【JX331】M7130平面磨床液压系统设计[FY]
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【JX331】M7130平面磨床液压系统设计[FY],jx331,m7130,平面磨床,液压,系统,设计,fy
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1 使用 二氧化硅涂料预防小丘形成 二氧化硅和 膜硅片的加工特性采用双涂层系统的可行性进行了研究，目的是消除不良的山丘。 外层的涂层被用来作为牺牲层膜，这反过来又服务模式硅。选择性地去除微加工 层， 学蚀刻工艺去除 建立在硅衬底上的模式。这个过程中，可以成功地制备槽的宽度约 1模式，在硅片上，没有形成不良的山丘。 1. 介绍 已制定相关的微机电系统温度（ 各种技术，在硅基材料制作的微型模式和结构。然而，这些技术，需要大 量的设备和成本高，在参与设立制造工厂。此外，它通常是必要的面具，使每个光的过程，增加了全过程的成本和时间。虽然技术，具有批量生产强的优点，它是不适合微型模具和微型系统原型制造所需要的柔性加工。 为了实现无成本效益和灵活的加工，使用口罩，许多技术已经开发出来。在 工机械扫描探针光刻）的过程以前开发的，薄薄的光阻层选择性去除探针尖端的原子力显微镜（ 化学蚀刻硅或金属表面上制作微沟槽模式。作为抵抗层，已利用的材料，如二氧化硅和自组装膜（ 抵御化学腐蚀的能力。光阻去除尖端的切削 作用下不断施加负荷。负载调整就可以实现所需的深度，使切。经过加工，制作模式是有选择性化学蚀刻，光阻已被删除的地区。三维结构，以及各种线条图案，可以制作成功由 程。制作模式的尺寸取决于探头尖大小，厚度的抵制，抵制加工过程中的应用负载。例如，用原子力显微镜在几十纳米尺度的加工能力，同时提供几十微米或更大的模式可以使用 3 轴精密驱动器的一个尖锐的触笔结合的工具类型捏造。 虽然几十微米和数百个纳米的沟槽图案宽度可以达到使用 程，在1 毫米范围内的模式不能制造足够的可靠性。应用于硅工件制作 的微米大小的图案当 程，小丘往往形成，而不是沟槽。遇到这种现象时，光阻层是薄和正常负载是比较高的，因为刀尖可以很容易地穿透抵抗层之间的锐利尖端和硅衬底上，在机械加工过程中造成的直接磨损。另一方面，如果抵制层太厚，变得极难控制等将在机械加工过程中去除，只有抵抗物质的正常负荷。在这种情况下，是一个非常高的刀具和工件之间的直接接触会发生的概率。因此，小丘的形成是一个重大的问题在硅微图案时，需要在 1 毫米宽的范围内槽模式。 在这项工作中，小丘形成 程中的应用到硅工件进行了调查。是更好地了解在岗的形 成过程和发展过程，其中岗的形成过程中，可以在 1 毫米范围内的沟槽图案宽度 程防止。作为一种手段，以消除在岗形成问题的各种实验条件进行了调查，结果进行了分析。特别是，一层的十八烷基三氯硅烷（ 17， 这就是俗称的防粘连涂层在 应用使用，被利用作为一个次要的光阻层，以防止形成小丘 过程。 2. 实验细节 使用定制的设备进行微加工实验。机械加工刀具被用来作为一个半径为 1毫米的金刚石针尖。通过正常负荷对工具进行加工工件表面，随后由划线运动，以 消除被涂工件上的光阻层。该工具被安装在一个灵活的不锈钢悬臂年底，使应用在加工过程中的正常负荷不敏感表面波纹度以及工件的水平错位。一个基于 系统使用一组三个精密直线执行器控制工具的议案。由刀具路径在 C 2 语言编程，刀具路径可以改变容易。为了监测状态，机械加工，切削或摩擦力，在加工过程中使用武力传感器测量。在洁净室环境中，在 25 C 和相对湿度在25范围内进行加工。 经过机械加工，化学蚀刻，通过适当的腐蚀剂删除未受保护的地区，那里的抵抗已被删除。 10 摩尔 液和 1的缓冲高频二氧化硅和硅的腐蚀剂，分别被用作。硅片被用来作为工件样品。标本乙醇和丙酮清洗，由治疗蒸馏水。为了选择性蚀刻在硅表面的图案制作，将厚度为 10 纳米的二氧化硅干式氧化生长的沉积作为抵抗层。 微加工的结果 为了验证在 1 毫米范围内， 10 纳米厚的二氧化硅薄膜干式氧化沉积形成小丘图案大小 程，作为唯一的抵抗在最初的实验组的层使用。也被用来作为在机械加工过程中的应用负载，不到 10 分钟的正常负荷。图 1（ a）所示的前化学蚀刻加工表面的原子力显微镜图像。在图像显示每个轨道加工根据不同的应用负载。它是明确的，已渗透超出其 厚度的二氧化硅抵制层。图 1（ b）显示同一地区，在图的 像。图 1（ a）在 10 摩尔 液蚀刻后，在 50C 间 是有趣的蚀刻最初槽的加工区域后反 ?形成突起的小丘模式。山丘顶部的宽度相似，加工沟槽的宽度。山丘的高度在 200米范围内的 30蚀刻小号和增加 280米蚀刻后 45 小号。然而，对于蚀刻倍的时间超过 1分钟，它被发现，小丘的高度下降。这可能是由于长时间蚀刻所造成的下切现象。 如图。图 1（ b）是由于机械加工区周边地区得到 液蚀刻速度比加工区的事实。这表明，有效地服消极抵制 的加工区域，比 2 层的耐蚀刻，造成周围被腐蚀掉的地区形成一个隆起的线条图案二氧化硅层，被称为是一个相当不错的抵制 液的物质，在周边地区存在，它没有正确执行的功能，作为抵制，因为它是太薄，即使。换句话说，山丘，形成不同的蚀刻性能，机械加工区和周边地区的涂二氧化硅。据推测，刀尖和工件之间的摩擦相互作用引起的硅衬底上进行改造非晶硅耐 液。 硅相变压力的应用，这也导致在密度变化的结果可能会发生。也据报道，因负载条件下的残余应力和脱位代硅转型阶段。因此，无论是非晶硅（的 可形成晶体硅（ 晶粒由于晶体硅施加的压力。因此，岗形成 程中的机制可以解释由一个天生优越的蚀刻在机械加工过程中的抗结构的晶体硅相的转变。因此，经化学蚀刻加工区被铭刻在慢得多硅突沿隆起小丘的形式加工线率。 