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南阳理工学院 本科生毕业设计（论文） 学院（系） ：机 电 工 程 系 专业：机械设计制造及其自动化 学生：贾玉亭 指导教师 ：杜新宇 完成日期2012 年 5 月 南阳理工学院本科生毕业设计（论文） 轴承支撑管两端面孔及端面专用镗床 液压系统设计 Design of Hydraulic Transmission System of Special Boring Machine of Both Holes and End Surfaces of Bearing Supporting Tube 总计：25 页 表格：16 个 插图：9 幅 南南 阳阳 理理 工工 学学 院院本本 科科 生生 毕毕 业业 设设 计计（论论文文） 轴承支撑管两端面孔及端面专用镗床液压系统设计轴承支撑管两端面孔及端面专用镗床液压系统设计 Design of Hydraulic Transmission System of Special Boring Machine of Both Holes and End Surfaces of Bearing Supporting Tube 学院(系)：机 电 工 程 系 专业：机械设计制造及其自动化 学生姓名：陈晓变 学号：21107019 指导教师(职称)：王 林 鸿 (教授) 评阅教师：王平 完成日期：2010 年 5 月 南阳理工学院 Nanyang Institute of Technology 轴承支撑管两端面孔及端面专用镗床液压系统设计 4 轴承支撑管两端面孔及端面专用镗床液压系统设计 机械设计制造及其自动化陈晓变 摘摘 要要 本文是为南阳陆德公司设计的轴承支撑管两端面孔及两端面专用镗床液 压系统的设计， 按照任务书的要求， 系统采用叠加阀。 通过到陆德公司生产现场的考察， 对零件的工艺分析，确定机床的加工循环，零件加工工艺方案和切削用量。完成了切削 力的计算，液压系统原理图的设计，液压元件的计算和选择，液压站的设计，油箱和阀 块连接底座的设计等。本系统由双泵供油，能够达到防干扰，夹紧力稳定，易于实现机 床自动化等要求。本设计组成员又共同参与加工和装配了一套镗模。在这次设计中，系 统地复习了学过的知识，对专用机床有了了解，完成了液压系统的设计，满足了陆德公 司的需求，达到了任务书上的要求。 关键词关键词 镗孔车端面；液压系统；叠加阀；液压站 Design of Hydraulic Transmission System of Special Boring Machine of Both Holes and End Surfaces of Bearing Supporting Tube Mechanical Design, Manufacturing andAutomation Major Chen Xiaobian Abstract：This paper focuses on the design of hydraulic transmission system of special boring machine of both holes and end surfaces of bearing supporting tube for Roady corporation. Following the task book, stacked valves are used. Trough the investigation of Roady Corporation, process analysis of the part, machines machining circulation, process plan and cutting parameters of the part are determined. Design of hydraulic transmission system principles, calculation and selection of hydraulic components, design of hydraulic station, design of oil tanks and valve blocks is completed. Double pump is used in this system, requirements of anti-interference, clamping force stability and easy to realize the machine automation can be achieved. A