木工用龙门铣床除尘及液压系统改进设计

2011届毕业设计说明书题目木工用龙门铣床除尘及液压系统改进设计系部机械工程系学生姓名王鑫指导教师黄开有职称教授专业机械设计制造及其自动化班级机本0704完成时间2011年5月摘要为了快速方便地驱动木工用龙门铣床工作台使其往复直线运动。专门设计纵、横式机床合用的液压系统。通过液压泵把驱动液压泵的电动机的机械能转换成油液的压力能，经过各种控制阀送到作为执行器的液压缸中，再转换成机械动力去驱动负载。设计过程中根据工作台的重量，行程等加工参数确定液压系统的总体方案。选择了压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀、管接头等元器件；设计了油箱隔板、滤气网等系列器件。在管路上，采用的是精密无缝钢管；液压箱为自行设计。本系统操作灵活方便，自动化程度高；性能可靠，功能完善。液压驱动工作台，采用真空夹紧工件，不仅保证了加工尺寸，同时也解决了位置精度问题，还提高了加工效率，降低了工人的劳动强度。在除尘设计当中采用离心鼓风机作为除尘装置的动力源。整个装置经由安装在刀具上的喇叭口将机床加工过程中产生的木屑吸入分管道,最后汇总进入总管道接入风机,由风机的出风口处将木屑排入布袋中。关键词铣床；液压；性能；除尘；风机。ABSTRACTINORDERTOACTUATESTHEWORKBENCHMOVINGCONVENIENTLY,THEHYDRAULICSYSTEMWHICHCANBEUSEDBOTHINHORIZONTALANDVERTICALTYPEISDESIGNEDTHROUGHTHEHYDRAULICPUMP,THEHYDRAULICCANACTUATESTHEMECHANICALENERGYOFTHEELECTRICMOTORTOTRANSFORMTHEPRESSUREDELIVERENERGYOFOILITTOTHELIGUOR,PASSTHROUGHALLKINDSOFCONTROLVALVE,HYDRAULICCYLINDERWHICHISUSEDASEXECUTIONVALVEANDTRANSFORMTHEMECHANICALPOWERTOACTUATETHELOADAGAININTHEDESIGNPROCESSACTSACCORDINGTOTHEWEIGHT,PROCESSINGPARAMETEROFWORKBENCHHYDRAULICSYSTEMOVERALLPLANDETERMINEDTHEPRESSURECONTROLVALVE,THEFLOWCONTROLVALVE,THEDIRECTIONCONTROLVALVE,ANDTHEPIPEJOINTPRIMARYDEVICEARECHOSEDTHEFUELTANKPARTITIONBOARD,THEFILTERPURIFYAIRNETANDSOONBYTHESERIESCOMPONENTAREDESIGNEDONTHEPIPELINE,THEPRECISESEAMLESSSTEELPIPEISUSED,THEHYDRAULICTANKISDESIGNEDINDEPENDENTLYTHISSYSTEMOPERATIONISCONVENIENT,THEAUTOMATICLITYISHIGHTHEPERFORMANCEISRELIABLE,THEFUNCTIONISPERFECTHYDRAULICDRIVETABLE,VACUUMCLAMPING,NOTONLYTOENSURETHATTHEPROCESSINGSIZE,BUTALSOSOLVETHEPROBLEMOFPOSITIONINGACCURACY,BUTALSOIMPROVETHEPROCESSINGEFFICIENCYANDREDUCELABORINTENSITYITISADOPTEDTHEACENTRICFANSASTHEDRIVEINTHEDESIGNOFDUSTINGTHEDUSTPRODUCEDINTHEPROCESSOFMACHININGISSOAKEDINTOTHEBELLMOUTHEDWHICHISFIXEDINTHECUTLERTOTHEPIPELINE,ATLASTGATHEREDINTHEPIPELINEWHICHISBOWEDINFANS,ANDPASSTHROUGHTHEEXITOFFANSTOTHEHOPPOCKETKEYWORDSMILLINGMACHINE；HYDRAULICPRESSURE；PERFORMANCE；FANS；DUSTCATCHER目录1绪论12总体方案设计221本课题现有资料222总体方案论证23除尘设计总体规划、确定除尘执行元件331执行元件的确定332确定除尘装置系统原理图333确定总体结构形式44设计计算541风机的选型542离心风机的安装643离心风机的运行644离心风机的维护保养745除尘管路的设计75液压改进设计的总体规划1351执行元件的确定1352液压泵的初步确定1353液压系统原理图的改进1354确定主体结构形式156液压系统改进设计的校核计算设计计算1661推动横式工作台液压缸的计算1662推动纵式工作台液压缸的计算2263液压泵的校核计算2264驱动电机的选择2365液压元件的选择2466液压泵站零部件的改进设计2667液压泵装置2668管路2669辅助元件中管接头的改进选择27610设计说明28结论29参考文献30致谢31附件清单321绪论龙门铣床是用于人造板加工的专用机床，它是无线电音箱、家具、轻工等行业提高产品质量，提高企业效益的理想设备。