专用铣床液压系统设计

广西科技大学铣床液压与气压传动系统设计学生姓名：王玉琛学生学号：201300107069院（系）：机械工程学院年级专业：机械Y132班指导教师：韦建军攀枝花学院本科学生课程设计任务书设计铣床液压系统。要求为：工作循环：手工上料夹紧—工作台快进—工作台工进—工作台快退—卸料。参数要求：液压缸负载力（N）移动件重力（N）速度（m/min）行程启动时间（s）进给缸500080001000020000250005000800090001000015000快进工进快退快进工进0.567810160.050.10.150.20.36781012400500550600650100150160180200工作台采用平导轨，导轨面的静摩擦系数为f=0.2，动摩擦系数为f=0.1。设计要求：设计图纸1号图折合1张；说明书12页以上。（图纸：油缸，油箱，原理图，阀块等）指导教师：韦建军本组成员：本题可以组成多组，从括号中选一组数据(以红数字为例)为一个不同的组，本组最多5人注：任务书由指导教师填写。

目录摘要 I1设计题目 11.1设计题目 12工况分析 22.1负载分析 23确定液压缸的参数 43.1初选液压缸的工作压力 43.2确定液压缸的尺寸 43.3液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算值 63.3.1快进阶段 63.3.2工进阶段 73.3.3快退阶段 73.3.4绘制液压缸工况图 94液压系统图的拟定 84.1制定液压回路方案 84.1.1.油源型式及压力控制 84.1.2.调速回路 94.1.3.换向回路与快速运动回路及连接方式 94.1.4.辅助回路 94.2拟定液压系统图 105液压元件的选择 115.1液压泵及驱动电机的选择 115.1.1.液压泵的最高工作压力计算 115.12．液压泵的流量计算 125.1.3.确定液压泵的规格 125.1.4确定液压泵驱动功率及型号 125.2阀类元件及辅助元件的选择 135.3油管的选择 165.4油箱的计算 175.5吸油管和过滤器之间管接头的选择 175.6堵塞的选取 175.7空气过滤器的选取 186液压系统性能的验算 196.1验算系统压力损失并确定压力阀的调整值 196.1.1快进 6.1.2工进 206.1.3快退 216.2油液温升验算 217油箱的设计 237.1壁厚、箱顶及箱顶元件的设计 247.2箱壁、清洗孔、吊耳、液位计的设计 247.3箱底、放油塞及支架的设计 247.4油箱内隔板及除气网的设置 257.5油箱的装配图的绘制 26参考文献 27总结 27摘要本次设计的是专用铣床的液压设计，专用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、图卡的编制、专用铣床的设计、液压系统的设计以及最后有关的验算。主体部分基本在图的编制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，回路设计.1设计题目1.1设计题目设计一台专用铣床，其负载力为5000N，移动件重力为5000N，工作台快进行程为400mm，工进行程为100mm，快进快退速度为6米/分，工进速度为50毫米/分，其往复运动的启动时间为0.5秒，工作台用平导轨静摩擦系数，动摩擦系数，试设计该机床的液压系统。设计参数负载力（N）F=5000移动件重力（N）F=5000工作台快进、快退速度（m/min）：V=6工进速度(mm/min)V=50工作台液压缸快进行程（mm）：L1=400工作台液压缸工进行程（mm）：L2=100工作台导轨面静摩擦系数：工作台导轨面动摩擦系数：，往复运动的启动）时间（t）：t=0.52工况分析2.1负载分析铣床工作台液压缸快进阶段，启动时的外负载是导轨静摩擦阻力，加速时的负载是导轨动摩擦阻力和惯性力，恒速时是动摩擦阻力，在快退阶段的外负载是动摩擦阻力，铣床工作台液压缸在工进阶段的外负载是工作负载，即刀具铣削力及动摩擦阻力。根据给定条件，先计算工作台运动中惯性力，工作台与导轨的动摩擦阻力和静摩擦阻力(2-1)(N)(2-2)(N)(2-3)=5000(N)(2-4)（N）同时考虑到液压缸密封装置的摩擦阻力（取液压缸的机械效率），工作台的液压缸在各工况阶段的负载值列于表2-1中，负载循环图如图2-1所示。表2-1铣床工作台液压缸外负载和推力计算结果工况负载计算公式液压缸负载F(N)液压缸推力（N）起动10001111加速600667快进500556工进55006111反向起动10001111反向加速600667快退5005563确定液压缸的参数3.1初选液压缸的工作压力专用铣床归属于半精加工机床，根据液压缸推力为6111N（表2-1），初选液压缸的设计压力为Pa.3.2确定液压缸的尺寸由于铣床工作台快进和快退速度相同，因此选用单杆活塞式液压缸，并使,快进时采用差动连接，因管路中有压力损失，快进时回油路压力损失取Pa，快退时回油路压力损失亦取Pa。工进时，为使运动平稳，在液压缸回路油路上须加背压阀，背压力值一般为Pa,选取背压Pa。确定液压缸尺寸取液压缸无杆腔作工作腔列液压缸力的平衡方程：专用铣床液压缸力的平衡图根据,可求出液压缸大腔面积为(3-1)(3-2)根据GB2348-80圆整成就近的标准值，得D=63mm，液压缸活塞杆直径，根据GB2348-80就近圆整成标准值d=45mm，于是液压缸实际有效工作面积为(3-3)(3-4)3.3液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算值3.3.1快进阶段1、启动阶段（3-5）（3-6）故2、加速阶段（3-7）（3-8）3、恒速阶段又因为（3-9）故输入功率为：3.3.2工进阶段（3-10）因为：故：3.3.3快退阶段1、启动阶段故2、加速阶段3、恒速阶段又因为（3-13）故输入功率为：根据上述计算各参数值列入表3-1所示。表3-1液压缸在不同阶段的压力、流量和功率值工况推力F/N回油腔压力进油腔压力P1MPa输入流量qL/min输入功率P/kw计算公式快进起动111100.69——加速6670.89——恒速5560.819.60.081工进61110.82.360.1550.0061快退起动111100.74——加速6670.51.48——恒速5561.409.00.21

