機(jī)械畢業(yè)設(shè)計（論文）-銑床液壓進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計【全套圖紙】

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1、無錫太湖學(xué)院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文） 題目：題目： 普通銑床液壓進(jìn)給結(jié)構(gòu)改造普通銑床液壓進(jìn)給結(jié)構(gòu)改造 信機(jī) 系系 機(jī)械工程及自動化專專 業(yè)業(yè) 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： （職稱：副教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 I 無錫太湖學(xué)院無錫太湖學(xué)院 信信 機(jī)機(jī) 系系 機(jī)械制造及自動化機(jī)械制造及自動化 專業(yè)專業(yè) 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計論論 文文 任任 務(wù)務(wù) 書書 一、一、 題目及專題題目及專題 1、題目 銑床液壓進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計 2、專題 二、二、 課題來源及選題依據(jù)課題來源及選題依據(jù) 課題來源為無錫某機(jī)械有限公司。要求學(xué)生能夠結(jié)合常規(guī)普通銑床與零 件加工工藝，針對實際

2、使用過程中存在的金屬加工機(jī)床的驅(qū)動及工件夾緊問 題，綜合所學(xué)的機(jī)械理論設(shè)計與方法、液壓與氣動傳動等知識，對普通銑床驅(qū) 動、夾緊裝置進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計，從而實現(xiàn)金屬加工機(jī)床驅(qū)動與夾緊的半自動控制。 在設(shè)計液壓系統(tǒng)裝置時，在滿足產(chǎn)品工作要求的情況下，應(yīng)盡可能多的采 用標(biāo)準(zhǔn)件，提高其互換性要求，以減少產(chǎn)品的設(shè)計生產(chǎn)成本。 三、三、 本設(shè)計（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求本設(shè)計（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求 該部件工作時，能運(yùn)轉(zhuǎn)正常； 熟悉有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)格、手冊和資料的應(yīng)用； 擬定工作機(jī)構(gòu)和傳動系統(tǒng)的運(yùn)動方案，并進(jìn)行多方案對比分析； 對專用機(jī)床的液壓系統(tǒng)具有初步分析能力和改進(jìn)設(shè)計的能力； 5、理論聯(lián)系實際的工作方法和獨

3、立工作能力深化和提高； II 6、設(shè)計繪制零件工作圖若干； 7、編制設(shè)計說明書 1 份。 四、 接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 91 班 姓名 五、 開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 7 日至 2013 年 5 月 25 日 六、 設(shè)計（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師 簽名 簽名 簽名 教研室主任 科學(xué)組組長 簽名 系主任 簽名 2013 年 5 月 III 摘摘 要要 隨著科技步伐的加快，液壓技術(shù)在各個領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，液壓系統(tǒng)已成為現(xiàn) 代金屬機(jī)械加工機(jī)床中最關(guān)鍵的部分之一。本文主要研究的是液壓傳動系統(tǒng)，液壓傳動 系統(tǒng)的設(shè)計需要與主機(jī)的總體設(shè)計同時進(jìn)行。設(shè)計時，必須從實際情況出發(fā)，有

4、機(jī)地結(jié) 合各種傳動形式，充分發(fā)揮液壓傳動的優(yōu)點，力求設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低、 效率高、操作簡單、維修方便的液壓傳動系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：機(jī)械加工、液壓傳動、總體設(shè)計 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 IV Abstract With the development of the modern technology, the hydraulic technology has been widely used in the most field of the mechanism. The hydraulic system is the main structure of th

5、e modern machining tools. This paper gives design of the system of the hydraulic drives. The design of the hydraulic drives should be processed with the general arrangement of the machine synchronously. We should combine the advantage of the various types of mechanism drives and elaborate the simple

6、st, reliable, lower cost, efficient and more convenience structure of the hydraulic drives. Keywords: Machining operation Hydraulic transmission General arrangement V 目目 錄錄 摘 要 .III AbstractIV 1 緒論 1 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 1 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 1 2 液壓傳動的基本概念和特點 .2 2.1 液壓傳動的基本概念 .2 2.2 液壓傳動的特點 .2 2

7、.4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計原則與策略 .3 2.5 液壓系統(tǒng)綠色設(shè)計原則 .3 2.6 設(shè)計目的 .3 2.6.1 設(shè)計內(nèi)容及要求 .4 2.7 設(shè)計中應(yīng)注意的問題 .5 3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計 .6 3.1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計與計算 .6 3.1.2 液壓缸的負(fù)載計算69 3.1.3 確定系統(tǒng)的工作壓力 .9 3.2 確定液壓泵規(guī)格和電動機(jī)功率及型號 12 3.2.1 確定液壓泵規(guī)格 .12 3.3 確定各類控制閥 14 3.4 確定油箱容積與結(jié)構(gòu) .16 3.4.1 油箱容積的確定 16 3.4.2 油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計 16 VI 3.4.3 油箱的防噪音問題 17 3.5 液壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計 .18 3.6

8、選擇液壓油 .18 4 液壓缸及液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .19 4.1 確定液壓缸的結(jié)構(gòu)形式（類型、安裝方法、密封形式、緩沖結(jié)構(gòu)、排氣等） .19 4.2 計算液壓缸主要零件的強(qiáng)度和剛度 .19 4.3 完成液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和部分零件圖 .23 4.4 選擇裝配方案 .25 4.5 繪制部件裝配圖 .25 5 液壓系統(tǒng)的驗算 .26 5.1 執(zhí)行元件輸出力或力矩及最低最高速度的校核 .26 5.2 管路系統(tǒng)壓力損失計算 .26 5.3 壓力閥調(diào)整壓力的確定 .27 5.4 系統(tǒng)熱平衡計算與油箱容積的驗算 .27 6 結(jié)論與展望 29 6.1 結(jié)論 29 6.2 不足之處與展望 29 致 謝 .30

9、 參考文獻(xiàn) .31 VII 普通銑床液壓進(jìn)給結(jié)構(gòu)改造 1 1 緒論緒論 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義本課題的研究內(nèi)容和意義 液壓進(jìn)給結(jié)構(gòu)對于普通銑床來說是很重要的，本課題主要研究普通銑床上的液壓進(jìn) 給結(jié)構(gòu)的改造。改進(jìn)液壓進(jìn)給結(jié)構(gòu)便于銑床更好的運(yùn)作，能提高銑床的工作效率以及經(jīng) 濟(jì)效益。從藍(lán)天到水下，從軍用到民用，從重工業(yè)到輕工業(yè)，到處都有液壓傳動及控制 技術(shù)的應(yīng)用。國外生產(chǎn)的95%的工程機(jī)械、90%的數(shù)控加工中心、95%的自動生產(chǎn)線都采 用了液壓傳動與控制技術(shù)。所以很有必要改進(jìn)液壓進(jìn)給結(jié)構(gòu)。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況國內(nèi)外的發(fā)展概況 機(jī)械工業(yè)即機(jī)器制造工業(yè)，機(jī)械工業(yè)素有“工業(yè)的心臟”之稱。它是

10、其他經(jīng)濟(jì)部門的生 產(chǎn)手段，也可說是一切經(jīng)濟(jì)部門發(fā)展的基礎(chǔ)。它的發(fā)展水平是衡量一個國家工業(yè)化程度 的重要標(biāo)志。為促進(jìn)民族地區(qū)的現(xiàn)代化，必須加速發(fā)展機(jī)械工業(yè)。它是國民的裝備部， 是為國民經(jīng)濟(jì)提供裝備和為人民生活提供耐用消費品的產(chǎn)業(yè)。普通銑床作為一種專用高 效自動化技術(shù)設(shè)備，已成為大批量機(jī)械產(chǎn)品實現(xiàn)高效、 高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)的關(guān)鍵型裝 備，是集機(jī)電于一體的綜合自動化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。普通銑床的技 術(shù)性能和綜合自動化水平，在很大程度上決定了這些工業(yè)部門產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì) 量和企業(yè)生產(chǎn)組織的結(jié)構(gòu)，也在很大程度上決定了企業(yè)產(chǎn)品的競爭力。普通銑床在全世 界有廣泛的應(yīng)用，液壓進(jìn)給結(jié)構(gòu)在國內(nèi)

