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组合 专机 轴向 柱塞 泵泵体 加工 生产线 辅助 设备 基准 机床 镗床 液压 系统 设计

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组合专机-轴向柱塞泵泵体加工生产线专机及主辅助设备(车基准机床及双头镗床液压系统设计),组合,专机,轴向,柱塞,泵泵体,加工,生产线,辅助,设备,基准,机床,镗床,液压,系统,设计

内容简介：

摘 要21世纪的今天，社会经济稳步发展，科学技术高速进步，人们对生产效率的追求是越来越高，尤其是在中国这样的制造大国。在机械加工行业 ，如果继续沿用普通机床加工各类零件，不但生产效率低，劳动强度大，质量不稳定，且很难实现大批量生产。目前主要采用自动或半自动生产流水线来解决这一系列的问题。轴向柱塞泵泵体是ZB40柱塞泵的关键零件之一。单件，小批量生产沿用普通机床加工，生产效率低，劳动强度大，质量不稳定。想要达到年产量1万台/年，同时要提高生产率、降低劳动强度、保证生产质量就必须得采用专门的生产流水线来实现。本次设计主要采用液压系统来实现流水线生产加工过程的部份自动化。我这次做的工作是车基准机床及双头镗床液压系统设计。从整个零件的加工过程来看，基准的精确度直接影响着以后工序的加工过程精度，即在加工过和中基准的精度得要非常的重视。本设计过程要镗的孔在装配中起着重要的作用，如果加工过程中镗孔的精度不能达到精度要求，那么就可能出现不能装配或是装配后不能正常使用，即成为废品。因此，因此在本次设计过程中，我采用液压系统来解决普通机床加工的不足。关键词：(1)、进入液压缸，（2）、换向阀，（3）、进入液压缸，（4），向右移动 （5）、的左腔.AbstractIn the 21st century, with the steady development of our socio-economy and rapid advance of scientific and technological, people pursuit of efficiency of production become more and more urgent, especially in China, which is a big manufacturing country.In the mechanical processing industry, if we continue to use ordinary machine tool to process various components, it will results in low production efficiency, labor intensity and unsteady quality, which is very difficult to achieve mass production. At present, we mainly use the automatic or semi-automatic production lines to solve those issues. Axial piston pump Body Pump is ZB40 one of the key components. Single pieces and small batch production by using ordinary machine processing result in low productivity, labor intensity and quality instability. Try to achieve annual output of 10,000 units/ year, we should increase productivity, reduce labor intensity and assure quality in a new producing line.This design focuses on hydraulic pipeline systems, which is used to achieve the production process of automation. My work on this design is to design the standard of lathing and the headed benchmark boring machine hydraulic system. From the entire parts of the machining process, the benchmark precision direct impact on the future operations of the processing accuracy, so the accuracy of the benchmarks needs to be very seriously. The design process should be boring holes in the assembly plays an important role. If processing Boring not achieve the accuracy and precision, it is possible that no assembly or assembly after normal use, that is to say the products will become as scrap. Therefore, in this design, I mainly use hydraulic system to solve those deficiencies of ordinary Machining. Keys: (1) Directional Valve), (2) Check Valve, (3) Directional Valve (4) Work Table (5) Cylinder.II四 川 理 工 学 院毕 业 设 计 任 务 书设计（论文）题目：轴向柱塞泵泵体加工生产线专机及主辅助设备(车基准机床及双头镗床液压系统设计)系： 机电工程 专业： 机 制 班级: 2003级1班 学号：030110318 学生： 杨 再 余 指导教师： 张应迁 接受任务时间 2007年3月5日 教研室主任 （签名）系主任 （签名）1毕业设计的主要内容及基本要求 设计依据:轴向泵塞泵体零件图，生产纲领1万件/年，泵体机械加工工艺过程卡片，编制车基准工序和半精镗工序机械加工工序卡片，并确定车基准机床和双镗床动作循环和绘制加工示意图。 