铣床液压系统设计[机械毕业论文 答辩通过]

需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载摘要本次毕业设计的是铣床的液压设计，铣床是根据工件加工需要，以液压传动为基础，配以少量专用部件组成的一种机床。在生产中液压专用铣床有着较大实用性，可以以液压传动的大小产生不同性质的铣床。此次设计主要是将自己所学的知识结合辅助材料运用到设计中，巩固和深化已学知识，掌握液压系统设计计算的一般步骤和方法，正确合理的确定执行机构，选用标准液压元件，能熟练的运用液压基本回路，组成满足基本性能要求的液压系统。在设计过程中最主要的是图纸的绘制，这不仅可以清楚的将所设计的内容完整的显示出来，还能看出所学知识是否已完全掌握了。整个设计过程主要分成六个部分参数的选择、方案的制定、执行元件的设计、图的编制、铣床液压系统的设计以及最后有关的验算。主体部分基本在执行元件和液压系统的设计两部分中完成的。关键词专用铣床，液压传动，回路，油缸需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载ABSTRACTTHEGRADUATIONDESIGNISSEMIAUTOMATICHYDRAULICSPECIALMILLINGMACHINE,HYDRAULICDESIGNSPECIALMILLINGMACHINEISBASEDONNEEDSOFWORK,BASEDONHYDRAULICTRANSMISSION,MATCHWITHAFEWSPECIALPARTSOFAMACHINETOOLDURINGPRODUCTIONHASGREATPRACTICALHYDRAULICSPECIALMILLINGMACHINE,CANWITHHYDRAULICDRIVESIZEPRODUCESDIFFERENTNATUREOFTHEMILLINGMACHINETHISDESIGNISMAINLYWITHMYOWNKNOWLEDGEWILLBEAPPLIEDTODESIGNOFAUXILIARYMATERIALS,STRENGTHENINGANDDEEPENINGPRIORKNOWLEDGEOFHYDRAULICSYSTEMDESIGNCALCULATION,THEGENERALPROCEDUREANDMETHODTODETERMINETHECORRECTMETHODOFACTUATOR,CHOOSESTANDARDHYDRAULICCOMPONENTS,CANSKILLEDUSINGHYDRAULICBASICCIRCUIT,COMPOSITIONSATISFYBASICPERFORMANCEREQUIREMENTSOFTHEHYDRAULICSYSTEMINTHEDESIGNPROCESSOFTHEMAINISDRAWING,WHICHNOTONLYCANCLEARLYDRAWNDESIGNEDBYTHECOMPLETENESSOFTHECONTENTSWILLSHOWOUT,STILLCANSEEWHETHERTHEKNOWLEDGEALREADYCOMPLETEMASTERYTHEWHOLEDESIGNPROCESSMAINLYDIVIDEDINTOSIXPARTSPARAMETERSELECTION,PLANFORMULATION,THEFIGURECARDPLANNING,SPECIALMILLINGMACHINEDESIGN,HYDRAULICSYSTEMDESIGNANDFINALRELEVANTCALCULATINGTHEMEPARTINCLUDESGRAPHPREPARATIONANDHYDRAULICSYSTEMDESIGNKEYWORDSSPECIALMILLINGMACHINE,HYDRAULICTRANSMISSION,LOOP，CYLINDER需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载目录第一章绪论511选题背景512国内外专用铣床的发展和研究状况5121国外研究现状5122国内研究现状613国内外数控机床技术发展的趋势7第二章工况分析921设计要求922工况分析9221运动分析9222负载分析10第三章执行元件液压缸的设计1231液压缸主要尺寸的确定12311液压缸的工作压力的确定12312液压缸内径D和活塞杆直径D的确定12313液压缸工况图的绘制16314液压缸壁厚和外径的计算18315液压缸工作行程的确定19316缸盖厚度的确定20317最小导向长度的确定20318缸体长度的确定21319固定螺栓得直径21SD3110液压缸强度校核2132液压缸的结构设计23321缸体与缸盖的连接形式23322活塞杆与活塞的连接结构24323活塞杆导向部分的结构25324密封装置25需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载325缓冲装置27326排气装置28327液压缸的安装结构28第四章液压系统方案拟定2941调速回路方案选型与分析29411方案一节流调速29412方案二容积调速29413方案三容积节流调速3042快进回路方案选型与分析31421方案一液压缸差动连接快速调速32422方案二采用蓄能器的快速调速32423方案三双泵供油快速调速3343夹紧回路的选择33第五章液压系统设计计算和元件选型3551液压泵的选择35511泵工作压力的确定35512泵的流量确定35513选择液压泵的规格35514确定液压泵的驱动功率3652液压阀的选型3753液压辅助元件的选择38531液压管道尺寸的确定38532液压油箱容积的确定38第六章液压系统的验算3961压力损失的验算3962发热温升的验算41结论43致谢44参考文献45附录英文文献翻译46英文文献翻译原文51需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载第一章绪论11选题背景铣床是一种主要用于金属切削的机床。