涂硅沟槽的影响 在另一组实验中，该方法应用于硅工件 序，以防止在岗的形成进行了研究。修改 程，消除岗形成的问题，被利用作为一个次要的抵制层一层 了二氧化硅主抵抗层，以防止在 程中形成的山丘。就是俗称的 用防粘连涂层 利用，最显着的优点是它的超薄厚度的化学稳定性高。尽管它有厚度只有 2米， 以维持几分钟的酸如 性溶液中的结构。此外，由于它的分子结构像 以可以维持正常的接触压力高达 1 3 图 1 4 图 2 标本进行超声波清洗，乙醇和丙酮，蒸馏水冲洗。过氧化氢（ 表面水化治疗后，将 在表面上，通过工件浸泡在 10 摩尔 甲苯10 小时的解决方案。机械加工与应用的正常负载 行删除不刮伤硅衬底 二氧化硅主 抵抗层的一部分。机械加工过程中工件被铭刻在 1的缓冲 10 秒 液去除剩余的 。然后，它被刻为 3 分钟 10摩尔 液中在 50 C 模式的 完全由先前的蚀刻工艺去除硅衬底。据了解， 被蚀刻在 不那么容易在 液中，硅反之亦然。此外， 耐 氢氧化钾腐蚀剂控制蚀刻条件下几分钟。 图 2显示了利用 2（ a）所示硅工件表面涂上后，机械加工和化学蚀刻前与 以看出， 表面加工线深 度小于 10 此，它是最有可能的尖端没有穿透 光阻层。然而，即使在尖端穿透抵抗层的情况下，尖端和硅衬底之间的机械相互作用弱，不会造成岗形成。图。 2（ b）和（ C），很显然，氢氧化钾蚀刻后，在 1 毫米范围内槽的宽度模式可以成功制作没有任何小丘形成。表1 显示了从两个不同的应用的正常负载获得的沟槽图案的宽度和深度。 5 小丘的形成是可以预防的工具和硅衬底之间的直接接触，因为可以在机械加工过程中避免。也就是说，磨料互动仅限于二氧化矽的主抵抗为目的层内。当 刻被用来去除二氧化硅抵制层暴露在硅衬底， 担任作为抵制对 刻层和周边地区成功地保护了被腐蚀。此外，当 液被用来格局的硅衬底， 同二氧化硅抵制保护其余地区领先的硅槽模式的成功制造。 加工应用中使用 改的进程 为了证明修改 程的优点，号码 123 不同的线宽 米和 米，是制造硅工件如图。 3。图案数字可以通过编程工具的路径。此外，通过控制施加的机械加工过程中的正常负荷，图案的宽度可以在所需的位置变化。应用的正常负载和由此产生的图案宽度之间的关系是建立在一套独立的实验。这种关系是相当非线 性是很难预测理论。然而，相当一贯宽度可以得到下一个给定的应用负载。宽度为 米的正常负荷 被应用于如前。米的正常负荷 应用。在图像显示，交界处的数字 3， 90和应用负载改变工具的方向增加 万到制作较厚的线宽是相当完整。这表明的修改 程的能力，通过刀具路径编程和正常负荷控制的硅表面上制作各种沟槽宽度约 1 毫米的模式。 图 3 4. 结论 当正常的 万或更高负荷传统 程中用来制造硅工件的范围在1 毫米宽的沟模式，容易形成不良 山丘。岗形成的机制是由于工具和硅衬底导致接触区域被转化为 液，具有很高的耐硅相之间的直接接触。为了制作无岗形成 1 毫米宽的范围内槽模式， 程进行了修改，包括 层，担任中学抵制。做工具和硅衬底之间的直接接触，是可以预防的，从而避免了硅和山丘形成的相变。凹槽图案为 米的宽度约 高比通过修改 程，可以成功地制备硅工件上施加载荷与 ，分 6 别。此外，被证明与 123不同宽度的凹槽图案与硅片上制造过程中的灵活性。完成所需的模式和宽度可以由刀具路 径编程和控制应用的正常负荷，分别在机械加工中的过程。 up it is a to of 5. as to FM)to on or 6,7. As iO of 15. is is is In a is a in of in mm 16,17of to 9 (2010) 259262of of 9,10. FM of be as as of on of a by be a to a of 7is as an 18, as a to of 1)to on 14. of a in by on 1113 of a in 14.* 223 2010 of by of of mm be of in on to as a to OH to By of mm of 010 a A a mm by a to by a a of of be by In a in a C in 530%to 10 OH %F as 1 0 0) as in by a in In to to 10 nm by as a 4 to by of 1(b) to by OH as to be to is a OH 19, in it as it In of of It to as a of to a in in to 20,21. of be Oh et 9 (2010) 2592622603. of of to of mm a 10 nm as in of 0 mN 1(a) FM of in 1(b)of is 1(a) to of to of in 00250 nm 0 s of 80350 nm 5 s of it is FM to be by of to an 22,23. at a in in of of to to As to a as of is it a)b)Oh et 9 (2010) 259262 2612. of by mN 24. to up 25in by in 0 h. of % F 0 it 0 0 8C to by It is be F OH 26. 