设计车基准机床和双头镗床液压系统，并编写其液压系统设计说明书，液压元件各细表，绘制其液压系统原理图。 绘制液压缸装配图及一零件图。2指定查阅的主要参考文献及说明 机械制造技术基础 西南交通大学出版社 液压传动与控制 机械工业出版社 机械设计手册 机械工业出版社 组合机床设计 机械工业出版社3进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1收集准备参考资料、查阅文献、完成开题报告2007.03.05-03.242完成液压系统设计和计算2007.03.25-04.223完成所有设计图纸2007.04.25-05.204完成设计计算说明书2007.05.21-06.035毕业设计修改、答辩准备、毕业答辩2007.06.04-06.24四川理工学院 机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号设计者：杨再余产品名称轴向柱泵零（部）件名称ZB40轴向柱塞泵体共2页第1页车间工序号工序名称材料牌号机加双头镗HT200毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸 件设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式镗床卧式镗床1夹具编号夹具名称切削液液压专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工艺装备（含：刀具、量具、专用工具）主轴转速r/min 切削速度m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数工 步 工 时1左动力头：（1）、镗到；复合镗刀185750.31.51机动辅助 （2）、镗处斜面；复合镗刀185750.31.51 （3）、镗到；复合镗刀185750.31.51 （4）、镗处斜面；复合镗刀185750.31.512右动力头：（1）、镗到复合镗刀185750.31.51 （2）镗处斜面复合镗刀185750.31.51 （3）、镗复合镗刀185750.31.51四川理工学院 机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号设计者：杨再余产品名称轴向柱塞泵零（部）件名称ZB40轴向柱塞泵体共 2页第 2 页车间工序号工序名称材料牌号机加车间双头镗HT200毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式镗床1夹具编号夹具名称切削液液压专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工艺装备（含：刀具、量具、专用工具）主轴转速r/min 切削速度m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数工 步 工 时（4）镗到复合镗刀185750.31.51机动辅助（5）镗处斜面复合镗刀185750.31.51四 川 理 工 学 院毕 业 设 计 说 明 书题 目: 轴向柱塞泵泵体加工生产线专机及主辅助 设备(车基准机床及双头镗床液压系统设计)学 生： 杨 再 余 系 别: 机电工程系 专 业 班 级: 机械设计制造及其自动化(机制2003级1班)学 号: 030110318 指 导 教 师: 张 应 迁 四川理工学院毕业设计（论文）第1章 车基准机床液压系统设计车基准加工示意图如下:图1-1 车基准加工示意图上图由五个部分组成,在加工过程中共须要设计六个液压缸实现。现对这些液压缸设计如下。1.1 编制车基准端面和车基准外圆的加工工序过程卡片1.1.1 分析零件图本泵体为灰铸铁HT200,压力铸造而成,7级精度其加工序加工图如下：图1-2车基准加工工序图本设计要设计加工A端面和B圆柱面。由图上反应出来的公差可知道，车这两个面要分两步进行。即：粗车和半精车。1.1.2 确定毛坯尺寸1.1.2.1 外圆加工总余量外圆 表面粗造度为： 。由机械制造技术基础表6.3可知，要达到此精度：粗车半精车即可实现(如图1-2)。由机械加工实用手册表3.1-26得：基本尺寸在50mm120mm的单边余量为6mm 即毛坯总余量为：因为是压力铸造，且为7级精度。由机械加工实用手册表2.3-9可知其公差值，由偏差得上下偏差为所以外圆尺寸为图1-3 余量尺寸链外圆加工总余量如下表表1-1基本尺寸ESIS610.3-0.3-55+0.03375+0.022560.3375-0.0775 1.1.2.2 基准端面总加工余量图1-4基准端面余量尺寸链图由图1-4得表1-2 基本尺寸ESIS237-197-5531-0.5 由表1-1得 1.1.3 拟定加工工艺路线由图1-1和1-2可确定其加工工艺路线图如下：图1-5 加工工艺路线图1.1.4 确定工序尺寸及工差1.1.4.1 端面半精车由机械加工实用手册表3.32-21得半精车工序余量： 粗车端面尺寸偏差为: ，即：半精车工序余量1.1.4.2 端面粗车其加工余量尺寸链图如下：图1-6 端面粗车余量尺寸链表1-3基本尺寸ESIS30.5-0.5-1.3+0.54+0.351.7+1.04-0.15由表得， ，1.1.4.3 外圆半精车外圆由机械加工工艺手册第一卷表3.2-2得：半精车加工余量Z=1.8，半精车直径偏差:-0.35-0.54即：。