M1432A万能外圆磨床液压系统设计.doc

需说明书 图纸等完整设计请加叩叩 2215891151 需说明书 图纸等完整设计请加叩叩 2215891151 M1432A 万能外圆磨床液压系统设计 摘 要 在全面了解磨床结构 工作原理 液压系统的基础上 论文对磨床总体尺寸进 行布局及对液压系统进行设计 M1432A 型万能外圆磨床主要以磨削圆柱形或圆锥 形 包括阶梯形 的外圆表面和内孔 成品的尺寸精度可达 1 2 级 表面光洁度可 达 T8 T10 对机床液压系统有着较高 较复杂的要求 用液压系统实现工作台的 自动往复运动 砂轮架的快速进退 尾架顶尖的伸缩以及必要的联锁动作 本系统在结构上采用了将开停阀 先导阀 换向阀 节流阀 抖动缸等组合一 体的操纵箱 使结构紧凑 管路减短 操纵方便 又便于制造和装配修理 此操纵 箱属行程制动换向回路 具有较高的换向位置精度和换向平稳性 而且采用活塞杆 固定式双杆液压缸 还对液压系统的回路做了进一步的设计和改进 关键词 磨床 液压缸 万能型外圆磨床 液压系统 操纵箱 需说明书 图纸等完整设计请加叩叩 2215891151 需说明书 图纸等完整设计请加叩叩 2215891151 ABSTRACT Based on understanding grinder structure work principle and the hydraulic system the paper carries on the overall size layout of the grinder and the design of the hydraulic system M1432A multifunction cylindrical grinding is mainly used to grind the cylindrical surface and the hole inside of cylinder and cone including stepped appearance The size precision of the final product may achieve 1 2grade The finish degree of surface may achieve T8 T10 So it required higher and more complex requirement to the hydraulic pressure system of machine tool Through hydraulic system the automatically reciprocating motion of working table the advance and retreat of grinding wheel rack the expansion and contraction of tail stock center as well as the essential interconnection movement can be realized In the paper the system adopt the control box which is composed of the opening and stopping valve pilot valve directional control valve throttle valve the vibration cylinder and so on It makes the structure compact the pipeline short and the operation convenient and it is convenient to manufacture assemble and repair This control box is a type of travel braking changeover circuit it has higher commutation position precision and the commutation stability Moreover the system adopts the piston rod stationary type double pole hydraulic cylinder and we also make the further design and change to the loop of hydraulic system Key words Grinder Hydraulic Cylinder Multi purpose Cylindrical Grinder Hydraulic System Control Box 需说明书 图纸等完整设计请加叩叩 2215891151 目 录 摘要 I Abstract II 第 1 章 绪论 1 1 1 选题的背景目的及其意义 1 1 1 1 背景 1 1 1 2 目的及其意义 2 1 2 国内外磨床研究状况和相关领域中已有的研究成果 2 1 3 对选题的研究设想 研究方法 3 1 4 预期结果和意义 5 第 2 章 机床总体方案的确定 6 2 1 总体设计 6 2 1 1 主要技术指标设计 6 2 1 2 