毕业设计（论文）-卧式双面组合机床液压系统的设计.doc

河南科技大学毕业设计（论文）液压传动毕业设计说明书题目：卧式双面组合机床液压系统的设计姓 名：学 号：07101060202班 级：液压091班联系方式导教师：2013年06月11日卧式双面组合机床液压系统的设计摘 要本论文主要阐述了组合机床动力滑台液压系统，能实现的工作循环是：快速前进 工作进给 快速退回 原位停止，液压技术是机械设备中发展速度最快的技术之一。特别是近年可与微电子、计算机技术相结合、使液压技术进入了一个新的发展阶段。目前，已广泛应用在工业各领域。由于近年来微电子、计算机技术的发展，液压元器件制造技术的进一步提高，使液压技术不仅在作为一种基本的传统形式上占有重要地位而且以优良的静态、动态性能成为一种重要的控制手段。面对我国经济近年来的快速发展，机械制造工业的壮大，在国民经济中占重要地位的制造业领域得以健康快速的发展。制造装备的改进，使得作为制造工业重要设备的各类机加工艺装备也有了许多新的变化，尤其是孔加工，其在今天的液压系统的地位越来越重要。本液压系统的设计，除了满足主机在动作和性能方面规定的要求外，还必须符合体积小、重量轻、成本低、效率高、结构简单、工作可靠、使用和维修方便等一些公认的普遍设计原则。液压系统的设计主要是根据已知的条件，来确定液压工作方案、液压流量、压力和液压泵及其它元件的设计。综上所述，完成整个设计过程需要进行一系列艰巨的工作。设计者首先应树立正确的设计思想，努力掌握先进的科学技术知识和科学的辩证的思想方法。同时，还要坚持理论联系实际，并在实践中不断总结和积累设计经验，向有关领域的科技工作者和从事生产实践的工作者学习，不断发展和创新，才能较好地完成机械设计任务。关 键 词：组合机床,液压系统,液压缸,电磁换向阀THE DESIGN OF HYDRAULIC SYSTEM OF DOUBLE COMBINATION MACHINE TOOLABSTRACTThis thesis mainly expounds the hydraulic system of modular machine tool power sliding table, can realize the work cycle is: fast forward to feed and fast return work, stop in situ, hydraulic technology in mechanical equipment is one of the fastest growing technology. Especially in recent years, with microelectronics, computer technology, hydraulic technology has entered a new stage of development. At present, has been widely used in industry in various fields. Because in recent years the development of microelectronics, computer technology, hydraulic components for improving the manufacturing technology, hydraulic technology not only as a kind of basic occupies an important position in the traditional form and with good static and dynamic performance has become an important means of control. Faced with the rapid development of economy in our country in recent years, machinery manufacturing industry, in the national economy occupies a significant position in the field of manufacturing can be healthy and rapid development. Improvement of manufacture equipment