2 by as 2(a) of It be on of 0 it is to 2(b) of b) 00 450(c) 050 550a) (b) mN c)(c),be of of be to as F to as a F to of on to of 123 .0 on a as be by of by of be in a of to a be a a mN as a mN As 08 Oh et 9 (2010) 259262262of of mm on .5 mN or in to in mm on a to to to be to a OH to in mm as By so be of of be on a an of 3. of 123 on be M, H, C, H (2008) A ):5153.2 , , , , (2009) 0(3):3136.3 S, C, T, K (2009) A on by 0(3):2530.4 , , , , G, (2008)7(1):415420.5 005)39(2):209221.6 H, S, E (2003) on at 54(10):10191031.7 H, E (2007) 07(1):17.8 M, H, E (2002) (6):419426.9 J, E (2009) A 0(2):141151.10 , , (2009) 1 0 0) 3(10):26522657.11 H, C, E, S (2003) 55(712):808818.12 H, E (2003) (5):2226.13 Y, T, E (2009) 3(7):19321938.14 M, H, E (2001) 51(112):11331143.15 H, H, E (2005) of a ):161171.16 E, J (1998) 20:353357.17 002)35 315, 496123 18 , R, T, (1998) (2):252260.19 R, , , R (2005) in 1(2):20882089.20 F, D, (2004) 5:692697.21 , , , , , (1995) anufactu目 录 第 1 章 绪 论 . 错误 !未定义书签。 液压传动的特点 . 错误 !未定义书签。 面磨床的工作特点 . 错误 !未定义书签。 液压传动在 床中的应用 . 错误 !未定义书签。 第 2 章 面磨床液压系统的设计步骤及要求 错误 !未定义书签。 面磨床液压系统的设计步骤 . 错误 !未定义书签。 面磨床液压系统的设计要求 . 错误 !未定义书签。 第 3 章 面磨床液压系统的工作原理和特点 错误 !未定义书签。 面磨床液压系统的工作原理 . 错误 !未定义书签。 面磨床液压系统的特点 . 错误 !未定义书签。 第 4 章 基本方案的制定和液压系统图的绘制 . 错误 !未定义书签。 制定液压系统的基本方案 . 错误 !未定义书签。 绘制液压系统图 . 错误 !未定义书签。 第 5 章 液压系统各个液压元件的计算及选择 . 错误 !未定义书签。 液压系统的工况分析 . 错误 !未定义书签。 选择液压元件 . 错误 !未定义书签。 液压泵 . 错误 !未定义书签。 阀类元件及辅助元件的选择 . 错误 !未定义书签。 油管 . 错误 !未定义书签。 密封件的选择 . 错误 !未定义书签。 第 6 章 总结 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 附录：译文及原件 . 25 面磨床液压系统设计 摘要 ： 本论文主要 床液压系统进行设计。液压传递具有传动平稳、惯性小、动作灵敏、容易实现无级调速、承载能力大、易于实现过载保护、液压元件能够自动润滑、容易实现复杂的 动作等优点。液压传动已广泛应用于机床上。液压系统已成为机床设备中最关键的部分之一。本文研究的是液压传动系统，液压传动系统的设计需要与主机的总体设计同时进行。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。 关键词： 面磨床；液压系统；设计 7130 7130 to to to in of of of of to of to a 湘潭大学兴湘学院 毕业设计说明书 题 目： 面磨床液压系统设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 2008963326 姓 名： 李斌 指导教师： 张高峰（副教授） 完成日期： 2012 年 5 月 25 日 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）鉴定意见 学号： 200893326 姓名： 李斌 专业： 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计说明书） 页 图 表 张 论文（设计）题目： 内容提要： 液压系统是由很多元器件组成，元器件的选择要根据液压系统的性能指标进行选择。阀的规格用阀进、出油口的名义通径 表示，单位为 前仍在使用的某些按旧标准生产的阀，其性能参数主要有额定压力、额定流量、额定压力损失、最小稳定流量等数值参数。阀类元件的规格应按阀所在的回路的最大工作压力和通过该阀的最大流量从产品样本上选定。选用阀类元件时应考虑其结构形式、特性、压力等级、连接方式、集成方式及 操纵方式等。选择压力控制阀时，应考虑压力阀的压力调节范围、流量范围、流量变化范围、所要求的压力灵敏度进和平稳度等。特别是溢流阀的额定流量必须满足液压泵最大流量的要求。选择流量控制阀时，应考虑流量阀的流量调节范围、流量 压力特性、最小稳定流量、压力补偿要求或温度补偿要求，对滤油器过滤精度的要求，阀进、出口压差大小及阀内泄漏的大小等。 本论文主要 床液压系统进行设计。液压传递具有传动平稳、惯性小、动作灵敏、容易实现无级调速、承载能力 大、易于实现过载保护、液压元件能够自动润滑、容易实现复杂的动作等优点。液压传动已广泛应用于机床上。液压系统已成为机床设备中最关键的部分之一。本文研究的是液压传动系统，液压传动系统的设计需要与主机的总体设计同时进行。