數(shù)控機(jī)床主軸卡盤液壓裝置設(shè)計(jì)【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】

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購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）說 明 書 題 目 數(shù)控機(jī)床主軸卡盤液壓裝置設(shè)計(jì) 學(xué) 生 系 別 專 業(yè) 班 級 學(xué) 號 指 導(dǎo) 教 師 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 摘 要 在現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)過程中，數(shù)控車床得到了大量的運(yùn)用，而我國也在這個(gè)領(lǐng)域得到了長足的發(fā)展。 數(shù)控車床主要包括電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)以及機(jī)械部分。本課題則是主要介紹了典型的液壓系統(tǒng)主要方向以及辦法，應(yīng)此本課題的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 關(guān)鍵詞： 數(shù)控機(jī)床 ； 液壓系統(tǒng) ； n in as as as as of of 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 目 錄 緒論 ...................................... ................................................................................. ............. 一 章 主軸卡盤工作原理的設(shè)計(jì)、優(yōu)勢及意義 ................................... ........... ..............作原理 .................................................... .............. ...........................................計(jì)優(yōu)勢 .............................................. .......... .......... .......... .......... .......... .........計(jì)意義 ........................................... .......... .......... .......... .......... .......... ............ 二 章． 控機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的立題依據(jù)及方案論證 ...............................壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的立題依據(jù)及課題來源 ................................................................壓系統(tǒng)方案的制定與論證 ................................. ............................ ..... ........... 三 章 ． 控機(jī)床液壓系統(tǒng)工況分析 ............ .............. .............. ............... ...壓 系統(tǒng)的 運(yùn)動分析 ..........................................................................................壓系統(tǒng)的 負(fù)載分析 .......................................................................................... 四 章 ． 控機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 ..............................................................控機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 .................... ............................... ......床液壓系統(tǒng)選型 ...................................................................................定液壓缸參數(shù)計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...................... ...............................................壓元件和裝置的選擇 ...................... ........... .............. .................................... 五 章 ． 液壓控制裝置集成塊的設(shè)計(jì) .......................... .................................................壓控制裝置的總體設(shè)計(jì) ............................. ........... ........................................道體設(shè)計(jì)的技術(shù)要求 ......................................................................................