卧式双面铣削组合机床液压系统设计

2 0 1 3年 4月 第 4 l卷 第 8 期 机床与液压 MACHI NE TOOL HYDRAUL I CS Ap r 2 01 3 Vo 1 4l No 8 D O I 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 3 0 8 0 3 0 卧式双面铣削组合机床液压系统设计 胡万强 许昌学院电气信息工程学院 河南许昌4 6 1 0 0 0 摘要 介绍一种卧式双面铣削组合机床的结构 工作原理 依据机床各阶段工作特点及负载 设计了机床液压系统 对系统部分重要元件进行了设计选型 并对系统油液温升进行了验算 关键词 组合机床 液压系统 元件选型 温升验算 中图分类号 T H 1 3 8 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 3 8 0 8 4 3 De s i g n o f Hy dr a u l i c S y s t e m f o r Ho r i z o nt a l Do u bl e s i d e d M i l l i ng Co mbi na t i o n M a c h i n e To o l HU W a nq i a n g C o l l e g e o f E l e c t ri c a l a n d I n f o r m a t i o n E n g i n e e r i n g X u c h a n g U n i v e r s i t y X u c h a n g H e n a n 4 6 1 0 0 0 C h i n a Ab s t r a c t T h e f r a me wo r k a n d o p e r a t i o n a l p r i n c i p l e o f a k i n d o f h o ri z o n t a l d o u b l e s i d e d mi l l i n g c o mb i n a t i o n ma c h i n e t o o l we r e i n t r o d u e e d Th e t o o l s h y d r a u l i c s y s t e m wa s d e s i g n e d a c c o r d i n g t o i t s t a s k p e c u l i a ri t y o f e a c h s t a g e a n d l o a d s S o me i mp o r t a n t c o mp o n e n t s s u c h a s c y l i n d e r o i l p u mp v alv e s w e r e c h o s e n T h e o i l t e mp e r a t u r e ris e w a s c alc u l a t e d and t e s t e d Ke y wo r d s Co mb i n a t i o n ma c h i n e t o o l Hy d r a u l i c s y s t e m C o mp o n e n t s e l e c t i o n O i l t e mp e r a t u r e r i s e t e s t 某卧式双面铣削组合机床用于加工铸铁变速箱箱 体的两个端面 其结构示意图如图 1所示 它采用 立 卧复合式双面双主轴铣削头跨两个工位的大主轴 箱配置方案 门式夹紧机构安装在中间底座 2上方 由液压缸 1 0驱动压板 1 2完成工件夹紧与放松 铣床 左面的双面铣削头 9由立置动力滑台8驱动 完成铣 削加工时的垂直进给和复位动作 滑台 5 用以驱动立 柱与滑台8完成铣削前后的空程快速进退动作 横向 动力滑台 l 4驱动双轴铣削头 l 3完成铣削加工时的横 向进给和复位动作 纵向动力滑台1 5兼作滑台 1 4的 滑座 来驱动滑 台 1 4完 成铣削前 后 的空程 快速进 退 动作 滑台5 及滑台 1 5快速前进采用可调限位挡块 限位 以防止冲程 除铣削头的旋转切削动力由电机 提供外 夹具及各动力滑台的动力均由液压系统提 供 1 卜 底座 2 一 中间底座 4 1 6 一纵 向底座 5 