总体方案设计 6 2 1 3 总体方案综合评价和选择 6 2 1 4 总体方案的设计修改和优化 6 2 2 详细设计 7 2 3 机床整体综合评价 7 2 4 本章小结 7 第 3 章 总体尺寸布局设计 8 3 1 纵向尺寸关系图的确定与绘制 8 3 1 1 确定纵向尺寸的基准线 8 3 1 2 确定砂轮对称中心线位置 8 3 1 3 确定工作台对称中心线位置 9 3 1 4 确定上 下工作台长度 9 3 1 5 确定油压筒用活塞杆的固定形式和长度 9 3 1 6 确定后床身上面的垫导板导轨尺寸位置 10 3 1 7 确定横进给丝杆中心位置 10 需说明书 图纸等完整设计请加叩叩 2215891151 3 1 8 确定手摇台面机构的手轮中心位置 11 3 1 9 确定齿条长度及齿轮位置 11 3 2 横向尺寸关系图的确定与绘制 11 3 2 1 确定横向尺寸的基准线 11 3 2 2 确定上下工作台厚度和宽度 11 3 2 3 确定头尾架顶尖中心位置 13 3 2 4 确定头尾架顶尖中心至床身面的高度 13 3 2 5 确定横进给机构手轮中心的高度 13 3 2 6 确定油压套中心位置 13 3 2 7 确定工作台回转中心位置 13 3 2 8 确定后床身有关的几个尺寸 13 3 2 9 确定最大最小极限位置 14 3 2 10 确定砂轮架横向行程长度 14 3 2 11 确定滑鞍长度 15 3 2 12 确定垫板长度 15 3 3 本章小结 16 第 4 章 M1432A 万能外圆磨床液压系统 17 4 1 设计步骤 17 4 2 液压系统总体布局及其原理 17 4 2 1 工作台往复运动 17 4 2 2 砂轮架快速进退 19 4 2 3 尾架顶尖的液动夹紧 19 4 3 液压系统的工作原理 19 4 3 1 工作台的往复运动 19 4 3 2 砂轮架的快速进退 20 4 3 3 尾架顶尖的液动夹紧 21 4 4 液压系统中的换向机构及其性能 21 4 4 1 采用先导阀 21 4 4 2 选用行程控制式制动 22 4 4 3 使换向阀分段变速移动 22 4 4 4 使先导阀快跳 23 4 5 液压系统的特点 23 需说明书 图纸等完整设计请加叩叩 2215891151 4 6 液压系统的计算 24 4 6 1 计算工作台的负载 24 4 6 2 选择油缸的工作压力和确定油泵的供油压力 25 4 6 3 计算工作台油缸直径 25 4 6 4 计算各油缸的流量和油泵流量 26 4 6 5 计算油泵的电动机功率 26 4 6 6 计算油管内径 26 4 6 7 油池的容积计算 27 4 7 本章小结 27 第 5 章 工作台液压操纵箱及液压缸的设计 28 5 1 工作台液压系统的功能 28 5 2 工作台液压系统的工作原理 28 5 3 操纵箱的系统的特点 28 5 4 液压缸的典型结构 29 5 5 液压缸的组成 29 5 6 本章小结 32 结论 33 参考文献 34 致谢 35 需说明书 图纸等完整设计请加叩叩 2215891151 1 第 1 章 绪 论 1 1 选题的背景 目的及其意义 磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床 大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工 少数的是使用油石 砂带 等其他磨具和游离磨料进行加工 如珩磨机 超精加工机床 砂带磨床 研磨机和 抛光机等 1 1 1 背景 1 正在精磨轧辊的大型磨床 磨床能加工硬度较高的材料 如淬硬钢 硬质合金等 也能加工脆性材料 如 玻璃 花岗石 磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削 也能进行高效率的磨削 如强力磨削等 十八世纪 30 年代 为了适应钟表 自行车 缝纫机和枪械等零件淬硬后的加工 英国 德国和美国分别研制出使用天然磨料砂轮的磨床 这些磨床是在当时现成的 机床如车床 刨床等上面加装磨头改制而成的 它们结构简单 刚度低 磨削时易 产生振动 要求操作工人要有很高的技艺才能磨出精密的工件 1876 年在巴黎博览会展出的美国布朗 夏普公司制造的万能外圆磨床 是首次具 有现代磨床基本特征的机械 它的工件头架和尾座安装在往复移动的工作台上 箱 形床身提高了机床刚度 并带有内圆磨削附件 1883 年 这家公司制成磨头装在立 柱上 工作台作往复移动的平面磨床 1900 年前后 人造磨料的发展和液压传动的应用 对磨床的发展有很大的推动 作用 随着近代工业特别是汽车工业的发展 各种不同类型的磨床相继问世 例如 20 世纪初 先后研制出加工气缸体的行星内圆磨床 曲轴磨床 凸轮轴磨床和带电 磁吸盘的活塞环磨床等 自动测量装置于 1908 年开始应用到磨床上 到了 1920 年前后 无心磨床 双 端面磨床 轧辊磨床 导轨磨床 珩磨机和超精加工机床等相继制成使用 50 年代 又出现了可作镜面磨削的高精度外圆磨床 60 年代末又出现了砂轮线速度达 60 80 米 秒的高速磨床和大切深 缓进给磨削平面磨床 70 年代 采用微处理机的数字控 制和适应控制等技术在磨床上得到了广泛的应用 1 2 能做镜面磨削的精密磨床 需说明书 图纸等完整设计请加叩叩 2215891151 2 随着高精度 高硬度机械零件数量的增加 