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电磁 阀体 进出 油口孔 加工 组合 机床 液压 系统 设计 CAD

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四 川 理 工 学 院毕 业 设 计（论 文）说 明 书题 目 电磁阀体进出油口孔 加工组合机床液压系统设计 学 生 王 兴 文 系 别 机 电 工 程 系 专 业 班 级 机械设计制造及其自动化 机制2003.3班 学 号 030110717 指 导 教 师 丁 晖 四 川 理 工 学 院毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：电磁阀体进出油口孔加工组合机床液压系统设计 系：机电工程专业：机械设计制造及其自动化班级：机制2003.3 学号：030110717学生：王 兴 文 指导教师：丁 晖接受任务时间 2007.03.05 教研室主任 （签名）系主任 （签名）1毕业设计（论文）的主要内容及基本要求 设计依据：25升电磁阀体零件图；生产纲领5万件/年。编制电磁阀体进出油口孔加工机械加工工序卡；绘制电磁阀体进出油口孔组合机床加工示意图，并确定其动作循环。 设计该机床液压系统，并编写其液压系统设计计算说明书；液压元件明细表；绘制其液压系统原理图。 绘制液压缸装配图及其一零件图。2指定查阅的主要参考文献及说明 机械制造技术基础 西南交通大学出版社液压传动 机械工业出版社机械设计手册 机械工业出版社组合机床设计 机械工业出版社3进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1收集、准备参考资料、查阅文献，完成开题报告2007.03.0503.0242完成电磁阀体进出油口加工组合机床液压系统设计和计算2007.03.2504.223完成毕业设计所有的设计图纸2007.04.2305.204完成电磁阀体进出油口孔加工组合机床液压系统设计计算说明书2007.05.2106.035毕业设计修改，答辩准备，毕业答辩2007.06.0306.24四川理工学院专 业机 械 加 工 工 序 卡 片产 品 型 号零（部）件图号3共 1 页机械设计制造及自动化（机制方向）产 品 名 称电磁阀体零（部）件名称共 1 页车 间工 序 号工 序 名 称材 料 牌 号毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每 坯 件 数每 台 件 数HT200设 备 名 称设 备 型 号设 备 编 号同时加工件数夹 具 编 号夹 具 名 称工位器具编号工位器具名称专用夹具冷 却 液工 序 工 时准 终单 件工序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转数（转/分）切削速度（米/分）走刀量（毫米/转）吃刀深度（毫米）走刀次数工 时 定 额机 动辅 助1钻9的孔至图样加工尺寸直柄麻花钻229181211.272扩11的孔至图样加工尺寸直柄扩孔钻687.91212.88描 图3平刮20的孔至图样加工尺寸直柄锪孔钻5016.21211.684铰12的孔至图样加工尺寸机用铰刀6816.21212.36描 校底图号编 制 日 期审核期会签日期班 级姓名姓名装订号机制033班王兴文标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期四川理工学院毕业设计（论文）I摘摘 要要 电磁阀体进出油口孔加工组合机床，它的配置型式具有固定式液压夹紧的单工位组合机床，这类组合机床夹具和工作台都是固定不动的，动力滑台实现进给运动。滑台上的动力箱实现切削运动，根据工件结构特点，以及精确要求，采用结合面为定值基准面。 在基准面对应的另一圆柱面上，用压块压紧，由于结合面的加工精度较高，以它为基面，完全可以达到要求的加工精度。组合机床总体设计三图一卡“被加工零件工序图”它是组合机床的设计的主要依据，它是制造使用，检修和调整机床的重要技术条件绘制加工示意图，它是刀具夹具，多轴箱，液压电器装置设计及通用部件选择主要原始资料，它是调整机床，刀具及试车依据。绘制联系和运动关系及检验机床各部件相对于位置及联系是否满足加工要求，通用部件的选择是否合适，并为进一步开展主轴箱，夹具等专用部件，零件的设计提供依据。相对生产率计算卡，它用来反映机床的加工过程，完成这一动作所需要的时间，切削用量，机床生产率及机床负荷率。关键词：关键词：组合机床、液压系统、液压缸，自动循环、主轴箱。ABSTRACTIIABSTRACTThe solenoid valve body turn over oil buccal cavity processing aggregate machine-tool, its configuration has the simplex position aggregate machine-tool which the stationary hydraulic pressure clamps ,this kind of aggregate machine-tool jig and the work table all are fixed motionless, the power realizes for the movement. On power box realization cutting motion, according to the work piece unique feature, as well as the precise request, uses the junction plane for the definite value reduced plane. In the reduced plane correspondence another round cylinder, contracts with the briquetting, because the junction plane processing precision is higher, take it as the basic plane, definitely may meet the requirements the processing precision. A geometry engine bed system design - three charts card (1) is processed the components working procedure chart it is the aggregate machine-tool design main basis, it makes the use, overhauls and adjusts the engine bed the important engineering factor (2) plan processing schematic drawing, it is the cutting tool jig, the hydraulic pressure electrical fittings design and the general part choice main firsthand information, it is adjusts the engine bed, the cutting tool and the test run basis. (3) The plan relation and the movement relations and the examination engine bed various parts are opposite to the position and relate whether satisfies the processing request, the general part choice is whether appropriate, and for further develops the headstock, the jig and so on the special-purpose part, the components design provides the basis. (4) The generic efficiency computation card, it uses for to reflect the engine bed the processing process, completes the time which this movement needs, the cutting specifications, the engine bed productivity and the engine bed load factor. Key words: Aggregate machine-tool, hydraulic system, hydraulic cylinder, automatic circulation, headstock.四川理工学院毕业设计（论文）1第一章第一章 绪绪 论论组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。 组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。 组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的外圆和端面加工。二十世纪 70 年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达 0.05 毫米1000 毫米，表面粗糙度可低达 2.50.63 微米；镗孔精度可达 IT76 级，孔距精度可达 O.03O.02 微米。专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。 最早的组合机床是 1911 年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953 年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削头和动力滑台。支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件，主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等。第一章 绪论2控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件，有液压站、电气柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。四川理工学院毕业设计（论文）3 第二章第二章 电磁阀体进出油口孔的加工工艺电磁阀体进出油口孔的加工工艺2.1 零件的分析2.1.1.零件的作用零件的作用图 2-1 电磁阀体的结构图题目所给的零件是一个三位五通电磁换向阀体，主要的作用是借助电磁铁吸力推动阀芯在阀体内作相对运动来改变阀的工作位置。灵机只能的一个侧面上有12H7 的四个阶梯孔，用以连接进相互口油管，起控制油量及换向的作用。2.1.2.零件的工艺分析零件的工艺分析 三位五通电磁换向阀体共有两组加工表面，它们相互之间有一定的位置要求及其精度。现分析如下：（1）以20H7 的阶梯孔为中心的加工表面。这一组表面包括：四个20H7 的阶梯孔，尺寸为和四个的螺纹孔和，还有两个0.018020mm0.01806Mmm的阶梯孔。其中主要加工表面为的四个阶梯孔。0.018010mm0.018020mm（2）以的阶梯孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：24mm的四个螺纹孔，一个 8mm 的 U 形槽和的中心孔。0.01806Mmm0.018024mm 这两组表面之间有着一定的位置关系，主要是：第二章 电磁阀体进出油口孔的加工工艺4四个的阶梯孔与的阶梯孔相通，且分布在中心孔的两侧。0.018020mm0.018024mm由以上的分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。2.2 工艺规程的设计2.2.1.确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式零件的材料为 HT200 的灰铸铁。由于零件的生产纲领为 5 万件/年，属于大量生产，而且零件的轮廓尺寸不大， 为了提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度，保证产品的质量，采用砂型压实型铸造。2.2.2.基准的选择：基准的选择：1.