道體設(shè)計(jì) ...................................................................... ..................................加閥的選擇 ............................ ................ ........................................................ 六 章． 液壓站的設(shè)計(jì) ....................................................................................................壓油箱的設(shè)計(jì) ............................. ........... ......................... ....... ...................... .................... ............. .....................................................壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................................... .................................. 七 章． 液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算 ................................................................................................論 ..................................................................................................................................謝 ..................................................................................................................................考文獻(xiàn) ............................................................................................................................ 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 緒 論 液壓技術(shù)廣泛用于國民經(jīng)濟(jì)各部門， 液壓技術(shù)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化傳動與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。 液壓傳動的各種元件 由于 重量輕、體積小，可以根據(jù)需要方便、靈活地來布置 ；結(jié)合最新技術(shù)自 動化 程度高且 操縱控制方便，容易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動 ； 可實(shí)現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速 ； 自動實(shí)現(xiàn)過載保護(hù) ； 采用礦物油作為工作介質(zhì)，相對運(yùn)動面可自行潤滑，使用壽命長 。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，世 界各主要國家液壓工業(yè)銷售額占機(jī)械工業(yè)產(chǎn)值的 2%~而我國只占 1%左右，這充分說明我國液壓技術(shù)使用率較低，努力擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，將有廣闊的發(fā)展前景。但是近年來，液壓氣動技術(shù)面臨與機(jī)械傳動和電氣傳動的競爭，如：數(shù)控機(jī)床、中小型塑機(jī)已采用電控伺服系統(tǒng)取代或部分取代液壓傳動。其主要原因是液壓技術(shù)存在滲漏、維護(hù)性差等缺點(diǎn)。為此，必須努力發(fā)揮液壓氣動技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，克服缺點(diǎn)，注意和電子技術(shù)相結(jié)合，不斷擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)降低能耗，提高效率，適應(yīng)環(huán)保需求，提高可靠性，這些都是液壓氣動技術(shù)繼續(xù)努力的永恒目標(biāo)，也是液壓氣動產(chǎn) 品參與市場競爭是否取勝的關(guān)鍵。 進(jìn)入 21 世紀(jì)后液壓產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的趨勢?，F(xiàn)有的液壓伺服和液壓比例技術(shù)在與計(jì)算機(jī)結(jié)合上不是十分方便，數(shù)字液壓技術(shù)克服了這個(gè)缺點(diǎn)，它把整個(gè)液壓和控制技術(shù)都簡化了 ，促進(jìn)了整個(gè)液壓技術(shù)的進(jìn)步。如今國內(nèi)外液壓發(fā)展情況簡要概括如下 表 0： 表 0 國內(nèi)外液壓發(fā)展情況 國內(nèi) 國外 小型化，集成化，多樣化 機(jī)電一體化集成元件和系統(tǒng) 高壓，高速，高精度，高可靠性 智能化自動控制元件和系統(tǒng) 高效，節(jié)能，環(huán)保 高精度數(shù)字控制元件和系統(tǒng) 機(jī)電一體化 水介質(zhì)液壓元件和系統(tǒng) 本 人對于該液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來 至 為期兩個(gè)月的實(shí)習(xí)，對 數(shù)控車床的布局結(jié)構(gòu)及工 作原理做了仔細(xì)的研究，對 較為復(fù)雜的技術(shù)問題和相關(guān)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法， 老師 給予了熱情的指導(dǎo)。