加工垂直孔和水平孔的专用组合机床液压系统设计【含CAD图纸优秀毕业课程设计论文】

购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 专用组合机床液压系统设计说明书 第一章 .言 .题的意义、背景及现状 .压系统在机械行业中的应用 .压系统的基本组成 .二章 确定液压系统方案，拟定液压系统图 .向，换节方式 .泵源的选择 .压系统的组合 . 运动和动力参数 .制液压系统图 .三章液压滑台的液压动力系统设计 .定执行元件类型及基本参数 .定液压控制方案 . 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 定液压控制元件 .四章液压系统的计算和元件选型 .择油泵 .择电动机 .择控制阀 .定油管尺寸 .定油箱容量 .压缸内径 D 和活塞杆直径 d 的确定 .压缸实际所需流量计算 .定液压泵规格和驱动电机功率 .类元件及辅助元件的选择 .道尺寸的确定 .压系统的验算 . 26 统温升的验算 .五章动力滑台油缸的结构设计 . 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 力滑台油缸的主要尺寸 .压元件参数的计算及选择 .压阀的选择 .人总结 .考文献 .言 作为现代机械设备实现传动与控制的重要技术手段，液压技术在国民经济各领域得到了广泛的应用。与其他传动控制技术相比，液压技术具有能量密度高配置灵活方便调速范围大工作平稳且快速性好易于控制并过载保护易于实现自动化和机电液一体化整合系统设计制造和使用维护方便等多种显著的技术优势，因而使其成为现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素。液压压力机是压缩成型和压注成型的主要设备，适用于可塑性材料的压制工艺。如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。也可以从事校正、压装、砂轮成型、冷挤金 属零件成型、塑料制品及粉末制品的压制成型。本文根液压系统的用途特点和要求，利用液压传动的基本原理，拟定出合理的液压系统图，再经过必要的计算来确定液压系统的参数，然后按照这些参数来选用液压元件的规格和进行系统的结构设计。液压压力机的液压系统呈长方形布置，外形新颖美观，动力系统采用液压系统，结构简单、紧凑、动作灵敏可靠。该机并设有脚踏开关，可实现半自动工艺动作的循环。 目前，我国的液压件已从低压到高压形成系列，并生产出许多新型元 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 件，如插装 式锥阀、电液比例阀、电液伺服阀、电业数字控制阀等。我国机械工业在认真 消化、推广国外引进的先进液压技术的同时，大力研制、开发国产液压件新产品，加强产品质量可靠性和新技术应用的研究，积极采用国际标准，合理调整产品结构，对一些性能差而且不符合国家标准的液压件产品，采用逐步淘汰的措施。由此可见，随着科学技术的迅速发展，液压技术将获得进一步发展，在各种机械设备上的应用将更加广泛。 关键词： 液压系统过载保护 压缩成型 液压系统 s of in of to be in n it of of is 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 as , it be in of a of of to so of is is a to be is to An of is in to of of 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 of up a to of to of in of to be in s is is 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 题的意义、背景及现状 动力滑台是组合机床用以实现进给运动的通用部件 ,其运动由液压缸驱动。在滑台上可根据加工工艺要求安装各类动力箱和切削头，以完成车、铣、镗、钻、 扩、铰、攻螺纹等加工工序，并能按多种进给方式实现自动工作循环。液压动力 滑台应满足进给速度稳定、速度换接平稳、系统效率高、发热小等要求。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。 第一个使用液压原理的是 1795年英国约瑟夫布拉曼(749在伦敦用水作为工作介质 ,以水压机的形式将其应用于工业上 ,诞生了界上第一台水压机。 1905年他又将工作介质水改为油 ,进一步得到改善。