機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、 《液壓與氣壓傳動(dòng)B》三級(jí)項(xiàng)目 題目： 機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 班 級(jí)： 機(jī)電一班________ 小組成員： 周洲 周健 岳占勝 指導(dǎo)教師： 袁曉明__________ 提交時(shí)間： 2017年6月20日_ 第一部分 摘要和關(guān)鍵詞 一、 摘要 動(dòng)力滑臺(tái)是組合機(jī)床上用以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的一種通用部件，

2、根據(jù)加工需要滑臺(tái)上裝有各種用途的動(dòng)力頭和主軸箱，以完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、刮端面、倒角、銑削及攻絲等工序。動(dòng)力滑臺(tái)有機(jī)械動(dòng)力滑臺(tái)和液壓動(dòng)力滑臺(tái)之分，液壓動(dòng)力滑臺(tái)上一般只裝上液壓缸，有時(shí)也可能再裝個(gè)行程閥，至于液壓泵和閥類元件則通常都安裝在專門的液壓泵站上。 二、 關(guān)鍵詞 組合機(jī)床 通用部件 進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 第二部分 前言 液壓系統(tǒng)是組合機(jī)床及其自動(dòng)線的重要組成部分。液壓系統(tǒng)與機(jī)械、電氣相配合，實(shí)現(xiàn)機(jī)床或自動(dòng)線的自動(dòng)工作循環(huán)。液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)得是否合理，直接影響和自動(dòng)線的工作性能。因此，對(duì)組合機(jī)床及其自動(dòng)線的液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和原則加以探討是很必要的。當(dāng)然，液壓系統(tǒng)的性能的優(yōu)劣，不僅

3、與液壓系統(tǒng)有關(guān)，而且與所采用的液壓元件有密切的關(guān)系。 第三部分 報(bào)告正文 1、 YT4543型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng) 1. 功能 （1）能在變負(fù)載或斷續(xù)負(fù)載的條件下工作，能保證動(dòng)力滑臺(tái)的進(jìn)給速度，特別是最小進(jìn)給速度穩(wěn)定。進(jìn)給范圍要求為0.006 ~ 0.66m/min。 （2）能承受規(guī)定的最大負(fù)載，并具有較大的“工進(jìn)”調(diào)速范圍，以適應(yīng)不同工序的工藝需要。例如，鉆孔時(shí)軸向進(jìn)給力和進(jìn)給量都較大，而精鏜時(shí)進(jìn)給力和進(jìn)給量都很小。為此，像YT4543型那樣的液壓滑臺(tái)的最大進(jìn)給力規(guī)定為45 000 N，而調(diào)速范圍Re>100。 （3）能實(shí)現(xiàn)快速前進(jìn)和快速退回，（YT4543型液壓動(dòng)力滑臺(tái)的快

4、速運(yùn)動(dòng)速度為7.3m/min）。 （4）合理利用能量，提高系統(tǒng)效率，減少發(fā)熱，合理解決工進(jìn)速度和快動(dòng)速度差值間的矛盾。 動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)，在電氣和機(jī)械裝置的配合下，可以根據(jù)不同的加工要求，實(shí)現(xiàn)圖1所示的各種工作循環(huán)。 圖1 液壓動(dòng)力滑臺(tái)的工作循環(huán)圖 2. 工作原理 由圖可見，這個(gè)系統(tǒng)采用限壓式變量泵供油，用電液換向閥換向，用行程閥實(shí)現(xiàn)快進(jìn)和工進(jìn)的變換，用電磁閥實(shí)現(xiàn)兩個(gè)工作進(jìn)給間的變換。 圖2 YT4543型組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái) 液壓系統(tǒng)原理圖 1-濾油器;2