11、外銑床方面都得到了廣泛的運(yùn)用。由于液壓技術(shù) 的應(yīng)用對機(jī)電產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)水平的提高起到了極大的促進(jìn)和保證作用，因而再用液 壓技術(shù)的程度已成為衡量一個國家工業(yè)水平的標(biāo)志?？梢灶A(yù)見，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā) 展，液壓技術(shù)將會在許多工業(yè)部門中發(fā)揮越來越大的作用。 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求本課題應(yīng)達(dá)到的要求 由于液壓技術(shù)的諸多優(yōu)點，使其發(fā)展很快，特別是經(jīng)過最近半個世紀(jì)的飛速發(fā)展， 液壓技術(shù)已成為包括傳動、控制、檢測在內(nèi)的對現(xiàn)代機(jī)械裝備技術(shù)進(jìn)步有重要影響的基 礎(chǔ)技術(shù)，其應(yīng)用遍布各個工業(yè)領(lǐng)域。因此設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低、效率高、 操作簡單、維修方便的液壓傳動系統(tǒng)已變得異常重要。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)

12、位論文 2 2 液壓傳動的基本概念和特點液壓傳動的基本概念和特點 2.1 液壓傳動的基本概念液壓傳動的基本概念 任何一部機(jī)器都有傳動系統(tǒng)，借組它以達(dá)到對動力進(jìn)行傳遞和控制的目的，按照傳 動所采用的機(jī)構(gòu)或工作介質(zhì)的不同可分為機(jī)械傳動、電氣傳動和流體傳動。 流體傳動是以液體（液體、氣體）為工作介質(zhì)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換、傳遞和控制的傳動形 式。以液體為工作介質(zhì)時為液體傳動；以壓縮空氣為工作介質(zhì)時為氣體傳動。 液體傳動又分為性質(zhì)截然不同的兩種傳動形式：液壓傳動和液力傳動。液壓傳動主 要利用液體靜壓能來傳遞運(yùn)動和動力，其工作原理基于物理學(xué)中的帕斯卡原理，也稱靜 夜傳動或容積式傳動。液力傳動主要利用液體動能來傳遞

13、運(yùn)動和動力，其工作原理基于 流體力學(xué)中的動量矩定理。 2.2 液壓傳動的特點液壓傳動的特點 液壓傳動與其他傳動方式相比主要有以下特點： （1）液壓傳動必須用具有一定壓力的液體作為介質(zhì)。 （2）傳動過程中必須經(jīng)過兩次能量轉(zhuǎn)換。首先，液壓泵把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液體的壓力 能；然后油液輸出液壓缸，又通過液壓缸把油液的壓力能轉(zhuǎn)換成驅(qū)動外界負(fù)載運(yùn)動的機(jī) 械能。 （3）液壓傳動必須在密封的容積內(nèi)進(jìn)行，而且容積要發(fā)生變化。如果容積不密封， 則不能形成壓力；如果容積不變化，則不能實現(xiàn)傳遞速度的要求。因此，有人把液壓傳 動叫做“容積式液力傳動”。 2.3 液壓技術(shù)的應(yīng)用液壓技術(shù)的應(yīng)用 由于液壓技術(shù)的諸多優(yōu)點，使其發(fā)展

14、很快，特別是經(jīng)過最近半個世紀(jì)的飛速發(fā)展， 液壓技術(shù)已成為包括傳動、控制、檢測在內(nèi)的對現(xiàn)代機(jī)械裝備技術(shù)進(jìn)步有重要影響的基 礎(chǔ)技術(shù)，其應(yīng)用遍布各個工業(yè)領(lǐng)域。從藍(lán)天到水下，從軍用到民用，從重工業(yè)到輕工業(yè)， 到處都有液壓傳動及控制技術(shù)的應(yīng)用。國外生產(chǎn)的 95%的工程機(jī)械、90%的數(shù)控加工中心、 95%的自動生產(chǎn)線都采用了液壓傳動與控制技術(shù)。由于液壓技術(shù)的應(yīng)用對機(jī)電產(chǎn)品的質(zhì)量 和生產(chǎn)水平的提高起到了極大的促進(jìn)和保證作用，因而再用液壓技術(shù)的程度已成為衡量 一個國家工業(yè)水平的標(biāo)志。可以預(yù)見，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，液壓技術(shù)將會在許多 工業(yè)部門中發(fā)揮越來越大的作用。1 普通銑床液壓進(jìn)給結(jié)構(gòu)改造 3 2.4 液

15、壓系統(tǒng)的設(shè)計原則與策略液壓系統(tǒng)的設(shè)計原則與策略 液壓系統(tǒng)是液壓機(jī)械的一個組成部分，液壓系統(tǒng)的設(shè)計要同主機(jī)的總體設(shè)計同步進(jìn) 行。著手設(shè)計時，必須從實際出發(fā)，有機(jī)地結(jié)合各種傳動形式，充分發(fā)揮液壓傳動的有 點，力求設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡單、維修方便的液壓傳 動系統(tǒng)。 2.5 液壓系統(tǒng)綠色設(shè)計原則液壓系統(tǒng)綠色設(shè)計原則 該設(shè)計原則是在傳統(tǒng)液壓設(shè)計中通常依據(jù)的技術(shù)原則、成本原則和人機(jī)工程學(xué)原則 的基礎(chǔ)上納入環(huán)境原則，并將環(huán)境原則置于優(yōu)先考慮的地位。液壓系統(tǒng)的設(shè)計原則可概 括如下。 (1)資源最佳利用原則資源最佳利用原則 少用短缺或稀有的原材料，盡量尋找其代用材料，多用余料或回收材

16、料為原料；提 高系統(tǒng)的可靠性和使用壽命；盡量減少產(chǎn)品中材料的種類，以利于產(chǎn)品廢棄后有效回收。 (2)能量損耗最少原則能量損耗最少原則 盡量采用相容性好的材料，不采用難以回收的或不能回收的材料，在保證產(chǎn)品耐用 的基礎(chǔ)上，賦予產(chǎn)品合理的使用壽命，努力減小產(chǎn)品使用過程中的能量消耗。 (3)零污染原則零污染原則 盡量減少或不用有害的原材料。 (4)技術(shù)先進(jìn)性原則技術(shù)先進(jìn)性原則 優(yōu)化系統(tǒng)性能，在系統(tǒng)設(shè)計中樹立“小而精”的思想，在同一性能的情況下，通過系統(tǒng) 設(shè)計小型化，盡量節(jié)約材料和資源的使用量，如采用輕質(zhì)材料、去除多余功能、避免過 度包裝等，減輕產(chǎn)品重量；簡化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提倡“簡而美”的設(shè)計原則，如減少零