于1818年由美国数位机械工程师共同发明的。铣床是用于切削平面，或者用特殊的形状的铣刀铣出成型表面、螺旋槽或齿轮的齿形等。铣床分为卧式铣床、立式铣床、龙门铣床、仿形铣床、和万能铣床等。由于铣床具有较高的工作效率以及加工出来的零件精度高等特点，现在已成为各行业中不可缺少的设备，特别是数控铣床。这种铣床更是用于国防、航空、汽车、拖拉机、造船、机床和工具制造部分发展品种、推进技术高招的重要设备。铣床拥有量已占机床量得1/10以上。而液压系统优点多应用也很广泛，一般用于液压传动。在一般工程机械、加工机械、压力机械、机床等，行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等，发电厂涡轮调速装置、测量浮标、升降旋转舞台等，军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等。随着现代加工行业在我国的迅速发展，数控铣床在制造业仲应用越来越广泛，所以数控铣床的研制和推广是加速机械工业技术革命的有效途径之一，成为了推动生产发站内信的重要设备。液压技术作为实现现代传动与控制的关键基础技术之一，已成为各行各业重要的技术基础。而液压元件及其控制已发展成为综合的液压工程技术。利用液压技术可在较宽范围内进行无级调速，具有良好的换向及转接功能，易于实现工作循环等优点，完成工件及刀具的夹紧，控制进给速度和驱动主轴作业。易管现代数控机床、加工中心等先进制造设备中采用机电伺服系统，但采用液压传动与控制仍然是现代金属切削机床自动化的重要途径。据1995年全国第三次工业普查统计，我国液压、气动和密封件工业乡及乡以上年销售收入在100万元以上的国营、村办、私营、合作经营、个体、“三资”等企业共有1300余家，其中液压约700家，气动和密封件各约300余家。按1996年国际同行业统计，我国液压行业总产值2348亿元，占世界第6位；气动行业总产值419亿元，占世界第10位。12国内外专用铣床的发展和研究状况铣床液压系统设计优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载121国外研究现状在美国、日本和德国等发达国家，它们将机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个“永恒”的课题。在美国、日本、德国，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，己形成了机床和生产线数控改造的新的行业。在美国，机床改造业称为机床再生REMANUFACTURING业。从事再生业的著名公司有BERTSCHE工程公司、AYTON机床公司、DEVLIEGBULLAVD得宝服务集团、US设备公司等。美国得宝公司己在中国开办公司。在日本机床改造业称为机床改装RETROFITTING业。从事改装业的著名公司有大限工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。而现在国外现状偏向于1）高速高精与多轴加工成为数控机床的主流，纳米控制已经成为高速高精加工的潮流。2）多任务和多轴加工数控机床越来越多地应用到能源、航空航天等行业。3）机床与机器人的集成应用日趋普及，且结构形式多样化，应用范围扩大化，运动速度高速化，多传感器融合技术实用化，控制功能智能化，多机器人协同普及化。4）智能化加工与监测功能不断扩充，车间的加工监测与管理可实时获取机床本身的状态信息，分析相关数据，预测机床的状态，提前进行相关的维护，避免事故的发生，减少机床的故障率，提高机床的利用率。5）最新的机床误差检测与补偿技术能够在较短的时间内完成对机床的补偿测量，与传统的激光干涉仪相比，对机床误差的补偿精度能够提高34倍，同时效率得到大幅度提升。6）最新的CAD/CAM技术为多轴多任务数控机床的加工提供了强有力的支持，可以大幅度提高加工效率。7）刀具技术发展迅速，众多刀具的设计涵盖了整个加工过程，并且新型刀具能够满足平稳加工以及抗振性能的要求。122国内研究现状我国是机床生产大国，又是使用大国。数控机床是机械工业发展的关键产品，我国的数控机床在机床产品中的比例总体水平低。但是我国是发展中国家，许多企业财力薄弱，不可能花费大量的资金添置许多全新的数控机床，同时大量的通用机床不可能全部淘汰。因此，把普通机床改造为数控机床则不失为是一条提高数控铣床液压系统设计优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载化率的有效途径，机床改造花费少，改造针对性强，时间短，改造后的机床大多能克服原机床的缺点和存在的问题，生产效率高。所以现在的国内现在偏向于1）低技术水平的产品竞争激烈，互相靠压价促销；2）高技术水平、全功能产品主要靠进口；3）配套的高质量功能部件、数控系统附件主要靠进口；4）应用技术水平较低，联网技术没有完全推广使用；5）自行开发能力较差，相对有较高技术水平的产品主要靠引进图纸、合资生产或进口装。13国内外数控机床技术发展的趋势根据铣床行业18家骨干企业上报的经济信处统计资料显示，2008年铣床行业的经济运行情况基本良好，主要经济指标仍保持增长的态势，但相比2002年以来机床行业的持续高速增长，增速明显减缓。