在此和翻閱大量液壓類 書籍和文獻(xiàn)，調(diào)查取證的基礎(chǔ)上本人也對該車床中變檔和卡緊部份進(jìn)行 創(chuàng)新，將工業(yè)上應(yīng)用比較廣泛的 控車床的卡盤卡緊、換檔兩個(gè)動作，由常見的機(jī)械裝置改裝成由液壓動力驅(qū)動的液壓傳動裝置。 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 畢業(yè) 設(shè)計(jì)是對大學(xué)生活中從事機(jī)械及液壓知識學(xué)習(xí)的一個(gè)總結(jié)，也是提高我們大學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識和技能解決問題能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，更是對大學(xué)階段所 學(xué)關(guān)于機(jī)械及液壓知識和實(shí)際動手能力的一個(gè)考察。通過這次考察，不但可以提高我們的綜合訓(xùn)練設(shè)計(jì)能力、科研能力，并且使我在以下幾個(gè)方面得到訓(xùn)練： 1、了解液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法和設(shè)計(jì)要求，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識解決具體工程技術(shù)問題的能力。 2、掌握液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟，熟悉設(shè)計(jì)的有關(guān)技術(shù)文件，規(guī)范設(shè)計(jì)手冊及相關(guān)元件的國家標(biāo)準(zhǔn)。 3、根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，進(jìn)行工況分析和確定液壓系統(tǒng)的液壓元件擬定出液壓系統(tǒng)，并對液壓系統(tǒng)主要性能作必要的設(shè)計(jì)計(jì)算。 針對大學(xué)中所學(xué)的機(jī)械及液壓方面的知識，我選擇這個(gè)課題來完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了大量的實(shí)地調(diào)研考察，嘗試和論證。本次設(shè)計(jì)中主要以課本和搜集來的各種資料作為依據(jù)，基于所學(xué)的知識，從簡單入手，循序漸進(jìn)，逐步掌握設(shè)計(jì)的一般方法和步驟， 基于本次設(shè)計(jì)，通過在工廠實(shí)習(xí)加深對 控車床的液壓系統(tǒng)的分析和了解，結(jié)合已掌握的液壓方面的知識對原有系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)劣分析并提出改進(jìn)方案；最終使液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 其滿足旋轉(zhuǎn)精度，剛度，溫升，抗震性等主要性能，以提高整機(jī)性能，并保證該液壓系統(tǒng)執(zhí)行上述二個(gè)動作時(shí)的可行性與可靠性，充分體現(xiàn)現(xiàn)代液壓技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的優(yōu)越性 。 第一章 主軸卡盤工作原理的設(shè)計(jì) 、 優(yōu)勢 及意義 工作原理 由 油缸 卡緊， 經(jīng)吊頭連接，通過液壓油在油缸上下腔的施壓與排放 ，推動 活塞桿在油缸中伸縮 ，使其 對 系統(tǒng) 實(shí)施推力或拉力， 完成卡盤 卡緊；及推動齒輪箱中的滑移齒輪實(shí)現(xiàn)換檔。 該數(shù)控機(jī)床負(fù)載變化小，要求低速運(yùn)動平穩(wěn)性好速度負(fù)載性好，因此采用調(diào)速閥的進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路，選用差動液壓缸實(shí)現(xiàn) “快 慢 快 ” 的回路。對普通 控車床機(jī)床卡盤卡緊動作的觀察和分析可知，液壓卡盤執(zhí)行元件，即液壓缸運(yùn)動過程可分解為：向前卡緊，保持不動，向后松開。其運(yùn)動循環(huán)如圖 1 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 向前卡緊 向后松開 圖 1卡盤液壓缸運(yùn)動循環(huán)圖 卡盤向前夾緊原理圖如圖 1盤松開原理圖如圖 1 圖 1盤夾緊動作原理圖 圖 1盤松開動作原理圖 卡盤分系統(tǒng)由一個(gè)二位四通換向閥 3（帶兩個(gè)電磁閥），一個(gè)二位四通電磁換向閥 4，兩個(gè)減壓閥 8 和 9 及一個(gè)液壓缸組成。高壓加緊 1電， 3電，換向閥 3 和 4 均位于左位，加緊力的大小可通過減壓閥 8 調(diào)節(jié)，這時(shí) 液壓缸活塞左移使卡盤加緊，減壓閥 8的調(diào)定值高于減壓閥 9，卡盤處于高壓加緊狀態(tài)。 液壓卡盤可以實(shí)現(xiàn)自動加緊與松開運(yùn)動，松夾時(shí)，使 1電， 2電，閥3 切換至右位?；钊乙?，卡盤松開低壓加緊。這時(shí) 3電而使換向閥 4 切換至右位，壓力油經(jīng)減壓閥 9 進(jìn)入，通過調(diào)節(jié)減壓閥 9 便能實(shí)現(xiàn)低壓加緊狀態(tài)下的夾緊力。 計(jì)優(yōu)勢 一方面，數(shù)控機(jī)床 的液壓油為柔性工作介質(zhì)， 比機(jī)械傳動時(shí)產(chǎn)生的 振動 要少的多 ，有利于 數(shù)控機(jī)床 的平穩(wěn)運(yùn)行。 