卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统设计毕业设计论文

优秀论文未经允许

审核通过切勿外传毕设计导书设计课题：卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统设计适用：机械设计制造及其自动化专业

年前言液压传动术是机械设中发展最快技术之一，别是近年来微电子、计机技术结合使液压技术入了一个新发展阶段，、电、液、气一是当今机械备的发展方。在数控加的机械设备已经广泛引用液技术作数控技术应专业的学生步学会液压统的设计，熟悉分析压系统的工原理的方法掌握液压元的作用与选及液压系统的维与修理将是分必要的。液压传动国民经济的个部门都得了广泛的应，但是各部采用液压传的处发点不相同：例如工程机械、力机械采用压传动的主要原是取其结构单、输出力；航空工业用液压传动主要原因是取其量轻、体积；机床上采液压传动的要原因则是其在工作过程中无级变速，于实现自动，能实现换频繁的往复动等优点。为此液压传动常机床的如下些装置中使：1．

进给运动动装置这项应用机床上最为泛，磨床的轮架，车床自动车床的架或转塔刀，磨床、钻、铣床、刨的工作台或轴箱，组合床的动力头或滑等，都可采液压传动。2．

往复主体动传动装置

龙门刨床工作台牛头刨床插床的滑枕都可以用液压传动实现其所的高速往复动，前的速度可达60～90mmin，后的速度可达50mmin这些情况下用液压传动在减少换向击、降低能消耗，缩短向时间等方都很有利。3

回转主体动传动装置车床主轴以采用液压动来实现无变速的回转体运动，但这一应用目还不普遍。4

仿形装置车床、铣、刨床上的形加工可以用液压伺服统来实现，精度最高可～0.02mm此外磨床上的成砂轮修正装和标准四缸校正装置可采用这种统。5.助装置机床上的紧装置，变装置、丝杠母间隙消除置，垂直移部件的平衡置，分度装，工件和刀的装卸、输、储存装置，都可以采用液传动来实现这样做有利简化机床结，提高机床动化的程度。液压动力台是利用液缸将泵站提的液压能转为滑台运动需的机械，来实现进运动并完成定得动作循，是一种以度变换为主的中低压液压系，在高效、用、自动化度较高的机中已得到广泛的用。因此，液压传动与制系统中具综合性和代性，通过本毕业计可以全面应用和巩固学的专业技基础理论知，提高机械设计力和绘图能，培养学生习新技术、取信息和理联系实际的能力特别是使学在液压传动控制的基本论和应用方得到进一步的提。在毕业设中，每人要成《卧式单多轴钻镗组机床液压设与

说明书》份，设计图六张。在撰设计计算与明书和设计纸时，要严格遵以下要求：一、1．

撰写设计算与说明书求：计算过程步骤。清晰层次分明，据充分，数和结果准确。2．

分析说明重点突出，点明确，论正确，逻辑强，有说服力。3．4．5．6．

提倡合理用必要的附、表格、曲等分析说明题。文理通顺语言确切，述清晰，文简练。序码编号层次清楚、理。内容要在人独立思考分析理解的础上，自行算说明和加工整理不得盲目抄参考资料，禁抄袭他人设计内容。二、1．

设计图纸求绘制零件、装配图时必须先搞清件的作用功、结构、相关件的配连接关系，明确图纸要表达的部和内容。2．

根据零件结构特点按定确定图幅比例，合理择和布置基本视图剖视、剖面等。3．

绘制每一图线标注每一符号都有弄道理，独立制图样，不得贝他人图纸4．

图纸内容完整，应包：视图、尺、加工装配号、技术要求、标栏和零件表。5．

图纸要严按照机械制等有关标准规范绘制，样表达、尺寸标注公差配合、面粗糙度和质等，一律用新标准。第一部分

液压系统设计液压系统设计是整个器设计的一分，它的任是根据机器用

途、特点要求，利用压传动的基原理，拟定合理的液压统图，再经过必的计算来确液压系统的数，然后按这些参数来用液压元件的规和进行系统结构设计。液压系统设计步骤一如下：一、明确计要求在液压系的设计中，先应明确系设计的要求具体内容包：1．2．3．4．

