自动加工车床液压传动系统的设计.doc

此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 目目 录录 1 设计方案的确定 1 1 1 设计思想 1 1 2 液压系统总体方案的确定 2 1 3 车床的工作原理 4 2 送料液压缸 5 2 1 送料机构设计 5 2 1 1 送料机构尺寸确定 5 2 1 2 四杆机构位置确定 5 2 1 3 求活塞所受的力 6 2 2 送料液压缸参数的确定 10 2 2 1 液压缸最大工作压力 10 2 2 2 缸的流量计算 10 2 2 3 缸的压力计算 11 2 2 4 缸的功率的计算 11 2 2 5 送料液压缸壁厚设计 12 2 3 送料液压缸的校核 12 3 夹具体液压缸 13 3 1 夹紧动作参数的确定 14 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 3 1 1 速度分析 14 3 1 2 流量分析 14 3 1 3 受力分析 14 3 1 4 功率分析 14 3 2 松夹动作时参数的确定 14 3 2 1 速度分析 14 3 2 2 流量分析 15 3 2 3 受力分析 15 3 2 4 功率分析 15 3 3 夹具体液压缸的壁厚计算 15 4 进退刀液压缸 16 4 1 车刀进给时切削力计算 16 4 2 进退刀液压缸相关参数计算 18 4 2 1 各个工作阶段的负载计算 18 4 2 2 各个工作阶段压力的确定 20 4 2 3 流量分析 20 4 2 4 功率分析 21 4 3 进退刀液压缸壁厚的计算 21 4 4 进退刀液压缸的尺寸校核 21 4 5 螺纹直径的确定 22 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 4 5 1 螺纹处直径的确定 22 4 5 2 螺杆直径的计算 23 5 泵的设计 23 5 1 确定泵的实际工作压力 23 5 2 确定泵的流量 23 5 3 选取泵 24 5 4 确定电机功率 24 6 液压控制系统的设计及元件的选择 24 6 1 液压控制系统的设计 25 6 2 各个动作的实现过程 25 6 3 控制元件的选取 26 6 4 管道及密封圈的选择 27 7 油箱的设计 28 7 1 求容积 28 7 2 求油箱的尺寸 28 7 3 验算油液温升 28 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 1 设计方案的确定 1 1 设计思想 按设计任务书的要求 由于是大批量生产且加工时间短 加工一件仅用几秒 显然不 能用手动加工 否则辅助时间就大大超过加工时间 生产效率极低 而且个人的劳动强度 大 为了提高生产率 把个人从反复的机械的体力劳动中解脱出来 降低他们的劳动强度 因此决定设计一台全自动加工专用加工车床 来完成对工件的加工 从而大大减短了辅助 时间 提高了生产率 另外 针对加工的零件是童车上的脚踏板轴 负载小 且精度要求又提高 因此在设 计过程中 以最低的成本为根本点 从节约材料的角度出发 尽可能利于一些型刚 废旧 材料 在强度允许的情况下 尽量采用广泛使用且价格便宜的材料 Q235A 力求达到最低的 成本 自动车床区别于普通车床和数控车床 它是通过液压系统控制刀具的运动而实现自动 控制 其特点是受人为因素小 一次性加工多道工序 因此具有精度稳定 效率高的优势 适应大批量单品种的零件加工 金属切削机床是应用液压技术较广泛的领域之一 采用液压传动技术与控制的机床 可在较宽范围内进行无级调速 具有良好的换向及速度换接性能 易于实现自动工作循环 对提高生产效率 改进产品质量和改善劳动条件 都起着十分重要的作用 1 作为自动加 工车床来说 采用液压传动与控制仍然是它自动化的重要途径 本论文针对自动加工的液 压系统进行设计 液压系统的设计其实就是液压站的设计 它是独立的液压装置 它按驱动装置要求供 油 并控制油流的方向 压力和流量 它适合用于主机与液压装置分离的各种液压机械下 在用的时候只要将液压站与主机上的执行机构 油缸和油马达 用油管相连 液压机械即 可实现各种规定的动作 各种循环液压站是由泵装置 集成块或阀组合 油箱组合而成 2 各部件功能如下 泵装置 上装有电机和油泵 它是液压站的动力源 将机械能转化为液压油的动力 能 集成块 是由液压阀及通道体组合而成 它对液压油实行方向 压力 流量调节 阀组合 是板式阀装在立板上 板后管连接 与集成块功能相同 油 箱 是钢板焊的半封闭容器 上还装有滤油网 空气滤清器等 它用来储油 油 