雙面鉆通孔臥式組合機床動力滑臺液壓進給系統(tǒng)設(shè)計【16張CAD圖紙+PDF圖】

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Compared with other transmission control technology, hydraulic technology with high energy density configuration flexibility steady speed range, good work and quick and easy to control and overload protection easy to automate and integrate hydraulic integrated system design and manufacturing and maintenance of a variety of significant technological advantage and convenient, thus making it essential technical elements constitute the basic technology and modern control engineering, modern mechanical engineering.The main contents of this research is two-sided hole drilled through the combination of horizontal hydraulic machine power sliding feed system design. The design of the hydraulic system is part of the machine design, and its mission is based on the use, characteristics and requirements of the machine, using the basic principles of hydraulic transmission, hydraulic system to work out a reasonable figure, and then after the necessary calculations to determine the parameters of the hydraulic system then follow these parameters to choose the specifications of hydraulic components and structural design of the system, and finally to the main performance hydraulic system checking.Keywords: hydraulic components; slipway hydraulic system; hydraulic system performance雙面鉆通孔臥式組合機床動力滑臺液壓進給系統(tǒng)設(shè)計目錄摘 要IABSTRACTII目錄11 緒論11.1本課題的研究內(nèi)容和意義11.2國內(nèi)外的發(fā)展概況11.3本課題應(yīng)達到的要求22方案討論及總體設(shè)計33 液壓系統(tǒng)的功能原理計算53.1液壓缸液壓系統(tǒng)設(shè)計要求分析53.2 負(fù)載分析63.2.1 工作負(fù)載63.2.2 摩擦負(fù)載63.2.3 慣性負(fù)載63.2.4 液壓缸在各階段的負(fù)載值63.2.5 負(fù)載圖與速度圖的繪制73.3 液壓缸主要參數(shù)的確定73.4 計算和確定液壓缸的主要尺寸83.5 制定液壓回路方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖173.6 計算與選擇液壓元件193.6.1 液壓泵及驅(qū)動電機計算與選定193.6.2 液壓控制閥和液壓輔助元件的選定203.6.3油管的選擇213.6.4液壓系統(tǒng)的驗算233.7 設(shè)計雙面鉆通孔臥式組合機床動力滑臺液壓進給系統(tǒng)總裝配圖264結(jié)論與展望314.1結(jié)論314.2不足之處及未來展望31致 謝32參考文獻331 緒論本課題來源于生產(chǎn)實踐，液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動機的機械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經(jīng)過各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件(液壓缸或馬達)把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，從而驅(qū)動工作機構(gòu)，實現(xiàn)直線往復(fù)運動和回轉(zhuǎn)運動。