加热。工厂中常用 SRY2 型油用管状电加热器。加热器的使用安装要求：半闭环数控车床液压传动与控制25（1）图中 L 部分应全部浸入液压油中，不允许因液压降低而使 L 部分外露。（2）为保证电加热器 L 全部浸入液压油中，应使之水平安装。（3）使用电加热器时，应同时加一个热电偶，当液压油温度升高至预定定值时，加热器自行断电。冷却压系统工作时，因各种损失，有时使液压油液产生大量的热量，直接影响系统的正常工作，这些热量单凭一般的液压油箱散发是不够的。因此，需设置冷却设备。无锡太湖学院学士学位论文26 6 结结论论通过在本次关于半闭环数控车床液压传动与控制的毕业设计中，我通过查阅现有资料，应用液压传动的一般原理及液压系统的设计原理，进行了液压系统的功能原理设计、执行元件的选择、阀类元件的选型、密封及液压油的选择等工作。通过对液压系统的性能计算和校核使系统符合最初设计，能够完成设计要求。并在满足原有要求的情况下实现重量轻、体积小、成本低、效率高、结构简单、使用维护方便等的要求。在整个课题的设计过程中，我们遇到了许多困难和问题，但是凭着良好的心态和不放弃的精神，我们最终顺利完成了课题的设计。由于平时没有打下扎实的基础，在设计这次的项目时，我们总感到无从下手，最后我们通过上网和图书馆查资料，并在老师和同学的指导帮助下，克服了一个又一个困难，老师与同学在这方面帮了我们很多。在设计过程中忽略任何一个因素都可能对整个设计带来很大影响，通过本次课题设计，为我们以后走上工作岗位成为一名优秀工程技术员奠定了坚实的基础。致致谢谢本研究及学位论文是在我的导师许菊若老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。她严肃半闭环数控车床液压传动与控制27的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。许老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向许老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。我还要感谢在一起愉快的度过毕业论文小组的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们! 最后，再次对关心、帮助我的老师和同学表示衷心地感谢！参考文献参考文献1 成大先主编. 机械设计手册M.第四卷.北京：化学工业出版社，2002.无锡太湖学院学士学位论文282 章宏甲. 液压与气压传动M.北京机械工业出版社，2004.3 毛谦德, 李振清. 袖珍机械设计手册1.第二版，北京:机械工业出版社 2002（12）.4 徐永生. 液压与气压1 北京高等教育出版社 2003.5 隗金文. 液压传动1. 沈阳东北大学出版社，2001.6 周诵明等. 液压传动设计指导书1.武汉:华中工学院出版社，1987.7 任占海. 液压传动1 北京冶金工业出版社，19988 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Aug.1979.neider R T.Dont Forget to Congsider Accumulators.Hydraulics & Pneumatics,Oct,20024 Katsuhiko Ogata.Modern Contrl Engineering 2nd .Prentice-Hall,199025 Richard C.Dorf,Robert H.Bishop.Modern Control Srstems.Addison-Wesley,199526 George Biernsion.PRINCIPLES of FEEDBACK CONTROL.John and Sons,1988半闭环数控车床液压传动与控制29附录附录无锡太湖学院学士学位论文30半闭环数控车床液压传动与控制31无锡太湖学院学士学位论文323 毕业设计说明书毕业设计说明书(论文论文)写作要求写作要求3.1 书写毕业设计(论文)一律用A4纸打印；汉字必须使用国家公布的规范字。3.2 标点符号毕业设计(论文)中的标点符号应按新闻出版署公布的“标点符号用法”使用。3.3 名词、名称科学技术名词术语尽量采用全国自然科学名词审定委员会公布的规范词或国家标准、部标准中规定的名称，尚未统一规定或叫法有争议的名称术语，可采用惯用的名称。使用外文缩写代替某一名词术语时，首次出现时应在括号内注明其含义。外国人名一般采用英文原名，按名前姓后的原则书写。一般很熟知的外国人名（如牛顿、达尔文、马克思等）可按通常标准译法写译名。 3.4 量和单位量和单位必须采用中华人民共和国的国家标准GB3100GB3102-93，它是以国际单位制（SI）为基础的。非物理量的单位，如件、台、人、元等，可用汉字与符号构成组合形式的单位，例如件/台、元/km。3.5 数字毕业设计(论文)中的测量统计数据一律用阿拉伯数字。3.6 标题层次毕业设计(论文)的全部标题层次应有条不紊，整齐清晰。相同的层次应采用统一的表示体例，正文中各级标题下的内容应同各自的标题对应，不应有与标题无关的内容。章节编号方法应符合国家标准。例如：科技论文的章节编号方法应采用分级阿拉伯数字编号方法，第一级为“1”、“2”、“3”等，第二级为“2.1”、“2.2”、“2.3”等,第三级为“2.2.1”、“2.2.2”、“2.2.3”等，但分级阿拉伯数字的编号一般不超过四级，两级之间用下角圆点隔开，每一级的末尾不加标点。各层标题均单独占行书写。所有的章节题目的汉字字体为黑体，章节序号、所有字半闭环数控车床液压传动与控制33母与数字的字体为Times New Roman。