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 的冷却 及过滤 液压站的工作原理如下 电动机带动油泵旋转 泵从油泵中吸油后打油 将机械能转 换成液压油的压力能 液压油通过集成快 或阀组合 被液压阀实现了方向 压力 流量 调节后经过外接管路传输到液压机械的油缸或油马达中 从而控制了液动机方向的变换 力量的大小及速度的快慢 推动各种液压机械做功 在知道了各部件的功能以及液压站的 工作原理后下面就对液压系统的总体方案设计一下 1 2 液压系统总体方案的确定 自动控制机床一般有电气控制和电气 液压联合控制及机械控制三种但通常采用电气 液压联合控制方式 它有结构简单 动作灵活 平稳 所用的控制元件少等优点 但它也 有泄露 灵敏度不够高等缺点 而所需设计的车床在这方面上的要求又不是很高 因此决 定采用电气 液压联合控制为所需设计机床的控制方式 首先 所需设计的车床是专用机床 所加的工件除在长度方向有系列外 其他方面的 大小 要求都一样 而且其加工工艺简单 无需变速 可用一固定转速 因此可考虑采用 单轴传动 加以简化机床的总体结构 这也是符合 全自动加工车床的要求 从电机出发的扭矩 通过皮带轮直接传递给主轴 由于每件的加工工时极短 如果采 用频频开起电机的方法来进行控制 显然不实际 否则电机频频起动会导致于被破坏 针 对这个问题可用一个电磁摩擦离合器就可以在电机正常运转的情况下 切断对主轴扭矩的 传递 为以后的动作做准备 之后 送聊缸开始工作当送料到位夹紧后 又由电磁摩擦离 合器接通主轴的扭矩传递 开始对工件加工 虽然在送料过程中主轴有可能还处于惯性转 动状态 但如果工件开始保持较长的一部分在夹头体内 即使在送料过程中也不至于会飞 出 避免造成不必要的麻烦 加上把落料架做到适当点 那就更安全了 其次要有三个液压缸参与工作 这就是送料 装夹进刀三个液压缸 送料液压缸可以 选用一般的液压缸 出来有一个摆杆机构 还由于加工的工件有三个系列长度 因此在送 料机构中应安装有一个调整弹簧 起长度方向的调节作用 液压系统的设计其实就是液压站的设计 液压控制系统的整个设计流程实质分为两个 部分 一 是系统的工能原理设计 二是系统的结构设计 它包括液压能源的选定 液压 装置的设计 电气控制装置的设计等 液压控制系统的功能原理设计完成之后 可根据所 选择或设计的液压元件和辅件 进行液压系统的结构设计 3 所设计的液压控制系统图包 括液压装置及部件的装配图 零件图及液压原理图 系统外形图 安装图 管路布置图 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 电路原理图 零件明细表 液压标准液压元器件及标准件 设计任务书 设计说明书等技 术文本 液压装置设计是液压控制系统功能原理设计的实体 也可以说飞整个液压系统设计过 程的归宿 一个液压控制系统能否可靠有效地运行 在很大程度上取决于液压装置设计质 量的优劣 从而使液压系统设计过程中成为一个相当重要的环节 故设计者必须重视设计 液压装置总体分为两种类型 一 分散配置型 二集中配置型 分散配置型液压配置 是将液压控制系统的液压泵及其驱动电动机 执行原器件和辅助元件按照机械设备的布局 工作特性和操作要求等分散设计在主机的适当位置 液压系统各组成元件通过管道连接起 来 分散配置型液压装置的优点是节省安装空间 缺点是元件布置零乱 安装维护复杂 4 集中配置型液压装置 是将系统的执行器安放在主机上 而将液压泵及其驱动电机 辅助元件等安装在主机之上 按照操作执行器的液压控制安放位置及液压站的功能 又可 进一步将液压站分为动力型液压站和复合型液压站两种类型 散装在主机各适当位置上的 动力型液压站 其形态较为简单 它主要由液压泵其驱动电机 油箱及附件 少数控制元 器件等组成 因此经常称之为液压站 5 器主要功能是为液压执行提供一定压力 流量 而系统的控制任务主要有散装在主机各处的控制阀来承担 复合型液压站是将系统中液压泵及其驱动电机 油箱及附件 液压控制装置及其它辅 助元器件等安装在主机之上 系统的执行器仍然安装在主机上 复合型液压站不仅具有向 执行器提供液压动力的功能 同时还兼具控制调节功能 按照液压控制装置是否安装在液 压站上 此种液压站又可分为整体式液压站上 分离式液压站是将液压泵及电动机和油箱 及附件 液压控制装置和蓄能器等分散装成液压站 液压阀组等几部分 各部分之间按照 液压系统原理图中确定的油路连接起来 6 1 3 车床的工作原理 从电机输出的扭矩通过挠性爪型联轴器传递给主轴 再由主轴传给液压泵使之运转 之后机床的运作可分为送料 