半自動(dòng)液壓專用銑床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
半自動(dòng)液壓專用銑床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì),半自動(dòng),液壓,專用,銑床,系統(tǒng),設(shè)計(jì)
編號(hào)____
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題目:半自動(dòng)液壓專用銑床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
無(wú)錫技師 學(xué)院（系） 數(shù)控 專業(yè)
學(xué) 號(hào)： 23
學(xué)生姓名： 張鵬
指導(dǎo)教師： 孫亞波 （職稱： ）
范峰 （職稱： ）
年 月
設(shè)計(jì)任務(wù)書
一、 機(jī)床對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的具體參數(shù)要求
液壓缸
名稱
負(fù)載力
（N）
移動(dòng)件
重力（N）
（速度M/min）
行程（MM）
啟動(dòng)時(shí)間（S）
定位夾緊缸運(yùn)動(dòng)時(shí)間 （S）
快進(jìn)
工進(jìn)
快退
定位液
壓缸
200
20
10
1
夾緊液
壓缸
4000
40
15
1
進(jìn)給液
壓缸
2000
1500
6
0.35
6
快進(jìn)
工進(jìn)
0.5
300
80
二.機(jī)床類型及動(dòng)作循環(huán)要求：
設(shè)計(jì)一臺(tái)用成型銑刀在工件上加工出成型面的液壓專用銑床，要求機(jī)床工作臺(tái)一次可安裝兩只工件，并能同時(shí)加工。
機(jī)床工作循環(huán)為：手工上料 → 按電鈕 → 自動(dòng)定位夾緊 → 工作臺(tái)快進(jìn) →銑削進(jìn)給 → 工作臺(tái)快退 → 夾具松開 → 手工卸料。
摘 要
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的是半自動(dòng)液壓專用銑床的液壓設(shè)計(jì)，專用銑床是根據(jù)工件加工需要，以液壓傳動(dòng)為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種機(jī)床。在生產(chǎn)中液壓專用銑床有著較大實(shí)用性，可以以液壓傳動(dòng)的大小產(chǎn)生不同性質(zhì)的銑床。此次設(shè)計(jì)主要是將自己所學(xué)的知識(shí)結(jié)合輔助材料運(yùn)用到設(shè)計(jì)中，尤其是一些計(jì)算、繪圖等細(xì)小方面。在設(shè)計(jì)過(guò)程中最主要的是圖紙的繪制，這不僅可以清楚的將所設(shè)計(jì)的內(nèi)容完整的顯示出來(lái)，還能看出所學(xué)知識(shí)是否已完全掌握了。
整個(gè)主要設(shè)計(jì)過(guò)程分成六個(gè)部分：參數(shù)的選擇、方案的制定、圖卡的編制、專用銑床的設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及最后有關(guān)的驗(yàn)算。主體部分基本在圖的編制和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)兩部分中完成的。
工序分為：手工上料 → 按電鈕 → 自動(dòng)定位夾緊 → 工作臺(tái)快進(jìn) →銑削進(jìn)給 → 工作臺(tái)快退 → 夾具松開 → 手工卸料。
關(guān)鍵詞：銑削進(jìn)給，液壓傳動(dòng)，夾具
目 錄
第一章、緒論 ------------------------------------------------------------------------1
1.1設(shè)計(jì)目的----------------------------------------------------------1
1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求
1.2.1機(jī)床類型及動(dòng)作循環(huán)要求
1.2.2機(jī)床對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的具體參數(shù)要求
第二章、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
2.1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
2.1.1分析工況及設(shè)計(jì)要求,繪制液壓系統(tǒng)草圖
2.1.2液壓缸的負(fù)載計(jì)算
2.1.3確定系統(tǒng)的工作壓力
2.1.4確定液壓缸的幾何參數(shù)
2.2 確定液壓泵規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率及型號(hào)
2.2.1確定液壓泵規(guī)格
2.2.2確定油液的壓力
2.3 確定各類控制閥
2.4確定油箱容積與結(jié)構(gòu)
2.5選取液壓油
第三章、液壓缸及液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1確定液壓缸的結(jié)構(gòu)形式
3.2計(jì)算液壓缸主要零件的強(qiáng)度和鋼度
3.3完成液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和部分零件圖。
第四章、管路系統(tǒng)壓力損失的計(jì)算
第五章、系統(tǒng)熱平衡計(jì)算與油箱容積的計(jì)算
第六章、結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
附錄A 液壓元件的規(guī)格
附錄B 液壓系統(tǒng)圖
第一章 緒論
1.1設(shè)計(jì)目的
畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)理論知識(shí)，獨(dú)立解決機(jī)床設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。
因此，通過(guò)設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到下述目的。
a初步掌握正確的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)的基本方法\步驟,鞏固\深化和擴(kuò)大所學(xué)的知識(shí),培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的工作方法和獨(dú)立工作能力。
b獲得機(jī)床總體設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，零件計(jì)算，編寫說(shuō)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。
c熟悉有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)格、手冊(cè)和資料的應(yīng)用。
d對(duì)專用機(jī)床的夜壓系統(tǒng)初具分析能力和改進(jìn)設(shè)計(jì)的能力。
1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求
1.2.1機(jī)床類型及動(dòng)作循環(huán)要求：
設(shè)計(jì)一臺(tái)用成型銑刀在工件上加工出成型面的夜壓專用銑床，要求機(jī)床工作臺(tái)一次可安裝兩只工件，并能同時(shí)加工。
機(jī)床工作循環(huán)為：手工上料 → 按電鈕 → 自動(dòng)定位夾緊 → 工作臺(tái)快進(jìn) →銑削進(jìn)給 → 工作臺(tái)快退 → 夾具松開 → 手工卸料。
1.2.2機(jī)床對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的具體參數(shù)要求
液壓系統(tǒng)參數(shù)圖
液壓缸
名稱
負(fù)載力
（N）
移動(dòng)件
重力（N）
（速度M/min）
行程（MM）
啟動(dòng)
時(shí)間（S）
定位夾緊缸運(yùn)動(dòng)時(shí)間（S）
快進(jìn)
工進(jìn)
快退
定位液
壓缸
200
20
10
1
夾緊液
壓缸
4000
40
15
1
進(jìn)給液
壓缸
2000
1500
6
0.35
6
快進(jìn)
工進(jìn)
0.5
300
80
工作臺(tái)采用半導(dǎo)軌，導(dǎo)軌面的靜摩擦系數(shù)f=0.2動(dòng)摩擦系數(shù)f=.0.1
第二章 設(shè)計(jì)步驟
2.1液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
2.1.1分析工況及設(shè)計(jì)要求,繪制液壓系統(tǒng)草圖
機(jī)床工況由題可知為:
定位液壓缸 夾緊液壓缸 工作臺(tái)進(jìn)給液壓缸
定 位 夾 松 快進(jìn)
工進(jìn)
拔銷 緊 開
按設(shè)計(jì)要求希望系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠,估計(jì)到系統(tǒng)的功率不會(huì)很大,且連續(xù)工作,所以決定采用單個(gè)定量泵、非卸荷式供油系統(tǒng).考慮到銑銷時(shí)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,為了提高夾緊缸的穩(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,并能不用減壓閥,使夾緊油源壓力與系統(tǒng)的調(diào)節(jié)一致,以減少液壓元件的數(shù)量,簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),定位后通過(guò)行程開控制二位四通電磁閥通點(diǎn)工作控制夾緊缸工作,并采用壓力繼電器,發(fā)訊使工作臺(tái)液壓工作以簡(jiǎn)化電氣發(fā)訊與控制系統(tǒng),提高系統(tǒng)的可靠性.
