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专用
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专用液压钻床设计【优秀机械毕业设计论文】,专用,液压,钻床,设计,优秀,优良,机械,毕业设计,论文
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I 目 录 摘 要 . I . 一章绪论 . 1 题的来源与研究的目的与意义 . 1 课题研究的主要内容 . 2 第二章机械结构的设计 . 4 机的选型计算 . 6 承的选型计算 . 6 线导轨的选型计算 . 7 第三章确定液压系统方案，拟定液压系统图 . 7 速方案 . 8 向，换节方式 . 10 源的选择 . 11 压系统的组合 . 12 动和动力参数 . 13 制液压系统图 . 13 第四章液压滑台的液压动力系统设计 . 14 动负载分析计算 . 14 定执行元件类型及基本参数 . 15 定液压控制方案 . 15 定液压控制元件 . 16 核 . 18 第五章液压系统的计算和元件选型 . 19 择油泵 . 20 择电动机 . 21 择控制阀 . 22 定油管尺寸 . 23 定油箱容量 . 24 第 六 章 专用钻床各部分强度的校核 . 25 承强度的校核 . 27 结 论 . 28 致 谢 . 29 参考文献 . 30 要 专用钻床 是 传统钻床的某些 功能，用以 钻孔、攻牙的自动化设备 。它可代替 普通台式钻床加工空间固定，不能灵活移动钻孔、攻牙的缺陷，能在旋转的 360 度的区域里面完成任意位置任意工件的钻孔、攻牙， 因而广泛应用于机械制造、 模具加工，锻造，冶金等等领域，在加工领域占据了越来越重要的位置。 本文主要进行了 专用钻床 的总体结构设计。 专用钻床 的机械结构由 液压系统 、 驱动装置 和 钻孔装置等 组成，可实现对工件的 钻孔，攻牙的操作 。液压 部分的设计主要是选择合适的控制阀，设计合理的 液压 控制回路，通过 控制和调节气缸压缩空气的压力、流量和方向来使 液压 执行机构获得必要的力、动作速度和改变运动方向，并按规定的程序工作。 关键词 ： 专用钻床 ； 液压系统 ； 钻孔 ； 工作 is a to do to a to or It in to in to in is of of it to on of of is to a by of to it of in of 1 第一章 绪论 题的来源与研究的目的和意义 我国生产的 专用钻床 结构简陋， 加工 效率始终不高，虽然经过几十年的发展，近期产品的质量较早期有所提高。但受国产配套件质量及设计水平等的影响，我国目前生产的 专用钻床 的总体水平与进口产品及港口用户的要求仍有较大差距，专用钻床 的生产也是如此，为满足市场需求，开发出一种新型的 专用钻床 势在必行！ 相信此种 专用钻床 的出现将会大大提高 工件 的 加工 能力和质量，为企业的生产的年产能方面，以及经济效益方面能够带来显著的进步，同时也在某种程度上推进了机械工业的不断发展。 随 着国际标准化（ 实施，世界 专用钻床 以采用新材料、新技术、新工艺、新结构为基础 ,19世纪 80年代，美国的 用钻床应用到该公司的子公司 用钻床 的机械公司，经过几年的运行，为该公司创造了不菲的利润。继美国 国的 的利润所在，投入了相当大的人力和精力来开发研制 工件加工 机，并且与二十世纪中期投入到了北美等市场。当前，全世界各大机械人厂商为了提高产品的竞争力，都大力进行 专用钻床 的研发工作。现在国外等著名 专用钻床 的品牌中，都有 专用钻床 的销售，全世界 专用钻床 的应用越来越广泛。有一点值得注意的是， 专用钻床 的市场，由最初的日本，欧洲，已经渗透到北美市场，因此 专用钻床 是当今棒料生产加工企业比配的设备已经成为主要趋势。西方资本主义国家有巨大的 专用钻床 销售市场，机械人工业是西方资本主义国家的机械工业之一。 目前国外特别是美国正在考虑发展 专用钻床 的功率最大化，产能最优化的问题。