即粗车后直径为：1.1.4.4 粗车外圆其加工余量尺寸链如图图1-7 余量尺寸链表1-4基本尺寸ESIS6+0.3375-0.0775-1.8+0.5+0.354.2+0.8775+0.2725由表得：，1.1.5 确定切削用量及工时1.1.5.1 粗车端面已知：，由机械加工工艺手册表2.4-3得：当车刀刀杆BH=1625，工件长度在100400mm, 其,取(1)、计算切削速度由机械加工工艺手册表8.4-8得公式 (1-1)其中： （寿命选T=60） （2）、确定机床主轴转速 由机械制造技术基础式1-3得： (1-2)按机床说明，由机械加工工艺手册表3.1-18可知跟相接近，即取，如果选则速度损失太大。所以实现切削速度为： (1-3)1.1.5.2 半精车端面已知：由机械加工工艺手册其,取（1）、计算切削速度由机械加工工艺手册表8.4-8得公式 (1-4)其中： （寿命选T=60）（2）确定机床主轴转速 由机械制造技术基础式1-3得： (1-5)按机床说明，由机械加工工艺手册表3.1-18可知跟相接近，即取，如果选则速度损失太大。所以实际切削速度为： (1-6)1.1.5.3 车端面的工时由机械加工工艺手册表2.5-3得公式： (1-7)其中零件加工表面长度（mm）; 、刀具的切入和切出长度（mm）工伯每分钟转速（r/min）进给次数；1.1.5.4 粗车外圆到 已知：由机械加工工艺手册,取(1) 计算切削速度由机械加工工艺手册表8.4-8得公式: (1-8)其中： （寿命选T=60） (1-9)(2)、确定机床主轴转速 由工机械制造技术基础式3-1得 (1-10)按机床说明，由机械加工工艺手册表3.1-18可知跟相接近，即取，如果选则速度损失太大。所以实际切削速度为： (1-11)1.1.5.5 粗车外圆工时机械加工工艺手册表2.5-3得公式： (1-12)其中零件加工表面长度（mm）; 、刀具的切入和切出长度（mm）;工件每分钟转速（r/min）;进给次数.1.1.5.6 半精车外圆到 已知：由机械加工工艺手册其,取(1)、计算切削速度由机械加工工艺手册表8.4-8得公式 (1-13)其中： （寿命选T=60） (1-14)（2）、确定机床主轴转速 由机械制造技术基础式3-1得： (1-15)按机床说明，由机械加工工艺手册表3.1-18可知跟相接近，即取，如果选则速度损失太大。所以，实标切削速度为： (1-16)1.1.5.7 半精车外圆工时机械加工工艺手册表2.5-3得公式： (1-17)其中零件加工表面长度（mm）; 、刀具的切入和切出长度（mm）工进时每分钟转速（r/min）;进给次数；即:车外圆基本总工时为： (1-18)1.1.6 填写加工工序卡片由以上计算数据得加工外圆和端面的加工工序卡片如附表1:1.2 后刀架纵向液压缸设计对纵向液压缸来说，它要完成的动作循环图如下：图1-9 后刀架纵向液压缸动作循环图它的工作是车基准外圆时提供纵向运动（走刀运动）。刀具材料为高速钢，工件材料为铸铁HT200，硬度为HB190其快进时速度为机床总工作台重为：G=1000N（g=10）。往复运动的加减速度时间不超过0.2s.动力滑台采用燕尾导轨。其静摩擦系数0.2，运动摩擦系数=0.1。其液压缸示意图如下：图1-10 后刀架液压缸示意图1.2.1 负载分析纵向液压缸主要是提供车外圆时的纵向运动，即车削时能够提供其轴向切削力能满足要求。YT15在车铸铁时轴向切削力由机械加工工艺手册表2.4-21得 (1-19)其中,.注:在加工过程中加工条件不改变.即不考虑.1.2.1.1 阻力负载: 静摩擦力: (1-20)动摩擦力: (1-21)惯性负: (1-22) (1-23)由此可得出液压缸在各个工作阶段的负载如下表：表1-5工况负载阻力负载力F(N)推力启动200222加速158176快进100111工进19932214快退100111注:1、 液压缸的机械效率；2、 不考虑动力滑台上颠覆力矩的作用。1.2.2 负载图和速度图的绘制综上计算数据,速度图按已知数值：， ， ， 快进，工进 ，快退 。其负载图和速度图分别如下：图1-11 纵向液压缸负载图和速度图1.2.3 液压缸主要参数的确定由表纵向液压缸负载图可知其最负载为2214N，由液压传动表11-2可知，当负载时，其工作压力应取,本设计中取.由表7-2可知:因为本系统是一般轻载的节流调速系统,背压在应在 之间，本设计中取。由表7-3可知,当液压缸的工作压力时,活塞杆的直径，本设计取。由表7-3,当时,液压缸往返速率比,即。已知液压缸有杆腔的 所以由式7-10得液压缸无杆腔面积: (1-24)由上式得液压缸有杆腔面积: (1-25)所以有杆腔的面积为：由此得液压缸的内径: (1-26)活塞杆直径为： (1-27)由表7-5和7-6(GB2348-80)得：液压缸内径，活塞杆直径。即有杆腔的实际面积为: ，液压缸无杆腔实际面积为: 。1.2.4 液压缸的强度校核1.2.4.1 液压缸轴向尺寸液压轴向尺寸取决于负载运动的有效长度（活塞在缸内能移动的极限距离）、导向长度、活塞宽度、缸盖联接形式及安装形式。图 表示出了液压缸各主要零件轴向尺寸之间的关系。由书活塞宽度.活塞有效行程取决于机构运动的最大行程.导向滑动面积长度C的值:当D80mm时，.当时, ,因为D=80mm,这里取。导向长度L可由液压与气压传动式（4-35）来确定。缸筒长度。图1-12 液压缸尺寸图1.2.4.2 缸筒的壁厚校核选缸筒材料为由得 ,活塞杆材料为45钢，取10mm.由 可知道缸筒厚校核时分薄壁和厚壁两种情况。当时为薄壁。按式（50-20）进行校核： (1-28)式中，D为缸筒内径；为缸筒的试验压力，当时，取；而当时，取；为缸筒的材料的许用应力，为材料抗拉强度，n为安全系数，一般取5。，n取5。 