毕业论文终稿-数控刀片刃磨机液压系统设计[下载送CAD图纸 全套打包资料]

需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑毕业设计论文课题名称数控刀片刃磨机液压系统设计学生姓名学号系、年级专业指导教师职称二一四年五月需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763I目录摘要IIIABSTRACTIV1绪论111选题背景112国内外发展和研究状况12工况分析321设计要求及参数选定322系统工况分析3221运动分析3222负载分析43液压系统总体设计531确定主要参数6311液压缸的工作压力的确定6312液压缸内径D和活塞杆直径D的确定7313液压缸工况图的绘制832液压系统方案选型与分析10321方案分析10322方案确定1033拟定液压系统原理图10331液压回路选择10332组成液压系统原理图11333液压系统原理分析124液压缸的设计1441液压缸主要尺寸的确定14411液压缸壁厚和外径的计算14412液压缸工作行程的确定15413缸盖厚度的确定15414最小导向长度的确定16需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763II415缸体长度的确定17416固定螺栓得直径17SD417液压缸强度校核1742液压缸的结构设计18421缸体与缸盖的连接形式18422活塞杆与活塞的连接结构19423活塞杆导向部分的结构20424密封装置20425缓冲装置215液压元件的计算和选择2351确定液压泵和电机的规格2352油箱的设计23521液压油箱有效容积的确定23522液压油箱的外形尺寸23523液压油箱的结构设计2453阀类元件和辅助元件的选择2454其它元件的选择25541过滤器的选择25542压力表及压力表开关的选择25543液位计的选择25544油管的选择256液压系统的验算2761压力损失的验算2762发热温升的验算29总结31参考文献32致谢33需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763III摘要数控刀片刃磨机床是一种按输入程序进行磨削的机床，可调整多边形的主刃刀尖圆角及其后角。刀片的定位、夹紧、工作台的回转、锁紧，磨架的快进、工进和快退、工退等动作均由液压传动实现。在生产中液压专用刃磨机有着较大实用性，可以以液压传动的大小产生不同性质的刃磨机。此次设计主要是将自己所学的知识结合辅助材料运用到设计中，巩固和深化已学知识，掌握液压系统设计计算的一般步骤和方法，正确合理的确定执行机构，选用标准液压元件，能熟练的运用液压基本回路，组成满足基本性能要求的液压系统。在设计过程中最主要的是图纸的绘制，这不仅可以清楚的将所设计的内容完整的显示出来，还能看出所学知识是否已完全掌握了。整个设计过程主要分成六个部分参数的选择、方案的制定、执行元件液压缸的设计、装配图及零件图的绘制、刃磨机液压系统的设计以及最后有关的验算。主体部分基本在执行元件和液压系统的设计两部分中完成的。关键词刃磨机，液压系统，液压缸需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763IVABSTRACTCNCBLADEGRINDINGMACHINEISANINPUTPROGRAMBYGRINDINGMACHINES,POLYGONADJUSTABLEMAINBLADEROUNDEDNOSEANDREARCORNERSPOSITIONINGTHEBLADE,CLAMP,ROTARYTABLE,LOCK,MILLSTANDFASTFORWARD,FORWARDANDREWINDWORKERS,RETIREDWORKERSANDOTHERACTIONSBYTHEHYDRAULICDRIVETOACHIEVEINTHEPRODUCTIONOFSPECIALHYDRAULICGRINDINGMACHINEHASAGREATERPRACTICALITY,ITCANPRODUCEDIFFERENTSIZEHYDRAULICTRANSMISSIONPROPERTIESOFGRINDINGMACHINETHEDESIGNISTOCOMBINETHEIRKNOWLEDGEOFAUXILIARYMATERIALSAPPLIEDTOTHEDESIGN,TOCONSOLIDATEANDDEEPENTHEKNOWLEDGEALREADYGRASPTHEGENERALSTEPSANDMETHODSOFHYDRAULICSYSTEMDESIGNANDCALCULATION,TODETERMINETHECORRECTANDREASONABLEEXECUTIVEBODY,THECHOICEOFSTANDARDHYDRAULICCOMPONENTS,ENERGYSKILLEDUSEOFTHEHYDRAULICCOMPONENTSTOMEETBASICPERFORMANCEREQUIREMENTSOFTHEHYDRAULICSYSTEMINTHEDESIGNPROCESS,THEMOSTIMPORTANTISTODRAWDRAWINGS,WHICHNOTONLYCANCLEARLYDESIGNEDCONTENTWILLCOMPLETETHESHOW,BUTALSOTOSEEWHETHERTHEKNOWLEDGEHASBEENCOMPLETELYMASTEREDTHROUGHOUTTHEDESIGNPROCESSISDIVIDEDINTOSIXPARTSSELECTIONPARAMETERS,PROGRAMDEVELOPMENT,DESIGNDRAWINGHYDRAULICCYLINDERACTUATORDESIGN,ASSEMBLYDRAWINGANDPARTDRAWING,GRINDINGMACHINEHYDRAULICSYSTEMANDTHEFINALCHECKINGRELEVANTBASICALLYCOMPLETEDTHEMAINPARTINTHEDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFTHECOMPONENTSOFTHEHYDRAULICSYSTEMINTWOPARTSKEYWORDSSHARPENINGMACHINE,HYDRAULICSYSTEM,CYLINDERS需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763V需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763VI需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763VII需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763VIII数控刀片刃磨机液压系统设计11绪论11选题背景刀具在整个加工制造成本中，看似只占很小的比例，但在整个加工效率方面，恰恰是刀具在起举足轻重的作用。随着对加工精度的提高，对刀具的要求也更高，相对于刀具成本也增加，所以刀具的重新修磨就显得更加重要。以往刀具的修磨只局限于人工在砂轮机上修磨，或是由刀具厂家回收修磨，这些方式就都谈不上效率可言；再者，现在操作数控机床、加工中心的技术工人们，不可能在工作初期，用大量的时间来学修磨刀具。随着科学技术的迅速发展，国民经济各部门所需要的多品种、多功能、高精度、高自动化的技术装备的开发和制造，促进了先进制造技术的发展。磨削加工技术是先进制造技术中的重要领域，是现代机械制造业中实现精密加工最有效、应用最广的基本工艺技术。随着该领域的要求提高磨床也必须快速的发展。用磨料和磨具对工件表面进行磨削加工的机床统称为磨床。磨床加工材料广泛，但主要用于磨削淬硬钢和各种难加工材料。磨床可以用于磨削内、外圆柱面和圆锥面、平面、螺旋面、花键、齿轮、导轨、刀具及各种成形面等，应用非常广泛。磨床一般用于精加工，但也可以将毛坯直接磨成成品。磨床的品种很多，约占全部金属磨削机床的1/3。磨床在机床总数中所占比重达3040。磨床的主要类型有外圆磨床、内圆磨床、坐标磨床、工具磨床、刀具刃磨机床和各种专门化磨床，还有砂带磨床、光整加工机、研磨机和数控磨床。数控刀片刃磨机床是一种按输入程序进行磨削的机床，可调整多边形的主刃刀尖圆角及其后角。刀片分度依靠步进电机实现，刀片形状依靠凸轮靠模实现，刀片后角由工作台的回转来决定，刀片定位靠V形块来实现，刀片的定位、夹紧、工作台的回转、锁紧，磨架的快进、工进和快退、工退等动作均有液压传动实现。可编程控制器（PLC）日益广泛应用于机械等的电器控制中，利用PLC对现有机械加工设备进行电气控制系统改造，可以试机械加工设备的生产效率和可靠性等提高到一个新的水平。12国内外发展和研究状况尽管国内机床的数控化率比例在增高，但在数控技术的开发应用以及数控功能水平和加工编程方法等诸方面还存在很大的差距，如德国WALTER公司的HM500数控系统及软件已达到能在WINDOWSNT操作系统上输入软件包，实现各种参数要求的磨削以及开发“灵活编程“软件功能，加工复杂几何形状的刀具。若增加在线测量仪可实现全自动循环，还可利用电话联网实现远程诊断。多轴加工技术的发展，可加工复杂型面，尤其对工具、刃具磨床特别适用。它能节省辅助时间，又能提高加工效率，是数控刀片刃磨机液压系统设计2工具、刃具磨床今后的发展方向。国外如德国WALTER公司HELLTRONICYPOWER五坐标数控万能刃具磨床；SACCKE公司五坐标数控万能刃具磨床和瑞士SCHNEEBERGER公司NORMA75数控万能工具磨床等发展较快，国内也已发展二轴、三轴联动的数控万能工具磨床。其它如在机床的安全防护方面，国外大多数已采用全防护，机床防护罩全封；国外如德国WALTER公司的HELITRNICPOWERPRODUCTIONCNC工具磨床，已采用自动上、下料的自动装载机，实现整机全自动循环，以提高生产效率和机床自动化程度。此外，国外机床在外型布局、色泽等方面以及加工质量上优于国内机床。综上所述，国内机床与国外机床在基础技术方面存在一定的差距。由于近年来的努力，差距已逐步减小，工具、刀具磨床产品赶上世界先进水平有希望。目前许多制造厂家都想通过磨削、磨削和刃磨刀具，来最大限度地减少停机。他们急需更精巧和万能的、能够用不同尺寸和型式的刀具进行加工的机床。为迎合这种形势，机床制造厂家正在开发速度和生产率更高的柔性机床。从目前的发展势头来看，当前工具磨床的刚度比以前的同类机床更高，公差要求更严。一些机床甚至具有菜单驱动的软件，以便更容易编程和调整。