3.6.1 第一级标题第一级标题第一级标题居中书写，序数后空一格接写标题；三号黑体加粗。3.6.2 第二级标题第二级标题第二级标题，序数顶格书写，后空一格接写标题，末尾不加标点；四号黑体加粗。3.6.3 第三级标题第三级标题第三级标题空两格书写序数（空两格是指空格键按两下），后空一格书写标题，小四号黑体加粗3.6.4 第四级标题第四级标题第四级标题第四级标题如有需要采用本级标题，小四号宋体加粗，序号前空两格，序号后空一格写标题。四级标题及以下不列入目录范围。3.6.5 第四级以下标题第四级以下标题第四级以下单独占行的标题顺序采用A.B.C.和a.b.c.两层，标题均空两格书写序数，后空一格写标题。正文中对总项包括的分项采用、单独序号，对分项中的小项采用、的序号或数字加半括号，括号后不再加其他标点。A. 四级以下标题如有需要采用本级标题，小四号宋体，序号前空两格，序号后空一格写标题。 a. 四级以下标题如有需要采用本级标题，小四号宋体，序号前空两格，序号后空一格写标题。3.7 注释毕业设计(论文)中有个别名词或情况需要解释时，可加注说明，注释可用页末注（将注文放在加注页的下端）或篇末注（将全部注文集中在文章末尾），而不可行中注（夹在正文中的注）。注释只限于写在注释符号出现的同页，不得隔页。3.8 公式公式应居中书写，公式较长时最好在等号“”处转行，如难实现，则可在、运算符号处转行，运算符号应写在转行后的行首。公式的编号用圆括号括起放在公式右边行末，公式和编号之间不加虚线。公式应采用公式编辑器按标准格式编写，公式中字体大小应与小四基本相同。3.8.1 公式范例公式范例当电路工作于稳态时，负载电压的平均值为：（3.1）uEETtEtttUonoffonono式（3.1）说明了XX之间的关系。3.8.2 公式序号的规定公式序号的规定公式序号中第一个数字为图所在一级标题的序号，第二个数字按公式在该一级标题下出现的先后顺序依次排序，两个数字中间为下角圆点“.”。无锡太湖学院学士学位论文343.9 表格每个表格应有表序和表题，表序和表题应写在表格上放正中，表序后空一格书写表题。表格允许下页接写，表题可省略，表头应重复写，并在右上方写“续表”。3.9.1 表范例表范例数据如表 3-1 所示，表题字体为宋体，字号五号，内容字号五号，字体要求与正文同。表 3-1 表题（表的名称）参数数值参数数值R4L20mHE12VC0.5mFf300HZu0.5表 3-2 表题参数数值参数数值R8L30mH 续表 3-2 参数数值参数数值E16VC0.6mFf300HZu 表序的规定表序的规定表序中第一个数字为表所在一级标题的序号，第二个数字按表在该一级标题下出现的先后顺序依次排序，两个数字中间为短横线“-” 。3.10 插图毕业设计的插图必须精心制作，线条粗细要合适，图面要整洁美观。每幅插图应有图序和图题，图序和图题应放在图位下方居中处。注意调整图在文中的位置，不要出现大面积空白。3.10.1 图及图题标注范例图及图题标注范例如图3.1所示。图题字体宋体，字号为五号ED+-L+-C+-R+-LRDRSRCRoVLiRiCi半闭环数控车床液压传动与控制35图 3.1 图题（图的名称）3.10.2 图序的规定图序的规定图序中第一个数字为图所在一级标题的序号，第二个数字按图在该一级标题下出现的先后顺序依次排序，两个数字中间为下角圆点“.” 。3.11 参考文献参考文献一律放在文后，参考文献的书写格式要按国家标准GB771487规定。参考文献按文中出现的先后统一用阿拉伯数字进行自然编号，一般序码宜用方括号括起，在文中引用该文献处，以上标的形式标出。如：Buck变换器是单管不隔离型DC-DC变换器中的一种基本结构8。无锡太湖学院学士学位论文364 页面设置及打印要求页面设置及打印要求4.1 页面设置正文：小 4 号宋体；参考文献用 5 号宋体字；页码：5 号宋体；所有数字和字母：Times New Roman 体。版面：A4 幅面，行距：1.2 倍；段前 0 行，段后 0 行。页码：居中；边距：上空 2.5cm，下左右各空 2cm，装订线一侧增加 5mm 空白；页眉：正文之前无页眉，从正文开始，正文之前无页眉，从正文开始，奇数页书写“本人毕业（设计）论文的题目”，偶数页为“无锡太湖学院学士学位论文”，用宋体小五号书写。保存格式：Microsoft Word2003 4.2 具体打印要求4.2.1 毕业设计说明书打印要求毕业设计说明书打印要求毕业论文封面：没有页码，单面打印诚信承诺书：没有页码，单面打印作者姓名手工签名毕业设计（论文）任务书： 2 页，页码为“I、II” ；双面打印，页码 I 在奇数页，页码 II 在偶数页论文摘要（先中文、后英文）： 2 页，页码为“III、IV” ；双面打印，页码 III 为中文摘要，在奇数页，页码 IV 为英文摘要，在偶数页目录：小四号字体，中文宋体，英文及数字 Times New Roman，1.2 倍行距，段前 0 行，段后 0 行目录中只包括到三级标题双面打印，页码“V”开始，首页在奇数页。正文：双面打印，页码“1”开始，首页在奇数页，新的章节另起一页。致谢：双面打印，页码紧跟论文，另起一页。参考文献：双面打印，页码紧跟致谢，另起一页。附录：双面打印，页码紧跟参考文献，另起一页。 4.2.2 相关资料打印要求相关资料打印要求相关资料封面目录毕业设计（论文）开题报告：奇数页开始调整好表格中各栏的大小，不要出现页面大面积空白翻译资料（英文原文、中文译文）：奇数页开始进度计划、检查落实表：奇

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