另一方面， 由于 液壓 系統(tǒng) 采用的行程檢測裝置測量準(zhǔn)確，可 更加 真實(shí) 地 反映 數(shù)控機(jī)床在 卡緊 、變檔二 個(gè)動作完成的具體 情況，并通過 編程控制，實(shí)現(xiàn) 卡保持不動 原位停止 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 緊，換檔二 個(gè)動作 的自動化控制。 計(jì)意義 將液壓系統(tǒng)應(yīng)用于數(shù)控車床 其與數(shù)控 從而實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)技術(shù)的推廣，并且完成了機(jī)床動作由手動完成向半自動乃至全自動的推進(jìn)，大大提高了 控機(jī)床的自動化程度，大大 提高了勞動生產(chǎn)效率，為解放勞動力發(fā)展生產(chǎn)力邁出了重要的一步 。 第 二 章 控機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的立題依據(jù)及方案論證 當(dāng)今工業(yè)高速發(fā)展的情況下，進(jìn)一步提高工業(yè)生 產(chǎn)效率，降低工人的勞動負(fù)荷越來越成為一個(gè)關(guān)鍵問題被設(shè)計(jì)師和國家所關(guān)注。而當(dāng)機(jī)械、電氣和液壓相互聯(lián)系起來則使其自動化程度大大提高，三者逐漸變成了一個(gè)綜合體，不可分割。傳統(tǒng)的傳動形式可以分為機(jī)械傳動、電氣傳動和液壓傳動，液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在現(xiàn)代機(jī)械的設(shè)計(jì)工作中占極其重要的地位，對于自動化程度要求越來越高的現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)來說更是如此。 控車床用途廣泛，操作靈活，適宜加工各種形狀復(fù)雜的軸、套、盤類零件，如車削內(nèi)、外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、切槽、倒角、車螺紋等，尤其適合多品種、小批量的輪番，工藝適應(yīng)性 強(qiáng)，加工效率高，廢品率低、成品一致性好，編程容易，操作簡單，可降低對工人技術(shù)熟練程度的要求，故其應(yīng)用非常廣泛。該液壓系統(tǒng)在提高其自動化程度同樣具有相當(dāng)重要的作用。舉下列一個(gè)實(shí)例： 對于采用手動卡緊的機(jī)械卡盤加工某一工件普通數(shù)控車床，工人們需要手動卡緊及松開卡盤。數(shù)控系統(tǒng)自動加工該零件只需要花 3 分鐘，而裝夾、卡緊工件及卸下工件就需要耗費(fèi) 1鐘， 這段時(shí)間有一多半是用來手動卡緊卡盤及松開卡盤的。這樣算來，手動裝夾，卡緊工件 — 加工工件 — 打開卡盤 — 卸下工件這一過程式要花費(fèi) 4鐘。而當(dāng)我們采用液壓傳動借以代 替之后即可節(jié)省近 1 分鐘的時(shí)間，則上面所描述的加工過程大概耗時(shí)在 分鐘，這樣一來回工 100件即可節(jié)省將近 100 分鐘，對于加工零件來說，這是一筆十分可觀的時(shí)間。這完全達(dá)到了提高生產(chǎn)效率，降低勞動者作業(yè)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率的目的。另外，采用液壓驅(qū)動系統(tǒng)使得機(jī)床卡盤的夾緊力可靠性大大加強(qiáng)，性能十分穩(wěn)定，這樣就 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 避免了采用手動卡緊和換檔時(shí)卡緊力不足導(dǎo)致工件在加工過程中松弛或加工精度不夠甚至報(bào)廢和損壞刀具等狀況的發(fā)生。而且隨著液壓傳動技術(shù)越來越完備，采用自動化完成上述工序是完全可以的?；诖朔N狀況，本次設(shè)計(jì)將 控車床的卡盤卡緊，主軸變檔二個(gè)動作全部設(shè)計(jì)成由液壓傳動系統(tǒng)來完成。 壓系統(tǒng)方案的制定與論證 壓系統(tǒng)方案制定的背景和特點(diǎn) 近年來， 由于液壓技術(shù)廣泛應(yīng)用了高技術(shù)成果，如自動控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、磨擦磨損技術(shù)、可靠性技術(shù)及新工藝和新材料，使傳統(tǒng)技術(shù)有了新的發(fā)展，也使液壓系統(tǒng)和元件的質(zhì)量、水平有一定的提高。 液壓傳動技術(shù)在數(shù)控自動化機(jī)床上的應(yīng)用也越來越廣泛，而且也為機(jī)床工業(yè)的自動化程度的提高上起到了重要的力量。 盡管如此，走向二十一世紀(jì)的液壓技術(shù)不可能有驚人的技術(shù)突破，應(yīng)當(dāng)主要 靠現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)和擴(kuò)展，不斷擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域以滿足未來的要求。 方案的比較和論證 根據(jù)對液壓傳動系統(tǒng)有關(guān)知識的學(xué)習(xí)、調(diào)查和了解，并且借鑒前人經(jīng)驗(yàn)，擬設(shè)計(jì)如下二個(gè)方案以供選擇 : （ 1）系統(tǒng)全部采用常規(guī)閥控制，液壓缸動作順序由手動換向閥來控制。其優(yōu)點(diǎn)是性能可靠，安全性高。可以采用國內(nèi)均可生產(chǎn)的常規(guī)閥，價(jià)格較便宜，較易購買。缺點(diǎn)是自動化程度低、不能適應(yīng)數(shù)控程度高自動化程度的機(jī)床，而且移動速度較慢。 （ 2）系統(tǒng)全部采用電磁鐵驅(qū)動的電磁控制閥來控制，其優(yōu)點(diǎn)是移動速度快，系統(tǒng)安全可靠，可連續(xù)長時(shí)間工作，是近年 高自動化液壓傳動系統(tǒng)控制的發(fā)展趨勢。但目前國內(nèi)生產(chǎn)的電磁換向閥的安全性能還達(dá)到使用要求的還不多，因此需要進(jìn)口或采用臺灣產(chǎn)品，并且臺灣產(chǎn)品價(jià)格不是很高，而且基本可以達(dá)到國際先進(jìn)水平，完全可以滿足使用要求。 