其中的液體稱為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它的作用和機械傳動中的皮帶、傳動它是以液壓油為工作介質(zhì)，通過動力元件將原動機的機械能變?yōu)橐簤河偷膲毫︽湕l和齒輪等傳動元件相類似。液壓能，再通過控制元件，然后借助執(zhí)行元件將壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，驅(qū)動負(fù)載實現(xiàn)直線或回轉(zhuǎn)運動，且通過對控制元件擾動時，執(zhí)行元件的輸出量一般要偏離原有調(diào)定值，產(chǎn)生一定的誤差。液壓系統(tǒng)主要由：動力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。在液壓傳動中，液壓油缸就是一個最簡單而又比較完整的液壓傳動系統(tǒng)，分析它的工作過程，可以清楚的了解液壓傳動的基本原理。液壓傳動有許多突出的優(yōu)點，因此它的應(yīng)用非常廣泛。未來社會是一個環(huán)保的，低污染，低消耗的社會，這就要求我們在改善液壓系統(tǒng)的技術(shù)方面下功夫，作為即將走進社會的我們更應(yīng)該關(guān)注新技術(shù)的應(yīng)用和開發(fā)。1.1本課題的研究內(nèi)容和意義本課題來源于生產(chǎn)實踐，液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動機的機械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經(jīng)過各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件(液壓缸或馬達)把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，從而驅(qū)動工作機構(gòu)，實現(xiàn)直線往復(fù)運動和回轉(zhuǎn)運動。1.2國內(nèi)外的發(fā)展概況液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據(jù) 17 世紀(jì)帕斯卡提出的液 體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門技術(shù)。如今，流體傳動技術(shù)水平的高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。第一個使用液壓原理的是 1795 年英國約瑟夫布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質(zhì),以水壓機的形式將其應(yīng)用 于工業(yè)上,誕生了世界上第一臺水壓機。1905 年他又將工作介質(zhì)水改為油, 進一步得到改善。 第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918)后液壓傳動廣泛應(yīng)用,特別是 1920 年以后,發(fā) 展更為迅速。液壓元件大約在 19 世紀(jì)末 20 世紀(jì)初的 20 年間,才開始進入 正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925 年維克斯(F.Vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵,為 近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動 的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。20 世紀(jì)初康斯坦 丁尼斯克(GConstantimsco)對能量波動傳遞所進行的理論及實際研究;1910 年對液力傳動(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻，使這兩方面領(lǐng)域 得到了發(fā)展。 我國的液壓工業(yè)開始于 20 世紀(jì) 50 年代，液壓元件最初應(yīng)用于機床和 鍛壓設(shè)備。60 年代獲得較大發(fā)展，已滲透到各個工業(yè)部門，在機床、工程 機械、冶金、農(nóng)業(yè)機械、汽車、船舶、航空、石油以及軍工等工業(yè)中都得到了普遍的應(yīng)用。當(dāng)前液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、低能耗、長壽命、高度集成化等方向發(fā)展。同時，新元件的應(yīng)用、系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計、計算機仿真和優(yōu)化、微機控制等工作，也取得了顯著成果。 