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 。 指导教师评语 指导教师： 年 月 日 答辩简要情况及评语 答辩小组组长： 年 月 日 答辩委员会意见 答辩委员会主任： 年 月 日 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）评阅表 学号 2008963326 姓名 李 斌 专业 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）题目： 面磨床液压系统设计 评价项目 评 价 内 容 选题 现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的； 量是否适当； 研、社会等实际相结合。 能力 合归纳资料的能力； 究方法和手段的运用能力； 机应用能力； 论文 （设计）质量 述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范； 无观点提炼，综合概括能力如何； 无创新之处。 综 合 评 价 该生选题符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；立论正确，论述充分，结构严谨合理；设计、计算、分析处 理科学；图表图纸完备、整洁、正确，引文规范；体现该生具有一定的查阅文献、综合归纳资料的能力和有综合运用知识的能力，以及一定的设计研究能力。 评阅人： 2012 年 5 月 28 日 目 录 第 1 章 绪 论 . 1 液压传动的特点 . 1 . 2 液压传动在 . 2 第 2 章 面磨床液压系统的设计步骤及要求 . 4 . 5 . 5 第 3 章 作原理和特点 . 7 . 7 . 11 第 4 章 基本方案 的制定和液压系统图的绘制 . 12 制定液压系统的基本方案 . 12 绘制液压系统图 . 13 第 5 章 液压系统各个液压元件的计算 及选择 . 15 液压系统的工况分析 . 15 选择液压元件 . 17 液压泵 . 17 阀类元件及辅助元件的选择 . 18 油管 . 19 密封件的选择 . 20 第 6 章 总结 . 22 致 谢 . 23 参考文献 . 24 附录：译文及原件 . 25 面磨床液压系统设计 摘要 ： 本论文主要 床液压系统进行设计。液压传递具有传动平稳、惯性小、动作灵敏、容易实现无级调速、承载能力大、易于实现过载保护、液压元件能够自动润滑、容易实现复杂的动作等优点。液压传动已广泛应用于机床上。液压系统已成为机床设备中最关键的部分之一。本文研究的是液压传动系统，液压传动系统的设计需要与主机的总体设计同时进行。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。 关键词： 压系统；设计 7130 7130 to to to in of of of of to of to a 1 第 1 章 绪 论 液压传动的特点 液压技术自 18 世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，已有 300年的历史了，但其真正的发展只是在第二次世界大战后 50余年的时间内，战后液压技术迅速向民用工业，在机床，工程机械，农业机械，汽车等行业中逐步推广。本世纪 60年代以来，随着原子能，空间技术，计算机技术的发展，液压技术得到了很大的发展，并已渗透到各个工业领域中。液 压传动与一般机械传动比较有明显优点： 1）传动平稳 在液压传动装置中，由于油液的压缩量非常小，在通常压力下可以认为不可压缩，依靠油液的连续流动进行传动。油液有吸振能力，在油路中还可以设置液压缓冲装置，故不像机械机构因加工和装配误差会引起振动扣撞击，使传动十分平稳，便于实现频繁的换向；因此它广泛地应用在要求传动平稳的机械上，例如磨床几乎全都采用了液压传动。 2）质量轻体积小 液压传动与机械、电力等传动方式相比，在输出同样功率的条件下，体积和质量可以减少很多，因此惯性小、动作灵敏；这对液压仿形、液压自动控制和要 求减轻质量的机器来说，是特别重要的。例如我国生产的 1采用机械传动时的质量减轻了 1t。 3）承载能力大 液压传动易于获得很大的力和转矩，因此广泛用于压制机、隧道掘进机、万吨轮船操舵机和万吨水压机等。 4）容易实现无级调速 在液压传动中，调节液体的流量就可实现无级凋速，并且凋速范围很大，可达 2000： 1，很容易获得极低的速度。 5）易于实现过载保护 液压系统中采取了很多安全保护措施，能够自动防止过载，避免发生事故。 6）液压元件能够自动润滑 由于采用液压油作为工作介质，使液压传动装 置能自动润滑，因此元件的使用寿命较长。 7）容易实现复杂的动作 采用液压传动能获得各种复杂的机械动作，如仿形车床的液压仿形刀架、数控铣床的液压工作台，可加工出不规则形状的零件 8）简化机构 采用液压传动可大大地简化机械结构，从而减少了机械零部件数目。 9）便于实现自动化 液压系统中，液体的压力、流量和方向是非常容易控制的，再加上电气装置的配合，很容易实现复杂的自动工作循环。目前，液压传动在 2 组合机床和自动线上应用得很普遍。 10）便于实现“三化” 液压元件易于实现系列比、标准化和通用化也易于设计和组织专业 性大批量生产，从而可提高生产率、提高产品质量、降低成本。 当然什么事物有其优点必有其缺点： 1）液压元件制造精度要求高 由于元件的技术要求高和装配比较困难，使用维护比较严格。 2）实现定比传动困难 液压传动是以液压油为工作介质，在相对运动表面间不可避免的要有泄漏，同时油液也不是绝对不可压缩的。因此不宜应用在在传动比要求严格的场合，例如螺纹和齿轮加工机床的传动系统。 