粗基准的选择： 对于一般的阀体类零件而言，以面作为粗基准是完全合理的。采用完全定位即可。2.精基准的选择： 精基准是选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。2.3 制订工艺路线 由于生产类型为大量生产，故采用高效专用机床，及其自动机按流水线或者自动线依工序对工序进行加工，并尽量使工序集中来提高生产率，除此以外，还应该降低生产成本。1.工艺路线方案一：工序 1：粗铣六个平面，铣两侧面的四个 U 形槽。工序 2：两次钻孔并扩孔 的中心孔和四个螺纹孔。0.018024mm0.01806Mmm工序 3：钻 的四个阶梯孔。0.018020mm工序 4：精铣六个平面。工序 5：粗镗的阶梯孔。0.018024mm工序 6：精镗的阶梯孔。0.018024mm四川理工学院毕业设计（论文）5工序 7：两次扩孔，平刮，铰四个的阶梯孔至图样尺寸。0.018020mm工序 8：钻两侧面个四个的螺纹孔。0.01806Mmm工序 9：攻螺纹至。0.01806Mmm工序 10：终检。2.工艺路线二：工序 1：粗铣六个平面，铣两侧面的四个 U 形槽。工序 2：钻四个的四个孔（不到尺寸） 。0.018012mm工序 3：两次扩钻的四个孔（不到尺寸） 。0.018012mm工序 4：铰孔的四个孔到图样尺寸。0.018012mm工序 5：平刮的四个阶梯孔到图样尺寸。0.018020mm工序 6：钻孔的中心孔和的四个螺纹孔。0.018024mm0.01806Mmm工序 7：两次扩钻的中心孔。0.018024mm工序 8：精铰的中心孔。0.018024mm工序 9：精铣六个平面。工序 10：粗镗的阶梯孔。0.018024mm工序 11：精镗的阶梯孔。0.018024mm工序 12：钻两侧面各四个的螺纹孔至图样尺寸。0.01806Mmm工序 13：攻螺纹至。0.01806Mmm工序 14：终检。3.工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案经过比较，在经过老师的改正，最后得出的具体工艺方案如下：工序 1：粗铣六个平面，铣两侧面的四个 U 形槽。工序 2：钻的中心孔和的四个螺纹孔。0.018024mm0.01806Mmm第二章 电磁阀体进出油口孔的加工工艺6工序 3：两次扩钻的中心孔。0.018024mm工序 4：精铰的中心孔。0.018024mm工序 5：钻四个的四个孔（不到尺寸） 。0.018012mm工序 6：两次扩钻的四个孔（不到尺寸） 。0.018012mm工序 7：铰的四个孔到图样尺寸。0.018012mm工序 8：平刮的四个阶梯孔到图样尺寸。0.018020mm工序 9：精铣六个平面。工序 10：粗镗的阶梯孔。0.018024mm工序 11：精镗的阶梯孔。0.018024mm工序 12：钻两侧面各四个的螺纹孔至图样尺寸。0.01806Mmm工序 13：攻螺纹至。0.01806Mmm工序 14：终检。以上工艺过程详见机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。2.4 确定工序尺寸及公差三位五通电磁换向阀体的零件材料为灰铸铁，硬度 HBS 为 HT200，毛坯重量为 25kg，生产类型为大量生产，采用砂型压实型铸造毛坯。根据上述的原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：对进出油口孔的机械加工方法：1.加工材料 工件材料：灰铸铁 HT200，硬度为 HB170241，砂型压实型铸造。 加工要求：钻孔，扩孔，平刮，铰孔，使孔达到图样要求。 刀具材料：采用高速钢。查机械加工工艺手册第二卷，P544，表 2.4-37 钻头的直径20mm，后到面磨损限度为 0.50.8，不用切削液。 钻头的耐用度：2700s。四川理工学院毕业设计（论文）72.确定其加工余量（1）钻孔余量：查机械工艺加工手册 ，P494，表 2.347当 D30，直径余量4，确定其余量为 2。（2）扩孔铰孔的余量（mm）：查机械加工工艺设计手册 ，P494，表 2.348 可得 表 21 加工孔的余量孔的直径扩或镗粗 铰精 铰10181.01.50.10.150.05查机械加工设计手册 ，P146，表 1.44 可得：由于该油口孔与油管是过渡配合，选优先配合其精度为 H87，D1220，孔为。0.018012经确定钻头直径为max120.018 1.0 20.05 29.918dmm min120 1.5 20.05 28.9dmm 查机械加工设计手册 ，P1029，表 4.34 可得d=9,l=117, =81。1l则采用直柄长麻花钻（GB143785，HB343684） 。扩孔钻的确定：查机械加工设计手册 ，可得D=9.00,L=125,l=81。则采用直柄扩孔钻（GB425684，HB348385，HB349185） 。铰刀的确定：查机械加工设计手册 ，可得d=11,=10,L=142,l=41 。1d则铰刀的型号为 A 型， （GB113284，HB352085，不通孔） 。锪钻的确定：查机械加工设计手册 ，可得第二章 电磁阀体进出油口孔的加工工艺8=2011,=12.5,=100, =22, =11.00。d1d2dLl1l查机械加工设计手册 ，可得则采用带导柱直柄及代可换导柱椎柄平底锪钻（GB426084，FB349585） 。加工铸铁时的进给量为 0.32。钻孔时其，P556，查表 2.446，可得=1.0。mvkmvk扩孔时其，P565，查表 2.455，可得=1.0。mvkmvkP566，查表 2.456（使用条件变化时的切削液修正系数）表 22 与加切削液有关工 作 条 件不 加 切 削 液加 切 削 液ovk1.01.21.3与耐用度有关：=1 TVk表 23 与钻孔长度有关钻孔长度（）03d40d50d60d100dlvk1.00.850.750.60.5 表 24 与扩孔的切削深度有关实际切削深度标 准05.1.02.0opvk1.111.00.93铰刀磨钝标准及耐用度：查机械加工设计手册 ，P567，表 2.457 可得铰刀直径20， 耐用度为 T=2100s,后刀面最大磨损为 0.40.60。0d扩孔钻磨钝标准及耐用度：查机械加工设计手册 ，P561，表 2.451 可得扩孔钻20，耐用度为 T=1800s，后刀面的最大磨损为 0.60.90。