第一次世界大战 (1914液压传动广泛应用 ,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 (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 (G 能量波动传递所进行的理论及实际研究 ;1910年对液力传动 (液力联轴节、液力变矩器等 )方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。我国的液压工业开始于 20世纪 50年代，液压元件最初应用于机床和锻压设备。 60年代获得较大发展，已渗透到各个工业部门，在机 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 床、工程机械、冶金、 农业机械、汽车、船舶、航空、石油以及军工等工业中都得到了普遍的应用。当 前液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声、低能耗、长寿命、高度集成化等方向发展。 同时，新元件的应用、系统计算机辅助设计、计算机仿真和 优化、微机控制等工作，也取得了显著成果。 目前，我国的液压件已从低压到高压形成系列，并生产出许多新型元件，如 插装式锥阀、电液比例阀、电液伺服阀、电业数字控制阀等。我国机械工业在认真消化、推广国外引进的先进液压技术的同时， 大力研制、开发国产液压件新产品，加强产品质量可靠性和新技术应用的研究，积极采用国际标准，合理调整产品结构，对一些性能差而且不符合国家标准的液压件产品，采用逐步淘汰的措施。由此可见，随着科学技术的迅速发展，液压技术将获得进一步发 展，在各种机械设备上的应用将更加广泛。 工程机械主要配套件有动力元件、传动元件、液压元件及电气元件等。 目前工程机械动力元件基本上都用内燃式柴油发动机 (简称柴油机 )；传动分机械传动、液力机械传动、静液压传动、电传动等。但目前工程机械用得最多、最普遍 的为液力机械传动及静液压传动。整个传动系统还包括传动轴、驱动桥等。 静液压传动有多种结构形式，有的有传动轴、驱动桥，有的没有，视情况而定；液压元件主要有缸、泵、 阀、 密封件及液压附件等。静液压元件的泵 (主要是变量泵 )、马达 (变量与定量 )，以及相应的减 速机等；电气元件以前对工程机械的影响还并不大，最早的工程机械电气系统，主要是起动电路及照明电路，系统及元件都非常简单，起动可以用拖起动，白天干活不用照明，因此，这两个电路系统出了故障也能勉强维持工作。但工程机械发展到今天，电气系统及电气元件已经成了工程机械一个非常关键的部分，可以说今天的绝大多数工程机械，电气系统出了故障根本就不能工作，有的甚至寸步难行，等于一堆 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 废钢铁。因此电气系统、电器元件目前也是工程机械最关键最主要的配套件之一。主要电器元件除传统的元件外，还有各种传感器，各种控制元件及微处理机等等。 1）能源装置 液压泵。它将动力部分（电动机或其它远动机）所输出的机械能转换成液压能，给系统提供压力油液。 2）执行装置 液压机（液压缸、液压马达）。通过它将液压能转换成机械能，推动负载做功。3）控制装置 液压阀。通过它们的控制和调节，使液流的压力、流速和方向得以改变，从而改变执行元件的力（或力矩）、速度和方向，根据控制功能的不同，液压阀可分为村力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为益流阀 (安全阀 )、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分 流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。 4）辅助装置 油箱、管路、蓄能器、滤油器、管接头、压力表开关等 实现各种工作循环。 5）工作介质 液压油。绝大多数液压油采用矿物油，系统用它来传递能量或信息。 第二章确定液压系统方案，拟定液压系统图 速方案 由工况要求所知，执行元件采用油缸实现往复运动：组合机床进给功率较小，同时为了增加进给运动的平稳性，因此采用回油路节流调速方案。 为保证切削过程速度稳定，选用调速阀调速。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 向，换节方式 本机床的动力滑台在调整时，需停在任意位置上，故采用三位五通换向阀进行换向。