3）油液受温度的影响 由于油的粘度随温度的改变而改变，故不宜在高温或低温的环境下工作。 4)不适宜远距离输送动力 由于采用油管传输压力油，压力损 失较大，故不宜远距离输送动力。 5）油液中混入空气易影响工作性能 油液中混入空气后，容易引起爬行、振动和噪声，使系统的工作性能受到影响。 6）油液容易污染 油液污染后，会影响系统工作的可靠性。 7）发生故障不易检查和排除。 本磨床以砂轮周边或侧面磨削工件的平面，工件可以固定在工作台的上面或吸牢在电吸盘上，其材质可以是钢、铸铁或有色金属。机床工作台的纵向运动和磨头的横向运动都是用液压传动，无极调速。磨头的横向运动亦可用手动操作。磨头在垂直方向除手动进给外，还配有机动快速 升降机构，能减轻劳动强度，提高工作效率。磨头的垂直和横向导轨都黏贴在聚四氟乙烯软带，耐磨性好，能耗低，灵敏度搞。机床运动平稳，精度好，性能可靠，噪音低，特别适合于机械的金属工件平面的磨削加工。 压传动在 床中的 应 用 由于液压传动具有很多机械传动无法比拟的优势，所以液压传动在各种机床床上得到了广泛的应用。 面磨床上广泛采用液压传动技术，使磨床的各种性能指标得到了较大提高，极大的提高了加工效率减小了劳动强度。 在工作台要往复运动，砂轮架的快进和快退，砂轮架的周期进给等等磨床工作运动 程序中，液压传动是最好的选择，它既能保证平稳快速的完成所要求的运动，并且动作迅速有力、运动精确易控制。特别是连续要完成多个动作的 3 情况下，由于惯性小，液压传动能做到运动衔接到位。 为了保证磨削精度和提高工效，液压系统要满足以下要求： 1）运动的平稳性 传动应平稳低速（ 冲击： 2）制动与起步平稳及较高的换向精度 为防止惯性引起的冲击影响机床磨削精度和表面光洁度，工作台的制动和启动应平稳。 3）端点停留时间应短 平面磨床几乎等于零，内外磨床应能调整 ，一般为0 5s； 4）微动抖动功能 内外磨床在磨削较短的工件时，为提高表面光洁度，磨削效率和砂轮耐用度，工作台应能作每分钟约 100次以上的短距离往复运动； 5) 较低系统温升 为尽量减少的机床床身的热变形，而对液压系统的温升要求较严。一般不超过 10 20摄氏度，个别高精度磨床在 5摄氏度以下。精度再高则需保持恒温； 在磨床液压系统由动力部分，控制部分，执行部分和辅助部分四部分组成。其中除采用一般液压元件外，为了结构紧凑和操作方便，根据系统的共性，将实现工作台往复运动的开停，换向，调速，进给方式的选择和进 给量的调节等控制阀集中在一个箱体中，构成所谓的液压操纵箱。在磨床液压系统中存在的缺陷，如振动，噪声，爬行，液压冲击，动作错乱，换向精度低，启动时有突然冲程，换向时冲击量大，换向是有死点以及换向起步迟缓等。严重影响机床磨削性能。这些故障除使用调整不当外，不少是由于原系统结构设计不够合理和制造质量差造成的。液压系统的工作性能在很大程度上决定整个机床的质量，因此液压操纵箱被认为是磨床的心脏。 4 第 2 章 面磨床液压系统的设计步骤及要求 平面磨床可分为四类：卧轴矩台式，立轴圆台式，立 轴矩台式和卧轴圆台式。它们的加工方式如图 a,b,c,中，主运动为砂轮的旋转运动 台的直线往复运动或圆台的回转运动 用轮缘磨削时，砂轮宽度小于工件宽度，个卧轴磨床还应该有轴向进给运动 台的横向进给运动是间歇运动，在 台的 图 面磨床加工示意图 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。 外形图如下图所示。 此磨床主轴通常是用内装是异步电动机直接带动的。电动机轴就是主轴，电动机的定子就装在砂轮架的壳体内。这台机床的液压系统的性能如下： 1. 实现工作台的往复运动 7m/且通常都希望在最高速度下运行，以利于提高生产率；但是邮寄机床的冷却系统较差，磨削面积较大时过高的工作 速度容易烧伤磨削表面能。此外，磨削 此这台机床工作台速度仍能在较大范围内进行调节。一般说来，这种磨床工作台的换向频率较高，换向时间较短，要求较高的换向平稳性。工作台的手摇机构应与液压机构互锁。 5 2. 实现砂轮架的横向断续或连续进给运动 为了提高磨削效率，此磨床砂轮架的横向进给动作能在工作台换向瞬间完成。砂轮的横向连续进给提供修正砂轮和调正砂轮与工件之间相对位置之用。为了保证砂轮的修正质量，横向连续进给速度能调得很小，且能保持稳定。砂轮架的手动和液动进给也能实现互锁。 3. 保证磨床主轴承 ，导轨等处都能获得良好的润滑。 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 设计要求是进行每项工程设计的依据。在制定基本方案并进一步着手液压系统各 部分设计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚。 1）主机的概况：用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等； 2）液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何； 3）液压驱动机构的运动形式，运动速度； 4）各动作机构的载荷大小及其性质； 5）对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求； 6）自动化程序、操作控制方式的要求； 7）对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求； 8）对效率、成本等方面的要求。 7 第 3 章 面磨床液压系统的工作原理和特点 1） 实现工作台的往复运动，运动速度可实现无极调节； 2） 磨头横向进给运动在工作台换向瞬间完成； 3） 机床停歇是，液压系统卸载； 4） 工作台有手动机构是，应保证手动和液动机构互锁； 5） 磨头手动进给与自动进给互锁； 6） 磨头可以连续进给； 7） 工作台换向应该平稳。 