and makes all kinds of machining equipment as an important equipment manufacturing industry also has a lot of new changes, especially the hole processing, its status in todays hydraulic system is more and more important. The hydraulic system design, in addition to meet the host outside the action and the requirements of the performance, also must conform to the small volume, light weight, low cost, high efficiency, simple structure, reliable operation, use and maintenance is convenient wait for a few generally accepted principles of universal design. Hydraulic system is designed according to the known condition, to determine the hydraulic work scheme, hydraulic flow rate, pressure and the design of the hydraulic pump and other components. To sum up, complete the entire design process requires a series of hard work. Designers should first set up the correct design idea, and strive to master advanced science and technology knowledge and scientific dialectical way of thinking. At the same time, also adhere to the theory with practice, and continuously review and design experience in practice, to the relevant science and technology workers and the workers engaged in the production practice in the field of study, development and innovation, in order to better complete mechanical design task. Key words: combination machine tools, hydraulic systems, hydraulic cylinder, solenoid directional control valve 目 录前 言1第1章 组合机床的概述21.1 组合机床的特点21.2 组合机床的发展趋势. 31.2.1 组合机床品种的发展重点41.2.2自动线节拍时间进一步缩短. 41.2.3组合机床柔性化进展迅速51.3组合机床8第2章 液压系统性能和参数的初步确定102.1 运动分析102.2 液压缸的负载分析112.3 初步确定液压缸的参数.12 2.3.1 滑台液压缸.122.3.2 工况图.14 第3章 液压系统方案的选择和拟定153.1 选择液压基本回路153.1.1 调速回路.153.1.2 快速运动回路与速度换接回路.163.1.3 压力控制回路. .173.1.4 行程终点的控制方式.17 3.2 拟定液压系统图.17第4章 各液压元件的计算和选择.18 4.1 确定液压泵规格和电动机的功率.184.1.1 液压泵工作压力的计算.184.1.2 液压泵流量的计算.184.1.3 液压泵规格的确定.184.1.4 液压泵电动机功率的确定.194.2 控制阀的选择.194.3 管道尺寸.194.4 油箱容量.20第5章 液压系统性能的验算.21 5.1 静态特性的验算.21 5.1.1 回路中的压力损失.21 5.1.2 液压泵的工作压力.24 5.1.3 液压回路和液压系统的效率.24 5.2 液压系统发热验算.25 5.2.1 液压发热量的计算.25第6章 液压集成块装置设计.26参考文献28致谢.29 29 河南科技大学毕业设计（论文）前 言毕业设计是我们在学校的最后一次设计，也是最综合的教学设计，具有及其重要的意义。