按下公式进行计算（式5-21）: (1-29)=10mm1.047mm 即：合格1.2.4.3 活塞杆径d按式5-22进行校核： (1-30)式中，F为活塞杆上的作用力；为活塞杆材料的许用应力： (1-31)即合格1.2.4.4 液压缸盖固定螺栓直径(45钢)取，校核按式（5-23）进行校核。 (1-32)其中，F为液压缸负载F=2214N；Z为固定螺栓个数，取Z=6；K为螺纹拧紧系数，取K=1.4；为材料屈服极限， 本设计取：合格1.2.5 稳定性校核活塞杆的长取200mm，并采用一端固定一端自由。由液压传动与控制可知道，受压活塞杆，当其轴向负载F超过稳定临界力时，会产生纵向弯曲而丧失稳定，所以液压缸的负载应满足下列条件： (1-33)其中液压传动与控制式3-19式中 F-活塞杆最大轴向负载； -活塞杆产生纵向弯曲丧失稳定的最小力，即能保持压活塞杆稳定的临界力； -安全系数，其值为临界力 值与活塞杆的材料性质、截面形状、长度、刚度以及液压缸安装方式等因素有关。一般当液压缸安装长度与活塞杆直径之比(见表3-1液压传动与控制)时，就易出现不稳定状态，就必须进行压杆稳定性校核。这里近力学中有关公式进行校核。由液压传动与控制可知： (1-34)由上可知，所以用液压传动与控制（3-21）公式进行校核： (1-35)上式中 -安装长度，其值与安装方式有关，见液压传动与控制表3-1；-活塞的回转半径，-活塞杆横截面惯性矩，对实心活塞杆本设计中：A-活塞杆横截面积，活塞杆横截面面积；m-柔性系数，对刚取m=85;-材料强度试验值，对钢取-系数，对刚。 液压缸支承方式决定的末端系数n，可按液压传动与控制表3-1选取 (1-36) (1-37) ，即合格！1.2.6 液压缸在不同阶段的压力、流量、功率计算根据上述D与d的什，可估算液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率如下表：，表1-6工况负载回油腔压力进油腔压力输入流量输入功率计算式快进启动22200.059_加速17600.047_恒速11100.02926.390.013工进221400.441.00540.007快退启动22200.044_加速17600.035_恒速11100.02226.140.011.3 后刀架横向液压缸设计后刀架横向液压缸主要是提供横向进给运动.它要实现:快进工进快退 图1-13 横向液压缸动作循环图它的工作是车基准外圆时提供横向运动（走刀运动）。刀具材料为高速钢，工件材料为铸铁HT200，硬度为HB190其快进时速度为机床总工作台重为：G=1000N（g=10）。往复运动的加减速度时间不超过0.2s.动力滑台采用燕尾导轨。其静摩擦系数0.2，运动摩擦系数=0.1。其液压缸示意图如下：图1-14 液压缸示意图1.3.1 负载分析纵向液压缸主要是提供车外圆时的纵向运动，即车削时能够提供其轴向切削力能满足要求。YT15在车铸铁时轴向切削力根据机械加工过程卡片和机械加工工艺手册表2.4-21 (1-38)其中,.注:在加工过程中加工条件不改变.即不考虑.1.3.1.1 阻力负载: 静摩擦力: (1-39)动摩擦力: (1-40)惯性负: (1-42) (1-43)由此可得出液压缸在各个工作阶段的负载如下表：阻力负载: 表1-7工况负载阻力负载力F(N)推力启动200222加速158176快进100111工进789.13877快退100111注:1、 液压缸的机械效率2、 不考虑动力滑台上颠覆力矩的作用。1.3.2 负载图和速度图的绘制综上计算数据,速度图按已知数值：， ， ， 快进，工进 ，快退 。其负载图和速度图分别如下：图1-15 液压缸负载图和速度图1.3.3 液压缸主要参数的确定由表图1-15，可知道其最大负载为877N，由液压传动表11-2可知，当负载时，其工作压力应取,本设计中取.由表7-2可知:因为本系统是一般轻载的节流调速系统,背压在应在 之间,本设计中取。由表7-3可知,当液压缸的工作压力时,活塞杆的直径 ，本设计取。由表7-3,当时,液压缸往返速率比,即。 已知液压缸有杆腔的 所以由式7-10得液压缸无杆腔面积: (1-44)由上式得液压缸有杆腔面积: (1-45)即：所以液压缸的内径: (1-46)活塞杆直径d: (1-47)由表7-5和7-6(GB2348-80)取：液压缸内径活塞杆直径即液压缸有杆腔的实际面积为: (1-48)液压缸无杆腔实际的面积为: (1-49)1.3.4 液压缸的强度校核1.3.4.1 液压缸轴向尺寸液压轴向尺寸取决于负载运动的有效长度（活塞在缸内能移动的极限距离）、导向长度、活塞宽度、缸盖联接形式及安装形式。图1-16 表示出了液压缸各主要零件轴向尺寸之间的关系。由书活塞宽度.活塞有效行程取决于机构运动的最大行程.导向滑动面积长度C的值:当D80mm时，.当时, ,因为D=80mm,这里取。导向长度L可由液压与气压传动式（4-35）来确定。缸筒长度。图1-16 液压缸尺寸图1.3.4.2 缸筒的壁厚校核选缸筒材料为由得 ,活塞杆材料为45钢，取10mm.由 可知道缸筒厚校核时分薄壁和厚壁两种情况。当时为薄壁。按式（50-20）进行校核： (1-50)式中，D为缸筒内径；为缸筒的试验压力，当时，取；而当时，取；为缸筒的材料的许用应力，为材料抗拉强度，n为安全系数，一般取5。，n取5。 按下公式进行计算（式5-21）: (1-51)=10mm0.06547mm 即：合格1.3.4.3 活塞杆径d按式5-22进行校核： (1-52)式中，F为活塞杆上的作用力；为活塞杆材料的许用应力， (1-53)即合格1.3.4.4 液压缸盖固定螺栓直径(45钢)取，校核按式（5-23）进行校核。 (1-54)其中，F为液压缸负载F=877N；Z为固定螺栓个数，取Z=6；K为螺纹拧紧系数，取K=1.4；为材料屈服极限， 本设计取： (1-55)合格1.3.5 稳定性校核活塞杆的长取200mm，并采用一端固定一端自由。由液压传动与控制可知道，受压活塞杆，当其轴向负载F超过稳定临界力时，会产生纵向弯曲面丧失稳定，所以液压缸的负载应满足下列条件： (1-56) 其中液压传动与控制式3-19式中 F-活塞杆最大轴向负载； -活塞杆产生纵向弯曲丧失稳定的最小力，即能保持活塞杆稳定的临界力； -安全系数，其值为临界力 值与活塞杆的材料性质、截面形状、长度、刚度以及液压缸安装方式等因素有关。