set of boring mould is machined and assembled by all of us design group. From this design, the knowledge is systematically reviewed, special machine is realized, hydraulic systemis designed,needsof Roady corporation areachieved, requirements of the task book are met. Key words: boring holes and turning end face；hydraulic system；stacked valves; hydraulic station 轴承支撑管两端面孔及端面专用镗床液压系统设计 5 目目录录 1 引言.1 1.1 国外现状：1 1.2 国内现状：2 2 选题背景2 2.1 选题的目的、意义2 2.2 外出实地调查2 2.3 课题的解决方案3 2.4 任务的分配5 3. 液压系统的设计.5 3.1 明确设计要求，确定加工循环5 3.2 负载工况分析5 3.3 计算液压缸的主要结构尺寸7 3.4 系统原理图的确定10 3.5 液压元件的计算和选择11 3.5.1 液压泵和电动机的选择11 3.5.2 液压阀的选择12 3.5.3 连接底板的设计12 3.5.4 油管尺寸的选择14 3.5.5 蓄能器规格的选择15 3.5.6 油箱设计及容量的设计.15 4.液压站的设计.17 4.1 液压站的组成17 4.2 管路的布置与连接17 4.2.1 管路布置17 4.2.2 管路连接18 5.镗模的加工.18 结束语.22 参考文献.22 致谢.23 轴承支撑管两端面孔及端面专用镗床液压系统设计 1 轴承支撑管两端面孔及端面专用镗床液压系统设计轴承支撑管两端面孔及端面专用镗床液压系统设计 姓名：陈晓变学号：21107019班级：072111 1 1 引言引言 组合机床是以通用部件为基础， 配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用 部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。组合机床一般采用多轴、多刀、多 工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由 于通用部件已经标准化和系列化， 可根据需要灵活配置， 能缩短设计和制造周期。 因此， 组合机床兼有低成本和高效率的优点， 在大批、 大量生产中得到广泛应用， 并可用以组成自动生产线。二十世纪 70 年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、 镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提 高。铣削平面的平面度可达 0.05 毫米1000 毫米，表面粗糙度可低达 2.50.63 微米；镗孔精度可达 IT76 级，孔距精度可达 0.030.02 微米。 随着科技的发展，液压技术因其独有的特点在机床控制上的运用越来越多， 而液压控制阀就是这种控制的实质所在。液压阀根据不同的分类方法，有很多种 形式。目前，叠加阀、插装阀、比例阀、多路阀等应用比例正在日益增加。随着 电子技术、电磁比例控制技术以及集成技术的发展，液压阀也有了很大的变化。 1.1国外现状： 国外发展的直动式电液比例阀采用高频响比例电磁铁或动圈式力马达驱动 阀芯，位移由位置传感器反馈，由内置电子线路进行阀芯的闭环控制。加拿大微 液(Micro Hydraulics)公司生产的高频电液比例流量阀CETOP5可提供伺服阀特 性，但是只相当于比例阀的价格，频宽达到40Hz。德国博世一力士乐 (BoschRexroth)公司开发的直动型高频电液比例阀4WRREH系列，采用高频比 例电磁铁驱动，阀芯位移用电反馈，内置电子线路实现阀芯的闭环控制，具有良 好的频响特性。其额定流量为840Lmin，滞环0.25 2 p x V蓄能器的工作容积（ 3 m） 1 p系统最低压力（Pa） 2 p系统最高压力（Pa） n指数，等温是取 1，绝热时取 1.4 。 其中 60 1 tQ kvV p n i ix （3-6） =(22. 01034.34222. 01027.502 4-4- )2 . 1103 60 306 = 3.49L=3.5L（其中， 3 10 iii lAv） 则油箱的容量 4 . 1 1 4 . 1 1 0 ) 15. 