在设计过程中的各个环节广泛运用到我们所学过的理论知识，也可以说这次毕业设计是对大学所学的专业理论知识的系统的回顾。本次设计也培养起系统设计、计算、综合分析问题和解决问题的能力以及创造性设计的工作作风，为以后的实践工作打下了坚实的基础。“卧式双面组合机床液压系统设计”是我本次设计题目，本说明书主要介绍了设计的过程和方案的设定，是设计的重要组成部分。本说明书分六章介绍了单工位单面钻孔组合机床及液压系统的设计步骤。第二章和第三章介绍了组合机床的特点以及对工件进行分析，并制定出了合理的机械加工工艺的方法；第四章到第五章主要结绍了机床主传动系统的设计过程，包括参数设定、传动设计、结构设计以及零件工序图、加工示意图、尺寸联系图的绘制等；第六章简要介绍了液压系统的设计。本说明书的专业术语、单位及符号均采用国家标准（GB）和法定计量单位和国际标准化协会（ISO）的标准。第1章 组合机床的概述组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。组合机床主要用于平面加工和孔加工两类工序。平面加工包括铣平面、锪平面、车端面；孔加工包括钻、扩、铰、镗孔以及倒角、切槽、攻螺纹、锪沉孔滚压孔等。随着综合自动化的发展。其工艺范围正扩大到车外圆、行星铣削、拉削、推削、磨削及抛光、冲压的工序。此外，还可以完成焊接、热处理、自动装配和检测、清洗和零件分类及打印等非切削工作。组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器仪表、军工及缝纫机、自行车等轻工业大批量生产中已获得广泛的应用；一些中小批量生产的机床、机车、工程机械的制造业中也已推广应用。组合机床最适宜加工各种大中型箱体类零件，如汽缸盖、气缸体、变速箱体、电机座及仪表壳等零件；也可用来完成轴套件、轮盘类、叉架类和盖板类零件的部分或全部工序的加工。1.1组合机床的特点 1、主要用于棱体类零件及杂件的孔面加工。2、生产率高。因为工序集中，可多面、多工位、多轴、多刀同时自动加工。3、加工精度稳定。因为工序固定，可选择成熟的通用部件、精密夹具和自动工作循环来保证加工精度的一致性。4、研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低。因为通用化、系列化、 标准化程度高，通用部件占70%90%，通用件可组织批量生产进行预制或外购。5、自动化程度高，劳动强度低。6、配置灵活。因为结构模板化、组合化。可按工件或工序要求，用大量通用件和少量专用件灵活组成各种类型的组合机床及自动线；机床易于改装:产品或工艺变化时,通用部件一般还可以重复利用。1.2 组合机床的发展趋势组合机床和组合机床自动线是一种专用高效自动化技术装备，目前，由于它仍是大批量机械产品实现高效、 高质量和经济性生产的关键装备，因而被广泛应用于汽车、拖拉机、内燃机和压缩机等许多工业生产领域。其中 ，特别是汽车工业，是组合机床和自动线最大的用户。如德国大众汽车厂在Salzgitter的发动机工厂，90年代初 所采用的金属切削机床主要是自动线(60%)、组合机床(20%)和加工中心(20%)。显然，在大批量生产的机械工业 部门，大量采用的设备是组合机床和自动线。因此，组合机床及其自动线的技术性能和综合自动化水平，在很大 程度上决定了这些工业部门产品的生产效率、产品质量和企业生产组织的结构，也在很大程度上决定了企业产品 的竞争力。以系列化和标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件对一种或多种工件按预先确定的工序进行切削加工的机床。兼有万能机床和专用机床的优点。通用零部件通常占整个机床零部件的7090，只需要根据被加工零件的形状及工艺改变极少量的专用部件就可以部分或全部进行改装，从而组成适应新的加工要求的设备。由于在组合机床上可以同时从几上方向采用多把刀具对一个或数个工件进行加工，所以可减少物料的搬运和占地面积，实现工序集中，改善劳动条件，提高生产效率和降低成本。将多台组合机床联在一起，就成为自动生产线。