一纵 向滑 台 6 一立柱 7 一立置滑座 8 立置滑 台 6 9 l 3 一铣削头 1 0 夹紧液压缸 l 1 夹紧机构支架 1 2 一压板 1 4 一横 向滑台 l 5 一纵向滑座 兼做纵向l 滑台 图 I 双面铣削组合机床结构示意图 根据机床的工作原理 其动作循环为 夹紧缸夹 紧 工作台快速接近工件一工作 台进给一工作台后 退一夹紧缸松开 原位停止 1 液压系统设计 已知系统主要参数如下 夹紧缸夹紧力 8 0 0 N 快进 快退速度 4 0 0 m m m i n 工作台重力 4 0 0 0 N 轴向最大工作负载 1 2 0 0 0 N 快进速度 3 5 0 0 m m m i n 工进速度 3 0 0 m m m i n 快 退速度 6 0 0 0 m m m i n 加 减速时间0 2 S 工作台为平导轨 静 动摩擦 因数 分别为 0 2 0 1 暂不考虑 回油 缸的背压力 这样 需要考虑的有切削力 导轨摩擦力和惯性力 设导轨 的静摩擦力为 动摩擦力为 则惯性负载F 导 一A v 4 O O O 1 0 6 7 N 静 摩 擦 力 F A t 1 0 0 2 0 2 4 0 0 0 8 0 0 N 动摩擦 力 F fd 0 1 4 0 0 0 4 0 0 N 忽略切削力引起 的颠覆力矩对导轨摩擦力 的影 响 并设液压缸的机械效率 田 0 9 则液压缸在各 工作阶段的总机械负载见表 1 表 1 液压缸各运动阶段负载表 收稿 日期 2 0 1 2 0 3 2 7 作者简介 胡万强 1 9 7 5 一 男 讲师 主要从事机电及其控制方面的科研与教学工作 E m a i l h w q X C U e d u C B 第 8 期 胡万强 卧式双面铣削组合机床液压系统设计 8 5 根据系统工作特点 拟定的系统液压原理如图2 所示 向 阀 图2 液压系统原理图 系统主要工作流程如下 1 工作 台夹紧 按下 启动按 钮 换 向阀 l 0左 边电磁阀 1 Y A得电 进油路 液压泵 1 2 一换向阀 1 0 左路一调速 阀 9 夹 紧缸 1 左腔 2 工作台快进 夹 紧缸 1活塞杆完 全伸出 压下行程开关 S Q 2 使电磁铁3 Y A 换向阀 1 1 左边 得电 推动工作缸活塞杆前进 进油路 液压泵1 2 一 换向阀 1 1 左路一调速阀3 一工作缸4左腔 使活塞向 右运动 3 工作缸工进 工作缸 4活塞运动到压下行 程开关 S Q 4 使电磁铁 5 Y A 换向阀 6右边 得电 进油路 液压 泵 1 2 一 换 向阀 1 1 左路 一调 速 阀 3 一工 作缸4左腔 回油路 工作缸 4右腔一换 向阀 6右 路一调速阀8 一换向阀 1 1 右路一油箱 4 工作缸快退 工作缸 4活塞触动行程开关 S Q 5 使电磁铁 3 Y A 换 向阀 1 1左边 断 电 4 Y A 换向阀 1 1右边 得电 进油路 液压泵 1 2 一换向 阀 1 1 右路一调速阀8 一换向阀6右路 回油路 工作 缸 4右腔一调速阀 3 一换向阀 1 1 左路一油箱 5 夹紧缸放 松 当工 作 缸 活塞 回到缸 底 压 下行程开关 S Q 3 使 电磁铁 4 Y A断 电 换 向阀 1 1回 到中位 同时使2 Y A得电 进油路 液压泵 1 2 一换 向阀 1 0右路一夹紧缸 1右腔 回油路 夹紧缸 1 一溢 流节流 阀 7 一调速 阀 9 一 换 向阀 1 0 一油箱 2 系统部分重要元件选择 2 1 液压缸主要参数计算 根据系统要求 采用单杆活塞液压缸 并在快进 时差动连接 初选液压缸的设计压力 P 3 M P a 则 液压缸无杆腔与有杆腔的等效面积 A 与 A 应满足 A 2 A 为防止铣削后工件突然前冲 液压缸需保 持一定 的回油 背压 暂取背 压 P 0 5 M P a 并 取液 压缸 机械 效 率 田 0 9 则 液压 缸 的平 衡 方程 为 p A P 2 A F 故液压缸无杆腔的有效 面积 A p 一 1 3 1 0 一 1 0 5 1 0 5 01 0 mm D 一r 3t 1 7 9 9 m m 根据相关标准 液压缸内径取值 V 1 T 为 D 8 0 m m 活塞杆直径 d 0 7 0 7 D 5 6 m m 故液 压 缸 有 效 面 积A D 5 0 2 7 m IIl2 A 手 D 2 一 d 2 5 6 2 m l n 差动连接快进时 液压缸有杆腔压力与无杆腔压 力差值估取 0 