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1、新疆工业高等专科学校 机械工程系加工垂直孔和水平孔的专用组合机床液压系统设计设计一台加工垂直孔（有数个圆柱孔和圆锥孔）和水平孔（不通孔）的专用组合机床，主机的工况要求：1. 工作性能和动作循环2. 运动和动力参数（表6-16）表 6-16滑台名称切削力R（公斤力）移动件重G（公斤力）速度V（米/分）行程 S （毫米）启动制动时间t工进工进快速工进工进快进1工进工进快退立置滑台121074525004.60.0460.0321036102550.2卧置滑台25532070.026164502030.1立置滑台宽为320毫米，采用平导轨。卧置滑台宽为200毫米，采用平面和V型（=90）导轨组合方式
2、，静摩擦系数U=0.2，动摩擦时U=0.1。3. 自动化程度采用液压与电气配合，实现工作自动循环。为提高生产效率，要求二滑台同时实现工作循环，但要防止相互干扰。 一，确定外负载，作工况循环图立制动力力滑台外负载计算见表6-17，切削负载图，速度循环图见图6-32，外负载循环图见图6-33。卧置动力滑台外负载计算见表6-18，切削负载图，速度循环图见图6-34，外负载循环图见图6-35。 表6-17工 况公 式计 算结果P（公斤力）启动加速195工进Ph=R=1210PhI=RI=1210012100工进Ph=R=745PhII=RII=745745反响启动98制动-195注：1.立置动力滑台的
3、运动部件重量用钢通过滑座顶端的话轮富副重锤平衡，故不计静止状态重量的作用力；2.导轨的磨檫力和滑轮副的磨檫咯去不计；3.第工进的速度很低，故不考虏制动过程的惯性力。表6-18 工 况公式计 算结果P（公斤力）启动加速115快 进39工 进Ph=R=294PhI= Fd+R=39+255294返向启动115快 退Ph=R=6.46.4制 动31.6 图6-32 立置滑台切削负载，速度循环图 图 6-33 立置动力滑台外负载循环图图6-34 卧置动力滑台切削负载，速度循环图 图6-35 卧置动力滑台外负载循环图 二，计算油缸尺寸和所需流量（1）动力滑台油缸的主要尺寸由表6-17，6-18和负载循环
4、图得知，滑台最大外负载P立=25公斤力/厘米。卧置滑台的外负载较小，取P卧=16公斤力/厘米。由于油缸都是差动联接，故A2=1/2A1。油缸采用O形密封圈，运动时Pm =1.5公斤力/厘米。采用回油路调速时，被压力取P2=5公斤力/厘米，由式6-10及6-13得 P1A1-P2A2=P+Pm A1 A1（P1-P2/2-Pm）=P 同理得：取D立=85.1毫米；D卧=55.4毫米。所以d立=0.7D立=0.785.1=59.57毫米，取d立60毫米。d卧=0.755.4=38.78毫米，取d卧=40毫米。（二）动力滑台油缸所需流量计算油缸主要尺寸后，根据各工作阶段速度一行程循环图便可算得各工作
5、阶段所需流量。立置滑台油缸的流量见表6-19，卧置的见表6-20。 表6-19工 况 计 算 式结果（升/分） 备 注快 进 14.1差动联接工进 0.2无活塞杆腔进油工进 0.14 同 止快 退 14.1有活塞杆腔进油表6-20工 况 计 算 式结果（升/分） 备 注快 进 6差动联接工 进 0.05无活塞杆腔进油快 退 5.54有活塞杆腔进油验算立置动力滑台是否能满足最小稳定速度的要求： 由式6-15得知，A应大于或等于Qmin/Vmin。在此取调速阀最小稳定流量为50毫升/分，代入该式得 又 由此 验算说明能满足油缸最小稳定速度要求。卧置的验算从略。三，确定液压系统方案，拟定液压系统图(
6、一)调速方案由工况要求所知，执行元件采用油缸实现往复运动：组合机床进给功率较小，同时为了增加进给运动的平稳性，因此采用回油路节流调速方案。为保证切削过程速度稳定，选用调速阀调速。（二）换向，换节方式本机床的动力滑台在调整时，需停在任意位置上，故采用三位五通换向阀进行换向。当动力滑台由差动快进换接为工进时，与调速阀并联的二为二通电磁阀关闭，泵压升高，使液控顺序阀逐渐打开，使差动油路断开，油缸回油经调速阀，三位五通电磁阀和液控顺序阀流回油箱。这样可使速度换接平稳。采用回路见图6-36，6-37。（一） 泵源的选择工况特点是快速时低压大流量，时间短；工进是中压升秒度小流量，时间长。目前多数采用双联定