主机的用、结构、总布局；主机要求压系统实现动作顺序或锁要求；主机采用压系统的各行元件在力运动方面的求；对液压系的工作性能工作效率、动化程度等面的要求；5．6．

液压系统工作环境和作条件等；液压装置重量、外形寸、经济性方面的要求二、系统况分析1．运分析按设备的艺要求，把研究的执行件在完成一工作循环时运动规律用表示出来，般用速度—时间（v—）或速度——位（v—s）曲线示，称执行件的速度循图（速度图。2．负分析按设备的艺要求，把行元件在各段的负载用线表示出来称执行元件负载——位移时间曲线（负载图由此图可接的看出在运动过充何时受力大，何时受最小等各种况，以此作以后的设计依据液压缸驱执行机构进直线往复运时，所受的载为F=F+F+Ftf

（1-1）（1工作载t工作负载液压缸负载主要组成部，它与设备运动情况有，不同机械工作负载其式各不相同对于机床，削力是工作载。工作负载可是恒定的，可以是变化；可能是正，也可能是值，负载的方向液压缸（或塞）的运动向相反者为，相同者为。由切削原可知高钢钻头钻铸时的轴向切力F与钻头直径D、t每转进给和铸铁硬度之间的验算式为：F=25.5Ds（（1-2t根据组合床加工特点钻孔时的主转速和进给量可选用列数值：对φ的孔来说对φ=8.5mm的来说

=360rmins=550rmins1（2摩擦力负载摩擦阻力指主机执行构在运动时导轨或支撑间的摩擦力其值恒为正。F=fFfN（1-3）式中：F——运动件及外负载支撑面的正力；Nf——擦系数，分静摩擦系数（0.2～）和摩擦系数（sd≤（3惯性负载Fm惯性负载指运动部件启动或制动程中，因速变换由其惯而产生的负，可由牛顿二定律计算Fg×△v△t

（式中：——运动件的质量，Kg；a——动部件的加度，ms；G——动部件的重Ng—重力加速度；△——速度的化量，ms△——速度变所需要的时，。除此之外液压缸的受还有活塞和塞杆处的密装置的摩擦力，其计方法和密封置的类型、压缸的制造量和工作压有关，由于详细算比较麻烦为了简化计，一般将其虑在液压缸机械效率中，初设计时可取η=0.85，另外，有背压力，在最后计算时确定三、

液压缸主参数的确定1．确工作压力液压缸工压力可根据载大小及机设备的类型确定。一般说，工作力选大些，以减少液压内径及液压统其它元件尺寸，使整个系紧凑重量轻但是要用价较贵的高压并使密封复化，而且会导换向冲击大缺点；若工压力选的过，就会增大压缸的内径和其液压元件的寸，但密封单。所以应据实际情况取适当的工作压，设计时可类比法来确，参考下表表一

按负载选系统工作压负载KN系统压力

＜5～10～2020～30～＞50＜8～

～2～3～4～＞～表二

按主机类选择系统工压力

机床

工程机农业组合机

械机械汽床

重型机车工业、设备类

牛头刨

车床

拉床

械

船用机小型

磨床

床

铣床

机床

龙门

锻压机

械程插床

镗床

床

械及齿轮

液压支机械工机床

架压力＜2.5

＜6.32.5～＜1010～1616～3214～25MPa2．确液压缸内径和活杆直径鉴于动力台要完成的作循环是快——工进—快退，且要快进和快退速度相等，里的液压缸选用单杠式，并在快进作差动连接。这情况下的液缸无杆腔工面积A取为有杆工作面积A的两倍，即塞杆直径d与液缸缸筒直径的关是d=0.707D在钻孔加时，液压缸油路上必须背压，取p以防止被钻孔动力滑台突前冲。由工进时推力，列出塞的力平衡程式，计算压缸面积：F=A-A=A（2212（）D=（式中

——液压的工作压力初算时可取统工作压力——液压缸油腔背压，初算时无准确计算，先根据机械设计手进行估计本设计可参以下选择：在孔加工时，液压回

油路上必有背压p，取p=0.8Mpa，防止被钻孔动力滑台突前冲。22快进时液缸作差动连，油管中有力损失，有腔的压力应大于无杆腔，但差值较小，先按0.5MPa虑。快退回油腔中是背压的，这是也可=0.5MPa考虑—工作循环的最大外负；F——液压缸封处的摩擦，它的精确不易求出，用液压c缸的机械率η

