M1432A万能外圆磨床液压系统设计【7张CAD图纸+毕业论文】

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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

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

目    录

摘要I

AbstractII

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

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

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

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

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]。