jx0253-y32-1000四柱压机液压系统设计（带cad和文档）
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jx0253-y32-1000四柱压机液压系统设计（带cad和文档）,jx0253,y32,1000,四柱压机,液压,系统,设计,cad,文档
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摘 要本文主要论述了液压设计。因为液压是活塞式发动机和压缩机的主要零件之一，其大头孔与曲轴连接，小头孔通过活塞销与活塞连接，其作用是将活塞的气体压力传送给曲轴，又收曲轴驱动而带动活塞压缩汽缸中的气体。连杆承受的是冲击动载荷，因此要求连杆质量小，强度高。所以在安排工艺过程时，按照“先基准后一般”的加工原则。连杆的主要加工表面为大小头孔和两端面，较重要的加工表面为连杆体和盖的结合面及螺栓孔定位面。 在夹具设计方面也要针对连杆结构特点比较小，设计应时应注意夹具体结构尺寸的大小等，最终就能达到零件的理想要求！关键词: 液压 变形 加工工艺 夹具设计AbstractThe diesel connecting rod treating handicraft the main body of a book has been discussed mainly and their grip design. Because of the connecting rod is one of dyadic engine of piston and main compression engine part, whose larger end hole and crank shaft link up , the small head hole links up by the wrist pin and the piston , whose effect is that the piston gas pressure is transmitted to the crank shaft , collect crank shaft gas in driving but setting a piston in motion to compress a cylinder. Being that the pole bears pounds a live load , request connecting rod mass is minor therefore , the intensity is high. Therefore when arranging procedure for, according to first the criterion queen-like treating principle. The connecting rod main part processes a surface being that head hole and both ends big or small are weak, more important faying face and bolt hole locating surface being the connecting rod body and cover treating outside. Also should be comparatively small specifically for connecting rod structure characteristic in the field of grip design , design that the size should pay attention to gripping the concrete structure dimension of the season waits, the ideal being therefore likely to reach a part ultimately demands!Keyword: Connecting rod Deformination Processing technology Design of clamping device第一章 引言1 1.1数控机床的特点1 1.2 设计采用的方法1第二章 分度盘的加工与编程2 2.1加工任务分析22.2工艺处理42.2.1 毛坯准备42.2.2 装夹42.2.3 工艺设计52.3数控刀具72.4宏程序编程92.5模拟仿真112.5.1 定义机床112.5.2 定义毛坯122.5.3 选择夹具142.5.4 安装工件162.5.5 定义刀具172.5.6 建立工件坐标系172.5.7 输入代码输入宏程序代码进行准备模拟172.5.8 空运行182.5.9 模拟加工202.5.10 模拟三维工件和刀具23第三章 3 机械手液压系统机构设计计算 24 3.1负载分析 25 3.2 液压马达的负载28 3.3 执行元件主要参数的确定30 3.4 计算液压缸各工作阶段的工作压力、流量、功率36 3.5 拟定液压原理图37 3.6选择液压元件38 3.7液压缸基本参数的确定40 3.8液压缸结构强度计算和稳定校验42 3.9液压传动用油的选择43 4.1 验算系统液压性能43 4.2液压系统发热和温升验算43 4.3滤油器的选择44结论 45参考文献46第一章 引言1.1数控机床的特点在数控技术中，所谓的加工程序，就是把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、切削参数以及辅助动作等，按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把程序中的内容通过控制介质或直接输入到数控机床的数控装置中，从而控制机床加工零件。 