2008年14季度完成工业总产值现价7437亿元，比上年增长152；产品销售产值7148亿元，比上年增长171；利税总额107亿元，比上年增长73。生产情况分析受金融危机的影响，自2008年8月份，之后多数企业的产量出现了下滑，库存量增加，后续合同减少。企业的经营面临着巨大的挑战。出口情况分析由于金融危机对北美、欧洲以及南美等国的货币汇率波动的影响较大，汇率的不稳定，造成市场需求出现萎缩，国外客户购买能力下降，使机床出口量持续下滑。当前市场需求分析伴随着国际经济危机的不断加深及全球经济增长的放缓，机床行业受宏观经济形势的影响，呈现出增长逐步减缓的趋势。自去年下半年以后，机床市场需求出现了严重滑坡。从用户行业上看，汽车行业是机床行业的主要下游行业之一，国内汽车行业受国际、国内整体经济的影响较大，美国汽车三大巨头正面临着前所未有的震荡，其结果有可能使国际汽车行业重新洗牌，给国内汽车行业带来新的机遇与挑战，期待今年下半年能够恢复并带动机床市场的需求；航空航天业是国家重点支持的下游行业，保持着较快的发展速度，对机床产品需求仍较高；电力设备工业有望维持正常增长，继续拉动中高档重型数控机床的需求；而船舶、模具、一般机械制造业，则受宏观经济影响很大，下行趋势已经形成，对机床的需求有所下降。从市场需求看，普通机床和经济型数控机床产品市场需求急剧下滑，传统普通产品生产企业库存量大幅增加。而中、高档数控机床，成套设备和大型重型数控机床需求相对集中，这说明行业产品结构发生了非常大的变化，单台产品平铣床液压系统设计优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载均价格走高，市场需求继续向高端倾斜，重型机床领域竞争将更加激烈。总的来说铣床行业呈现如下发展趋势1）高速度与超精度化速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直接关系到加工效率和产品的质量。2）高可靠性随着数控机床网络化应用的发展，数控机床的高可靠性已经成为数控系统制造商和数控机床制造商追求的目标。3）多功能化在零件加工过程中有大量的无用时间消耗在工件搬运、上下料、安装调整、换刀和主轴的升、降速上，为了尽可能降低这些无用时间，人们希望将不同的加工功能整合在同一台机床上，因此数控机床实现了一机多能，以最大限度地提高设备利用率。4）多轴化随着5轴联动数控系统和编程软件的普及，5轴联动控制的加工中心和数控铣床已经成为当前的一个开发热点。5）网络化数控机床的网络化，主要指机床通过所配装的数控系统与外部的其它控制系统或上位计算机进行网络连接和网络控制。6）柔性化、智能化数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是从点数控单机、加工中心和数控复合加工机床、线FMC、FMS、FTL、FML向面工段车间独立制造岛、FA、体CIMS、分布式网络集成制造系统的方向发展，另一方面向注重应用性和经济性方向发展。7）绿色化21世纪的金切机床必须把环保和节能放在重要位置，即要实现切削加工工艺的绿色化。目前这一绿色加工工艺主要集中在不使用切削液上。8）体系开放化向未来技术开放由于软硬件接口都遵循公认的标准协议，只需少量的重新设计和调整，新一代的通用软硬件资源就可能被现有系统所采纳、吸收和兼容，这就意味着系统的开发费用将大大降低而系统性能与可靠性将不断改善并处于长生命周期。9）极端化（大型化和微型化）国防、航空、航天事业的发展和能源等基础产业装备的大型化需要大型且性能良好的数控机床的支撑。铣床液压系统设计优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载第二章工况分析21设计要求设计一台铣床液压系统，要求实现“工件夹紧工作台快进工作台工进工作台快退工件松开“的自动工作循环，其中工作台的工进分两步进行，两次工进负载和速度不同。具体参数要求如下1）运动部件的重力为25000N；2）速度快进、快退速度均为5M/MIN，工进速度为0112M/MIN；3）最大行程为400MM，其中工进行程为180MM；4）最大切削力（工作负载）为18000N，一工进负载力为27000N；5）启动换向时间T005S；6）采用矩形导轨，静摩擦因数FS02，动摩擦因数FA01；7）夹紧缸的行程为20MM，夹紧力为30000N，夹紧时间为1S；8）液压缸在各个工作阶段的负载值其中，也就是效率为90。90M22工况分析221运动分析根据设计要求，该铣床的工作循环为“工件夹紧工作台快进工作台工进工作台快退工件松开“的自动工作循环，其中工作台的工进分两步进行，两次工进负载和速度不同，且个工部速度如下快进、快退速度为5M/MIN绘制运动部件的速度循环图如图21所示。铣床液压系统设计优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载图21速度循环图222负载分析液压缸所受外载荷F包括三种类型，分别为工作负载、摩擦阻力负载、惯性负载即FFWFFFA1）工作负载FW对于金属切削机床来说，即为沿活塞运动方向的切削力，在本设计中一工进工作负载FW127000N，二工进工作负载FW218000N。2）导轨摩擦阻力负载FF启动时为静摩擦力，启动后为动摩擦力，对于平行导轨FF可以由下式求的FFFGFRNG运动部件重力；FRN垂直于导轨的工作负载，此设计中为零；F导轨摩擦系数，取静摩擦系数为02，动摩擦系数为01。求得FFS0225000N5000NFFA0125000N2500N上式中FFS为静摩擦力，FFA为动摩擦力。