组合机床广泛应用于需大批量生产的零部件，如汽车等行业中的箱体等。另外在中小批量生产中也可应用成组技术将结构和工艺相似的零件归并在一起，以便集中在组合机床上进行加工。现代组合机床和自动线作为机电一体化产品，它是控制、驱动、测量、监控、刀具和机械组件等技术的综合 反映。近20年来，这些技术有长足进步，同时作为组合机床主要用户的汽车和内燃机等行业也有很大的变化，其 产品市场寿命不断缩短，品种日益增多且质量不断提高。这些因素有力地推动和激励了组合机床和自动线技术的不断发展。1.2.1 组合机床品种的发展重点在组合机床这类专用机床中，回转式多工位组合机床和自动线占有很重要的地位。因为这 两类机床可以把工件的许多加工工序分配到多个加工工位上，并同时能从多个方向对工件的几个面进行加工，此 外，还可以通过转位夹具(在回转工作台机床上)或通过转位、翻转装置(在自动线上)实现工件的五面加工或全部 加工，因而具有很高的自动化程度和生产效率，被汽车、摩托车和压缩机等工业部门所采用。 根据有关统计资料，德国在19901992年期间，回转式多工位组合机床和自动线的产量约各占组合机床总数 的50%左右。 应指出，回转式多工位组合机床实际上是一种特殊型式的小型自动线，适合于加工轮廓尺寸250mm的中小 件。与自动线相比，在加工同一种工件的情况下，回转式多工位组合机床所占作业面积要比自动线约小2/3。1.2.2 自动线节拍时间进一步缩短目前，以大批量生产为特征的轿车和轻型载货车，其发动机的年产量通常为60万台左右，实现这样大的批量 生产，回转式多工位组合机床和自动线在三班运行的情况下，其节拍时间一般为2030秒，当零件生产批量更大 时，机床的节拍时间还要更短些。在70年代，自动线要实现这样短的节拍，往往要采用并列的双工位或设 置双线的办法，即对决定自动线节拍的、工序时间最长的加工工序要通过并联两个相同的加工工位，如果限制性 工序较多时，则通过采用两条相同的自动线来平衡自动线系统的加工节拍。显然，这样就要增加设备投资和作业 面积。自动线的短节拍，主要是通过缩短基本时间和辅助时间来实现的。 缩短基本时间的主要途径是采用新的刀具材料和新颖刀具，以通过提高切削速度和进给速度来缩短基本时间。 例如，德国大众汽车厂在加工铝合金缸盖燃烧室侧面时，采用PCD铣刀，铣削速度高达3075m/min，进给速度达 3600mm/min；又如，在镗削灰铸铁缸体的缸孔时，采用装有三个可转位CBN刀片的新颖镗刀头，切削速度达 800m/min，进给速度为1500mm/min，加工深度为146mm的缸孔，其实际加工时间仅为5.8s，比传统加工工艺可缩 短2/3的加工时间。 缩短辅助时间主要是缩短包括工件输送、加工模块快速引进以及加工模块由快进转换为工进后至刀具切入工件 所花的时间。为缩短这部分空行程时间，普遍采用提高工件(工件直接输送)或随行夹具的输送速度和加工模块的 快速移动速度。目前，随行夹具的输送速度可达60m/min或更高些，加工模块快速移动速度达40m/min。 目前，随行夹具高速输送装置常用的有电液比例阀控制的或摆线驱动的输送装置。 70年代末，Honsberg公司在其加工变速箱体的自动线上就采用了电液比例阀控制的输送装置。该自动线长 18.2m，有12个加工工位，输送步距为1400mm，输送重量为7000kg，输送速度45.6m/min，一个步距的输送时间 仅为2.5s。为该输送装置的运动特性曲线。由于电液比例阀控制系统具有良好的启动和制动性能，且系统结 构简单，至今，这种输送装置仍被许多自动线所采用。1.2.3. 组合机床柔性化进展迅速十多年来，作为组合机床重要用户的汽车工业，为迎合人们个性化需求，汽车变型品种日益增多，以多 品种展开竞争已成为汽车市场竞争的特点之一，这使组合机床制造业面临着变型多品种生产的挑战。为适应多品 种生产，传统以加工单一品种的刚性组合机床和自动线必须提高其柔性。在70年代，数控系统的可靠性有了很大 的提高，故到70年代末和80年代初，像Alfing、Hller-Hille 和Ex-cell-o等公司相继开发出数控加工模块和柔性自动线(FTL)，从此数控组合机床和柔性自动线逐年增多。在 1988年至1992年间，日本组合机床和自动线(包括部分其它形式的专用机床)产量的数控化率已达32%39%，产值 数控比率达35%51%；德国组合机床和自动线产量的数控化率为18%62%，产值数控化率达45%66%(表2)。这 些数字表明，近十年来，床的数控化发展是十分迅速的。