17、部件數(shù)目， 這樣既便于裝配、拆卸，又便于廢棄后的分類處理；采用模塊化設(shè)計，此時產(chǎn)品是由各 功能模塊組成的，既便于裝配、拆卸，又便于廢棄后的回收處理，在設(shè)計過程中注重產(chǎn) 品的多品種及系列化；采用合理工藝，簡化產(chǎn)品加工流程，減少加工工序，簡化拆卸過 程，如結(jié)構(gòu)設(shè)計時采用易于拆卸的連接方式、減少緊固件數(shù)量、盡量避免破壞性拆卸方 式等；盡可能簡化產(chǎn)品包裝且避免產(chǎn)生二次污染。 (5)整體效益原則整體效益原則 考慮系統(tǒng)對環(huán)境產(chǎn)生的附加影響，提供有關(guān)產(chǎn)品組成的信息，如材料類型、液壓油 型號及其回收再用性能。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 2.6 設(shè)計目的設(shè)計目的 畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專

18、業(yè)理論知識，獨立解決機(jī)床設(shè)計 問題的能力的一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。 因此，通過設(shè)計應(yīng)達(dá)到下述目的： 1、初步掌握正確的設(shè)計思想和設(shè)計的基本方法、步驟，鞏固、深化和擴(kuò)大所學(xué)的知 識，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的工作方法和獨立工作能力。 2、獲得機(jī)床總體設(shè)計，結(jié)構(gòu)設(shè)計，零件計算，編寫說明書。繪制部件總裝圖（展開 圖，裝配圖）和零件工作圖等方面的基本訓(xùn)練及基本技能。 3、熟悉有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)格、手冊和資料的應(yīng)用。 4、對專用機(jī)床的夜壓系統(tǒng)具有初步分析能力和改進(jìn)設(shè)計的能力。 2.6.1 設(shè)計內(nèi)容及要求設(shè)計內(nèi)容及要求 課程設(shè)計的內(nèi)容及具體要求有以下三點2 ： (1)機(jī)床類型及動作循環(huán)要求機(jī)床類型及動作循環(huán)要求 我的

19、畢業(yè)設(shè)計為一臺用成型銑刀在工件上加工出成型面的液壓專用銑床驅(qū)動系統(tǒng)。 要求銑床工作臺上一次可安裝二只工件并能同時進(jìn)行多工位加工。 機(jī)床的工作循環(huán)為： 手工上料按電鈕自動定位加緊工作臺快進(jìn)銑削進(jìn)給工作臺快 退夾具松開手工卸料。 (2)機(jī)床對液壓傳動系統(tǒng)的具體參數(shù)要求如表機(jī)床對液壓傳動系統(tǒng)的具體參數(shù)要求如表 1-1 所示。所示。 表 1-1 液壓系統(tǒng)參數(shù) 工作臺采用平導(dǎo)軌,導(dǎo)軌面的靜摩擦系數(shù) f=0.2,動摩擦系數(shù) f=0.1。 (3) 機(jī)床的制造及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性問題機(jī)床的制造及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性問題 （速度 m/min）液壓缸 名稱 負(fù)載力 （N） 移動件重 力（N）快進(jìn)工進(jìn)快退 行程（mm）啟動 時間 (

20、sec) 定位夾緊 缸運(yùn)動時 間(sec) 定位液 壓缸 20020101 夾緊液 壓缸 400040151 快進(jìn)工進(jìn)進(jìn)給液 壓缸 2000150060.0356 30080 0.5 普通銑床液壓進(jìn)給結(jié)構(gòu)改造 5 該機(jī)床為一般技術(shù)改造中為適應(yīng)某種機(jī)械加工要求，提高加工效率而在原有特定機(jī) 床上進(jìn)行自行設(shè)計改造的專用設(shè)備，所以力求結(jié)構(gòu)簡單，投產(chǎn)快，工作可靠，主要零部 件要能適應(yīng)中小機(jī)械工廠的加工能力，并能滿足零件互換性要求，配合電氣控制可以實 現(xiàn)單機(jī)半自動化工作的要求。 2.7 設(shè)計中應(yīng)注意的問題設(shè)計中應(yīng)注意的問題 設(shè)計要求或機(jī)構(gòu)功能要求是做任何設(shè)計的依據(jù)，液壓與氣動傳動設(shè)計時要明確液壓 與氣動傳

21、動系統(tǒng)的動作和性能要求，這里一般要考慮以下幾方面3 ： 1）該設(shè)備中，哪些運(yùn)動需要液壓或氣壓傳動完成，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動形式及動作幅 度； 2）對液壓或氣壓裝置的空間布置、安裝形式、重量、外形尺寸的限制等； 3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)載荷形式和大??； 4）執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動速度，速度變化范圍以及對運(yùn)動平穩(wěn)性的要求； 5）各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作順序，彼此之間的聯(lián)鎖關(guān)系，實現(xiàn)這些運(yùn)動的操作或控制方式； 6）自動化程度、效率、溫升、安全保護(hù)、制造成本等方面的要求； 7）工作環(huán)境方面的要求，如溫度、濕度、振動、沖擊、防塵、防腐、抗燃性能等； 另外對主機(jī)的功能、用途、工藝流程也必須了解清楚，力求設(shè)計的系統(tǒng)更加切合實 際。 無錫太

22、湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計液壓系統(tǒng)的設(shè)計 3.1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計與計算液壓系統(tǒng)的設(shè)計與計算 3.1.1 分析工況及設(shè)計要求，繪制液壓系統(tǒng)草圖分析工況及設(shè)計要求，繪制液壓系統(tǒng)草圖 由畢業(yè)設(shè)計任務(wù)要求可知液壓專用機(jī)床各液壓缸工況為4 ： 定位液壓缸 夾緊液壓缸 工作臺進(jìn)給液壓缸 根據(jù)已知條件，繪制運(yùn)動部件的速度循環(huán)圖，如圖 2-1 所示。 拔 銷 定位 松 開 夾 緊 快 進(jìn) 快 退 工 進(jìn) 圖 2-1 運(yùn)動部件速度循環(huán)圖 普通銑床液壓進(jìn)給結(jié)構(gòu)改造 7 按設(shè)計要求，希望系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，工作安全可靠，考慮到系統(tǒng)進(jìn)給及夾緊所消耗的 功率不會很大，且連續(xù)工作，所以決定采用單個定量泵、非卸荷

23、式供油系統(tǒng)；考慮到銑 削時可能有負(fù)的負(fù)載力產(chǎn)生，故采用回油節(jié)流調(diào)速的方法；回油節(jié)流調(diào)速在回油路上有 節(jié)流閥能產(chǎn)生背壓，具有承受負(fù)值負(fù)載的能力，并且由于背壓的產(chǎn)生，可以使液壓缸運(yùn) 動平穩(wěn)性增加，只是在停車后啟動沖擊大。為提高夾緊力的穩(wěn)定性與可靠性，夾緊系統(tǒng) 采用單向閥與蓄能器的保壓回路，并且不用減壓閥，使夾緊油源壓力與系統(tǒng)的調(diào)整壓力 一致，以減少液壓元件數(shù)量，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；保壓回路具有使液壓系統(tǒng)的執(zhí)行件行程終 止后，仍能保持其工作壓力，即夾緊液壓缸在夾緊后的仍能繼續(xù)保持其壓力，大大減少 回路中的功率損失，系統(tǒng)效率高。定位液壓缸和夾緊液壓缸之間的動作次序采用單向順 序閥來完成，并采用壓力繼電器發(fā)訊