以及精密铸造和精密锻造工艺的发 展 磨床的性能 品种和产量都在不断的提高和增长 磨床是各类金属切削机床中品种最多的一类 主要类型有外圆磨床 内圆磨床 平面磨床 无心磨床 工具磨床等 外圆磨床是使用的最广泛的 能加工各种圆柱形和圆锥形外表面及轴肩端面的 磨床 万能外圆磨床还带有内圆磨削附件 可磨削内孔和锥度较大的内 外锥面 不过外圆磨床的自动化程度较低 只适用于中小批单件生产和修配工作 内圆磨床的砂轮主轴转速很高 可磨削圆柱 圆锥形内孔表面 普通内圆磨床 仅适于单件 小批生产 自动和半自动内圆磨床除工作循环自动进行外 还可在加 工中自动测量 大多用于大批量的生产中 平面磨床的工件一般是夹紧在工作台上 或靠电磁吸力固定在电磁工作台上 然后用砂轮的周边或端面磨削工件平面的磨床 无心磨床通常指无心外圆磨床 即 工件不用顶尖或卡盘定心和支承 而以工件被磨削外圆面作定位面 工件位于砂轮 和导轮之间 由托板支承 这种磨床的生产效率较高 易于实现自动化 多用在大 批量生产中 3 大型曲轴磨床 工具磨床是专门用于工具制造和刀具刃磨的磨床 有万能工具磨床 钻头刃磨 床 拉刀刃磨床 工具曲线磨床等 多用于工具制造厂和机械制造厂的工具车间 砂带磨床是以快速运动的砂带作为磨具 工件由输送带支承 效率比其他磨床 高数倍 功率消耗仅为其他磨床的几分之一 主要用于加工大尺寸板材 耐热难加 工材料和大量生产的平面零件等 专门化磨床是专门磨削某一类零件 如曲轴 凸轮轴 花键轴 导轨 叶片 轴承滚道及齿轮和螺纹等的磨床 除以上几类外 还有珩磨机 研磨机 坐标磨床 和钢坯磨床等多种类型 1 1 2 目的及意义 磨床是金属切削行业的一个重要分支 随着工业的发展 对机械零件的加工精 度及表面粗糙度的要求日益提高 磨削加工显得更加重要 尤其在汽车 电力 船 舶 冶金 军工 航空航天等行业 国产数控磨床正在发挥着越来越大的作用 1 2 国内外磨床研究状况和相关领域中已有的研究成果 随着生产的发展 社会需求也在发生变化 在机械制造业中 多品种 小批量 生产的需求日益增加 因此出现了与之相适应的 FMS 等先进制造系统 机床是 FMS 的核心装备 前期的 FMS 可以说是 以机床为主的系统 设计 即根据现有机 需说明书 图纸等完整设计请加叩叩 2215891151 3 床的特点来构成 FMS 但是传统的机床 包括数控机床 设计时并未考虑到它在 FMS 中的应用 因此在功能上制约了 FMS 的发展 FMS 的发展对机床提出了新的 要求 要求机床设计向 以系统为主的机床设计 方向发展 即在机床设计时就要考 虑到它如何更好地适应 FMS 等先进制造系统的要求 例如要求具有时 空柔性 与 物流的可亲性等等 这就机床设计的方法学提出了新的要求 国产数控磨床正在发挥着越来越大的作用 十一五 期间 经过调整和整合期后 的磨床行业 将会迎来新一轮的发展期 2003 年和 2004 年两年的磨床市场交易量 内销 进口 出口量的总和 为 64756 台 其中内销量占 63 63 进口量为 23 44 出口量为 12 92 市场交易额为 108 06 亿元 其中内销额占 34 34 进口额占 63 80 出口额占 1 86 从而可知 进口量占磨床市场交易量的 23 44 而进口额占磨床市场交易额的 63 6 可见进 口磨床的技术档次或附加值远远高出内销磨床 目前汽车制造厂曲轴线上的磨床主 要依赖进口 而国产磨床基本供汽车零配件厂使用 5 1 3 对选题的研究设想 研究方法 机床的设计方法是根据其设计类型而定 通用机床采用系列化设计方法 1 工艺范围 机床是用来完成工件表面加工的 应该具备完成一定工艺范围 包括加工方法 工件类型 加工表面形状 尺寸等 的加工功能 因此 也可以把工艺范围称之为 机床的加工功能 对于专用机床 工艺范围较窄 相应的功能也较少 而普通机床 工艺范围较 宽 功能较强 特别是多品种 小批量生产需求的增加 要求扩大机床的功能 机床功能的增加 将使机床的结构复杂程度增加 制造难度 制造周期及制造 成本增加 对于生产率 就机床本身而言 功能增加 可能会使生产率下降 但就 机械制造系统 或工件的制造全过程 而言 机床功能的增加 将会减少工件的装 卸次数 减少安装 搬运等辅助时间 会使总的生产率提高 机床的功能主要根据 被加工对象的批量来选择 大批量生产用的专用机床的功能设置较少 只要满足特 定的工艺范围要求就行了 以获得提高生产率 缩短机床制造周期及降低机床成本 等效果 单件小批量生产用的通用机床则应扩大机床的功能 2 柔性 随着多品种小批量生产的发展 对机床的柔性要求越来越高 机床的柔性 是 指其适应加工对象变化的能力 包括空间上的柔性和时间上的柔性 所谓空间柔性 也就是功能柔性 指的是在同一时期内 机床能够适应多品种小批量的加工 即机 需说明书 图纸等完整设计请加叩叩 2215891151 4 床的运动功能和刀具数目多 工艺范围广 一台机床具备有几台机床的功能 因此 在空间上布置一台高柔性机床 其作用等于布置了几台机床 所谓时间上的柔性也 就是结构柔性 指的是在不同时期 机床各部分重新组合 构成新的机床功能 即 通过机床重构 改变其功能 以适应产品更新变化快的要求 又如 有的单件或小 批量 FMS 作业线上 经过识别装置对下一个待加工的工件进行识别 根据其加工要 求 在作业线上就可自动进行机床功能重构 