数控编程分为手工编程和自动编程。手工编程是从零件图样确定工艺路线，计算数值和编写零件加工程序单，制备控制介质到校验程序都由人工完成。对于形状简单零件的加工，计算比较简单，程序较短，采用手工编程可以完成，但对于形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线，列表曲线的零件，用手工编程相当困难，必须用自动变成完成.自动编程是编程人员根据加工零件图纸要求，进行参数选择和设置，由计算机自动地进行数值计算，后置处理，编写出零件加工程序单，直至将加工程序通过直接通信的方式进入数控机床，控制机床进行加工。随着数控技术的发展，数控机床得到了广泛的应用。目前，在机械行业中，单件小批量生产所占有的比例越来越大。这对工件的加工要求也提高了，目前在数控加工中比较广泛的应用了手工编程，它是按照事先编制好的加工程序，根据加工程序自动的对被加工零件进行加工，我们把零件的加工工艺路线，工艺参数，刀具轨迹，切削参数以及辅助功能，按照数控机床规定的指令代码及编写成的加工程序单，然后输入到数控机床中，从而控制机床完成对零件的加工，但这种手工编程只能加工一些简单的面。面对具有复杂曲面的点位关系是无法完成的。例如在分度盘的加工过程中，孔的数量相当多，而且加工精度要求高，在加工中还有很多变量，一般编程很难完成，但我们可以采用宏程序来完成。宏程序结构类似于计算机高级语言，可以实现变量的算术运算，逻辑运算和条件转移等操作。它可以很轻松的完成分度盘的加工。1.2设计采用的方法本设计采用宏程序进行加工程序的编制，在分度盘的实际运用中比较适用，在运用过程中还可以采用算术运算和逻辑运算，能够多次转移和循环，极大的简化了我们的操作过程，与普通加工相比，也减轻了编程人员的劳动强度和工作时间。在这次设计分度盘的过程中，我们要感受到计算机在工业生产中的重要辅助作用。有些复杂的曲面和多孔零件在加工中必须要通过电脑软件的帮助才能完成工件的加工，人工计算是很难得到的，而通过自动编程和宏程序就可以简单快速的完成。通过这次毕业设计，使我能更熟练的应用宏程序进行设计、加工等。第二章 分度盘的加工与编程2.1 任务分析在加工编程前，必须按照加工工艺要求先对该零件进行详细的加工工艺分析，这是编程人员编辑程序的重要依据之一。由于分度盘的加工较复杂，如果用普通机床加工，必须先进行人工画线，打样冲，钻孔，再扩孔等工艺，而操作过程中需要人为干涉，不仅费时而且误差较大，使其加工精度底，产品质量不高，同时生产效率也大大降低。分度盘示意图如图一所示：图一 分度盘采用数控机床加工，因数控机床对工件的加工是按事先编好的程序自动完成的，工件加工过程中不需要人为干涉，加工完成后自动停止，消除了操作者人为产生的误差，提高了加工精度高，同时也减少了划线，打样冲等时间，提高了生产效率。数控加工编程分为自动编程和手工编程，手工编程无法完成具有较多变量的加工，而宏程序可以完成有较多变量的编程，所以我们选择了宏程序编程，它是一固定功能，避免多次编程的繁琐，减少了编程时间，提高了加工效率，并且其结构类似于计算机高级语言，可以实现变量的算术运算，逻辑运算和条件转移等操作。按照工件的加工及实际应用的基本要求，可以将该工件的加工主要分为三个部分：外轮廓加工：外轮廓加工主要完成将工件毛坯加工到需要的尺寸精度，外轮廓加工一般需要经过粗加工、半精加工、精加工等步骤才能达到需要的精度要求。由于本设计的分度盘零件对外圆没有加工要求，因此这里只进行了一次加工，即能满足实际要求。上表面加工：由于需要在上表面上进行大量的孔加工，再加上钻削过程中所产生的切削抗力较大以及较大的振动，因此在孔加工之前需要将上表面加工光整。孔加工：孔加工是本设计的一个重点加工部位，本设计采用了两个子程序的办法来完成该加工，并作出了一个标准孔加工宏程序，在设计中通过反复调用即可完成。在调用宏程序时，只要改变其中任意一个参数，就可完成不同厚度，不同大小，不同孔数的分度盘或类似扇形的分度盘多孔的加工。在孔加工中，主要经过了中心钻钻引入孔、麻花钻钻底孔等步骤。2.2 工艺处理由于加工分度盘较复杂，精度要求高，所以选择数控加工中心进行加工，这就可以保证较高的加工精度并满足加工要求。加工中心加工选择定位基准的基本要求：1、所选基准与各加工部位见的各个尺寸计算简单。2、保证各项加工精度。3、选择定位基准应遵循的原则：尽量选择分度盘的设计基准为准，选择设计基准做为定位基准不仅可以避免因基准不重合而引起的定位误差，保证加工精度，可以简化程序编制。当在加工中心上无法同时完成包括设计基准在内的全部表面加工时，要考虑所选择基准定位后，一次装夹能够完成全部关键精度部位的加工。