自“九五”期间 专用钻床 的开发和研制已经被列入美国的重大科技攻关计划，以跟踪世界技术的发展和开发适合美国机械工业发展的 专用钻床 。 我国从 1953年开始生产 专用钻 床 ，于 1958 年自行设计制造 加工 半径在 50、 70、 2 90、 120、 500等 工件 的 专用钻床 之后，为了适应 工件 生产厂家的需要， 1959年又制造了 500、 1000、 1200等大直径的 专用钻床 。 为了满足 工件 生产工业发展需要，我国于 1970年研制了大型 专用钻床 。经运转实践证明效果很好。同年，福建的金明公司更是大量引入外来技术人才，全身心地投入到了 工件加工 机的研发中，利用丰富的人力资源和设备，研发出了多种可夹持不同直径棒料的 加工 机，与同年 12 也投入市场，获得了非常大的经济利润。近几年又研制出 70专用钻床 ，其设计能力为 1750t/h，实际达到 2508t/h，是设计值的 目前机械式 专用钻床 将逐渐被全自动 专用钻床 所代替。传统的机械式的 专用钻床 已经不能完全满足当今市场的需要，迫切需要各种多功能的 专用钻床 来满足市场需求，如是福建金明公司加大人力开发出了五个规格十四种类型的 专用钻床 ，然而我国机械人业所需的 专用钻床 全部依赖进口，这使得国产机械人配备 专用钻床 后，成本增加很大，而装备自行开发生产 专用钻床 ，其成本提高不大，说明 专用钻床 的市场前景令人乐观。传统的 专用钻床 的产品图如下图 1、图 2所示： 3 图 1 4 图 2 课题研究的主要内容 专用钻床作为机械加工设备的一种，在机械公司有着非常普及的应用，目前市面上的专用钻床加工精度不高是主要的问题，所以在参考了以往的类似的专用钻床的基础上，通过市场调研和归纳总结，得出了本次设计的专用钻床的总体方案与具体结构。 本次设计主要针对 专用钻床 进行设计，从 专用钻床 的整体方案出发，然后具体细化出具体内部结构，其具体内部结构主要包括以下几个方面： （ 1）通过网络和图书馆查找各种关于 专用钻床 的相关资料，对 专用钻床 进行方案的比较和预定。 （ 2）分析 专用钻床 的结构与 参数 （ 3）确定设计总体方案 （ 4）确定具体设计方案 （ 5） 专用钻床 的装配图、零件图的绘制。 （ 6）说明书的整理 5 第二章 机械结构的设计 机的选型计算 根据公式： N= 4(G 专用钻床 的生产能力， 1000kg/h W 加工 1料耗用能量，其值与孔眼直径有关， d 小则 w 大，当 d 3 取 w h/查 传动效率，取 以根据 N 4n 1500r/ 10用 查 0112 图 4112动机的外观图 承的选型计算 根据根据条件，轴承预计寿命 16 365 8=48720小时； (1）已知 n =轴承径向反力： 初先两轴承为深沟球轴承 6204型。 根据课本 11轴承内部轴向力 (2) a= 故任意取一端为压紧端，现取 1端为压紧端 (3)计算当量载荷 263表（ 11 f P=据课本 11 6 得 P1=fP(1 )= P2=fp(1 )= (4)轴承寿命计算 2故取 P= 深沟球轴承 =3； 线导轨的选型计算 直线导轨在机械传动中经常遇到，主要用在移动部分，在 专用钻床 中，主要是和汽缸配合使用的，直线导轨的传动精度的好坏，与 专用钻床 的切割效果有直接的关系。 1直线轴承的选择 用于测试的 程塑料支架；钢架适用于工作温度；不锈钢轴承适用于水，蒸汽，硝酸等腐蚀性介质和真空的工 作场所，按下列公式确定型轴承的计算。 硬度：硬度系数 硬度， 1 。 作温度小于 100C， 1，温度 100 接触系数 每根轴装一套轴承， 根轴装二套轴承， 根轴装三套轴承， 根轴装四套轴承， 荷系数 小于 15米 /分钟的速度，无冲击，无振动， 小于 60米 /分钟的速度，超调量小或振荡， 7 运行速度大于 60米 /分钟，或有更大的冲击，振动， 时间是生命的 （ 10000 1） / 2 * L（ S * 60）（单位：小时） L：长度寿命 (万米 )， 作行程 (米 )， 分钟往复次数 根据系统工况，我们知道，切割部位的往返移动形成为 300作时间每天 8小时，负载 15望寿命 000小时，试选择轴承型号。 