定位 装夹 进刀 同时送料机构复位 退刀 同时松夹 现 在来分别论述以上运动的实现过程 1 送料 液压油出来经过油管 直角管 直角管接头和软管 进入送料缸的活塞杆进出移动 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 活塞杆缩回时 由于杆的端部用销轴与摆杆连接因此带动摆杆向右摆动 摆杆通过连接块 与拨动体连接 此时拨头体向右运行 从而推动工件实现送料 2定位 在送料过程当技术体运行到一定的位置时 与定位机构的连杆碰撞 使连杆压下 从而经 过一系列的连杆机构 使定位机构的摆杆摆下 与工件接触 阻碍工件向前运行 使工件 定位 3 装夹 在定位的同时 拨头体也压下行程开关 给电气液压联合控制系统一个信号 使夹紧液压 缸进入工作状态从而夹紧工件 4 进刀 同时送料机构复位 在夹紧液压缸夹紧工作后进油口的压力急剧上升 这时通过压力继电器直接给电气 液压 控制系统一个信号 控制进刀液压缸实行进刀 送料液压缸进行复位 并与之同时控制电 磁摩擦离合器工作 使主轴运转 5 退刀 同时松夹 当进刀缸的活塞杆运行到规定的行程时 由于行程开关挡块的作用 不可能再向前运行 同样进油口的压力急剧升高 压力继电器给电 液控制系统一个信号 通过电 液控制系统 的作用 使进刀液压缸进行退刀 同时使电磁摩擦离合器断电 切断主轴扭矩的传递 与 此同时进到缸的活塞退了一定的行程时 活塞杆的端部上的行程挡块又和微调手轮上的盖 板发生碰撞 由于微调手轮是用螺纹固定于进刀缸的缸盖上 因此活塞杆不可能在退了 此时进油口的压力急剧上升 压力继电器给电 液控制系统一个信号 使之控制夹紧缸 松 夹 6 送料 松夹到一定的程度时 装夹缸的活塞杆碰上行程开关 通过电液控制系统 使送料缸又开 始送料 把加工完的一个零件顶出落料 从而开始下一个运动的循环 2 送料液压缸 2 1 送料机构设计 2 1 1 送料机构尺寸确定 初步确定 滑块轨道与支点垂直距离 AB300mmBC20mmA 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 AB BChABBC 即 30020 h 30020 mm 即280320mmmm 在此区间 可保证机构无工件死点 如果太大 滑块可能达不到行程 h 1 L240mm 初选 初步设计机构如图 2 1 所示 285hmm 图 2 1 送料机构图 2 1 2 四杆机构位置确定 1 285 240 300 20 hmm Lmm ABmm BCmm 图 2 2 四杆机构图 如图 2 2 所示 点为滑块的两个极限位置 对应摆杆的两个极限位置 设两极C C B B 限位置 与竖线夹角为 在中B B OA 1 2 Rt OAC OAC arctan OC AO 120 285 22 8 BAC 222 arccos 2 ABACBC ABAC 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 2222 22 30012028520 arccos 2 300 120285 3 3 1 26 1BACOAC 2 19 5OACBAC 22 120285309 2320ACmmmm 可见滑块行程在之内 又满足了不出现死点 7 240mm 2 1 3 求活塞所受的力 1 求负载 送料机构对速度变化没有严格要求 若只考虑阻力负载 为简化计算 忽略惯性力 阻力负载 公式 2 1 f F 13 3Mmf g 2 73 0 1230 13 9 8 3 9N 求活塞杆上的力DE ED F 图 2 3 活塞杆受力图 设轨道夹角为活塞杆与水平方向夹角 摆杆与竖直线夹角 8 为BC DE AB 图 2 3 所示 285300BFCOS 公式 2 2 arcsin BF BC 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 285300cos arcsin 20 中Rt DEG 公式 2 3 arctan EG DG 100 100cos arctan 300 100sin 活塞受力分析如图 2 4 所示 图 2 4 活塞受力图 根据力平衡方程有 公式 2 4 f F BC F COS cos f BC F F 摆杆受力分析如图 2 5 所示 图 2 5 摆杆受力图 对点求距得A 公式 2 5 sinsin CBED ABFFAD 由图三可求得 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 2 2 2 2 ABCAOCBCO 22 