在某些情况下，在磨床工作时，其操作者还可以监测刀具刃磨情况。数控刀片刃磨机液压系统设计32工况分析21设计要求及参数选定设计一台数控刀片刃磨机的液压系统，要求刀片的定位、夹紧、工作台回转、锁紧、磨架的快进、工进及快退、工退等动作均由液压驱动。选定参数如下轴向磨削力F45000N；行程快进行程200MM，工进行程50MM；运行速度V快进V快退4M/MIN、V工进45MM/MIN；工作部件重量估计为G10000N；摩擦系数静摩擦系数FS02，动摩擦系数FA01；液压缸机械效率；90往复运动的加速和减速时间要求不大于02S。22系统工况分析221运动分析此处设计要求设计的刃磨机液压系统，根据设计要求，该数控刀片刃磨机的工作循环可分解为其动力部件实现的工作循环是动力部件快进动力部件工进保压停留动力部件快退动力部件停止；夹紧部件实现的工作循环是夹紧部件快速靠近零件夹紧部件保压夹紧夹紧部件快速返回夹紧部件停止。快进、快退速度为V快进V快退4M/MIN；工进速度为V工进0045M/MIN绘制运动部件的速度循环图如图21所示。图21速度循环图数控刀片刃磨机液压系统设计4222负载分析液压缸所受外载荷F包括三种类型，分别为工作负载、摩擦阻力负载、惯性负载即FFWFFFA1）工作负载FW对于金属磨削机床来说，即为沿活塞运动方向的磨削力，在本设计中工进工作负载即为轴向磨削力故FW45000N2）导轨摩擦阻力负载FF启动时为静摩擦力，启动后为动摩擦力，对于平行导轨FF可以由下式求的FFFGFRNG运动部件重力1000N；FRN垂直于导轨的工作负载，此设计中为零；F导轨摩擦系数，取静摩擦系数为02，动摩擦系数为01。求得FFS0210000N2000NFFA0110000N1000N上式中FFS为静摩擦力，FFA为动摩擦力。3）运动部件速度变化时的惯性负载FAFAGGVT式中G重力加速度；加速或减速时间，本设计中要求不大于02S，取01S；TT时间内的速度变化量。VT故FAN6803N1098460根据上述计算结果，列出各工作阶段所受的外负载（见表21），并画出如图22所示的负载循环图。表21工作循环各阶段的外负载序工作循环外负载FN1启动、加速FFFSFA268032快进FFFA10003工进FFWFFA46000数控刀片刃磨机液压系统设计54快退启动加速FFFSFA268035快退FFFA1000图22负载循环图数控刀片刃磨机液压系统设计63液压系统总体设计31确定主要参数311液压缸的工作压力的确定执行元件的工作压力可以根据负载循环图中的最大负载来选取，也可以根据主机的类型了确定（见表31和表32）。表31按负载选择执行元件的工作压力负载/KN50工作压力/MPA）取背压为。MPAP012表33执行元件背压的估计值系统类型背压P1（MPA）简单的系统和一般轻载的节流调速系统0205回油路带调速阀的调速系统0508回油路带背压阀0515中、低压系统08MPA采用带补液压泵的闭式回路0815数控刀片刃磨机液压系统设计7中高压系统816MPA同上比中低压系高50100高压系统1632MPA如锻压机等出算可忽略312液压缸内径D和活塞杆直径D的确定为了节省能源宜选用较小流量的油源。利用单活塞缸差动连接满足快进速度的要求，且往复快速运动速度相等，这样就给液压缸内径D和活塞杆直径D规定了的关系。由此求得液压缸无杆腔面积为DD224211105832015946MNPFAM）（）（D683441MD05260活塞杆直径可以由值算出，由计算所得的D与D的值分别按表34和表35圆D/D整到相近的标准直径，以便采用标准的密封元件。表34液压缸内径尺寸系列GB23481980MM810121620253240506380（90）100（110）125（140）160（180）200（220）250320400500630注括号内数值为非优先选用值表35活塞杆直径系列GB23481980MM45681012141618222252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400由GB/T23481980查得标准值为D125MM，D90MM。由此计算出液压缸的实际有效面积为数控刀片刃磨机液压系统设计822217145CMDA2222590D）（）（对选定后的液压缸内径D，必须进行稳定速度的验算。要保证液压缸节流腔的有效工作面积A，必须大于保证最小稳定速度的最小有效工作面积，即MINAAMININIQV式中流量阀的最小稳定流量，一般从选定流量阀的产品样本中查得。MINQ液压缸的最低速度，由设计要求给定。IV如果液压缸节流腔的有效工作面积A不大于计算所得的最小有效工作面积，MINA则说明液压缸不能保证最小稳定速度，此时必须增大液压缸的内径，以满足速度稳定的要求。按最低工进速度验算液压缸的最小稳定速度，由式（34）可得ACM210CM2MINQV3051式中QMIN是由产品样品查得GE系列调速阀AQF3E10B的最小稳定流量为005L/MIN。调速阀安装在进油路上，故液压缸节流腔有效工作面积应该选取液压缸无杆腔的实际面积，即AA11227CM2可见上述不等式满足，液压缸能够达到所需低速。313液压缸工况图的绘制油缸各工况的压力、流量、功率的计算如下（1）计算各工作阶段液压缸所需的流量MIN/4251972121LVAQ）（）（快进I/045工进N63932LV快退（2）计算各工作阶段液压缸压力数控刀片刃磨机液压系统设计9快速进给时液压缸做差动连接。