按以上工作条件： 1 . 0 , 1 . 0 , 0 . 8 1= 1 0 . 2 1 0 = 2 m / m i n=运 行 速 度 ，属 于 一 般 冲 击 ， 选 取 F W 2 . 0 F H F T F 灰尘：轴承厂是涂上防锈油，使用时需要添加润滑油。低噪音润滑脂，常用的有 2锂基润滑脂和低噪音轴承润滑脂填脂量为边间隙 1 / 3，在轴承使轴的摩擦，造成非预期的轴承损坏。铁将大大降低轴承的使用寿命，灰尘和污物阻塞球体保持航道，不能转动，造成损坏，橡胶球架。密封轴承可用于一般的无尘车间，如木工机械，在尘土中铸造机械等许多场合，在两端的轴承和密封，以防止灰尘和降低油品损耗。 轴承载荷和冲击载荷下的生活：运动和变化，或当轴承是固定的，本机和其他因素的振动会使与形成凹坑接触。外部硬盘进入轴 承，而且在表面压痕的 形成，超过一定限度，直线的永久变形，这将阻碍运动平稳，振动和噪声引起的振动，将进一步削弱周围的物质，造成恶性循环，凹面积扩大，基本额定静载荷由永久变形有限公司。静态负荷容量等于钢球直径的 1 / 10000球环的两个时间之间的接触点的永久变形，称为基本额定静载荷 承的使用，影响是难以衡量的， 8 常用的静态负荷选择适当的安全系统，保证轴承静负荷不超过额定静负荷。静载荷 0 /择轴承，振动和冲击。 振动和冲击的场所。 由于重复荷载作用下轴承工作在地表以下一定深度，对 裂纹形成的较弱的部分，然后用金属片状剥离表面的接触，这被称为疲劳剥落。在安装过程中，润滑，密封在正常情况下，轴承失效是绝大多数人的疲劳失效，寿命一般在轴承，是指轴承疲劳寿命。额定寿命直线轴承是 50000 米，通过定义基本额定动载荷确保。由于轴承的寿命是分散的，使用同样的材料，同样的过程，使用相同的轴承寿命的条件是不一样的，所以轴承基本额定动载荷 0000 米，没有任何疲劳剥落现象的动态承载能力。 由于本次汽缸通过直线导轨驱动切割部位往复移动，其中切割部位的重量为15们可以采用一边一组直线导轨，两边轴承座为固定式的，中间六个为可以随着丝杆螺母上下滑动。六个导向光杆加上丝杆螺母，这样每个导向光杆的滑动轴承处的所受负载为 166N。根据此次的切割部位的移动方式和距离，我们选择 第三章 确定液压系统方案，拟定液压系统图 由工况要求所知，执行元件采用油缸实现往复运动：组合机床进给功率较小，同时为了增加进给运动的平稳性，因此采用回油路节流调速方案。为保证切削过程速度稳定，选用调速阀调速。 节方式 本机床的动力滑台在调 整时，需停在任意位置上，故采用三位五通换向阀进 9 行换向。当动力滑台由差动快进换接为工进时，与调速阀并联的二为二通电磁阀关闭，泵压升高，使液控顺序阀逐渐打开，使差动油路断开，油缸回油经调速阀，三位五通电磁阀和液控顺序阀流回油箱。这样可使速度换接平稳。采用回路见图66 工况特点是快速时低压大流量，时间短；工进是中压升秒度小流量，时间长。目前多数采用双联定量叶片泵（图 6b）或限压式变量叶片泵（图 6仅在功率较小时，才用定量泵（图 3为了减少 功率损失，可选用限压式变量叶片泵，快速时全流量供油，工进时限压变量，与油缸所需流量相适应。 图 6置滑台液压回路 图 6置滑台液压回路 电磁铁 快进 工进 快退 1 + + - 2 + - + 3 - - + 电磁铁 快进 工进 工进 快退 1 + + + - 2 + - - + 3 + + - + 4 - - - + 10 a) b) c) d)图 6泵源选择 立置与卧置滑台的负载不同，速度要求也不同，要保证同时动作，又不相互干扰，两回路组合时，在各自进油油路上串接一个节流阀，变量泵的调节流量应大于两个动力滑台同时快进时通过两个节流阀的流量。 测 压 点 布 置 在 泵 源 出 口 和 节 流 阀 后 ， 便 于 调 整 油 泵工进快进快退1 和液控顺序阀的压力。 本机床液压系统，过滤精度要求不高，故在泵进口处安装网 式滤油器即可。 表 6置滑台宽为 320毫米，采用平导轨。