公式 2 6 300sin3sin 100sinsin CBCB DE FF F 3sin cos sin f F 3 3 9sin 2 cossin 2 2 求活塞杆拉力及滑块位移如图 2 6 所示 图 2 6 活塞杆拉力图 以滑块左极限位置为参考位置滑块位移为 120300sin20cosl 活塞杆的位移为 22 100100cos 26 1 300100sin 26 1 l 22 100100cos 300100sin 300sin20cos 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 22 344 1100 1cos 3sin 取不同的 的值列于表 2 1 所示 ED Fl l 表 2 1 3 求活塞杆 的速度 因为 BCAB 且滑块匀 速运动 1 3 ADAB 且离E D点较远 可推知活塞杆速度近似为恒速且 77 4 25 8 240 80 l Vmm s t 26 mm s 4 液压缸的负载和速度图 9 如图 2 7 和 2 8 所示 图 2 7 负载图 26 12520151050 5 10 15 19 5 1 71 571 030 60 270 0700 070 310 711 23 51 24098 89 13 8 31 5 43 86 48 6 43 86 31 5 6 34 ED FN 18 57 16 22 12 29 10 910 410 711 712 713 012 511 2 l mm 08 3337 261 885 0108 3133 2160 6189 1217 1240 l mm 01 79 818 226 735 444 152 861 570 077 4 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 图 2 8 速度图 2 2 送料液压缸参数的确定 选取液压缸的类型及安装方式 根据液压缸拖动的工作机构运动要求 选用活塞式液压缸 液压缸的安装 连接方式也根据题目要求选用尾部球头 10 2 2 1 液压缸最大工作压力 由图 2 7 及以上分析知 缸所受的最大负载为 18 57N 若考虑惯性力 取 25N max F 根据已知条件 D 40mmd 22mm 工作压力 最大工作压力 公式 2 7 F p A 4 22 25 2 85 10 4022 4 a p 2 2 2 缸的流量计算 送料时流量 公式 2 8 12 QAV 22 26 4022 1 37 min 4 L 复位时的流量 21 QAV 2 26401 96 min 4 L 2 2 3 缸的压力计算 由图 1 3 知在时 F 曲线近似于一条接近 18 57N 的直线 在010lmm 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 时 F 约为 11N 074 4lmm 在时010lmm 公式 2 9 1 2 F A 4 22 18 57 2 12 10 4022 4 a p 1 1 F A 4 2 18 57 1 48 10 40 4 a p 在时074 4lmm 2 2 F A 4 22 11 1 26 10 4022 4 a p 2 1 F A 4 2 11 0 88 10 40 4 a p 2 2 4 缸的功率的计算 在时010lmm 111 PQ 34 1 37 102 12 1029W 34 121 1 96 101 48 1029PQW 在时074 4lmm 212 pQ 34 1 37 101 26 1017 26W 222 PQ 34 1 96 100 88 1017 26W 附 送料缸的工况图如图 2 9 所示 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 图 2 9 送料液压缸工况图 2 2 5 送料液压缸壁厚设计 根据系统最大工作压力取液压缸的额定压力 4 1 2 85 10 a p 4 1 3 10 na ppp 液压缸的材料选用 Q235 故 11 6 100 10 a P 取 5 160 10 na pp 1 5 yn pp 根据 公式 2 10 2 y P D 1 1 5 2 p D 4 6 1 5 3 1040 0 009 2 100 10 mm 为了设计个安装的方便 取 一般选活塞杆为实心杆 2mm 2 3 送料液压缸的校核 活塞杆细长比 公式 2 11 4 2 4 4 64 lll l dJA d d 又有 DE 杆长度 22 lEGDG 22 100 100 300 