24、啟動工作臺液壓缸工作，以簡化電氣發(fā)訊與控制系 統(tǒng)，提高系統(tǒng)的可靠性5 。 綜上考慮，可擬定出如圖 2-2 所示的液壓傳動系統(tǒng)草圖。 初擬定的液壓系統(tǒng)中采用 Y 型三位四通閥，由 Y 型三位四通閥的中位機(jī)能可知：其 中位機(jī)能可以保證在活塞桿在任意位置浮動，正是為了滿足工作臺能在任意位置停留， 并使換向平穩(wěn)。二位四通閥 24D-10B 采用常開狀態(tài)，可以保證在 IDT 失電時，使夾緊液 壓缸處于夾緊狀態(tài)，其目的是為了增加系統(tǒng)的安全可靠性，并可以延長電磁鐵的壽命。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 吸鐵狀態(tài)表 工況 定位夾緊 快進(jìn) 工進(jìn) 快退 放松 夾緊 放松 進(jìn) 退 定位 拔銷 圖 2-2 液壓系統(tǒng)圖

25、 普通銑床液壓進(jìn)給結(jié)構(gòu)改造 9 3.1.2 液壓缸的負(fù)載計算液壓缸的負(fù)載計算6 1、定位液壓缸： 已知負(fù)載力 R200N(慣性力與摩擦力可以忽略不計) 2、夾緊液壓缸： 已知負(fù)載力 R4000N(慣性力與摩擦力可以忽略不計) 3、工作臺進(jìn)給液壓缸： 有效負(fù)載力 Rw=2000N(已知) 慣性力 （按等加速處理）NmaRm 6 . 305 . 0/0 60 6 8 . 9 1500 摩擦力由液壓缸的密封阻力與滑臺運(yùn)動時的摩擦力組成。當(dāng)密封阻力按 5%有效作用 力估算時，總的摩擦阻力： NfGRwRf40015002 . 0200005 . 0 05 . 0 所以總負(fù)載力： R=Rw+Rm+Rf=

26、2000+30.6+400=2430.6N 3.1.3 確定系統(tǒng)的工作壓力確定系統(tǒng)的工作壓力 工作壓力是確定液壓執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)參數(shù)的主要依據(jù)，它的大小直接影響液壓執(zhí)行元 件的尺寸和成本，甚至整個系統(tǒng)的功能。工作壓力選得高，執(zhí)行元件和系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)緊湊， 但對液壓執(zhí)行元件的強(qiáng)度、剛度及密封要求高，且要采用較高壓力的油液，整個系統(tǒng)消 耗的功率也大，也不滿足現(xiàn)在所提倡的綠色加工；反之，如果工作壓力選得低，就會增 大液壓執(zhí)行元件及整個系統(tǒng)的尺寸，使結(jié)構(gòu)變得龐大。所以應(yīng)根據(jù)實際情況選取適當(dāng)?shù)?工作壓力。液壓執(zhí)行元件的工作壓力可以根據(jù)總負(fù)載的大小或主機(jī)設(shè)備類型進(jìn)行選取7。 因為夾緊液壓缸的作用力最大，所以可以按

27、其工作負(fù)載來選定系統(tǒng)的壓力。 由表 2-1 可以初定系統(tǒng)的壓力為 0.81Mpa，為使液壓缸體積緊湊，適當(dāng)提高系統(tǒng)壓 力，可以取系統(tǒng)壓力為 P1=1.5Mpa。 表 2-1 按負(fù)載選定工作壓力 液壓缸工 作負(fù)載 （N） 5000 0 液壓缸工 作壓力 （MPa） 0.811.522.53344557 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 3.1.4 確定液壓缸的幾何參數(shù)確定液壓缸的幾何參數(shù) 由上面初擬系統(tǒng)壓力所確定的系統(tǒng)壓力為 P1=1.5Mpa。為了實現(xiàn)銑床液壓進(jìn)給機(jī)構(gòu)系 統(tǒng)快進(jìn)和快退速度要求，且為了整個銑床進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動速度平穩(wěn)，進(jìn)給液壓缸采用雙 出桿活塞液壓缸。快進(jìn)時采用差動連接，并通過充液補(bǔ)

28、油法來實現(xiàn)8。 1、定位液壓缸 1）液壓缸內(nèi)徑計算： mmm P R D13013 . 0 105 . 114 . 3 2004 1 4 6 式中：D-液壓缸內(nèi)徑，mm R-液壓缸負(fù)載，N P1-系統(tǒng)壓力， Mpa 查液壓系統(tǒng)設(shè)計手冊，可以按液壓缸內(nèi)徑系列將以上計算值進(jìn)行圓整，使其為標(biāo)準(zhǔn) 直徑，同時還要考慮到液壓缸的結(jié)構(gòu)與制造的方便性，以及插銷的結(jié)構(gòu)尺寸等因素，現(xiàn) 取 D=32mm。 具體的液壓缸內(nèi)徑系列表可參見下表 2-2 所示。 2）活塞桿直徑計算： 根據(jù)缸的工作壓力及已定的缸體內(nèi)徑(參見表 2-3)，可以對活塞桿直徑進(jìn)行確定。 由 mmDd92.171632)56 . 0 5 . 0()

29、56 . 0 5 . 0( 圓整后，現(xiàn)取活塞桿直徑 d=16mm（參見表 2-4） 。 現(xiàn)按 d=16mm 進(jìn)行校核，按公式 )4/( 2 1 dF 有: 5 . 0 )/14(Fd 其中，F(xiàn)1=220N MPa120 則: 5 . 0 120 220 4 d 1828 . 2 滿足實際設(shè)計要求。 表 2-2 液壓缸內(nèi)徑系列（JB2183-77） (mm) 1620253240505563708090100 110125140160180200220250320400500630 普通銑床液壓進(jìn)給結(jié)構(gòu)改造 11 表 2-3 按工作壓力確定活塞桿直徑 （mm） 缸的工作壓力 （MPa） 55-7

30、7 活塞直徑 d(0.50.56)D(0.620.7)D0.7D 注：當(dāng)采用差動連接、要求往返速度一致時，d=0.7D 表 2-4 活塞桿直徑系列（JB2183-77） (mm) 41012141618202225283235 4045505563708090100110125140 160180200220250280320360400450500 2、夾緊液壓缸 1）液壓缸內(nèi)徑計算： mmm P R D58058 . 0 105 . 114 . 3 400044 6 1 取 D=63mm（參見表 2-2） 式中：D-液壓缸內(nèi)徑，mm R-液壓缸負(fù)載，N P1-系統(tǒng)壓力， Mpa 2)活塞桿

31、直徑計算59： 根據(jù)缸的工作壓力及已定的缸體內(nèi)徑(參見表 2-3) mmDd28.35 5 . 3163)56 . 0 5 . 0()56 . 0 5 . 0( 現(xiàn)取 d=32mm（參見表 2-4） 。 活塞桿直徑校核略。 3、進(jìn)給液壓缸 1）液壓缸內(nèi)徑計算： 因為采用雙出桿液壓缸 所以 2 21 )( 4 d PP R D 式中：D-液壓缸內(nèi)徑，mm 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 R-液壓缸負(fù)載，N P1-活塞桿一端壓力， Mpa P2-活塞桿另一端壓力， Mpa d-活塞桿直徑，mm 按工作壓力，可以選用桿徑 d=0.3D,代入上式，求得： )(91 . 0 4 21 PP R D 一般

32、可取背壓=0.5Mpa（對低壓系統(tǒng)而言） ，代入上式有 2 p mmmD58058 . 0 10)5 . 05 . 1 (14 . 3 91 . 0 6 . 24304 6 現(xiàn)取 D=63mm,（參見表 2-2） 2)活塞桿直徑計算： 根據(jù)缸的工作壓力及已定的缸體內(nèi)徑現(xiàn)選取進(jìn)給液壓缸系列化標(biāo)準(zhǔn)尺寸為 d=20mm 活塞桿直徑校核略。 3.2 確定液壓泵規(guī)格和電動機(jī)功率及型號確定液壓泵規(guī)格和電動機(jī)功率及型號 3.2.1 確定液壓泵規(guī)格確定液壓泵規(guī)格 1、確定理論流量10 定位液壓缸最大流量： min/04825 . 0 /1004 . 8 1 1010 4 032 . 0 14 . 3 4 1