綜合上面考慮,可繪制出液壓系統(tǒng)圖. (見(jiàn)附頁(yè))
2.1.2液壓缸的負(fù)載計(jì)算:
(1)定位液壓缸
已知負(fù)載力R=200N (慣性力與摩擦力可以忽略不計(jì))
(2)夾緊液壓缸
已知負(fù)載力R=4000N (慣性力與摩擦力可以忽略不計(jì))
(3)工作臺(tái)液壓缸
有效負(fù)載力R=200N (已知)
慣性力Rm=ma=1500/9.8/[(6/60-0)/0.5]=30.6N(按等加速處理)
摩擦力由液壓缸的密封阻力與滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的摩擦力組成,當(dāng)密阻力按5%有效作用力估算時(shí),總的摩擦阻力:
Rf=0.05Rw+Fc=0.05*2000+0.2*1500=4000N
故負(fù)載力:
R=Rw+Rm+Rf=2000+30.6+400=2430.6N
2.1.3確定系統(tǒng)的工作壓力
因?yàn)閵A緊液壓缸的作用很大,所以可以按其工作負(fù)載來(lái)選定系統(tǒng)的壓力
由設(shè)計(jì)參考資料可以初定系統(tǒng)的壓力為0.8 ～ 1MPa,為使液壓缸體積緊湊,可以取系統(tǒng)的壓力為P1=1.5MPa
2.1.4確定夜壓缸的幾何參數(shù)
(1) 定位液壓缸的
D=
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,參考手冊(cè)---可以取D=32mm,d=16mm
(2)夾緊液壓缸
D=
實(shí)取D=63mm, d=32mm
(3)進(jìn)給液壓缸
因采用雙出桿液壓缸,所以
D =
按工作壓力,可以選桿徑d=0.3D代入上上式得:
D=
一般可取背壓P2=0.5MPa(對(duì)低壓系統(tǒng)而言),代入上式有:
D=
取進(jìn)給液壓缸系列化的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為:D=63mm, d=20mm
2.2確定液壓泵規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率及型號(hào)
2.2.1確定液壓泵規(guī)格
(a)確定理論流量
定位液壓缸最大的流量:
Q1=A1v=πD/4·L/Δt=3.14×0.032/4×10×10/1=8.04×10m/s=0.4824L/min
夾緊液壓缸最大流量
Q2=A1v=πD/4·L/Δt=3.14×0.063/4×15×10/1=4.68×10m/s=2.8L/min
因?yàn)橛袃蓚€(gè)夾緊缸同時(shí)工作，所以
Q2=2 Q2′=2×2.8=5.6L/min
進(jìn)給液壓缸最大流量
Q3=A2v=πD-d)/4·v=3.14×0.063-0.02)/4×6=0.0168m/s=1008L/min
（b）確定液壓泵流量
由于定位,夾緊,進(jìn)給液壓缸是分時(shí)工作的,所以其中液壓缸的最大流量既是系統(tǒng)的最大理論流量,另外考慮到泄漏和益流閥的益流流量,可以取液壓泵流量為系統(tǒng)最大流量的1.1 ～ 1.3倍,現(xiàn)取1.2倍計(jì)算則有:
Q泵=1.2Q3=1.2×16.8=20.16L/min
采用低壓齒輪泵,則可選取CB-B25為系統(tǒng)的供油泵,其額定流量為25L/min,額定壓力為2.5Mpa,額定轉(zhuǎn)速為24.17r/s(1450r/min)
(C)確定電動(dòng)機(jī)功率及型號(hào)
電動(dòng)機(jī)功率N=PQ/612η=25×25/612×0.8=1.28KW按CB-B*型齒輪泵技術(shù)規(guī)格,查得驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率為1.3KW,或取電動(dòng)機(jī)功率略大一點(diǎn)的交流電機(jī)
動(dòng)機(jī)型號(hào)為JQ2 – 22 – 4額定功率為1.5KW,轉(zhuǎn)速為1450r/min
2.2.2確定油液的壓力
(a)定位缸油液的壓力
已知F=200N D=32mm d=16mm Q=0.4824L/min
求:P1
因?yàn)?F = A1 P =π DP=3.14/4×0.032P1
所以P1 = 2.488×10Pa
(b)夾緊缸油液的壓力
已知F=4000N D=63mm d=32mm Q=5.6L/min
求:P2
因?yàn)?F = A1 P =πDP=3.14/4×0.063P1
所以P2 = 1.283835×10Pa
2.3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2.5MPa,所以可以選取額定壓力大于或等于2.5MPa的各種元件,起流量按實(shí)際情況分別選取.
目前,中低壓系統(tǒng)的液壓元件,多按6.3MPa系列的元件選取,所以可以選取.
溢流閥的型號(hào)為: Y-25B工作臺(tái)液壓缸換向型號(hào)為:34D-25BY,快進(jìn)二位二通電磁閥型號(hào)Q – 10B;背壓閥型號(hào)為:B - 25B定位,夾緊系統(tǒng)的最大流量為2.8L/min,所以可以選取.
單向閥型號(hào)為I – 10B;換向閥型號(hào)24D-10B 23D-10B;單向順序閥型號(hào)為XI-B10B.
蓄能器供油量?jī)H作定位夾緊系統(tǒng)在工作臺(tái)快進(jìn),工進(jìn)與快退時(shí),補(bǔ)充泄漏和保持壓力之用,其補(bǔ)油量極其有限,所以可以按各種最小的規(guī)格選取，現(xiàn)取N × Q – 0.6/10 – 型膠囊式蓄能器，當(dāng)△P=15%時(shí)，其有效補(bǔ)油體積為△V=0.07L。濾油器可選用型號(hào)為wv -25 - × 180J的網(wǎng)式濾油器,過(guò)濾精度為180um
壓力表可選用 Y – 60 型量程6.3MPa的普通精度等級(jí)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(shí)經(jīng)常損壞,但量程選得過(guò)大會(huì)使觀察和調(diào)整的精度降低.