100sin COS 22 100 1 cos 3sin 22 100 11 2cos6sin100 114cos36sin 0 2m 取 DE 杆安装长度为0 15m 当活塞杆细长比时 可用戈登 兰金公式计算临界载荷 12 此时 l m n k k F 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 公式 2 12 2 1 c k f A F a l n k 柔性系数 参照 12 表 4 4 取m85m 材料强度实验值 见 12 表 4 14 取 c f490 ca fmp 实验常数 见 12 表 4 14 取 aa 1 5000 式中 末端条件系数 见 13 表 4 13 取n2n 由 4ll kd 3 4 0 15 22 27 22 10 85 2m n 120 故 l m n k 2 1 c k f A F a l n k 2 8 5 2 0 022 4 9 10 4 1 73 10 1 122 27 10000 N 安全系数一般取 3 5 故取 4 n 4 k F n F 5 1 73 10 9331 1 18 57 所以杆的稳定性足够 3 夹具体液压缸 活塞结构简图 110 80 36 88 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 图 3 1 活塞结构图 3 1 夹紧动作参数的确定 3 1 1 速度分析 活塞杆结构尺寸如上图已知 故只需计算流量 夹紧时 公式 3 1 2 1 3 6 0 5 l vmm s 3 1 2 流量分析 22 12 6 11088 4 QVA 1 2 minL 3 1 3 受力分析 夹紧缸的推力 取 公式 3 2 t F F 0 8 4600 5750 0 8 N 所以压力 6 1 22 2 5750 1 68 10 0 110 088 4 a F P A 3 1 4 功率分析 63 111 1 68 101 2 60 1033 6PQW 3 2 松夹动作时参数的确定 3 2 1 速度分析 2 1 3 6 0 5 l vmm s 3 2 2 流量分析 22 21 6 11080 1 6 min 4 QVAL 3 2 3 受力分析 压力 6 2 22 2 5750 1 28 10 0 110 08 4 a F P A 3 2 4 功率分析 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 63 222 1 28 101 6 60 1034 13PQW 附 夹具体液压缸的工况图如图 3 2 所示 图 3 2 夹具液压缸工况图 3 3 夹具体液压缸的壁厚计算 根据工作压力 6 1 68 10 a pp 取额定压力 6 2 10 na pp 时 5 160 10 na pp 1 5 yn pp 根据 6 6 1 5 2 10110 1 65 2 2 100 10 y p D mm 取2mm 44 0 15 7 5120 0 08 l m n d 2 8 6 22 0 08 4 9 10 4 2 45 10 1 1 1 7 5 10000 c k f A FN a l n k 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 安全系数 4 6 2 45 10 425 7 5750 K F n F 杆的稳定性足够 4 进退刀液压缸 刀具切削工件使金属层变形的过程也就是刀具和工件之间力的相互作用过程 切削力直接 影响切削热的产生 并进一步影响刀具的磨损 刀具使用寿命 加工精度和已加工表面质 量 切削力又是计算切削功率 制定切削用量 设计机床夹具的重要参数 由此下面来对 切削力计算 13 4 1 车刀进给时切削力计算 a 切槽 计算切削深度 14 9 863 8 1 9 22 tmm 进刀量 1 0 1 smm s 切削力 公式 4 1 0 720 8 11 Z ZP PC ts 公式 4 2 1 1 0 730 67 11 y yP PC ts 公式 4 3 11 388 141 Zy PP CC 1 0 720 8 388 1 90 1956 38 Z PN 1 0 x P b 倒角 22 45 1 0 1 tmm smm s 棒料的线速度 公式 4 4 min 2 1400 3vnr nrpm rmm min 2 3 14 1400 326 37 minvm max 2 4 943 1 minvnR Rmmm 计算切削力 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 