由于加工分度盘较复杂，精度要求高，所以选择数控加工中心进行加工，这就可以保证较高的加工精度并满足加工要求。221毛坯准备毛坯如图二所示：1、08F低碳钢材料2、淬火后回火至HRC40-50图二 毛坯示意图222装夹对夹具的基本要求：夹紧结构或其他元件不得影响进给，加工部位要敞开。为保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面在外，夹具要开敞。为保持分度盘安装方位与机床坐标系及编程坐标系方向的一致性，夹具应能保证在机床上事项定向安装，还要求能使零件定位面于机床之间保持一定的坐标联系。夹具的刚性和稳定性要好，在考虑夹紧方案时，夹紧力应靠近主要支撑点或在支撑点所组成的三角形内，靠近切削部位及刚性好的地方，尽量不要在被加工孔的上方。加工中心夹具的选择要根据零件精度等级，结构特点，产品批量及机床精度等情况综合考虑。在单件生产或产品研制中，应广泛采用通用夹具。我们在这次分度盘的设计中所选用的是通用夹具三爪卡盘。为使其定位和装夹准确可靠，由于毛坯中已经有中心空，不需要再加工中心孔。所以我们只需要限制零件的X轴的移动与转动，Y轴的移动与转动，Z轴的移动就可以保证零件的定位精度要求。能满足这种要求的夹具就是三爪卡盘，所以采用三爪卡盘进行定位安装，数控加工工件和零件设定，见表一：表一 工件安装卡片零件图号J30102-4数控加工工件安装卡片工序号零件名称分度盘装夹次数一次装夹零件分度盘钻铣夹具GS53-61编制（日期）审核（日期）批准（日期）第1页表 一三爪卡盘00102007/6/202007/6/20共4页序 号夹具名称夹具图号223工艺设计先对零件毛坯在热处理，热处理可以减少加工过程中内应力的产生，提高加工精度。然后再进行粗加工，为数控铣削加工工序提供了可靠的工艺基准，用三爪卡盘装夹零件时，零件的各孔，外圆，及端面均留0.2mm0.5mm粗加工余量，经调质处理后对零件的内孔进行半精铣加工，外圆及端面均留1.0mm2.0mm余量，其中数控加工工艺卡片详见表二：表二 工 序 卡单位 数控加工工序卡片 产品名称或代号 零件名称 零件图号 FW300 分度盘 车 间 使用设备 数控车间 DA4565 工艺序号 程序编号 005 N0110 夹具名称 夹具编号 三爪卡盘 HA2313 工步号 工 步 作 业 内 容 加工面 刀 具 号 刀 补 量 主轴转速 进给速度 背吃刀量 备注 1 铣轮廓X，Y T01 5mm 1200 0.3 0.5 2 铣平面 XYT02 101200 0.3 0.53 铣平面 XYT03 25 1800 0.3 0.5 4 钻孔 Z T04 20 600 0.20.5 5 倒角 Z T0520 1600 0.2 0.5 6 绞孔Z T06 20 230 0.2 0.5 编制 杨 闯审核 批准 07年6 月20 日共4页 第2页 2.3数控刀具刀具是机械制造系统中重要的组成部分之一，机械工业的生产过程中要涉及大量的金属切削。数控机床于普通机床相比较，对刀具提出了更高的要求，不仅要精度高，刚性好，装夹调整方便，而且要求切削性能强，耐用度高，因此数控加工中刀具的选择是非常重要的内容，刀具选择合理于否不仅影响机床的加工效率，而且还直接影响加工余量，选择刀具通常要考虑机床的加工能力，工序内容，工件材料等多中因素。数控刀具通常应考虑的因素有：（1）被加工工件的材料及性能，如材料的硬度，耐磨度，韧性。（2）切削工艺的类别。（3）加工的几何形状，零件精度，加工余量等因素。（4）要求刀具能承受的背吃刀量，进给速度，切削速度等切削参数。铣刀主要参数的选择：粗铣时，铣刀直径要小些，因为粗铣切削力大，选小直径铣刀可减少切削按扭；精铣时，铣刀直径要大些，尽量包容工件整个加工宽度，一提高加工精度和效率并减小相邻两次刀具的接刀痕迹。根据工件的材料，刀具材料及加工性质的不同来确定铣刀的几何参数。刀柄的选择是根据零件的加工工艺，尽量选用加工效率较高的刀柄和刀具，选用模块式刀柄或复合刀柄要综合考虑。1、由于分度盘的加工精度要求较高、并且加工过程需要进行多次换刀，因此对刀具的要求十分严格，刀具安装时，一般要在机外对刀仪上预先调整刀具直径和位置，这样才能保证刀具的安装精度要求。刀具卡反映了刀具编号和材料等。它是组装刀具和调整刀具的依据，详见表三：表三 数控铣削刀具卡片零件图号J30102-4数 控 刀 具 卡 片使用设备刀具名称铣刀加工中心刀具编号T13006换刀方式自动程序编号O0001刀具组成编号刀具名称规格数量备注7013960拉钉1390140-5063050刀柄139135-4063110M铣刀杆1448S-405628-11铣刀体1TRMR110314-21SIP铣刀头1 拉钉 刀柄 铣刀杆 铣刀体 铣刀头编制杨 闯审校批准共4页第3 页2、分度盘加工中所用刀具和刀具尺寸、半径长度补偿。如表四：文字说明？表四 刀具卡片序号刀具编号刀具名称尺寸半径补偿长度补偿1T01轮廓铣刀d10mm5mm20.957mm2T02盘铣刀d180mm90mm45.527mm3T03盘铣刀d170mm85mm27.820mm4T04钻头d5.8mm2mm30.080mm5T05倒角铣刀d10mm2.5mm68.536mm6T06绞刀d6mm3mm12.535mm24程序编制宏程序是数控加工编程的特殊功能。