管道通徑與材料:閥類一徑選定,管道的通徑基本上已經(jīng)決定,既管道的通徑同于閥類進(jìn)出油口的通徑,只有在有特殊需要時(shí)才按管內(nèi)平均要求計(jì)算管道通徑.
按標(biāo)準(zhǔn):
(1) 通徑
25L/min流量處, 選用Φ１２通徑的管道
10L/min流量處, 選用Φ８通徑的管道
為便于安裝,可以采取紫銅管,擴(kuò)口接頭安裝方式.
(2) 壁厚
按強(qiáng)度公式有: δ≥p.d/2[σ]
其中,紫銅的[δ]=250kgf/cm2為安全起見(jiàn),可取
P=2.5MPa來(lái)計(jì)算:
δΦ12≥2.5 × 12/2 × 25 =0.6mm
δΦ8≥2.5 × 8/2 × 25 =0.4mm
所以可取12,壁厚1mm和8,壁厚0.8mm的紫銅管，考慮到擴(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(duì)低壓系統(tǒng)而言),對(duì)高壓系統(tǒng)必須進(jìn)行計(jì)算。
2.4確定油箱容積與結(jié)構(gòu)
因?yàn)槭堑蛪合到y(tǒng),油箱容積按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:
油箱容積V= ( ２ – ４)Q
現(xiàn)取 V= ４Ｑ = ４ ×２５ = 100L
結(jié)構(gòu)可以采用開式，分力，電動(dòng)機(jī)垂直安置式標(biāo)準(zhǔn)油箱。
2.5.選取液壓油
該系統(tǒng)為一般金屬切削機(jī)床液壓傳動(dòng),所以在環(huán)境溫度為-５℃～３５℃之間時(shí),一般可選用２０號(hào)或３０號(hào)機(jī)械油。
冷天氣用２０號(hào)機(jī)械油，熱天氣用３０號(hào)機(jī)械油。
第三章 液壓缸及液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1確定液壓缸的結(jié)構(gòu)形式
液壓缸的結(jié)構(gòu)形式是指他的類型,安裝方法,密封形式,緩沖結(jié)構(gòu),排氣等.
定位與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(jiǎn)化結(jié)構(gòu),采用“Ｏ”型密封圈;由于行程很短,運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量很小,速度也不大,不必考慮緩沖結(jié)構(gòu);排氣螺塞也可以由油塞接頭來(lái)代替.
工作臺(tái)液壓缸采用裝配活塞,雙出桿,缸體固定定形式,采用雙出桿可以使活塞桿在工作時(shí)處于受拉伸應(yīng)力狀態(tài),有利于提高活塞桿的穩(wěn)定性,并且可以減小活塞桿的直徑,活塞上才用單個(gè)“Ｏ”型密封圈,另外,由于工作材料為鑄鐵,加工時(shí)粉塵及小片狀或針狀的鐵銷較多,所以有加上了一個(gè)防塵圈,夾緊液壓缸的的防塵圈也是鑒于同樣原因安放的.
由于機(jī)床工作臺(tái)作直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)方向上沒(méi)有嚴(yán)格的定位要求（這一點(diǎn)與一般鉆銷動(dòng)頭液壓缸的要求有所區(qū)別），不必采用機(jī)構(gòu)?？焱耸?，可以采用電氣行程開關(guān)預(yù)先發(fā)訊，使三位四通換向閥切至中位，工作臺(tái)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)專門的放棄螺塞。
3.2計(jì)算液壓缸主要零件的強(qiáng)度和鋼度
定位夾緊油缸的內(nèi)油和長(zhǎng)度較小，一般可以按厚壁筒強(qiáng)度計(jì)算公式來(lái)估計(jì)必須的厚壁，有公式：
δ=Ｄ/２（-１）
當(dāng)額定壓力Pn＜6.3MPa時(shí),取[σ]鋼=σb/n=4500/6=750kgf/cm2=75MPa
Pp = Pn ×150% = 2.5 × 150% =3.75MPa
將[σ]鋼,Pp的值及定位,夾緊液壓缸的直徑D代入計(jì)算公式可得:
δ定≥3.2/2(-1)＝0.072cm=0. 72mm
δ夾≥3.2/2(-1)＝0.142cm=1. 42mm
工作臺(tái)液壓缸壁厚用薄壁筒計(jì)算公式來(lái)求:
δ工 ≥ Pp D/2 [σ] = 3.75 × 6.3/2× 75 = 0.158cm = 1.58mm
從以上計(jì)算可以看出,對(duì)與小型底壓 ( D ＜ 100mm, Pn ＜ 2.5MPa ) 液壓缸按強(qiáng)度條件計(jì)算出來(lái)的缸壁厚度尺寸是很小的,因此,在設(shè)計(jì)這類液壓鋼事,可以先不計(jì)算,而直接按機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸的需要,主要是缸體與缸蓋的連接出的尺寸,及考慮到缸體缸度所需的基本厚度尺寸,直接設(shè)計(jì)制圖,然后進(jìn)行強(qiáng)度校核.這樣做在一般的情況下,均可滿足強(qiáng)度要求.而對(duì)于高壓的液壓缸或鑄鐵材料的缸體、缸壁的強(qiáng)度估算是必要的這樣可以避免結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖的返工和修改。
對(duì)于缸蓋，活塞桿聯(lián)接件，鑒于與上相同的原因，強(qiáng)度計(jì)算一般可以放在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后的強(qiáng)度校核中進(jìn)行。
3.3完成液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和部分零件圖。
液壓缸的活塞寬度，一般可取b≥ 0.4D ,同時(shí)應(yīng)該考慮密封圈安裝時(shí)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,缸體連接處應(yīng)考慮必要的導(dǎo)向與支撐的結(jié)構(gòu)尺寸。
小型定位， 夾緊傳動(dòng)液壓缸與傳動(dòng)液壓缸在結(jié)構(gòu)與安裝方法上不盡相同,總之要使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、安裝方便、取材便利、強(qiáng)度足夠、要求輸出力、位移和功率,也要能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
根據(jù)上述液壓缸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及內(nèi)徑、桿徑、行程等要求，液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（如圖A——1）。
第四章 管路系統(tǒng)壓力損失的計(jì)算
由于定位、夾緊、回路在夾緊后的流量幾乎為零，即管路系統(tǒng)的壓力損失，主要應(yīng)在工作臺(tái)液壓缸回路中進(jìn)行計(jì)算。
按快進(jìn)時(shí)，最大流量來(lái)估計(jì)壓力損失 Q3 = 16.8L/ min來(lái)考慮(因泵的額定流量Q=25L/min)。
總壓力損失 ∑△p=∑△p沿+∑△p局
其中:∑△p沿---管路中沿程阻力+損失之和
∑△p局---管路中局部阻力損失系各閥類元件的阻力之和
一般,簡(jiǎn)單的低壓金屬切削機(jī)床液壓系統(tǒng)中∑△p 值可取(0.1～0.3) Pn(Pn為系統(tǒng)調(diào)整壓力)。
壓力閥調(diào)整壓力的確定:Py=1.1Pn=1.1 * 1.5 =1.65MPa由于系統(tǒng)壓力在初步設(shè)計(jì)時(shí)一般取泵的額定壓力的50%～70%目的是為了延長(zhǎng)泵的壽命或減少噪音。所以泵源總有一定的壓力儲(chǔ)備，系統(tǒng)的調(diào)整壓力可在試車階段進(jìn)一步調(diào)節(jié)。
順序閥的控制壓力可以選擇為先動(dòng)液壓缸最大起動(dòng)壓值的150%～200%，而必須比系統(tǒng)調(diào)整壓力低，順序閥的控制壓力可調(diào)節(jié)為0.6～0.7MPa。