一般当液压缸安装长度与活塞杆直径之比(见表3-1液压传动与控制)时，就易出现不稳定状态，就必须进行压杆稳定性校核。这里近力学中有关公式进行校核。由液压传动与控制可知： (1-57)由上可知，所以用液压传动与控制（3-21）公式进行校核： (1-58)上式中 -安装长度，其值与安装方式有关，见液压传动与控制表3-1；-活塞的回转半径，-活塞杆横截面惯性矩，对实心活塞杆本设计中：A-活塞杆横截面积，活塞杆横截面面积；m-柔性系数，对刚取m=85;-材料强度试验值，对钢取-系数，对刚。 液压缸支承方式决定的末端系数n，可按液压传动与控制表3-1选取 (1-59) (1-60) ，即合格！1.3.6 液压缸在不同阶段的压力、流量、功率计算根据上述D与d的什，可估算液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率如下表：, ,表1-8工况负载回油腔压力进油腔压力输入流量输入功率计算式快进启动22200.113_加速17600.082_恒速11100.05710.2080.01工进87700.4470.2180.002快退启动22200.1507_加速17600.119_恒速11100.07510.3110.0131.4 前刀架横向液压缸和纵向液压缸设计由于前刀架的工作情况和后刀架的工作情况一样，不同之处只是后架用于粗加工，前刀架用于精加工。在这里，为了节约成本，前刀架的各参数都用后刀架的参数。在此就不再作计算。1.5 夹紧液压缸设计夹紧液压液压缸在本工件加工过程中起着非常重要的作用，它的作用是将工件夹紧。如果不能夹紧，那么加工出来的工件就可能精度达不到或是废品。所以，在整个加工过程中，夹紧液压缸是非常的重要。下图为夹紧液压缸示意图。图1-17P1液压缸工作压力；P2 液压缸回油腔工作压力；液压缸无杆腔面积；液压缸有杆腔的有效面积。它的动作只有夹紧和松开，夹紧的程度由溢流阀来控制。而下一步的工作则是由压力继电器来控制，当夹紧到一定程度时，也就是压力增加到一定时，压力继电器会发出一个信号来控制下一步动作的进行。1.5.1 夹紧液压缸负载分析夹紧液压缸的主要工作是将工件夹紧，不让工件在车削时转动。其夹紧力应大于或等于主切削力由机械加工工艺基础式1-15 (1-61)其中： ，由于加工条件不变，即不考滤设机床总工作台重为:G=500N（g=10）。往复运动的加减速度时间不超过0.2s。其静摩擦系数0.2，运动摩擦系数=0.1.阻力负载: 静摩擦力 (1-62)动摩擦力 (1-63)惯性负 (1-64) (1-65)由此可得出液压缸在各个工作阶段的负载如表:表2-5工况负载阻力负载力F(N)推力启动823.3914.8加速429.1476.8快进411.6457.3恒压 4527.65030.7快退411.6457.3注:1、 液压缸的机械效率2 、不考虑动力滑台上颠覆力矩的作用。1.5.2 夹紧液压缸负载图和速度图的绘制负载图按上面的数据绘制，如图下图。速度图按已知数值：，、（快进和快退行程）。图1-18 负载图和速度图1.5.3 夹紧液压缸主要参数的确定由图1-18可知道其最大负载为5030.7N，由液压传动表11-2可知，当负载时，其工作压力应取,本设计中取.由表7-2可知:因为本系统是一般轻载的节流调速系统,背压在应在 之间本设计中取。由表7-3可知,当液压缸的工作压力时,活塞杆的直径。 本设计取由表7-3,当时,液压缸往返速率比,即 已知液压缸无杆腔的即所以由式7-10得液压缸无杆腔面积: (1-66)由上式得液压缸有杆腔面积: (1-67)所以液压缸的内径: (1-68) 活塞杆直径: (1-69)由表7-5和7-6(GB2348-80)液压缸内径；活塞杆直径即有杆腔的实际面积为: (1-70)液压缸无杆腔实际面积为: (1-72)1.5.4 夹紧液压缸的强度校核液压缸的壁筒厚、活塞杆直径d和缸盖处固定螺栓直径，在高压系统中必须进行强度校核。由书可知活塞宽度.活塞有效行程取决于机构运动的最大行程.导向滑动面积长度C的值:当时, ,因为D=50mm,这里取1.5.4.1 缸筒的壁厚校核选缸筒材料为由得 ,活塞杆材料为45钢由 P75n取5, 按下公式进行计算: (1-73)=9mm1mm ,合格1.5.4.2 杆径d (1-74)即合格其中: 1.5.4.3 液压缸盖固定螺栓直径(45钢)取 (1-75)其中Z=6,F=915.7N,K=1.4, 合格1.5.5 夹紧液压缸稳定性校核活塞杆的长取200mm，并采用一端固定一端自由。由液压传动与控制可知道，受压活塞杆，当其轴向负载F超过稳定临界力时，会产生纵向弯曲而丧失稳定，所以液压缸的负载应满足下列条件： (1-76)其中式中 F-活塞杆最大轴向负载； -活塞杆产生纵向弯曲丧失稳定的最小力，即能保持压杆稳定的临界力； -安全系数，其值为 (1-77) (1-78)取n=4,m=85 所以所以用公式： (1-79)其中 材料强度试验值，对钢取活塞杆横截面面积 液压缸支承方式决定的末端系数n，可按液压传动与控制表3-1选取 合格1.5.6 夹紧液压缸在不同阶段的压力、流量、功率计算根据上述D与d的什，可估算液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率如下表：，,，,表1-9工况负载回油腔压力进油腔压力输入流量输入功率计算式快进启动914.800.1_加速476.800.052_恒速457.3300.4995.2790.043夹紧5030.701.000700快退启动914.800.182_加速48300.096_恒速457.3300.0921.0590.0321.6 顶尖液压缸设计在加工过程中，对顶尖来说，只要要求能够顶到即可。从前面的设计中可知道，后刀架的横向液压缸的参数可以满足顶尖液压缸的各工作参数。所以，这里为了节约生产成本，就以后刀架横向液压缸的各参数作为顶尖液压缸的参数。