5、-變量泵;3、9、16-單向閥，4、8、10、1l、18、20-管路;15-電液動(dòng)換向閥;6-背壓閥;7-遠(yuǎn)控順序閥;12、13-節(jié)流閥;14-電磁閥;15-壓力繼電器;l7-行程閥;19-液壓缸 (1)快進(jìn)(差動(dòng)連接) (2)第一次工進(jìn) 在快進(jìn)行程結(jié)束時(shí)，滑臺(tái)上的擋鐵壓下行程閥17，行程閥上位工作，使油路11和18斷開。電磁鐵1YA繼續(xù)通電，電液動(dòng)換向閥5左位仍在工作，電磁換向閥14的電磁鐵處于斷電狀態(tài)。進(jìn)油路必須經(jīng)調(diào)速閥12進(jìn)入液壓缸左腔，與此同時(shí)，系統(tǒng)壓力升高，

6、將液控順序閥7打開，并關(guān)閉單向閥9，使液壓缸實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接的油路切斷。回油經(jīng)順序閥7和背壓閥6回到油箱。這時(shí)的主油路是： 進(jìn)油路：濾油器1 →變量泵2 →單向閥3 →電液動(dòng)換向閥5的P口到A口→油路10 →調(diào)速閥12 →二位二通電磁換向閥14 →油路18 →液壓缸19左腔。 回油路：缸19右腔→油路20 →電液動(dòng)換向閥5的B口到T口→管路8 →順序閥7 →背壓閥6 →油箱。 因工作進(jìn)給時(shí)油壓升高，則變量泵2的流量自動(dòng)減小，動(dòng)力滑臺(tái)向前做第一次工作進(jìn)給，進(jìn)給量的大小可以用調(diào)速閥12調(diào)節(jié)。

7、 (3) 第二次工進(jìn) 在第一次工作進(jìn)給結(jié)束時(shí)，滑臺(tái)上的擋鐵壓下行程開關(guān)，使電磁閥14的電磁鐵3YA得電，閥14右位接入工作，切斷了該閥所在的油路，經(jīng)調(diào)速閥12的油液必須經(jīng)過調(diào)速閥13進(jìn)入液壓缸的右腔，其它油路不變。 由于調(diào)速閥13的開口量小于閥12，進(jìn)給速度降低，進(jìn)給量的大小可由調(diào)速閥13來調(diào)節(jié)。 (4) 死擋鐵停留 當(dāng)動(dòng)力滑臺(tái)第二次工作進(jìn)給終了碰上死擋鐵后，液壓缸停止不動(dòng)，系統(tǒng)的壓力進(jìn)一步升高，達(dá)到壓力繼電器15的調(diào)定值時(shí)，經(jīng)過時(shí)

8、間繼電器的延時(shí)，再發(fā)出電信號(hào)，使動(dòng)力滑臺(tái)退回。 在時(shí)間繼電器延時(shí)動(dòng)作前，滑臺(tái)停留在死擋鐵限定的位置上。 (5)快退 時(shí)間繼電器發(fā)出電信號(hào)后，2YA得電，1YA失電，3YA斷電，電液動(dòng)換向閥5右位工作，這時(shí)的主油路是： 進(jìn)油路：濾油器1→變量泵2→單向閥3→油路4 →換向閥5的P口到B口→油路20 →缸19的右腔。 回油路：缸19的左腔→油路18 →單向閥16 →油路11 →電液動(dòng)換向閥5的A口到T口→油箱。 這時(shí)系統(tǒng)的壓力較低，變量泵2輸出

9、流量大，動(dòng)力滑臺(tái)快速退回。由于活塞桿的面積大約為活塞的一半， 所以動(dòng)力滑臺(tái)快進(jìn)、快退的速度大致相等。 (6)原位停止 當(dāng)動(dòng)力滑臺(tái)退回到原始位置時(shí)，擋塊壓下行程開關(guān)，這時(shí)電磁鐵1YA、2YA、3YA都失電，電液動(dòng)換向閥 5處于中位，動(dòng)力滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)，變量泵2輸出油液的壓力升高，使泵的流量自動(dòng)減至最小。 表1是這個(gè)液壓系統(tǒng)的電磁鐵和行程閥的動(dòng)作表。 1YA 2YA