壓力蓄電器發(fā)訊時(shí)壓力必須比系統(tǒng)額定壓力值稍小一些 ，可調(diào)節(jié)1.4～1.5MPa。
第五章 系統(tǒng)熱平衡計(jì)算與油箱容積的計(jì)算
系統(tǒng)發(fā)熱量可以由功能守恒平均有效功率的概念，本設(shè)計(jì)中定位夾緊液壓泵功率很小，所以略去不計(jì)。
第六章 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)
通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使自己有了更深層次地了解了設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)的一些方法及過(guò)程以及繪制有關(guān)零件時(shí)應(yīng)注意的一些細(xì)小環(huán)節(jié)。本次設(shè)計(jì)不算太好，只可以說(shuō)大致完成了指導(dǎo)老師所提出的要求，畢竟在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)一些參數(shù)的選擇上還存在一些不太全面、不合理的選擇（選擇的參數(shù)有些太靠近極限）。在今后遇到類似的情況將重點(diǎn)對(duì)待參數(shù)的選擇以及計(jì)算。
致謝:
在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我始終感覺(jué)到指導(dǎo)老師范老師和孫老師那種誨人不倦的高風(fēng)亮節(jié)，這將永遠(yuǎn)激勵(lì)著我。在我遇到困難的時(shí)候，孫老師總是耐心的引導(dǎo)我將困難解決并指出我在設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的一些細(xì)小的問(wèn)題以及制圖中存在的問(wèn)題。在此，我感謝孫老師和范老師在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中予以我的極大幫助。
參考文獻(xiàn)
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2. 王之櫟,王大康主編.機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì).北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2003
3. 胡荊生主編.公差配合與技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ).北京:中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社.2000
4. 陳?？骶?機(jī)械制造工藝基礎(chǔ). 北京:中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社.2000
5. 陳海魁主編.機(jī)械基礎(chǔ). 北京:中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社.2001
6. 趙家齊主編.機(jī)械制造工藝書. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2000
7. 孫麗媛主編.機(jī)械制造工藝及專用夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo). 治金工業(yè)出版社,2003
液壓元件型號(hào)規(guī)格
序 號(hào)
元 件 名 稱
通 過(guò) 流 量
q(L.min)
型 號(hào) 規(guī) 格
1
低壓齒輪泵
25
CB-B25
2
溢流閥
25
Y-25
3
單向閥
2.8
I-10B
4
單向閥
20.16
B-25B
5
三位四通閥
25
34D-25BY
6
快進(jìn)二位二通電磁閥
25
22D-25B
7
調(diào)速閥
＜1
Q-10B
8
二位四通換向閥
2.8
24D-10B
9
單向閥
2.8
XI-B10B
10
壓力蓄電器
DP1-63B
11
蓄能器
NXQ-0.6/10
12
電動(dòng)機(jī)
JQ2-22-4
13
壓力表
Y-60
14
濾油器
25
WU-25×180J
15
二位三通換向閥
10
23D-10B
液 壓 系 統(tǒng) 圖
編號(hào)____
畢業(yè)設(shè)計(jì)
題目:半自動(dòng)液壓專用銑床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
繼續(xù)教育 學(xué)院（系） 數(shù)控技術(shù) 專業(yè)
學(xué) 號(hào)： 23
學(xué)生姓名： 張鵬
指導(dǎo)教師： 孫亞波 （職稱： ）
范 豐 （職稱： ）
年 月
設(shè)計(jì)任務(wù)書
一、 機(jī)床對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的具體參數(shù)要求
液壓缸
名稱
負(fù)載力
（N）
移動(dòng)件
重力（N）
（速度M/min）
行程（MM）
啟動(dòng)時(shí)間（S）
定位夾緊缸運(yùn)動(dòng)時(shí)間 （S）
快進(jìn)
工進(jìn)
快退
定位液
壓缸
200
20
10
1
夾緊液
壓缸
4000
40
15
1
進(jìn)給液
壓缸
2000
1500
6
0.35
6
快進(jìn)
工進(jìn)
0.5
300
80
二.機(jī)床類型及動(dòng)作循環(huán)要求：
設(shè)計(jì)一臺(tái)用成型銑刀在工件上加工出成型面的液壓專用銑床，要求機(jī)床工作臺(tái)一次可安裝兩只工件，并能同時(shí)加工。
機(jī)床工作循環(huán)為：手工上料 → 按電鈕 → 自動(dòng)定位夾緊 → 工作臺(tái)快進(jìn) →銑削進(jìn)給 → 工作臺(tái)快退 → 夾具松開 → 手工卸料。
摘 要
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的是半自動(dòng)液壓專用銑床的液壓設(shè)計(jì)，專用銑床是根據(jù)工件加工需要，以液壓傳動(dòng)為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種機(jī)床。在生產(chǎn)中液壓專用銑床有著較大實(shí)用性，可以以液壓傳動(dòng)的大小產(chǎn)生不同性質(zhì)的銑床。此次設(shè)計(jì)主要是將自己所學(xué)的知識(shí)結(jié)合輔助材料運(yùn)用到設(shè)計(jì)中，尤其是一些計(jì)算、繪圖等細(xì)小方面。在設(shè)計(jì)過(guò)程中最主要的是圖紙的繪制，這不僅可以清楚的將所設(shè)計(jì)的內(nèi)容完整的顯示出來(lái)，還能看出所學(xué)知識(shí)是否已完全掌握了。
整個(gè)主要設(shè)計(jì)過(guò)程分成六個(gè)部分：參數(shù)的選擇、方案的制定、圖卡的編制、專用銑床的設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及最后有關(guān)的驗(yàn)算。主體部分基本在圖的編制和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)兩部分中完成的。
工序分為：手工上料 → 按電鈕 → 自動(dòng)定位夾緊 → 工作臺(tái)快進(jìn) →銑削進(jìn)給 → 工作臺(tái)快退 → 夾具松開 → 手工卸料。
關(guān)鍵詞：銑削進(jìn)給，液壓傳動(dòng)，夾具
目 錄
第一章、緒論………………………………………………………………………… 1
1.1設(shè)計(jì)目的………………………………………………………………………… 1