应指出，进入90年代以来，汽车市场竞争更趋激 烈，产品市场寿命进一步缩短，新车型的开发周期日益缩短(目前一般为35个月)，汽车品种不断增多，因而汽车 工业对柔性自动化技术装备的需求量日益增多。如日本丰田汽车公司，在本世纪末的目标是公司下属工厂的柔性 化加工系统的普及率达到100%。很显然，组合机床及其自动线在保持其高生产效率的条件下，进一步提高其柔性 就愈来愈具有重要意义。 组合机床的柔性化主要是通过采用数控技术来实现的。开发柔性组合机床和柔性自动线的重要前提是开发 数控加工模块，而有着较长发展历史的加工中心技术为开发数控加工模块提供了成熟的经验。由数控加工模块组 成的柔性组合机床和柔性自动线，可通过应用和改变数控程序来实现自动换刀、自动更换多轴箱和改变加工行程 、工作循环、切削参数以及加工位置等，以适应变型品种的加工。 柔性组合机床和柔性自动线用的数控加工模块，按其数控坐标(轴)数，主要有单坐标(Z)、双坐标(X-Z、Y-Z、 Z-U和Z-B等)和三坐标(X-Y-Z)加工模块；按其主轴数，有单轴和多轴加工模块，也有单轴和多轴复合加工模块。 单坐标加工模块由数控滑台和主轴部件(或多轴箱，包括可换多轴箱)组成。双坐标加工模块由数控十字滑台和 主轴部件组成，例如数控双坐标铣削模块。 立柱移动式数控三坐标加工模块，其刀具能在三个坐标上实现运动，可根据加工工件的品种和加工任务 配备刀库、换刀机械手以及所需的刀具，具有很高的柔性。这种加工模块是柔性自动线实现多品种加工最重要的 模块之一。 立柱移动式CNC三坐标加工模块可利用X轴和Y轴的联动来实现周边铣削工艺，特别是在铣削象变速箱体这类刚 性较差的工件时，可采用较小直径的铣刀，实现高速(切削速度达2500m/min)周边铣削，由此减小加工时的切削 力和工件的变形。这比采用双坐标铣削加工模块用大直径铣刀进行铣削要优越得多。 多轴加工模块是又一种重要模块，主要用于加工箱体和盘类工件的柔性组合机床和柔性自动线。这类模块有多 种不同的结构形式，但基本上可分为自动换箱式多轴加工模块、转塔式多轴加工模块和回转工作台式 多轴加工模块。自动换箱式模块由于可在专门设置的多轴箱库中储存较多的多轴箱，故可用来加工较多不 同品种的工件。而转塔式和回转工作台式多轴加工模块，由于在转塔头和回转工作台上允许装的多轴箱数量有限 (一般为46个)，所以这种加工模块只能实现有限品种的加工。 在自动线上采用CNC三坐标加工模块和转塔式多轴加工模块，不仅可实现不同品种工件的加工，而且在自动线 节拍时间内(如果节拍时间允许的话)，这类加工模块还可以在同一个加工工位上通过其自动换刀或换箱，依次实 现多道加工工序(粗镗、半精镗和精镗；钻孔、扩孔和攻丝)，从而减少自动线的加工工位数，缩短自动线的长度 。 单轴和多轴复合加工模块是一种三坐标数控加工模块，可通过自动换刀或自动更换多轴箱而实现单轴加工或多轴加工。值得提及的是，在80年代中期德国Honsberg公司推出的CNCMACH模块化系统是很有特色的一种模块化系统，该系统充分应用模块化结构原理，在作为系统基础模块的 CNC三坐标模块上，通过增减各种不同的功能模块，拼装成各种不同坐标或不用工艺用途的加工模块。具体地说 ，从坐标看，除三坐标外，还可组成双坐标和单坐标加工模块；从刀库看，可装设刀具库和多轴箱库，可单独实 现刀具或多轴箱的自动更换，也可依次实现刀具和多轴箱的更换。 CNC MACH系统，不仅在机械结构方面，而且在控制和软件等方面也是模块化的。因此，利用该系统模块，可以 很方便地拼装成柔性自动线(FTL)、柔性加工单元(FMC)或柔性制造系统(FMS)。 除上述各种CNC加工模块外，机器人和伺服驱动的夹具也是柔性组合机床和柔性自动线的重要部件。特别在柔 性自动线上，目前已较普遍地采用龙门式空架机器人进行工件的自动上下料，用于工件的转位或翻转。为搬运不 同的工件，可在自动线旁设置手爪库，以实现手爪的自动更换。夹具配备伺服驱动装置，以适应工件族内不同工 件的自动夹紧。1、提高通用部件水平；2、提高组合机床加工柔性；3、提高数控化程度；4、采用新刀具；5、发展自动检测技术；6、扩大工艺范围。1.3组合机床分类组合机床有大型组合机床与小型组合机床两大类,他们不仅在体积和功率上有大小之别,而且在结构和配置形式等方面也有很大差异。大型组合机床的配置型式可分为三大类:1.具有固定式夹具的单位组合机床这类组合机床夹具和工作抬都固定不动。动力滑台实现进给运动,滑台上的动力箱(连主轴箱)实现切削主运动.