從自動化的使用要求和安全方面考慮，第二種方案更適合本次設(shè)計(jì)。因此本次設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)采用了電磁鐵驅(qū)動的電磁控制閥。在液壓泵站的設(shè)計(jì)中，采用了獨(dú)立的液壓泵和供油集成塊，用一個(gè)單向閥保證系統(tǒng)安全性。另外，在各個(gè)液壓站集成塊上，有三個(gè)壓力繼電器，可使系統(tǒng)更加安全可靠的工作。 終方案的制定和說明 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 壓泵類型及調(diào)速方式 參考同類機(jī)床，選用單向定量液壓泵供油、調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速的開式回路，溢流閥作定壓閥?；赜吐飞显O(shè)置背壓閥，初定背壓值為 因系統(tǒng)要求變擋，且液壓缸有正向和反向運(yùn)動，因此 選用單活塞桿的二位液壓缸變擋。 本系統(tǒng)對換向的平穩(wěn)性沒有嚴(yán)格的要求，所以選用電磁換向閥的換向回路。因此兩個(gè)油缸都選用三位四通換向閥。 將上述所選定的液壓回路進(jìn)行組合，并根據(jù)要求作必要的修改補(bǔ)充，即組成如圖 示的液壓系統(tǒng)原理圖。 1110換擋油缸 換擋油缸 液壓卡盤油缸1擋2擋1擋2擋向前向后1 2圖 2壓系統(tǒng)原理圖 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 第 三 章 控機(jī)床液壓系統(tǒng)工況分析 控機(jī)床 液壓系統(tǒng)的工況分析是指對液壓執(zhí)行元件進(jìn)行運(yùn)動分析和負(fù)載分析，目的是查明每個(gè)執(zhí)行元件在各自工作過程中的流量、壓力、功率的變化規(guī)律，作為擬定液壓系統(tǒng)方案，確定系統(tǒng)主要參數(shù)（壓力和流量）的依據(jù)。 1、 液壓卡盤的運(yùn)動分析 根據(jù)對普通 控車床機(jī)床卡盤卡緊動作的觀察和分析可知，液壓卡盤執(zhí)行元件，即液壓缸運(yùn)動過程可分解為：向前卡緊，保持不動，向后松 開。其運(yùn)動循環(huán)圖如下： 向前卡緊 向后松開 圖 3盤液壓缸運(yùn)動循環(huán)圖 2、 液壓變檔的運(yùn)動分析 對普通 控車床機(jī)床主軸變檔動作的液壓系統(tǒng)原理如圖 1示 。為便于觀察調(diào)整壓力，在回路中裝一個(gè)壓力表。液壓閥 : 由溢流閥 、壓力表 、兩個(gè)換向閥 以及二個(gè)節(jié)流閥組成。調(diào)節(jié)溢流閥使系統(tǒng)壓力為 個(gè)換向閥分別控制二位油缸和三位油缸。二個(gè)節(jié)流閥分別控制二個(gè)油缸的速度。 二位油缸：向前為高速，向后為低速。 液壓系統(tǒng)中各電磁鐵的動作順 序如表 3示： 表 3電磁鐵 油缸 1速油缸 Ⅰ檔 ＋ Ⅱ檔 ＋ 變速油缸 Ⅲ檔 ＋ Ⅳ檔 ＋ 保持不動 原位停止 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 液壓卡盤或 尾座中心架 卡緊 ＋ ＋ 松開 ＋ 液壓卡盤 （撐件） 撐緊 ＋ ＋ 松開 ＋ 原位 注：“ +”表示電磁鐵得電。將壓力 繼電器 油液中的壓力低于繼電器 主軸停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 1、 液壓卡盤的負(fù)載分析 根據(jù)對液壓卡盤的運(yùn)動分析，液壓卡盤液壓缸的負(fù)載可分為 慣性負(fù)載、彈性負(fù)載、粘性負(fù)載、各種摩擦負(fù)載（如靜摩擦、動摩擦等）以及其它不隨時(shí)間、位置等參數(shù)變化的恒值負(fù)載等。但主要的負(fù)載有：（ 1）啟動時(shí)的靜摩擦負(fù)載；（ 2）向前卡緊工進(jìn)時(shí)的工作負(fù)載；（ 3）后退時(shí)的動摩擦負(fù)載。這些負(fù)載都是單向負(fù)載，是與運(yùn)動方向相反的正值負(fù)載，近似為恒定的負(fù)載，并且負(fù)載力的方向 與液壓缸活塞軸線重合。 液壓卡盤的主要作用是在加工工件時(shí)限制工件兩個(gè)自由度，以卡緊工件，保證加工的順利完成。 2、 液壓主軸換檔的負(fù)載分析 液壓主軸的負(fù)載類同于液壓卡盤，在此不必再分析。 液壓主軸 換檔 的主要作用是在加工時(shí)滿足不同加工部位對于工件粗糙度等物理要求，從而進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量。 第 四 章 控機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 控機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 1、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求是進(jìn)行每項(xiàng)程序設(shè)計(jì)的依據(jù)。在制定基本方案并進(jìn)行進(jìn)一步著手液壓系統(tǒng)各部分設(shè)計(jì)之前，必須把設(shè)計(jì)要求以及與該設(shè)計(jì)內(nèi) 容有關(guān)的其他方面了解清楚。 （ 1）機(jī)床的概況：用途、性能、工藝流程、作業(yè)環(huán)境、總體布局等； （ 2）液壓系統(tǒng)要完成哪些動作，動作順序及彼此相互關(guān)系； 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 （ 3）液壓驅(qū)動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動形式，運(yùn)動速度； （ 4）各動作機(jī)構(gòu)的載荷大小及其性質(zhì)； （ 5）對調(diào)整范圍、運(yùn)動平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)換精度等性能方面的要求； （ 6）自動化程度、操作控制方式的要求； （ 7）對防塵、防爆、防寒、噪聲、安全可靠性的要求； （ 8）對效率、成本等方面的要求。 