有些重构几秒钟内即可完成 这就要 求机床的功能部件具有快速分离与组合的功能 3 与物流系统的可亲性 可亲性就是指机床与物流系统之间进行物料 工件 刀具 切屑等 交接的方 便程度 对于单机工作形式的普通机床 是由人进行物料交接的 要求机床的使用 操作 清理 维护方便 对于自动化柔性制造系统 机床与物流系统 如输送线 是自动进行物料交接的 要求机床结构形式开放性好 物料交接方便 4 刚度 机床的刚度将影响机床的加工精度和生产率 因此机床应有足够的刚度 刚度 包括静态刚度 动态刚度 热态刚度 5 精度 为保证能加工出一定精度的工件 作为工作母机的机床必须具有更高的精度要 求 机床精度分为机床本身的精度 即空载条件下的精度 包括几何精度 运动精 度 传动精度 定位精度等 和工作精度 加工精度 6 噪声 噪声损坏人的听觉器官和生理功能 是一种环境污染 设计和制造过程中要设 法降低噪声 7 生产率和自动化 机床的生产率用单位时间内机床所能加工的工件数量来表示 机床的切削效率 越高 辅助时间越短 则它的生产率越高 对用户而言 使用高效率的机床 可以 降低工件的加工成本 机床的自动化程度越高 则它的生产率越高 加工精度的稳 定性越好 越容易适应自动化制造系统的要求 8 成本 成本概念贯穿在产品的整个生命周期内 包括设计 制造 包装 运输 使用 维护和报废处理等的费用 是衡量产品市场竞争力的重要指标 应在尽可能保证机 床性能要求的前提下 提高其性能价格比 9 生产周期 需说明书 图纸等完整设计请加叩叩 2215891151 5 为了快速响应市场需求变化 生产周期 包括设计和制造 是衡量产品市场竞 争力的重要指标 应尽可能缩短机床的生产周期 这就要求机床设计应尽可能采用 现代设计方法 如 CAD 模块化设计等 10 可靠性 应保证机床在规定的使用条件下 在规定的时间内 完成规定的加工功能时 无故障运行的概率要高 11 造型与色彩 机床的外观造型与色彩 要求简洁明快 美观大方 宜人性好 应根据机床功 能 结构 工艺及操作控制等特点 按照人机工程学的要求进行设计 6 1 4 预期结果和意义 M1432A 液压系统最终实现 1 能实现工作台的自动往复运动 并能在 0 05 4m min 之间无级调速 工作台 换向平稳 起动制动迅速 换向精度高 2 在装卸工件和测量工件时 为缩短辅助时间 砂轮架具有快速进退动作 为 避免惯性冲击 控制砂轮架快速进退的液压缸设置有缓冲装置 3 为方便装卸工件 尾架顶尖的伸缩采用液压传动 4 工作台可作微量抖动 切入磨削或加工工件略大于砂轮宽度时 为了提高生产率和改善表面粗糙度 工作台可作短距离 1 3mm 频繁往复运动 100 150 次 min 5 传动系统具有必要的联锁动作 1 工作台的液动与手动联锁 以免液动时带动手轮旋转引起工伤事故 2 砂轮架快速前进时 可保证尾架顶尖不后退 以免加工时工件脱落 3 磨内孔时 为使砂轮不后退 传动系统中设置有与砂轮架快速后退联锁的机 构 以免撞坏工件或砂轮 4 砂轮架快进时 头架带动工件转动 冷却泵启动 砂轮架快速后退时 头架 与冷却泵电机停转 从而使 M1432A 型万能外圆磨床更加稳定的工作 需说明书 图纸等完整设计请加叩叩 2215891151 6 第 2 章 机床总体方案的确定 2 1 总体设计 2 1 1 主要技术指标设计 主要技术指标设计是后续设计的前提和依据 设计任务的来源不同 如工厂的 规划产品 或根据机床系列型谱进行设计的产品 或用户订货等 具体的要求不同 但所要进行的内容大致相同 主要技术指标包括 1 用途 即机床的工艺范围 包括加工对象的材料 质量 形状及尺寸等 2 生产率 包括加工对象的种类 批量 及所要求的生产率 3 性能指标 加工对象所要求的精度 用户订货设计 或机床的精度 刚度 热 变形 噪声等性能指标 4 主要参数 即确定机床的加工空间和主参数 5 驱动方式 机床的驱动方式有电动机驱动和液压驱动方式 电机驱动方式中又 有普通电机驱动 步进电机驱动和伺服电机驱动 驱动方式的确定不仅与机床的成 本有关 还将直接影响运动方式的确定 6 成本及生产周期 无论是订货还是工厂规划产品 都应确定成本及生产周期 方面的指标 2 1 2 总体方案设计 总体方案设计包括 1 M1432A 万能外圆磨床总体尺寸关系 包括纵向尺寸关系 正视图 横向尺寸 关系图 侧视图 和顶视图 2 M1432A 万能外圆磨床液压系统 包括工作台液压系统 砂轮架液压系统 尾 架液压系统 3 操纵箱设计 将开停阀 先导阀 换向阀 节流阀 抖动缸等组合一体的操 纵箱 2 1 3 总体方案综合评价和选择 在总体方案设计阶段 对其各种方案进行综合评价 从中选择较好的方案 2 1 4 总体方案的设计修改和优化 对所选择的方案进行进一步的修改或优化 确定最终方案 上述设计内容 在 设计过程中要交叉进行 需说明书 图纸等完整设计请加叩叩 2215891151 7 2 2 详细设计 1 技术设计 包括确定结构原理方案 装配图设计 分析计算或优化 2 施工设计 包括零件图设计 商品化设计 编制技术文档等 2 3 机床整体综合评价 上述步骤可反复进行 直到达到技术结果满意为止 在设计过程中 设计和评 价反复进行 可以提高一次设计成功率 2 4 本章小结 本章介绍了机床以及液压系统的总体设计方案 进行了主要技术指标的设计 