FANUC6M数控系统变量表示形式为#后跟14位数字，变量种类有三种：（1）局部变量：#1#33是在宏程序中局部使用的变量，它用于自变量转移。(2)公用变量：用户可以自由使用，它对于由主程序调用的各子程序及各宏程序来说是可以公用的。#100#149在关掉电源后，变量值全部被清除，而#500#509在关掉电源后，变量值则可以保存。(3)系统变量：由#后跟4位数字来定义，它能获取包含在机床处理器或NC内存中的只读或读/写信息，包括与机床处理器有关的交换参数、机床状态获取参数、加工参数等系统信息。根据宏程序编制程序程序，先经过轮廓加工，再加工表面，最后进行钻孔加工。本设计主要靠调用子程序来进行加工，先进行三次轮廓铣削，再进行两次平面加工，然后再经过三次钻孔，从而完成分度盘的加工。具体流程图如图三所示。下面就根据图三的流程图进行详细的程序设计。1、 主程序文字说明？图三 流程图O0001； #101=300；X坐标#102=-150；Y坐标#103=340；Y坐标#104=3；Z坐标#105=140；X坐标N0005 G92 X0 Y0 Z100； 建立机床坐标系N0010 M03 S360 ； 主轴旋转N0015 G65 P0002 A01 ； 调用子程序 N0020 G42 G00 X #101 Y #102； Z #104； 建立刀具半径补偿N0025 G65 P0003 D-5 E-150 F0； 调用子程序铣轮廓 D-10； D-12；N0030 G40 G00 X#101 Y#102；， 快速定位N0035 G65 P0002 A02；N0040 G00 X#105 Y#102；N0045 Z#104；N0050 G65 P0004 A-1.5 C-#103 D-#105 V#104；粗铣平面N0055 G65 P0002 A03 ；N0060 G00 Z#104 ；N0065 G65 P0004 A-2 C-#103 D-#105 V#104； 精铣平面N0070 G65 P0002 A04 ； 换刀N0075 G00 Z#104；N0080 M98 P1002； 钻孔5.8mmN0085 G49 G00 Z#104 取消刀具长度补偿N0090 G65 P0002 A05；N0095 G00 Z #104；N0100 M98 P1002； 倒角N0105 G49 G00 Z#104；N0110 G65 P0002 A06；N0115 M98 P1002； 绞孔6mmN0120 G49 G 00 Z#104；N0125 G92 X0 Y0 Z100；N0130 M302、换刀子程序因为在加工中需要调用多把刀具，因此这里编制一换刀子程序以简化编程。另外，该子程序作为标准字程序，也可作为在加工其他零件是调用，这是对加工中心编程中比较重要的一个子程序。O0002；N0010 #111=#1 ；变量 N0020 T#111；刀具号N0030 G28 Z50 N0035 M06；换刀N0040 G29 X0 Y0；N0050 G43 Z20 H01； 长度补偿N0060 M99；3、铣轮廓子程序这是本设计编制的铣削圆形轮廓类零件的子程序，这一程序同样可以用于以后任何圆形轮廓的铣削。O0003；N0010 #112=#7；Z坐标（铣削深度）N0020 #113=#8；X坐标N0030 #114=#9；Y坐标N0040 G01 Z#112 F0.2；N0050 Y0；N0060 G03 X0 Y0 I#113 J #114 F0.2； 铣外圆N0070 G49 G00 Z3 ；N0080 M99；4、铣平面子程序 这是本设计编制的铣削平面零件的子程序，这一程序同样可以用于以后任何大小平面的铣削。O0004；N0010 #115=#1；铣削深度N0020 #117=#3；N0030 #118=#7；N0060 #121=#22；退刀高度N0070 G01 Z#115；N0080 Y #117；N0090 X #118；N0100 Y-#117；N0110 X-#118；N0120 G49 G00 Z #121 ； N0130 M99；5、钻孔子程序 该钻孔程序通过G65调用标准孔加工宏程序（O1003），以后在加工同类零件进行加工时，只需要修改其中的孔深、孔数、分布半径、起始/中止角度等即可。O1002；N0010 G65 P1003 Z12 D0 B140 V360 U43 ；Z孔深，D起始角，B半径，V终止角，U孔数 N0020 B130 U42；N0030 B120 U41；N0040 B110 U39；N0050 B100 U38；N0060 B90 U37；N0070 B80 U34；N0080 B70 U30；N0090 B60 U28；N0100 B50 U25；N0110 B40 U24； N0120 M99；6、孔加工宏程序 本设计完成孔加工宏程序，可作为一个加工中心的标准子程序，为以后加工同类零件提供编程方便。