在 这个系统利用工作台挡块和先导阀拨杆可以连续地实现工作台的往复运动和 砂轮架的间隙自动进给运动 ,其工作情况如下。 1. 工作台往复运动 在液压系统图的状态下，当开停阀处于右位时，先导阀都处于右端位置，工作台向右运动，主油路的油液流动情况为： 此工作台的工作压力大约为 5液压系统由叶片泵，单螺杆活塞液压缸和液压元件组成。在机电液联合控制下能实现的工作循环是：快进工进死挡铁停留快退原位停止。此液压系统速度换接平稳，进给速度可调且稳定，功率利用合理，系统效率较高，发热少。其工作情况如下： 1）快进 按 下启动按钮，是电磁铁 1导电磁阀 11左位接入系统，限液压系统工作原理 工作台往复运动 工作台换向过程 砂轮架的快进快退 砂轮架的周期进给 工作台液动手动互锁 尾架顶尖的退出 机床的润滑 压力的测量 8 压式变量叶片泵 14输出的压力油经先导电磁阀进入液动换向阀 12的左端油腔，液动换向阀的右端油腔经节流器 16和先导电磁阀的左位回油箱。液动换向阀左位接入系统工作，油路为： 进油路：过滤器泵 14单向阀 13液动换向阀 12 左位行程阀 8液压缸 7腔。 回油路：液压缸 7 腔液动换向阀 12左位单向阀 3行程阀 8液压缸左腔。 此液压系统功能，由于工作台空载，系统工作压力低，使液压控制顺序阀2 关闭，液压缸实现差动连接，根据限压式变量叶片泵的特性，这时 泵有最大流量，所以工作台向左快进。 2）工进 当快进到指定位置时，工作台上的挡铁压下行程阀，切断原来进入液压缸 无杆腔快速运动的油路。此时电磁换向阀的电磁铁 3力油只能经过调速阀 4 和电磁换向阀 9的右位进入液压缸左腔，由于油液要经过调速阀 4而使系统压力升高，是限压式变量叶片泵的流量减少，一直到与调速阀4 所通过的流量相同为止，此时进入液压缸无杆腔的流量由调速阀 4 开口大小决定；同时打开液控顺序阀 2，使液压缸右腔的油液通过液控顺序阀，背压阀 1流回油箱。其油路为： 进油路：过滤器泵 14单向阀 13液动换向阀 12 左位调速阀 4电磁换向阀 9右位液压缸 7腔左位。 回油路：液压缸 7右腔液动换向阀 12 左位液控顺序阀 2背压阀 1油箱。 3）死挡铁停留 当工作台完成工作进给后，碰上死档铁，工作台停止运动，是液压缸左腔压力升高，当压力升高到根据工艺要求的压力继电器 5的调定值时，压力继电器发出信号给时间继电器，是工作台在死挡铁停留一定时间后在开始下一动作。停留时间由时间继电器来调定。设置工作台死挡铁停留主要是满足加工零件的加工精度要求。 4）快退 工作台停留时间结束后，时间继电器发出工作台快速后退的信号 ，使电磁铁 1电， 2电，先导电磁阀右位接入系统，液动换向阀右位也接入系统。由于工作台快退时负载小，系统压力低，使限压式变量叶片泵的供油自动恢复到最大，工作台快速退回，其油路为 ; 进油路：过滤器泵 14单向阀 13液动换向阀 12 左位调速阀 4液 9 压缸 7腔左位。 回油路：液压缸 7左腔单向阀 6液动换向阀 12右位油箱。 5）原位停止 工作台快速退回到原位，挡块压下行程开关，发出信号，是电磁铁 13导电磁阀 11和液动换向阀 12处在中位，工作台停止运动。此时的液压泵输出的 液压油经单向阀 13 和液动换向阀 12中位流回油箱，在低压下卸载。 图 作台液压系统原理图 2. 砂轮架的快进快退运动 砂轮架的快进快退运动由快动阀操纵，由快动缸来实现。在系统图的状态下，快动阀右位接入系统，砂轮架快速前进到其最前端位置，快进的终点位置是靠活塞与缸盖 的接触来保证的，为了防止砂轮架在快速运动终点处引起冲击和提高快进运动的重复位置精度，快动缸的两端设有缓冲装置，并设有抵住砂轮架的闸缸，用以消除丝杠和螺母间的间隙。快动阀左位接入系统时，砂轮架快速后退带其最后端位置。 10 图 轮架液压 原理图 4. 砂轮架的周期进给运动 砂轮架的周期进给运动由进给阀操纵，由砂轮架进给缸通过其活塞上的拨爪棘轮、齿轮、丝杠螺母等传动副来实现。砂轮架的周期进给运动可以在工件左端停留时进行，可以在工件右端停留时进行，也可以在工件两端停留时进行，也可以不进行进给。这些均由选择阀的位置决定。在图示状态下，选择阀选定的是“双向进给”，进给阀在操纵油路的 左或向右移动一次，于是砂轮架便做一次间歇进给。进给量的大小由拨爪棘轮机构调整，进给快慢及平稳性则通过调节节流阀 5. 工作台液动手动的互锁 工作台液动和手动的互锁由互锁缸来实现。当开停阀处于图示位置时，互锁缸内通入压力油，推动活塞使齿轮 开，工作台运动时就不会带动手轮转动。当开停阀左位接入系统时，互锁缸接通油箱，活塞在弹簧作用下移动，使 作台就可以通过摇动手轮来移动，以调整工件。 6. 尾架顶尖的退出 尾架顶尖的退出是由一个脚踏式的尾架阀操纵，由尾架缸来实现。尾架顶尖只在砂轮架快速退出时才能后退以确保安全，因为这时系统中的压力油必须在快动阀左位接入时才能通入尾架阀处。 7. 机床的润滑 11 液 压泵输出的油液有一部分经精滤油器到达润滑稳定器，经稳定器进行压力调节及分流后，送至导轨、丝杠螺母、轴承等处进行润滑。 8. 压力的测量 系统中的压力可通过压力表开关由压力表测定，如：在压力表开关处与左位时测出的是系统的工作压力，而在右位时则可测出润滑系统的压力。 证了左、右两个方向运动速 度一致，又减少了机床的占地面积。 率损失小，这对调速范围不大，负 载较小且基本恒定的磨床来 说是合适的。此外，由于采用了回油节流调速回路， 液压缸回油中有背压力，可以防止空气渗入液压系统，且有助于工作稳定和加 速工作台的制动。 构紧凑，操纵方便，换向精度和 换向平稳性都较高。此外，这种操纵箱使工作台能作很短距离的高频抖动，有 利于提高切入式磨削和阶梯轴磨削的加工质量。 