2 2 2 2 2 2 2 2 2 0 750 15 2 2 0 90 60 3 22 0 20 4 2 2 285 198 271 Z y x Z y x ZP yP xP P P P PCt sv PCtsv PCt sv C C C 切削力应以最大值为准 22 0 750 15 2 2min Z ZP PCt sv 0 750 15 285 1 0 127 32302 5N 2 2 0 90 60 3 22max y yP PCtsv 0 90 60 3 198 10 144 61521 8N 2 2 0 20 4 2 2min X xP PCt sv 0 20 4 271 1 0 127 32446 3N C 总切削力 12 956 38302 51258 8 ZZZ PPPN 12 472 1 1521 81993 9 yyy PPPN 12 0446 3446 3 xxx PPPN 切削力以最大为准 故1993 9 ty FPN 4 2 进退刀液压缸相关参数计算 4 2 1 各个工作阶段的负载计算 15 静摩擦负载 公式 4 5 s fsn FGF 2 120 9 80 2352N 动摩擦负载 公式 4 6 d fdn FGF 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 1 1 120 9 80 1293 6N 惯性负载 一般取 公式 4 7 m Gv F gt 0 5 v t 2 1 5 m s 120 0 560N 1 启动时 2352 2475 8 0 95 s f m F FN 2 加速时 1293 660 1424 8 0 95 d fm m FF FN 3 快进时 1293 6 1361 7 0 95 d f m F FN 4 工进时 1993 9 1293 6 3460 5 0 95 d tf m FF FN 5 快退时 1293 6 1361 7 0 95 d f m F FN 表 4 1 液压缸在各工作段的总机械负载见下表 运动阶段计算公式总机械负载 F N 起动 s fm FF 2475 8 加速 d fmm FFF 1424 8 快进 d fm FF 1361 7 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 工进 d tfm FFF 3460 5 快退 d fm FF 1361 7 根据负载计算结果和已知的各阶段的速度 16 可绘出负载图 和速度图 见Fl vl 下图 横坐标以上为液压缸活塞 前进时的曲线 以下为液压缸活塞退回时的曲线如图 4 1 和 4 5 所示 图 4 1 速度图 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 图 4 2 负载图 4 2 2 各个工作阶段压力的确定 由已知条件知50 16Dmm dmm 启动时的工作压力 6 1 1 22 2 2475 8 1 4 10 5016 4 a F P A 加速时的工作压力 6 2 2 22 2 1424 8 0 8 10 5016 4 a F P A 快进时的工作压力 6 3 3 22 2 1361 7 0 77 10 5016 4 a F P A 工进时的工作压力 6 4 4 22 2 3460 5 1 96 10 5016 4 a F P A 返回时的工作压力 6 5 5 2 1 1361 7 0 69 10 50 4 a F P A 4 2 3 流量分析 快进时 22 121 5016 60 63 min 4 QAVL 工进时 22 222 5016 20 21 min 4 QAVL 退刀时 2 313 5060 7 min 4 QAVL 4 2 4 功率分析 快进时 36 111 0 63 60 101 4 1014 7PQW 工进时 36 222 0 21 60 101 96 106 86pQW 退刀时 306 333 0 7 60 100 69 108 05PQW 附 进退刀液压缸工况图如图 4 3 所示 附 进退刀液压缸工况图 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 图 4 3 进 退刀液压缸工况图 4 3 进退刀液压缸壁厚的计算 根据最大工作压力 取额定压力 6 max 1 96 10 a p 6 2 10 na p 当时 6 16 10 na p 1 5 yn p 根据 17 6 6 1 5 2 1050 0 75 2 2 100 10 y p D mm 