O1003；N0010 #100=0；X坐标N0020 #101=0；Y坐标N0030 #109=#26；Z坐标N0040 #102=#7；起始角N0050 #103=#2；半径N0060 #105=#22；终止角N0070 #106=#21；每一圈的孔数N0080 #104=#105#102/#106；两孔之间的夹角N0110 #100=#103*COS#102；孔的X坐标N0120 #101=#103*SIN#102；孔的Y坐标N0130 G81 X#100 Y#101 Z#109 R3 F0.3； 钻孔循环N0140 #102=#102+#104； 角度增加N0150 #110=#106-1；N0160 IF#106GT#110 GOTO 0110； #106#110 条件转移N0170 M99；25模拟仿真零件的数控加工程序完成后，我们需要对零件的的加工走刀轨迹有个大致了解，采用模拟软件就可以解决问题了。我们可以清楚的知道刀具的走刀轨迹和零件的成型状况。目前我们普遍采用斯沃6.0软件进行加工模拟，此软件能够根据所选择的机床以及所定义的刀具毛坯，然后输入宏程序进行自动化模拟仿真，能够让我们清楚的看见刀具路径和零件的成型情况，此软件能够让我们掌握现实机床中所遇见的所有问题，避免我们在现实操作着中冒的风险，所以我们在这次毕业设计中选择了此软件来模拟仿真， 具体操作过程如下：251定义机床运用北京第一机床厂XKA714 B的FANUC0I系统进行模拟加工。 性能、技术要求？ 252定义毛坯圆柱形08F低碳钢材料，高为90mm，直径305mm的毛坯，如图四所示： 图四 定义毛坯253选择夹具用长为75mm，高50mm，宽25mm的三爪卡盘装夹工件，如图五所示：图五 夹具254安装工件对高为90mm，直径为305mm的毛坯进行安装，如图六所示：图六 安装工件255定义刀具本设计选择了直径为10mm的轮廓铣刀，直径为180mm和170mm的盘铣刀和直径为4mm、5mm、6mm的钻头加工。256建立工件坐标系由于分度盘的加工要求较高，为了提高零件的加工精度，在刀具安装时，需要进行对刀，对刀时，先把工件毛坯装夹在工作台夹具上，用手动方式分别回X轴，Y轴和Z轴到机床参考点。将百分表安装在刀柄上，移动工作台使主轴中心轴线大约移到工件的中心，在使百分表的触头接触工件的外圆周，用手慢慢转动主轴观察百分表指针的偏移情况，慢慢移动工作台的X轴和Y轴，反复多次后，若转动主轴时百分表的指针基本在同一位置，这时主轴的中心就是X轴和Y轴的原点。在将机床工作方式转换成手动数据输入方式，输入并执行程序段“G92 X0 Y0 ”。这时刀具中心X轴坐标和Y轴坐标已设定好，都为零。Z轴的坐标值同理可得。这样就可以通过对刀建立设置工件坐标系。257输入代码输入宏程序代码进行准备模拟根据分度盘的所编程序输入代码，如图八：图八 输入代码258空运行在程序完成后，利用模拟仿真软件进行加工，但是在没有工件的前提下，掌握了工件的加工路径，进行的完整的运行过程。259模拟加工运用宏程序所编程序和模拟加工软件进行模拟加工。作用是可以预先知道工件的加工路线，可以预先看到会出现什么问题。例如，在加工中出现了撞刀，加工路线的错误等。2510模拟三维工件和刀具利用宏程序编程后模拟加工后的分度盘三维实体和刀具，如图九所示： 图九 分度盘三维实体3机械手液压系统机构设计计算31负载分析311载荷的组成和计算如图1表示一个以液压缸为执行元件的液压系统计算简图。各参数标注图上，其中Fw是作用在活塞杆上的外部载荷，Fm是活塞与缸壁以及活塞杆遇导向套之间的密封阻力。作用在活塞杆上的外部载荷Fg，导轨的摩擦力Ff和由速度变化而产生的惯性力Fa。图3-1液压缸受力简图（1）工作载荷Fd常见的工作载荷有作用于活塞杆上的重力、切削力、挤压力等，这些作用力与活塞的运动方向相同为负相反为正。（2）导轨摩擦载荷摩擦阻力是指液压缸驱动工作机构工作时所克服的机械摩擦阻力，对于机床来说，即导轨摩擦阻力，其值与导轨的形式，放置情况和运动状态有关。在机床上经常使用的平导轨和V型导轨水平放置。对于平道轨 f （3-1）对于V型导轨 f/sin（/2） （3-2）式中Fn作用在导轨上的法向力 V型导轨夹角 f导轨摩擦因数图3-2 平导轨图3-3 V型导轨本课题采用平轨，故：ff取滑动导轨（材料铸铁对铸铁）低速（v10cm满足最底速度的要求。3.4计算液压缸各工作阶段的工作压力，流量，功率根据液压缸的负载图和速度图以及液压缸的有效面积，可以算出液压缸工作过程各阶段的压力，在计算时工进时的背压力按Pb810Pa代入，快退时按Pb510Pa代入公式和计算结果如下表：表3-1各工作阶段的工作压力，流量，功率工作循环计算公式负载 进油压力回油压力所需流量输入功率F(N)P(Pa)Pn (Pa)L/minP(KW)差动快进Pjqv(A1A2)PP550.28.51013.51012.50.174工进479.138.5108100.320.021快退40813.11051012.90.218注：1.差动连接时，液压缸的回油口到进油口之间的压力损失P510Pa，而PnPP2快退时，液压缸有杆腔进油。压力为P，无杆腔回油，压力为Pn。3.5 拟定液压系统原理图3.5.1 选择液压基本回路1确定调速方式及供油形式在液压缸的初步计算前，已经确定了采用调速阀的进口节流调速，因此相应采用开式循环系统，这种调速回路具有较好的低速稳定性和速度负载特性。2快速运动回路和速度换接回路根据本设计的运动方式和要求，采用差动连接和双泵供油，两种快速回路来实现快速运动，即快进时，由大小泵同时供油，液压缸实现差动连接。