根据动力箱和主轴箱的饿安置方式不同,这类机床的配置有以下几种: (1) 卧式组合机床(动力箱水平安装).(2) 立式组合机床(动力箱垂直安装).(3) 倾斜式组合机床(动力箱倾斜安装).(4) 复合式组合机床(动力箱具有上述两种以上的安装状态).2.具有移动式夹具的(多工位)组合机床这类组合机床的夹具安装在直线移动工作台或回转运动工作台上,并按照一定的节拍时间间歇移动或转动,使工位得到转换.这类机床的配置型式,常见的有以下四种。(1) 具有移动工作台的机床.(2) 具有回转工作台的机床.(3) 鼓轮式机床.(4) 中央立式机床.3.转塔主轴箱式组合机床转塔主轴箱式组合机床分为两类:单轴转塔动力头式组合机床和多轴转塔头式组合机床 第2章 液压系统性能和参数的初步确定首先，我们对液压系统进行工况分析。工况分析是分析一部机器工作过程中的具体情况，其内容包括对负载、速度和功率的变化规律的分析或确定这些参数的最大值，即分析负载的性质和编制负载图。在液压系统的工作循环中，各个阶段的负载是由各种不同负载组成的。而各个阶段都具有不同的速度，已知各阶段的负载和速度，即可求出各阶段功率的变化规律。本次课程设计以采用液压缸型式为主，因此以下进行液压缸式的设计计算。2.1 运动分析根据设计任务的要求，确定本液压系统的工作循环为：快进工进死挡块停留快退原位停止卸荷，工作循环图如下图所示： 快退死挡块停留工进快进原 位 停 止 卸 荷 图 2-1 工作循环图 一个工作循环内快进行程的时间：；t1=s左v1=0.7s,t1=s右v2=1s。工进行程的时间：；t2=t2=30v2=30s。快退行程的时间：t3=s左/v2=1s。t3=(s左+s右) v1=1.3s2.2 液压缸的负载分析滑台采用的是平导轨和90的V型导轨。选择静导轨系数为fs=0.2，动导轨系数为fd=0.1。1) 液压缸在工作过程各阶段的负载为:加速阶段：；F=fdG+Ggvt=1435N,F fdG+G/gvt1586快进阶段：；FfdG=950N,F=fdG1050工进阶段：总负载=工作负载+切削力，所以 ；F=950+30000=30950N,F=1050+30000=31050N。快退阶段：F=fdG=950N,F=fdG1050N。2) 重力FG=0，因工作部件是卧式安装。根据以上分析，可算出液压缸在各动作阶段的负载。计算时考虑液压缸的机械效率，对滑台液压缸，取m=0.9，阶段数值如下表所示：工况左滑台液压缸右滑台液压缸负载推力负载推力启动2000222220002222加速1435159415861762快进950105610501167工进30950343893105034500快退950105610501167表 2-1负载表图 2-2 液压缸负载图2.3 初步确定液压缸的参数2.3.1 滑台液压缸为了确保快进、快退速度相等，液压缸采用差动连接，为了使运动平稳、液压系统采用调速阀式回油节流调速。因此，选取工进时背压力为0.8 MPa，快进时为0.6 MPa，快退时为0.6 MPa。初步确定工作压力查表选工作压力为4.5 MPa。确定液压缸的主要结构尺寸要求滑台快进、快退速度相等，先采用活塞杆固定的单杆式液压缸，快进时采用差动连接，并取无杆端腔有效面积A1=2A2,A1=2A2。为了防止在钻孔钻通时滑台突然向前冲，在回路中采用背压阀。查表，初选背压Pb=8。又工进阶段推力载荷，计算，则F=F1/m=34389N,F=F1m=34500N;A1=F (P1-P22)=83.9cm2，A1=F (P1-P22)=84.1cm2液压缸直径：D=10.34cm，D=10.34cm由于A1=2A2，可知活塞杆直径d=0.7070D=7.31cm；d=0.707D=7.31cm取整后D=10cm,d=7cm 。按标准直径算出；A1=A1=D24=78.5cm2 A2=A2=(D2-d2) 4=40cm2验证动力滑台是否能满足最小稳定速度的要求。取调速阀的最小稳定流量为0.05Lmin，考虑保险系数1.5，Qmin=0.075Lmin,因工进速度v2 =60 mmmin；应有A10Qminv2=12.5cm2,A1A A1 A成立，故能满足。计算液压缸各工作阶段的工作压力流量功率根据液压缸各阶段的运动速度v和A1,A2，计算出液压缸各阶段所需流量如图所示，工进时背压以Pn=810带入，快进、快退时Pn=510。