数控卧式镗铣床主轴箱用液压平衡机构的设计与分析
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机械毕业设计全套
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数控卧式镗铣床主轴箱用液压平衡机构的设计与分析,机械毕业设计全套
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西安工业大学北方信息工程学院 毕业设计（论文）开题报告 题目： 数控卧式镗铣床主轴箱用液压平衡机构设计与分析 系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 B090201 班 姓 名 赵辉 学 号 B09020134 导 师 曹岩 2011 年 12 月 22 日nts 1. 毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况） 1.1 题目背景、研究意义 数控卧式镗铣床是一种具有自动换刀装置和任意分度数控转台的数字控制机床，工件在一次装夹后能自动完成几个侧面的多种工序的加工。主轴箱用液压平衡机构利用液压系统使主轴箱向上运动、向下运动、以及停止运动时的平衡压力基本稳定。主轴箱用液压平衡机构是保证主轴箱工作状态平衡的关键。 1.2 研究目的及 国内外相关研究情况 数控卧式镗铣床是一种加工范围极广、自由度很大的机床，主要用来加工形状复杂、要求精度较高的箱体类零件，在一次装夹后能完成较多的工序。 我国数控卧式镗 铣 床和卧式加工中心的发展开始于 1973 年 。但 由于电气元件和数控系统质量不过关， 1976 年后，数控卧式镗床和卧式加工中心的发展处于低潮。但 其中 机械机构问题不是很大， 因此， 1981 年以来，由于引进国外数控系统，国内数控卧式镗床和卧式加工中心有了新的发展，出现了第二次机床行业的发展高潮。 近几年来，国内外数控卧式镗铣床的技术发展非常快 ,其特点是产品结构不断更新，新技术应用层出不穷，工艺性能复合化，速度、效率不断提高，突出精细化制造。 随着为高速运行作技术支撑的传动元件电主轴、直线电机、线性导轨等得到广泛应用，机床的运行速度被推向了新的高度，主轴系统设计也由传统的镗杆伸缩式结构逐步向现代高速电主轴结构转变。尽管传统的镗杆伸缩式结构，具有镗深孔及大功率切削的特点，但现代高速电主轴结构以其高转速、高运行速度、高效和高精度的优点和简化的主轴箱内部结构而倍受关注。而主轴可更换式卧式镗铣加工中心的创新设计解决了电主轴与镗杆移动伸缩式结构各存利弊的不足，具有复合加工与一机两用的功效，也是卧式镗铣床的一大技术创新。 目前世界上约有 20 个国家制造卧式镗床 ，其中以美、德、日、意、苏、法等国的卧式镗床在国际市场上占据重要地位。这些国家的卧式镗床结构先进、工艺水平高、重视新技术的应用；产品精度、刚度和寿命较高；造型美观，操作方便；具有较高的水平，广泛地应用模块化设计原则发展品种，做到普通卧式镗铣床、数控卧式镗铣床和卧式镗铣加工中心一个机型、三种产品，即普通卧式镗床装上数控系统就是数控卧式镗床，再加上刀库和机械手就是加工中心。 通过 此次 毕业设计 ，主要要加深 对 专业 基本知识的理解 ,培养收集资料和调 查 研究 的能力 ；要明白作为一名机械工程师，在机械结构设计中所承担的职能和责 任，掌nts 握机床传动系统设计的一般方法以及机床其它基础件设计的要求，并 进一步提高应用计算机绘图的能力 。 2. 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施 2.1 本课题的主要内容 1.了解主轴箱用液压平衡机构的性能要求； 2.了解主轴箱用液压平衡机构的工作原理，进行结构设计和计算分析； 3.设计指标：平衡压力为 34 千克力 /平方厘米； 4.应用 CAD 系统对系统零件和装配建模和仿真。 2.2 拟采用的研究方案、研究方法。 2.2.1 研究方案 （ 1）明确文章的研究内容，确定研究对象； （ 2）大量收集并查阅相关 资料，力求条理清晰。 2.2.2 研究方法 （ 1）坚持很好地全部阅读指导教师指定的参考资料、文献，并阅读了较多的自选资料和较多的外文资料，积极开展调研论证； （ 2）充分利用时间，提前学习专业软件，能够熟练运用 CAD 软件进行设计、分析、加工等操作，使产品提前得到的方案可行性设计。 （ 3）采用同其它同等机械类设备的类比， 方案比较等方法，根据实际应用特征及现有的物质、经济技术、人力等条件，以所学的理论知识为基础，按照工业机械手步设计方案进 行验算，修正，直至达到安全、经济、实用的目的。其中对于机械手设计中的关键问题、难点问题进行重点分析解决，确保整个设计方案的可行性和最佳 性。 nts 图 1 液压原理图 图 2 平衡阀装配图 nts 图 3JCS-013 主轴箱平衡机构装配图 平衡机构的液压系统由油泵 11 供油，减压阀 8 调节平衡压力 P2，溢流阀 10 调节系统压力 P1（比 P2一般约高 10 公斤力 /厘米 2）。