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1、一明确设计要求1.1设计要求= 设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统。1）机床要求的工作循环是：快速接近工件，然后以工作速度钻孔，加工完毕后快速退回原始位置，最后自动停止；动力滑台采用平导轨，往复运动的加速、减速时间为0.2s。2）机床的其他工作参数如下： 其他参数运动部件总重力G=25000N切削力Fw=18000N快进行程l1=300mm工进行程l2=80mm快进、快退速度v1=v3=5m/min工进速度v2=100600mm/min静摩擦系数fs=0.2动摩擦系数fd=0.1 3） 机床自动化要求：要求系统采用电液结合，实现自动循环，速度换接无冲击，且速度要稳定，能承受一定量
2、的反向负荷。4） 工况分析：快进工进快退停止1.2负载与运动分析 执行元件的工作压力和流量是液压系统最主要的参数。这两个参数是计算和选择液压元，辅助，原动机（电机）的规格型号的依据。 (1) 工作负载 Ft=Fw=18000 （1）惯性负载 Fm=(G/g)（v/t）=25000/105/600.2=1050N (2) 摩檫负载 因为采用的动力滑台是平导轨，因此作用在其上的正压力N=G=25000N。 静摩檫阻力 Ffs=fsN=0.225000=5000N 动摩檫阻力 Ffd=fdN=0.125000=2500N 取液压缸的机械效率m=0.95,得出的液压缸在各工作阶段的负载值如2-1表所示
3、。 工况负载组成负载值F/N推力F/m/N启动F=Ffs50005557加速F=Ffd+Fm35503945快进F=Ffd25002778工进F=Ffd+Ft2050022775快退F=Ffd25002778停止F=FfdFm14501614 根据液压缸上述各阶段的负载可绘制如图2-2（a）所示的负载循环图F-L。速度图按已知数据V1=V3=5m/min，快进行程长度为L1=300mm，工进行程长度为L2=80mm，快退行程=L1+L2=380mm和工进速度V2=100600mm/min等绘制，如图2-2(b)所示，其中V2由主轴转速及每转进给量求出，即V2=500mm/min。 图1为卧式单
4、面多轴钻孔组合机床液压系统的工作图，速度图和负载图 横坐标为时间T 快进时间 T1=L1/V1=0.3/5/60=3.6s 工进时间 T2=L2/V2=0.08/0.5/60=9.6s 快退时间 T3=T1+L3/v3=3.6+4.56=8,16s根据上述已知数据绘制组合机床动力滑台液压系统绘制 负载图（F-t）如下图(b)，速度循环(V-t)如下图（c）所示。 二.主要参数的确定2.1 初选液压缸所设计的动力滑台在工进时负载最大，在其他工况负载都不太高，参考表2.1,1和表2,2,2 表2,2,1负载力/KN 50工作压力/MP0.71 1.52 2.53344557 表2.2.2设备类型磨
5、床车，铣，镗床 组合机床龙门刨床汽车,矿山机械大中型挖掘机械工作压力/Mp0.722435=1010162030 初选液压缸工作压力P1=5Mpa。2.2 计算液压缸主要尺寸 鉴于动力滑台要求快进，快退速度相等，液压缸可选用单杆式的并在快进时作差的连接。此时液压缸无杆腔工作面积A1应为有杆腔A2的两倍，即活塞杆外径d与液压缸内径D有d=0.74D的关系。 在钻孔加工时，液压缸回路上必须有背压P2，以防止被钻通时滑台突然前冲。可取P2=0.8Mp。快进时液压缸虽然作差动连接，但是由于油管中有压降P存在有杆腔的压力必须大于无杆腔，估算时间可取P约为0.5。快退时回油腔中有背压，这时P2可按0.6M
6、p估算。 由工进时的推力计算液压缸的面积 F/m=A1P1A2P2=A1（A1/2）P2，所以 A1=（F/m）/(p1p2/2)=20556/(40.8/2)=0.00571m=57cm D=(4A1/)=8.5cm D=0.707D=6cm 工作台在快进过程中，液压缸采用差动连接，此时系统所需要的流量为 当按GB23481980将这些直径圆整成接近标准值时D=8cm，d=cm。由此求得液压缸两腔实际的有效面积为A1=D/4=50.2cmA2=（Dd）/4=21.98cm。 根据上述D与d的值可以估算液压缸在不同工作阶段的压力，流量和功率（见表2,2,3），并剧此绘出图2,2,1所示的液压缸
7、工况图，其中红线，细线和蓝线线分别表示P，q，p。 工作台在快进过程中，液压缸采用差动连接，此时系统所需要的流量为 q快进=（A1A2）V1=14.11L/min 工作台在快退过程中所需要的流量为 q快退=A2V3=10.99L/min 工作台在工作过程中所需要的流量为 q工进=A1V1=2.51L/min工况负载F/N回油腔压力p2/MPa进油腔压力p1/Mpa输入流量q/Lmin输入功率P/KW计算式快进（差动）启动5556P2=01.97P1=（F+A2P)/(A1-A2)q=(A1-A2)V1P=p1q加速39442.31.8恒数27781.91.414.110.33工进227780.