液压缸在工作循环各阶段的工作压力：差动快进阶段：P=F(A1-A2)+A2 (A1-A2)Pb=0.79MPa；P=F A1+A2 (A1-A2) Pb=0.82MPa；工进进给阶段：P=FA1+A2PbA1=4.79 MPa P=F A1+A2A1Pb=4.8 MPa快进退回阶段：P=FA2+Pb=0.86 MPa P=FA2+Pb=0.89 MPa计算液压缸的输出功率：快进阶段：P=pq=0.304kW； P=p q=0.316kW工进阶段：P=pq=0.038kW； P=pq=0.038kW快退阶段：P=pq=0.222kW。 P=pq=0.356kW工作阶段工作压力（M）输入流量（l/min）输入功率（kW）左缸右缸左缸右缸左缸右缸快进0.790.820.3840.3850.3040.316工进4.794.87.9*10-37.9*10-30.0380.038快退0.860.890.40.40.344+0.356表 2-2 液压缸工作阶段工况表2.3.2 工况图图 2-4 液压缸的工况图第3章 液压系统方案的选择和拟定3.1 选择液压基本回路3.1.1 调速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，由于钻孔时切削力变化小，而且是正负载，同时为了保证切削过程速度稳定，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V-L曲线可知，滑台由快进转工进时，速度变化较大，选用单向行程调速阀换接速度，以减小压力冲击。如下图所示：图 3-1 调速回路3.1.2 快速运动回路与速度换接回路此机床快进时采用液压缸差动连接方式，使其快速往返运动，即快进、快退速度基本相等。查找相应的资料后得知，随着液压技术的发展，电磁换向阀的换向精度和平稳性逐步提高，加上电磁换向阀控制方式十分方便，其有取代电液换向阀的趋势。采用电磁换向阀的换向回路，由于液压缸采用了差动连接，电磁换向阀宜采用三位五通阀，为了保证机床调整时可停在任意位置上，现采用中位机能O型。快进时，液压缸的油路差动连接，进油路与回油路串通，且不能经背压阀流回油箱，因而在回路中使用先导式顺序阀，快进时回路的压力低，先导式液控顺序阀不打开，回油路的油只有经单向阀与进油路汇合。转为工进后进油路与回油路则要隔开，回油则经背压阀流回油箱，因而增加一个单向阀，转工进后（行程阀断路），由于调速阀的作用，系统压力升高，先导式液控顺序阀打开，液压缸的回油可经背压阀回油箱，与此同时，单向阀将回油路切断，确保液压系统形成高压，以便液压缸正常工作。该部分回路图如下图所示：图 3-2 快速运动回路与速度换接回路3.1.3 压力控制回路考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低，而在快进、快退时负载较小，速度较高，从节省能量，减少发热考虑，泵源系统宜选用双泵供油回路或变量泵供油回路。回路图如下图所示：图 3-3 压力控制回路3.1.4 行程终点的控制方式由于机床需加工不通孔，工作部件对终点的位置精度有一定的要求，因此采用死挡铁停留，并可通过压力继电器发出换向信号。3.2 拟定液压系统图图纸另附。第4章 各液压元件的计算和选择4.1 确定液压泵规格和电动机的功率4.1.1 液压泵工作压力的计算各阶段的液压缸进油压力P1已在前面计算，如工况图所示。而各阶段进油路上的压力损失P1可根据系统图的繁简情况进行估计。由于本液压系统较简单，因比快进时的P=0.6 MPa，工进时流量更小，取P1=0.8 MPa，快退时的P1=0.6 MPa，则液压泵各阶段的工作压力为：快进时 Pp1.91+0.6=1.51 MPa工进时 Pp24.79+0.8=5.59 MPa快退时 Pp30.95+0.6=1.55 MPa4.1.2 液压泵流量的计算根据公式：本系统共2个液压缸，左右滑台工作压力相同时，液压泵供给到各液压缸的油量相等，单边液压缸最大输入流量（快退时）为14L/min，取回路漏油系数K=1.1，则 Qp114.8L/min；工进时 Qp20.345L/min；快退时 Qp315L/min 4.1.3 液压泵规格的确定根据以上计算的数据 Ppmax=5.59 MPa,Qpmax=15L/min,查液压手册【4】的液压元件目录（P23-86）， 双联叶片泵选用YB1-2.5-10/16-25，其额定压力为Pn=6.3 MPa，小泵排量Vb1=10ml/r,大泵为Vb2=16ml/r,容积效率均为0.8，额定转速为940r/min,完全能满足系统要求。