进行估算F+F=F；cmη——液缸的机械效，一般η=0.85～；m由计算所的液压缸内D和活塞直径d应按GB23481993圆整到相近标准直径，便于采用标的密封件。表3液压缸径尺寸系列GB）840125

1050(140)

1263160

1680(180)

20200

25100(220)

32(110)250320

400

500

630表4活塞杆径系列（GB）42056160

52263180

62570200

82880220

103290250

1236100280

1440110320

1645125360

1850140400液压缸最稳定速度的算：对选定的液压缸内D，必须进最小稳定速的验算，要证液压缸节腔的有效工面积A必须大于最小稳定速的最小有效积，即A。minA=qvminmin

式中中查得；

（1-8）——流量的最小稳定量，一般从定流量阀的品样本v——液压的最低速度由设计要求定。3．确液压缸所需最大流量液压缸所的最大流量等于液缸有效面积和液压缸大移动速度v的乘积即max（1-9）如果液压节流腔的有工作面积不大于计所得的最小效面积A，则说液压缸不能证最小稳定度，此时必增大液压缸径，以满足速稳定的要求4．绘液压执行元的工况图液压执行件的工况图的是压力图流量图和功图。（1工况图的制按照上面确定的液压行元件的工面积和工作环中各阶段负载，即可制出压力图根据执行元的工作面积及工作循环各阶段所要求的动速度，即绘制流量图根据所绘制压力图和流图，即可计算出阶段所需的率，绘制功图。（2工况图的用从工况图可以直观的方便的找出大工作压力最大流量和大功率，根这些参数即选择液压泵其驱动电动，同时是系中所有液压元件选择的依据对拟定液压本回路也具指导意义。四、

拟定液压统原理图液压系统理图是整个压系统设计最重要的一，它的好坏根

本上影响个液压系统拟定液压统原理图一应考虑以下个问题：（1采用种结构的执元件；（2确定油方式；（3调速式的选择；（4快速路和速度换方式的选择（5如何成执行机构自动循环和序动作；（6系统调压、卸荷执行机构的向和安全互等要求；（7压力量点的合理择。根据上述求选择基本路，然后将基本回路归、整理，在加一些必要元件或辅助路，使之成完整的液压统，进行这工作时还必注意一下几：（1尽可省去不必要元件，以简系统结构；（2最终合出来的液系统应保证工作循环中每个动作都全可靠，相无干扰；（3尽可采用标准件减少自行设的专用件；（4尽可使系统经济理，便于维检测。初步拟定压系统原理后，应检查动作循环，制定系统工循环表（电铁动作顺序五、

液压元件计算和选择所谓液压件的计算，要计算该元在工作中承的压力和通的流量，以来选择液压的规格。1．

确定液压的型号和电功率先根据设要求和系统况确定液压类型，然后据液压泵的高供油量来择液压泵的格。

（1确定压泵的最高作压力

p液压泵的高工作压力是在系统正工作时所能供的最高压，对于定量系统来说这个压力由溢流阀调的；对变量泵系统说，这个工作力是与泵的性曲线上的量相对应的液压泵的最工作压力是选择压泵型号的要依据。考虑到正工作时，进管路有一定压力损失，以泵的工作力为：p

≥

+∑△

（）式中：

——液压泵最大工压力p——执行件最大工作力∑△——油管路中压力损失，算时一般有流调速和管路简单系统取=0.20.5MPa有调速阀和路较复杂的统取5MPa。（2确定压泵的最大量液压泵的大流量按执行元工况图上的大工作流量系统中p的泄漏量确定。即

p

≥

KL

∑

（）式中

——液压泵最大流量，；p∑q——同时动的执行元件需流量之和最大值如果这是溢流阀在进行工作尚需加溢流的最小溢流2～3LminK——系统漏系数，一取=1～。L（3选择压泵的规格根据以上算的值，即从产品样本选择合适的压泵的型号规