采用二位三通电磁阀的速度换接回路，控制由快进转为工进，与采用行程阀相比，电磁阀可直接安装在液压站上，由工作台行程开关控制，管路较简单，行程大小饿容易调整，另外采用液压控制顺序阀与单项阀来切断差动油路，因此速度换接回路为形成和压力联合控制形式。3换向回路选择本系统对换向的平稳性没严格的要求，所以选用电磁换向阀的换向回路。为提高换向的位置精度，采用压力继电器的行程终点反程控制。3.5.2 组成液压系统将选定的液压回路进行组合，并做出休整，即组成液压系统图。3.6选择液压元件3.6.1选择液压泵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，再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，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。容积调速系统多数是采用变量泵供油。对长时间所需油量较小的情况，可增设蓄能器作辅助油源。 工进阶段液压缸工作压力最大。若取压力损失510 Pa压力继电器可靠动作需要压力差为510 Pa液压泵最高工作液压可按：因此泵的额定压力可取Pa工进所需的流量最小是0.32L/min，设备流量最小流量为2.5L/min，则小流量泵的流量按公式即2.85L/min快进快退时液压缸所需的最大流量是12.9L/min，则泵的总流量为：即大流量泵的流量：根据上面计算的压力和流量，查产品样本选用YB-4/12型的双联叶片泵，该泵的额定压力为6.3MP，额定转速为960r/min。3.6.2电动机的选择系统为双泵供油系统，其中小泵1的流量为：大泵的流量为：差动快进快退时两个泵同时向系统供油，工进时，小泵向系统供油，大泵卸载，下面计算三个阶段所需要的电动机功率P。1.差动快进 差动快进时，大泵2m出口油经单向阀与小泵汇合，然后经单向阀2，三位五通阀3，二位三通阀4进入液压缸大腔，大腔的压力查样本可知，小泵的出口压力损失，于是计算可得小泵的出口压力（总效率），大泵出口压力（总效率）。电动机效率为：2工进考虑到调速阀所需最小压力压力继电器可靠动作所需压力差因此工进时小泵的出口压力而大泵的卸载压力取（小泵的总效率）电动机功率：综合比较 快退时所需功率最大，因此选用Y90l-6异步电动机，电动机功率1.1KW，额定转速910r/min.3.6.3 选择液压阀根据液压阀在系统中最高的工作压力与通过的最大流量，可选出这些元件的型号及规格，本设计中所有阀是压力为6310额定流量根据通过的流量是确定为10L/min，30L/min和63L/min三种规格。表3-2液压阀的流量、型号和规格序号元件名称通过流量（L/min）额定流量（L/min）额定压力（MPa）额定压降（MPa）型号、规格1过滤器34.8631.60.07XU-A63502单向阀34.8306.30.2I-30B3溢流阀3306.3Y-30B4节流阀22.2306.30.3L-30B5节流阀3.78/2.4/1106.30.3L-10B6三位四通电磁阀22.2306.30.434D-30B7二位四通电磁阀2.4106.30.424D-10B8二位二通电磁阀3.78106.30.422D-10B9减压阀22.2306.3J-30B10三位四通电磁阀3.78/0.96106.30.434D-10B11减压阀2.4106.3J-10B3.7 液压缸基本参数的确定3.7.1 工作负载液压缸的工作负载是指工作机构在满负载情况下，以一定的加速度启动时对液压缸产生的总阻力。F=K （3-7）工作机构的要求的负载力； K考虑缸本身的各种负载力的系数； K=1.2F缸的输出力。由原始参数F=1.83N,则F=1.21.8310=2.210N3.7.2 定活塞杆直径按简单拉伸或压缩的受力条件来确定活塞杆的直径。 （3-8）材料的许用应力。计算出的d 值如果太小，允许根据结构要求加大。若遇到明显过细过长的活塞杆，活塞杆又受压，则须按压杆稳定的条件来确定活塞杆直径。计算出的活杆直径查GB2348-80圆整。=108.2 mm 圆整后,取杆径d=110mm.3.7.3 根据速比定出缸筒直径D速比根据工作机构的要求提出作为已知参数。若工作机构对无明显要求可按表3-1选取。表3-3速比的推荐值1.061.121.251.41.622.55缸内径公式： 取=2， =155.56（mm）计算出的D值按表3-3 圆整表3-4 缸内径D系列（GB2348-80）(mm)810121620253240506380100125160200250320400圆整后取港的内径D=160mm。3.7.4 选择设计压力p 液压件的额定压力是在指定的运转条件下液压件能长期正常工作的压力。又叫公称压力。液压件的工作压力是指在真实系统中承受的压力。若负载变化工作压力的大小也会发生变化。系统的额定压力可参照和现正设计的主机相同或类似的机器的系统压力来选定缸的设计压力。参见表3-5。表3-5 各类主机常用系统压力主 机 类 型系统压力（MPa）精加工机床半精加工机床精加工或重型机床农业机械，小型工程机械、工程机械的辅助机构液压机、重型机械、超重机、大中型工程机械0.8-23-55-1010-1620-32表3-6 液压缸公称压力系列（GB2346-80）(MPa)0.6311.62.546.310162540本设计中选设计压力为p=10MPa.3.7.5 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导向套滑动面中点的距离称为最小导向长度 H（图3-4）。