由于管路中有压力损失，取此项损失为PP2P105MPA，同时假定快退时回油压力损失为05MPA。MPAAPFPM693015971200421）（快进M50464621工进MPAAPFPM2311597204621快退（3）计算各工作阶段系统输入功率KWQPP291064321575快退快退快退工进工进工进快进快进快进根据以上数据，可以计算出液压缸在一个工作循环各阶段的压力、流量和功率，如表36所示，并根据此绘制出其工况图如图31所示。表36液压缸在不同阶段所需压力、流量和功率工作阶段系统负载/NMF/回油腔压力/MPA2P工作腔压力/MPA1P输入流量Q/L/MIN输入功率P/W快速前进11111103606932544176工作进给51111110465552257快速退回11111051232364291注取液压缸机械效率90M数控刀片刃磨机液压系统设计10图31液压缸的工况图32液压系统方案选型与分析321方案分析（1）以速度变换为主的液压系统1）能实现工作部件的自动工作循环，生产率高；2）快进与工进时，其速度与负载相差较大；3）要求进给速度平稳、刚性好，有较大的调速范围；4）进给行程终点的重复位置精度高，有严格的顺序动作。（2）以换向精度为主的液压系统1）要求运动平稳姓高，有较低的稳定速度；2）启动与制动迅速平稳、无冲击，有较高的换向频率（最高可达150次/MIN）；3换向精度高，换向前停留时间可调。（3）以压力变换为主的液压系统1）系统压力要经常变换调节，且能产生很大的推力；2）空程时速度大，加压时推力大，功率利用合理；3）系统多采用高低压泵组合或恒功率变量泵供油，以满足空程与压制时，其速度与压力的变化。（4）多个执行元件配合工作的液压系统1）在各执行元件动作频繁换接，压力急剧变化下，系统足够可靠，避免误动作；2）能实现严格的顺序动作，完成工作部件规定的工作循环；3）满足各执行元件对速度，压力及换向精度的要求。322方案确定数控刀片刃磨机液压系统设计11数控刀片刃磨机的主要部件是动力滑台。动力滑台其中的液压滑台是利用液压缸将泵站所提供的液压能转变成滑台运动所需的机械能。它的液压系统的特点是驱动功率一般属于中小功率，速度变化范围大，附在变化也大。为了保证加工元件的表面质量，要求液压系统的速度稳定性要好，所以选择以速度变换为主的液压系统作为数控刀片刃磨机的液压系统。根据工况分析，所设计刃磨机对调速范围、低速稳定性有一定要求，因此速度控制是该机床要解决的主要问题。速度的换接、稳定性和调节是该机床液压系统设计的核心。33拟定液压系统原理图331液压回路选择（1）调速方式的选择由于机床液压系统调速是关键问题，因此首选调速回路。有工况图可知所设计的机床液压系统功率小，为了防止磨削到底时负载突然消失而产生的磨头前冲，液压缸回油腔应有一定的背压，故可采用回油路调速阀调速回路。（2）调速与速度换接回路这台机床的液压滑台工作进给速度低，传递功率也较小，很适宜选用节流调速方式，由于磨削时磨削力变化小，而且是正负载，同时为了保证磨削过程速度稳定，采用调速阀进口节流调速，为了增加液压缸运行的稳定性，在回油路设置背压阀，分析液压缸的VL曲线可知，滑台由快进转工进时，速度变化较大，选用行程阀换接速度，以减小压力冲击。图32调速与速度换接回路（3）油泵的选择从工况图上可以清楚地看到整个工作循环过程中，液压缸要求交替提供快行程的低压大流量和慢行程的高压小流量油液。最大流量与最小流量之比约为24。而快进、快退所需时间为因此该液压系统运行过程中999的时间处于小流量工进状态，从降低成本的角数控刀片刃磨机液压系统设计12度出发，不宜选用双联泵，只需用单个定量泵就可以。现确定定量泵方案如图33所示。图33泵供油油源（3）换向回路为实现数控采用电磁换向阀。332组成液压系统原理图根据上面选定的基本回路，在综合考虑设计要求，便可组成完整的液压系统原理图，如图34所示。1吸油过滤器2定量齿轮泵3压力表及其开关4溢流阀5高压精过滤器6、7、8二位三通电磁换向阀9三维四通电磁换向阀10二位三通电磁换向阀11单向减压阀12、13、14、18单向节流阀15减压阀16单向阀17蓄能阀19压力继电器20节流阀21快跳液压缸22定位液压缸23夹紧液压缸24回转液压缸25锁紧液压缸图34刃磨机液压系统原理图数控刀片刃磨机液压系统设计13333液压系统原理分析图34所示为数控刀片刃磨机床的液压系统原理图。系统油源由定量齿轮泵2提供，供油压力由溢流阀4控制并由压力表3显示，泵的出口设有精过滤器5系统由磨架快跳液压缸21、定位液压缸22、夹紧液压缸23、回转液压缸24、锁紧液压缸25等5个执行器组成，这些执行器的运动方向分别由电磁换向阀6、7、8、9、10控制。开有A、B、C、D共4和油口的液压缸21驱动磨架，实现快进、工进、快退、工退动作，这些动作由液压缸21进回油时通过的油口决定。液压系统动作基本环节如下。1）系统启动。系统启动前，根据不同形状、规格的刀片，调整凸轮、定位块及相应的定位装置，启动液压系统，电磁铁2YA、3YA、4YA、6YA通电使换向阀7、8、9、10均切换至左位，定位缸22上升处于定位状态，夹紧缸23处于松开状态，回转缸24处于顺时针运动趋势的定位状态，锁紧缸25处于松开状态。2）上料、夹紧。上料完毕，按下夹紧按钮，电磁铁3YA断电时换向阀8复位至右位，油泵2的压力经过滤器5、阀18进入夹紧缸23的无杆缸，实现夹紧动作。