3）运动部件速度变化时的惯性负载FAFAGGVT铣床液压系统设计优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载式中G重力加速度；加速或减速时间，本设计中005S；TT时间内的速度变化量。VT故FAN4230N2509860根据上述计算结果，列出各工作阶段所受的外负载（见表21），并画出如图22所示的负载循环图。表21工作循环各阶段的外负载序工作循环外负载FN1启动、加速FFFSFA92302快进FFFA25003一工进FFW1FFA295004二工进FFW2FFA205005快退启动加速FFFSFA92306快退FFFA2500图22负载循环图铣床液压系统设计优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载第三章执行元件液压缸的设计液压缸是液压系统中的执行元件，它的职能是将液压能转换成机械能。液压缸的输入量是液体的流量和压力，输出量是直线速度和力。液压缸的活塞能完成往复直线运动，输出有限的直线位移。如图31所示，液压缸由缸体1、活塞2、活塞杆3、端盖4、活塞杆密封件5组成。图31液压缸组成液压缸按作用方式分为单作用液压缸、双作用液压缸和复合式缸。单作用液压缸一个方向的运动依靠液压作用力实现，另一个方向依靠弹簧力、重力等实现。双作用液压缸两个方向的运动都依靠液压作用力来实现。复合式缸活塞缸与活塞缸的组合、活塞缸与柱塞缸的组合、活塞缸与机械结构的组合等。31液压缸主要尺寸的确定311液压缸的工作压力的确定液压缸工作压力P主要根据液压设备的类型来确定，对不同用途的液压设备，由于工作条件不同，通常采用的压力范围也不同。设计时，可以用类比法来确定。现参阅表31来取液压缸的工作压力为3MPA。表31液压设备常用的工作压力机床设备类型磨床组合机床龙门刨床拉床农业机械或中型工程机械液压机、重型机械等工作压力0820352881010162032312液压缸内径D和活塞杆直径D的确定铣床液压系统设计优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载图32单活塞液压缸计算示意图由图32可知214DP224FCFDPF（41）211FC式中液压缸的工作压力，初算时可取系统工作压力。PP液压缸回油腔背压力，可以根据表32估计。2活塞杆直径与液压缸内径之比，可以按表33选取。D/D工作循环中最大的外负载。F液压缸密封处的摩擦力，它的精确值不易求得，常用液压缸的机械FC效率进行估算。M（32）FCMF式中液压缸的机械效率，一般09097，根据已知本次为09。CMCM将代入式（41），可以求得D为D（33）22114CMFPD活塞杆直径可以由值算出，由计算所得的D与D的值分别按表34和表3D/5圆整到相近的标准直径，以便采用标准的密封元件。铣床液压系统设计优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载表32执行元件背压的估计值系统类型背压P1（MPA）简单的系统和一般轻载的节流调速系统0205回油路带调速阀的调速系统0508回油路带背压阀0515中、低压系统08MPA采用带补液压泵的闭式回路0815中高压系统816MPA同上比中低压系高50100高压系统1632MPA如锻压机等出算可忽略表33液压缸内径D与活塞杆直径D的关系按机床类型选取D/D按液压缸工作压力选取工作压力D/D机床类别D/D工作压力P/MPAD/D磨床、研磨机床020320203插床、拉床、刨床052505058钻、镗、车、铣床0757062070707表34液压缸内径尺寸系列GB234880MM810121620253240506380（90）100（110）125（140）160（180）200（220）250320400500630注括号内数值为非优先选用值表35活塞杆直径系列GB234880MM45681012141618222252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400铣床液压系统设计优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载对选定后的液压缸内径D，必须进行稳定速度的验算。要保证液压缸节流腔的有效工作面积A，必须大于保证最小稳定速度的最小有效工作面积，即MINAAMIN（34）MINIQV式中流量阀的最小稳定流量，一般从选定流量阀的产品样本中查得。INQ液压缸的最低速度，由设计要求给定。MINV如果液压缸节流腔的有效工作面积A不大于计算所得的最小有效工作面积，MINA则说明液压缸不能保证最小稳定速度，此时必须增大液压缸的内径，以满足速度稳定的要求。现计算液压缸内径D和活塞杆直径D。由负载图知最大负载F为29500N，按表32可以取得P2为05MP,CM为090考虑到快进、快退速度相等，所以取D/D07。将上述数据代入式（43）可以得到D2254290130310173M根据表34，将液压缸内径圆整为标准系列直径D125MM，活塞杆直径D，按D/D07以及表25活塞杆系列取D90MM。按工作要求夹紧力由两个夹紧缸提供，考虑到夹紧缸的稳定，夹紧缸的工作压力应该低于进给工作缸的工作压力，现取夹紧缸的工作压力为零，CM为09，则按照式（33）可得DM92102M5410329按照表34以及表35液压缸和活塞杆的尺系列，取夹紧缸的D和D分别为100MM和70MM。按最低工进速度验算液压缸的最小稳定速度，由式（34）可得ACM25CM2MINQV3051铣床液压系统设计优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载式中QMIN是由产品样品查得GE系列调速阀AQF3E10B的最小稳定流量为005L/MIN。