当动力滑台由差动快进换接为工进时，与调速阀并联的二为二通电磁阀关闭，泵压升高，使液控顺序阀逐渐打开，使差动油路断开，油缸回油经调速阀，三位五通电磁阀和液控顺序阀流回油箱。这样可使速度换接平稳。采用回路见图 66 源的选择 工况特点是快速时低压大流量，时间短；工进是中压升秒度小流量，时间长。目前多数采用双联定量叶片泵（图 6b）或限 压式变量叶片泵（图 6仅在功率较小时，才用定量泵（图 3为了减少功率损失，可选用限压式变量叶片泵，快速时全流量供油，工进时限压变量，与油缸所需流量相适应 。 图6置滑台液压回路 图 6置滑台液压回路 电磁铁 快进 工进 快退 1 + + - 2 + - + 3 - - + 电磁铁 快进 工进 工进 快退 1 + + + - 2 + - - + 3 + + - + 4 - - - + 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 a) b) c) d)图 6泵源选择 压系统的组合 立置与卧置滑台的负载不同，速度要求也不同，要保证同时动作，又不相互干扰，两回路组合时，在各自进油油路上串接一个节流阀，变量泵的调节流量应大于两个动力滑台同时快进时通过两个节流阀的流量。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 测压点布置在泵源出口和节流阀后，便于调整油泵工进快进快退 本机床液压系统，过滤精度要求不高，故在泵进口处安装网式滤油器即可。 动和动力参数 表 6 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 立置滑台宽为 320 毫米，采用平导轨。卧置滑台宽为 200 毫米，采用平面和 V 型（ =90）导轨组合方式，静摩擦系数 U=摩擦时U= 自动化程度 采用液压与电气配合，实现工作自动循环。为提高生产效率，要求二滑台同时实现工作循环，但要防止相互干扰。 确定外负载，作工况循环图 立制动力力滑台外负载计算见表 6削负载图，速度循环图见图6负载循环图见图 6 卧置动力滑台外负载计算见表 6削负载图，速度循环图见图 6负载循环图见图 6 滑台名称 切削力 R（公斤力） 移动件重（公斤力） 速度 V（米 /分） 行程 S （毫米） 启动制动时间 t 工进 工进 快速 工进 工进 快进 1工进 工进 快退 立置滑台 12000 4000 25000 07 35 8 250 置滑台 3000 3200 6 162 40 202 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 表 6： 不计静止状态重量的作用力； 进的速度很低，故不考虏制动过程的惯性力。 表 6 况 公 式 计 算 结果 P（公斤力） 启动加速 j 50002 工进 =1200 I=12000 12000 工进 =745 45 745 反响启动 5 000 动 )0( 50 0 02 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 工 况 公式 计 算 结果 P（公斤力） 启动加速 2s 进 2 45s 进 =294 =39+255 294 返向启动 2s 115 快 退 = 45s P 动 2s 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 快退制动42 2557451210切 削 负 载 图 （ R - S ）速 度 循 环 图 （ v - s ） 进 I I 工 进快进 I 工 进I 工 进1210745退 反向启动098195209 242 255( 6置滑台切削负载，速度循环图 图 6置动力滑台外负载循环图快退制停V 退m / m i 0 2 61 6 4 2 0 4 5切 削 负 载 图 （ R - S ）速 度 循 环 图 （ v - s ）K g m i 41 1 5K g 退 反向启动07 1 6 4K g 2 0 4 ( m m )0置动力滑台切削负载，速度循环图 图 6置动力滑台外负载循环图 制液压系统图 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 根据上述所选回路液压系统，并绘制液压系统图（如图 6图中附有油缸的工作循环图和电磁铁动作表。