当夹紧缸23中夜里升高到压力继电器19的设定值时发出信号（系统进入程序自动控制的信号），使电磁铁6YA断电，换向阀10复位到右位，油泵2的压力油经过阀10进入锁紧缸25的有杆缸，在工作台顺时针运动的趋势下，锁紧工作台，保证刀片主刃后角的准确性，同事工作台压下行程开关SQ8。3）当机床电气系统接收到压力继电器19发出的夹紧信号后，系统进入程序自动控制流程。电磁铁2YA断电使换向阀7复位至右位，油泵2的压力油经阀7、阀14进入定位缸22的有杆腔，定位缸22下降，压下行程开关SQ3；同时，电磁铁4YA断电使换向阀9复位至中位，工作台处于稳定的锁紧状态。当程序检测到行程开关SQ3SQ8发出的信号，程序控制电磁铁1YA通电使换向阀6切换至左位，油泵2的压力油经阀6、阀13进入磨架缸21的有杆缸，磨架缸21带动磨架快进（缸的无杆腔经C口无阻力回油）、工进（缸的无杆腔经D口、节流阀12回油），并压下行程开关SQ1程序收到行程开关SQ1发出的信号，工件转动，磨削工件的主刃和后角；当主刃磨削完毕后，程序计数，控制电磁铁1YA断电使换向阀6复位至右位，油泵2的压力油经阀11、阀12进入磨架缸21的无杆缸，磨架缸21带动磨架快退（缸的有杆腔经B口无阻力回油）、工退（缸的有杆腔经A口、节流阀13回油），压下行程开关SQ2；当程序收到行程开关SQ2发出的信号，程序控制电磁铁6YA通电使换向阀10切换至左位，锁紧缸24在弹簧作用下上升松开工作台（有杆腔经阀10向油箱回油），压下行程开关SQ7；当程序收到行程开关SQ7发出的信号，程序控制电磁铁5YA通电使换向阀9切换至右位，油泵2的压力油经阀9、阀20进入回油缸24的右腔，带动工作台逆时针回转，压下行程开关SQ5；当程序收到行程开关SQ5发出的信号，程序控制电磁铁6YA通电使换向阀1切换至右位，油泵2的压力油阀10锁紧缸25的有杆腔，锁紧缸25在工作台逆时针回转的趋势下，锁紧工作台，保证圆刃后角的准确，同时压下行程开关数控刀片刃磨机液压系统设计14SQ8。4）圆刃及后角磨削。当程序检测到行程开关SQ8发出的锁紧信号时，程序控制电磁铁1YA通电使换向阀6切换至左位，油泵2的压力油经阀6、阀13进入磨架缸21的有杆缸，磨架缸21带动磨架快进、工进，压下行程开关SQ1同时电磁铁5YA断电使换向阀9复位至中位，工作台处于停滞和稳定锁紧状态。当程序收到行程开关SQ1发出的信号，控制工件转动，磨削工件圆主刃和后角；当主刃磨削完毕后，凸轮计数，程序控制电磁铁1YA断电使换向阀6复位至右位，油泵2的压力油经阀11、阀12进入磨架缸21的无杆缸，带动磨架快退、工退，压下行程开关SQ2，接着程序控制电磁铁6YA通电使换向阀10切换至左右，锁紧缸25松开工作台，压下行程开关SQ7，程序控制电磁铁4YA通电使换向阀9切换至左位，油泵2的压力油经阀9进入回转缸24的左腔，带动工作台顺时针回转，压下行程开关SQ6；当程序收到行程开关SQ6发出的信号，程序控制电磁铁6YA通电使换向阀10切换至右位，锁紧缸25锁紧工作台，压下行程开关SQ2。此时，工件一个主刃、一个圆刃磨削完毕。接着程序自动控制如前所述磨削下一个主刃及后角、圆刃及后角，直至全部去结束。5）松开、下料。当程序收到所有刃磨削结束信号时，电磁铁2YA通电使换向阀7切换至左位，油泵2的压力油经阀7、阀15进入定位缸22的无杆腔，定位缸22上升，人工按钮、下料，至此，整个工件磨削完毕。4液压缸的设计本次设计的刃磨机液压系统液压缸包含快跳液压缸、定位液压缸、夹紧液压缸、回转液压缸、锁紧液压缸。本章以快跳液压缸为例进行设计，其他液压缸设计过程类似。41液压缸主要尺寸的确定液压缸工作压力主要根据液压设备的类型来确定，对不同用途的液压设备，由于工作条件不同，通常采用的压力范围也不同。所以设计时，可用类比法来确定。液压缸的工作压力，缸筒内径D125MM，活塞杆外径D90MM。MPA5411液压缸壁厚和外径的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般指液压缸中最薄处的厚度。从材料力学可以知道，承受内压力的圆筒，其内应力分别规律因为壁厚的不同而各异。一般计算时可以分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。液压缸的内径D与其壁厚的比值D/10的圆筒称为薄壁圆筒。起重运输机械和工程机械的液压缸，一般采用无缝钢管，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒壁厚公式计算数控刀片刃磨机液压系统设计152YPD式中液压缸壁厚（M）。D液压缸内径（M）。试验压力，一般取最大工作压力的（12515）倍（MPA）。额定压力YP16MPA,取15MPA。NN157缸筒材料的许用应力。，其中为材料抗拉刚度，N为安BB全系数，一般取N5。的值为锻钢110120MPA；铸钢100110BBBMPA；无缝钢管110110MPA；高强度铸铁60MPA；灰铸铁B25MPA。在中低压液压系统中，按上式计算所得液压缸的壁厚往往很小，使得液压缸的刚度往往不够，如在磨削加工过程中的变形、安装变形等引起液压缸工作过程卡死或者漏油。因此一般不作计算，按经验选取，必要时按上式公式进行校核。对于D/10时，应该按材料力学中的厚壁圆筒公式进行壁厚的计算。