8、84.92.50.2P1=(F+A2p2)/A1q=A1V2P=p1q快退启动5556P2=02.5P1=（F+p2A1)/A2q=A2V3P=p1q加速39440.63.1恒数27782.6110.48停止16112.13 液压系统图的拟定 根据组合机床液压系统的设计任务和工况分析，所设计机床对调速范围，低速稳定性有一定要求，因此速度控制是该机床要解决的主要问题，速度的换接，稳定性和调节是该机床液压系统设计的核心。此外，与所有液压系统的设计要求一样，该组合机床液压系统应尽可能结构简单，成本低，节约能源，工作可靠，3.1，选用执行元件 因系统运动循环要求正向快进和工进，反向快退，且快进，快退速
9、度相等，因此选用单杠活塞杆液压缸，快进时差动连接，无杆腔面积A1等于有杆腔面积A2的两倍。3.2 速度控制回路的选择 工况图表明，所设计组合机床液压系统在整个工作循环过程中所需要的功率较小，系统的效率和发热问题并不突出，因此考虑采用节流调速回路即可，虽然节流调速回路效率低，但适合于小功率场合，而且结构简单，成本低。该机床的进给运动要求较好的低速稳定性和速度辅助特性，因此有3种速度控制方案可以选择，即进口节流调速，出口节流调速，限压式变量泵加调速阀的容积节流调速。 钻镗加工属于连续切削加工，加工过程中切削力变化不大，因此钻削过程中负载变化不大，采用节流阀的节流调速回路即可，但由于在钻头钻入铸件表
10、面及孔被钻通时的瞬间，存在负载突变的可能，因此考虑在工作进给过程中采用具有压差补偿的进口调速阀的调速方式，且在回油路上设置背压阀。 由于选定了节流调速方案，所以油路采用开式循环回路，以提高散热效率，防止油温过高。 从工况图中可以清楚地看到，在这个液压系统的工作循环内，液压要求油源交替地提供低压大流量和 高压小流量的油液，而快进快退所需的时间t1和工进所需的时间t2分别为T1=(L1/v1)+(L3/v3)=(0.3/5/60)+（0.38/5/60)=8.16s T2=L2/V2=0.08/0.5/60=9.6s也就是T2/T1=1.17因此从提高系统效率，节省能量角度来看，如果选用单个定量泵
11、作为整个系统的油源，液压系统会有大流量溢流状态，从而造成能量的损失，这样的设计显然是不合理的。 如果采用一个大流量定量泵和一个小流量定量泵双泵串联的供油方式，由双联泵组成的油源在工进和快进过程所输出的流量是不同的，此时液压系统在整个工作循环过程中所需要消耗的功率估大，除采用双联泵作为油源外，也可选用限压式变量泵作为油源，但限压式变量泵结构复杂，成本高，且流量突变时液压冲击较大，工作平稳性差，最后确定选用双联液压泵供油方案，有利于降低能耗和生产成本，如右图3.3 选择快速运动和换向回路 根据本设计的运动方式和要求，采用差动连接于双泵供油两种快速运动回路来实现快速运动，即快进时，由大小泵同时供油，
12、液压缸实现差动连接。 本设计采用二位二通电磁阀的速度换接回路，控制由快进转为工进。与采用行程阀相比，电磁阀可直接安装在液压站上，由工作台的行程开关控制，管路较简单，行程大小也容易调整，另外采用液控顺序阀与单向阀来切断差动油路。因此速度换接回路为行程与压力联合控制形式。 3.4速度换接回路的选择 所设计多轴钻床液压系统对换向平稳性的要求不高，流量不大，压力不高，所以选用价格较低的电磁换向阀换向回路即可。为便于实现差动连接，选用三位五通电磁换向阀。为了调整方便和便于增设液压夹紧支路，应考虑选用Y型中位机能。 由前述计算可知，当工作台从快进转为工进时，进入液压缸的流量由14.11L/min降到2.5
13、1L/min，可选二位二通行程换向阀来进行速度换接，以减少速度换接过程中的液压冲击，如下图所示，由于工作压力较低，控制阀均用普通滑阀式结构即可。由工进转为快退时，在回路上并联了一个单向阀以实现速度换接，为了控制轴向加工尺寸，提高换向位置精度，采用死挡块加压力继电器的行程终点转换控制其中左图为换向回路，右图为速度切换回路。 参考同类组合机床，选用双作用叶片泵供油，调速阀进油节流阀调速的开式回路，溢流阀做定压阀。为了换速以及液压缸快退时运动的平稳性，回油路上设置背压阀，初定背压值Pb=0.8MP。 3.5组成液压系统原理图 选定调速方案和液压基本回路后，再增添一些必要的元件和配置一些辅助性油路，如控制油路，润滑油路，测压油路等，并对回路进行归并和整理，就可将液压回路合成为液压系统，即组成如下图所示的液压系统图。 电磁铁的动作顺序表如下表 工况元件1YA2YA3YA行程阀快进+-减速+-+工进+-+死档铁听留+-+快退-+-+原位停止-