0d表 25 钻孔、扩孔、铰空的轴向力，扭矩的计算公式四川理工学院毕业设计（论文）9钻 削 轴 向 力 和 扭 矩工 件材 料刀 具 材 料轴向力 F（N）扭矩 M（）灰铸铁高速钢0.809.81 42.7FFd fK20.809.81 0.021MMdfK钻、扩、铰的切削功率： （KW） （21）02mMvpd查机械加工设计手册 ，P571，表 2.469 可得 1.0MFMMKK查机械加工设计手册 ，P558，表 2.447 可得 1.0MFMMKK查机械加工设计手册 ，表 2.438 可得高速钢钻头钻孔时的进给量：钻头直径=810，组，进给量为 0.270.33/r。0d表 26 钻孔深度的修正系数（第一组进给量）钻孔深度（）30d50d70d100d修正系数lfK10.0.90.80.75确定其切削速度：钻孔的切削速度： （22）0.2500.8750.12560vvC dvTf 0.250.8750.1250.5514.7 96027000.300.035扩孔的切削速度：第二章 电磁阀体进出油口孔的加工工艺10 （23）0.200.8750.1250.10.30.20.8750.1250.10.36018.8 960180010 0.30.38vpC dvTaf铰孔的切削速度： （24）0.300.70.30.10.50.30.70.30.10.515.66015.6 116036001010.124pdvTaf2.5.钻、扩、平刮、铰孔的切削用量及其基本工时1.钻8的四个孔。确定进给量：根据切削简明手册表 2.7，当800fb,=8时， =0.390.47/r。由于本零件在加工8孔时属于低刚aMP0df度零件，故进给量应乘以系数 0.75，则 (0.39 0.47) 0.750.29 0.35/fmm r根据机床说明书，现取=0.25/r。f切削速度：根据切削简明手册,表 2.13 及表 2.14，查得切削速度 =18r/min.v所以 （25）10001000 18229 /min25swVnrd根据机床说明书，取=195r/min，故实际切削速度为wn （26）25 19515.3/min10001000wwd nvm切削工时 1240min,9,3llmm lmm （27）11240930.635min195 0.25mwlllln f以上为一个钻孔的机动时间。故本工序的机动工时为 1120.635 21.27minmmtt2.扩孔孔。利用的钻头对的孔进行扩钻。根据有关手册的11mm11mm9mm四川理工学院毕业设计（论文）11规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 (1.2 1.8)1.2 1.80.65 0.750.585 0.87/ffmm r钻（）根据机床说明书，选取0.57/fmm r 1111()() 126 4/min2323vvm钻则主轴转速为并按机床说明书取。51.6 34 /minnr68 /minwnr实际切削速度为 （28）37 387.9/min10001000wwd nvm切削工时（一个孔） 则1240,6,3lmm lmm lmm （29）14063280.72min68 0.57wtn f当扩钻四个孔时，机动工时为 0.72 42.88mint 第三章 电磁阀体的进出油口孔的加工组合机床液压系统的设计12第三章第三章 电磁阀体的进出油口孔的加工组合机床液压系统电磁阀体的进出油口孔的加工组合机床液压系统的设计的设计电磁阀体加工自动线上要求设计一台多轴钻孔组合机床，机床有主轴根，钻 4 个 20mm 的阶梯孔的进出油口孔，要求的工作循环是工件定位；工件加紧；钻削，加工完毕后；松开。钻削时有钻孔，扩孔，平刮，铰孔等工序，在工作中，本机床的液压系统要完成的动作循环是：转塔快进，工进，快进；转塔离合器主轴的分合转塔压紧松开；转塔分度，选转塔进给速度；回转工作台的压紧，松开；回转工作台分度；工作台压紧松开；加工完毕后快速退回原始位置，最后自动停止。工件的材料是灰铸铁，硬度是HT200。设计的要求：“能实现快进工进快退停止”的工作循环。运动的部件的总体重是G=mg; m=pv;v=1107270mm=7.0g/cm3G=mg=9.8（1107270） =9.83880.8 =38032N快速运动距离 =100mm；工作的运动距离=0mm.1l2l快速进给和快速退回速度=7m/min；工作进给速度=50mm/min；往复运1v3v2v动的加速，减速时间t=0.2s。工作部件运动时采用平导轨支承，其静摩擦系数=0.2；动摩擦系数sf=0.1。 （静摩擦系数=0.10.2；动摩擦系数=0.050.12）dfsfdf液压系统的执行元件的使用液压。设计的根本出发点就是要体现相互技术的先进性和实用性1.明确环境对系统的要求：系统在中间或者实验室中工作，环境对液压系统无特殊的要求。2.明确对液压系统的具体要求：四川理工学院毕业设计（论文）13 机床要完成的动作是：工件定位；工件加紧；钻削，加工完毕后；松开。钻削时有才钻孔，扩孔，平刮，铰孔等工序，在工作中，本机床的液压系统要完成的动作循环是：转塔快进，工进，快进；转塔离合器主轴的分合转塔压紧松开；转塔分度，选转塔进给速度；回转工作台的压紧，松开；回转工作台分度；工作台压紧松开。 此外的已知条件是：回转工作台的直径是 150mm，分度角是 180；转塔动力头 a 动力头负责面数是 4 个；b 动力头的分度角是 90；c 动力头的纵向移动量是 400mm；主轴箱的轴数是 44=16 根，加工是最大孔径是20mm，主轴转速（无级）150750 转/分；电力系统转塔式的动力头电动机的功率是 4KW,转速是 1500r/s切削的规范是 a 工件的材料是 HT200；b 工作的硬度是 HB170241；刀具是钻头，扩孔钻，锪钻，铰刀；d 转塔试动力头的纵向进给的最小的进给速度是 0.03m/min,最大的进给速度是 3m/min；钻头的快速的前进行程是 400mm；工件的进给行程是 400mm；钻削力是5755.677N；工件的进给速度是 53mm/min。本机床用与加工 10 公升、25 公升电磁阀体的四个进出油口孔，完成钻孔、扩孔、平刮、铰孔等工序的专用机床。机床为组合机床形式，转塔式动力头装有四个工作台主轴箱，分别转动完成钻孔、扩孔、平刮、铰孔四个工序。各90主轴箱所需的不同转塔是采用直流电动机无级调速，各主轴箱分别设有无级调速开关。转塔式动力头加工和工件装卸之间同时进行的，故使加工的机动时间和工件装卸时间重合，故工作台设置为回转工作台。当所加工工序加工完毕。