液压系统用于传递动力使机床工作台往复直线运动。纵、横式机床合用。采用一个液压泵带动两个液压缸的结构，达到了经济性的目的，降低了生产成本；在液压缸的结构上采用差动连接的方式使工作台有急回特性，缩短了加工时间，提高了生产率。随着科学技术、家具制造业的飞速发展，电子计算机的普及应用，新材料，新工艺、新技术、新的设计与理论方法的不断出现，木工设备更新换代的周期日益缩短。在我国加入WTO之后，随着全球市场的形成，以最短的时间内生产出高质量、高可靠性产品成为制造业企业竞争的焦点。由于高新技术的迅猛发展,极大地推动了铣床行业的技术进步,动力头组件性能日趋完善。液压传动和真空定位系统开始在众多领域得到了广泛的应用，特别是出现高精度及快速响应的伺服控制系统后，经典的液压系统从组件设计计算到紫铜的分析仿真，可以说走上了成熟。中南林学院的谢力生先生发表在木工机床上的一篇文章写道“采用（液压或气压）自动进料器，不仅操作安全，而且机床生产率可提高23倍。”；“采用液压或气压的自动进料器，客服了现有机械进料装置的缺点，适应所有工件再平刨上的加工。操作人员不再需要进行人工进料，从根本上解决了木工平刨的安全问题。”文中首次提出了液压自动进料装置，并就其工作原理进行了理论分析；从根本上解决了木工平刨的安全问题。谢力生先生发表在木工机床上的另外一片文章液压随动系统在木工仿形机床中的应用一文中谈到“液压随动系统具有重量轻、体积小、反应快、传动刚性大以及一般液压传动所具有的各种优点”；在应用一文中还提到了机械仿形的具体特点和国内外现状“机械仿形由于受到升角的限制，车削（铣）效率低，工件形状不能太复杂，克服了机械仿形的缺点，可以车（铣）复杂的工件，控制系统稳定，加工精度高。目前在各领域广泛应用，国外木工仿形机床上也得到了广泛应用。”因此根据总体设计的要求，确定木工用龙门铣床工作台的驱动由液压系统驱动，且两台机床合用一套液压系统。为此经过对生产清洗及设计要求的分析，在液压系统中要解决以下几个问题A、课题要求系统装卸方便、便于维修、速度压力可调；B、液压系统要求两台机床合用，且可分别控制；C、液压油的冷却问题；本次设计通过查阅有关文献，经过认真设计较好地解决了以上的问题。2总体方案设计21本课题现有资料211设计内容本课题主要针对液压系统的计算和结构设计，叙述了液压系统设计的全过程，对液压缸、油路板、集成块和液压站的设计方法也作了详细说明，液压系统用于传递动力使机床工作台作往复直线运动，采用纵、横式机床合用。除尘装置用于消除加工过程中产生的木屑。212设计依据工板材尺寸2500560，厚度为530，生产率为120件/小时，一次走刀可以完成板材宽度上形、型、型整边作业。配备8个铣销动力头，由电机分别拖动，动力头可进行0180旋转，其刀轴的径向跳动和轴向跳动均小于003。工作台直线往复运动，其平面度、工作台面相对于龙门架的纵向、横向平行度均小于006/1000。液压系统由纵、横式机床合用。213技术要求A对总体液压系统要求工作可靠、运转平稳；B液压系统结构简单，两台机床合用，可分别控制；C装卸方便，便于维修、速度压力可调；D尽量使用通用件，以便降低制造成本；22方案论证221总体方案论证本课题拟解决的问题A课题要求系统装卸方便、便于维修、速度压力可调；B液压系统要求两台机床合用，且可分别控制；C液压油的冷却问题；D加工过程中的切屑和粉尘的除尘问题。解决方案及预期效果A液压传动系统尽量使用通用件和标准件，可以降低制造成本。速度压力的调节可以通过对相应液压控制阀的调节来实现。B用风机将切屑吸入放好的布袋进行除尘。C采用一个液压泵带动两个液压缸的结构，通过对液压阀的应用和油箱的调整来实现。D在油箱中相应位置装上两块隔板，通过隔板来实现液压油的冷却。3除尘设计总体规划31执行元件的确定执行元件类型离心排尘风机执行元件数量1执行元件安装位置工作台外侧执行元件与机床连接关系支架连接32拟定除尘装置系统原理图根据设计要求本设计需要的基本原理图为如图31图31除尘原理图上面的为龙门铣床的纵式结构的除尘基本管道原理图，下面的为横式结构的除尘管道基本原理图。原理铣床加工过程中产生的木屑经喇叭口吸入进入分管道，最终汇总由风机的进风口接入风机，再经风机出风口排入布袋中。回路的特点结构简单，使用方便，价格低廉。注意事项为防止在加工过程中产生的木屑飞溅，对机床操作人员引起不必要的影响，需在机床工作台的横梁上安装一个大的防护罩。33确定主体结构形式331总体结构原理图的绘制根据除尘装置系统原理图绘制总体结构图，如图32图32除尘总装图4设计计算41风机的选型风机类型的选择根据离心风机的选型方法可确定，空气中含有木屑纤维或是尘土时，采用排尘风机。故在这里选用离心排尘风机。风机的传动方式离心风机有A、B、C、D、E、F6钟传动方式，A型电动机直接与风机直联。B型、C型、E型都是带传动。D、F型是联轴器传动。在本装置选用的方式为A型。