目前，我國的液壓件已從低壓到高壓形成系列，并生產(chǎn)出許多新型元 件，如插裝式錐閥、電液比例閥、電液伺服閥、電業(yè)數(shù)字控制閥等。我國機械工業(yè)在認(rèn)真消化、推廣國外引進的先進液壓技術(shù)的同時，大力研制、開發(fā)國產(chǎn)液壓件新產(chǎn)品，加強產(chǎn)品質(zhì)量可靠性和新技術(shù)應(yīng)用的研究，積極采用國際標(biāo)準(zhǔn)，合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對一些性能差而且不符合國家標(biāo)準(zhǔn)的液壓件產(chǎn)品，采用逐步淘汰的措施。由此可見，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，液壓技術(shù)將獲得進一步發(fā)展，在各種機械設(shè)備上的應(yīng)用將更加廣泛。1.3本課題應(yīng)達到的要求1.設(shè)計技術(shù)要求 分析被加工零件的形不狀和主要輪廓尺寸以及本工序機床設(shè)計有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸；本工序所選的定位基準(zhǔn)、壓緊部位及加緊方向；本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技術(shù)要求以及對上道工序的技術(shù)要求并擬定機械加工工藝路線、進行工藝規(guī)程設(shè)計、設(shè)計一套適用該變速箱加工的雙面鉆通孔臥式組合機床動力滑臺液壓進給系統(tǒng)。2設(shè)計工作量要求設(shè)計技術(shù)圖樣不少于折合A0三張；設(shè)計說明書一份（不少于10000字）。英文翻譯資料：英文8000字符（相當(dāng)中文4000字）。雙面鉆通孔臥式組合機床動力滑臺液壓進給系統(tǒng)設(shè)計2方案討論及總體設(shè)計組合機床是由大量的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效專用機床。它能對一種或幾種零件進行多刀、多軸、多面、多工位加工，在組合機床上可以完成鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、攻絲、車削、銑削、磨削及滾壓等工序；生產(chǎn)效力高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。其組成是：床身（側(cè)底座）、底座（中間底座、立柱底座）、動力滑臺、夾具、動力箱、多軸箱、立拄、墊鐵、液壓裝置、電器控制設(shè)備、刀具等?？傮w方案設(shè)計主要包括制定工藝方案（確定零件在組合機床完成的工藝內(nèi)容及加工方法，選擇定位基準(zhǔn)和夾緊部位，決定工步和刀具結(jié)構(gòu)形式、種類及切削用量等）、確定機床裝配形式、制定影響機床總體布局和技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案。 根據(jù)題目要求，該組合機床采用液壓滑臺驅(qū)動，實現(xiàn)進給運動。本設(shè)計為鉆雙面孔，分析可知，其加工為單工位的平面加工，且其加工的精度要求不是不高，生產(chǎn)需要為大批大量生產(chǎn)，故該組合機床的通用部件使用大型部件。（1）由工序集中的原則考慮該工件加工孔間相對位置有嚴(yán)格的精度要求，所以應(yīng)該在一次工序中集中加工，以免2次安裝產(chǎn)生的誤差影響和便于機床精度調(diào)整與找正切削用量的確定切削用量選擇是否合理，對組合機床的加工精度、生產(chǎn)率、刀具耐用度、機床的結(jié)構(gòu)型式及工作可靠性均有較大影響。由于鉆孔要求較高的切削速度和較小的進給量，查表7-19 高速鋼鉆頭切削用量 有刀具切削速度為v=（1018）m/min，進給量為f=(0.10.18)mm/r,現(xiàn)取v=18m/min、f=0.15mm/r。確定切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率 根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度v及進給量f），確定進給力作為選用動力滑臺及設(shè)計夾具的依據(jù)；確定切削轉(zhuǎn)矩用以確定主軸及其他傳動件的尺寸；確定切削功率用作選擇主傳動電機功率。根據(jù)表7-24組合機床設(shè)計中推薦的切削力、扭矩及功率計算公式有 按照孔的直徑為7孔來計算：、（注意 以下各計算公式均為一個孔加工的數(shù)據(jù)）切削力 F= =（N）切削轉(zhuǎn)矩 T= （N*mm）切削功率 P=Tv/（9740D）= 0.2KW 根據(jù)上述計算，結(jié)合該工件上的各個孔眾多，所以可以假設(shè)軸向切削力12000N,工作臺重量12000N，工件和夾具的重量為1500N，快進行程為300 mm，工進行程為100 mm,快進、快退速度4m/min,工進速度20-1000mm/min,往復(fù)運動加、減速時間0.5s,工作臺采用平導(dǎo)軌)本題目為新課題，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識，結(jié)合實踐知識，初步具有設(shè)計一個中等復(fù)雜液壓系統(tǒng)的能力。