（操作者必须在加工工序完成前将工件装卸完毕）转塔动力头快速退回后的回转工作台进行分度。此时原装卸工位的工件即使处于加工位置，再按有一180下半自动按钮即实现重复循环。液压系统的设计过程如下：3.1 负载分析工作负载由切削原理课程可知，高速钢钻头钻灰铸铁时的轴向切削力（以 N 计）tF与钻头直径 D（以 mm 计） ，每转进给量 s(以 mm/r 计)和铸件硬度 HB 之间的经第三章 电磁阀体的进出油口孔的加工组合机床液压系统的设计14验算式为 25.5Ds（HB）4tF 25.590.3200 2104.254 8417N惯性负载 (G/g)(v/t)mF （38032/9.81） （7/60/0.2） 2264N阻力负载静摩擦阻力fssFfG 0.2 38032 7606N动摩擦阻力fddFfG 0.1 38032 3803N由此得出液压缸在各工作阶段的负载如图所示：表 31 液压缸动作循环中在各阶段的负载值工 况计算公式液压缸负载 F(N)液压推力F/m(M)启 动=FfsF76068451加 速=+FfdFmF60676741快 进=FfdF38034226工 进=+FfdFtF1222013578快 退=FfdF38034226四川理工学院毕业设计（论文）15注：1.液压缸的机械效率取=0.9。m 2.不考虑动力滑台上颠覆力矩的作用。图 31 组合机床液压缸的负载图和速度图3.2.负载图和速度图的绘制负载图按上面数值绘制，如下图 a 所示。速度图按已知数值=v3=7m/min, =100mm,=50mm,快退的行程= +=150mm,和工进速度1v1l2l3l1l2l等绘制，如下图 b 所示，其中由主轴转速及每转进给量求出，即=+2v2v2v1 1n s55mm/min。2 2n s3.3 液压缸主要参数的确定3.3.1.初选液压缸的工作压力初选液压缸的工作压力 由于液压缸的最大推力为 13578N，查液压传动表 91 得表 32 液压缸不同负载时的工作压力载荷(KN)50工作压力( MP)0.811.522.5334455当负载为 110210 时，工作压力可选为（2.53）MP=（2530）10P第三章 电磁阀体的进出油口孔的加工组合机床液压系统的设计16根据液压传动表 92 可得表 33 各种机械常用的系统工作压力 机 床设 备类 型磨 床组合机床龙门刨床拉 床农业机械液压机系统压力（MP）0.82352881010182032今初选液压缸的工作压力=4010Pa410MPa。1P3.3.2.计算液压缸的尺寸计算液压缸的尺寸 钻削加工孔被钻通时，钻头会突然前冲。若在回油路上有背压阀，或者采用回油节流调速，则可防止这一现象的出现。查液压传动表 93 可得表 34 液压缸中的背压力2P系 统 类 型背 压 力 (10Pa)2P回邮路上有节流阀的调速系统25回油路上有背压阀或调速阀的调速系统515采用辅助泵补油的闭式回路系统1015由负载循环图可知，最大负载是在工作进给阶段，为了保证低速进给，用液压缸的无杆腔作为工进给时的工作腔，即无杆腔进油，而且去 d=0.707D,即A1=2A2,以便采用差动连接时，快进快退的速度相等。故液压缸的活塞的受力平衡式为： =+F (其中=2) （31）11PA22P A1A2A =0.00377m=0.37710（m） （32）1A13578281(32)22Fpp四川理工学院毕业设计（论文）17D= (m) （33）1440.377 100.0693A按标准取 D=70cm,则 d=0.707D=4.9cm按标准取 d=50cm液压缸的无杆腔和有杆腔的实际有效工作面积,值为1A2A 2221738.4744DAcm （34）222222()(75 )18.8444ADdcm表 35 液压缸工作循环中各阶段的压力，流量和功率的实际值见下图液 压 缸工 况负载（N）回油腔压力(Pa)52 10p 输入流量Q(L/min)进油腔压力52 10p （Pa）输入功率P（KW）计 算 公 式启动845143.50加速674134.82快进恒速4226513.74122.010.512112FAppAA=（-）Q1A2AP=1P Q工 进1357880.21235.70.762211FP APA=Q1A2vP=p1Q启动8451044.86快加6741536.802112FP APA=Q2A3v第三章 电磁阀体的进出油口孔的加工组合机床液压系统的设计18速退恒速4226513.18823.450.52P=p1Q注：启动的瞬间活塞尚未移动，。0p 液压缸的工况如下图所示四川理工学院毕业设计（论文）19图 32 组合机床液压缸工况图 3.4.液压缸的强度计算 1.缸筒的壁后（或缸外径 D 外） ，由缸的强度条件来确定的。根据材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律因为壁厚的不同而各异。一般技术时有薄壁筒（/D1/10）和厚壁筒（/D1/10）之分。 薄壁圆筒的壁厚计算公式为 （35） ( )2PyDm厚壁圆筒的壁厚计算公式为 （36） 0.4(1)( )21.3yyPDmP 式中：Py试验压力，当液压缸的额定压力为16MP 时，=1.5PH,当额nPyP定压力16MP 时，=1.25PH。yP-缸筒材料的许用应力（MP）=/n； b n安全系数，对无缝钢管，n=3.55；第三章 电磁阀体的进出油口孔的加工组合机床液压系统的设计20-缸筒材料抗拉强度极限 MP；b液压缸材料的许用应力为：对无缝钢管 100110MP。 计算过程如下： ( )2PyDm 61.5 4.5 0.07 102 22 0.011m 11mm 110225MPMP2.缸体外径的计算： D 外=D+2m （37） =0.07+2 0.011 =0.092m =92mm 查标准可得：D 外=95mm。3.活塞杆的计算校核： d （38） 64( )10RFm FR液压缸负载 Nd活塞杆的直径 m-活塞杆材料的许用应力 MP,= /n, 为材料的抗拉强度，n 为安全 bb系数，一般取 n1.4。现取 n=1.4。校核计算如下：四川理工学院毕业设计（论文）21 664( )104 135781103.14101.40.14814.8RFdmmmm 经校核活塞合格。4.活塞的材料选择： 实心的活塞杆的材料用 35.45 号钢，现选取 45 钢。5.活塞的材料选择： 若是整体式的用 35.45 号钢；若是装配式的，则用铸铁，耐磨铸铁或者是铝合金，现选取 45 钢。6.