调速阀安装在进油路上，故液压缸节流腔有效工作面积应该选取液压缸无杆腔的实际面积，即A（125CM）21227CM24可见上述不等式满足，液压缸能够达到所需低速。313液压缸工况图的绘制油缸各工况的压力、流量、功率的计算如下（1）计算各工作阶段液压缸所需的流量Q快进D2V快速00925M3/MIN3181103M3/MIN3181L/MIN44Q工进一D2V工进0125212M3/MIN1473103M3/MIN1473L/MINQ工进二D2V工进0125201M3/MIN123103M3/MIN123L/MINQ快退V快退5M3/MIN2953L/MIN4DD420159Q夹D2V夹01220103M3/MIN942103M3/MIN942L/MIN（2）计算各工作阶段液压缸压力由参考文献一，初选液压缸的设计压力P13MPA为了满足工作台进退速度相等，并减小液压泵的流量，今将液压缸的无杆腔作为主工作腔，并在快进时差动连接，则液压缸无杆腔的有效面积A1与A2应满足A12A2（即液压缸内径D和活塞杆直径D间应满足DD，前述设计2D125MM,D90MM满足此要求）为防止工进结束时发生前冲，液压缸需保持一定回油背压。由参考文献一，暂取背压为08MPA，并且液压缸机械效率M09,则可计算出液压缸无杆腔的有效面积104280395224611MPFACM则液压缸的实际有效面积为铣床液压系统设计优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载6315912447521222221CMACMDD差动连接快进时，液压缸有杆腔压力P2必须大于无杆腔压力P1；其差值估取PP2P105MPA,并注意到启动瞬间液压缸尚未移动，此时P0；另外，取快退时的回油压力损失为05MPA。根据上述条件经计算得到液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率汇总如表36，并可绘出其油缸的工况图（图32）。表36液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率工作阶段计算公式负载F（N）回油腔压力P2MPA工作腔压力P1MPA输入流量QL/MIN输入功率NW启动5000087加速923005161快进恒速QPAVQFPICM12125000504431812316工进一QPNVAQPCM1212295000826714736561工进二FPCM12122050008186123381启动5000094加速923005174快退恒速QPNVAQCM11225000504729532314注1为液压缸差动连接时，回油口到进油口之间的压力损失，取05MPAPP2快退时液压缸有杆腔进油，压力为，无杆腔回油，压力为。12铣床液压系统设计优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载图32液压缸的工况图314液压缸壁厚和外径的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般指液压缸中最薄处的厚度。从材料力学可以知道，承受内压力的圆筒，其内应力分别规律因为壁厚的不同而各异。一般计算时可以分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。液压缸的内径D与其壁厚的比值D/10的圆筒称为薄壁圆筒。起重运输机械和工程机械的液压缸，一般采用无缝钢管，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒壁厚公式计算2YP式中液压缸壁厚（M）。D液压缸内径（M）。试验压力，一般取最大工作压力的（12515）倍（MPA）。额定YP压力16MPA,取15MPA。NYNP1534缸筒材料的许用应力。，其中为材料抗拉刚度，N为BB铣床液压系统设计优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载安全系数，一般取N5。的值为锻钢110120MPA；铸钢BBB100110MPA；无缝钢管110110MPA；高强度铸铁60MPA；灰铸铁B25MPA。B在中低压液压系统中，按上式计算所得液压缸的壁厚往往很小，使得液压缸的刚度往往不够，如在切削加工过程中的变形、安装变形等引起液压缸工作过程卡死或者漏油。因此一般不作计算，按经验选取，必要时按上式公式进行校核。对于D/10时，应该按材料力学中的厚壁圆筒公式进行壁厚的计算。对于脆性材料以及塑性材料04123YPD式中的符号意思与前面相同。液压缸壁厚算出后，即可以求出缸体的外径为11D2式中值应该按无缝钢管标准，或者按有关标准圆整为标准值。1D在设计中，取试验压力为最大工作压力的15倍，即153MPA45MPA。YP而缸筒材料许用应力取为100MPA。B应用公式得，2YP451206/M下面确定缸体的外径，缸体的外径12521406MM1D215312MM。在液压传动设计手册中查得选取标准值155MM。在根据内径D和1外径重新计算壁厚，MM15MM。1D125315液压缸工作行程的确定液压缸工作行程长度，可以根据执行元件机构实际工作的最大行程来确定，并且参照表36中的系列尺寸来选取标准值。