4液压系统图的拟定4.1制定液压回路方案4.1.1.油源型式及压力控制这台机床液压系统功率很小，滑台运动速度低，工作负载变化小，可以采用进口调速回路的形式。为了解决进口调速回路在负载变化时的突然前冲现象，回油路上要设置背压阀。由于液压系统选用了节流调速的方式，系统中的油液循环必定是开式的。从系统压力流量表1-3中可以看到，在液压系统的工作循环内，液压缸要求压力变化不大。快进、快退所需的时间和工进所需的时间分别为：（4-1）（4-2）所以工进时间占总时间的比率为：（4-3）因此从节能和节约成本的角度考虑，采用单个液压泵就可以满足系统的工作要求工况图表明，系统的压力和流量均较小，故可采用单定量泵供油油源和溢流阀调压的方案，如图4-1所示：4.1.2.调速回路铣床加工零件时，有顺铣和逆铣两种工作状态，故选用单向调速阀的回油节流调速，如图4-3所示。由于已经选用节流调速回路，故系统必然为开式循环。4.1.3.换向回路与快速运动回路及连接方式换向回路选用了三位四通“O”型中位机能的电磁换向阀实现液压缸的进退和停止，如图4-2所示。采用二位三通电磁换向阀实现液压缸快进时的差动连接，如图4-4所示。由于本机床工作部件终点的定位精度无特殊要求，故采用行程控制方式即活动挡块压下电气行程开关，控制换向阀电磁铁的通断电以及死挡铁即可实现自动换向和速度换接。4.1.4.辅助回路在液压泵进口设置一过滤器以保证吸入液压泵的油液清洁，出口设一单向阀以保护液压泵，在该单向阀与液压泵之间设一压力表及其开关，以便溢流阀调压和观察，如图4-5所示。图4-1液压油源的选择图4-2换向回路图4-3速度换接回路图4-4差动回路图4-5辅助回路4.2拟定液压系统图在制定个液压回路方案的基础上，经整理所得到的液压系统原理图如图。由电磁铁动作顺序表更容易了解系统的工作原理及各工况下的油液流动路线。5液压元件的选择5.1液压泵的选择5.1.1.液压泵的最高工作压力计算液压缸在整个工作循环中的最大工作压力出现在快退阶段，其值为2.36MPa，由于进油路元件较少，故液压缸间的进油路上的压力损失估取为0.5MPa，则泵的最大工作压力应为：5.12．液压泵的流量计算泵的供油流量按液压缸的快进（恒速时）阶段的流量q=9L/min进行估算。由于系统流量较小，故取泄漏系数K=1.3，则液压泵供油流量应为>=1.3*9=10.7(L/min)5.1.3.确定液压泵的规格根据系统所需流量，拟初选液压泵的转速为1450r/min，泵的容积效率为=0.8，由此可得泵的排量参考值为=1000/（n1*）=1000*10.7/(1500*0.8)=8.92()根据以上压力和流量数值查阅产品样本，最后确定选取YB1-10型叶片泵，泵的额定压力为=6.3MPa,液压泵的理论排量为:，容积效率=0.8，泵的额定转速为1500r/min。输出流量为，比系统所需的流量稍大。5.2阀类元件及辅助元件的选择根据阀类及辅助元件所在的油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流量，可以选出这些液压元件的型号及规格见表5-1，表中序号与图4-6中标号相同。表5-1元件的型号及规格序号元件名称估计通过流量L/min额定流量/L/min额定压力/MPa额定压降/MPa型号、规格1过滤器6.67162.5<0.02XU-B16X1002定量叶片泵8.92106.3—YB-63溢流阀9.3636.3—YF3-10B4压力表开关——6.3—AF6EP30/Y635单向阀9.38016<0.2AF3-Ea10B6三位四通电磁阀4.58616<0.534DF3-E4B7单向调速阀4.266.316—AQF3-6aB8二位三通电磁换向阀4.26106.3—23D-10B9