2、各個(gè)液壓傳動裝置的設(shè)計(jì)要求為： 床具有高剛性、高精度等特點(diǎn)。整體式底座結(jié)構(gòu)，剛性好 ，精度保持性好： （ 1）液壓卡盤夾持工件的范圍為Φ 0～Φ 520；最高壓力 為 壓卡盤夾緊時(shí)間： t=壓換檔時(shí)間 t=1s。 （ 2）數(shù)控車床液壓四檔、檔內(nèi)無級調(diào)速。Ⅰ 25Ⅱ 250 500 Ⅳ 1000 3）液壓 系統(tǒng)壓力（ ，預(yù)計(jì) 液壓系統(tǒng)使用流量： 23L/ 液壓系統(tǒng)作為 傳動裝置， 應(yīng)采用結(jié)構(gòu)比較簡單，設(shè)備外形尺寸小，能遠(yuǎn)距離傳遞大能量；能承受較大的載荷；沒有復(fù)雜的傳動機(jī)構(gòu)；在室內(nèi)的空氣里能保證 安全，動作迅速；操作、調(diào)節(jié)簡單；過載保護(hù)簡單可靠。 床液壓系統(tǒng)選型 1、液壓回路的選擇 根據(jù)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，本液壓系統(tǒng)采用開式回路，即執(zhí)行元件（即液壓缸）的排油回油箱，工作介質(zhì)油液經(jīng)過冷卻、沉淀后再進(jìn)入液壓泵的進(jìn)口，再進(jìn)行循環(huán)工作。 2、液壓油液的選擇 由于本次設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)為普通液壓系統(tǒng)，因此選用礦油型液壓油作為工作介質(zhì)。又根據(jù)室內(nèi)的工作狀況，及北方冬夏工作溫度變化較大的特點(diǎn)， 冬季選用壓油 ,夏季選用 壓油，通過液位計(jì) 壓油需半年 更換一次 ,并清理油箱。 3、執(zhí)行元件的選擇 根據(jù)液壓系統(tǒng)的運(yùn)動分析，本設(shè)計(jì)中 要實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動均為直線運(yùn)動， 只要求一 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 個(gè)方向工作，反向退回，故采用單活塞桿液壓缸，并且由于負(fù)載力與活塞桿軸線重合，故不必采用柱塞缸。 4、液壓泵的選擇 根據(jù) 液壓系統(tǒng) 最高壓力 p=采用單 作用 變量葉片泵。 壓缸參數(shù)計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、 4 表 4控車床相關(guān)參數(shù) 項(xiàng)目 單位 身上最大回轉(zhuǎn)直徑 00 刀架上最大回轉(zhuǎn)直徑 00 最大工件長度 00 最大車削長度 50 卡盤 手動 250 液壓 250(10) 氣動 250 主軸通孔直徑 0 主軸前端錐孔 1:20/86 工件精度 電機(jī)功率 、液壓缸參數(shù)計(jì)算 （ 1）卡盤液壓缸參數(shù)計(jì)算 液壓卡盤一般選用德川 閱資料可知流量為 20L/據(jù)其壓力、流量特性曲線可知所需電動機(jī)功率最大可為 據(jù)流量和壓力可選出液壓閥規(guī)格和型號 通用液壓閥 ,流量為 40L/力為 20 （ 2）液壓缸參數(shù)計(jì)算 液壓缸負(fù)載 F，其受力分析如右圖 3 由 公式 ]2[ ， F=R/? （ 4 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 式中 R—— 液壓缸外作用力 ? —— 液壓缸總效率 在額定壓力下的液壓缸，總效率為η=取η =[ ，卡 緊 階段液壓缸所受外作用力 F=800入公式（ 4： 圖 4壓缸受力圖 F=R?=60計(jì)算油缸面積 A=604 m =2107 2計(jì)算液壓缸直徑 D= 4 4 2 1 0 73 A??? =圓整為 D=80塞桿直徑d=0 計(jì)算所需流量 Q 油缸無桿腔充滿油液時(shí)油缸容積 V= 24 （ 4 ＝ 2 33 . 1 4 8 0 2 8 04 =28 3因?yàn)轫斁o時(shí)間為 300/50=6 秒 ,也就是油缸的無桿腔充滿油液需要 6 秒 ,因此計(jì)算流量 Q： Q=V× 60/6=60/6 3于換檔油缸部分，換檔階段液壓缸所受的外力 F=200 代入公式（ 3： F=R?=15 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 計(jì)算油缸面積 A=154 m =計(jì)算液壓缸直徑 :D= 4A?= 4 =圓整為 D=40塞桿直徑d=0 計(jì)算所需流量 Q，油缸無桿腔充滿油液時(shí)油缸容積 V= 24 233 . 1 4 4 0 8 0 / 4 =因?yàn)閾Q檔時(shí)間為 1 秒 ,也就是油缸無桿腔充滿油液需要 1秒 ,因此計(jì)算流量 Q Q=V× 60=60 3據(jù)壓力和流量選擇流量為 23L/調(diào)范圍為 5液壓泵即可滿足要求。 3、 液壓缸的壁厚 （ 1）液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。起重運(yùn)輸機(jī)械和工程機(jī) 械的液壓缸，一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)， 薄壁圓筒公式 ]16[ ： 2[ ]δ（ 4 式中δ —— 液壓缸壁厚， m； D —— 液壓缸內(nèi)徑， m； 試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的 壓系統(tǒng)取 [σ ]—— 缸筒材料的許用應(yīng)力。 采用無縫鋼管，取 [σ ]＝ 110驗(yàn)壓力4=6 入公式（ 4 得：卡盤 液壓缸壁厚：2[ ]σ= 6 10??=取其壁厚為 換檔 液壓缸壁厚：2[ ]σ= 6 10??=取其壁厚為 5 （ 2）缸筒壁厚的驗(yàn)算 液壓缸的額定壓力保證工作安全。 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 11220 . 3 5 2??????σ s （ 4 為避免缸筒在工作時(shí)發(fā)生塑性變形，液壓缸的額定壓力 ( 0 . 1 3 5 ~ 0 . 