在此就不再作计算。在这时里，车准的各液压缸全部计算完毕。1.7 液压系统图的拟定从整个系统来看，该系统共由六个液压缸组成，分别为：顶尖液压缸、夹紧液压缸、后刀架横向液压缸、后刀架纵向液压缸、前刀架横向液压缸、前刀架纵向液压缸。在整个过程中，每个液压缸都有单独的动作，没有联动1.7.1 液压回路的选择1.7.1.1 保压回路在系统中，要使车的每一个工序都能顺利进行，那么工件必须得夹紧。夹紧装置由顶尖液压缸和夹紧液压缸组成，夹紧在整个加工过程中非常重要，因此必须有一个保压回路来维持夹紧时的压力。其保压回路的图如下:图1-191.7.1.2 调速回路（速度换接回路）在加工过程中因有快进、工进，它们的速度不同。因而必须有一个调速回路来实现这一过程的速度的控制。在本系统中，由于要求较高，即高速都受用出口节流高速回路来制控其速度的变化。其图如下：图1-201.7.1.3 换向路回在不同的工作情况下，尚油液的流向是不相同的。因此必须有一个换向回路来控制液压油的流向。在本设计中可以采用三位四通电磁换向阀来实现这一过程的控制。其图如下：图1-211.7.1.4 卸载回路因是大批量生产，所以中间装夹工件时与加工工件之间必然有停，而我们不可能将整个系统的电繁频起停，这样会影响其整个统系的使用寿命。因而要设计一个卸载回路来解决加工中的这一问题。其图如下：图1-221.7.1.5 换速回路本设计中各个阶段的作动都有不同之处，为了达到做完一个过程后能进行下一个程，就必须有一个控制回路来实现。本设计中选用行程开关来实现这一个程。每当在工作时碰到一个行程开关时，行程开关都会发出一个电信号来控制下一步的工作的进行。其图如下：图1-231.7.2 液压回路的综合把上面各路回组合画在一起，即得了综合回路。其图如下：图1-24表1-101.8 液压元件的选择1.8.1 液压泵和电动机1.8.1.1 液压泵从以上分析和各液压缸在不同工作阶段的压力流量和功率值的表中可知液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为，如取进油路上的压力损失为0.2MPa，压力继电器调整压力高出系统最大工作压力值为0.1MPa。则液压泵的最大工作压力应为： (1-80)液压泵向液压缸提供的最大流量为，若回路中的泄漏按液压缸输入的10%计算，溢流阀的最小稳定流量为：则液压泵的总流量应为: (1-81)根据, 由机械设计手册表20-5-6选内啮合齿轮泵：表1-11型 号BB-B额定压力(MPa)2 .5排 量(mL/r)4125转 速(r/min)1500容积效率8090%生产厂家上海机床厂1.8.1.2 电动机液压泵输出压力为；压力为0.8MPa如取内啮齿轮泵的总功率为，则液压泵驱动电机所需的功率为 (1-82)根据此数值查阅机械设计手册电机产品目录，最后确定选取Y802-2型三相异步电动机:表1-12电动机型号Y802-2额定功率（kw）1.1满载转速（r/min）2825额定转矩2.2重 量（Kg171.8.2 阀类元件及辅助元件根据液压系统的工作压力和通过各个阀类元件的实际流量，可选出这些元件的型号规格如下表。表格 1-13序号 名 称通过流量额定流量额定压力MPa型号规格1过滤器46800.02(压力损失)XU-80-80J2先导益流阀466316YF3-10B3内啮合齿轮泵46_BB-B4三向异步电动机_Y802-25二位二通电磁换向阀461801622DF3-E16B6三位四通电磁换向阀10251634DF3-E6B7二位二通电磁换向阀10251622DF3-E6B8调速阀15016AQF3-E10B9单向阀108016AF3-Ea-10B10三位四通电磁换向阀0601634DF3-E10B11二位二通电磁换向阀21601622DF3-E10B12液控单向阀6425025CPG-6-35-5013行程开关_14直通式溢流阀6425035.5DBD15P15压力继电器_14PF-B8C16开关_Y6317压力表_16AF6P3018压力继电器_5016PF-B10C19二位四通电磁换向阀5251624DF3-E6B 1.8.3 油管和油箱1.8.3.1 油管 各元件间连接管道的规格按元件接口处决定，液压缸进，出的最大流量计算。由于液压泵具体选定之后液压缸在各个阶段的进，出流量已与原定数值不同，所以重新计算：表1-14快 进工 进快 退输入流量（L/min）排出流量（L/min）运动速度（m/min）根据这些数值，当油液在压力管中流速取3m/min时，按液压传动式（7-8）得液压缸有杆腔和无杆腔相连的油管内径分别为： (1-83)由机械设计手册-液压传动表20-8-2得d=25mm,管厚取2mm(这两根油管都按GB/T 8163)，管接头螺纹M24。1.8.3.2 油箱油箱容积按液压传动式7-7估算，当取时，求得其容积为： (1-84)由机械设计手册-液压传动表20-8-160取靠近标准值V=370L（按GB 2876-81）1.9 液压系统的性能验算工进在在整个工作循环中所占的时间比例最大，所以系统发热和油液温升可用工进时的情况来计算。工进时液压缸的有效功率为： (1-85)液压缸的输出功率为： (1-86)由此得液压系统的发热量为： (1-87)按液压传动式11-3求了出油液温升近似值： (1-88)温升没有走超出允许范围，液压系统中不须要设置冷却器。572 章 双头镗床液压系统设计双头镗加工示意图如下：图2-1 双头镗床加工示意图由上图可知，该系统由三个液压缸组成：左动力头液压缸、右动力头液压缸、夹紧液压缸。现在对其液压缸设计如下：2.1 编制双头半精镗加工工序过程卡片2.1.1 分析零件图本工序采用复合镗刀，分别从两头一次进给完成加工。图2-2 半精镗加工示意图由上图可知道，要求加工的面共有9个：A、B、C、D、E、F、G、H。要想达到一次加工完成，就得用9把镗刀，并用两个镗刀杆分别从两边同时进给其刀具图如上。这样才能很好的完成。