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 立置滑台电磁铁动作循序表 卧置滑台电磁铁动作循序表 6压系统图 工 况 4 进 + - + + 工进 + - - + 工进 + - - - 停 留 + - - - 快 退 - + + + 原 位 - - - + 工 况 1 进 + + - 工 进 + - - 停 留 + - - 快 退 - + + 原 位 - - - 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 注： 1=米 2， 米 2；卧置滑台油缸 ， 米 2； 工况 油缸压力计算式 外负载 斤力） 压力值 P （公斤力 /厘米 2） 速 度 V 时间 T 行程S 缸 流 量 Q 缸 功 率 N 说明 2 进 1= 1= 09 （ .（ 5） 2 1 工进 h/ 1210 5 25 6 工进 同上 745 17 7 9 退 h/1/(0 55 进 1- 1= 9 64 6 2+ (5)2 工进 1+1 94 5 8 50 退 h/2 .(39 204 5054 2= (5)2 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 油腔至进油腔的油路上各阀实际通过量时压损失为 中公称流量下各阀压力损失；三位 斤力 /米 2，单 向阀 公斤力 /厘米 2；差动回油腔压力为 1+ 油腔压力 公斤力 /厘米 2； 不另外计算，油缸动作时最底摩擦阻力的压力取 斤力 /厘米 2。 计算两动力滑台油缸各工作阶段实际所需压力，流量和功率（见表 6并作出工况图（见图 6 第三章液压滑台的液压动力系统设计 动负载分析计算 专用组合机床动力滑台参数：工作循环为，快进 工进 快退，快进、 快退的速度均为 5cm/s，工进速度为 s，工进时最大切削力为力滑台的总重量为 400程为 300摩擦系数 动加速和制动减速的时间为 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 定执行元件类型及基本参数 液压缸工作压力 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 由负载值大小查表、资料，参考同类型机床， 定液压缸的主要结构参数 由表 1 看出最大负载为工进阶段的负载 F=39324N，则查设计手册，按液压缸内径系列表 将以上计算值圆整为标准径，取 D=125了实现快进速度与快退速度相等，采用差动连接，则 d=以 )(样圆整成标准系列活塞杆直径，取 d=88 D=125d=70出 液压缸无杆腔有效作用面积为 杆腔有效作用面积为 4进若采用调速阀调速，查产品样本，调速阀最小稳定流量 ： 算液压缸 的工作压力、流量和功率 (1)复算工作压力查表暂定背压为 压缸在工作循环各阶段的工作压力 1动快进阶段 则有： 第四章液压系统的计算和元件选型 择油泵 由上述计算和工况循环图可知，油缸工作压力最高点是立置滑台油缸 时， 5 公斤力 /厘米 2，泵最高压力应是 P 泵 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 液压系统图 6于进油路中元件较少，可取 公斤力 /厘米 2 故 P 泵 =30 公斤力 /厘米 2 P 1 (进10 20 30 40 50 60 70 80 90 10 17 20 25 300 进 I I 工 进死挡铁停留 快退(s)a ） 立 置 滑 台 p - t 工 况 图泵最大流量是两滑台油缸同时快进时流量之和，考虑总泄露量，则 Q=K(Q 立 + )=） = /分 取泵流量 Q=25 升 /分 由产品样本中查得限压式叶片变量泵规格为 择电动机 由表 6缸最大驱动功率在快退工作阶段。此时，卧置 滑台油缸在快退时压力为 斤力 /厘米 2，又计入进由路上节流阀，换向阀的压力损失约 7 10公斤力 /厘米 2，若取 P 泵 =15 公斤力 /厘米 2，厕电动机功率 N=P 泵 Q/612 =15 25/612 瓦 选用电动机 N=瓦， n=960 转 /分。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 择控制阀 根据回路中最高压力和最大通过流量选取控制阀。选用控制阀公称压力均为 63公斤力 /厘米 2，流量均为 25 升 /分（仅调速阀取（ Q 10B），具体规格型号，见压力系统图 6 39。 定油管尺寸 设油泵吸油管流速 V= /秒；泵出油管流速 V=2 米 /秒；压油管流速V= /秒。 油泵吸油管管径 选用 28 24 毫米铜管 油泵出油管管径 d 选用 18 16 毫米铜管 立置滑台油缸差动连接油管管径 选用 14 12毫米铜管 卧置滑台油缸差动连接油管管径 d 选用 12 10毫米铜管 为便于选购，立置滑台油缸连接管道，均选用 12 10毫米铜管，卧置滑台油缸连接管道，均选用 12 10毫米铜管。 