4 2 )n P （ 4 12 .3 lo s ? σ（ 4 式中 筒內(nèi)徑（ m）； 1筒外徑 (m) ,1D=D+2δ； 壓缸的額定壓力 ( 筒發(fā)生完全塑性變形 時(shí)的壓力 ( 缸筒材料的屈服點(diǎn) ( 缸筒材料的屈服強(qiáng)度85[ ，將4得； a 對于卡緊部分液壓缸， ? ?2222 8 5 0 . 0 8 0 . 0 7 2 50 . 3 5 1 7 . 1 40 . 0 8 P a?? ? ? 將 入公式（ 4； 0 . 0 82 . 3 2 8 5 l o g 2 80 . 0 7 2 5 P a? ? ? ? 取 28=壓缸的額定壓力以卡緊油 缸筒厚度合格。 b 對于變檔液壓缸， ? ?2222 8 5 0 . 0 4 0 . 0 30 . 3 5 4 3 . 6 40 . 0 4 P a?? ? ? 將 入公式（ 4； 0 . 0 42 . 3 2 8 5 l o g 8 20 . 0 3 P a? ? ? ? 取 82=壓缸的額定壓力以換檔 油缸筒厚度合格。 （ 3）缸底厚度計(jì)算 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 設(shè)計(jì)缸筒底部為平面，其厚度可以按照四周的圓盤強(qiáng)度公式近似計(jì)算。由公式 ]2[ ： 00 . 4 3 3 ?? （ 4 式中 ? 缸筒底部厚度（ m）； 0m）； ( P?缸筒底部材料的許用應(yīng)力 (SP n?? ?，取 n=2，σ s=285 算得σ p=入公式（ 3； 所以，卡 緊 液壓缸缸底的壁厚 ? ≥ 6 換檔 液壓缸缸底的壁厚 ? ≥ 3 4、活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算 活塞桿在穩(wěn)定工況下，只受軸向推力的作用，其受力如圖 3示： 查參考文獻(xiàn) [2]，只受軸向推力的作用時(shí)，則可以近似地用直桿承受的簡單強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算 ]2[ ： 62F 1 04?????（ 4 式中 F—— 活塞桿的作用力， N； d—— 活塞桿直徑， m； σ p—— 材料的許用應(yīng)力，無縫鋼管σ p=100 液壓缸受軸向推力的作用， F， 3計(jì)算得： 卡盤 液壓缸 F=800d=40以σ = ??= p。 換檔 液壓缸 F=200d=20以σ = ??= p。 所以活塞桿強(qiáng)度滿足要求。 5、液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 液壓缸主要尺寸確定以后，就進(jìn)行各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要包括缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿導(dǎo)向部分結(jié)構(gòu)、密封裝置及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。 （ 1）缸體與缸蓋的連接形式 缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)。常見的有法蘭連接、螺紋連接、外半環(huán)連接、內(nèi)半環(huán)連接。選擇螺紋連接，其優(yōu)點(diǎn)是：a 外形 尺寸小 點(diǎn)是：端部工藝要求較高，裝卸時(shí)要用專用工具 ]3[ 。 （ 2）活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu) 以換檔 液壓缸活塞桿與活塞為例分析其連接結(jié)構(gòu)，確定液壓缸采用整體式結(jié)構(gòu) ]4[ ，這種連接結(jié)構(gòu)簡單，適用于缸徑較小的液壓缸，如圖 3 圖 4體式結(jié)構(gòu)（剖視圖） 圖 4體式結(jié)構(gòu)（外形圖） 圖 4紋連接結(jié)構(gòu) 活塞 和 活塞桿直 徑為 400若采用整體式結(jié)構(gòu)則在 加工中，會造成很大 的材料浪費(fèi)，采用螺紋連接結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，便于活塞、活塞桿的加工 ,如圖 3 （ 3）活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu) 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵和鎖緊裝置等。導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)可以做成端蓋整體式直接導(dǎo)向，也可做成與端蓋分開的導(dǎo)向套 結(jié)構(gòu)。后者導(dǎo)向套磨損后便于更換，所以應(yīng)用較普遍。 機(jī)床和工程機(jī)械中一般采用裝在內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)，有利于導(dǎo)向套的潤滑。 （ 4） 密封圈選用 密封的分類：可分為靜密封和動密封兩種。 a 靜密封 在正常工作時(shí)無 相對運(yùn)動的零件 配合表面之間的密封叫靜密封。 b 動密封 在正常工作時(shí) 有相對運(yùn)動的零件配合表面之間的密封叫動密封。 相對于靜密封， 動密封部位有一定的泄漏量，可以起到潤滑作用，減小摩擦和磨損?；钊盎钊麠U處的密封圈的選用，應(yīng)根據(jù)密封的部位、使用的壓力、溫度、運(yùn)動速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈， 選用 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 根據(jù)所擬定的液壓原理圖及設(shè)計(jì)要求，按系統(tǒng) 最大流量來選擇液壓元件的規(guī)格。本液壓系統(tǒng)的最高壓力為 大流量為 32L/參照同 類車床 選擇方法及選擇標(biāo)準(zhǔn) ， 所選擇的閥類元件及其他元件清單如下表 3 表 4壓系統(tǒng)元件清單 序號 名稱 型號 數(shù)量 備注 1 油箱 專用件 1 2 濾油器 3 電機(jī)泵組 2． 