10、 3YA 17 快進(jìn) + - - - 一工進(jìn) + - - + 二工進(jìn) + - + + 死擋鐵停留 + - + + 快退 - + - - 原位停止 - - - - 表1 YT4543型組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)電磁鐵和行程閥動(dòng)作表 3. 性能分析 YT4543型液壓動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)主要由下列一些回路組成：“限壓式變量葉片泵－調(diào)速閥－背壓閥”式調(diào)速回路，差動(dòng)連接式快速運(yùn)動(dòng)回路，電液換向閥式換向回路，行程閥和電磁閥式速度

11、換接回路，三位換向閥式換向回路。系統(tǒng)的性能主要是由這些基本回路決定的，具體特點(diǎn)如下： （1）“限壓式變量泵－調(diào)速閥－背壓閥”式調(diào)速回路能保證穩(wěn)定的低速運(yùn)動(dòng)，較好的速度剛性和較大的調(diào)速范圍。 YT4543型液壓動(dòng)力滑臺(tái)的最小進(jìn)給速度較低（6.6 mm/min），進(jìn)給調(diào)速范圍較大（約100），單純?nèi)莘e調(diào)速回路由于存在泄漏，低速運(yùn)動(dòng)時(shí)穩(wěn)定性較差，而且普通變量泵調(diào)速范圍也不夠?qū)?；調(diào)速閥式節(jié)流調(diào)速回路雖然速度剛性較好，調(diào)速范圍也能滿足要求，但由于有溢流損失，功率損耗很大（低速進(jìn)給和死擋塊停留時(shí)尤其嚴(yán)重），發(fā)熱也大。 由此可見，這里采用“限壓式變量泵－調(diào)速閥”式容積節(jié)流調(diào)速回路是比較合理的。進(jìn)給時(shí)，

12、在回油路上增加了一個(gè)背壓閥，這樣做一方面是為了改善速度穩(wěn)定性（避免空氣滲入系統(tǒng)，提高傳動(dòng)剛度），另一方面是為了使滑臺(tái)能承受一定的與運(yùn)動(dòng)方向一致的切削力。因而這個(gè)調(diào)速回路中增加一個(gè)背壓閥亦是十分必要的。 此外，滑臺(tái)液壓系統(tǒng)采用進(jìn)口節(jié)流式的調(diào)速還有以下一些優(yōu)點(diǎn)： （a）起動(dòng)時(shí)、快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)時(shí)前沖量都較?。? （b）死擋塊停留時(shí)便于利用壓力繼電器發(fā)出信號(hào)； （c）在液壓缸中不致出現(xiàn)過大的壓力（在出口節(jié)流系統(tǒng)中，當(dāng)油腔面積比A1 / A2 = 2，且負(fù)載和速度同向時(shí)，液壓缸回油腔中壓力會(huì)比泵的供油壓力大一二倍）。 （2）限壓式變量泵加上差動(dòng)連接式快動(dòng)回路使能量利用經(jīng)濟(jì)合理。 YT4543型液壓

13、動(dòng)力滑臺(tái)快速運(yùn)動(dòng)速度約為最大工進(jìn)速度的10倍，這里如只采用差動(dòng)連接式快動(dòng)回路，或流量能自動(dòng)匹配的變量泵式供油回路，問題不能得到解決。限壓式變量泵供油回路在快動(dòng)時(shí)能輸出最大流量，工進(jìn)時(shí)只輸出與液壓缸需要相適應(yīng)的流量，在死擋塊停留時(shí)只輸出補(bǔ)償系統(tǒng)泄漏所需的流量，沒有溢流損失，故能量損耗小。 這個(gè)系統(tǒng)在滑臺(tái)停止時(shí)由于變量泵要輸出一些流量來補(bǔ)償泄漏，仍須損耗一部分功率，因此采用了換向閥式低壓卸荷回路來減少這種損耗。 （3）采用行程閥與遠(yuǎn)控順序閥實(shí)現(xiàn)快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)的換接，不僅能簡化機(jī)床電路，而且動(dòng)作可靠，轉(zhuǎn)換精度也比電氣控制式的高。至于一次工作進(jìn)給與二次工作進(jìn)給之間的轉(zhuǎn)換，則由于工進(jìn)速度都較低，通過調(diào)速