1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求………………………………………………………………… 1
1.2.1機(jī)床類型及動(dòng)作循環(huán)要求…………………………………………………… 1
1.2.2機(jī)床對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的具體參數(shù)要求……………………………………… 1
第二章、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………………………………………………………… 2
2.1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算……………………………………………………… 2
2.1.1分析工況及設(shè)計(jì)要求,繪制液壓系統(tǒng)草圖………………………………… 2
2.1.2液壓缸的負(fù)載計(jì)算…………………………………………………………… 2
2.1.3確定系統(tǒng)的工作壓力………………………………………………………… 3
2.1.4確定液壓缸的幾何參數(shù)……………………………………………………… 3
2.2確定液壓泵規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率及型號(hào)………………………………………… 3
2.2.1確定液壓泵規(guī)格……………………………………………………………… 3
2.2.2確定油液的壓力……………………………………………………………… 4
2.3 確定各類控制閥………………………………………………………………… 5
2.4確定油箱容積與結(jié)構(gòu)…………………………………………………………… 6
2.5選取液壓油……………………………………………………………………… 6
第三章、液壓缸及液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………… 7
3.1確定液壓缸的結(jié)構(gòu)形式………………………………………………………… 7
3.2計(jì)算液壓缸主要零件的強(qiáng)度和鋼度…………………………………………… 7
3.3完成液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和部分零件圖………………………………………… 8
第四章、管路系統(tǒng)壓力損失的計(jì)算…………………………………………… 9
第五章、系統(tǒng)熱平衡計(jì)算與油箱容積的計(jì)算……………………………… 10
5.1液壓系統(tǒng)的性能估算………………………………………………………… 10
5.1.1液壓系統(tǒng)的效率…………………………………………………………… 10
5.1.2液壓系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升…………………………………………………… 10
第六章、結(jié)論……………………………………………………………………… 11
致謝…………………………………………………………………………………… 12
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………… 13
附錄A 液壓元件的規(guī)格…………………………………………………………14
附錄B 液壓系統(tǒng)圖……………………………………………………………… 15
半自動(dòng)液壓專用銑床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
第一章 緒論
1.1設(shè)計(jì)目的
畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)理論知識(shí)，獨(dú)立解決機(jī)床設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。
因此，通過(guò)設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到下述目的。
a初步掌握正確的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)的基本方法\步驟,鞏固\深化和擴(kuò)大所學(xué)的知識(shí),培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的工作方法和獨(dú)立工作能力。
b獲得機(jī)床總體設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，零件計(jì)算，編寫說(shuō)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。
c熟悉有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)格、手冊(cè)和資料的應(yīng)用。
d對(duì)專用機(jī)床的液壓系統(tǒng)初具分析能力和改進(jìn)設(shè)計(jì)的能力。
1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求
1.2.1機(jī)床類型及動(dòng)作循環(huán)要求：
設(shè)計(jì)一臺(tái)用成型銑刀在工件上加工出成型面的液壓專用銑床，要求機(jī)床工作臺(tái)一次可安裝兩只工件，并能同時(shí)加工。
機(jī)床工作循環(huán)為：手工上料 → 按電鈕 → 自動(dòng)定位夾緊 → 工作臺(tái)快進(jìn) →銑削進(jìn)給 → 工作臺(tái)快退 → 夾具松開 → 手工卸料。
1.2.2機(jī)床對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的具體參數(shù)要求
表1-1液壓系統(tǒng)參數(shù)
液壓缸
名稱
負(fù)載力
（N）
移動(dòng)件
重力（N）
（速度M/min）
行程（MM）
啟動(dòng)
時(shí)間（S）
定位夾緊缸運(yùn)動(dòng)時(shí)間（S）
快進(jìn)
工進(jìn)
快退
定位液
壓缸
200
20
10
1
夾緊液
壓缸
4000
40
15
1
進(jìn)給液
壓缸
2000
1500
6
0.35
6
快進(jìn)
工進(jìn)
0.5
300
80
工作臺(tái)采用半導(dǎo)軌，導(dǎo)軌面的靜摩擦系數(shù)f=0.2動(dòng)摩擦系數(shù)f=.0.1
第二章 設(shè)計(jì)步驟
2.1液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
2.1.1分析工況及設(shè)計(jì)要求,繪制液壓系統(tǒng)草圖
機(jī)床工況由題可知為:
定 位 夾 松 快進(jìn)
工進(jìn)
拔銷 緊 開
定位液壓缸 夾緊液壓缸 工作臺(tái)進(jìn)給液壓缸
按設(shè)計(jì)要求希望系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠,估計(jì)到系統(tǒng)的功率不會(huì)很大,且連續(xù)工作,所以決定采用單個(gè)定量泵、非卸荷式供油系統(tǒng).考慮到銑銷時(shí)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,為了提高夾緊缸的穩(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,并能不用減壓閥,使夾緊油源壓力與系統(tǒng)的調(diào)節(jié)一致,以減少液壓元件的數(shù)量,簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),定位后通過(guò)行程開控制二位四通電磁閥通點(diǎn)工作控制夾緊缸工作,并采用壓力繼電器,發(fā)訊使工作臺(tái)液壓工作以簡(jiǎn)化電氣發(fā)訊與控制系統(tǒng),提高系統(tǒng)的可靠性.