33、36 322 1 lsm t LD VAQ 式中：Q1-液壓缸流量，l/min A1-液壓缸作用面積，mm2 V-流速，m/s D-液壓缸內(nèi)徑，mm L-長度，mm t-時間，s 夾緊液壓缸最大流量： min/8 . 2/1068 . 4 1 1015 4 063 . 0 14 . 3 4 35 322 12 lsm t LD VAQ 式中：-液壓缸流量，l/min 2 Q 普通銑床液壓進(jìn)給結(jié)構(gòu)改造 13 A1-液壓缸作用面積，mm2 V-流速，m/s D-液壓缸內(nèi)徑，mm L-長度，mm t-時間，s 因為有兩個夾緊液壓缸同時工作，所以： min/6 . 58 . 222 22 lQQ 進(jìn)給

34、液壓缸最大流量： 2min/8 .16min/0168 . 0 6 4 )02 . 0 063 . 0 (14 . 3 4 )( 3 2222 23 lmV dD VAQ 、確定液壓泵流量： 由于定位、夾緊、進(jìn)給液壓缸是分時工作的，所以其中任意一缸的最大流量即是系 統(tǒng)的最大理論供油量，因此計算系統(tǒng)的最大供油量時主要以其中某一動作缸的流量作為 系統(tǒng)的總流量。另外考慮到系統(tǒng)泄露流量與溢流閥的溢流流量，可以取液壓泵流量為系 統(tǒng)最大理論流量的 1.11.3 倍?，F(xiàn)取 1.2 倍值計算，則有 Q 泵=min/16.20 8 . 162 . 12 . 1 3 lQ 由于液壓系統(tǒng)的工作壓力不是很高，各液壓缸

35、所受負(fù)載壓力也是很大，功率消耗也 不很大。所以選低壓齒輪泵。低壓齒輪泵適用于負(fù)載較大、功率較大的機(jī)械設(shè)備（如龍 門刨床、拉床、液壓機(jī)） ，低壓齒輪泵有以下的特點11： 1） 工作壓力高。因為齒輪加工容易，其尺寸精度、運(yùn)動精度及表面質(zhì)量可以達(dá)到 很高的要求，油液泄漏小，容積效率高，能達(dá)到的工作壓力，一般是（） 200 400 ，最高可以達(dá)到。 5 10 Pa 5 1000 10 Pa 2） 流量范圍較大。因為只要適當(dāng)加大輸入轉(zhuǎn)速，流量變增大。 3） 低壓齒輪泵主要零件均受壓，使材料強(qiáng)度得到充分利用，壽命長，單位功率重 量小。且低壓齒輪泵的結(jié)構(gòu)相對簡單。材料及加工精度要求不是很高，加工量較小，價

36、格相對便宜。 由于系統(tǒng)所需要的是大流量低壓力，因此設(shè)計中采用低壓齒輪泵，根據(jù)泵的生產(chǎn)手 冊，則可選取 CB-B25 為系統(tǒng)的供油泵。 CB-B25 型泵的額定參數(shù)如下： 額定流量為 25l/min，額定壓力為 25Mpa，額定轉(zhuǎn)速為 145rad/s（1450rpm） 。 3、確定電動機(jī)功率及型號 首先應(yīng)分別計算出快進(jìn)與工進(jìn)兩種不同工況時的功率，取兩者較大值作為選擇電動 機(jī)規(guī)格的依據(jù)。由于在慢進(jìn)時泵輸出的流量減小，泵的效率急劇降低，一般當(dāng)流量在 20- 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 50 l/min 范圍內(nèi)時，可取 =0.7-0.9，同時還應(yīng)注意到，為了使所選擇的電動機(jī)在經(jīng)過泵的 流量特性曲

37、線最大功率點時不致停轉(zhuǎn)，還需要對泵進(jìn)行校核12。 本文按泵的功率來選取電動機(jī)的功率。 電動機(jī)功率 kw PQ N28 . 1 8 . 0612 2525 612 式中：N-電機(jī)功率，kw P-額定壓力，Mpa Q-額定流量， l/min 按 CB-B*型齒輪泵技術(shù)規(guī)格，查得的驅(qū)動電機(jī)功率為 1.3KW，或取功率略大一點的 交流電機(jī)。 現(xiàn)選取電動機(jī)型號為 JO2-22-4，額定功率為 1.5KW，轉(zhuǎn)速為 1410rpm。 3.3 確定各類控制閥確定各類控制閥 系統(tǒng)工作壓力為 1.5Mpa，油泵額定最高壓力為 25 Mpa，所以可以選用額定壓力大于 或等于 2.5 Mpa 的各種元件，其流量按實際

38、情況分別選取13。 目前中低壓系統(tǒng)的液壓元件，多按 6.3 Mpa 系列的元件選取。 所以可以選?。?溢流閥的型號為：Y-25B 工作臺液壓缸換向閥型號為：34D-25BY 快進(jìn)二位二通電磁閥型號為：22D-25B 調(diào)速閥型號為：Q-10B 背壓閥型號為：B-25B 定位夾緊系統(tǒng)的最大流量為 2.8 l/min，所以可以選取 單向閥型號為：I-10B 換向閥型號為：24D-10B 單向順序閥型號為：XI-B10B 蓄能器供油量僅作定位夾緊系統(tǒng)在工作臺快進(jìn)、工進(jìn)與快退時補(bǔ)充泄漏的流量和保 持壓力用，其補(bǔ)油量極其有限，所以可以按容積最小的規(guī)格選取?，F(xiàn)選取 NXQ-0.6/10-I 型膠囊式蓄能器，

39、當(dāng)P=15%時，其有效補(bǔ)油體積為V=0.07 l。 濾油器可選用型號為 WU-25 180J 的網(wǎng)式濾油器，過濾精度為 180uu。 壓力表可選用 Y-60 型量程 6.3 Mpa 的普通精度等級的量表。選用量程較高的壓力表 可以避免在系統(tǒng)有壓力沖擊時經(jīng)常損壞壓力表，但量程選的過大會使觀察與調(diào)整精度降 低。 管道通徑與材料及管接頭的選用： 普通銑床液壓進(jìn)給結(jié)構(gòu)改造 15 液壓系統(tǒng)中使用的油管種類很多，有鋼管、銅管、尼龍管、塑料管、橡膠管等，必 須按照安裝位置、工作環(huán)境和工作壓力來正確選用。尼龍管用在低壓系統(tǒng)；塑料管一般 用在回油管用。膠管用做聯(lián)接兩個相對運(yùn)動部件之間的管道。膠管分高、低壓兩種。

40、高 壓膠管是鋼絲編織體為骨架或鋼絲纏繞體為骨架的膠管，可用于壓力較高的油路中。低 壓膠管是麻絲或棉絲編織體為骨架的膠管，多用于壓力較低的油路中。由于膠管制造比 較困難，成本很高，因此非必要時一般不用14。 因為系統(tǒng)壓力較小，并且為了安裝方便，本文中選取紫銅管作為管道材料。 由于各種液壓閥一經(jīng)選定，液壓系統(tǒng)中管道的通徑基本上已經(jīng)決定，這是標(biāo)準(zhǔn)化設(shè) 計的一大方便。只有在有特殊需要時才按管內(nèi)平均流速限制的要求計算管道通徑。 按標(biāo)準(zhǔn)： （1） 通徑 25 l/min 流量處，選用12 通徑的管道。 10 l/min 流量處，選用8 通徑的管道。 為了安裝方便，可以采用紫銅管，擴(kuò)口接頭安裝方式。 （2）