总体方案综合评价 机床整体综合评价 根据任务书中的要求 做出自己的设计方 案和理念 需说明书 图纸等完整设计请加叩叩 2215891151 8 第 3 章 总体尺寸布局设计 3 1 纵向尺寸关系图的确定与绘制 3 1 1 确定纵向尺寸的基准线 画出床身对称中心线 O O 它是纵向尺寸的基准线 图 3 1 ol2 下台 横进给 手轮中 心 手摇台 面机构 小齿轮 中心 手摇台面 机构手轮 中心 ba L支架 l6 L油压筒 L活塞L右盖 L床 L 齿条 L头L顶尖L尾 l4 o B B1 B2B3 l6 l3l7 l8 l6 l中心 l5l1 图 3 1 纵向尺寸图 3 1 2 确定砂轮对称中心线位置 1 l 由于头架的纵向尺寸一般大于尾架的纵向尺寸 所以砂轮对称中心线位置偏于 床身对称中心线的右侧 其偏离值根据头 尾架纵向尺寸的大小而定 为避免头架 伸出床身太多 考虑头架处磨内孔时要安放夹具 尾架处磨长工件时要砂轮修整器 故只 取 mm 定mm 1 430315115lLL 尾头1 105l 式中 头架纵向尺寸 L头 需说明书 图纸等完整设计请加叩叩 2215891151 9 尾架纵向尺寸 L尾 由图 3 1 知 1 2 aoboLLL 尾顶尖头 得 mm 2 1 479 2 laoLLLL 尾头顶尖头 式中 头 尾架最大顶尖距L顶尖 而 mm0 0751000751075LLL 顶尖 式中 最大磨削长度 1000mm LL 3 1 3 确定工作台对称中心线位置 通常工作台对称中心线放在床身对称中心线同一位置 图 3 1 3 1 4 确定上 下工作台长度 上工作台长度应考虑除了能容纳头 尾架最大顶尖距和头 尾架长度外 其二 端需有畅流的水槽和压板的弧形边 按经验推荐 后者一般为前者 1 10 左右 上工作台长度 0 1 LLLLLLL 尾尾上台顶尖头顶尖头 mm1820 1822002 故取 mm2000L 上台 同样在确定下工作台长度 L下台 时 需考虑上 下工作台间压板及二头装导 轨防护罩的位置 故定 0 05 0 15LLL 下台上台上台 2195mm 3 1 5 确定油压筒用活塞杆的固定形式和长度 确定工作台最大行程L工作行程 故定mmLL 工作行程顶尖 1100L 工作行程 由此能确定油压筒长度 LLL 油压筒工作行程活塞 mm1185 式中 活塞长度 定为 85mm L活塞 需说明书 图纸等完整设计请加叩叩 2215891151 10 确定活塞杆的固定在床身上 即活塞杆固定 如图 3 1 则 45L 左盖 m m mm 4 1 181205 5 2 lLLL 工作行程活塞盖 定 mm 4 1205l 式中 油压筒端盖厚度 L盖 这样床身的长度 可以初步确定 L床 mm 4 222856LlL 床支架 定 mm2900L 床 式中 活塞杆支架长度 L支架 3 1 6 确定后床身上面的垫导板导轨尺寸位置 从砂轮对称中心线引出后床身垫板 V 开导轨中心线位置 再根据已确定的砂 5 l 轮架垫板导轨参数 B1 B2 中心 绘制 V 平导轨 图 3 1 5的大小决定于下列二 ll 个因素 在可能情况下 5尽可能取小些 避免主轴悬伸过长 这对提高砂轮主轴刚性 l 有利 查文献 2 得 531 1 12 30 2 lBB mm 502557 132 0 3 0 4 l 5中心 符合l的要求 式中 V 形导轨中心线到垫板侧面的距离 通常 3 B mm 31 1 12 30 2 BB 75 12 5 50 2 Bmm 砂轮宽 50 3 1 7 确定横向进给丝杆中心位置 6 l 根据理论分析的要求 横向进给丝杆中心最好安排在砂轮架的中心位置上 而 砂轮架的中心偏于 V 形导轨一边 故过去其位置均按设计 而不考 6 0 41 0 45 l l 中心 需说明书 图纸等完整设计请加叩叩 2215891151 11 虑具体条件 如导轨是滚动还是滑动 以及其他有关因素 在设计 M1432A 万能外圆磨床时 根据实践经验 认为丝杆和消除间隙的闸钢 应尽可能安置离 V 形导轨近一些 可以提高进给刚性和平稳性 而两者中以闸钢的 影响比较大 把消除间隙的闸刚放在丝杆与 V 形导轨之间 由于结构关系将丝杆中 心位置移到偏近平导轨一边 图 3 1 M1432A 万能外圆磨床的效果更稳定 3 1 8 确定手摇台面机构的手轮中心位置 7 l 一般进给机构手轮中心与横进给丝杆中心在同一垂直平面内 而手摇台面机构 手轮中心与横进给机构手轮中心在同一水平面内 图 3 1 两个手轮中心接近一些 较好 这样造作方便 但须考虑能安置液压操纵扳的地位 故两轮的中心距 亲 由于某些原因 没有上传完整的毕业设计 完整的应包括毕业设计说 7 650 750l 毫米 明书 相关图纸 CAD PROE 中英文文献及翻译等 此文档也稍微删除了一部分内容 目录 及某些关键内容 如需要的朋友 请联系我的叩扣 2215891151 数万篇现成设计及另有的高 端团队绝对可满足您的需要 此处删除 XXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXX 约 5000 字 需完整说明书联系 Q2215891151 则 M1432A 万能 黑龙江工程学院本科生毕业设计 17 第 4 章 M1432A 万能外圆磨床液压系统 液压传动系统是液压机械的一个组成部分 