格。为了使液泵工作安全靠，液压泵用一定的压储备，通常的额定压力满足：

n

≥（

1.25～

）

p（泵的额定量则宜与q相当，不要过太多以免造成大的功率损p失。（）确液压泵的驱功率当系统中用定量泵时其驱动功率按下式计算P=

n

n

η

p（式中2．

——电机率，W；——的额定压力Mpa；n——泵的额流量，Lmin；n阀类元件选择阀类元件选择是根据的最大工作力和流经阀最大流量来择阀的规。即所选用阀类元件的定压力和额流量要大于统的最高工作压及实际通过的最大流量在条件不允时，可适当大通过阀的流量但不得超过的额定流量20%，则会引起压损失过大。具体地讲择压力阀时考虑调压范，选择流量时应注意其小稳定流量，选换向阀时除考虑压力、量外，还应虑其中位机及操作方式。液压阀的号规格见液手册。3．

确定管路寸液压缸进出油管的管应按输入、出的最大流计算，由于压

泵具体选之后，液压在各个阶段进、出流量与原定数值同，所以要重新算。管路内的选择是以低流动造成压力损失为提的，液压管路流体的流动为层流，压损失正比于液在管路中平均流速，因此据流速确定径是常用的便方法。管路内径d按下式计算=（）（式中：q—通过油管的速；v——油管允许的流速一般对吸油取0.51.5ms压油管取2.5～5ms压力高时大值，压力时取小值回油管取1.5由上式计出的管径应JB827-66，将其整到标准径，参见液手册。油管管壁般不需计算根据选用的材和管内径液压传动手确定。各元件间接管路的规按元件接口寸确定。4．

液压油箱积的确定油箱的有容积（油面度为油箱高的80%的容积）根据液压系统发热、热平衡的原来计算，但只是在系统载较大、长连续工作时采用要进行，一只需按液压的额定流量q估算即可。n低压系统（p2.5MPa：V=～4n中压系统（p≤（～7n高压系统（p6.3MPa：V=～12

n

（1-15）液压油箱有效容积确后，需设计压油箱的外尺寸，一般寸比（长、、高）为：1：～：：3为提高冷效率，在装位置不受限制时可将油箱的量予以增大六、

液压系统性能验算

必要时，液压系统的力损失和发温升要进行算，如果有过生产实践验的同类设可供类比参，或有可靠实验结果，么液压可以不再行验算。1.压力损失的验在前面确液压泵的最工作压力时关于压力损是进行估算。现在系统元件、管道径、管接头都确定下来，所以需要算一下管路系统压力损失，其是否在假范围内，借可以较准确确定液压泵的工压力，并可定各种压力的调定压力，保证系统工作性能。液压泵应一定的压力备量，如果算出的系统整压力大于压泵的额定力的75%，则应该新选择元件格和管道尺，以减小压损失，或另选额定压较高的液压。液压系统的压力损失括管道内的程损失和局损失以及阀元件的局损失三项。算系统压力失时，不同工作阶段要开来计算。回油上的压力损要折算到进路上。因此某一工作阶液压系统的总的力损失为（1-16）式中——系统进油路的总压力损失；1（1-17）——进油路总的沿程压力损失——进油路总的局部损失——进油路上阀的总损失（）——阀的额定压力损失，由产品样本中查到；

——阀的额定流量；——通过阀的实际流量；——系统回油路的总压力损失；222（1-19）——回油路总的沿程损失；——回油路总的局部损伤；——回油路上阀的总损失，计算方法同进油路；——液压缸进油腔的面积；——液压缸回油腔的面积。（1-20）式中——液压缸工作腔的压力。2.统温升的验液流经液泵、执行元、溢流阀或它阀及管道功率损失都转化为热能使系统发热油温升高。温升高过多会造成系统泄漏增加，运动动作失灵，液变质，缩橡胶圈的寿等不良后果所以，为了使液缸保持正常作，应使油保持在许可范围之内。（）系统发热计算在单位时内液压系统发热量（即失功率）可下式计算。=P-Ppe（式中——液压系的发热量（WP—液压泵的入功率（WP=pqppP——执元件的有效率（e

（2散热面积算当油箱的个边长之比：：到：2范围内，且油是油箱高度的时，其热面积可用式计算。A=(m

)