41、 壁厚 按強(qiáng)度公式有 2 dP 紫銅的=250kgf/c,為安全起見，取 p=2.5MPa 來計算 mm6 . 0 2502 1225 12 mm4 . 0 2502 825 10 所以可以取12、壁厚 1與8、壁厚 0.8的紫銅管?？紤]到擴(kuò)口處管子的強(qiáng)度， 壁厚可以略有增加，一般按常用紫銅管的規(guī)格選取即可，(對低壓系統(tǒng)而言，對高壓系統(tǒng) 必須進(jìn)行計算)。 管接頭是油管與油管、油管與液壓件之間的可拆式聯(lián)接件，它必須具有裝拆方便、 連接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、壓降小、工藝性好等各種條件15。 管接頭的種類很多，液壓系統(tǒng)中油管與管接頭的常見聯(lián)接方式有： 焊接式管接頭、卡套式管接頭、擴(kuò)

42、口式管接頭、扣壓式管接頭、固定鉸接管接頭。 管路旋入端用的連接螺紋采用國際標(biāo)準(zhǔn)米制錐螺紋（ZM）和普通細(xì)牙螺紋（M） 。錐螺紋 依靠自身的錐體旋緊和采用聚四氟乙烯等進(jìn)行密封，廣泛用于中、低壓液壓系統(tǒng)；細(xì)牙 螺紋密封性好，常用于高壓系統(tǒng)，但要求采用組合墊圈或 O 形圈進(jìn)行端面密封，有時也 采用紫銅墊圈16。 液壓系統(tǒng)中的泄漏問題大部分都出現(xiàn)在液壓管系中的接頭上，為此對管材的選用， 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 接頭形式的確定（包括接頭設(shè)計、墊圈、密封、箍套、防漏涂料的選用等） ，管系的設(shè)計 （包括彎管設(shè)計、管道支承點和支承形式的選取等）以及管道的安裝（包括正確的運(yùn)輸、 儲存、清洗、組裝等）都要

43、考慮清楚，以免影響整個液壓系統(tǒng)的使用質(zhì)量。 國外對管子的材質(zhì)、接頭形式和連接方法上的研究工作從不間斷，最近出現(xiàn)一種用 特殊的鎳鈦合金制造的管接頭，它能使低溫下受力后發(fā)生的變形在升溫時消除即把 管接頭放入液氮中用芯棒擴(kuò)大其內(nèi)徑，然后取出來迅速套裝在管端上，便可使它在常溫 下得到牢固、緊密的結(jié)合。這種“熱縮”式的連接已經(jīng)在航空和其它一些加工行業(yè)中得到了 應(yīng)用，它能保證在 4055Mpa 的工作壓力下不出現(xiàn)泄漏。本設(shè)計根據(jù)需要，選擇卡套式管 接頭。要求采用冷拔無縫鋼管。 3.4 確定油箱容積與結(jié)構(gòu)確定油箱容積與結(jié)構(gòu) 在開式液壓傳動的油路系統(tǒng)中，油箱是必不可少的。它的作用是：貯存油液、凈化 油液、使油

44、液的溫度保持在一定的范圍內(nèi)，以及減少吸油區(qū)油液中氣泡的含量。因此， 進(jìn)行油箱設(shè)計時，要考慮油箱的容積、油液在油箱中的冷卻和加熱、油箱內(nèi)的裝置和防 噪音等問題。 3.4.1 油箱容積的確定油箱容積的確定 油箱應(yīng)貯存液壓裝置所需要的液壓油，油液得貯存量與液壓泵的流量有直接關(guān)系在 一般情況下，油箱的有效容積可以用經(jīng)驗公式確定： V1=KQ 式中：V1油箱有效容積， l Q油泵額定流量，l/min K系數(shù) 低壓系統(tǒng) K=24 中壓系統(tǒng) K=57 高壓系統(tǒng) K=612 因為是低壓系統(tǒng)，油箱容積按經(jīng)驗公式計算： 油箱容積 V=(24)Q 現(xiàn)取 V=4Q=4 25=100l 油箱的有效容積確定后，還需要根據(jù)

45、油溫升高的允許值，進(jìn)行油箱容積驗算。 （見后 文） 3.4.2 油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計 進(jìn)行油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計時，首先要考慮的是油箱的剛度，其次要考慮便于換油和清洗油 箱，以及考慮油泵裝置安裝和拆卸的方便，當(dāng)然，油箱的結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡量簡單，以利于密 封和降低造價。 普通銑床液壓進(jìn)給結(jié)構(gòu)改造 17 1、油箱體 油箱一般是由 A3 鋼板焊接而成，鋼板厚度 36mm,大者取大值。郵箱分為固定式和 移動式兩種，前者應(yīng)用較多。油箱側(cè)壁上安裝油位指示器、電加熱器、冷卻器；油箱底 面與基礎(chǔ)面的距離一般為 150200mm，油箱下部焊接底腳，其厚度為油箱側(cè)壁厚度的 23 倍。 中小型油箱箱體側(cè)壁為整塊鋼板，大型油

46、箱在與隔板垂直的一個側(cè)壁上往往開清洗 孔，以便于清洗油箱。 2、油箱底部 油箱底部一般為傾斜狀，以便于排油，底部最低處有排油口，要注意排油口與基礎(chǔ) 面的距離一般不得小于 150mm。 焊接結(jié)構(gòu)油箱，箱底用 A3 鋼板，其厚度等于或稍大與箱體側(cè)壁鋼板的厚度。 3、油箱隔板 為了使吸油區(qū)與壓油區(qū)分開，便于回油中雜質(zhì)的沉淀，油箱中往往設(shè)置隔板，隔板 的安裝方式主要有兩種：回油區(qū)的油液按一定方向流動，即有利于回油中的雜質(zhì)、氣泡 的分離，又有利于散熱；回油經(jīng)隔板上方溢流至吸油區(qū)，或經(jīng)過金屬網(wǎng)進(jìn)入吸油區(qū)，更 有利于雜質(zhì)及氣泡的分離。 隔板的位置，一般使吸油區(qū)的容積為油箱容積的 1/21/3，隔板的高度，約

47、為最低油 面的 2/3（或油液面的 3/4） 。隔板的厚度等于或稍大于油箱側(cè)壁厚度。 4、油箱蓋 油箱蓋多用鑄鐵或鋼板兩種材質(zhì)制成。在油箱蓋上應(yīng)考慮有下列通孔：吸油管孔、 回油管孔、通大氣孔（孔口應(yīng)有空氣濾清器或氣體過濾裝置） 、測溫孔、帶有濾油網(wǎng)的注 油口，以及安裝液壓集成裝置的安裝孔。 目前使用的泵站系統(tǒng)，往往將液壓泵、液壓泵電機(jī)及集成塊裝置安裝在油箱蓋上， 這種油箱結(jié)構(gòu)緊湊，但產(chǎn)生噪音較大。當(dāng)箱蓋上安裝油泵和電機(jī)時，箱蓋的厚度應(yīng)是油 箱側(cè)壁厚度的 34 倍。 3.4.3 油箱的防噪音問題油箱的防噪音問題 防噪音問題是現(xiàn)代化機(jī)械裝備設(shè)計中必須考慮的問題之一。油路系統(tǒng)的噪音源，以 泵站為首，