风机型号的选择计算根据参考文献12由Q3600FV得,Q3600FV；41Q为风管内的风量；F为风管的面积；V为风管内平均速度；根据参考文献1风机设计手册表28可查得一般管道里含有木屑或是锯末之类的杂质时的标准风速为V15M/S,因此在这里VV,所以Q3600X02/22151696M3/H考虑到工作车间的具体情况取大气压为9807KPA,车间正常的工作温度T30,根据实际情况，管道阻力取定为700PA；由于风管系统压头不太高,风压也只好增加10作为选用的依据。Q11QMAX421116961867M3/HP11PMAX4311700770PA由于使用地点大气压及输送空气温度与样本数据采用的标准不同应予换算换算公式PO/P101325/BT/TO44其中下角标”O”表示标准状态,B为大气压POP101325/980727330/273207701033303/293823PAQOQ1867M3/H根据PO和QO值,查参考文献12的表62,468型离心风机性能表,选用468NO5型风机，该风机转速N2900R/MIN，性能序号5工况点参数PO870PA，QO1885M3/H，传动方式为A式传动，内效率为861配用电动机效率为22KW，型号为Y100L14。42离心风机的安装421准备工作风机安装前应检查其基础，消声和减振装置并应符合工程设计的有关要求。风机还应该对各机件进行全面检查，看风机的零件，部件和配套件是否齐全；校对叶轮，机壳等的安装尺寸是否与设计相符；叶轮与机壳的旋转方向是否一致；各机件连接是否紧密，转动部分是否灵活等。如发现问题逐个调整，修好，然后在一些结合面上涂一层润滑脂或润滑油，以防生锈造成拆卸困难。422安装要求离心风机的安装应注意以下几点A风机与风管联接时，要使空气在进出风口尽可能均匀一致，不要有方向或速度的突然变化。更不允许将管道重量加在风机壳上。B风机的进气，排气系统的管路，大型阀件，调度装置等应有单独的支撑，并与基础或其它建筑物联接牢固；与风机进风口和排气口相联接直管道上，不得有阻碍热胀冷缩的固定支架。C风机进风口与叶轮之间的间隙对风机出风量影响很大；安装时应严格按照图样要求进行校正，确保其轴向与径向的间隙尺寸。D对用带轮传动的风机，在安装时要注意两带轮外侧必须成一条直线。否则，应调整电动机的安装位置。E对用联轴器直接传动的风机，安装时应特别注意主轴与电动机的同心度，同心度允许差为005MM,联轴器两端面平行度允许为002MM。F风机传动装置的外露部分、直通大气的进口，其防护罩应在试运转前安装好。G风机安装完毕，拨动叶轮，检查是否有过紧或碰撞现象。待总检查合格后，才能进行试运转。43离心风机的运行A启动前的准备与检查A检查润滑油的名称、型号、主要性能和加注量是否符合要求，并确认油路畅通无阻；B通过联轴器或传动带等盘动风机，以检查风机叶轮是否有卡住和摩擦现象；C检查风机机壳内、还将联轴器附近、带罩等处是否有影响风机转动的杂物，若有则应清除。同时检查传动带的松紧程度是否合适；D检查通风机、轴承座、电动机的基础地脚螺栓或风机减振器是否有松动、变形、倾斜、损坏现象，如有则应处理；E确认电动机的转向与风机的装向是否相符，检查风机的转向是否正确；F关闭作为风机负荷的风机人口阀或出口阀；G如果驱动风机的电动机经过修理或更换时，则应检查电动机转速与风机是否匹配。B对于新装的风机或经过大修过的离心风机，还要进行试运转检查，风机试运转时应符合以下要求A点动电动机，各部位应无异常现象和摩擦声才能进行运转；B风机启动达到正常转速后，应首先在调节阀门度为05间小负荷运转，待达到轴承温升稳定后连续运转时间不小于20MIN；C小负荷运转正常后，应逐渐开大调节阀，但电动机电流不得超过其额定值，在规定符合下运转时间不应小于2H；D具有滑动轴承的大型离心风机,在负荷试运转2H后应停机检查轴承，轴承应无异常，当合金表面有局部研伤时应进行休整后，再连续运转不小于6H；E试运转中，滚动轴承温升不得超过环境温度400C；滑动轴承温度不得超过650C；轴承部位的振动速度有效值不应大于63103M/S。44离心风机的维护保养离心风机属机械运转设备，同其它机械设备一样，需要正常的维护保养。所以为了使设备在寿命周期内安全、可靠、有效的使用，必须建立设备维护保养制度，使设备能得到及时前党的润滑、巡回检查，保证安全文明生产，起维护保养主要内容是A风机运行的正常维护风机的维护保养必须贯穿风机运行的始终，必须严格按照有关的技术文件规定和操作规程进行风机的运转。并对风机运转中出现的问题进行及时的维修。B风机的技术维护A检查轴承、联轴器及风机的减振装置是否完好。B检查风机外壳体，观察转轮、叶片、开关附件。C检查风机转子和外壳间的间隙。D检查转子的平衡，转子是否平衡一般可根据外壳振动和叶轮旋转的均匀性评定。E检查风机的完整性，风管联接的严密性有无衬垫。F检查传动装置有无润滑油，并在必要时予以补充。45除尘管路的设计在此排尘装置中，管道主要作为排尘途径,即喇叭口在切削刀具上将木屑吸入，然后通过分管道进入总管道，再接入风机的进风口，最后由风机的出风口排到布袋中去。451管道的设计在木工用龙门铣床的除尘设计中，管道是主要的排尘元件。在此装置中，管道的尺寸设计要求极为合理，尺寸大了会对机床的工作台、刀具以及工件在加工过程中的位置均有很大的影响。尺寸若是小了，则又会对排尘中木屑的吸取有所不便，因此，在这个除尘装置中管道的直径取10CM。这样既不会对机床的加工产生不必要的影响又不会阻碍木屑的排除。