对于脆性材料以及塑性材料04123YPD式中的符号意思与前面相同。液压缸壁厚算出后，即可以求出缸体的外径为11D2式中值应该按无缝钢管标准，或者按有关标准圆整为标准值。1D在设计中，取试验压力为最大工作压力的15倍，即155MPA75MPA。而YP缸筒材料许用应力取为100MPA。B应用公式得，2YP451206/M下面确定缸体的外径，缸体的外径12521406MM15312MM。在1D液压传动设计手册中查得选取标准值155MM。在根据内径D和外径重新计算1壁厚，MM15MM。12D512数控刀片刃磨机液压系统设计16412液压缸工作行程的确定液压缸工作行程长度，可以根据执行元件机构实际工作的最大行程来确定，并且参照表41中的系列尺寸来选取标准值。表41液压缸活塞行程参数系列（MM）255080100125160200250320400500630800100012501600200025003200400040639011014018022028036045055070090011001400180022002800390024026030034038042048053060065075085095010501200130015001700190021002400260030003800注液压缸活塞行程参数依、次序优先选用。由已知条件知道最大工作行程为300MM,参考上表系列，取液压缸工作行程为300MM。413缸盖厚度的确定一般液压缸多为平底缸盖，其有效的厚度T按强度要求可以用下面两式进行进似计算。无孔时2043YPTD有孔时20YTD式中缸盖有效厚度（M）。T缸盖止口内径（M）。2D缸盖孔的直径（M）。0D在此次设计中，利用上式计算可取T40MM414最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时，从活塞支撑面中点到缸盖滑动支撑面的距离H称为最小导向长度（图32）。如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度（间隙引起的挠度）增大，从而影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证有一定得最小导向长度。对于一般的液压缸，最小导向长度H应满足以下要求数控刀片刃磨机液压系统设计1720LDH式中液压缸的最大行程。L液压缸的内径。D为了保证最小导向长度H，如果过分增大和B都是不适宜的，必要时可以在缸1L盖和活塞之间增加一个隔套K来增加H的值。隔套的长度C由需要的最小导向长度H决定，即12CL在此设计中，液压缸的最大行程为500MM，液压缸的内径为125MM，所以应用公式的MM875MM。20LD20L51活塞的宽度B一般取得B（0610）D；缸盖滑动支撑面的长度，根据液压缸1L内径D而定。当D80MM时，取；106L当D80MM时，取。D活塞的宽度B（0610）D5490MM，取70MM415缸体长度的确定液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应该大于内径的2030倍。缸体长度L500100MM600MM。416固定螺栓得直径SD液压缸固定螺栓直径按照下式计算S52SKFDZ式中F液压缸最大负载。Z固定螺栓个数。K螺纹拧紧系数，K11215。根据上式求得103MM52SKFDZ13460数控刀片刃磨机液压系统设计18417液压缸强度校核1）缸筒壁厚校核。YPDD02当时，壁厚应满足。Y04113P当时，壁厚应满足前面已经通过计算得D125MM,15MM。则有10，所以为厚D83壁缸。15MM1112MM，Y04P1232504513可见缸筒壁厚满足强度要求。2）活塞杆稳定性的验算活塞杆受轴向压缩负载时，它所承受的轴向力F不能超过使它稳定工作所允许的临界负载，以免发生纵向弯曲，从而破坏液压缸的正常工作。的值与活塞杆材料KFK性质、截面的形状、直径和长度以及液压缸的安装方式等因素有关。活塞杆的稳定性的校核依照下式（稳定条件）进行KFN式中安全系数，一般取24。KNK当活塞杆的细长比时KLR12KF2EJL当活塞杆的细长比时，且20120时，则KLR1212KF2KFALR式中安装长度，其值与安装方式有关。L数控刀片刃磨机液压系统设计19活塞杆截面最小回转半径，。KRKRJA柔性系数。1由液压缸支承方式决定的末端系数。2E活塞杆材料的弹性模量，对刚取E。12206/NMJ活塞杆横截面惯性矩，A为活塞杆横截面积。F由材料强度决定的实验值。根据验算，液压缸满足稳定性要求。42液压缸的结构设计液压缸主要尺寸确定以后，就进行各部分的结构设计。主要包括液压缸缸体与缸盖的连接结构、活塞杆与活塞的连接结构、活塞杆导向部分的结构、密封装置、缓冲装置、排气装置、以及液压缸的安装连接结构等。由于工作条件的不同，结构形式也各不相同。设计时根据具体情况进行选择。421缸体与缸盖的连接形式缸体与缸盖常见连接方式有法兰连接式、半环连接式、螺纹连接式、拉杆连接式、焊接式连接等。图41常见的缸筒和缸盖结构图41所示为常见的缸盖和缸筒连接形式。图41A为法兰式连接结构，这种连接结构简单、成本低廉，容易加工，便于装卸，强度较大，能够承受高压。但是外形尺寸较大，常用于铸铁制的缸筒上。图41B为半环式连接结构，这种连接分为外半环连接和内半环连接两者形式。