48、因此，進(jìn)行油箱設(shè)計時，應(yīng)從下列幾方面著手減輕噪音： 1、箱體及箱蓋的材質(zhì)，在條件允許的情況下，用鐵板代替鋼板，以利于吸振； 2、箱體與箱蓋之間增加防振橡皮墊； 3、用底腳螺栓將油箱牢固的固定在基礎(chǔ)上； 4、吸油區(qū)與回油區(qū)之間增設(shè)一層 60100 目的金屬網(wǎng)，以便分離回油油液中的氣泡； 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 5、油泵排油口用橡膠軟管與閥類元件相連接； 6、回油管管接頭振動噪音較大時，改變回油管直徑或增設(shè)一條回油管，使每個回油 管接頭的通路減少。 3.4.4 其他注意事項其他注意事項 1、吸油管端部的濾油器與油箱底面距離不得小于 20mm 在條件允許時，油箱蓋的吸 油管孔應(yīng)比濾油器的直徑

49、稍大，以便對濾油器進(jìn)行清洗與更換； 2、吸油管、回油管都應(yīng)插入最低油面以下，管端一般斜切 45，并使斜面向著油箱 側(cè)壁。管口與箱底、箱壁的距離均不得小于管徑的 3 倍。泄油管一般不插入油中； 3、大型油箱的箱蓋應(yīng)有加強(qiáng)筋，以保證剛度； 4、油箱內(nèi)部應(yīng)涂耐油防銹漆。 3.5 液壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計液壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計 液壓站是由液壓油箱，液壓泵裝置及液壓控制裝置三大部分組成。液壓油箱裝有空 氣濾清器，濾油器，液面指示器和清洗孔等。液壓站裝置包括不同類型的液壓泵，驅(qū)動 電機(jī)及其它們之間的聯(lián)軸器等，液壓控制裝置是指組成液壓系統(tǒng)的各閥類元件及其聯(lián)接 體。 3.5.1 液壓站的結(jié)構(gòu)型式液壓站的結(jié)構(gòu)型式 機(jī)床液壓站的結(jié)

50、構(gòu)型式有分散式和集中式兩種類型。 （1）集中式 這種型式將機(jī)床液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置獨立于機(jī)床之外， 單獨設(shè)置一個液壓站。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是安裝維修方便，液壓裝置的振動、發(fā)熱都與機(jī) 床隔開；缺點是液壓站增加了占地面積。 （2）分散式 這種型式將機(jī)床液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置分散在機(jī)床的各 處。例如，利用機(jī)床或底座作為液壓油箱存放液壓油。把控制調(diào)節(jié)裝置放在便于操作的 地方。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，泄漏油回收，節(jié)省占地面積，但安裝維修方便。同 時供油裝置的振動、液壓油的發(fā)熱都將對機(jī)床的工作精度產(chǎn)生不良影響，故較少采用， 一般非標(biāo)設(shè)備不推薦使用。本次設(shè)計采用集中式。 3.5.2 液壓

51、泵的安裝方式液壓泵的安裝方式 液壓站裝置包括不同類型的液壓泵、驅(qū)動電動機(jī)及其聯(lián)軸器等。其安裝方式為立式 和臥式兩種。 1. 立式安裝 將液壓泵和與之相聯(lián)接的油管放在液壓油箱內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)型式緊湊、 美觀，同時電動機(jī)與液壓泵的同軸度能保證，吸油條件好，漏油可直接回液壓油箱，并 節(jié)省占地面積。但安裝維修不方便，散熱條件不好。 2. 臥式安裝 液壓泵及管道都安裝在液壓油箱外面，安裝維修方便，散熱條件好， 但有時電動機(jī)與液壓泵的同軸度不易保證。 考慮到維修，散熱等方面的要求。本設(shè)計中采用臥式聯(lián)接。 普通銑床液壓進(jìn)給結(jié)構(gòu)改造 19 3.6 選擇液壓油選擇液壓油 該系統(tǒng)為一般金屬切削機(jī)床液壓傳動，所以在環(huán)境

52、溫度為-535之間時，一般可選 用 20 號或 30 號機(jī)械油。冷天用 20 號機(jī)械油，熱天用 30 號機(jī)械油。 4 液壓缸及液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計液壓缸及液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.1 確定液壓缸的結(jié)構(gòu)形式（類型、安裝方法、密封形式、緩沖結(jié)構(gòu)、排氣確定液壓缸的結(jié)構(gòu)形式（類型、安裝方法、密封形式、緩沖結(jié)構(gòu)、排氣 等）等） 定位于夾緊液壓缸均采用單出桿、缸體固定形式；為減少缸體與活塞體積，簡化結(jié) 構(gòu)，所以采用 O 形圈密封；由于行程很短，運(yùn)動部件質(zhì)量很小，速度也不大，所以不必 考慮緩沖結(jié)構(gòu)；排氣螺塞也可以由油管接頭來代替17。 工作臺液壓缸采用裝配活塞、雙出桿、缸體固定形式。采用雙出桿可以使活塞桿在 工

53、作時處于受拉伸應(yīng)力狀態(tài)，有利于活塞桿的穩(wěn)定性，并且可以減小活塞桿的直徑?；?塞上采用二個 O 形密封圈；缸蓋上有與壓力不高，桿徑較小，所以采用一個 U 形橡膠密 封圈。另外由于工件為鑄鐵材料，加工時粉塵及小片狀或針狀的鐵屑較多，所以又加上 了一個防塵圈。夾緊液壓缸的防塵圈也時間與同樣原因安放的。 由于機(jī)床工作臺作直線進(jìn)給運(yùn)動，在運(yùn)動方向沒有嚴(yán)格的定位要求（這一點與一般 鉆、锪動力頭液壓缸的要求有所區(qū)別） ，所以不必采用緩沖結(jié)構(gòu)?？焱藭r可以采用電器行 程開關(guān)預(yù)先發(fā)訊，使三位四通換向閥切換至中位，工作臺液壓缸停住，避免剛性沖擊； 排氣也采用松開油管進(jìn)油螺塞的方法進(jìn)行，而不設(shè)專門的放氣螺塞18。 4

54、.2 計算液壓缸主要零件的強(qiáng)度和剛度計算液壓缸主要零件的強(qiáng)度和剛度 1、液壓缸壁厚的校核計算 定位夾緊缸內(nèi)徑與長度較小，一般可以按厚壁筒強(qiáng)度計算公式來估計必需的壁厚。 由公式 1 3 . 1 4 . 0 2 p p p p D 式中：-缸筒壁厚，mm D-活塞缸內(nèi)徑，mm -材料壓縮強(qiáng)度，kgf/cm2 Pp-系統(tǒng)壓力，Mpa 當(dāng)額定壓力 Pn80mm 時?。?.61.0）d 。 mmA32 2 . 1932)0 . 16 . 0( 取 A=20mm 2)夾緊液壓缸 最小導(dǎo)向長度mm DL H25.32 5 . 3175 . 0 2 63 20 15 220 取 H=33mm 活塞寬度mmDB

55、638 .37630 . 16 . 00 . 16 . 0 取 B=38mm 導(dǎo)向套滑動面的長度mmDA638 .37630 . 16 . 00 . 16 . 0 取 A=38mm 3)工作臺進(jìn)給液壓缸 最小導(dǎo)向長度mm DL H 5 . 50 5 . 3119 2 63 20 380 220 取 H=51mm 活塞寬度mmDB638 .37630 . 16 . 00 . 16 . 0 取 B=38mm 導(dǎo)向套滑動面的長度mmDA638 .37630 . 16 . 00 . 16 . 0 取 A=38mm （4） 液壓缸缸蓋與缸底的計算 在中低壓系統(tǒng)中，一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)需要對缸蓋和缸底進(jìn)行設(shè)計，