管道可在外购买塑料制品，连接方便，并可伸缩，以变根据刀具的位置变化按需取用。在管道的拐弯处采用管接头连接，再用扎袋扎紧，同时在外层再用帆布包裹一下以达到更好的密封。对于在机床上的防护罩之内的部分管道和喇叭口的，则采用分节联接的方法，即根据具体的防护罩和工作台位置将管路分为几部分，每节之间，通过前面的方法将管道连接在一起。452喇叭口的设计为防止加工过程中产生的木屑到处飞溅，也利于更好的吸收木屑，将风机的喇叭口安装在刀具边缘的旋转方向处。在喇叭口的尾架处的管道直径略小于10CM，以便更加顺利的与分管道相连接。喇叭口的直径取30CM,喇叭口由一块铁皮卷制而成其小端直径为10CM，刚好与后面同直径管道焊接在一起。铁皮为扇形，根据360D/2R45为扇形的角度；D为喇叭口直径；R为扇形半径；将D30，R30带入公式，得180喇叭口如图43图43喇叭口453管接头的设计管接头主要是为了连接除尘管道，在这个装置中,由于管道的连接方式较多,因此设计中有二通接头,三通接头和四通接头三种接头。二通接头的制作是有四块铁皮卷裹而成,在连接处用焊接的方式连接在一起。它是通过画法几何原理制作形成的。管接头的直径是20CM。二通接头如图44。而三通和四通接头的做法则大致相同,都是用一直管与铁皮焊接起来。管接头制作中所有的焊接方式皆是型焊接其优点是填充均匀。三通接头有直径为20CM和卷制成直径为10CM的管道相连,也有直径为20CM和卷制成直径为的20CM管道相连,其做法一样。四通接头则全部由直径为20CM的管道和卷制成直径10CM的管道相连。三通和四通接头的图分别如45和46。图44二通接头图45三通接头图46四通接头454除尘防护罩的设计安装为了防止在操作过程中，飞溅出来的木屑容易对机床操作人员产生影响，需要在机床上安装阻挡木屑的防护罩。由于本机床为龙门铣床，有横式和纵式两个总体结构，因此在安装过程中需要使用两个防护罩，一个固定在横式结构的横梁上，另一个在则固定在纵式结构的横梁之上。具体的安装需要根据工作台的尺寸来定，并且要根据工作台上刀具的具体位置留有相应的空间。除尘装置外壳罩考虑到只安装了除尘喇叭口以及吸尘风管,这样除尘装置外壳罩的受力就不是很大,所以外壳就用不锈钢铁皮加工弯制而成,并在外壳上预留出了动力刀头上下左右调节的位置。除尘外壳罩用六角螺栓固定在除尘罩的支架上,除尘罩支架又用螺栓固定到横梁两端上。并且汇总后的大风管是摆放在横梁上面,这样就减少了除尘外壳的受力。另外在除尘外壳的两侧都加上了固定板,板上开出供丝杠调节的槽位置,也有效的防止了外壳的变形。在喇叭口尾架处可以将其直接焊接在管道上。机床横式和纵式结构的防护罩分别如图47和48所示图47横式防护罩图48纵式防护罩5液压改进设计总体规划51执行元件的确定执行元件类型双作用活塞缸执行元件数量2执行元件安装位置工作台正下方执行元件与主机连接关系支架连接52液压泵的初步确定泵的类型定量叶片泵泵的安装位置油箱的上方53液压系统原理图的改进551基本回路的确定根据设计要求本设计需要的基本回路为速度控制回路差动连接快速运动回路。如图51所示。图51液压缸差动连接快速运动回路1滤油器；2定量泵；3溢流阀；4节流截止阀；5行程节流阀；6单向节流阀；7液压缸；8行程节流阀。原理换向阀处于原位时，液压缸有杆腔的回路合液压泵共有合在一起进入液压缸无杆腔，使活塞以V1的速度快速向右运动。552液压系统原理图根据设计要求,由一台泵站控制两台液压缸，两台液压缸彼此工作互不影响,采取并联连接的方式,如图52所示。图52总体液压回路1滤油器；2定量泵；3溢流阀；4节流截止阀；5三位四通电磁换向阀；6单向节流阀；7液压缸；8行程节流阀；9压力表开关；10压力表。原理当电磁铁1Y得电2Y不得电时，液压泵的供油经过溢流阀、节流截止阀、三位四通换向阀与液压缸有杆腔的回油合在一起进入液压缸的无杆腔使活塞以V1的速度向右运动；当2Y得电1Y不得电时，液压泵的供油经过行程节流阀、二位三通换向阀后进入液压缸有杆腔使活塞以V2的速度向左运动。此回路的特点使执行元件获得尽可能大的工作速度，以提高生产率或充分利用功率。行程节流阀起缓冲保护作用。需要注意的地方泵的流量和液压缸有杆腔排出的流量合在一起流过的阀和管路应按合成流量来选择其规格，否则会导致压力损失过大，泵空载时供油压力过高。54确定主体结构形式541总体结构图的绘制根据液压系统原理图绘制液压系统总结构图，如图53图33龙门铣床液压传动系统结构6液压系统改进设计的校核计算61推动横式工作台液压缸的校核计算根据总体设计要求，即工作台的运动方式、行程压力的要求，以及为了便于与工作台的连接，液压缸与工作台的连接方式选取端部前后支架型安装方式。下面是各零件的校核计算。611缸筒的校核A缸筒结构由于缸筒的工作压力属于低压力级,以及用途和使用环境等因素,选择缸筒结构为圆柱型钢管。B缸筒材料一般缸筒要求有足够的强度和冲击韧性，根据液压缸的参数、用途和毛坯的来源选择调质的45号钢。C对缸筒的要求A有足够的强度，能长期承受最高工作压力及短期动态试验压力而不至于产生永久变形。B有足够的刚度，能承受活塞侧向力和安装的反作用力而不至于产生弯曲。C内表面与活塞密封件及导向环的摩擦力作用下，能长期工作而磨损少，尺寸公差等级和形位公差等级足以保证活塞密封件的密封性。