端盖厚度的计算： 当端盖运动到最前端时，全部推力由端盖承受，如下图所示。 端盖的厚度为 （39） /( )2HmebddhDpmDdd式中 D缸筒内径(m)； 螺钉孔圆周直径(m)；Hd 作用力直径， ；md12( )2mdddm 螺钉孔直径(m)；bd d活塞杆孔直径(m)； 端盖外径(m)；eD p工作压力(MP)； 材料的许用应力(MP)； 计算过程如下： 预设：D=70mm,P=4.48MP,=110/5=22MP,=200mm,=115mm,=125mm, eD1d2d第三章 电磁阀体的进出油口孔的加工组合机床液压系统的设计22d=50mm （310） /( )2HmebddhDpmDdd 33125150110270 104.5/105200 1002 240.001414mmm 7.缸底的厚度计算：平底缸 a.缸底无孔时， （311） 0.433/( )hpm b.缸底有孔时， （312） 00.433( )()pDhDmDd c.椭圆缸底时， （313）( )20.2pV Dhmp式中 V系数，V=（2+） ，其中 K=a/b。162K计算过程如下： 经查阅资料本设计是平底缸，缸底无孔时 30.433/( )1100.433 50 104.5/50.00989.8hpmmmm8.缸体的连接计算： 为了保证连接的可靠性，对于工作压力较高的液压缸，应该对缸体的连接强度进行计算。a.缸体螺纹连接计算缸体端部采用螺纹连接时，其强度计算如下：四川理工学院毕业设计（论文）23螺纹处的拉应力： （314）2214()()KpMPdD螺纹处的剪切应力： （315）3321010.2()10 ()K KddDMP合成应力： （316） 233()fMP式中 许用应力(MP)=/n; n 缸体材料的屈服极限(MP)n n安全系数，n=1.21.5; P液压缸的最大推力(N); D缸内径(m); 螺纹直径(m);0d 螺纹的内径(m);1d t螺距(m); k拧紧螺纹的系数，k=1.251.5; 螺纹的内摩擦系数，=0.070.2。1k1k计算过程如下：螺纹处的拉应力： 2214()()KpMPdD 2224 1.5 135783.14 (11570 ) 100.03MP螺纹处的剪切应力：第三章 电磁阀体的进出油口孔的加工组合机床液压系统的设计24 3321013320.2()10 ()1.5 0.2 13578 1500.2 (11570 ) 100.02K KddDMPMP 合成应力： 23223()0.033 0.021150.04225fMPMPMP 所以该设计合乎要求。b.缸体法兰连接的镙栓计算： 螺纹处的拉应力： （317）2214/10 ()KPd zMP 螺纹处的剪应力： （318）22101/0.210 ()K KPdd zMP 合成应力： （319） 3331.3()fMP式中 z螺栓个数。其他的符号同前面的公式。计算过程如下：螺纹处的拉应力： 2213 224/10 ()4 1.5 13578/3.14 8 (11510 )100.24KPd zMPMP 螺纹处的剪应力： 221013/0.210 ()1.5 0.2 13578 1500.2 11580.25K KPdd zMPMP合成应力：四川理工学院毕业设计（论文）25 333331.3()0.243 0.250.24fMPMP c.缸体焊接的连接计算： 缸体与缸盖用电焊连接时，焊缝要作强度计算。 焊缝的应力为 （320）222102224/()10 ()4 13578/3.14(200150 ) 0.7 100.08PDdMPMP式中 -焊接效率，一般取=0.7。 许用应力： =/n （321） n =110/4 =27.5MP式中 -焊条材料的抗拉强度（MP）n n安全系数，取 n=3.34,现取 4。9.稳定性的验算： 活塞杆所能承受的负载，应该小于事它保持工作稳定的临界负载。 RFKF的值与活塞杆材料的性质、截面形状、直径和长度，以及犷的安装方式等因KF素有关，可按材料力学中的有关公式进行计算，即 （322）/RKKFFn式中 安全系数，一般取=24。KnKn 当活塞杆细长比时12/Kl r （323）222KEJFl 当活塞杆细长比时，而=20120 时12/Kl r12第三章 电磁阀体的进出油口孔的加工组合机床液压系统的设计26 （324）221()KKfAFalr式中 安装长度，其值与安装方式有关；l 活塞杆横截面积的最小回转直径，；kr/krJA 活塞杆横截惯性矩。对实心杆，对空心杆J4/64Jd；4421()/64Jdd 活塞杆横截面积；A 柔性系数，对钢=85；11 末端系数；2 材料的弹性模量，钢=2.06N/；EE112.06 10E 材料强度试验值，钢N/f84.9 10f 试验常数，钢=1/5000。aa计算过程如下： 13578 454312KRKFFnN其中 ，（实心杆）/KrJA4/64Jd44/643.14 0.05 /640.000003067Jd/0.00626.2krJAmmm活塞杆长度：四川理工学院毕业设计（论文）2723231.01101/41.01 5104 84717.23knldncm/67.23/0.006210844.2523kl r 12851/442.5 12/kl r2111113.142.06 1040.6775.786 10kF11/418.95 10kRFF稳定性满足。3.5.液压系统图的拟订：3.5.1.液压回路的选择液压回路的选择 1.调速回路（节流回路）图 3-3 调速回路液压系统图第三章 电磁阀体的进出油口孔的加工组合机床液压系统的设计28 节流调速装置简单，都是通过改变节流口的大小来控制流量，故调速的范围大，但由节流引起的油液发热，如外负载发生变化，工作稳定性较差。以节流元件安放在油路上的位置不同，分为进口节流调速，出口节流调速，旁路节流调速及双向节流调速。由于出口节流调速在回路上产生节流背压，工作稳定，在负的载荷下仍可工作，而进口和旁路节流调速背压饿日零，工作稳定性较差。2.卸荷回路图 3-4 卸荷回路液压系统图卸荷回路的作用是饿载荷运转状态，在执行元件工作间隙时，将不需要液压能，或者是自动将液压泵排出油液挟回油箱，以便达到减少动力消耗和降低系统发热目的。回路中，当液压执行元件机构停止运动时，可控制电磁溢流阀使液压泵卸荷。3.保压回路四川理工学院毕业设计（论文）29图 3-5 保压回路液压系统图在液控单向阀保压回路中，当液压缸压制行程终了时，系统压力升高。同时电磁阀体使液压泵卸荷。依靠液控单向阀的密封性能对液压缸无杆腔实现保压。