5 M P a 另外取快退时的回油压力损失 为 0 5 M P a 根据假定条件经计算得出液压缸在各阶 段的压力 流量值如表 2所示 表 2 液压缸在不同工作阶段的压力 流量值 2 2 液压泵及泵电机选择计算 首先确定液压泵的最高压力 前已经算出步移缸 的工作压力P 4 5 2 M P a 考虑到该系统油路较为简 单 故取泵至缸间压力损失 p 0 4 M P a 则液压泵 的最高工作压力 P P p 4 9 2 M P a P 为系统 静态压力 根据实际设计需要 泵正常工作压力为其 额定压力的8 0 左右 因此选泵的额定压力 P P J 0 8 4 9 2 0 8 6 1 5 MPa 液压泵的最大流量应为 q K L g 式 中 q 为液压泵 的最大流量 K L 为 系统泄漏系数 一 般取 K L 1 1 1 3 现取 K L 1 1 q 为 同 时动作时各执行元件所需流量之和的最大值 另外加 上溢流阀的最小溢流量2 3 L m i n 故 q K L g g 1 6 1 2 8 L m i n 根据以上计算 选用 Y B C 1 7 1 B型叶片泵 其额 定压力为 7 M P a 排量为 1 7 1 9 m L r 额定 转速为 1 0 0 0 r mi n 根据实际情况 取泵的总效率 7 7 为 0 8 则所需 电机功率为 P P g p 叼 1 6 5 3 k W 因此选用 Y 2 0 0 L 1 6型封闭式三相异步 电动机 其额定功率为 1 8 5 k W 转 速为 9 7 0 r m i n 8 6 机床与液压 第 4 1卷 3 阀类元件及辅助元件 阀类元件及其他辅助元件见表 3 表 3 阀类元件及其他辅助元件表 4 液压系统温升验算 一 般情况下 工进时做功的功率损失大 因而引 起发热量较 大 所 以只考虑工进时 的发热量 系统工 进 时 3 0 0 m m m i n q 旱D 孚 0 0 8 0 3 m m i n 1 5 1 0 一m m i n 即 q 1 5 L m i n 此时泵 的效率 卵为0 8 出E l 压力为4 9 2 M P a 那么输入功 率P 人 k w 9 2 2 5 k w 输 出 功 率P F v 4 0 0 0 0 0 2 5 1 0 k W 此时功率损失为 P P 一 P m 1 0 9 2 2 5 0 7 7 5 k W 假定系统 的 散 热 状 况 一 般 取 散 热 系 数 K 2 0 1 0 k W c m o C 油箱 的散热 面积 A 0 0 6 5 0 0 r n 2 3 5 3 m 2 系统的温升 面A p o C 1 0 9 8 温升没有超出允许范围 液压系统中 不必设 置冷却器 5 结束语 根据卧式双 面铣削组合 机床的运行 规律和特 点 设计出该机床的液压系统 并选择符合要求的 液压元 件 例 如液 压泵 液 压 阀等 对 于 非标 准 件 液压缸 则计算 出其主要 尺寸 系统设计 完成后 对系统油液温升进行 了验算 以确保系统符合实际 要求 后经实验验证 说 明了该设计 的科学性 合 理性 参考文献 1 王守城 液压元件及选用 M 北京 化学工业出版社 2 0 0 7 2 张利平 现代液压技术应用2 2 0 例 M 北京 化学工业 出版社 2 0 0 9 3 张利平 液压传动系统及设计 M 北京 化学工业出版 社 2 0 0 9 4 王哗 杨明堂 1 5 0 t 液压机液压系统设计 J 液压与气 动 2 0 l O 8 5 7 6 O 汉诺威工业 双子展 深化品牌效应 2 0 1 3年起携手德国专业出版社开展新媒体合作 由德国汉诺威展览公司和汉诺威米兰展览 上海 有限公司主办的两大工业品牌展会 亚洲 国际动力传动与 控制技术展览会 简称 亚洲国际动力传动展 和亚洲国际物流技术与运输系统展览会 简称 亚洲物流展 将于 今年 l 0月2 8 3 1日再度登陆上海新国际博览中心 掀起年度工业旋风 为扩大汉诺威工业展的品牌效应 今年 双 子展 同期不仅新增工业分承包展 冷链设备 电梯设备制造等主题展会 公司还旨在通过多形式的市场手段来最大 程度提升展会品牌 并帮助展商在全球范围内实现企业推广 其中包括与德国专业出版社美因茨联合出版社在新媒体 方面开展合作 自今年起 主办方将携手德国美因茨联合出版社 于每年出版 8期电子杂志 M D A T e c h n o l o g i e s 动力传动技 术 和 f h