表36液压缸活塞行程参数系列（MM）铣床液压系统设计优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载255080100125160200250320400500630800100012501600200025003200400040639011014018022028036045055070090011001400180022002800390024026030034038042048053060065075085095010501200130015001700190021002400260030003800注液压缸活塞行程参数依、次序优先选用。由已知条件知道最大工作行程为400MM,参考上表，取液压缸工作行程为400MM。316缸盖厚度的确定一般液压缸多为平底缸盖，其有效的厚度T按强度要求可以用下面两式进行进似计算。无孔时2043YPTD有孔时20YTD式中缸盖有效厚度（M）。T缸盖止口内径（M）。2D缸盖孔的直径（M）。0D317最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时，从活塞支撑面中点到缸盖滑动支撑面的距离H称为最小导向长度（图32）。如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度（间隙引起的挠度）增大，从而影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证有一定得最小导向长度。对于一般的液压缸，最小导向长度H应满足以下要求20LDH式中液压缸的最大行程。铣床液压系统设计优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载液压缸的内径。D活塞的宽度B一般取得B（0610）D；缸盖滑动支撑面的长度，根据液压1L缸内径D而定。当D80MM时，取；106L当D80MM时，取。D为了保证最小导向长度H，如果过分增大和B都是不适宜的，必要时可以在1L缸盖和活塞之间增加一个隔套K来增加H的值。隔套的长度C由需要的最小导向长度H决定，即12CLB在此设计中，液压缸的最大行程为400MM，液压缸的内径为125MM，所以应用公式的MM825MM。0LD02L415活塞的宽度B08D100MM。318缸体长度的确定液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应该大于内径的2030倍。缸体长度L400100MM500MM。319固定螺栓得直径SD液压缸固定螺栓直径按照下式计算S52SKFDZ式中F液压缸负载。Z固定螺栓个数。K螺纹拧紧系数，K11215。根据上式求得103MM52SKFDZ13295046铣床液压系统设计优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载3110液压缸强度校核1）缸筒壁厚校核。YPDD02当时，壁厚应满足。Y04113P当时，壁厚应满足前面已经通过计算得D125MM,15MM。则有10，所以D83为厚壁缸。15MM1112MM，可见Y04123P2504513缸筒壁厚满足强度要求。2）活塞杆稳定性的验算活塞杆受轴向压缩负载时，它所承受的轴向力F不能超过使它稳定工作所允许的临界负载，以免发生纵向弯曲，从而破坏液压缸的正常工作。的值与活塞杆KFKF材料性质、截面的形状、直径和长度以及液压缸的安装方式等因素有关。活塞杆的稳定性的校核依照下式（稳定条件）进行KFN式中安全系数，一般取24。KNK当活塞杆的细长比时KLR12KF2EJL当活塞杆的细长比时，且20120时，则KLR1212KF2KFALR式中安装长度，其值与安装方式有关。L铣床液压系统设计优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载活塞杆截面最小回转半径，。KRKRJA柔性系数。1由液压缸支承方式决定的末端系数。2E活塞杆材料的弹性模量，对刚取E。12206/NMJ活塞杆横截面惯性矩，A为活塞杆横截面积。F由材料强度决定的实验值。根据验算，液压缸满足稳定性要求。32液压缸的结构设计液压缸主要尺寸确定以后，就进行各部分的结构设计。主要包括液压缸缸体与缸盖的连接结构、活塞杆与活塞的连接结构、活塞杆导向部分的结构、密封装置、缓冲装置、排气装置、以及液压缸的安装连接结构等。由于工作条件的不同，结构形式也各不相同。设计时根据具体情况进行选择。321缸体与缸盖的连接形式缸体与缸盖常见连接方式有法兰连接式、半环连接式、螺纹连接式、拉杆连接式、焊接式连接等。图43常见的缸筒和缸盖结构图33所示为常见的缸盖和缸筒连接形式。图23A为法兰式连接结构，这种连接结构简单、成本低廉，容易加工，便于装卸，强度较大，能够承受高压。但是外形尺寸较大，常用于铸铁制的缸筒上。铣床液压系统设计优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载图33B为半环式连接结构，这种连接分为外半环连接和内半环连接两者形式。它们的缸筒壁部由于开了环形槽而削弱了强度，为此有时要增加壁厚。它容易加工和装卸、重量较轻，半环连接是一种应用较为普遍的连接结构，常用于无缝钢管和锻钢制的缸筒上。图33C、F为螺纹连接形式，这种连接分为外螺纹连接和内螺纹连接两者形式。它的缸筒端部结构复杂，外径加工必须要求同时保证内外径同心，装卸要使用专用工具，它的外形尺寸和重量都比较小，结构紧凑，常常用于无缝钢管和锻钢制的缸筒上。图33D为拉杆式连接形式，这种连接结构简单，工艺性好、通用性强、易于装拆，但是端盖的体积和重量都非常大，拉杆在受力后容易拉伸变长，从而影响密封效果，仅适用于长度不大的中低压缸。图33D为焊接式连接，这种连接形式强度高，制造简单，但是焊接时容易引起缸筒的变形。缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。通过综合考虑，在此设计中，缸体端部与缸盖采取法兰连接的形式。322活塞杆与活塞的连接结构活塞和活塞杆的结构形式有很多，常见的有一体式、锥销式连接外、还有螺纹式连接和半环式连接等多种形式，如图34所示。半环式连接结构复杂，装卸不便，但是工作可靠。图34活塞杆与活塞的结构此外，活塞和活塞杆也有制成整体式结构的，但是它只能适应于尺寸较小的场合。活塞一般用耐磨铸铁制造，活塞杆则不论是空心的还是实心的，大多用钢料制铣床液压系统设计优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载造。经过综合考虑，在此设计中，活塞杆与活塞的连接采取螺纹连接的形式，如图35所示。图35活塞杆与活塞的连接形式这种连接方式结构简单，便于拆卸，成本低廉，但是在震动的过程中容易松动，所以加了防松装置，应用范围较广。323活塞杆导向部分的结构活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导向套的结构，以及密封、防尘和锁紧装置等。导向套的结果可以做成端盖整体式直接导向，也可以做成与端盖分开的导向套导向结构。后者导向套磨损后便于更换，所以应用比较普遍。导向套的位置可以安装于密封圈的内侧，也可以安装于密封圈的外侧。机床和工程机械中一般采用装在内测的结构，有利于导向套的润滑；而压油机常采用装在外测的结构，在高压下工作时，使得密封圈由足够的油压将唇边张开，以提高系统的密封性能。活塞杆处的密封形式由O型、V型、Y型和型密封圈。为了清除活塞杆处外X漏部分粘附的灰尘，保证油液清洁以及减少磨损，在端盖外侧增加防尘圈。此设计经过综合考虑，采取端盖直接导向。324密封装置液压缸中常见的密封装置有间隙密封，摩擦环密封，密封圈密封等。间隙密封依靠运动件间的微笑间隙来防止泄露。为了提高这种装置的密封能力，常在活塞的表面制造出几条微小的环形槽，用以增大油液通过间隙时的阻力。它结构简单，摩擦阻力小，可以耐高温，但是泄露大，加工要求高，磨损后无法恢复原有能力，只有在尺寸小、压力较低、相对运动速度较高的缸筒和活塞间使用。摩擦环密封依靠活塞上的摩擦环（尼龙或者其他高分子材料制成）在“O”形圈弹力作用下贴紧缸壁而防止泄露。这种材料密封效果好，摩擦阻力较小并且稳定，可以耐高温，磨损后有自动补偿能力，但是加工要求高，装拆不方便，适用于缸筒和铣床液压系统设计优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载活塞之间的密封。油缸主要采用密封圈密封，密封圈有O形、V形、Y形及组合式等数种，其材料为耐油橡胶、尼龙、聚氨脂等。它利用橡胶或者塑料的弹性使各种截面的环形圈贴紧在静、动配合面之间来防止泄露。它结构简单，制造方便，磨损后有自动补偿能力，性能可靠，在缸筒和活塞之间、活塞和活塞杆之间、缸筒和缸盖之间都能使用。（1）O形密封圈（如图36）O形密封圈的截面为圆形，主要用于静密封。与唇形密封圈相比，运动阻力较大，作运动密封时容易产生扭转，故一般不单独用于油缸运动密封。图36O形密封圈（2）V形密封圈（如图37）V形圈的截面为V形，如图所示，V形密封装置是由压环、V形圈和支承环组成。当工作压力高于10MPA时，可增加V形圈的数量，提高密封效果。安装时，V形圈的开口应面向压力高的一侧。图37V形密封圈（3）Y形密封圈（如图38）Y形密封圈的截面为Y形，属唇形密封圈LIPSEAL。它是一种摩擦阻力小、寿命较长的密封圈，应用普遍。Y形圈主要用于往复运动的密封。根据截面长宽比例的不同，Y形圈可分为宽断面和窄断面两种形式，图所示为宽断面Y形密封圈。铣床液压系统设计优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载图38Y形密封圈对于活塞杆外伸部分来说，由于它很容易把脏物带入液压缸，使油液受到污染，使密封件磨损，因此常需要在活塞杆密封处增添防尘圈，并且放在向着活塞杆外伸的一段。325缓冲装置液压缸带动质量较大的部件作快速往复运动时，由于运动部件具有很大的动能，因此当活塞运动到液压缸终端时，会与端盖碰撞，而产生冲击和噪声。这种机械冲击不仅引起液压缸的有关部分的损坏，而且会引起其它相关机械的损伤。为了防止这种危害，保证安全，应采取缓冲措施，对液压缸运动速度进行控制。当活塞移至端部，缓冲柱塞开始插入缸端的缓冲孔时，活塞与缸端之间形成封闭空间，该腔中受困挤的剩余油液只能从节流小孔或缓冲柱塞与孔槽之间的节流环缝中挤出，从而造成背压迫使运动柱塞降速制动，实现缓冲。液压缸中常用的缓冲装置有节流口可调式（如图39）和节流口变化式（如图310）两种。图39节流口可调式缓冲装置铣床液压系统设计优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载图310节流口变化式缓冲装置在此设计中，为了适当的减轻加工难度，决定采取如图39所示的缓冲装置。这种缓冲装置可以调节。326排气装置排气装置在液压缸中是十分必要的，这是因为油液中混入的空气或者液压缸长期不使用，外界侵入的空气都积聚在液压缸内的最高部位处，影响液压缸运动平稳性，低速时引起爬行现象、启动时造成冲击、换向时降低精度等。液压缸中的排气装置通常有两种形式一种是在缸盖的最高部位处开排气孔，用长管道接向远处排气；另外一种是在液压缸缸盖最高部位安装排气塞。两种排气装置都是在液压缸排气时打开（让它全行程往复移动多次），排气完毕后关闭。图311常见排气装置327液压缸的安装结构液压缸的安装连接结构包括液压缸的安装结构、液压缸的进、出油口的连接等。