液压传动系统的设计要同主机的总体 设计同时进行 着手设计时 必须从实际情况出发 有机地结合各种传动形式 充分 发挥液压传动的优点 力求设计出结构简单 工作可靠 成本低 效率高 操作简单 维修方便的液压传动系统 4 1 设计步骤 液压系统的设计步骤并无严格的顺序 各步骤间往往要相互穿插进行 一般来说 在明确设计要求之后 大致按如下步骤进行 1 确定液压执行元件的形式 2 进行工况分析 确定系统的主要参数 3 制定基本方案 拟定液压系统原理图 4 选择液压元件 5 液压系统的性能验算 6 绘制工作图 编制技术文件 4 2 液压系统总体布局及其原理 M1432A 型万能外圆磨床主要以磨削圆柱形或圆锥形 包括阶梯形 的外圆表面 和内孔 成品的尺寸精度可达 1 2 级 表面光洁度可达 IT8 IT10 这台机床液压系 统的性能如下 工作台往复运动 砂轮架快速进退 尾架顶尖的液动夹紧 4 2 1 工作台往复运动 性能方面的要求更是如此万能外圆磨床工作台的往复运动一般都比较低 这台机 床的工作台能在 0 1 0 5m min 之间进行无级调速 并能作 10 30mm min 的低速 无爬行运动以精修砂轮 工作台的换向过程平稳 启动 停止迅速为了保证在机床上 磨削阶梯轴和阶梯孔 工作台应有较高的换向精度 以防止砂轮碰撞工件台阶 造成 事故 这台磨床的同速换向精度 指同一速度下换向点的位置精度 不大于 0 03mm 异速换向精度 指速度由最小增至最大时换向点的位置误差 不大于 0 3mm 外圆磨床上的砂轮一般是不越出工件的 为了避免工件两端因磨削时间较短 而引起外圆尺寸偏大 内孔尺寸偏小 起见 这台机床工作台换向时在两端有一短暂 的停留阶段 停留时间为 0 5s 并可进行调节 黑龙江工程学院本科生毕业设计 18 图 4 1 液压系统原理图 黑龙江工程学院本科生毕业设计 19 这台机床能做高生产率的切入磨削 其工作台能使向高频率 短行程的换向 通 常称为抖动 以提高磨削的表面光洁度和效率 并使砂轮磨损均匀 为保证操作安全 这台机床工作台的液压驱动和手动操作能互锁 万能外圆磨床对工作台往复运动的要求是很高的换向 液压系统中的这一部分往 往成为整个系统的核心部分 这台机床也清楚的反映出这一点 4 2 2 砂轮架快速进退 为了提高生产率 缩短辅助时间 保证安全操作 在装卸或测量工件使这台机床 上的砂轮架能快速进退 砂轮架快进时有很高的重复位置精度和运动平稳性 但在使 用内圆磨具时有能锁住不动 保证操作安全 4 2 3 尾架顶尖的液动夹紧 为了保证安全操作 这台机床上的尾架顶尖只有在砂轮架退出后才能松开 4 3 液压系统的工作原理 如图 4 1 所示 M1432A 型万能外圆磨床的液压系统原理图 其作用情况如下 4 3 1 工作台的往复运动 在图示位置上 开停阀 E 打开 节流阀 F 处在开口最大的位置 见 a2 a2截面 上节流口的开口 先导阀 C 和换向阀 D 都处于右端位置 这时工作台向右运动 因为主油路中的油流为 进油路 泵 B 油路 1 换向阀 D 油路 2 工作台液压缸 Z1右腔 回油路 工作台液压缸 Z1左腔 油路 3 换向阀 D 油路 5 先导阀 C 油路 6 开停阀 E 的 a1 a1截面 开停阀 E 的轴向槽 图中虚线 开停阀 E 的 b1 b1截面 油路 14 节流阀 F 的 b2 b2截面及其轴向槽 节流阀 F 的 a2 a2截面上的节流口 油箱 当工作台向右运动到预先调整好的位置时 固定在工作台上的左挡块通过拨杆 推动先导阀 C 向左移动 先导阀中段的右制动锥逐渐将油路 5 和 6 之间的通道关小 使工作台逐渐减速 实现预制动 当工作台继续推先导阀向左移动到先导阀阀芯上右 面的环槽使油路 7 和 9 接通 左面的环槽使油路 8 和油箱接通时 控制油路被切换 从泵 B 经精滤油器 A2来的油一支进入抖动缸 H1 推动先导阀快速移向左位 另一支 经单向阀 I2 进入换向阀右端 推换向阀阀芯向左移动 这时控制油路中的油流为 进油路 泵 B A2 油路 7 先导阀 C 油路 9 H1 I2油路 13 换向阀 D 右端 回油路 抖动缸 H2 油路 8 先导阀 C 油箱 黑龙江工程学院本科生毕业设计 20 另一方面 换向阀左端的油经过三种不同的通道返回油箱 使换向阀 D 的阀芯 产生第一次快跳 慢移和第二次快跳 其过程如下 开始时 由于换向阀左端 油路 8 先导阀 C 油箱 回油畅通无阻 阀芯移动速度很大 出现第一次快跳 阀芯快速移动一小段距离 后 当它中间一阶台肩移到阀体的中间沉割槽处时 液压缸两腔油路连通 工作台迅 速停止运动 完成终制动 此后换向阀在压力油作用下继续移动 当阀芯盖住左端油 路 8 时 回流只能通过节流阀 也叫停留阀 J1返回油箱 即换向阀左端 油路 12 节流阀 J1 油路 8 先导阀 C 油箱 这时阀芯以节流阀 J1调定的速度慢速移动 在慢移阶段中 由于阀体上那个中 间沉割槽比阀芯上的中间台肩宽 液压缸两腔油路继续连通 工作台在换向点继续停 留 这就是反向前的端点停留 停留时间由节流阀 J1控制 可在 0 5S 内调整 最后 当阀芯慢移到其左端环槽使油路 10 和 8 接通时 换向阀左端 油路 12 油路 10 换向阀 D 左端环槽 先导阀 C 油箱 回油又畅通无阻阀芯实现第二次快跳 而主油路被迅速切换 工作台反向起动 这是主油路中的油流情况为 