为了方便设计和安装去2mm 4 4 进退刀液压缸的尺寸校核 细长杆比 3 44 0 5 37120 16 10 l m n d 2 8 4 22 0 016 4 9 10 4 8 67 10 1 1 137 10000 c k f A FN a l n k 4 4 8 67 10 25 3460 5 k F n F 所以杆的稳定性足够 4 5 螺纹直径的确定 进退刀液压缸活塞杆上 行程档快处螺纹直径的计算及固定在缸体的螺杆的直径的计 算 4 5 1 螺纹处直径的确定 直径 d 的计算 材料选用 45 号钢 公式 4 8 1 3 t p F d 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 公式 4 9 s p p s 6 62 360 10 42 35 10 8 5 N m 3450 6 t FN 6 1 3 3460 5 10 42 35 10 d mm 验算 最大应力 max 22 1 661 66 3460 5 57 4 0 01 t a F MP d 极限 360 180 22 s a MP 应力幅 公式 4 10 2 1 57 ct a k F d 0 2 c k 2 0 2 3460 5 4 4 1 57 0 01 aa MP 公式 4 11 1 T a ap S k 1 1 200 3 3 Tap Sk 1 200 22 22 3 3 aa MP 强度足够 4 5 2 螺杆直径的计算 直径的计算 受载荷性质与螺纹处相同 材料用 35 号钢 1 3 t p F d 3460 5 t FN 6 63 235 10 27 65 10 8 5 s p p N m S 取 6 1 3 3460 5 12 7 27 65 10 dmm 15dmm 验算 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 最大应力 max 22 1 661 66 3460 5 25 5 0 015 t a F MP d max 235 117 5 22 s a MP 应力幅 22 0 2 3460 5 1 96 1 571 57 0 015 cc aa k F MP d 1 1 140 15 56 3 3 T aaa ap MP S k 强度足够 5 泵的设计 5 1 确定泵的实际工作压力 B p 前面已算的最大额定压力为 6 2 2 10 a pMP 公式 5 1 2B PPP PPP 总 总沿程局部 对于油路采用调速阀系统可初估为 故取P 总 5 5 1510 a P 1 a PMP 总 所以 66 2 1 103 10 Ba PP 5 2 确定泵的流量 确定液压泵的流量 为泄漏系数取 maxB QkQ k1 1k 由分析知第五阶段流量最大 max QQQ 退松 0 7 min 1 6 min2 3 minLLL 公式 5 2 maxB QkQ 3 1 1 2 3 102 53 minL 5 3 选取泵 根据液压泵最大工作压力和流量 6 3 10 a p pp 2 53 min P QL 选取泵为型 输出流量为 1 2 5YB 3 8 minL 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 5 4 确定电机功率 公式 5 3 3 10 PP P P Q N 泵的最大工作压力 p p 泵的额定流量 P Q 泵的机械效率 取值为 0 8 63 33 3 103 8 60 10 0 24 100 8100 8 PP P Q NKW 选型电动机 18 额定功率为 转速8024Y 0 75kw1390 minr 6 液压控制系统的设计及元件的选择 确定液压泵的类型及调速方式 19 参考同类机床 选用单作用叶片泵供油 调速阀进油节流调速的开式回路 选用执行元件 因系统动作循环要求正向快进和工作 反向快退 且快进和快退的速度相同 因此选 用单活塞液压缸 换向回路的选择 本系统对换向的平稳性没有严格的要求 所以选用电磁换向阀的换向回路 选用了三 位四通换向阀 为了提高换向的位置精度 采用死挡铁和压力继电器的行程终点返程控制 组成液压系统绘原理图 将上述所选定的液压回路进行组合 并根据要求作必要的修改补充 即组成如图 6 1 所示的液压系统图 6 1 液压控制系统的设计 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 图 6 1 液压控制系统原理图 1 送料缸 2 夹具缸 3 进刀缸 4 单向调速阀 5 行程阀 6 三位四通换向阀 7 溢流阀 