4.速度换接回路图 3-6 调速换接回路液压系统图速度换接回路的作用是使液压执行器在有个工作循环中从有种运动速度变第三章 电磁阀体的进出油口孔的加工组合机床液压系统的设计30换成另有种运动速度，常见的有快慢速的转换和二次慢性之间的换接。本设计一采用的是行程阀与节流阀并联的速度换接回路。主换向阀 1 断电处于右位时，液压缸快进。当压下形程开关 4 时，行程阀关闭（上位） 。液压缸 5 的无杆腔实现慢速进给。这种回路的快慢速的换接过程比较平稳，换接点的位置较准确，但其缺点是行程阀的安装位置不能任意布置，管路连接较为复杂。5.顺序动作回路.图 3-7 顺序动作回路液压系统图图示是电磁阀的顺序动作回路的。这种以液压缸 1 和行程位置为依据来实现相应的顺序动作，其操作过程见下图动作循环表。这种回路的可靠性取决于电气行程开关 3.4.5.6 和电磁阀 3.4 的质量，对变更液压缸的动作行程和动作少年许来说都是比较方便，因此它在机床液压系统中得到了广泛的应用，特别是适合顺序动作的位置精度要求较高，动作循环不经常要求改变的场合。6.多缸顺序动作回路图 3-8 多缸顺序动作液压系统图3.5.2 组成液压系统组成液压系统 1.整理后绘制的液压系统图四川理工学院毕业设计（论文）31图 3-9 液压系统总图2.编写动作表如下图所示：见表 3-5 所示。3.液压系统的原理及其说明 本机床的液压系统，分别控制转塔动力头和回转工作台的下列动作：a.工作台抬起。b.工作台转动。c.工作台压紧。d.转塔的快进。e.传动离合器啮合。f.转塔工进。g.转塔快退。h.传动离合器松开。i.转盘抬起。第三章 电磁阀体的进出油口孔的加工组合机床液压系统的设计32j.转盘转动。k.定位块拔出。l.转盘压紧。m.转盘回转缸复位。n.定位块伸入。本机床的液压系统的部分原理说明：1.转塔快进，工进，快退 按“自动循环”按钮后，电磁阀 1YA 通电，3YA 断电。1YA 通电，压力油通过 1YA，14YA 经行程阀 C 到制停阀进入到转塔进给液压缸大腔，该油C缸是差动连接。因此小腔的回油经 1YA 到单向阀 而并入大腔，从而出现转塔快速前进。当快进压下 C 阀后，压力油经 7YA 到 5YA 至节流阀到到大腔，1LC转塔出现慢速进给。3YA 断电，压力油进入到转塔传动离合器液压缸大腔，离合器啮合，于是对工件进行慢速钻孔进给。当进到压下阀后， 换向，而进给停止，同时CC压开关，信号使 1YA 断电，2YA（3YA，4YA）通电，转塔快速退回，10K3YA 通电，离合器脱开，脱开后 DP1 发出电信号。2.转塔压紧松开 4YA 通电，两个转塔压紧液压缸放松，压力油分别进入到导轨，促使转塔浮起。当快进结束，压下时，信号使 9YA 接通，转塔分度液压缸运动，11 K使转塔分度，分度完毕后，发出电信号，4YA 断电，转塔压紧，信号9012K使 1YA，5YA，10YA 通电，3YA，4YA，9YA 断电，转塔分度液压缸复位，转塔压紧，转塔做第二次快进，压下 C 阀后，压力油经节流阀，转塔实现扩2L孔进给运动，实现第二次工作循环。循环至 1YA，3YA，6YA 通电，转塔做第三次循环快进，压下 C 阀后，压力油经节流阀进入到大腔，转他实现平刮3LC孔工作进给，完成第三次工作循环。循环至 1YA，3YA，7YA 通电，转塔做第四次快进，压下 C 阀后，压力经节流阀进入到大腔，传塔实现铰孔工作进4LC给，完成第四次工作循环。四川理工学院毕业设计（论文）333.回转工作台分度 完成第四次工作循环后，11YA 通电，工作台压紧液压缸活塞顶起工作台，DP2 发出电信号，使 12YA 通电，压力油进入到工作台转动液压缸，推动齿条活塞移动，齿条带动齿轮旋转，使工作台分度位，分度完毕后接，18013 K11YA 断电，工作台下降并压紧后，DP3 发出电信号，给 1YA，3YA 通电，又开始如前所述的工作循环。4.工件压紧 工件压紧，靠手动换向阀换向压紧和放松，装卸工件。3.6.液压元件的计算和选择 3.6.1.液压泵液压泵液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为 4.35MP，如取进油路上的压力损失为 0.8MP，压力继电器调整压力高出系统最大工作压力之值为 0.5MP，液压缸的最大流量为 13.741L/min。考虑到不可预计的泄露将此流量放大为 1.05倍，得 5L/min。查机械设计手册P87，表 1159。但作用叶片泵的参数如下：调压范围： 6.3MP。电动机的转速 n=960r/min 时的流量为 25L/min。容许的转速范围 n=6001800r/min。泵的驱动功率是 4KW。经检验，此泵可以满足立钻组合机床液压系统的要求。3.6.2.阀类元件及其辅助元件阀类元件及其辅助元件 根据液压系统的工作压力和通过各个阀类元件及其辅助元件的实际流量，可选出这些元件的型号及规格。查出的各元件的型号和规格见液压系统图：1.选择粗滤油器 选 XU50 200B 型号的滤油器，允许通过的流量为 50L/min，实际通过的流量为 48.2L/min，此值在快进、快退时出现，工进时流量更小，可用。似乎滤油器的通过能力偏大，不必改造，这样泵油口的阻力较小。第三章 电磁阀体的进出油口孔的加工组合机床液压系统的设计342.选择压力继电器选 HED1 型号的压力继电器，压力范围为 550MP，生产厂家是沈阳液压件制造公司，引进士乐系列。选 DP63 型号的压力继电器，查机械设计手册 ，P252，表 11215 可得调压范围是 1063（/） 。返回区间的调速范围是 3.58（/） 。精度为 0.5。作用时间： 0.5 秒。配套的开关为：L511，3A，380V。重量为 0.72 公斤。生产厂是天津市液压件厂。3.选择换向阀 选 24S25 型号的二位四通手动换向阀，查机床设计手册的上册，P303，表 11285 可得： 允许通过的流量为 25L/min. 压力范围：63/。 压力损失：2MP。 泄露：30 毫升/分。 重量：6 公斤。选 S 型号的手动换向阀，查机械设计手册第四卷，P23257，表 23.71 可得压力范围：31.5MP。额定流量：40500L/min.公称直径：1050。生产厂：邵阳液压件厂。选D 型号的三位五通电磁换向阀13563EB许用压力为 63。2/公斤厘米许用流量为 63L/min.选型号的三位四通电磁换向阀13463EB四川理工学院毕业设计（论文）35许用压力为 63。2/公斤厘米许用流量为 63L/min.