12 第 4 章 基本方案的制定和液压系统图的绘制 制定液压系统的基本方案 （ 1）制定调速方案 液压执行元件确定之后，其运动方向和运动速度的控制 是拟定液压回路的核心问题。 方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。对于一般中小流量的液压系统，大多通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。对高压大流量的液压系统，现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。 速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变化来实现。相应的调整方式有节流调速、容积调速以及二者的结合 容积节流调速。 节流调速一般采用定量泵供油，用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度。此种调速方式结构简单，由于这种系统必须用闪流阀，故效 率低，发热量大，多用于功率不大的场合。 容积调速是靠改变液压泵或液压马达的排量来达到调速的目的。其优点是没有溢流损失和节流损失，效率较高。但为了散热和补充泄漏，需要有辅助泵。此种调速方式适用于功率大、运动速度高的液压系统。 容积节流调速一般是用变量泵供油，用流量控制阀调节输入或输出液压执行元件的流量，并使其供油量与需油量相适应。此种调速回路效率也较高，速度稳定性较好，但其结构比较复杂。 节流调速又分别有进油节流、回油节流和旁路节流三种形式。进油节流起动冲击较小，回油节流常用于有负载荷 的场合，旁路节流多用于高速。 调速回路一经确定，回路的循环形式也就随之确定了。 节流调速一般采用开式循环形式。在开式系统中，液压泵从油箱吸油，压力油流经系统释放能量后，再排回油箱。开式回路结构简单，散热性好，但油箱体积大，容易混入空气。 容积调速大多采用闭式循环形式。闭式系统中，液压泵的吸油口直接与执行元件的排油口相通，形成一个封闭的循环回路。其结构紧凑，但散热条件差。 （ 2）制定压力控制方案 液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作压力或在一定压力范围内工作，也有的需要多 级或无级连续地调节压力，一般在节流调速系统中，通常由定量泵供油，用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。在容积调速系统中，用 13 变量泵供油，用安全阀起安全保护作用。 在有些液压系统中，有时需要流量不大的高压油，这时可考虑用增压回路得到高压，而不用单设高压泵。液压执行元件在工作循环中，某段时间不需要供油，而又不便停泵的情况下，需考虑选择卸荷回路。 在系统的某个局部，工作压力需低于主油源压力时，要考虑采用减压回路来获得所需的工作压力。 （ 3）制定顺序动作方案 主机各执行机构的顺序动作，根据设备类型 不同，有的按固定程序运行，有的则是随机的或人为的。工程机械的操纵机构多为手动，一般用手动的多路换向阀控制。加工机械的各执行机构的顺序动作多采用行程控制，当工作部件移动到一定位置时，通过电气行程开关发出电信号给电磁铁推动电磁阀或直接压下行程阀来控制接续的动作。行程开关安装比较方便，而用行程阀需连接相应的油路，因此只适用于管路联接比较方便的场合。 另外还有时间控制、压力控制等。例如液压泵无载启动，经过一段时间，当泵正常运转后，延时继电器发出电信号使卸荷阀关闭，建立起正常的工作压力。压力控制多用在带有液压夹具的机 床、挤压机压力机等场合。当某一执行元件完成预定动作时，回路中的压力达到一定的数值，通过压力继电器发出电信号或打开顺序阀使压力油通过，来启动下一个动作。 （ 4）选择液压动力源 液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。节流调速系统一般用定量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。容积调速系统多数是用变量泵供油，用安全阀限定系统的最高压力。 为节省能源提高效率，液压泵的供油量要 尽量与系统所需流量相匹配。对在工作循环各阶段中系统所需油量相差较大的情况，一般采用多泵供油或变量泵供油。对长时间所需流量较小的情况，可增设蓄能器做辅助油源。 油液的净化装置是液压源中不可缺少的。一般泵的入口要装有粗过滤器，进入系统的油液根据被保护元件的要求，通过相应的精过滤器再次过滤。为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁性过滤器或其他型式的过滤器。根据液压设备所处环境及对温升的要求，还要考虑加热、冷却等措施。 绘制液压系统图 面磨床液压系统图由拟定好的控制回路及液压源组合而成。 各回 14 路相互组合时要去掉重复多余的元件，力求系统结构简单。注意各元件间的联锁关系，避免误动作发生。要尽量减少能量损失环节。提高系统的工作效率。 为便于液压系统的维护和监测，在系统中的主要路段要装设必要的检测元件（如压力表、温度计等）。 图 7130磨床液压系统原理图 15 第 5 章 液压系统各个液压元件的计算及选择 液压系统的工况分析 磨床产品属性： 型号 床类型 平面磨床 重量 3500电机功率 形尺寸 229516732035加工精度 轮转速 1440大磨削尺寸 3001000400 工作台尺寸 3001000表 设备类型 机 床 农用机械或中型工程机械 液压机、重型机 械、起重运输机械 磨 床 组合机床 龙门刨床 拉 床 工作压力p/( 5 2 8 8 10 10 16 20 32 表 负载选择系统工作压力 负载 /0 系统压力/ 7 由于磨削不像切削钻削等机加工，产生的力比较小为 24000N。