綜合上面考慮,可繪制出液壓系統(tǒng)圖. (見(jiàn)附頁(yè))
2.1.2液壓缸的負(fù)載計(jì)算:
(1)定位液壓缸
已知負(fù)載力F=200N (慣性力與摩擦力可以忽略不計(jì))
(2)夾緊液壓缸
已知負(fù)載力F=4000N (慣性力與摩擦力可以忽略不計(jì))
(3)工作臺(tái)液壓缸
有效負(fù)載力F=200N (已知)
慣性力Fm=ma=1500/9.8/[(6/60-0)/0.5]=30.6N(按等加速處理)
摩擦力由液壓缸的密封阻力與滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的摩擦力組成,當(dāng)密阻力按5%有效作用力估算時(shí),總的摩擦阻力:
Ff=0.05Rw+Fc=0.05*2000+0.2*1500=4000N
故負(fù)載力:
F=Fw+Fm+Ff=2000+30.6+400=2430.6N
2.1.3確定系統(tǒng)的工作壓力
因?yàn)閵A緊液壓缸的作用很大,所以可以按其工作負(fù)載來(lái)選定系統(tǒng)的壓力
由設(shè)計(jì)參考資料可以初定系統(tǒng)的壓力為0.8 ～ 1MPa,為使液壓缸體積緊湊,可以取系統(tǒng)的壓力為p1=1.5MPa
2.1.4確定夜壓缸的幾何參數(shù)
(1) 定位液壓缸/桿的直徑
D=
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,見(jiàn)文獻(xiàn)[1]可以取D=32mm,d=16mm
(2)夾緊液壓缸/桿的直徑
D=
實(shí)取D=63mm, d=32mm
(3)進(jìn)給液壓缸/桿的直徑
因采用雙出桿液壓缸,所以
D =
按工作壓力,可以選桿徑d=0.3D代入上上式得:
D=
一般可取背壓P2=0.5MPa(對(duì)低壓系統(tǒng)而言),代入上式有:
D=
取進(jìn)給液壓缸系列化的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為:D=63mm, d=20mm
2.2確定液壓泵規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率及型號(hào)
2.2.1確定液壓泵規(guī)格
(a)確定理論流量
定位液壓缸最大的流量:
Q1=A1v=（πD/4）·L/Δt=（3.14×0.032）/4×10×10/1=8.04×10m/s=0.4824L/min
夾緊液壓缸最大流量
Q2=A1v=（πD/4）·L/Δt=（3.14×0.063/4）×15×10/1=4.68×10m/s=2.8L/min
因?yàn)橛袃蓚€(gè)夾緊缸同時(shí)工作，所以
Q2=2 Q2′=2×2.8=5.6L/min
進(jìn)給液壓缸最大流量
Q3=A2v=π（D-d)/4·v=3.14×（0.063-0.02)/4×6=0.0168m/s=1008L/min
（b）確定液壓泵流量
由于定位,夾緊,進(jìn)給液壓缸是分時(shí)工作的,所以其中液壓缸的最大流量既是系統(tǒng)的最大理論流量,另外考慮到泄漏和益流閥的益流流量,見(jiàn)文獻(xiàn)[1]可以取液壓泵流量為系統(tǒng)最大流量的1.1 ～ 1.3倍,現(xiàn)取1.2倍計(jì)算則有:
Q泵=1.2Q3=1.2×16.8=20.16L/min
采用低壓齒輪泵,則可選取CB-B25為系統(tǒng)的供油泵,其額定流量為25L/min,額定壓力為2.5Mpa,額定轉(zhuǎn)速為24.17r/s(1450r/min)
(C)確定電動(dòng)機(jī)功率及型號(hào)
電動(dòng)機(jī)功率P=pQ/612η=25×25/612×0.8=1.28KW按CB-B25型齒輪泵技術(shù)規(guī)格,查得驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率為1.3KW,或取電動(dòng)機(jī)功率略大一點(diǎn)的交流電機(jī)
現(xiàn)取電動(dòng)機(jī)型號(hào)為JQ2 – 22 – 4額定功率為1.5KW,轉(zhuǎn)速為1450r/min
2.2.2確定油液的壓力
(a)定位缸油液的壓力
已知F=200N D=32mm d=16mm Q=0.4824L/min
求:P1
因?yàn)?F = A1 P =π DP=3.14/4×0.032P1
所以P1 = 2.488×10Pa
(b)夾緊缸油液的壓力
已知F=4000N D=63mm d=32mm Q=5.6L/min
求:P2
因?yàn)?F = A1 P =πDP=3.14/4×0.063P1
所以P2 = 1.28×10Pa
2.3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2.5MPa,所以可以選取額定壓力大于或等于2.5MPa的各種元件,起流量按實(shí)際情況分別選取.
目前,中低壓系統(tǒng)的液壓元件多按6.3MPa系列的元件選取,所以可以選取.見(jiàn)文獻(xiàn)[1]
溢流閥的型號(hào)為: Y-25B工作臺(tái)液壓缸換向型號(hào)為:34D-25BY,快進(jìn)二位二通電磁閥型號(hào)Q – 10B;背壓閥型號(hào)為:B - 25B定位,夾緊系統(tǒng)的最大流量為2.8L/min,所以可以選取.
單向閥型號(hào)為I – 10B;換向閥型號(hào)24D-10B 23D-10B;單向順序閥型號(hào)為XI-B10B.
蓄能器供油量?jī)H作定位夾緊系統(tǒng)在工作臺(tái)快進(jìn),工進(jìn)與快退時(shí),補(bǔ)充泄漏和保持壓力之用,其補(bǔ)油量極其有限,所以可以按各種最小的規(guī)格選取，現(xiàn)取N × Q – 0.6/10 – 型膠囊式蓄能器，當(dāng)△P=15%時(shí)，其有效補(bǔ)油體積為△V=0.07L。濾油器可選用型號(hào)為wv -25 - × 180J的網(wǎng)式濾油器,過(guò)濾精度為180um
壓力表可選用 Y – 60 型量程6.3MPa的普通精度等級(jí)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(shí)經(jīng)常損壞,但量程選得過(guò)大會(huì)使觀察和調(diào)整的精度降低.
管道通徑與材料:閥類一經(jīng)選定,管道的通徑基本上已經(jīng)決定,既管道的通徑同于閥類進(jìn)出油口的通徑,只有在有特殊需要時(shí)才按管內(nèi)平均要求計(jì)算管道通徑.
按標(biāo)準(zhǔn):
(1) 通徑
25L/min流量處, 選用Φ１２通徑的管道
10L/min流量處, 選用Φ８通徑的管道
為便于安裝,可以采取紫銅管,擴(kuò)口接頭安裝方式.
(2) 壁厚
按強(qiáng)度公式有: δ≥p.d/2[σ]
其中,紫銅的[δ]=250kgf/cm2為安全起見(jiàn),可取
P=2.5MPa來(lái)計(jì)算:
δΦ12≥2.5 × 12/2 × 25 =0.6mm
δΦ8≥2.5 × 8/2 × 25 =0.4mm
所以可取12,壁厚1mm和8,壁厚0.8mm的紫銅管，考慮到擴(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(duì)低壓系統(tǒng)而言),對(duì)高壓系統(tǒng)必須進(jìn)行計(jì)算。
2.4確定油箱容積與結(jié)構(gòu)
因?yàn)槭堑蛪合到y(tǒng),油箱容積按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:
油箱容積V= ( ２ – ４)Q
現(xiàn)取 V= ４Ｑ = ４ ×２５ = 100L
結(jié)構(gòu)可以采用開式、分立，電動(dòng)機(jī)垂直安置式標(biāo)準(zhǔn)油箱。
2.5.選取液壓油
該系統(tǒng)為一般金屬切削機(jī)床液壓傳動(dòng),所以在環(huán)境溫度為-５℃～３５℃之間時(shí),一般可選用２０號(hào)或３０號(hào)機(jī)械油。
冷天氣用２０號(hào)機(jī)械油，熱天氣用３０號(hào)機(jī)械油。
第三章 液壓缸及液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1確定液壓缸的結(jié)構(gòu)形式
液壓缸的結(jié)構(gòu)形式是指他的類型,安裝方法,密封形式,緩沖結(jié)構(gòu),排氣等.