并由蓄能器 6 和压力继电器 4.3 使主轴箱上下运动，停止时的平衡压力基本稳定。当主轴箱向上运动时，平衡油缸 2 的活塞向下运动，同时电磁铁 26DT 通电，油泵 11 供给 的高压油经换向阀 9，减压阀 8，平衡阀 5 向平衡油缸 2 上腔补充压力油。若主轴箱向下运动时，平衡油缸活塞向上运动，平衡阀 5 中的单向阀和油路系统中的单向阀 7 关闭，油缸 2 上腔的压力油经平衡阀 5 中的滑阀而流回油箱。此时，由于压力继电器 3 使电磁铁 26DT 断电，泵 11 向系统供给的压力油换向阀 9 直接流回油箱。主轴箱停止时，活塞不动。平衡压力超过 34公斤力 /厘米 2时，压力继电器 3 控制电磁铁 26DT 断电，泵 11 卸荷，系统控制的平衡压力由蓄能器 6 保证。当平衡压力低于 32 公斤力 /厘米 2时，压力继电器 4 控制电磁铁 26DT 通电，泵向系统供油，保持平衡压力基本稳定。 3. 本课题研究的重点及难点，前期已开展工作 本课题的重点和难点： 对液压原理的熟悉；清楚主轴箱的结构以及各部件的功能；液压平衡的设计。 前期已开展的工作：查阅 JCS-013 数控卧式镗铣床 的相关资料，对 JCS-013 数控nts 卧式镗铣床 有个整体初步的认识；学习 液压平衡 的结构设计的有关知识：学习三维建模的软件以及运动仿真相关的知识。 4. 完成本课题的工作方案及进 度计划（按周次填写） 1 3 周： 调研并收集资料； 3 6 周： 确定设计方案和整体结构 特点； 7 11 周： 完成结构设计计算； 12 15 周：完成装配图、三维建模和仿真； 16 18 周：完成论文撰写，准备答辩 nts 5 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： 年 月 日 6 所在系审查意见： 系主管领导： 年 月 日 nts 参考文献 1 申庆源 .国内外数控机床的发展概况及该公司汽车发动机生产线引进国外数控机床的介绍 .北京：中国机械工程学会设备维修分会 , 2000:431-435. 2 董香萍，陈启涵，段凤 .浅析数控技术发展趋势和发展途径 .2010，（ 4） ： 153-154. 3 徐国威 .国内外数控机床的发展 及应用 .兵工自动化 ， 1993，（ 2） ： 31-35. 4 吴波，周云龙 .数控机床现状及发展趋势简析 .科技信息 ， 2010，（ 5） ： 461-479. 5 孙志华 .浅谈机床的发展过程及趋势 .职业 ， 2010，（ 26） ： 103. 6 梁训瑄 .我国机床工业 60 年发展 .航空制造技术 ， 2009，（ 19） ： 56-59. 7 徐宁安 .从 CIMT2005 看数控卧式镗铣床与落地铣镗床的发展 .世界制造技术与装备市场 ， 2005，（ 6） ： 98-100. 8 苗松 .海德汉工件测头 TS640 在数控镗铣床上的应用 .制造技术与机床 ， 2009，（ 12） ：141-142. 9 王斌，徐艳新 .数控镗铣床改造设计 .科技风 ， 2010，（ 10） ： 234. 10王宏，席霞，潘耀庭 .一种新型的数控镗铣床主轴系统设计 .组合机床与自动化加工技术 ，2009，（ 4） ： 64-66. 11谢玲，窦瑞军 .数控镗铣床主轴箱装配体装配设计分析 .中国机械工程 ， 2002， 13，（ 2） ：122-124. 12于松田，邓卫伟，房纪涛 .基于西门子 840Di 系统的数控镗铣床改造与应用 .机械工程与自动化 ， 2009，（ 5） ： 156-157. 13黎作仁 .关于 THK6380 型自动换刀卧式数控镗铣床液压系统设计的几点考虑 .机床与液压 ， 1975，（ 6） ： 19-25. 14张顺延，马文忠 .大型机床液压系统故障分析及解决措施 .中国重型装备 ， 2009，（ 4） ：35-38. 15李兆斌，王卫 .BFKP130/1 数控镗铣床液压挂轮装置分析 .煤炭技术 ， 2007， 26，（ 5） ：16-17. 16张利平液压气动技术速查手册 M.北京：化学工业出版社， 2007.1-644. 17张利平液压传动系统及设计 M北京：化学工业出版社， 2005.1-402. 18陈作模 ,葛文杰机械原理 M北京：高等教育出版社 ,2005. 19黄积伟 ,章宏甲，黄谊液压传动 M北京：机械工业 出版社， 2007， 1-289. 20吴宗泽 ,罗圣国 .机械设计课程设计手册第二版 M.北京：高等教育出版社， 2006， 1-261. 21刘鸿文材料力学 M北京：高等教育出版社 ， 2003. 22杨东邦机械 CAD 制图与标准应用 M北京：中国标准出版社 ,1998. 23 Goodwin A.B.Fluid power systems theory worked examples and problems.The
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