2.1.2 确定毛坯尺寸由下图各尺寸和上图各尺寸可确定双头镗的毛坯尺寸如下表：(注：斜面加工尺寸不用确定，因此只有B、E、F、H、I面)图2-3表格 2-1基本尺寸ESIS基本尺寸ESIS55-61.6-0.50128-130.6-0.50+0.1-0.1+0.1-0.1B=-6.6+0.6-0.1E=-2.6+0.6-0.1125-129.6+0.5060-68-0.50+0.1-0.1+0.1-0.1F=4.6+0.6-0.1H=-8-0.4-0.193-95.6-0.50 +0.1-0I=-2.6-0.402.1.3 拟定加工工艺路线由半精镗加工示意图可，虽然是用复合镗刀对工件同时加工，但也有一定的先后顺序。对左动力头来说，它的加工顺序为：BGHA。对于右动力头来说，它的加工顺序为：ICFED。2.1.4 确定工序尺寸及公差由表2-1可得各工序单边工序尺寸及公差如下： ， ，,，2.1.5 确定切削用量及工时镗刀杆直径由组合机床表4-5镗孔直径D304040505070709090100镗杆直径d20303040405050656590镗刀截面BB881010121216161616/2020镗刀装好后，在半精镗时，一般要保证下列几何参数：主偏角： 副偏角：前角： 刃倾角：主后角： 副后角：刀尖圆角半径：由上图可知，镗刀为复合镗刀。其加工余量可由粗镗图与其相比取平均的得：，由机械加工工艺手册表11.4-1得，取即转速为： (2-1)由机械加工工艺手册选卧式T68镗床，查得其实际转速为：加工工时： (2-2)2.1.6 填写加工工序卡片双头镗加工工序卡片如附表：2.2 双头镗床左右动力头液压缸设计对半精镗这道工序来说，它要求的轴向进给的精度要求是非常高的，在设计过程中得非常小心。其加工示意图如下： 图2-4该系统共由三个液压缸组成：夹紧液压缸、左进给液压缸、右进给液压缸。在加工过程中，当工件夹紧后，左右动力头同时对工件进行加工，只有当左右加工全部完成后，夹紧液压缸才会松开，然后才能从装工件，进行下一个零件的加工。其液压缸示意图如下：图2-5P1液压缸工作压力；P2 液压缸回油腔工作压力；液压缸无杆腔面积；液压缸有杆腔的有效面积。因左、右的工作是一样的，在设计过程中只要设计一个即可以。刀具材料为高速钢，工件材料为铸铁HT200，硬度为：HB190其快进时速度为机床总工作台重为：G=3000N（g=10）。往复运动的加减速时间不超过0.2s。动力滑台采用燕尾导轨，其静摩擦系数0.2，运动摩擦系数=0.1。2.2.1 液压缸负载分析半精镗液压缸主要是提供镗孔时的轴向运动，即镗削时能够提供其轴向切削力能满足要求。YT15在车铸铁时轴向切削力由机械加工工艺手册表2.4-21得 (2-3)其中 ，注:在加工过程中加工条件不改变.即不考虑. 阻力负载: 静摩擦力 (2-4)动摩擦力 (2-5)惯性负： (2-6) (2-7)由此可得出液压缸在各个工作阶段的负载如表:表2-2工况负载阻力负载力F(N)推力启动600667正向加速425472快 进300333工进882980反向加速469518快退300333注:1 液压缸的机械效率2 不考虑动力滑台上颠覆力矩的作用。2.2.2 液压缸负载图和速度图的绘制综上计算数据,其负载图和速度图分别如下：速度按已知数值，由主轴转速和每转进给量求出、快进行程、工进行程、快退行程图2-62.2.3 液压缸主要参数的确定由表2-6可知道其最大负载为854N，由液压传动表11-2可知，当负载时，其工作压力应取,本设计中取.由表7-2可知:因为本系统是一般轻载的节流调速系统,背压在应在 之间本设计中取。由表7-3可知,当液压缸的工作压力时,活塞杆的直径，本设计取。由表7-3,当时,液压缸往返速率比,即 已知液压缸有杆腔的 所以由式7-10得液压缸有杆腔面积: (2-8)由上式得液压缸无杆腔面积: (2-9)所以液压缸的内径: (2-10)活塞杆直径: (2-11)由表7-5和7-6(GB2348-80)液压缸内径;活塞杆直径。即有杆腔的实际面积为: (2-12)液压缸无杆腔实际面积为: (2-13)2.2.4 液压缸的强度校核由书活塞宽度.活塞有效行程取决于机构运动的最大行程.导向滑动面积长度C的值:当时, ,因为D=50mm,这里取2.2.4.1 缸筒的壁厚校核选缸筒材料为由得 ,活塞杆材料为45钢由 n取5, 按下公式进行计算: (2-14)=10mm0.065mm 合格2.2.4.2 杆径d (2-15)即合格其中: 液压缸盖固定螺栓直径(45钢)取 (2-16)其中Z=6,F=854N,K=1.4, 合格2.2.5 液压缸稳定性校核活塞杆的长取200mm，并采用一端固定一端自由。由液压传动与控制可知道，受压活塞杆，当其轴向负载F超过稳定临界力时，会产生纵向弯曲面丧失稳定，所以液压缸的负载应满足下列条件： (2-18) 其中式中 F-活塞杆最大轴向负载； -活塞杆产生纵向弯曲丧失稳定的最小力，即能保持压杆稳定的临界力； -安全系数，其值为 取n=4,m=85所以所以用公式： (2-19)其中 材料强度试验值，对钢取 活塞杆横截面面积 液压缸支承方式决定的末端系数n，可按液压传动与控制表3-1选取 (2-20) 合格2.2.6 液压缸在不同阶段的压力、流量、功率计算根据上述D与d的什，可估算液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率如下表：， ，图2-3工况负载回油腔压力进油腔压力输入流量输入功率计算式快进启动66700.34_加速47200.24_恒速33300.179.810.028工进85400.430.1180.0085快退启动66700.42_加速51800.33_恒速33300.2126.140.09152.3 双头镗床夹紧液压缸设计夹紧液压液在本工件加工过程中起着非常重要的作用，它的作用是将工件夹紧。如果不能夹紧，那么加工出来的工件就可能精度达不到或是废品。所以，在整个加工过程中，夹紧液压缸是非常的重要。其示意图如下：图2-7P1液压缸工作压力；P2 液压缸回油腔工作压力；液压缸无杆腔面积；液压缸有杆腔的有效面积。它的动作只有夹紧和松开，夹紧的的程度由溢流阀来控制。