卧置滑台宽为 200毫米，采用平面和 =90）导轨组合方式，静摩擦系数 U=摩擦时 U= 自动化程度 采用液压与电气配合，实现工作自动循环。为提高生产效率，要求二滑台同时实现工作循环，但要防止相互干扰。 确定外负载，作工况循环图 立制动力力滑台外负载计算见表 6削负载图，速度循环图见图 6负载循环图见图 6 卧置动力滑台外负载计算见表 6削负载图，速度循环图见图 6负载循环图见图 6 表 6台名称 切削力 R（公斤力） 移动件重（公斤力） 速度 V（米 /分） 行程 S （毫米） 启动制动时间 t 工进 工进 快速 工进 工进 快进 1工进 工进 快退 立置滑台 12000 4000 25000 07 35 8 250 置滑台 3000 3200 6 162 40 202 12 注： 不计静止状态重量的作用力； 进的速度很低，故不考虏制动过程的 惯性力。 表 6 况 公 式 计 算 结果 P（公斤力） 启动加速 j 50002 F 1950 工进 1200 I=12000 12000 工进 745 45 745 反响启动 5 0 0 0 P 980 制动 )0( 50 0 02 13 快退制动42 2557451210切 削 负 载 图 （ R - S ）速 度 循 环 图 （ v - s ） 进 I I 工 进快进 I 工 进I 工 进1210745退 反向启动098195209 242 255( 6置滑台切削负载，速度循环图 图 6置动力滑台外负载循环图工 况 公式 计 算 结果 P（公斤力） 启动加速 2s i n. 115 快 进 2s i 45s 1232 P 39 工 进 294 =39+255 294 返向启动 2s i n. 115 快 退 45s P 动 2s i n. 14 快退制停V 退m / m i 0 2 61 6 4 2 0 4 5切 削 负 载 图 （ R - S ）速 度 循 环 图 （ v - s ）K g m i 41 1 5K g 退 反向启动07 1 6 4K g 2 0 4 ( m m )0置动力滑台切削负载，速度循环图 图 6置动力滑台外负载循环图 根据上述所选回路液压系统，并绘制液压系统图（如图 6图中附有油缸的工作循环图和电磁铁动作表。 15 卧置滑台电磁铁动作循序表 6压系统图 工 况 4 进 + - + + 工进 + - - + 工进 + - - - 停 留 + - - - 快 退 - + + + 原 位 - - - + 工 况 1 进 + + - 工 进 + - - 停 留 + - - 快 退 - + + 原 位 - - - 16 注： 1=米 2， 米 2；卧置滑台油缸 米2， ； 油腔至进油腔的油路上各阀实际通过量时压损失为中公称流量下各阀压力损失；三位 米 2，单向阀公斤力 /厘米 2；差动回油腔压力为 1+ 油腔 压力 公斤力 /厘米 2； 工况 油缸压力计算式 外负载斤力） 压力值 P （公斤力 /厘米2） 速 度 V 时间 T 行程S 缸 流 量 Q 缸 功 率 N 说明 2 进 1= 1= 09 （ .（ 5） 2 1 工进 h/ 1210 5 25 6 工进 同上 745 17 7 9 退 h/1/ ( 0 55 进 1- 1= 9 64 6 2+ (5)2 工进 1+1 94 5 8 50 退 h/2 .( 39 204 5054 2= (5)2 17 不另外计算，油缸动作时最底摩擦阻力的压力取 斤力 /厘米 2。 计算两动力滑台油缸各工作阶段实际所需压力，流量和功率（见表 6并作出工况图（见图 6 第四章 液压滑台的液压动力系统设计 专用机床动力滑台参数：工作循环为，快进 工进 快退，快进、 快退的速度均为 5cm/s，工进速度为 s，工进时最大切削力为 力滑台的总重量为 400程为 300动轨道静摩擦系数 动加速和制动减速的时间为 18 19 20 21 由负载值大小查表、资料，参考同类型机床，取液压缸工作压力为 由表 1看出最大负载为工进阶段的负载 F=39324N，则查设计手册，按液压缸内径系列表将以上计算值圆整为标准径，取 D=125了实现快进速度与快退速度相等，采用差动连 接，则 d=以 )(样圆整成标准系列活塞杆直径，取 d=88 D=125d=70出 液压缸无杆腔有效作用面积为 杆腔有效作用面积为 4进若采用调速阀调速，查产品样本，调速阀最小稳定流量 量和功率 (1)复算工作压力查表暂定背压为 压缸在工作循环各阶段的工作压力 1动快进阶段 则有： 第五章 液压系统的计算和元件选型 由上述计算和工况循环图可知，油缸工作压力最高点是立置滑台油缸 2 阶段。