8 单作用叶片泵 9 过虑器 6 2 各个动作的实现过程 1 送料 当按下启动按钮 X 后 1DT 得电也就是电液换向阀左位 压力油经单向调速阀流入送 料液压缸的有杆腔 使送料液压缸开始送料 2 装夹 送料到适当位置时碰上行程开关 2J 行程开关发出电信号给控制电磁阀 4DT 得电 液压油经过调速阀 10 流入夹具缸的有杆腔 从而实现夹紧工动作 3 进刀 送料机构复位 夹紧缸把工件夹紧到一定程度时碰到行程开关 3J 压力继电器 1YT 分别给信号于 2DT 6DT 和 MC 使 2DT 得电送料机构开始位置 使 6DT 得电 液压油经过单向调速阀 4 流入 进刀缸的有杆腔 进刀液压缸开始进刀 与此同时 MC 电磁摩擦离合器动作 接通主轴的 扭矩传动 使主轴运转 4 碰到挡铁 刀架停留 当进刀液压缸加工工件到一定程度时碰到挡铁 此时挡铁的作用刀架停留 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 5 退刀同时松夹由于挡铁的作用使刀架停留 此时使压力继电器 2YT 给信号于 3DT 5DT 3DT 得电 压力油经过减压阀 8 单向阀 9 单向调速阀 4 流入液压缸的无杆腔 夹紧液压缸松开为送料液压缸创造条件 5DT 液压油经过单向调速阀 4 流入进刀缸的无杆腔 从而实现退刀 MC 失电切断主轴的扭矩传递 6 3 控制元件的选取 液压控制阀 简称液压阀 在液压系统中的功用是通过控制调节液压系统中油液的流 向 压力和流量 使执行器及其驱动的工作机构获得所需的运动反向 推力 转矩 及运 动速度 转速 等 任何一个液压系统 无论其如何简单 都不能缺少液压阀 同一工艺 目的的液压机械设备 通过液压阀的不同组合使用 可以组成油路结构截然不同的多种液 压系统方案 因此 液压阀是液压技术中品种与规格最多 应用最广泛 最活跃的部分 元件 一个新设计或正在运转的液压系统 能否按照既定要求正常可靠运行 在很大程 度上取决于其中所采用的各种液压阀的性能优劣及参数匹配是否合理 控制阀元件的规格根据系统最高工作压力和最大流量 在标准元件的产品样本中选取如图 6 1 所示 表 6 1 控制元件的选取 序号元件名称最大流量 L min型号 4 单向调速阀 1 96L minQF3 6aB 5 行程阀 0 7L min24C 10B 6 电磁换向阀 1 96L min34DYO B32H T 7 顺序阀 0 7L minXDIF B20F 8 单作用叶片泵 3 8L minYB1 2 5 9 过虑器 7 6L minXU 10200 6 4 管道及密封圈的选择 管道内径计算 各缸的出油口管道直径应保证满足该液压缸通过的最大流量 流经液压缸有杆腔和无杆 腔油管的实际最大流量分别为 按照 20 表 1 15 的推荐值取油管内1 3 minL1 96 minL 油液的允许流速为 0 6 m s 公式 6 1 max 4Q d v 有 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 3 4 1 37 60 10 6 9 3 14 0 6 mm 3 max 44 1 96 60 10 8 3 3 14 0 6 Q dmm v 无 选择管道直径 8dmm 有 10dmm 无 管道壁厚的计算 公式 6 2 2 pd 管道内最高工作压力 管道内径d 管道材料的许用应力 6 6 1 96 1043 0 42 2 2 100 10 pd mm 为了设计和安装的合理取mm2 密封圈的选择 密封装置的功能是防止液压系统中工作介质的内外泄漏与外界灰尘 金属屑等异物的 侵入以及由此引起的污染 保证液压系统正常工作 对密封装置的主要要求有 在一定的 压力 温度范围内具有良好的密封性能 有相对运动时 密封装置引起的摩擦系数小且摩 擦力稳定 耐磨性好 耐腐蚀 不易老化 寿命长 磨损后在一定程度上能自动补偿 结 构简单 制造维护方便 价格低廉 本液压系统采用的密封圈为 O 型密封圈 它用耐油橡胶压制而成的圆界面密封件 依 靠预压缩消除间隙而实现密封 能随着压力 P 的增大自动提高密封件与密封表面的接触应 力 从而提高密封作用 且能在磨损后自动补偿 结构简单 密封性好 价廉 范围广 既可用于外径或内径密封也可以用于端面密封 高低压均可用 密封压力最高可达 100MP 或更高 作往复运动密封时 最大运动速度达 0 5 S 密封圈型号为 10 0 303452 1 92GGB 7 油箱的设计 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 7 1 求容积