控制油管及测油管，均选用 4 3 毫米铜 管。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 管接头选用中低压口薄管式，其规格按油管通径选取。 定油箱容量 油箱有效容积 V（ 5 7） Q 取 V=6 Q=7 25=175 升 油箱有效容积取 150 升。 压缸内径 D 和活塞杆直径 d 的确定 以单活塞杆液压缸为例来说明其计算过程。 1P 液压缸工作腔的压力P 液压缸回油腔的压力 5：单活塞杆液压缸计算示意图由此求得液压缸面积 压缸实际所需流量计算 工作快速空程时所需流量液压缸的容积效率，取工作缸压制时所需流量工作缸回程时所需流量 ,液压 元件的选择 定液压泵规格和驱动电机功率由前面工况分析，由最大压制力和液压主机类型，初定上液压泵的工作压力取为 125虑到进出油路上阀和管道的压力损失为 1回油路上的压力损失折算到进油腔），则液压泵的最高工作压力为上述计算所得的 系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的动态压力往往超过静态压力，另外考虑到一定压力贮备量，并确保泵的寿命，其正常工作压力为泵的额定压力的 80%左右因此选泵的额定压力 5 液压泵的最大流量应为：液压泵的最大流量 同时动作的各执行所需流量之和的最大值，如果这时的溢流阀正进行工作，尚须加溢流阀的最小溢流量系统泄漏系数，一般取选择液压泵的规格由于液压系统的工 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 作压力高，负载压力大，功率大。大流量。所以选轴向柱塞变量泵。柱塞变量泵适用于负载大、功率大的机械设备（如龙门刨床、拉床、液压机），柱塞式变量泵有以下的特点：工作压力高。因为柱塞与缸孔加工容易，尺寸精度及表面质量可以达到很高的要求，油液泄漏小，容积效率高，能达到的工作压力，一般是（ 200400）最高可以达到 5100010量范围较大。因为只要适当加大柱塞直径或增 加柱塞数目，流量变增大。改变柱塞的行程就能改变流量，容易制成各种变量型。柱塞油泵主要零件均受压，使材料强度得到充分利用，寿命长，单位功率重量小。但柱塞式变量泵的结构复杂。材料及加工精度要求高，加工量大，价格昂贵。根据以上算得的 查阅相关手册机械设计手册 ：现选用 63141，排量 :63ml/r，额定压力 :32定转速 :1500r/功率 :积效率 92%，重量 71积效率达 92%。 定液压泵规格和驱动电机功率 与液压泵匹配的电动机的选 定由前面得知，本液压系统最大功率出现在工作缸压制阶段，这时液压泵的供油压力值 26量为已选定泵的流量值。 p(液压泵的总效率。柱塞泵为 p( 1000r/驱动电机功率为： 液压压力机液压系统的设选择电动 1804Y。 第五章 动力滑台油缸的结构设计 力滑台油缸的主要尺寸 由表 66台最大外负载 P 立 =25 公斤力 /厘米。卧置滑台的外负载较小，取 P 卧 =16 公斤力 /厘米。由于油缸都 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 是差动联接，故 。油缸采用 O 形密封圈，运动时 斤力 /厘米。采用回油路调速时，被压力取 公斤力 /厘米，由式 6： + 1 - =P 厘米立立 1 厘米卧 立 =米； D 卧 =米。 所以 d 立 = =米，取 d 立 60毫米。 d 卧 =米，取 d 卧 =40 毫米。 （二）动力滑台油缸所需流量 计算油缸主要尺寸后 ，根据各工作阶段速度一行程循环图便可算得各工作阶段所需流量。立置滑台油缸的流量见表 6置的见表 6 表 6 况 计 算 式 结果（升/分） 备 注 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 快 进 6450 714340 22 快立进 动联接 工进 04 6051850143 21 Q 活塞杆腔进油 工进 11 Q 同 止 快 退 2 退Q 活塞杆腔进油 表 6 况 计 算 式 结果（升/分） 备 注 快 进 2 快卧进 6 差动联接 工 进 活塞杆腔进油 快 退 6)2 退Q 活塞杆腔进油 验算立置动力滑台是否能满足最小稳定速度的要求： 由式 6A 应大于或等于 此取调速阀最小稳定流量为 50毫升 /分，代入该式得 2m 米 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 又 222 米 由此 验算说明能满足油缸最小稳定速度要求，卧置的验算从略。 压元件参数计算及选择 液压泵及电机选择选液压泵泵的额定