总之，缸筒是液压缸的主要零件，它与缸盖、缸底、油口等零件构成密封的容腔，用以容纳压力油液，同时它还是活塞的运动“轨道”。所以设计时，必须正确确定各部分的尺寸，保证液压缸有足够的输出力、运动速度和有效行程，同时还必须具有一定的强度，能足以承受液压力、负载力和意外的冲击力；缸筒的表面应具有合适的配合公差等级、表面粗糙度和形位公差等级，以保证液压缸的密封性、运动平稳性和耐用性。D缸筒的校核计算A缸筒内径原有数据,缸筒内径为80MM以下是校核计算据参考文献2表421液压缸的牵引力应能克服所受到的纵阻力。总阻力包括运动部件与导轨间的摩族阻力；密封装置的摩擦阻力；启动、制动或换向时的惯性力；回油腔F导F密F惯因背压作用产生的阻力等，即液压缸的最大牵引力背FF导F惯F背F密（61）其中F惯相对其他力非常小，所以在本次设计中可以忽略。因为本设计为直接回油，所以F背0。即FF导F密（62）已知工作台重量994687N；G重工作台与导轨摩擦系数F016F导F016994687N15914922N重因为本设计采用O型密封圈，所以F密003F所以FF导F得F16226N根据参考文献1液压缸内径D4F/P1/2（63）其中P为本液压系统的工作压力已知P05MPA所以D639MM根据参考文献1表112取整D80MMF推动横式工作台所需的力P缸的工作压力D缸的内径B缸筒壁厚缸筒壁厚为0C1C2（64）关于0的值，0/D002/008025即008/D3，可用公式0PMAXD/（23P3PMAX）05008/（23122305）014M0为缸筒材料强度的最小值，MMC1为缸筒外径公差余量，MM即C1002MMC2为磨损余量，根据设计要求（略）P缸筒材料的许用应力，MPAPB/N65B缸筒材料的抗拉强度，MPA，45缸取610MPAN安全系数,通常取N5经校核计算得出的尺寸与原有尺寸基本一致。612活塞的设计由于活塞在液体压力的作用下沿缸筒往复滑动，因此，它与缸筒的配合应适当，既不能过紧，也不能间隙过大。配合过紧，不仅使最低启动压力增大，降低机械效率，而容易损坏缸筒和活塞的滑动配合表面；间隙过大，回引起液压缸内部泄漏，降低容积效率，使液压缸达不到要求的设计性能。液压力的大小与活塞的有效工作面积有关，活塞直径应与缸筒内径一致。设计活塞时，主要任务就是确定活塞的结构型式。A活塞结构型式根据密封装置型式来选用活塞结构型式（密封装置则按工作条件选定）。通常分整体活塞和组合活塞两类。整体活塞在活塞圆周上开沟槽，安置密封圈，结构简单,但给活塞的加工带来困难,密封圈安装时也容易拉伤和扭曲。组合式活塞结构多样，主要受密封型式决定。组合式活塞大多数可以多次拆装，密封件使用寿命长。随着耐磨的导向环大量的使用，多数密封圈与导向环联合使用，可大大降低活塞的加工成本。根据本次设计的要求，液压缸的结构，选择整体式活塞结构的型式。B活塞与活塞杆的连接活塞与活塞杆的连接型式有多种，有螺纹连接，用开口销或双螺母锁紧，连接牢固可靠；有焊接连接，轴向尺寸小，加工容易，但不易拆卸；有半环连接，有弹簧挡圈连接，这两种方式装卸方便，并可承受较大的负载和振动，缺点是活塞是活塞杆的装配要有轴向公差，否则轴向间隙会造成活塞杆与活塞的轴向窜动。所有型式均需有锁紧措施，以防止工作时由于往复运动而松开。同时在活塞与活塞杆之间需设置静密封。比较活塞与活塞杆的连接方式，在本设计中，采用焊接连接型式。C活塞的密封密封型式与活塞的结构有关，可根据液压缸的不同作用和不同工作压力来选择。在设计中考虑活塞与缸筒的配合的密封性，采用了O型密封圈，在活塞与活塞杆处也用Y型密封圈。D活塞材料无导向环活塞用高强度铸铁HT200300或铸缸。有导向环活塞用优质碳素钢20号、35号及45号，有的在外径套尼龙（PA）或聚四氟乙烯PTFE玻璃纤维和聚三氟氯乙烯材料制成的支承环。装配活塞外环可用锡青铜。在设计中采用了无导向环的活塞，材料为高强度的HT200。E活塞尺寸及加工公差活塞外径的配合一般采用F9，外径对内孔的同轴度公差不大于002MM，端面与轴线的垂直度公差不大于004MM/100MM，外表面的圆度和圆柱度一般不大于外径公差之半，表面粗糙度视结构型式不同而各异。按照设计的结构在符合机械性能的情况下，同轴度公差为002MM，端面与轴线的垂直度公差为004MM，外表面的圆柱度004MM。613活塞杆的设计校核A结构因为活塞杆是用于缸筒运动的液压缸，用来导通油路，同时，考虑到减轻活塞杆的重量和增强活塞杆的抗弯能力，设计过程中采用了空心杆的杆体。由于缸工作时轴线固定不动，所以采用螺栓头的杆外端。活塞杆的螺纹尺寸为M602。B活塞杆的材料和技术要求活塞杆在导向套中滑动，采用材料为高强度的HT200,H8/H7配合,太紧则摩擦力大，太松则容易引起卡滞现象和单边磨损。其圆柱度和圆度公差不大于直径公差之半。安装活塞的轴颈与外圆的同轴度公差为001MM，是为了保证活塞杆外圆与活塞外圆的同轴度，以避免活塞与缸筒、活塞杆与前端盖的卡滞现象。安装活塞的轴肩端面与活塞杆轴线的垂直度公差为004MM，以保证活塞安装不产生歪斜。活塞杆的外圆粗糙度RA值一般为0103UM。因为太光滑了，表面形成不了油膜，反而不利于润滑。为了提高耐磨性和防锈性，活塞杆表面需进行镀铬处理，镀层厚003005UM，并进行抛光或磨削加工。