图3-4 最小导向长度 H示意图如果导向长度过小，将使液压缸的初始饶度增大，影响液压缸的稳定性，因此在设计时必须保证有一定的最小导向长度。 对于一般的液压缸，其最小导向长度应满足下式要求：（m） （3-9）式中 L液压缸最大工作行程(m)； D缸筒内径（m）.本设计中，L=1750mm=1.75m; D=160mm=0.16m.=0.1675m 符合要求。3.8 液压缸结构强度计算和稳定校验3.8.1 缸筒外径计算缸内径确定之后，由强度条件来计算缸筒壁厚，然后计算出缸筒的外径，按JB2183-77或其它相应标准圆整为标准外径。1.缸筒壁厚的计算(1)薄壁缸筒缸筒壁厚与内径D之比小于1/10者，称为薄壁缸筒，壁厚按薄壁筒公式计算，则 (m) （3-10）式中 p液压缸的最大工作压力（Pa）; D缸筒内径（m）; 缸筒材料的许用应力（Pa）;= 缸筒材料的抗拉强度极限（Pa）; n安全系数，一般取n=5.本设计中：=47 MPa 圆整后，取2.缸筒外径的确定: 3.8.2 缸底厚度缸底为平底时，可由材料力学中圆盘计算公式导出。缸底厚度: 取3.8.3 液压缸的稳定性和活塞杆强度的验算 前面对活塞杆直径仅按速比作了初步确定，活塞直径还必须同时满足液压缸的稳定性及其本身的强度要求。 1.液压缸稳定性验算 根据材料力学概念，液压缸的稳定条件为 （N） （3-11） 式中 P活塞杆的最大推力（N）; 液压缸稳定临界力（N）; 稳定性安全系数，一般取=2-4。液压缸的稳定临界力值与活塞杆和缸体的材料、长度、刚度以及两端承状况有关。一般l/d大于10以后就要进行稳定校验。图3-5 液压缸的安装形式和活塞杆计算长度用欧拉公式计算=110/4=27.5 mm=101.8当时，由欧拉公式 （N） （3-12）式中 活塞杆计算柔度（柔性系数）； 长度折算系数，取决于液压缸的支承在状况，如图4-5所示； l活塞杆计算长度（即液压缸安装长度，m）； E活塞杆材料的纵向弹性模数，E=20.59； i活塞杆横断面回转半径， （m），其中A为断面面积（）,I为断面最小惯性矩（）。对圆断面，； 柔性系数（按表3-7选取），表3-7 柔性系数表材料ab钢(A3)钢(A5)硅钢铸铁310046005890770011.4036.1738.1712010510010080616060- 本设计中，1，l=1.750m, E=20.59,I=iA=7.18=N故=N,完全符合稳定性要求。3.8.4 活塞组件活塞组件活塞和活塞杆。这部分的结构活塞和活塞杆的联结，活塞杆头部的结构两方面的问题。根据工作压力、安装形式及工作条件的不同，活塞组件也有多种结构形式。1.活塞与活塞杆的联结活塞和活塞杆的联结可采用螺纹连接和非螺纹连接两种形式。非螺纹连接常用于大工作压力的场合，本设计中采用的是螺纹连接。2.活塞杆头部结构活塞杆头部直接和工作机械联系，根据与负载连接的要求不同，活塞杆头部主要有如下几种结构：（1）单耳环不带衬套式；（2）单耳环带衬套式；（3）单耳环式；（4）双耳环式；（5）球头式；（6）外螺纹式；（7）内螺纹式。本设计中考虑到液压缸和机械装置的连接形式，采用单耳环带衬套式的头部结构。3.8.5 密封装置液压缸在工作时，缸内压力较缸外的压力高的很多；缸内的进油腔压力较回油腔压力也高的很多，这样，油液就可能通过固定件的联结处和相对运动的配合间隙处泄漏，这种泄漏既有内泄也有外泄，外泄不但使油液损失影响环境，而且有着火的危险。内泄则能使油液发热，液压缸的容积效率降低，从而使液压缸的工作性能变坏。因此应最大限度的减少泄漏。活塞和缸筒内壁之间的滑动和密封，目前主要有这样几种方案：第一种方案是靠活塞直接与缸壁接触滑动，密封由O型圈来实现，这种方案构造简单摩擦阻力小，但密封寿命低，而且工艺要求高；第二种方案是采用V型密封圈，这种密封圈的特点是可以支承一定的径向力，但活塞运动时的磨擦阻力大；第三种方案是目前工程机械上用的最普遍的一种，活塞上套一个用耐磨材料（尼龙或聚四氟乙烯）制成的支承环，用以代替活塞与缸壁的磨擦，可降低摩擦系数和提高液压缸的寿命，它不起密封作用，密封靠一对小Y型密封圈，本设计即采用第三种方案。3.8.6 缓冲装置液压缸一般都设有缓冲装置，特别是活塞运动速度较高和运动部件较大时，为了防止活塞在行程终点与缸盖或缸底发生机械碰撞，引起噪声、冲击，甚至造成液压缸或被驱动件的损坏，则必须设置缓冲装置。 a)固定节流孔缓冲器 b)节流槽缓冲机构 c)溢流阀缓冲机构图3-6 节流缓冲装置 本设计中采用的缓冲装置为溢流阀的缓冲装置，如果不考虑溢流阀的压力超调值，则该缓冲装置为恒压等减速缓冲装置。优点是随运动部件的质量和初速度V。的不同，缓冲压力可以调节。3.8.7 油管的选择根据选定的液压阀连接油口尺寸确定管道尺寸。液压缸进出油管按输出，排出的流量来计算。由于系统液压缸差动连接快进快退时，油管内通油量最大其实际流量为泵的额定流量的两倍达32L/min，则液压缸进出油口直径d按产品样本，选用内径为15mm，外径为19mm的10号冷拔钢管。