主泵实际流量：Qb=0.010.8940=7.52 L/min两泵实际流量：Qb总=（Vb1+Vb2）=0.026*0.8*940=19.552 L/min4.1.4 液压泵电动机功率的确定Pp1=Pp小Qp小+P卸Qp大=2.05kW；Pp快=Pp快（Qp小+Qp大）/600p=1.99kW；P电=Ppi 电机平均功率：Pp=2.05kW 选取驱动泵的电动机时，按平均功率选取。因为工况变化大，所以取Pp=2.05kW。查表选取Y112M-6型异步电机，额定功率为2.2kW。转速为940r/min。4.2 控制阀的选择根据液压泵的工作压力和通过各阀的实际流量来选择各控制阀。其中吸油口的滤油器的流量规格应比泵的流量大一倍左右。选出各阀的规格如下表所示。序 号元件名称型 号数 量1限隙式滤油器XU-B801022定量柱塞泵5MCY-14-1B23溢流阀Y-63B24二位二通电磁阀22D-63B25单向阀I-63B26三位四通电磁阀35E-63B27背压阀B-63B28两位三通电磁阀22D-65B29单向行程调速阀QCI-63B210液压缸411背压阀B-63B112单向阀I-63B113两位四通电磁阀35E-62B214行程开关2表 4-1 液压元件明细表4.3 管道尺寸管道内径d：d=4.6Q/v=9.2mm；管壁厚度=Pd/2=3.67mm；选用他的标准规格，d=10mm，=4mm。4.4 油箱容量按经验公式计算： V=（57）Qp=748.2=337.4L查表2-12选用Y2系列350升的液压泵站。第5章 液压系统性能的验算5.1 静态特性的验算5.1.1 回路中的压力损失计算回路中的压力损失时，必须知道管道的直径和长度。取d=10mm;管道长度则在具体液压装置未设计好之前尚不知道。这里暂按进油管、回油管管长2m来估计计算，选20#机械油油液的运动粘度，取v=15cm/s（按15时的v计算）：阀类元件的额定压力损失查产品样本和表2-10得：二位三通阀为0.2 MPa，三位五通阀为0.15 MPa，单向行程调速阀为0.5 MPa，减压阀为0.3 MPa，单向阀为0.2 MPa，精滤油阀为0.06 MPa各阶段进油路、回油路流量表如图：快进工进快退进油路流量（L/min）Q1=27.475Q1=0.314Q1=Qp=14回油路流量（L/min）Q2=14Q2=0.14Q2=27.475运动速度（m/min）V1=3.5V2=0.04V3=3.5表 5-1 流量表和速度表（1）快进时的回油路压力损失油路压力损失P1总a. 判断流态：Re=Vd/v=4Q1/d2=583.36cm/s Re =583.361/1.5=3892320=Vd/v=4Q1/d2=583.36cm/s Re =583.361/1.5=3892320 属层流。b. 管路沿层损失根据公式得Pl=800VQ1L/d=0.664 MPac. 管路局部损失Pr1=0.1*Pl=0.0664 MPa在尚未确定管道结构的情况下，进油管的局部损伤按公式d. 阀类局部损失进油路通过三位五通电液阀，但通过的流量仅为13.475L/min, Pr2=0.0069 MPa节流阀：0.3 MPa 单向顺序阀：0.3 MPa 单向行程调速阀：0.5 MPae. 进油路总的压力损失P1总=1.8373 MPa 回油路压力损失P1总a 判断流态v=4Q/d2=297.2cm/s Re=1982320属层流b 管路沿层损失Pl=0.335 MPac 管路局部损失Pr1=0.0335 MPad 回路通过二位三通阀和二位二通阀，但是通过的流量为17.66L/min，其局部损失二位三通阀Pr2=0.0098 MPa三位五通阀Pr3=0.0074 MPaP1 总=0.3857 MPa快进时总的压力损失回油路的压力损失应折算到进油路上才能求出P总; P总=1.266 MPa（2）工进时回路压力损失P2总工进时进入液压缸的流量最小，因此属于层流。 进油路压力损失P2总a 沿层损失Pl总=0.01 MPab 管道局部损伤 Pr2=0.001 MPac 阀类局部损失三位五通阀Pr2=1.5(0.31463)2=0.0000037 MPa节流阀：0.3 MPa液控顺序阀：0.3 MPa单向行程调速阀：0.5 MPad 总的压力损失P2总=1.1110037 MPa 回油路压力损失P2总a 从以上计算进油路通过管道的压力损失都很小，回油路通过的流量更少，其压力损失会更少，可忽略不计。b 通过滤油器的压力损失有：PT=0.06 MPac 工进时总的压力损失P2总回油路上的压力表损失仍须折算到进油路上P2总=1.14158 MPa