C活塞杆的校核计算A活塞杆直径计算原有数据,活塞杆的直径为56MM根据参考文献1表20812公式得DD/21/255MM（66）B活塞杆的强度计算，只受轴向推力活塞杆在稳定的工况下和拉力，所以可以近似地用直杆承受拉压载荷的简单强度计算公式进行计算得即F106/（/4）D2PMPA（67）15085610MPAP所以活塞杆的强度满足使用要求F活塞杆的作用力，ND活塞杆的直径，MP材料的许用应力，MPA经校核计算得出的数据与原有数据基本一致。614导向套的校核计算导向套在液压缸的有杆侧端，用以对活塞杆进行导向，内装有密封装置以保证缸筒有肛腔的密封。外侧装有防尘圈，以防止活塞杆在后退时把杂质、灰尘及水分带到密封装置相处，损坏密封装置。导向套的典型结构型式有轴套式和端盖式两种。A结构根据设计结构的整体性考虑及机械性能要求，在设计时采用了端盖式结构。B导向套的材料金属导向套一般采用磨擦系数小、耐磨性好的青铜材料制作，非金属导向套可以用塑料（PA）、聚四乙烯（PTEE玻璃纤维）或聚三氟氯乙烯材料制作。在设计中采用了金属制作的导向套。C导向套长度的计算A导向套尺寸配置导向套的主要尺寸是支承长度，通常按活塞杆直径、法兰的型式、导向套材料的承压能力、可能遇到的最大侧向负载等因素来考虑。B导向套长度的校核导向套长度过短，将使缸因配合间隙引起的初始挠度增大，影响液压缸的工作性能和稳定性，因此，在设计时必须保证缸有一定的最小导向长度A，在本设计中缸径为D80MM得A（0610）D68即A（0610）804880MM,取A50MM。经校核A的长度与原有数据相同。D加工要求导向套外圆与端盖内孔的配合为H8/F7，内孔与活塞杆外圆的配合为H9/F9。外圆与内孔的同轴度公差不大于003MM，圆度和圆柱度公差不大于直径公差之半，内孔中的环行油槽和直油槽要浅而宽，以保证良好的润滑。615缓冲装置液压缸的活塞杆具有一定的质量，在液压力的驱动下运动时具有很大的动量。在它们的行程终端，当杆头进入液压缸的端盖和缸底部分时，会引起机械碰撞，产生很大的冲击压力和噪声。采用缓冲装置，就是为了避免这种机械碰撞，但冲击压力仍然存在，大约是额定工作压力的2倍，这就必然会严重影响液压缸和整个液压系统的强度及正常工作。缓冲装置可以防止和减少液压缸活塞及活塞杆等运动部件在运动时对缸底或端盖的冲击，在它们的行程终端实现速度的递减，直至为零。一种利用缓冲柱塞和节流阀配合使用的可调固定节流液压油缸，当缓冲柱塞进入缓冲腔后，腔内油液被迫经节流口流出，由于节流口液阻较大，在缓冲腔内形成较高缓冲压力而实现油缸活塞减速缓冲。调节节流口的开度大小可改变活塞的缓冲速度，子与单向阀相连为活塞向右运动时单向进油口，单向阀为缓冲腔内最高压力限制阀。对固定节流式缓冲装置，开始时冲击压力很大，设计时应考虑缓冲装置的最高耐压，进入缓冲后缓冲效果衰减很快，适于活塞速度较低、负载惯性质量较小的场合，其优点是结构紧凑简单，在液压油缸上应用较多。缓冲原理设柱塞进入缓冲位置相对于刚开始缓冲位置为“左为正，右为负，运动速度为”，当其继续向左移动DX微小位移时，液压油缸运动部件的机械能变化值DE2经缓冲后将全部转换为缓腔内油液的液压能变化值DE1能量守恒原理。一般技术要求A缓冲装置应能以较短的缓冲行程L吸收最大的动能。B缓冲过程中尽量避免出现压力脉冲及过高的缓冲腔压力峰值，使压力的变化为渐变过程。C缓冲腔内峰值压力应为PCMAX15PI（PI为供油压力）D动能转变为热能使油液温度上升时，油液的最高温度不应超过密封件的允许极限。616密封装置液压传动是以液体为传动介质，依靠密封容积变化来传递力和速度的，而密封装置则用来防止液压系统油液的内外泄漏以及外界灰尘和异物的侵入，保证系统建立必要压力。密封装置的性能直接影响液压系统的工作性能和效率，是衡量液压系统性能的一个重要指标。密封装置的基本要求A要有良好的密封性，随油压的增加，能自动提高密封性。B密封装置对运动零件的摩擦阻力要小。C耐磨性好，工作寿命长。D抗腐蚀性好，制造简单，便于安装和维修。本设计的液压系统采用的密封方式有AO型密封圈主要应用于活塞与缸桶，管接头处的密封。B唇型密封圈主要用于活塞缸体内的密封。617排气阀液压装置在停机和在吸油管处吸油时，常有空气进入油管。混有空气的液压油常会影响活塞的平稳运行，出现爬行现象。如果排气塞设置不当或者没有设置，压力油进入液压缸后，缸内仍会有空气。由于空气具有压缩性和滞后扩张性，会造成液压缸整个液压系统在工作中的颤振和爬行，影响液压缸的正常工作。同时，还会加快液压油的氧化、损坏液压系统中各种零部件。为了避免这种现象的发生，除了防止空气进入液压系统外，必须在液压缸上安置排气阀。液压竿是液压系统的最后执行元件，会直接反映出残留空气的危害，所以排气阀的位置要合理，水平安装的液压缸，其位置应设在缸体两腔端部的上方；垂直安装的液压缸，应设在端盖的上方，均应与压力腔相通，以便安装后调试，前排除液压缸内之空气。由于空气比油轻，总是向上浮动，不会让空气有积存的残留死角。排气阀的使用在油泵启动后、液压传动工作开始前，先打开排气阀门，让活塞往复运行几次，液压油中的空气即能排出。当看到有液压油喷出时，立即关闭排气阀，然后再正常开车生产。由于本设计是采用垂直安装的液压缸，所以排气阀应设在缸筒的前端部。结构为整体式排气阀。618液压缸的行程时间校核原来的行程时间为27S。