它们的缸筒壁部由于开了环形槽而削弱了强度，为此有时要增加壁厚。它容易加工和装卸、重量较轻，半环连接是一种应用较为普遍的连接结构，常用于无缝钢管和锻钢制的缸筒上。图41C、F为螺纹连接形式，这种连接分为外螺纹连接和内螺纹连接两者形式。它的缸筒端部结构复杂，外径加工必须要求同时保证内外径同心，装卸要使用专用工数控刀片刃磨机液压系统设计20具，它的外形尺寸和重量都比较小，结构紧凑，常常用于无缝钢管和锻钢制的缸筒上。图41D为拉杆式连接形式，这种连接结构简单，工艺性好、通用性强、易于装拆，但是端盖的体积和重量都非常大，拉杆在受力后容易拉伸变长，从而影响密封效果，仅适用于长度不大的中低压缸。图41D为焊接式连接，这种连接形式强度高，制造简单，但是焊接时容易引起缸筒的变形。缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。通过综合考虑，在此设计中，缸体端部与缸盖采取法兰连接的形式。422活塞杆与活塞的连接结构活塞和活塞杆的结构形式有很多，常见的有一体式、锥销式连接外、还有螺纹式连接和半环式连接等多种形式，如图42所示。半环式连接结构复杂，装卸不便，但是工作可靠。图42活塞杆与活塞的结构此外，活塞和活塞杆也有制成整体式结构的，但是它只能适应于尺寸较小的场合。活塞一般用耐磨铸铁制造，活塞杆则不论是空心的还是实心的，大多用钢料制造。经过综合考虑，在此设计中，活塞杆与活塞的连接采取螺纹连接的形式，如图43所示。图43活塞杆与活塞的连接形式这种连接方式结构简单，便于拆卸，成本低廉，但是在震动的过程中容易松动，数控刀片刃磨机液压系统设计21所以加了防松装置，应用范围较广。423活塞杆导向部分的结构活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导向套的结构，以及密封、防尘和锁紧装置等。导向套的结果可以做成端盖整体式直接导向，也可以做成与端盖分开的导向套导向结构。后者导向套磨损后便于更换，所以应用比较普遍。导向套的位置可以安装于密封圈的内侧，也可以安装于密封圈的外侧。机床和工程机械中一般采用装在内测的结构，有利于导向套的润滑；而压油机常采用装在外测的结构，在高压下工作时，使得密封圈由足够的油压将唇边张开，以提高系统的密封性能。活塞杆处的密封形式由O型、V型、Y型和型密封圈。为了清除活塞杆处外漏X部分粘附的灰尘，保证油液清洁以及减少磨损，在端盖外侧增加防尘圈。此设计经过综合考虑，采取端盖直接导向。424密封装置液压缸中常见的密封装置有间隙密封，摩擦环密封，密封圈密封等。油缸主要采用密封圈密封，密封圈有O形、V形、Y形及组合式等数种，其材料为耐油橡胶、尼龙、聚氨脂等。它利用橡胶或者塑料的弹性使各种截面的环形圈贴紧在静、动配合面之间来防止泄露。它结构简单，制造方便，磨损后有自动补偿能力，性能可靠，在缸筒和活塞之间、活塞和活塞杆之间、缸筒和缸盖之间都能使用。（1）O形密封圈（如图44）O形密封圈的截面为圆形，主要用于静密封。与唇形密封圈相比，运动阻力较大，作运动密封时容易产生扭转，故一般不单独用于油缸运动密封。图44O形密封圈（2）V形密封圈（如图45）V形圈的截面为V形，如图所示，V形密封装置是由压环、V形圈和支承环组成。当工作压力高于10MPA时，可增加V形圈的数量，提高密封效果。安装时，V形圈的开口应面向压力高的一侧。数控刀片刃磨机液压系统设计22图45V形密封圈（3）Y形密封圈（如图46）Y形密封圈的截面为Y形，属唇形密封圈LIPSEAL。它是一种摩擦阻力小、寿命较长的密封圈，应用普遍。Y形圈主要用于往复运动的密封。根据截面长宽比例的不同，Y形圈可分为宽断面和窄断面两种形式，图所示为宽断面Y形密封圈。图46Y形密封圈对于活塞杆外伸部分来说，由于它很容易把脏物带入液压缸，使油液受到污染，使密封件磨损，因此常需要在活塞杆密封处增添防尘圈，并且放在向着活塞杆外伸的一段。425缓冲装置液压缸带动质量较大的部件作快速往复运动时，由于运动部件具有很大的动能，因此当活塞运动到液压缸终端时，会与端盖碰撞，而产生冲击和噪声。这种机械冲击不仅引起液压缸的有关部分的损坏，而且会引起其它相关机械的损伤。为了防止这种危害，保证安全，应采取缓冲措施，对液压缸运动速度进行控制。当活塞移至端部，缓冲柱塞开始插入缸端的缓冲孔时，活塞与缸端之间形成封闭空间，该腔中受困挤的剩余油液只能从节流小孔或缓冲柱塞与孔槽之间的节流环缝中挤出，从而造成背压迫使运动柱塞降速制动，实现缓冲。液压缸中常用的缓冲装置有节流口可调式（如图47）和节流口变化式（如图48）两种。图47节流口可调式缓冲装置数控刀片刃磨机液压系统设计23图48节流口变化式缓冲装置在此设计中，为了适当的减轻加工难度，决定采取如图48所示的缓冲装置。这种缓冲装置可以调节。5液压元件的计算和选择51确定液压泵和电机的规格由工况图可知，整个工作循环过程中液压缸的最大工作压力为465MPA。选取油路总压力损失为08MPA。则泵的最大工作压力为MPAP458064其次确定液压泵的最大供油量，由工况图可知，液压缸所需的最大流量为2544L/MIN，若取系统泄漏系数K105，则泵的流量为MIN/712351LQP最后根据以上计算数据查阅产品样本，确定选择YB30型叶片泵，当液压泵转速为N960R/MIN时，液压泵的输出流量为30L/MIN。