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1、 数控镗铣床变速操纵机构及液压平衡系统设计摘 要本文着重对数控镗铣床的主轴箱变速操纵机构和液压平衡系统两个部分做了研究和设计。在对变速操纵机构的设计中，对其工作原理进行分析。依据传动轴的安装、齿轮在轴上的布置和排列、相啮合齿轮的宽度进行机构整体设计。对液压系统的设计中先考虑主轴箱与平衡液压缸的连接，完成两者之间连接结构的初步设计；对液压系统进行分析设计，完成了液压缸的结构和参数设计、液压缸稳定性的校核、液压系统的性能验算等工作。关键词：变速操纵机构；液压平衡系统；平衡液压缸 The design of the speed change and controls mechanism and hy
2、draulic balanced system of numerical control boring-milling machineAbstract The thesis focuses on researching and designing the spindle box in speed change and controls mechanism and hydraulic balanced system of numerical control boring-milling machine. In the design of speed change and controls mec
3、hanism, and analyze its principle to make it meet requirements, then designed entirety of the mechanism accordance with installation of the transmission shaft, configuration and lacing of gear on the axis, width of gears which are meshes with each other. In the design of hydraulic system, the link o
4、f main spindle box and balancing hydraulic cylinder have been taken into account, the preliminary structural design was finished; according to analyze and design hydraulics system, the design of the structures and parameters of the hydraulic cylinder, stability check criterion of hydraulic cylinder,
5、 the calculation of hydraulic systems behavior was finished.Key words: the spindle box in speed change and controls mechanism;hydraulic balanced system;balanced hydraulic cylinder目录摘要Abstract1 绪论11.1 数控镗铣床概述11.2 数控镗铣床的结构组成11.3 数控镗铣床的发展动向21.4 液压技术31.4.1 液压技术的现状及其发展31.4.2 液压技术的特点32 数控镗铣床变速操纵机构设计42.1 主
6、轴箱变速操纵机构工作原理42.2 主轴箱变速操纵机构中传动轴的安装52.3 齿轮在轴上的布置和排列52.4 相啮合齿轮的宽度53 液压平衡系统设计计算63.1 负载分析63.2 负载图和速度图的绘制73.3 液压缸主要参数的确定83.3.1 初选液压缸的工作压力83.3.2 计算液压缸的尺寸83.3.3 活塞杆稳定性校核93.3.4 求液压缸的最大流量103.3.5 绘制工况图103.4 液压平衡系统图的拟定与回路分析113.4.1 液压平衡系统图的分析113.4.2 液压平衡系统原理分析123.5 液压元件的选择123.5.1 确定液压泵的型号及电动机功率123.5.2 选择阀类元件及辅助元
7、件133.6 液压系统的性能验算133.6.1 压力损失及调定压力的确定133.6.2 系统的发热与温升154 平衡液压缸设计164.1 液压缸的组成164.2 平衡液压缸的计算184.3 平衡液压缸与主轴箱的连接195 结论20参考文献致谢毕业设计数控镗铣床变速操纵机构及液压平衡系统设计1 绪论1.1 数控镗铣床概述图1-1 立式数控镗铣床实物图 图1-2 卧式数控镗铣床实物图数控镗铣床也称“加工中心”机床，是一种新型机床，是一种具有自动换刀装置和任意分度数控转台的点位-直线数字控制机床。工件在一次装夹后能自动完成几个侧面的钻、铣、镗、铰、攻丝等多种工序的加工，有立式和卧式之分，如图1-1和
8、图1-2所示。在机械零件中，箱体类零件占相当大的比重，例如变速箱、气缸体、气缸盖等。这类零件往往重量较大，形状复杂，加工的工序多。如果能在一台机床上，一次装夹自动地完成大部分工序，对于提高生产率，提高加工质量和自动化程度将有很大的意义。箱体类零件的加工工序，主要是铣端面和钻孔、攻螺纹、镗孔等孔加工。因此，数控镗铣床集中了钻床、铣床和镗床的功能，有下列特点：（1） 工序集中。集中了铣削和不同直径的孔加工工序。（2） 自动换刀。按预定加工程序，自动地把各种刀具换到主轴上去，把用过的刀具换下来。因此，要有刀库、换刀机械手等。（3） 精度高。各孔的中心距全靠各坐标的精度来保证，不用钻、镗模。有的机床，