2 83. 0 (1 ) 6 . 0 1 (5 . 3 V=8.87L=8.9L 查机械设计手册，取 0 V=16L。其型号为 NXQ1-L16-H。 3.5.6 油箱设计及容量的设计 油箱在液压系统中除了储油外， 还起着散热、 分离油液中的气泡、 沉淀杂质、 轴承支撑管两端面孔及端面专用镗床液压系统设计 16 为液压元件提供安装位置等作用。 （图 3-为油箱零件图） 油箱容量可按经验公式计算V= p Q（3-7） 对于低压系统 V= ( 2 5 ) p Q 对于中压系统 V= ( 5 7 ) p Q 对于高压系统 V= ( 10 12 ) p Q 式中V 油箱的容积（L）; p Q 泵的额定流量(L/min)。 图 3-4 油箱零件图 各式中的系数选择原则是:不连续工作时取小值,连续工作时取大值。 对于本 液压系统,压力 1 p=1.7MPa,故油箱的有效容积V为： V= 5 p Q= 538.4L= 192L 油箱实际体积 t V=V0.8=240L 则按国标 JB/T7938-1999取V=250L 油箱长、宽、高的值为 970mm、770mm、660mm。因为系统选有蓄能器（详 见 3.5.5） ，所以此油箱的有效容积比较大，但这样有利于散热，油液中的杂质能 够充分沉淀，渗入在油液中的空气也可以充分逸出。 轴承支撑管两端面孔及端面专用镗床液压系统设计 17 4.液压站的设计液压站的设计 4.1液压站的组成 液压站是由液压油箱、 液压泵装置、 蓄能器及液压控制装置等组成， 见图4-1。 图4-1液压站装配图 液压泵装置包括液压泵、驱动电机及其它们之间的联轴器等。这里选用立式 上置式安装方式，因此设计一钟形罩作支撑。 液压控制装置是指组成液压系统的各类叠加阀块及其联接底座。 液压控制装 置是液压站的重要组成部分， 因为它的控制决定着液压系统能否快速准确的完成 加工。 液压油箱是按照自己设计的需要设定其尺寸，但为了节约成本及时间，选择 与设计油箱最接近的标准油箱是最可行的。油箱上装有空气滤清器、滤油器、液 面指示器和清洗孔等。 4.2管路的布置与连接 4.2.1 管路布置 管路是液压系统中液压元件之间传送液体的各种油管的总称。 液压系统的管 路要进入油箱内部。 主管路（吸油管和回油管） 液压泵的吸油管和系统的回油管是系统的主管 路，要分别进入由隔板隔开的吸油区和回油区，管端应加工成朝向箱壁的 45 斜 口，这样既可增加开口面积，又有利于沿箱壁环流。 为了防止从吸油管吸入空气或从回油管混入空气， 以免搅动或吸入箱底沉积 轴承支撑管两端面孔及端面专用镗床液压系统设计 18 物， 管口上缘至少要低于最低液面 75mm 或 2 倍管径， 管口下缘至少离开箱底高 点 50mm。吸油管口与油箱侧壁距离应大于吸油管径的 3 倍。 吸油管前必须安装粗过滤器，以清除较大颗粒杂质，保护液压泵；在回油管上安 装精过滤器，以滤除细微颗粒杂质，包括液压元件。 表 4-1管接头的类型 类型结构图特点标准号 焊接 式管 接头 利用接管与管子焊接。 接头体和接管 之间用 O 形密封圈端面密封。 结构简 单，易制造，密封性好，对管子尺寸 精度要求不高。要求焊接质量高，装 拆不便。工作压力可达 31.5MPa，工 作温度-2580，适用于以油为介 质的管路系统 JB966 1003-197 7 快 换 接 头 （ 两 端 开 闭式） 管子拆开后，可自行密封，管道内液 体不会流失， 因此适用于经常拆卸场 合。结构比较复杂，局部阻力损失较 大。 适用于油、 气为介质的管路系统， 工作压力低于 31.5MPa，介质温度 -2080 JB/ZQ407 8-1997 油管从箱顶或箱壁穿过而进入油箱，穿孔处要进行密封处理。如果油管从箱 壁穿过而进入油箱，除了要进行密封处理外，还要装设截止阀便于油箱外部液压 元件的维修。 4.2.2 管路连接 管接头用于油管与油管之间的连接以及油管与元件之间的连接。 根据设计系统的要求和管接头的特点，选择焊接式管接头和快换接头。如表 4-1 所示。 5.5.镗模的加工镗模的加工 为了提高大家的动手能力，我们组在王老师的指导下又设计加工了一套镗 模。 镗模的加工工艺如下： (1)加工大镗套时，应按表 5-1 的工序进行（单位：mm） 。 表 5-1 大镗套的加工工序 轴承支撑管两端面孔及端面专用镗床液压系统设计 19 序号工序名称工序内容加工设备 1下料45 号钢棒料，规格4530切割机 2车粗、精车外圆CA6140 3钻钻孔19.8CA6140 4铰铰孔20 至尺寸CA6140 5铣粗铣40 台阶多功能立铣 6钳锉边、去毛刺 (2)加工镗模板时，应按表 5-2 的工序进行（单位：mm） 。 