以下是校核过程A行程时间据参考文献1表2063当活塞杆伸出时69215/TDSQ其中D08M；S2M；Q35L/MIN；D055M176S23408/35T当活塞杆缩回时61094S15/T其中S活塞行程，MQ流量，L/MIND缸筒内径，MD活塞杆直径，M活塞在缸体内部完成全部行程所需的时间T1769427S经过校核得出的行程时间与原有一致。62推动纵式工作台液压缸的校核计算（过程与推动横式工作台液压缸相同）63液压泵的校核计算A液压泵流量的校核A推动横式工作台液压缸油液流量的校核原来横式工作台液压缸的油液流量为1424L/MIN。据参考文献1表2063公式当活塞杆伸出时QD2/4V103411V3140082/461033014L/MIN当活塞杆缩回时QD2D2/4V103612V314008200552/4121033179L/MIN当活塞杆差动伸出时QD2/4V103613V31400552/461031424L/MINB推动纵式工作台液压缸所需的油液流量原来纵式工作台液压缸的油液流量为169L/MIN。据参考文献1表2063公式当活塞杆伸出时QD2/4V103614V3140092/461033815L/MIN当活塞杆缩回时QD2D2/4V103615V31400920062/4121034239L/MIN当活塞杆差动伸出时QD2/4V103616V3140062/461031695L/MIN考虑系统的泄露Q12Q横MAXQ纵MAX8901L/MIN417其中D液压缸内径，MD活塞缸直径，MV活塞缸运动速度，M/MIN液压缸容积效率当活塞密封为弹性密封材料时1；当密封材料为金属环时V098（本次设计密封材料为弹性材料）V经校核得出的数据与原有数据基本一致。B计算液压泵的工作压力液压泵的工作压力应考虑液压缸最高有效工作压力和压力损失，这类系统的压力损失在估算时可取P（25）105PA，如取P5105PA，则液压泵最高工作压力P泵为P泵P1P5105510510105PAP泵根据Q值查阅液压泵规格型号表进行选择，查得为YBC148B型叶片泵。YB型泵系我国第一代国产叶片泵第词改型传品，具有结构简单，性能稳定，排量范围大，压力流量脉动小，噪声低、寿命长等一系列优点，广泛适用于机床设备和其他中低压液压传动系统中，故本系统中选用YB型液压泵。64驱动电机的选择查表得知，所选液压泵的技术参数中，驱动功率为219KW；额定转速为1000R/MIN；最高转速为1200R/MIN。再考虑机泵转速的匹配和机泵连接型式等，决定选择用电机。206YL65液压元件的选择根据所拟定的液压系统图，分析通过各元件的最大流量和最高工作压力，选择液压元件的规格，选好的元件规格如下表表61元件规格表序号元件名称最高流量选用规格1叶片泵102YBC148B2双作用活塞缸135HSGK01125/DE3双作用活塞缸250HSGK01100/DE4电磁换向阀18034DF3OE10BD5电磁换向阀280W23QDF106节流截止阀90DV10S110/27溢流阀400RG10328压力表Y60T9滤油器WU10018010电动机206L66液压泵站零部件的改进设计661油箱的设计油箱的作用是储油、散热、分离油中空气、沉淀油液的污物等；有时油箱盖还可用作液压泵装置和其它液压元件的安装底板。液压系统中的油箱结构有整体式和分离式两种。整体式油箱利用主机的内腔作为油箱，这种油箱结构紧凑，各处漏油易于回收，但增加了设计和制造的复杂性，维修不便，散热条件不好，且会使主机产生热变形。分离式油箱单独设置，与主机分开，减少了油箱发热和液压源振。在一般设备中，大多采用钢板焊接的分离式油箱；极少采用与机床床身焊接或铸造在一起的总体式油箱。6611油箱的容量油箱要有足够的容量，以保证必要的散热能力，在工作时还应保持一定的油位高度。由于工作条件的差异很大，而且影响散热的因素很多液压泵的流量、工作压力不同，若系统效率不同，所需要散发的热量也不相同，故一般的油箱有效容量其数值变化范围很大，大多数中、低压系统可按液压泵每分钟流量的36倍来估计，流量大、压力低的取小值，流量小、压力高的取大值。要求能容纳停车时因重力等作用而返回油箱的油，同时工作时油面应保持一定的高度。为了防止停车时，由于回油而使油液从油箱中溢出，故油面不宜太高，油箱的有效容量，一般按底面积乘以油箱高度的08倍来计算。油箱容积按经验公式计算油箱容积V24Q618式中Q泵的流量值现取V4Q4136254529L由JB/T79381999取整，油箱容量取600L662选择液压油根据工作环境，选择液压油HM663油箱结构的改进设计A为防止灰尘或其他污物落入油箱内，油箱应采用密封结构（如在盖板处加密封垫，管口处加密封圈等），但不允许完全密封，要保持油箱内外的气压相等,并可让油中析出的气体排出。因此,必须在油箱盖上设置能透气的空气过滤器。空气过滤器常设计成既能过滤空气又能加油的结构。如图61所示61空气过滤器B液压泵的吸油管上应安装过滤精度为80或100UM的网式或线隙式滤油器。滤油器与箱底间的距离应不小于20MM。管接头和液压泵本身必须严密密封，防止空气吸入泵内。吸油管和回油管应插入最低油面以下，防止吸油时卷戏吸空气或因流入油箱的油流搅动油面，而致使油中混入气泡。回油管末端距箱底部距离不应小于三倍管径。