1）液压缸的安装形式液压缸的安装形式根据安装位置和工作要求得不同可以有长螺栓安装、脚架安装、法兰安装、轴销和耳环安装等。2）液压缸进、出油口形式以及大小的确定液压缸进、出油口，可以布置在端盖或者缸体上。对于活塞杆固定的液压缸，铣床液压系统设计优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载液压缸进、出油口可以设在活塞杆的端部。如果液压缸没有专用得排气装置，液压缸进、出油口应该设在液压缸的最高处，以便空气能首先从液压缸排出。液压缸进、出油口得形式一般选用螺孔或者法兰连接。现列出压力小于16MPA小型系列单杆液压缸螺孔连接油口得安装尺寸，见表37。表37单杆液压杆油口安装尺寸（ISO8138）MM缸体内径D进、出油口缸体内径D进、出油口25M141580M271532M1415100M271540M1815125M271550M2215160M331563M2215200M4215第四章液压系统方案拟定因为在我国油压机械设备需求越来越多，所以液压系统的速度和工作效率成为了现在液压系统的主要竞争方面，所以现在为了快速运动和提高工作进给速度，以及提高工作的需要，社会的需要，最终决定设计的方案为设计速度控制回路。41调速回路方案选型与分析411方案一节流调速节流调速，采用定量泵供油，由流量控制阀改变流入和流出执行元件的流量以调节速度，这种系统称阀控系统。如图（7）图（7）为节流调速原理图其优点是能量损失较小，结构简单，控制简单，使用维护方便。铣床液压系统设计优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载而缺点是效率较低，发热大。412方案二容积调速容积调速，采用变量泵或变量马达，以改变泵或马达的排量调节速度。这种系统称泵控系统。如图（8）图（8）为容积调速原理图其优点是效率高，发热小，使用维护方便。缺点是结构相对复杂413方案三容积节流调速容积节流调速，采用压力反馈式变量泵供油，由流量控制阀改变流入或流出执行元件的流量，进而调节速度，同时又使变量泵的流量与通过流量控制阀的流量相适应。如图（9）图（9）为容积节流调速原理图其优点是没有溢流损失，效率较高，速度稳定性相对好。缺点是会有节流损失。以上方案，每个都有它们的优缺点。在中小型专用机床的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或者调速阀。根据铣削类专用机床工作时对低速性能和速度负载特性都有一定要求的特点，因此本次设计采用限压式变量叶片泵和调速阀组成的容积节流调速。这种调速回路具有效率高、发热小和速度刚性好的特点，并且调速阀安装在回油路上，这样具有承受负切削力的能力。铣床液压系统设计优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载横向一工进可以选用的调速方式有方案一、使用二位二通电磁换向阀加一个调速阀，这样的目的是可以更方便的控制液压的操作，以及更好的控制液压流动的速度和液压回路的自动顺序动作。方案二、使用二位二通电液换向阀和一个调速阀，电液换向阀一般适用于大流量的液压设备，而且具有换向以及节流的作用。图（13）横向一工进的液压原理图而最终选用的是方案一，因为这里并不算流量特别大，所以选择方案一。如图（14）横向二工进最终选择的液压回路方法是加一个调速阀。如图（15）图（14）横向一工进液压原理图铣床液压系统设计优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载图（15）横向二工进液压原理图42快进回路方案选型与分析421方案一液压缸差动连接快速调速差动连接是，活塞无杆端面比有杆端面的受压面积大（大杆的面积），（这面积差是差动的根本原因。）在两端面受压力（压强）相同时，无杆端面的总压力大，会将活塞推着向有杆端移动，这就是差动。这时，将有杆腔排出的油导入无杆腔，就在泵油的基础上增加了流量，能使活塞更快移动，形成差的快速。这种油路的连接方法如图（10）。图（10）为液压缸差动连接原理图其优点是活塞杆伸出时能获得较快的速度,即使泵的流量较小但这时油缸的出力较小,不适合重载油缸设计合理时,不需要调节,就可以使活塞杆伸出和回缩时速度相等。缺点噪声大。422方案二采用蓄能器的快速调速铣床液压系统设计优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载蓄能器是，液压或气动系统中的一种能量储蓄装置。它在适当的时机将系统中的能量转变为压缩能或位能储存起来，当系统需要的时，又将压缩能或位能转变为液压或气压等能而释放出来，重新补供给系统。当系统瞬间压力增大时，它可以吸收这部分的能量，以保证整个系统压力正常。如图（11）图（11）为蓄能器快速调速原理图其优点是反应灵敏，工作可靠。缺点是制造困难，密封性要求高。423方案三双泵供油快速调速双泵供油是，用两个泵来提供动力，其中一个为大流量泵，用以实现快速运动；另外一个是小流量泵，则用以实现工作进给，如图（12）图（12）为双泵供油快速调速其优点是功率损耗小，系统效率高，应用较为普遍。而缺点是系统结构复杂。经过综合对比快速调速方法选用液压缸差动连接快速调速。因为其工作效率高而且油的循环利用，速度的调节也比较好，而且结构相对双泵供油，容积调速等方式简单，制造难度比蓄能器低，而且反应灵敏。很符合现在社会的发展需要和工业生产需要。43夹紧回路的选择用二位四通电磁阀来控制夹紧，松开换向动作时，为了避免工作时因为突然断铣床液压系统设计优秀毕业论文，支持预览，答