表 5-2 镗模板的加工工序 序号工序名称工序内容加工设备 1下料45 号钢，规格 130110 20 1903525 气割 2焊焊接两块钢板焊机 3铣粗铣各个平面BJ 立铣 4铣用立铣刀铣四个侧面BJ 立铣 5铣粗铣侧面BJ 立铣 6铣精铣侧面BJ 立铣 7铣铣阶梯面多功能立铣 8铣铣阶梯面多功能立铣 9钻用29.824.8 钻头钻孔摇臂钻 10铰铰孔30、25 至尺寸摇臂钻 11检查 12钻钻孔10.27.5摇臂钻 13铰铰孔8 至尺寸 12钳锉边、去毛刺 (3)加工底板时，应按表 5-3 的工序进行（单位：mm） 。 (4)加工导向定位块时，应按表 5-4 的工序进行（单位：mm） 。 (5)加工底座定位块时，应按表 5-5 的工序进行（单位：mm） 。 (6)加工夹紧螺钉座时，应按表 5-6 的工序进行（单位：mm） 。 (7)加工压板时，应按表 5-7 的工序进行（单位：mm） 。 表 5-3 底板的加工工序 轴承支撑管两端面孔及端面专用镗床液压系统设计 20 序号工序名称工序内容加工设备 1下料 45 号钢板料，规格 41036025 气割 2车粗车上下表面CA6140 3铣粗铣四个侧面欧马 810A 4钻钻各个孔至尺寸摇臂钻 5铰铰孔8 至尺寸摇臂钻 6钳锉边、去毛刺 7钳攻丝 各种规格丝锥 台虎钳 表 5-4 导向定位块的加工工序 序号工序名称工序内容加工设备 1下料45号钢板料， 规格1252520气割 2铣粗铣六个面BJ 立铣 3铣半精铣六个面至尺寸BJ 立铣 4钻钻10.2、7.5 孔摇臂钻 5铰铰孔8 至尺寸摇臂钻 6钳锉边、去毛刺 7钳攻丝 M12M12 丝锥 8钳去毛刺 表 5-5 底座定位块的加工工序 序号工序名称工序内容加工设备 1下料45 号钢板料，规格 902510气割 2铣粗铣六个面BJ 立铣 3铣半精铣六个面至尺寸BJ 立铣 4钻钻10.2、7.5 孔摇臂钻 5铰铰孔8 至尺寸摇臂钻 6钳锉边、去毛刺 7钳攻丝 M12M12 丝锥 8钳去毛刺 表 5-6 夹紧螺钉座的加工工序 轴承支撑管两端面孔及端面专用镗床液压系统设计 21 序号工序名称工序内容加工设备 1下料45 号钢棒料，规格2560切割机 2车粗车外圆至24CA6140 3车车阶梯轴至12CA6140 4车拔丝M12 板牙 5铣铣轴上下面BJ 立铣 6钳钻10.2 孔台钻 7钳攻丝 M12M12 丝锥 8钳锉边、去毛刺 表 5-7 压板的加工工序 序号工序名称工序内容加工设备 1下料45 号钢板料，规格 805518切割机 2铣粗铣六个面至尺寸BJ 立铣 3铣铣斜面BJ 立铣 4铣铣键槽孔BJ 立铣 5钳钻8.7 孔台钻 6钳攻丝 M10M10 丝锥 7钳锉边、去毛刺 (8)加工支撑柱时，应按表 5-8 的工序进行（单位：mm） 表 5-8 支撑柱的加工工序 序号工序名称工序内容加工设备 1下料45 号钢棒料，规格20123切割机 2车粗车外圆至尺寸CA6140 3车车阶梯轴至尺寸CA6140 4车拔丝M12 板牙 5铣铣两个平面BJ 立铣 6钳锉边、去毛刺 加工中出现很多问题，是因为经验不足引起的。如加工前并没有把各个零 件的工艺路线给确定，以至于在加工出现错误是修改设计图纸，在加工过程中没 轴承支撑管两端面孔及端面专用镗床液压系统设计 22 有考虑到各个零件之间的装配配合， 这说明我们还是没有能把学到的理论知识用 在实际的操作过程中。 装配图如图 5-1 所示。 结束语结束语 此次我做的是专用镗床的液压系统设计。在准备阶段，先阅读了相关文献， 图书馆的图书系统为我们提供了方便。遇到问题及时请教指导老师王老师，对设 计过程有了初步地了解。 设计过程中， 更是出现很多问题， 一是基础知识不牢固， 还有就是对液压的接触少，幸而有王老师不时的在边上指导，及时纠正错误，才 能比较顺利的完成了图纸设计。为了使液压系统安装维修方便，设计时对零件的 选择尽量选择标准件。 从刚开始的无所适从到现在比较满意的完成任务，这是自己学习长进的一个 过程。明白了液压叠加阀系统的原理，完成了液压站的设计，设计过程中对工艺 的考虑，绘图过程中对绘图、识图能力的锻炼等，这些都是我的收获。虽然设计 还有漏洞，绘图依然有不足，但是已经完成了毕业设计的要求和达到了为走向工 作做准备的目的。 参考文献参考文献 1 成大先.机械设计手册M北京：化学工业出版社，2008，3. 2 杨叔子.机械加工工艺师手册M.北京：机械工业出版社，2001，8. 3 王先逵.机械加工工艺手册M.北京：机械工业出版社，2006，12. 4 机械设计手册编委会.机械设计手册M.北京：机械工业出版社，2004，8. 5 张利平.液压站M.北京：化学工业出版社，2008，1. 图 5-1 镗模装配图 轴承支