而下一步的工作则是由压力继电器来控制，当夹紧到一定程度时，也就是压力增加到一定时，压力继电器 会发出一个信号来控制下一步动作的进行。夹紧液压缸的主要工作是将工件夹紧，不让工件在车削时转动。其夹紧力应大于或等于主切削力。由机械加工工艺基础式1-15 (2-21)其中： ，由于加工条件不变，即不考滤 由知道该液压缸所要承受的力与前所计算的后刀架横向液压缸所要承受的力大小差不多，在这里就选用后刀架横向液压缸的各参数。在此就不在作计算。2.4 双头镗床液压系统图的拟定从整个系统来看，该系统共由三个液压缸组成，分别为：左动力头液压缸、右动力头液压缸、夹紧液压缸。在工作过程中左动力头液压缸和右动力头液压缸是同时工作的。2.4.1 双头镗床液压回路的选择2.4.1.1 保压回路在系统中，要使车的每一个工序都能顺利进行，那么工件必须得夹紧。夹紧装置由顶尖液压缸和夹紧液压缸组成，夹紧在整个加工过程中非常重要，因此必须有一个保压回路来维持夹紧时的压力。其保压回路的图如下：图2-82.4.1.2 调速回路（速度换接回路）在加工过程中因有快进、工进，它们的速度不同。因而必须有一个高速回路来实现这一过程的速度的控制。在本系统中，由于要求较高，即高速都受用出口节流高速回路来制控其速度的变化。其图如下：图2-92.4.1.3 换向路回在不同的工作情况下，油液的流向是不相同的。因此必须有一个换向回路来控制液压油的流向。在本设计中可以采用三位四通电磁换向阀来实现这一过程的控制。其图如下：图2-102.4.1.4 卸载回路因是大批量生产，所以中间装夹工件时与加工工件之间必然有停，而我们不可能将整个系统繁频起停，这样会影响其整个系统的使用寿命。因而要设计一个卸载回路来解决加工中的这一问题。其图如下：图2-112.4.1.5 换速回路本设计中各个阶段的作动都有不同之处，为了达到做完一个过程后能进行下一个程，就必须有一个控制回路来实现。本设计中选用行程开关来实现这一过程。每当在工作时碰到一个行程开关时，行程开关都会发出一个电信号来控制下一步的工作的进行。其图如下：图2-122.4.2 双头镗床液压回路的综合拟定把上面各路回组合画在一起，即得了综合回如下：图2-13其动作情况表如下：表2-42.5 双头镗床液压系统元件的选择2.5.1 双头镗床液压系统液压泵和电动机2.5.1.1 液压泵从以上分析和各液压缸在不同工作阶段的压力流量和功率值的表中可知:液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为，取进油路上的压力损失为0.2MPa，压力继电器调整压力高出系统最大工作压力值为0.5MPa如果取回油路上的压力损失为0.5MPa。则液压泵的最大工作压力应为： (2-22)液压泵向液压缸提供的最大流量为10.507L/min，若回路中的泄漏按液压缸输入的10%计算，则液压泵的总流量应为。溢流阀的最小稳定流量为：3L/min,而工进时输入液压缸的流量为 ：0.43L/min,所以液压泵流量规格最少应为：3.43L/min。根据以上数据 由机械设计手册表20-5-6选内啮合齿轮泵：表2-5型 号BB-B额定压力(MPa)2 .5排 量(mL/r)4125转 速(r/min)1500容积效率8090%生产厂家上海机床厂液压泵输出最大流量为；压力为1.62MPa如取内啮齿轮泵的总功率为，则液压泵驱动电机所需的功率为 (2-23)根据此数值查阅机械设计手册电机产品目录，最后确定选取:Y802-2型三相异步电动机表2-6电动机型号Y801-2额定功率（kw）0.75满载转速（r/min）2825额定转矩2.2重 量（Kg162.5.2 双头镗床液压系统阀类元件及辅助元件根据液压系统的工作压力和通过各个阀类元件的实际流量，可选出这些元件的型号规格。元件的型号及规格如下表：表3-7序号 名 称通过流量额定流量额定压力MPa型号规格1过滤器11.5800.02(压力损失)XU-80-80J2先导式益流阀11.56316YF3-10B3内啮合齿轮泵11.5_BB-B4三向异步电动机_-_Y802-25二位二通电磁换向阀11.51801622DF3-E16B6三位四通电磁换向阀9.81251634DF3-E6B7二位二通电磁换向阀10251622DF3-E6B8调速阀15016AQF3-E10B9单向阀268016AF3-Ea-10B10三位四通电磁换向阀26601634DF3-E10B11二位二通电磁换向阀26601622DF3-E10B12液控单向阀2625025CPG-6-35-5013行程开关_14直通式溢流阀1025035.5DBD15P15压力继电器_14PF-B8C16开关_Y6317压力表_16AF6P3018压力继电器15016PF-B10C19二位四通电磁换向阀9.81251624DF3-E6B2.5.3 双头镗床液压系统油管和油箱2.5.3.1 型 油管 各元件间连接管道的规格按元件接口处决定，液压缸进，出的最大流量计算。由于液压泵具体选定之后液压缸在各个阶段的进，出流量已与原定数值不同，所以重新计算 表2-7快 进工 进快 退输入流量（L/min）排出流量（L/min）运动速度（m/min）根据这些数值，当油液在压力管中流速取3m/min时，按液压传动式（7-8）得液压缸有杆腔和无杆腔相连的油管内径分别为： (2-24) (2-24)由机械设计手册-液压传动表20-8-2得d=20mm,管厚取2mm(这两根油管都按GB/T 8163)，管接头螺纹M18。2.5.3.2 油箱油箱容积按液压传动式7-7估算，当取时，求得其容积为： (2-25)由机械设计手册-液压传动表20-8-160取靠近标准值V=125L（按GB 2876-81）2.6 双头镗床液压系统的性能验算工进在在整个工作循环中所占的时间比例最大，所以系统发热和油液温升可用工进时的情况来计算。工进时液压缸的有效功率为： (2-26)液压缸的输出功率为： (2-27)由此得液压系统的发热量为： (2-28)按液压传动式11-3求了出油液温升近似值： (2-29)温升没有走超出允许范围，液压系统中