14、閥6的流量很小，轉(zhuǎn)換過程中調(diào)速閥7動(dòng)作滯后和滑臺(tái)慣性等的影響都很小，采用電磁閥式換接完全能保證所需的轉(zhuǎn)換精度。 采用了由限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速回路。它既滿足系統(tǒng)調(diào)速范圍大，低速穩(wěn)定性好的要求，又提高了系統(tǒng)的效率。 2、 用旁路調(diào)速機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng) 1. 工作原理 由圖可見，這個(gè)系統(tǒng)采用限壓式變量泵供油，用電磁換向閥換向，用調(diào)速閥實(shí)現(xiàn)快進(jìn)和工進(jìn)的變換，用電磁閥實(shí)現(xiàn)兩個(gè)工作進(jìn)給間的變換。 圖2用旁路調(diào)速機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)原理圖 1--變量泵；2，4--電磁換向閥;3--液壓缸；5，6--調(diào)速閥 （1

15、） 快進(jìn) 泵1--三位四通換向閥2左腔--液壓缸3左腔 液壓缸3右腔--三位四通換向閥2左腔--油箱 （2）一次工進(jìn) 泵1--三位四通換向閥2左腔--液壓缸3左腔 泵1--三位四通換向閥3左腔--閥5--油箱 （3） 二次工進(jìn) 泵1--三位四通換向閥2左腔--液壓缸3左腔 泵1--三位四通換向閥3右腔--閥6--油箱 （4） 快退 泵1--三位四通換向閥2右腔--液壓缸3右腔 液壓缸3左腔--三位四通換向閥2右腔--油箱 1YA 2YA 3YA 4YA 快進(jìn) + - - - 一次工進(jìn) + - + -

16、二次工進(jìn) + - - + 快退 - + - - 表2 用旁路調(diào)速機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)電磁鐵和行程閥動(dòng)作表 3、 二次進(jìn)給進(jìn)油路上并聯(lián)倆個(gè)調(diào)速閥的組合機(jī)床液壓系統(tǒng) 當(dāng)被加工工件在需要加工孔的同時(shí)，又要刮端面或倒角時(shí)，組合機(jī)床的進(jìn)給液壓系統(tǒng)需要二次工作進(jìn)給(一般第一次進(jìn)給量比第二次進(jìn)給量大)。 圖3是在進(jìn)油路上并聯(lián)兩個(gè)調(diào)速閥實(shí)現(xiàn)速度換接的回路，這種速度換接回路一般用在需要二次工作進(jìn)給的組合機(jī)床液壓系統(tǒng)中。例如淬火機(jī)械手的調(diào)速回路中。 圖3 二次進(jìn)給進(jìn)口調(diào)速換接回路 1-濾

17、油器；2-單向變量油泵；3-溢流閥；4-三位五通電磁換向閥； 5-二位二通電磁換向閥；6-定桿式液壓缸；7、9-調(diào)速閥；8-二位五通電磁換向閥 1. 工作原理 （1） 快進(jìn) 液壓泵2--換向閥4右位--換向閥5左位--液壓缸6左腔 液壓缸6右腔--換向閥4--油箱 （2） 一次工進(jìn) 液壓泵2--換向閥4--調(diào)速閥7--換向閥8--液壓缸6左腔 液壓缸6右腔--換向閥4--油箱 調(diào)速閥9--油箱 （3） 二次工進(jìn) 液壓泵2--換向閥4--調(diào)速閥9--換向閥8--液壓缸6左腔 液壓缸6右腔--換向閥4--油箱 調(diào)速閥7--油箱 （4） 快退