通道體 專用件 1 5 單向節(jié)流閥 6 壓力繼電器 尾座或中心架用 7 壓力繼電器 卡盤用 7 減壓閥 換向閥 9 壓力表 接口螺紋 定管道尺寸 油管內(nèi)徑尺寸一般可參照選用的液壓元件接口尺寸而定。本系統(tǒng)最大流量為32L/油管的允許流速取 v=5m/s,則內(nèi)徑 d=4.6 5[ 為 d = 2 5=合諸因 素，現(xiàn)取油管的內(nèi)徑 d 為 12參照泵的吸油口尺寸，取吸油管內(nèi)徑 2 第 五 章 液壓控制裝置集成塊的設(shè)計(jì) 根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊及本系統(tǒng)的原理圖 ,液壓站上液壓控制裝置的集成方式可以設(shè)計(jì)一個(gè)疊加閥式集成 ,包括一個(gè)通道體 ,三個(gè)疊加閥集成塊。各由四個(gè)緊固螺柱把它們連接在通道體上，再由四個(gè)螺釘將其整體緊固在油箱蓋上，組成一個(gè)完整的液壓供油控制裝置。 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 疊加閥式集成的優(yōu)點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和集成化程度高，設(shè)計(jì)、加工及裝配周期短，便于進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；體積小、重量輕、占地面積??；配 置靈活、安裝維護(hù)方便，便于通過增減疊加閥，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)原理的變更；減少了管件和閥之間的連接輔助件，耗材少，成本低；壓力損失小，消除了漏油、振動和噪聲，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，使用安全可靠等。 其主要缺點(diǎn)是回路形式較少，一般通徑≤ 32不能滿足復(fù)雜和大功率液壓系統(tǒng)的需要。但由于本系統(tǒng)壓力和功率較小，且回路較簡單，因此完全可以滿足使用要求，并充分發(fā)揮了該集成方式的優(yōu)點(diǎn)，故完全可以采用該種形式的設(shè)計(jì)。具體安裝方式見液壓系統(tǒng)裝配圖。 術(shù)要求 1、 通道體及疊加閥中工作介質(zhì)為 固密封性 要求較高，各個(gè)連接件之間必須加密封圈。 2、通道體內(nèi)油道縱橫分布，比較復(fù)雜，故應(yīng)注意各個(gè)油路間的距離，使其滿足強(qiáng)度條件，以保證工作時(shí)在油壓作用下不被擊穿。通常兩孔間的最小壁厚不得小于 5 3、以底面為基準(zhǔn)，上表面與下表面的平行度公差不超過 個(gè)側(cè)面與底面垂直度公差不超過 間接合面光潔度 余面為 4、所有棱邊倒圓角，去毛刺，表面發(fā)藍(lán)處理。 5、鋼坯不得有影響使用的氣孔裂紋和雜質(zhì)等缺陷。 6、所有螺孔的螺紋按 63規(guī)定，精度按 63中三級制造，不允許有碰傷毛刺及影響使用的雙牙尖劃痕和螺紋不完善等缺陷。 7、工作壓力為 a ,試驗(yàn)壓力為工作壓力的 壓 5分鐘。 8、其余孔的定位尺寸公差為 通道體是連接從液壓泵傳來的油管與疊加閥的零件，它將液壓泵傳來的壓力油分配給控制三個(gè)不同液壓缸運(yùn)動的疊加閥集成塊。 在這個(gè)通道體上 ,有兩個(gè)通孔分別是 口 ,同樣是通徑為 14孔。油液就是通過這兩個(gè)孔進(jìn)入和流出液壓控制元件和執(zhí)行元件，進(jìn)行工作的。 其內(nèi)部其他的油孔，其具體尺寸和形狀參考疊加閥及液壓油箱的大小而設(shè)計(jì)，以保 證系統(tǒng)流量和壓力為準(zhǔn) 。 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 根據(jù) 合通道體的尺寸，通過對疊加閥系列型譜進(jìn)行調(diào)查研究，選 擇如表 4疊加閥與之配合。其 具體裝配順序參見裝配 圖。 審核校對制圖序號 代號 名稱 材料件數(shù)重量數(shù)量比例材料備注數(shù)控機(jī)床裝配圖1 步進(jìn)電機(jī)55 T - 3 2 微型狹縫聯(lián)軸器鋁合金Y 向滾珠絲杠副G D M 2 5 0 4- 3 - P 411G B / T 8 1 0 . 8 8 M 2 0 X 1 . 5 小圓螺母軸套 1組16螺釘1工作臺 0 0 X 2 0 0螺釘2導(dǎo)軌螺釘2螺釘X 向滾珠絲杠副G D M 2 5 0 4- 3 - P 41圓柱銷油杯G B 1 1 5 2- 7 9內(nèi)六角螺釘導(dǎo)軌支撐架 1支撐板 1導(dǎo)軌S G D A 2 0 T V C 0 I V 4 6 0 / T 8 1 0 . 88 M 1 4 X 1 . 5小圓螺母墊圈G B / T 9 5- 8 5 - 1 4內(nèi)六角螺釘內(nèi)六角螺釘螺母支撐架 1圓柱銷G B / T 1 1 9 . 25 X 4 516螺釘G B / T 7 0 . 1 M 5 X 2 0導(dǎo)軌 內(nèi)六角螺釘軸承座11圓柱銷角接觸球軸承 控車床液壓系統(tǒng)裝配圖 第 六 章 液壓站設(shè)計(jì) 液壓站是由液壓油箱、液壓電機(jī)泵組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、加油孔（即濾油器）、液位計(jì)，清洗孔等元件。液壓電機(jī)泵組裝置包括液壓泵、驅(qū)動電機(jī)及其它們之間的聯(lián)軸器等。液壓 控制裝置是指液壓系統(tǒng)的各類控制閥元件及其聯(lián)接體。 參考同類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，本液壓站采用了集中式結(jié)構(gòu)。 液壓油箱的作用是貯存液壓油、分離液壓油中的雜質(zhì)和空氣，同時(shí)還起到散 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 熱作用。通過借鑒前人經(jīng)驗(yàn)及個(gè)人創(chuàng)新，設(shè)計(jì)的油箱見裝配圖。 由于本系統(tǒng)壓力為 4于中壓系統(tǒng) （ 液壓油箱 的有效容量 V=(5— 7) V— 液壓油箱有效容積 液壓泵額定流量。 因此油箱的容積可按上式計(jì)算。與泵的流量結(jié)合起來，選用 V=112L 即可滿足使用要