雙面鉆通孔臥式組合機床動力滑臺液壓進給系統(tǒng)設(shè)計3 液壓系統(tǒng)的功能原理計算液壓系統(tǒng)設(shè)計是指組成一個新的能量傳遞系統(tǒng)，以完成一項專門的任務(wù)。系統(tǒng)功能原理設(shè)計是根據(jù)主機的工藝目的或用途、工作循環(huán)、負(fù)載條件和主要技術(shù)要求，通過配置執(zhí)行元件，負(fù)載分析、運動分析及編制執(zhí)行元件的工況圖，對同類主機及其傳動系統(tǒng)的分析比較，選擇設(shè)計參數(shù)，確定液壓系統(tǒng)的工作壓力、流量和執(zhí)行元件主要幾何參數(shù)等，擬定液壓系統(tǒng)方案和傳動系統(tǒng)原理圖，并對組成系統(tǒng)的各標(biāo)準(zhǔn)液壓元件輔件進行選型，最后對液壓系統(tǒng)的主要性能（壓力損失、發(fā)熱溫升等）進行驗算。3.1液壓缸液壓系統(tǒng)設(shè)計要求分析設(shè)計題目設(shè)計工作循環(huán)為：快進工進快退停止。1.已知參數(shù) 設(shè)計一滑臺的液壓系統(tǒng)，實現(xiàn)的工作循環(huán)是：快進工進快退停止。根據(jù)前述說明，假設(shè)主要性能參數(shù)與性能要求如下：軸向切削力12000N,工作臺重量12000N，工件和夾具的重量為1500N，快進行程為300 mm，工進行程為100 mm,快進、快退速度4m/min,工進速度20-1000mm/min,往復(fù)運動加、減速時間0.5s,工作臺采用平導(dǎo)軌2 明確設(shè)計要求 該液壓系統(tǒng)的功率較大，空行程和加壓行程速度差異較大，因此要求功率利用合理。且該系統(tǒng)的壓制力較大，因此對于工作的平穩(wěn)性、安全性要求較大。 3 設(shè)計方案 根據(jù)已知參數(shù)和表2-1所示液壓系統(tǒng)工作臺的執(zhí)行元件為單桿活塞缸， 活塞桿3.2 負(fù)載分析 3.2.1 工作負(fù)載 工作負(fù)載Fe 液壓缸的常見工作負(fù)載有重力、切削力、擠壓力等。阻力負(fù)載為正，超越負(fù)載為負(fù)。 工作臺重量12000N，工件和夾具的重量為1500N，軸向切削力力F=FL=12000N 3.2.2 摩擦負(fù)載 假設(shè)靜摩擦系數(shù)fs=0.2，動摩擦系數(shù)fd=0.13.2.3 慣性負(fù)載 慣性負(fù)載Fi 慣性負(fù)載時運動部件在啟動和制動過程中的慣性力，其平均值可按下式計算 Fi =G/g*v/t (N) 式中 g=重力加速度， m/s2，g=9.8m/s2 v=速度變化量， m/s2 t=啟動或制動時間，s 一般機械t =0.10.5s，3.2.4 液壓缸在各階段的負(fù)載值（1） 查液壓缸的機械效率，可計算出液壓缸在各工作階段的負(fù)載情況，如下表表1所示：表1 液壓缸各階段的負(fù)載情況工況負(fù)載計算公式液壓缸負(fù)載液壓缸推力/N啟動27003000加速2038.782265.31快進13501500工進1213013477.78快退135015003.2.5 負(fù)載圖與速度圖的繪制根據(jù)工況負(fù)載和以知速度和及行程S，可繪制負(fù)載圖和速度圖，如下圖（圖1、圖2）所示：圖1(負(fù)載圖)圖2（速度圖）3.3 液壓缸主要參數(shù)的確定（1）液壓缸的內(nèi)徑和活塞桿的內(nèi)徑表3-1 按負(fù)載選擇工作壓力1負(fù)載/ KN50工作壓力/MPa70100mm。取b1=100mm，多軸箱最底主軸高度h1必須考慮與工件最低孔位置h2、機床裝料高度H、滑臺總高h3、側(cè)底座高度h4等尺寸之間的關(guān)系而確定。推薦h185140mm，取h1=108mm。H、B的計算如下： B= b+2b1=197.5+2*100=397.5mm H= h+h1+b1=192+108+100=400mm查表5-40 1TD25-1TD80動力箱與多軸箱、滑臺的聯(lián)系尺寸 及表7-3 多軸箱體規(guī)格尺寸及動力箱法蘭尺寸，考慮到兩者間的安裝連接，應(yīng)該選用 B*H=630mm*500mm的多軸箱。 3 機床生產(chǎn)率計算卡 加工零件圖號毛坯種類灰鑄鐵名稱毛坯重量38Kg材料 HT200硬度HB242工序名稱鉆孔工序號序號工步名稱零件個數(shù)加工直徑/mm加工長度工作行程/mm切削速度每分鐘轉(zhuǎn)速每轉(zhuǎn)進給量每分鐘進給量工時/min機動時間輔助時間共計1裝入工件10.752