此时， 5 公斤力 /厘米 2，泵最高压力应是 液压系统图 6示。由于进油路中元件较少，可取 公斤力 /厘米 2 故 30公斤力 /厘米 2 P 1 (进10 20 30 40 50 60 70 80 90 10 17 20 25 300 进 I I 工 进死挡铁停留 快退(s)a ） 立 置 滑 台 p - t 工 况 图泵最大流量是两滑台油缸同时快进时流量之和，考虑总泄露量，则 Q=K(=） =分 取泵流量 Q=25升 /分 由产品样本中查得限压式叶片变量泵规格为 由表 6算可知，油缸最大驱动功率在快退工作阶段。此时，卧置 滑台油缸在快退时压力为 斤力 /厘米 2，又计入进由路上节流阀，换向阀的压力损失约 7 10 公斤力 /厘米 2，若取 P 泵 =15 公斤力 /厘米 2，厕电动机功率 N= 25/612 选用电动机 N=瓦， n=960转 /分。 根据回路中最高压力和最大通过流量选取控制阀。选用控制阀公称压力均为63公斤力 /厘米 2，流量均为 25升 /分（仅调速阀取（ Q 10B），具体规格型号， 23 见压力系统图 6 39。 设油泵吸油管流速 V=秒；泵出油管流速 V=2米 /秒；压油管流速 V=秒。 油泵吸油管管径 选用 28 24毫 米铜管 油泵出油管管径 d 选用 18 16毫米铜管 立置滑台油缸差动连接油管管径 选用 14 12毫米铜管 卧置滑台油缸差动连接油管管径 d 选用 12 10毫米铜管 为便于选购，立置滑台油缸连接管道，均选用 12 10 毫米铜管，卧置滑台油缸连接管道，均选用 12 10毫米铜管。 控制油管及测油管，均选用 4 3毫米铜管。 管接头选用中低压口薄管式，其规格按油管通径选取。 油箱有效容积 V（ 5 7） Q 取 V=6 Q=7 25=175升 油箱有效容积取 150 升。 24 第六章 专用钻床各部分强度的校核 承强度的校核 滚动轴承的选择及校核计算 根据根据条件，轴承预计寿命 163658=48720 小时 ； 1、计算输入轴承 （ 1）已知 n =轴承径向反力： 初先两轴承为角接触球轴承 7206 根 据 课 本 11 得 轴 承 内 部 轴 向 力 (2) F a= 故任意取一端为压紧端，现取 1端为压紧端 (3)x、 y 据课本 e=R1e R2e ； (4)计算当量载荷 263表（ 11 f P=据课本 11得 P1=fP(1)= P2=fp(1)= (5)轴承寿命计算 2 故取 P= 角接触球轴承 =3 25 结 论 本次毕业设计的题目是 专用钻床 的设计，直到今天，毕业设计总算接近尾声了，通过这次对于 专用钻床 的设计，使我们充分把握的设计方法和步骤，不仅复习所学的知识，而且还获得新的经验与启示，在各种软件的使用找到 的资料或图纸设计，会遇到不清楚的作业，老师和学生都能给予及时的指导，确保设计进度，本文所设计的是 专用钻床 的设计，通过初期的方案的制定，查资料和开始正式做毕设，让我系统地了解到了所学知识的重要性，从而让我更加深刻地体会到做一门学问不易，需要不断钻研，不断进取才可要做的好，总之，本设计完成了老师和同学的帮助下，在大学研究的最感谢帮助过我的老师和同学，是大家的帮助才使我的论文得以通过。 26 参考文献 1 徐灏等 第 2、 3册 )M(第二版） 械工业出版社，2003:98 100 2 程悦荪 设计 M国农业出版社， 1981:67 69 3 周纪良 M械工业出版社， 1991:102 105 4 吉林工业大学教研室编 M国农业出版社，1982:209 211 5 成大先主编
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