泄漏管不宜插入油中，以免增大元件泄漏腔处的背压和将空气混入油中。C为了加长油箱内油流的路程，吸油管和回油管的距离应尽量远些，两管之间最好用隔板隔开，以增加油液流动的距离，提高散热效果、并使油液有足够长时间去分离空气、沉淀污物和浮释气泡。隔板的高度约为最低油面高度的2/3或加一层网式金属滤网。回油管应切成45度斜口，并使斜口面向箱壁，这样可使回油沿箱壁流动，有利于散热和防止油箱底部脏物泛起。D为了便于排放污油，油箱宜做成倾斜形，且与地面保持一定距离。放油塞应放在箱底最底处。油箱结构还应考虑能够方便地拆装滤油器和清洗内部，其侧壁应开有足够大的清洗孔（孔径一般大于200MM）。E用钢筋焊接的油箱壁厚，一般为24MM。壁厚小于2MM时焊接较困难。容量较小（约小于100L）的油箱壁厚可取225MM；容量为100300L时壁厚，可采用3MM，大于300L时，可采用4MM。为了增加油箱的刚性，在这里厚度取4MM。F油箱应有油位指示器。油箱中如需要安装热交换装置时，必须在结构上考虑其安装位置。为了便于测量油温，可在油箱上装设温度计。此外，油箱内壁应涂耐油防锈涂料。根据油箱的设计要求，在本设计中油箱设计方案为因为油箱的尺寸为1000778733，所以油箱的容量大于600L，因此油箱的壁厚采用4MM厚的钢板。在油箱的侧壁上开一直径为240MM的清洗孔，在油箱内壁分别设计三个隔板，以其来增加油液的流动行程，达到降低油温的效果。在油箱的箱盖上设计空气过滤器以及在侧壁上安装油位指示器及温度计，保证达到油箱的合理设计，以便符合机械设计的性能要求。67液压泵装置液压泵与电机安装方式有多种上置式（立式、卧式）、非上置式（旁置式、下置式）。立式安装法是将液压泵与有关管道都放在油箱里面，这种结构形式紧凑、美观，吸油条件好，便于收集漏油，但安装维修不方便。卧式安装法是将管道与液压泵安装外露，结构紧凑、占地小，安装维修方便。旁置式安装法是将泵组（液压泵、电机、联轴器、传动底座等）安装在油箱的旁侧，与油箱共用同一个底座，泵站高度低，便于维修。本次设计泵的安装方式采用卧式安装。68管路管路应有弯，两个固定元件中间的一段管子是不取的，因为热变形会引起漏油或损坏。如果一个液压系统由几个独立的部分（如泵站、阀架、蓄能器架之类）组成，则每部分内部的管路引到该部分的一个侧面隔板或块上接受，对外连接的个油口或接头应有与路图上一致的标记，各油口之间要留出足够的间距以便能单独装拆每根外部接管。管路布置要横平竖直，整齐美观。管路不能妨碍液压元件和设备部件的调整和更换，不能妨碍设备的运行，不能妨碍人员通道、维修区、操作者活动区的畅通。管路要能单独拆除其他管路或元件。管路的布置、支撑和防护要把管路被损坏的可能性减至最少。管路应有充分的支撑。对于直管段，外径小于20MM的管子的支撑间距应不大于1M；外径在2040MM在、之间者不大于2M；外径大于40MM者不大于3M。弯管的两端及软管的硬管端也应设支撑。69辅助元件中管接头的改进选择管接头是油管与液压元件、油管与油管之间可拆卸的连接件。管接头必须在强度足够的前提下，在压力冲击和振动下要保持管路的密封性、连接牢固、外形尺寸小、加工工艺性好、压力损失小等要求。本设计改进选用焊接式管接头。如图62所示。O62焊接式管接头焊接式管接头特点比扩口式管接头装拆方便,工作可靠,工作压力可达32MPA或更高,且密封性能好。610设计说明6101润滑和密封由于设备的结构简单，受力不大，选择合适的机械油润滑，采用毡圈和橡胶垫片来密封。至于各个现成的标准件，采取与之相应的润滑措施。6102使用、维修和保养A调试时应先不加任何负载；B每天停机后应清扫工作台，整理工作环境，保持车间清洁与卫生；C定期检查，如发现问题要及时解决。6103关键零部件的加工和安装活塞与缸筒配合面在加工时应保证其粗糙度为08UM，以其可保证二者的密封配合。从而达到技术要求。油箱相连的各板应先焊接后铣平。电动机与液压泵采用法兰连接，液压泵通常用支座或法兰进行安装。支座相电机应采用共同的基础必须有足够的刚度，以免液压泵运转时产牛振动和噪声。液压泵轴一般不允许承受径向载荷，因此常用电动机直接通过弹性联轴器来传动。安装时，要求电机和液压泵轴有较高的同心度和垂直度。其偏差应在001MM以下，倾斜角不得大于1度。液压马达安装与液压泵相似，某些马达允许承受一定径向或轴向负荷，但不应超过规定的允许数值。液压泵吸油口的安装高度，一般距离油面不大于500MM。无自吸能力的液压泵，需号加低压液压泵04MPA07MPA向液压泵吸泊口供油。也可设置高位油箱，使液压泵吸油口安置在油箱油面300MM一400MM以下。安装液压泵进还应注意进、出口与旋转方向一致，不得反接；安装联袖器时，不要用力敲打，以免损伤泵的转子。结论本次的毕业设计是木工用龙门铣床除尘及液压系统的改进。经过查阅有关资料和在老师同学的有力帮助下，经过自己的努力基本完成了本次设计要求。所做的内容有确定液压总体结构部装图、液压控制系统改进原理图、液压缸的装配图、液压缸的部件图、非标液压件结构设计、除尘装置总装图、除尘管路零件图设计等。本次液压设计中液压缸的行程时间横式约为27秒，纵式约为285秒达到了每小时加工120件的生产率要求。在本课题中采用一个液压泵带动两个液压缸的结构，达到了经济性的目的，降低了生产成本；在液压缸的结构上采用差动连接