进油路 泵 B 油路 1 换向阀 D 油路 3 液压缸左腔 回油路 液压缸右腔 油路 2 换向阀 D 油路 4 先导阀 C 油路 6 开停阀 E 的 a1 a1截面 开停阀 E 的 b1 b1截面 油路 14 节流阀 F 的 b2 b2截面 节流阀 F 的 a2 a2截面上的节流口 油箱 于是工作台向左运动 并在其右挡块碰上拨杆后 控制油路按上述相同的过程进 行反方向的切换 主油路也随之作反方向的切换 工作台又向右运动 如此不断反复 使工作台实现往复运动 调节节流阀 F 开口的大小 可使工作台在 0 05 4m min 之 间无级变速 当开停阀 E 处在 开 位时 从油路 1 来的压力油经开停阀的 d1 d1截面和油路 15 进入手摇机构液压缸 K 推动活塞 使一对啮合齿轮脱开 因此 工作台往复运 动时 手轮不会转动 当把开停阀转到 停 位时 开停阀的 b1 b1截面关闭了通往节 流阀 F 的回油路 而其 c1 c1截面使液流回油箱 活塞在弹簧作用下使齿轮啮合 工 作台就可以通过摇动手轮来操作了 4 3 2 砂轮架的快速进退 砂轮架的快速进退回路比较简单 是通过一个手动二位四通阀 M 来操纵的 为 了保证快进的重复位置精度 防止进退到终点时出现冲击起见 在快速进退液压缸 黑龙江工程学院本科生毕业设计 21 Z2中设有缓冲装置 快进终点位置是靠活塞与缸盖的接触来保证的 其重复位置误差 不大于 0 005mm 在手动换向阀 M 的下面 有一个行程开关和一个内外圆磨削连锁电磁铁 当扳 动阀 M 的手柄使砂轮架快进时 手柄同时压下该行程开关 使头架和冷却泵启动 当翻下内圆磨具进行内圆磨削时 磨具压下另一个行程开关 使内外圆磨削连锁电磁 铁吸合 将阀 M 锁住在快进位置上 这样手柄就不可能被扳动 保证了安全操作 4 3 3 尾架顶尖的液动夹紧 液压尾架的顶尖只有在砂轮快退时才能松开 因为尾架液压缸 L 的压力油来自 Z2的前腔 并有一个脚踏式的二位三通阀 P 来操纵 阻尼孔 J7 J8或 J9分别通至手 摇机构 丝杠螺母副 平导轨及 V 形轨等处供润滑之用 润滑油在通过阻尼孔时减 轻了压力 其值由溢流阀 G2进行调节 各润滑点上所需的流量分别由各节流阀调节 除此之外 液压系统已开始工作 柱塞缸 N 内就通入压力油 柱塞就顶住在砂轮架 上 将进给丝杠螺母副的间隙消除掉 保证横向进给的准确 4 4 液压系统中的换向机构及其性能 万能外圆磨床为了适应加工阶梯轴或阶梯孔的需要 对工作台换向性能有很高的 要求 良好的换向性能包括换向冲击小 换向精度高 冲出量小 换向停留时间可调 以及换向时间短等五项 这几个指标实际上是相互矛盾的 很难全部达到要求 一般 来说 换向时间短 换向精度高 冲出量小时 换向冲击就大 换向时间长 换向冲 击小时 换向精度就会低 换向冲出量就会大 为了获得较好的换向性能 除了合理 的选择换向阀 在外圆磨床上常采用下列几种措施 采用先导阀 选用行程控制式制 动 使换向阀分段变速移动 使先导阀快跳 4 4 1 采用先导阀 工作台自动换向最简单的机构是采用机动的二位四通换向阀 这种机构的缺点在 于工作台低速运动下换向时 挡块推动拨杆带着换向阀阀芯移至中间位置时会出现 换向死点 工作台因失去动力而停止 实现不了自动换向 而工作台高速运动下 换向时又会因挡块推动拨杆使换向阀快速移动 换向时间过短 液压缸一腔压力突然 降低 一腔压力突然升高而引起换向冲击 所以 这种机构现在磨床上很少采用 当采用电磁阀换向时 上述机动操作的第一个缺陷 出现换向 死点 可以避免 但第二个缺陷 出现换向冲击 依然存在 同时 电磁阀还存在着换向频率不够高 寿命低 易产生故障等缺点 黑龙江工程学院本科生毕业设计 22 但采用一个二位四通的机动滑阀作为先导阀 有它来控制一个可调的液动换向阀 以实现工作台的换向时 图 4 1 上述缺点就可以全部克服掉 在这里 先导阀 C 只用来控制液动换向阀 D 的换向 当工作台上的挡块碰动拨杆并使先导阀移至中位 时 压力油仍然可以通过换向阀 D 进入液压缸 不会出现换向 死点 另一方面液 动换向阀的移动速度可以通过其两端的单向节流阀进行调整 与工作台速度无关 只 要调得合适就可以基本上消除换向冲击 4 4 2 选用行程控制式制动 磨床工作台换向过程中的制动方式由时间控制式和行程控制式两种 时间控制式 换向回路 其工作情况如下 当换向阀 D 在压力油作用下向左移动时 液压缸右腔 的回油通道逐渐关小 工作台移动速度逐渐减慢 并在阀芯移过一段距离 L 后回油通 道全部封闭 工作台停止运动 在这里 当调节好节流阀 J1的开口量 规定下换向 阀 D 的移动速度之后换向阀移过 L 这段距离所需的时间 即使工作台制动的时间 就被确定了 在油液粘度基本上无变化的情况下 无论工作台移动速度快慢如何这个 时间基本上是不变的 所以这种方式叫做时间控制式制动 时间控制式制动的异速换 向精度较差 因为工作台速度愈大 冲出量也就愈大 同速换向精度亦不高 因为制动 时间实际上还受其他一些因素的影响 并不是一成不变的 但这种方式允许按具体 情况去调整制动时间 当工作台速度高 重量大 也就是惯性大时 可以把制动时间 调得长一些以利于消除换向冲击 在相反的情况下则可以把它调得短一些以利于提高 效率 由此可见 时间控制式制动最宜用在换向频率高 要求换向平稳 无冲击 但 不要求换向精度很高的场合 