定位與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(jiǎn)化結(jié)構(gòu),采用“Ｏ”型密封圈;由于行程很短,運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量很小,速度也不大,不必考慮緩沖結(jié)構(gòu);排氣螺塞也可以由油塞接頭來(lái)代替.
工作臺(tái)液壓缸采用裝配活塞,雙出桿,缸體固定定形式,采用雙出桿可以使活塞桿在工作時(shí)處于受拉伸應(yīng)力狀態(tài),有利于提高活塞桿的穩(wěn)定性,并且可以減小活塞桿的直徑,活塞上才用單個(gè)“Ｏ”型密封圈,另外,由于工作材料為鑄鐵,加工時(shí)粉塵及小片狀或針狀的鐵銷較多,所以有加上了一個(gè)防塵圈,夾緊液壓缸的的防塵圈也是鑒于同樣原因安放的.
由于機(jī)床工作臺(tái)作直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)方向上沒(méi)有嚴(yán)格的定位要求（這一點(diǎn)與一般鉆銷動(dòng)頭液壓缸的要求有所區(qū)別），不必采用機(jī)構(gòu)。快退事，可以采用電氣行程開關(guān)預(yù)先發(fā)訊，使三位四通換向閥切至中位，工作臺(tái)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)專門的放棄螺塞。
3.2計(jì)算液壓缸主要零件的強(qiáng)度和鋼度
定位夾緊油缸的內(nèi)油和長(zhǎng)度較小，一般可以按厚壁筒強(qiáng)度計(jì)算公式來(lái)估計(jì)必須的厚壁，有公式：
δ=Ｄ/２（-１）
當(dāng)額定壓力Pn＜6.3MPa時(shí),取[σ]鋼=σb/n=4500/6=750kgf/cm2=75MPa
Pp = Pn ×150% = 2.5 × 150% =3.75MPa
將[σ]鋼,Pp的值及定位,夾緊液壓缸的直徑D代入計(jì)算公式可得:
δ定≥3.2/2(-1)＝0.072cm=0. 72mm
δ夾≥3.2/2(-1)＝0.142cm=1. 42mm
工作臺(tái)液壓缸壁厚用薄壁筒計(jì)算公式來(lái)求:
δ工 ≥ Pp D/2 [σ] = 3.75 × 6.3/2× 75 = 0.158cm = 1.58mm
從以上計(jì)算可以看出,對(duì)與小型底壓 ( D ＜ 100mm, Pn ＜ 2.5MPa ) 液壓缸按強(qiáng)度條件計(jì)算出來(lái)的缸壁厚度尺寸是很小的,因此,在設(shè)計(jì)這類液壓鋼事,可以先不計(jì)算,而直接按機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸的需要,主要是缸體與缸蓋的連接出的尺寸,及考慮到缸體缸度所需的基本厚度尺寸,直接設(shè)計(jì)制圖,然后進(jìn)行強(qiáng)度校核.這樣做在一般的情況下,均可滿足強(qiáng)度要求.而對(duì)于高壓的液壓缸或鑄鐵材料的缸體、缸壁的強(qiáng)度估算是必要的這樣可以避免結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖的返工和修改。
對(duì)于缸蓋，活塞桿聯(lián)接件，鑒于與上相同的原因，強(qiáng)度計(jì)算一般可以放在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后的強(qiáng)度校核中進(jìn)行。
3.3完成液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和部分零件圖。
液壓缸的活塞厚度，一般可取b≥ 0.4D ,同時(shí)應(yīng)該考慮密封圈安裝時(shí)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,缸體連接處應(yīng)考慮必要的導(dǎo)向與支撐的結(jié)構(gòu)尺寸。
小型定位， 夾緊傳動(dòng)液壓缸與傳動(dòng)液壓缸在結(jié)構(gòu)與安裝方法上不盡相同,總之要使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、安裝方便、取材便利、強(qiáng)度足夠、要求輸出力、位移和功率,也要能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
根據(jù)上述液壓缸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及內(nèi)徑、桿徑、行程等要求，液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（見(jiàn)附錄B）。
第四章 管路系統(tǒng)壓力損失的計(jì)算
由于定位、夾緊、回路在夾緊后的流量幾乎為零，即管路系統(tǒng)的壓力損失，主要應(yīng)在工作臺(tái)液壓缸回路中進(jìn)行計(jì)算。
按快進(jìn)時(shí)，最大流量來(lái)估計(jì)壓力損失 Q3 = 16.8L/ min來(lái)考慮(因泵的額定流量Q=25L/min)。
總壓力損失 ∑△p=∑△p沿+∑△p局
其中:∑△p沿---管路中沿程阻力+損失之和
∑△p局---管路中局部阻力損失系各閥類元件的阻力之和
一般,簡(jiǎn)單的低壓金屬切削機(jī)床液壓系統(tǒng)中∑△p 值可取(0.1～0.3) Pn(Pn為系統(tǒng)調(diào)整壓力)見(jiàn)文獻(xiàn)[1]。
壓力閥調(diào)整壓力的確定:Py=1.1Pn=1.1 * 1.5 =1.65MPa由于系統(tǒng)壓力在初步設(shè)計(jì)時(shí)一般取泵的額定壓力的50%～70%目的是為了延長(zhǎng)泵的壽命或減少噪音。所以泵源總有一定的壓力儲(chǔ)備，系統(tǒng)的調(diào)整壓力可在試車階段進(jìn)一步調(diào)節(jié)。
順序閥的控制壓力可以選擇為先動(dòng)液壓缸最大起動(dòng)壓值的150%～200%，而必須比系統(tǒng)調(diào)整壓力低，順序閥的控制壓力可調(diào)節(jié)為0.6～0.7MPa。
壓力蓄電器發(fā)訊時(shí)壓力必須比系統(tǒng)額定壓力值稍小一些 ，可調(diào)節(jié)1.4～1.5MPa。
第五章 系統(tǒng)熱平衡計(jì)算與油箱容積的計(jì)算
5.1液壓系統(tǒng)的性能估算
5.1.1液壓系統(tǒng)的效率
取泵的效率ηB=0.75,液壓缸的機(jī)械效率ηG=0.9,回路效率為:
當(dāng)工進(jìn)速度為1m/min。
ηC=(1.96×2.488×105)/(6×1.28×106)=0.29
當(dāng)工進(jìn)速度為60mm/min時(shí)，
ηC=（0.12×24×105)/(6×1.28×106)=0.0178
η=0.75×0.9×（0.29～0.0178）=0.196～0.012
5.1.2液壓系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升
只驗(yàn)算系統(tǒng)在工進(jìn)時(shí)發(fā)熱和溫升。定量泵的輸入功率為：
Pλ=(pyQb)/ η=(1.28×106×6)/(0.75×60×103)kw=0.36kw
工進(jìn)時(shí)系統(tǒng)的效率η=0.012，系統(tǒng)發(fā)熱量為：
H= Pλ（1-η）=0.036（1-0.012）kw=0.356kw
取散熱系數(shù)K=15×10-3kw/m2·℃,油箱散熱面積A=0.0653m2時(shí)，溫升的近似值為：
△ T=H/KA=（0.356×103）/（15×0.065）℃=33.5℃﹤50～55℃
第六章 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)
為期10個(gè)星期的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，也就意味著我的大學(xué)生活即將結(jié)束，但在這10個(gè)星期的時(shí)間里我學(xué)到了很多知識(shí)和技能。