7、量叶片泵（图6-38a，b）或限压式变量叶片泵（图6-38c），仅在功率较小时，才用定量泵（图3-38d）。为了减少功率损失，可选用限压式变量叶片泵，快速时全流量供油，工进时限压变量，与油缸所需流量相适应。电磁铁快进工进快退1DT + + -2DT + - + 3DT - - +电磁铁快进工进工进快退 1DT + + + - 2DT + - - + 3DT + + - + 4DT - - - +图6-36 卧置滑台液压回路 图6-37 立置滑台液压回路 图6-38 泵源选择(四)液压系统的组合立置与卧置滑台的负载不同，速度要求也不同，要保证同时动作，又不相互干扰，两回路组合时，在各自进油油路上
8、串接一个节流阀，变量泵的调节流量应大于两个动力滑台同时快进时通过两个节流阀的流量。 测压点布置在泵源出口和节流阀后，便于调整油泵和液控顺序阀的压力。 本机床液压系统，过滤精度要求不高，故在泵进口处安装网式滤油器即可。（五）绘制液压系统图 根据上述所选回路液压系统，并绘制液压系统图（如图6-39）。图中附有油缸的工作循环图和电磁铁动作表。立置滑台电磁铁动作循序表 卧置滑台电磁铁动作循序表工 况1DT2DT3DT快 进 + + -工 进 + - -停 留 + - -快 退 - + +原 位 - - -工 况4DT5DT6DT7DT快 进 + - + +工进 + - - +工进 + - - -停 留
9、 + - - -快 退 - + + +原 位 - - - + 6-39 液压系统图表6-21工况油缸压力计算式外负载Ph（公斤力）压力值P（公斤力/厘米2）速度V时间T行程S缸流量Q缸功率N 说明 P2PmP2P1快进Ph+Pm A1=P1A1-P2A2P1=P2-P2 01.96.84.94.6 2.81209 14.1 0.109P2 =（P1+P3+2P2）.（12.7/25）21工进P1=Ph/A1+Pm + A2/A1P212105250.04647.3360.20.012工进同上 7451.55170.031790.140.004快退P1=Ph/A2+A1/A2(Pm+P2) 01
10、.51.574.63.425514.10.14快进Ph+PmA1= P1 A1- P2A2P1= P2-P2 390.57.36.871.6416460.07P2=(P1+P2+P3). (7.5/25)2 工进P1= Ph/A1+Pm+A2/A1 P2294516.80.02698500.050.002快退P1=Ph/A1+ A1/A2.(Pm+P2) 390.50.57.572.04 204 50540.06P2=P2=P1 .(13.4/25)2注：1.立置滑台油缸A1=56.7厘米2，A2=28.3厘米2；卧置滑台油缸A1=23.74厘米2，A2=11.2厘米2； 2.快进时为差动联接
11、，回油腔至进油腔的油路上各阀实际通过流量时压力损失之和为P2，其中公称流量下各阀压力损失；三位五通P1=1.5公斤力/厘米2，单向阀P3=2公斤力/厘米2；差动时回油腔压力为P2=P1+P2； 3.工进时，回油腔压力P2只计调速阀的压力损失P4=5公斤力/厘米2； 4.启动制动阶段的过程很难确定，故不另外计算，油缸动作时最底摩擦阻力的压力取Pm=1.5公斤力/厘米2。 计算两动力滑台油缸各工作阶段实际所需压力，流量和功率（见表6-21），并作出工况图（见图6-40）。四，选定液压元件 （一）选择油泵 由上述计算和工况循环图可知，油缸工作压力最高点是立置滑台油缸I工进阶段。此时，P1=25公斤力/厘米2，泵最高压力应是P泵P1+P1。P1为泵至油缸的进油压力损失，由液压系统图6-39所示。由于进油路中元件较少，可取