3.8.8 油箱容积的确定取油箱的有效容积为泵每分钟排除液体体积的1.2倍，上述的有效容积是指油箱中油所占据的容积，其实际含义是系统正常工作时油箱中的油所占据的容积，和系统中的油全部流回油箱所占的容积，这两部分之总和，油箱的总容积是指油箱的有效容积和油箱中空气所占据的容积的总和，空气的体积约为油箱总容积的10%。本设计中，液压泵的流量为230L/min，即每分钟流量为230升。圆整后取280升。拟定油箱的长、宽、高为。3.9液压传动用油的选择油液在液压系统中实现润滑与传递动力的双重功能,必须根据使用环境和目的慎重选择。3.9.1 工作介质的选择根据液压工作介质的使用要求，选取L-HL型液压油。该液压油的特征和主要应用：本产品为精制矿物油，并改善其防锈和抗氧性的润滑油，常用于低压液压系统，也可适用于要求换油期较长的轻负荷机械的油浴式非循环润滑系统。3.9.2 介质粘度的选择液压系统所有元件中，以液压泵的转速最高，压力大，温度较高。一般应根据液压泵的要求来确定液压油的粘度。根据表3-8选择L-HL46。表3-8液压油的粘度名称粘度（/s）工作压力（MPa）工作温度（）推荐用油允许最佳齿轮泵4220255412.5以下540L-HL32, L-HL464080L-HL46, L-HL681020540L-HL46 ,L-HL684080L-HL46 ,L-HL681632540L-HL32, L-HL684080L-HL46, L-HL684验算系统液压性能4.1压力损失的验算及泵压力的调整1工进时压力损失的验算和小流量泵压力的调整工进时管路中的流量仅为0.32L/ min,因此流速很小，所以沿程损失和局部压力损失都非常小，可以忽略不计。这时进油路上仅考虑调速阀的压力损失，回油路只有背压阀的压力损失，小流量泵的调整压力应等于工进时液压缸的工作压力P加上进油口的压力差，并考虑继电器的动作需要则：即小流量的溢流阀口按此压力调整。2快退时的压力损失验算及大流量泵卸载压力的调整因快退时液压缸无杆腔的回油量是进油量的2倍，其压力损失比快进时的大，因此必须计算快退时的进油路与回油路的压力损失，以便确定大流量泵的卸载压力。进油管和回油管长度均为l=1.8mm，油管直径，通过的油量为进油路回油路液压系统选用L-HL46号液压油，考虑最底工作温度为15。由手册查出此时油的运动粘度，油的密度，液压系统元件采用集成块式的配置形式。1） 确定油流的流动状态，按公式 （3-13）式中 v平均流速（m/s）; d油管内径（m） 油的运动粘度（cm/s） q通过的流量（m）则进油路中油流的雷诺数为：回油路中液流的雷诺数为：由上可知进出油路中的流动都是层流。2）沿程压力损失由下面公式可以算出进油路和回油路的压力损失在进油路上，流速，则压力损失为：在回油路上，流速为进油路的两倍即v=3.02m/s，则压力损失为3）局部压力损失由于采用集成块式的液压装置，所以只考虑阀类元件和集成块内的压力损失。通过各阀局部压力损失可得见表（3-9）：表3-9各阀的压力损失序号元件名称通过流量（L/min）额定流量（L/min）额定压降（MPa）压降（MPa）型号、规格1过滤器34.8630.070.021XU-A63502单向阀34.8300.20.2I-30B3溢流阀330Y-30B4节流阀22.2300.30.16L-30B5节流阀3.78/2.4/1100.30.0430.0170.003L-10B6三位四通电磁阀22.2300.40.2234D-30B7二位四通电磁阀2.4100.40.02324D-10B8二位二通电磁阀3.78100.40.05722D-10B9减压阀22.230J-30B10三位四通电磁阀3.78/1100.1mm）、普通的（d0.01mm）、精的（d0.005mm）、特精的（d0.001mm）。不同的液压系统，对滤清器的过滤精度要求如下表：表4-1 滤清器的过滤精度要求系统类别润滑系统传动系统随动系统特殊要求系统压力(Pa)0-257070350210350颗粒度（mm）0.10.025-0.050.0250.0050.0050.0012. 能满足液压系统对过滤能力的要求 滤油器的过滤能力，是指在一定压差下，允许通过滤油器的最大流量。一般用滤油器的有效过滤面积（滤芯上能通过的油液的总面积）来表示。对滤油器过滤能力的要求，应结合滤油器在系统中的安装位置来考虑。如安装在液压泵吸油管路上的滤油器，其过滤能力应为液压泵流量的两倍以上。3. 滤油器的材料应具有一定的机械强度，保证在一定的工作压力下不会因液压力的作用而受到破坏4. 在一定的工作温度下，应能保证性能稳定，有足够的耐久性5. 有良好的抗腐蚀能力6. 结构尽量简单，尺寸紧凑7. 便于清洗维护，便于更换滤芯8. 造价低廉4.3.2 滤油器的种类滤油器按过滤精度分粗、普通、精、特精四类。滤油器还可按滤芯的结构分类1. 网式滤油器，油液流经此滤油器时，由滤网上的小孔起滤清作用。2. 线隙式滤油器，滤芯由金属丝绕制而成，依靠金属丝间的微小间隙来过滤混入油液中的杂质。3. 纸质滤油器，滤芯为多层酚醛树脂处理过的微孔滤纸，由微孔滤掉混入油液中的杂质。4. 磁性滤油器，依靠永久磁铁，利用磁化原
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