作為一名數(shù)控專業(yè)的大專生，我在大學(xué)三年的學(xué)習(xí)生活中，系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了數(shù)控及其相關(guān)專業(yè)的各門課程。我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題為半自動(dòng)液壓專用銑床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過(guò)這次設(shè)計(jì)我更深入的復(fù)習(xí)和理解了大學(xué)所學(xué)的相關(guān)內(nèi)容。
半自動(dòng)液壓專用銑床能夠一次可安裝兩只工件，而且又能同時(shí)加工。機(jī)床的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠,估計(jì)到系統(tǒng)的功率不會(huì)很大,且連續(xù)工作,所以決定采用單個(gè)定量泵、非卸荷式供油系統(tǒng).考慮到銑銷時(shí)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,為了提高夾緊缸的穩(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,并能不用減壓閥,使夾緊油源壓力與系統(tǒng)的調(diào)節(jié)一致,以減少液壓元件的數(shù)量,簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),定位后通過(guò)行程開控制二位四通電磁閥通點(diǎn)工作控制夾緊缸工作，并可以采用壓力蓄電器發(fā)訊使工作臺(tái)液壓工作以簡(jiǎn)化電氣發(fā)訊與控制系統(tǒng),提高系統(tǒng)的可靠性。
通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我掌握了做機(jī)械設(shè)計(jì)的基本方法和思路，為今后的工作打下了基礎(chǔ)，現(xiàn)將感受總結(jié)如下：
首先，我學(xué)會(huì)了對(duì)相關(guān)機(jī)床的檢索，一切機(jī)械設(shè)計(jì)研究都是建立在前人研究的基礎(chǔ)之上的。因此，對(duì)于相關(guān)數(shù)據(jù)資料的檢索顯得尤為重要。在現(xiàn)代社會(huì)中，隨著計(jì)算機(jī)的普及以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于各種機(jī)床的數(shù)據(jù)資料的檢索已經(jīng)從圖書館的紙質(zhì)資料轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)下的電子文檔。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我詳細(xì)的學(xué)習(xí)并掌握了IEEE、中國(guó)知網(wǎng)、萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)等數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索與使用。
其次，在對(duì)半自動(dòng)液壓專用銑床基本概念與基本理論的熟練掌握的基礎(chǔ)之上的。我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題就是對(duì)液壓缸的負(fù)載、流量、直徑等一些簡(jiǎn)化計(jì)算的。而這恰恰是建立在我對(duì)液壓缸、液壓泵和液壓閥的基本問(wèn)題的深入理解的基礎(chǔ)之上的。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)強(qiáng)化了我對(duì)大學(xué)期間所學(xué)的基礎(chǔ)課以及專業(yè)課的認(rèn)識(shí)和理解，鞏固了我的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，為今后的工作打下了理論基礎(chǔ)。
最后，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)還使我了解了科技論文的寫作規(guī)范，熟悉了offic系列軟件在文字處理與排版等方面的使用。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的完成了一個(gè)課題，練習(xí)了我的畫圖能力，鍛煉了我分析解決問(wèn)題的能力，為今后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
致謝
????? 感謝孫老師他們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪。
??? 在此次半自動(dòng)液壓專用銑床的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，通過(guò)對(duì)組合機(jī)床的分析，對(duì)其進(jìn)行了許多改進(jìn)，解決了一些關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)：1.完成了機(jī)械設(shè)計(jì)的全過(guò)程；2.、熟悉裝配工藝過(guò)程；3.取得了對(duì)機(jī)械、液壓傳動(dòng)知識(shí)的理解與應(yīng)用。在設(shè)計(jì)過(guò)程中我遇到了很多的難題，在指導(dǎo)老師孫老師和范老師不遺余力的幫助指導(dǎo)下我順利完成了該銑床的主體、下床身、液壓系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)。使我把所學(xué)知識(shí)進(jìn)行了一次系統(tǒng)性的使用，通過(guò)這一課題的實(shí)施可以使我們把所學(xué)知識(shí)學(xué)以至用。
范老師以他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和豐富的理論知識(shí)為我糾正了設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤，為我解答了設(shè)計(jì)中的疑問(wèn)，為我的說(shuō)明書的編寫提出了許多寶貴性的意見(jiàn)，付出了很多心血。而我始終感覺(jué)到范老師那種誨人不倦的高風(fēng)亮節(jié)，這將在我遇到困難的時(shí)候永遠(yuǎn)激勵(lì)著我。另外，范老師定期檢查設(shè)計(jì)完成情況，確保了質(zhì)量和進(jìn)度。在此，我感謝范老師在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中予以我的極大幫助。
同時(shí)向多年來(lái)關(guān)心過(guò)我的老師表示我最真摯的感謝，也感謝學(xué)校對(duì)我6年來(lái)的培養(yǎng)！最后，對(duì)各位專家、老師審閱我的論文深表感謝，并渴望給予批評(píng)指正！
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附錄A 液壓元件型號(hào)規(guī)格
序 號(hào)
元 件 名 稱
通 過(guò) 流 量
q(L.min)
型 號(hào) 規(guī) 格
1
低壓齒輪泵
25
CB-B25
2
溢流閥
25
Y-25
3
單向閥
2.8
I-10B
4
單向閥
20.16
B-25B
5
三位四通閥
25
34D-25BY
6
快進(jìn)二位二通電磁閥
25
22D-25B
7
調(diào)速閥
＜1
Q-10B
8
二位四通換向閥
2.8
24D-10B
9
單向閥
2.8
XI-B10B
10
壓力蓄電器
DP1-63B
11
蓄能器
NXQ-0.6/10
12
電動(dòng)機(jī)
JQ2-22-4
13
壓力表
Y-60
14
濾油器
25
WU-25×180J
15
二位三通換向閥
10
23D-10B
附錄B 液壓系統(tǒng)圖
15
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