9、还有自动转位工作台，用来保证各孔各面间的角度。镗孔时，还可先镗这个壁上的孔，然后工作台转180度，再镗对面壁上的孔。两孔要保证达到一定的同轴度。1.2 数控镗铣床的结构组成如图1-3所示，数控机床主要由机床本体、自动换刀装置、数控转台、液压油箱、数控电柜、主轴驱动调速控制柜、机床电气柜、主轴箱润滑冷却用自动油温调节器和空气干燥器等组成。（1）机床本体。数控镗铣床常按主轴在空间所处的状态，分为立式数控镗铣床和卧式数控镗铣床。机床本体是用来支撑机床的工作以达到加工生产目的，主要由床身和立柱组成。（2）主轴结构。主轴部件既要满足精加工时精度较高的要求，又要具备粗加工时高效切削的能力，因此在旋转精度、
10、刚度、抗振性和热变形等方面，都有很高的要求。在布局结构方面，对于具有自动换刀功能的数控镗铣床，其主轴部件除主轴、主轴轴承和传动件等一般组成部分外，还有刀具自动加紧、主轴自动准停和主轴装刀孔吹净等装置。（3）数控转台。数控转台可以进行任意角度定位，它的功用有两个：一是使工作台进行圆周进给运动，二是使工作台进行分度运动。（4）换刀装置。数控镗铣床为了能在工件一次装夹中完成多种甚至所有加工工序，以缩减辅助时间和减少多次安装工件所引起的误差，必须带有自动换刀装置。其主要有刀库、横梁升降机构、滑座伸缩机构、手架回转机构、装刀手和卸刀手组成。（5）机床导轨。导轨主要用来支承和引导运动部件沿一定的轨道运动。
11、在导轨副中，运动的一方叫运动导轨，不动的一方叫支撑导轨。运动导轨相对于支撑导轨的运动，通常是直线运动或回转运动。1-电动机 2-换刀机械手 3-数控柜 4-刀库 5-主轴箱 6-操作面板 7-电源柜 8-工作台 9-滑座 10-床身图1-3 数控镗铣床示意图1.3 数控镗铣床的发展动向近年来，数控镗铣床正在向高速度、高精度和高度自动化方向发展。（1） 高速度 数控镗铣床向高速度发展的主要目的是提高生产率，主要措施是提高主轴转速、提高进给速度和缩短辅助时间。（2） 高精度 在工厂的一般情况下，数控镗铣床的加工精度可达到IT7级，经过努力可以达到IT6级。镗孔加工时，如提高主轴组件的刚度和精度，其
12、加工孔径公差可达到IT4级提高数控镗铣床加工精度的主要措施是提高编程时的圆弧插补精度、机床定位精度和精度补偿技术。（3） 高度自动化 为了进一步提高自动化程度，数控镗铣床的硬件和软件采取了许多改进措施。例如采用对话系统，可使操作方便、操作简单、检验及时以及差错率少。1.4 液压技术1.4.1 液压技术的现状及其发展液压传动是流体传动的一种，它是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的标志。它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等
13、；土木工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂用的涡轮机调速机构、核发电厂等；船舶用的甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、舰船减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。液压传动相对于机械传动是一门新学科。但对于计算机等新技术，它又是一门较老的技术。如果从17世纪帕斯卡提出静压传递原理、18世纪英国制成世界上第一台水压机算起，液压传动已有两百多年的历史。只是由于早期没有成熟的液压传动技术和液压元件，而使它没有得到普遍的应用。随着科学技术的不断发展，各行各业
14、对传动技术有了不断的需求。特别是在第二次世界大战期间，有军事上迫切地需要反应快、重量轻、功率大的各种武器装备，而液压传动技术适应了这一需求，所以使液压传动技术获得了发展，在战后的50年代中，液压传动技术迅速地转向其它各个部门，并得到了广泛的应用。由于采用集成、叠加、插装技术，使装配容易，造价低，比起机械等传动来，它是一种最为经济的选择。目前，它分别在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪音、长寿命、高度集成化、小型化与轻量化、一体化和执行件柔性化等方面取得了很大的进展。同时，由于与微电子技术密切的配合，实现了智能化和自动化，静液压传动装置替代了传统的液力变矩-齿轮箱传动，能在尽可能小的空间内传递
15、尽可能大的功率并加以准确的控制，从而更使得它在各行各业中发挥出巨大的作用。1.4.2 液压技术的特点 随着液压技术的不断发展，液压设备的年增长率远远大于其他设备的年增长率，其原因是由于液压传动在许多领域是机械等传动无法取代的。液压传动能实现低速大吨位运动；采用适当的节流技术可使运动机构的速度十分均匀稳定；使用伺服。仿形、调速等机构可使执行元件的运动精度达到很高，可以微米计；液压系统各部分间是用管道连接的，其布局安装有很大的灵活性，而其体积重量比却比机械传动小得多，因此能构成其它方法难以完成的复杂系统；液压传动可以用很小功率控制速度。方向；液压元件体积小，重量轻。标准化程度高，便于集中大批量生产。 这也是就在数控镗铣床主轴箱平衡机构的设计中，比起机械传动、PLC和单