选型号的二位四通电磁换向阀 12463EB许用压力为 63。2/公斤厘米许用流量为 63L/min.选型号的二位二通电磁换向阀 12225EBH许用压力为 63。2/公斤厘米许用流量为 63L/min.型号的二位三通电磁换向阀12325EB许用压力为 63。2/公斤厘米许用流量为 63L/min.选型号的二位三通电磁换向阀3463YBMZ许用压力为 63。2/公斤厘米许用流量为 63L/min. 行程滑阀选 23C25B 型号的二位二通常开式的行程滑阀许用压力为 63。2/公斤厘米许用流量为 63L/min.压力损失：2.5。2/公斤厘米泄露：30 毫升/分。行程：8mm.选型号的 C 型二位三通常开式的行程滑阀2325CB许用压力为 63。2/公斤厘米许用流量为 63L/min.压力损失：2.5。2/公斤厘米泄露：30 毫升/分。第三章 电磁阀体的进出油口孔的加工组合机床液压系统的设计36行程：8mm.4.选择溢流阀，查机械设计手册 ，P239，表 1119 可得 流量：63 升/分。 接口尺寸：。18mm 法兰连接：。50YFFB 重量：16 公斤。5.选可调式节流阀，查机械设计手册 ，P255，表 11221，可得 流量：25 升/分。 压力损失：232/公斤厘米反向压力损失：3。2/公斤厘米表 37 元件的型号及其规格序号元 件 名 称估计通过流量（L/min）型 号规 格1液压泵25YB-256.3MP，25L/min2粗滤油器40XU-40200B6.3MP3溢流阀5.7YF-F50B6.3MP4二位二通电磁阀2522-25BH1E6.3MP5三位四通电磁阀2524-25BH1E6.3MP6工作台回转液压缸7行程开关8行程开关9二位四通电磁阀2534-25B1E6.3MP10压力继电器D-63B1P1.0-6.3MP11压力继电器D-63B1P1.0-6.3MP四川理工学院毕业设计（论文）3712工作台压紧液压缸13压力继电器D-63B1P1.0-6.3MP14手动换向阀2524S-25B63.MP15手动换向阀2524S-25B63.MP16工件液压缸17工件液压缸18转塔进给液压缸19单向阀44AF3-10BaE16MP，10 通径20C 型行程滑阀6322C-63BH6.3MP21行程开关22C 型行程滑阀6322C-63BH6.3MP23二位二通电磁阀2522-25BH1E6.3MP24行程开关25节流阀256.3MP26三位三通电磁阀2523-25B1E6.3MP27三位五通电磁阀2535-25B1E6.3MP28溢流阀5.7YF-F50B6.3MP29单向阀44AF3-10BaE16MP，10 通径30三位四通电磁阀2534Y-63BMZ6.3MP31节流阀256.3MP32节流阀256.3MP33单向阀44AF3-10BaE16MP，10 通径34节流阀256.3MP35工作回转盘36行程开关37行程开关第三章 电磁阀体的进出油口孔的加工组合机床液压系统的设计38 3.7 油管的选择 各元件间的连接管道的规格按接口处尺寸决定，液压缸进出口油管则按输入排出的最大流量计算。 油管的内径按下列公式计算： （m） （325）1.13Qdv式中 Q通过油管的油量（） ；3/ms 流速，推荐值：对于吸油管 12(m/s)(一般去 1 米/秒以下)，对于vv压油管36(m/s)压力高，管到和油的粘度小时取大值，反之取小值，局部v和特殊情况可取10(m/s)；对回油管1.52.5(m/s)。vv计算过程如下： （326） 1.13Qdv38行程开关39行程开关40节流阀256.3MP41单向阀44AF3-10BaE16MP，10 通径42节流阀256.3MP43传动离合器液压缸44二位四通电磁阀2534-25B1E6.3MP45二位四通电磁阀2534-25B1E6.3MP46定位液压缸47压力继电器D-63B1P1.0-6.3MP48二位四通电磁阀2534-25B1E6.3MP49转盘回转液压缸50压力继电器D-63B1P1.0-6.3MP51三位四通电磁阀2534Y-63BMZ6.3MP四川理工学院毕业设计（论文）39 =13.7411.134 =8.54油管管壁厚按下式计算： （m） （327） 2pd式中 工作压力(Pa)；p 油管的内径（m）;d 油管材料的许用应力。(Pa)； /bn 材料的抗拉强度；b 安全系数；n 对于钢管；时，取；时，取；7pMP8n 17.5pMP6n 时，取。对于钢管；。17.5pMP4n 25MP 计算出油管内径和壁厚后，查阅有关手册，选出符合要求的标准规格。计算过程如下： =213578110252.64pdmm 在强度保证的情况下，管壁可尽量选的薄些。薄壁易于弯曲，规格较多，装接较易，采用它可减少管系接头的数目，有助于解决系统泄露的问题。经查阅管接头采用扣压式管接头。因此油管选用 JB82766，选用内径为 10的无缝钢管。3.8.油箱的选择 油箱容积按（77）估算，当取 为 6 时，求得其容积是V=680L=480L，按 GB287681 规定，取最靠近的标准值 V=500L。第三章 电磁阀体的进出油口孔的加工组合机床液压系统的设计40 为与系统压力有关的经验数字：低压系统=24，中压系统=57，高压系统 1012。表 38 液压缸的进、出口流量快 进工 进快 退输 入流 量(L/min)1112()()(38.47 80)(38.47 18.84)60.42pqAqAA10.5q 10.5pqq排 出流 量(L/min)2211/18.84 60.42/38.8429.31qA qA2211/18.84 0.5/38.470.25qA qA21 12/38.47 80/18.84163.36qAqA运 动速 度(m/min)112()80 10(38.47 18.84)40.75pvqAA211/0.5 10/38.470.13vqA312/80 10/18.8442.46vqA3.9 液压系统的性能验算 1.回路压力损失验算 由于系统的具体管路布置尚未确定，整个回路的压力损失无法估计，仅只阀类元件对压力损失所造成的影响可以看得出来，供调定系统中某些压力值时参考，这里估算从略。 2.油液温升验算 工进在整个工作循环中所占的时间比例达 96%，所以系统发热和油液温升可用工进时的情况来计算。近似认为损失的功率都转变为热量。工进时液压缸的有效功率为 （328）022313578 0.0560 100.012Pp qFvKW由于大流量泵通过顺序阀 11 卸荷，所以总的输入功率为四川理工学院毕业设计（论文