56、不需要進(jìn)行強(qiáng)度計 普通銑床液壓進(jìn)給結(jié)構(gòu)改造 23 算 計算缸蓋厚度時要根據(jù)缸蓋的連接形式而進(jìn)行計算 現(xiàn)定位液壓缸缸蓋連接方式為整體法蘭缸蓋 因為在此缸中要使缸蓋本身作為活塞桿的導(dǎo)向套，所以缸蓋材料選擇鑄鐵，但在導(dǎo) 向面上熔堆黃銅，耐磨。 部分缸體材料的許用壓力列舉如下； 鋼鐵：=(10001100)105（pa） 鍛件：=(10001200)105（pa） 無縫剛管：=(10001100)105（pa） 鑄鐵：=(600700)105（pa） 缸底采用平面形有孔缸底 mm dD pD Dh3 1061032 32105 . 1 32433 . 0 433 . 0 7 6 02 2 2 根據(jù)需要

57、取定位液壓缸缸蓋厚度 h=5mm 同法：可推出夾緊液壓缸缸蓋厚度 h=6mm 工作臺進(jìn)給液壓缸缸蓋厚度 h=20mm 4.3 完成液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和部分零件圖完成液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和部分零件圖 液壓缸的活塞寬度一般可取&0.4D，同時應(yīng)該考慮到密封圈安裝時的必要幾何尺寸。 缸蓋應(yīng)該考慮到進(jìn)油及加工工藝要求，缸蓋連接處應(yīng)考慮必要的導(dǎo)向與支承結(jié)構(gòu)尺寸。 小型定位、夾緊液壓缸與傳動液壓缸在結(jié)構(gòu)與安裝方法上也不盡相同?？傊菇Y(jié) 構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計達(dá)到結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，安裝方便，取材便利，強(qiáng)度足夠，輸出力、位移 和功率能達(dá)到設(shè)計要求19。 根據(jù)上述液壓缸的結(jié)構(gòu)特點及內(nèi)徑、桿徑、行程等要求，液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計可參

58、見 圖 3-2，圖 3-3，圖 3-4 所示。 圖 3-2 定位液壓缸裝配圖 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 24 圖 3-3 夾緊液壓缸裝配圖 圖 3-4 工作臺進(jìn)給液壓缸裝配圖 普通銑床液壓進(jìn)給結(jié)構(gòu)改造 25 液壓缸的零件設(shè)計可參閱有關(guān)資料或手冊進(jìn)行。 4.4 選擇裝配方案選擇裝配方案 選擇裝配方案主要指的是閥塊各部件的裝配方案。目前較多的是采用液壓集成塊組 合方法。然而在某些場合，設(shè)計人員手頭集成塊的資料不完善或根本沒有，所需的集成 塊一時亦不能買到，這時可以根據(jù)集成塊的設(shè)計原理與方法自行設(shè)計與制造。 在某些簡單的系統(tǒng)中，因為元件數(shù)量不多，壓力亦不很高（Pn6.3Mpa） ，采用閥板 式的裝配

59、方案也是很適用的。它具有設(shè)計簡單、制造方便、安裝與維修簡單、投產(chǎn)快的 特點，對于小型機(jī)械廠的設(shè)備改造尤為適用，因此這種裝配方式至今仍有很大的實用意 義。 閥板組合部件設(shè)計時，一般應(yīng)注意以下幾點： 閥板最大幾何尺寸一般不能過大，按經(jīng)驗在 500*500mm2面積之內(nèi)是合適的。面積 過大，重量與尺寸太大，閥板的加工與安裝會產(chǎn)生困難。如果元件數(shù)量較多，可以分為 幾個閥板（或閥塊）其間用管道相連，組成完整的裝配部件。 閥板一般分為兩層，后層為固定管接頭用，前層為固定液壓元件與加工連通管道 用。二板的結(jié)合面與元件的安裝面應(yīng)該磨削平整，連接、緊固螺釘?shù)臄?shù)量與分布應(yīng)該根 據(jù)板受到的液壓力的大小來決定，應(yīng)做到

60、數(shù)量充分，分布合理，以保證閥板在工作時不 漏油。 閥板必須有一定的厚度，以保證必要的螺孔深度。前板厚度一般在 2040mm 之 間，后板的厚度一般在 2535mm 之間。如果二板間要安裝自制的單向閥時，厚度可以適 當(dāng)增加。 板內(nèi)的通油腔道之間必須保持一定的距離。一般高、低壓通油腔道之間的密封寬 度不能小于 5mm。當(dāng)必須產(chǎn)生交叉通道時，可以選擇其中一根作為外接通道，由后板處 接出，再用管子連接。版內(nèi)槽的深度比約在 1.20.8 之間。 一般壓力表可以直接安裝在板的最高處或其他便于觀察的地方。壓力表開關(guān)的使 用較為困難，但必要時也可以安裝，此時測壓可以直接用管子連接到測壓點上。如果僅 需測兩個點

61、的壓力，可以直接用兩個壓力表，這樣反而更為方便和經(jīng)濟(jì)。 閥板后的管接頭安裝位置，在分布時應(yīng)考慮到接管子的方便性，接頭之間應(yīng)允許 扳手放入與扳動時必須的空間尺寸。 閥板必須與油箱或機(jī)架連接可靠。不許有松動或懸吊的情況產(chǎn)生，以免產(chǎn)生振動 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 26 或損壞管子或管接頭的現(xiàn)象，使系統(tǒng)不能正常工作。 4.5 繪制部件裝配圖繪制部件裝配圖 本設(shè)計主要是根據(jù)機(jī)床改造要求，對加工機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動和工件的夾緊等部件進(jìn)行 設(shè)計，主要系統(tǒng)的液壓原理和各工作缸的設(shè)計與計算，各缸的裝配方法與元件的排列參 考結(jié)構(gòu)可見圖 3-2 至圖 3-4。 5 液壓系統(tǒng)的驗算液壓系統(tǒng)的驗算 5.1 執(zhí)行元件輸出力或

62、力矩及最低最高速度的校核執(zhí)行元件輸出力或力矩及最低最高速度的校核 現(xiàn)選工作臺液壓缸最低要求速度為例進(jìn)行校核： 工作臺液壓缸有效作用面積為 32222 2 0 . 2823 . 6 4 14 . 3 4 cmdDA 式中：A2-液壓缸作用面積，mm2 D-液壓缸內(nèi)徑，mm d-活塞桿直徑，mm 由產(chǎn)品樣本查得調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量為 1.17,如不考慮二位二通電磁閥內(nèi)部的scm / 3 泄露流量，工作臺液壓缸運(yùn)動的最低速度為 min/025 . 0 /042 . 0 0 . 28 17 . 1 min min mscm A Q v 而設(shè)計要求的工作臺最低運(yùn)動速度為 0.035m/min,所以液壓缸最低運(yùn)動速度能達(dá)到預(yù) 定要求。 當(dāng)此條件不能滿足時，可以改用流量規(guī)格較小的調(diào)速閥或增大液壓缸直徑重新設(shè)計 計算，直到滿足設(shè)計要求為止。 5.2 管路系統(tǒng)壓力損失計算管路系統(tǒng)壓力損失計算 由于定位夾緊回路在夾緊后的流量幾乎為零，所以管路系統(tǒng)的壓力損失主要應(yīng)在工 作臺液壓缸回路中進(jìn)行估算。 為可靠起見，按快進(jìn)時最大流量來估算壓力損失。 即以 Q3=16.8l/min 來考慮(如用泵的額定流量 Q=25 l/min 來考慮也可以) 總的壓力損失為： 沿局 pp P 普通銑床液壓進(jìn)給結(jié)構(gòu)改造 27