18、 液壓泵2--換向閥4左位--液壓缸6右腔 液壓缸6左腔--換向閥5左位--換向閥4左位--油箱 1YA 2YA 3YA 4YA 快進(jìn) + - + - 一次工進(jìn) + - - - 二次工進(jìn) + - - + 快退 - + + - 表3 二次進(jìn)給進(jìn)油路上并聯(lián)倆個(gè)調(diào)速閥機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)電磁鐵和行程閥動(dòng)作表 4、 二次進(jìn)給回油路上串聯(lián)調(diào)速閥的組合機(jī)床液壓系統(tǒng) 圖4所示為回油路上串聯(lián)調(diào)速閥的速度換接回路。 一般用于自動(dòng)淬火機(jī)床的液壓系統(tǒng)及雙軸液壓自動(dòng)成型車床的

19、滑臺(tái)液壓回路中。需要注意的是：調(diào)速閥5的節(jié)流口要小于調(diào)速閥4的節(jié)流口才能實(shí)現(xiàn)第二次進(jìn)給的運(yùn)動(dòng)速度小于第一次進(jìn)給的運(yùn)動(dòng)速度。 圖4二次進(jìn)給調(diào)速閥串聯(lián)換接回路 1-定量油泵；2-電磁換向閥；3-定桿式液壓缸；4、5-調(diào)速閥；6、7、9-二位二通電磁換向閥；8-溢流閥 1. 工作原理 （1） 快進(jìn) 液壓泵1--換向閥2左位--液壓缸3左腔 液壓缸3右腔--換向閥6右位--換向閥7右位--換向閥2--油箱 （2）一次工進(jìn) 液壓泵1--換向閥2左位--液壓缸3左腔 液壓缸3右腔--調(diào)速閥4--換向閥7--換向閥2--油箱 （3） 二次工進(jìn)

20、 液壓泵1--換向閥2左位--液壓缸3左腔 液壓缸3右腔--調(diào)速閥4--調(diào)速閥5--換向閥2--油箱 （4）快退 液壓泵1--換向閥6右位--換向閥7右位--液壓缸3右腔 液壓缸3左腔--換向閥2右位--油箱 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 快進(jìn) + - + + - 一次工進(jìn) + - - + - 二次工進(jìn) + - - - - 快退 - + + + - 卸荷 - - - - + 表4 二次進(jìn)給回油路上串聯(lián)調(diào)速閥機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)電磁鐵和行程閥動(dòng)作表 第四部分 成員貢獻(xiàn)及心得感受 一、 成員貢獻(xiàn)： 在組長的明確分工下,組員周健負(fù)責(zé)收集資料以及WORD制作，組員岳占勝負(fù)責(zé)收集資料PPT制作，組長周洲負(fù)責(zé)新方案設(shè)計(jì)。 二、 感想： 在組長的帶領(lǐng)下，我們團(tuán)結(jié)一致，通力合作，雖然對(duì)液壓系統(tǒng)還不是非常了解，但是經(jīng)過自學(xué)與請(qǐng)教老師同學(xué)，最終還是克服重重困難，完成了該三級(jí)項(xiàng)目。通過這次項(xiàng)目，我們不僅收獲了知識(shí)，鞏固了基礎(chǔ)，還獲得了設(shè)計(jì)機(jī)床滑動(dòng)平臺(tái)的些許經(jīng)驗(yàn)，對(duì)我們今后的學(xué)習(xí)與工作有很好的幫助。 第五部分 參考文獻(xiàn) [1] 傅水根，《機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)》（第2版），清華大學(xué)出版社 [2] 嚴(yán)紹華，《材料成形工藝基礎(chǔ)》（第2版），清華大學(xué)出版社