例如 平面磨床上 把它用在外圆磨床上显然是不合 适的 制动式换向回路 在这里 液压缸的回路不但要通过换向阀 D 而且还要通过 先导阀 C 才能排回油箱 拿图示工作台向右移动的情形来说 当挡块碰动拨杆 先 导阀 C 向左移动时 先导阀 C 右边的制动锥逐渐将液压缸右腔回油路关小 对工作 台起制动作用 使其速度逐渐减小 在此回油通口接近于封闭 还留下很小一点开口 量 x 工作台速度已变得很小时控制油路才开始切换 使换向阀移动并实现工作 台开始切换 在这种情况下 无论工作台原来速度快慢如何 先导阀总是先移过一定 的行程 l x 使工作台预先制动到差不多相同的很小速度后才开始使换向阀切换所 以这种方式叫做行程控制式制动 行程制动式制动可以大大提高换向精度 减小冲出 量 但是它使工作台的制动行程基本上保持恒定 因此工作台速度愈高 制动时间就 愈短 换向冲击就愈大 对于万能外圆磨床来说 由于工作台的往复运动速度不高 换向冲击不是主要矛盾 而换向精度却十分重要 所以采用行程控制式制动是完全合 适的 黑龙江工程学院本科生毕业设计 23 4 4 3 使换向阀分段变速移动 为了提高换向精度 减小冲出量 万能外圆磨床液压系统中换向阀阀芯的移动最 好分第一次快跳 慢速移动和第二次快跳三个阶段进行 这是因为先导阀对工作台的 制动只能将其速度减得很慢 不能使其运动停止 工作台的终制动还是要靠换向阀到 达中间位置使液压缸两腔都接通压力油时才能完成的 如果回路中换向阀阀芯只有一 种移动速度 当根据停留要求将节流阀开口调得很小时 阀芯就会移动得很慢 工作 台制动时间就会很长 不利于减少冲出量和提高换向精度 如果换向阀有一个第一次 快跳的阶段 其阀心就能很快到达中间位置 制动精度就可以大大提高 实践证明 采取这一措施后磨床工作台的异速换向精度可以从原来的 0 7mm 提高到 0 2mm 同速 换向精度提高到 0 03mm 第一次快跳结束后工作台停止运动 换向阀阀芯则在慢速移动中 它所经历的时 间就是工作台换向过程中的停留时间 其长短可按实际需要由停留阀 J1或 J2调节 停留阶段结束后换向阀阀芯第二次进行快跳 使工作台迅速反向启动 这样做有利于 提高生产率和保证磨削质量 4 4 4 使先导阀快跳 为了进一步提高换向精度 磨床工作台液压换向回路中的先导阀亦应实现快跳 这样做就不会在工作台移动速度极慢时出现先导阀阀芯还没有达到换向点位置而换向 阀阀芯已走完其第一次快跳途中使工作台停止运动 也不会使工作台在低速度下换向 时出现停留时间过长 换向迟缓等现象 反而可以借助先导阀开始快跳时的位置来精 确的调整工作台的换向点 满足磨削阶梯轴或阶梯孔时的对刀需要 先导阀快跳还可以用来实现工作台的短距离换向 工作台抖动 在有快跳动作 的先导阀上 先导阀一快跳就会使阀上的主回油口完全打开 因此先导阀阀芯只要稍 微偏离其中位置 发出换向信号就可以使通向换向阀两端的控制油路和主油路切换 在工作台两个挡块几乎夹住拨杆的情况下实现短距离 1 2mm 的换向 这对切入 式磨削的提高磨削质量和工作效率并使砂轮磨损均匀来说 都是很有必要的 4 5 液压系统的特点 这台磨床的液压系统具有如下的一些特点 1 采用了活塞杆固定式的双杆液压缸 为了保证左 右两个方向运动速度的一致 又减小了机床的占地面积 2 采用了结构简单 价格便宜而压力损失又小的简单节流阀式调速回路 它对调 速范围不大 负载很小且又基本上恒定的磨削加工来说是完全合适的 黑龙江工程学院本科生毕业设计 24 3 采用了出口节流式调速回路 液压缸回油腔中有背压力 可以防止空气渗入液 压系统 并使质量较大的磨床工作台加速制动 至于停车后再起动时的工作台 前冲 现象 则可由缓慢转动开停阀来改善 4 采用了把先导阀 换向阀和开停阀做在一个共同阀体内的液压操纵箱式结构 它能显著的缩小液压元件的总体积 缩短阀间通道长度 减少油管及管接头的数目 并改善液压系统的工作性能 此外 操纵也较方便 5 采取了能使先导阀快跳 能使换向阀实现一次快跳 慢速移动 二次快跳的油 路结构 从而使工作台有可能获得很高的换向精度 6 设置了抖动缸 使工作台能做很短距离的高频抖动 有利于保证切入式磨削和 阶梯轴 孔 磨削的加工质量 4 6 液压系统的计算 根据液压原理图和总体设计所给予的力 速度等参数 进行概略的计算 计算的 目的要得到液压系统的两个参数 压力和流量 已知 M1432A 万能外圆磨床 工作台运动速度m min 0 1 4v 工作台 头尾架 工件 油缸 油缸移动 的总重量 G600N 4 6 1 计算工作台的负载P 查文献 11 得 1479 628 81 背惯封导 PPPPPP X 2431 1NP 1 0 式中 平行床身导轨的轴向磨削力 很小可忽略不计 可见这台磨床的工 x P x P 作台负载主要不是磨削力 而是摩擦力 惯性力和背压力等 床身导轨的摩擦力 对于磨床中常用的 V 平组合导轨 计算为 P 导 2 sin 2 2 2 ZZ PG ff PG P 导 1479N707 0 2 11657600 1 021 0 2 11657600 式中 工作台 头架 尾架 工件等的总重量 G V 形导轨的夹角 一般 a90a 黑龙江工程学院本科生毕业设计 25 垂直于导轨的切向磨削分力 的计算为 砂轮架电动机 z P z P 102 zVP N 切 功率 4kw 砂轮架线速度