（1-22）（3系统的温——系统的散热功率，——油液的温升，℃；——油箱散热系数，见表——油箱散热面积，

m。表

油箱散热数散热条件通风很差通风良好

散热系统8117.5

散热条件风扇冷却循环水冷

散热系数230在液压系中，工介质温度般不应超过0℃因此在进发热计算时，工介质温度不超过5℃，果计算温度高，就必须取增大油箱散热积或增加冷器等措施。第二部分

液压缸主零部件设计液压缸的构主要分为筒组件、活组件、密封件、缓冲组、排气装置安装方式。在计液压缸结时主要涉及部分结构的择、强度计算主要零件的料及工艺要。一、

液压缸主尺寸的确定1.液压缸内DD=

2.活塞杆的径dd=0.707D（动连接）3.缸筒壁厚外径的计算液压缸的厚一般是指筒结构中最处的厚度。值由液压缸强度条件确定。（1对于薄壁筒（δ≥10δ≥式中：D—液压缸直径；

（——缸筒试压力，当液缸额定工作力p≤16MPa。取p=1.5p，＞时，取=1.25p〔σ——缸筒料的许用力其值为锻钢0～；铸铁σ〕0～110Mpa；无钢管〔〕=110～，高强度铸铁〔σ〕=60Mpa；铸铁〔〕=25Mpa。在中低压压系统中，上式计算出液压缸的壁往往很小，缸体的刚度往不够，如切削加工过的变形、安变形等引起压缸工作过程卡或漏油。因一般不作计，按经验选，必要时按式进行验算。（2）于厚壁缸筒（Dδ＜10应按材料学中的厚壁筒公式进行壁厚的计。对于脆性塑性材料：δ＞（2-2式中符号义同前。液缸壁厚算出，即可求出体的外径D为D

≥Dδ（2-3）式中D应按无钢管标准，按有关标准整为标准值4．缸厚度的确定

一般液压多为平底缸，其有效厚t按强要求可用下两式进行近似计。无孔时：

（2-4）有孔时：式中：t——盖有效厚度）D——盖止口内径m——缸盖孔直径（）

（2-5）5．

最小导向度的确定当活塞杆部外伸时，活塞支承面点到缸盖滑轴承支承面点的距离称为最小向长度。见。如果导向度过小，将液压缸的初始挠度（隙引起的挠）增大，影液压缸的稳性，因此设时必须保证有一的最小导向度。对一般的压缸，最小向长度H应满足下要求：（2-6）式中：L—液压缸的最行程；D—液压缸的径；活塞的宽B：一取B=（0.～1.0）D；盖滑动支承的长度l根据液压内径而定；当＜，取l=（0.6～）；1当＞，取l=（0.6～）；1为保证最导向长度H若过分增l和都是适宜的，必是可1在缸盖与塞之间增加隔套来增加H的。隔套的长C由需要的最小导向长H觉，即（2-7）6.缸筒长度确定

缸筒的长L由最大工行程及结构的需要决定,般不大于缸0内径的20～倍。按下式进行算。L（2-8）式中L—塞最大行；B—活塞宽度H—活塞杆导长度；S—其他长度指一些特殊置所需的长。7.封件的沟槽寸确定二、强调算1.筒端部连接度计算

(mm)因采用的接方式不同故连接强度计算内容与式不同，具见机械设计册第四卷表给出液压缸体与端盖连形式图见表2-7。2.筒壁厚验算计算求得筒壁厚δ的值，应作强度算，即液压额定压力值低于一定极限值，以证工作安全（MPa）式中

σ=筒材料的服强度（MPa）s3.塞杆稳定性验算液压缸的承长度是指活塞杆全部伸时，液压支承点与活杆B前端连接间的距离。当L10d时，液压缸短行程型，要须验算活杆压缩或拉强B度，即（m）式中

—液压缸的大推力（N；

σ—材料的服强度（sn—安全系数一般ns=2～；sd—活塞杆直径当液压缸承长度L（～d时，要考虑活塞的稳定性并B进行验算活塞杆弯曲稳临界负荷，可下式计算，K(N)在弯曲失临界负荷F时，活杆将纵向弯。因此，活杆最大K工作负荷F按下式验算即(N)式中

E——活塞杆材料弹性模（对于钢材=21010J——塞杆横截惯矩（m4K—安装及导系数n—安全系数一般取n；kkL—安装距。B

MPa三、液压的结构设计液压缸主尺寸确定以，就要进行部分的结构计。主要包：缸体与缸的连接结构、活杆与活塞的接结构活塞杆导向分结构、密封装置缓冲装置、