由于液压缸在快退时输入功率最大，如果取泵的效率为，这时驱动液压泵80P所需电动机功率为数控刀片刃磨机液压系统设计24KWPP042835根据此数据查阅电动机产品目录，选择Y110L6型电动机，其额定功率，额定转速。KWPN2MIN/960RN52油箱的设计液压油箱的作用是贮存液压油，分离液压油中的杂质和空气，同时还起到散热的作用。521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可概略的确定为已知该系统为中压系统（P5MP）取V57PQ200L280L取V250L式中，V液压油箱的有效容积PQ液压泵的额定流量522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，一般尺寸为（长宽高）111123，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。523液压油箱的结构设计液压油箱简称油箱，它往往是一个功能组件，在液压系统中的主要功能是存储液压油液、散发油液热量、溢出空气及消除泡沫和安装元件等。油箱的制造一般采用焊接和铸造两种方式之一，多数油箱采用焊接技术获得。在一般设计中，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作为液压油箱。因此，在此设计中采用了焊接的方式获得油箱。油箱的工作图样是油箱加工和安装的依据。通常油箱应包括箱顶、箱壁、隔板、放油螺塞、吊耳、支脚等零件。53阀类元件和辅助元件的选择图26液压系统原理图中包括调速阀、换向阀、单项阀等阀类元件以及滤油器、空气滤清器等辅助元件。根据上述流量及压力计算结果，对图26初步拟定的液压系统原理图中各种阀类数控刀片刃磨机液压系统设计25元件及辅助元件进行选择。其中调速阀的选择应考虑使调速阀的最小稳定流量应小于液压缸工进所需流量。图26中溢流阀、单向阀、调速阀和电磁换向阀的选择可根据调定压力和流经阀的额定流量来选择阀的型式和规格，其中溢流阀的作用是调定工作进给过程中液压泵的供油压力，因此该阀应选择电磁式溢流阀。连接在液压泵出口处的单向阀用于保护液压泵。调速阀的作用是控制回油路流量，进而控制工进速度。两位两通电磁换向阀的作用是快进转工进和工进转快退。三位四通电磁换向阀的作用是控制整个系统中快进、工进和快退之间的转换。还有最后本设计所选择方案如表51所示，表中给出了各种液压阀的型号及技术参数。表51阀类元件的选择规格序号元件名称通过的最大流量L/MIN型号额定流量L/MIN额定压力/MPA额定压降/MPA1叶片泵YB13030632三位四通电磁换向阀5034D0B10HT2563033两位两通电磁换向阀300822D252563034调速阀1Q10B1063055单向阀7183I63B6363026两位两通电磁换向阀300822D252563037溢流阀35Y63B63638空气滤清器QUQ29滤油器WU6580J10压力表开关K6B注此为电动机额定转速时液压泵输出的实际流量。MIN/960RN54其它元件的选择541过滤器的选择滤油器的结构大同小异，主要有滤芯和壳体，油液从滤芯外部流入，穿过滤芯从内部流出，滤芯起过滤作用。按滤芯的过滤机理，可分为表面型滤油器、深度型滤油器和磁性过滤器。按照过滤器的流量至少是液压泵总流量的两倍的原则，取过滤器的流量为泵流量数控刀片刃磨机液压系统设计26的25倍。由于所设计组合机床液压系统为普通的液压传动系统，对油液的过滤精度要求不高，故有MIN/1052LQ泵输入过滤因此系统选取通用型WU系列网式吸油过滤器，参数如表52所示。542压力表及压力表开关的选择液压泵的出口、安装压力控制元件处、与主油路压力不同的支路及控制油路、蓄能器的进油口等处，均应设置测压点，以便用压力表对压力调节或系统工作中的压力数值及其变化情况进行观测。压力表测量范围应大于系统的工作压力的上线，即压力表量程约为系统最高压力的15倍左右。在本次设计中，经计算压力表量程约为MPA。根据使用要求，选用753K1型的压力表开关，压力表的精度等级选25级。543液位计的选择油箱的侧壁为了便于观察，应安装能目视的透明液位计，以便注油时观察液面。液位计通常带有温度计且刻有上、下液面限位线。液位计的下刻线至少应比吸油过滤器或吸油管口上缘高出75MM，以防吸入空气。液位计的上刻线对应着油液的容量。液位计与油箱的连接处油密封措施。对于油温有严格要求的液压装置，可采用传感式液位温度计，其温度计是利用灵敏度较高的双金属片的热胀冷缩原理来测油温的。在本次设计中，液位计选取YWZ80型。544油管的选择油管的内径可按照所连接元件的接口尺寸确定，也可以按照管路中允许的流速来计算。本例中，由表53推荐取油液在压油管的流速V3M/S,按式41算得液压缸无杆强及有杆腔相连的油管的内径为（51）VQD13式中Q通过油管的流量；V推荐管道中油液的流速，可按表53数值选取。取D15MM。MVQD6143013最后，参照计算由选定的液压元件连接油口尺寸确定油管内经。表53液压油流经不同元件时的推荐流速D1525MM0612液压泵的吸油管路D32MM15压油管路D1550MM30数控刀片刃磨机液压系统设计27D50MM40流经控制阀等短管路60溢流阀15安全阀306液压系统的验算已知该系统中进、回油管的内径均为15MM，各段管道的长度分别为AB03M,AC17M,AD17M,DE2M。选用LHL32液压油，考虑到油的最低温度为15，查得1