从表 以得到液压工作压力 P=2于要求动力滑台快进、快退速度相等，液压缸可选 用双作用单活塞杆式，并在快进时作差动连接。在此情况下，通常液压缸无杆腔的工作面积为有杆腔工作面积的两倍，即速比12/2。 在钻孔加工时，液压缸回油路上必须具有背压 ，以防止孔钻通时滑台突然前冲。在液压缸结构参数尚未确定之前，一般按经验数据估计一个数值。系统背压的一般经验数据为：回油路有调速阀或背压阀的系统取 现取液压缸回油背压推荐值取 2p 16 快进时，液压缸作差动连接， 管路中有压力损失，有杆腔的压力应略大于无杆腔，但其差值较小，可先按 退时回油腔中也应具有背压，这时也可按 算。 用工进时的负载值计算液压缸面积（取液压缸的机械效率 m 322 6122 3 4 8 5 . 1 2 1 3 . 3 0 6 1 0( ) 0 . 9 6 ( 4 2 0 . 6 ) 1 0 321 2 22 6 . 6 1 2 1 0A A A m 14 0 . 0 9 1 80 . 7 0 7 0 . 0 6 5d D m 将直径按 2348 1993(2001)圆整得： ； 由此求得液压缸两腔的实际有效面积为： 2 3 21 / 4 7 . 8 5 1 0A D m 2 2 3 22 ( ) / 4 2 . 8 2 6 1 0A D d m 根据上述液压缸两腔的实际有效面积值，可估算出液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率，如表 据此绘出工况图 4(a)所示： 表 液压缸在不同工作阶段的压力、流 量和功率值 工 况 负载/油腔压力2 /p 1 /p 3310 /( / )q m s 输入功率 /P 计算式 快进（差动） 启动 1 ( / )2 1 2 / ( )A p A A； 1 2 1()q A A v； 1P 速 恒速 17 工进 ( / )2 2 1/p A A； 12q 1P p q快退 启动 1 ( / )2 1 2/p A A； 23q A v； 1P p q加速 恒速 选择液压元件 压泵 在整个工作循环中液压缸的最大工作压力为 设进油路上的压力损失为 使压力继电器能可靠地工作，取其调整压力高出系统最大工作压力 小流量液压泵的最大工作压力应为： 1 3 . 6 8 7 0 . 8 0 . 5 4 . 9 8 7 P a 大流量液压泵在快进、快速运动时才向液压缸输油，由工况图可知，快退时液压缸的工作压力比快进时大，假设油路上的压力损失为 此时进油不经调速阀，故压力损失减少），则大流量液压泵的最高工作压力为： 2 0 . 4 3 4 0 . 5 0 . 9 3 4 P a 由图 4(a)工况图可知，该系统较简单，取泄漏系数 ，则两个液压泵的实际流量应为： 1 . 0 5 2 5 . 1 4 2 6 . 3 9 7 / m i 若溢流阀的最小稳定溢流量为 3L/由小流量泵单独供油时，其流量规格最少应为 根据以上压力和流量的数值查阅产品样本，最后确定选取 6 型双联叶片液压泵，其小泵和大泵的排量分 别为 6mL/r 和 26mL/r。当液压泵的转速 时该液压泵的理论流量为 ，若取液压泵的容积效率 ，则液压泵的实际输出流量为： 18 ( 6 2 6 ) 9 4 0 0 . 9 / 1 0 0 0 5 . 1 2 2 2 7 . 1 / m i n 2 6 . 3 9 7 / m i L 即所选液压泵的实际流量满足设计要求。 且由于液压缸在快退时输入功率最大，这时液压泵工作压力为 量为 液压泵的总效率 ，则液压泵驱动电动机所需的功率为： 0 . 9 3 4 2 7 . 1 0 . 66 0 0 . 7 5k W 根据此数值查阅电动机产品样本选取 6 型电动机， ，额定转速 9 4 0 / m 。 类元件及辅助元件的选择 根据阀类及辅助元件所在油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流量，可选出这些液压元件的型号及规格，如表 表 压元件和液压辅助元件的型号及规格 序号 元件名称 估计通过流量/(L/额定流量/(L/额定压力/定压降/号、规格 1 双联叶片泵 (2) 6 6+26)mL/r 2 三位五通电磁 阀 60 80 16 5 行程阀 50 63 16 向行程调速阀 ) m a x 1 0 0 / m i 调速阀 0 16 5 单向阀 60 63 16 单向阀 25 63 16 m a x 8 0 / m 19 7 液控顺序阀 25 63 16 背压阀 3 16 溢流阀 5 63 16 0 单向阀 25 63 16 m a x 8 0 / m 1 滤油器 30 63 16 2 压力表开关 16 测点 13 单向阀 60 63 16 m a x 8 0 / m 4 压力继电器 14 通径 此为电动机额定转速 9 4 0 / m 液压泵输出的实际流量 管 元件间连接管道的规格按液压元件接口处的尺寸决定，液压缸进、出油管则按输入、排出的最大流量计算。 由于液压泵选定之后液压缸在各个工作阶段的进、出流量已与原定数值不同，所以要重新计算，如表 20 表 压缸的进、出流量及运动速度 快 进 工 进 快 退 输入流量/(L/1 1 1 2( ) / ( ) q A A( 7 8 . 5 2 7 . 1 ) / ( 7 8 . 5 2 8 . 2 6 ) 1 1 2 7 排出流量/(L/2 2 1 1( ) /( 2 8 . 2 6 4 2 . 3 4 ) / 7 8 . 51 5 . 2 4 2q A q A2 2 1 1( ) /( 2 8 . 2 6 0 . 3 9 2 ) / 7 8 . 50 . 1 4q A q A2 1 1 2
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