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1、目 录 组合机床工况分析 3第2章 液压缸的主要参数的确定 4第3章 拟定液压系统图 6第4章 液压缸的机构设计 8设计总结 12参考资料 13 附录A液压系统原理图 附录B 液压缸结第1章 组合机床工况分析负载分析 工作负载：高速钻头钻铸铁空时的轴向切削力Ft与钻头直径 D，每转进给量s（以mm/r 计）和铸件硬度HB之间的经验算式为根据组合机床加工特点，钻孔时的主转速n和每转进给量s可选下列数值：对直径13.9的孔来说 360r/min，=0.147mm/r对直径8.5的孔来说 =550r/min，=0.096mm/r带入公式得：（14x25.5x13.9xx+2x25.5x8.5x）N=
2、30468N2）惯性负载 =(G/g)(V/t)=(9500/9.81)(7.8/(60/0.236)=533.4N3) 阻力分析 静摩擦分析 =0.18X9500N=1710N动摩擦分析 =0.12X9500N=1140N液压缸的机械效率取0.9，由此得出液压缸在各工作的负载如下表：工况 负载组成 负载值 F/N 推力 F*/N启动 F = 1710N 1900N加速 F = + 2243.4N 2492.7N快进 F = 1140 1266.7N工进 F =+ 31608N 35120N快退 F= 1140 1266/7N负载图和速度图的绘制负载图上按上面数值绘制，如下图A 所示。速度图按
3、已知数值 V1=V3=7.8m/min、L1=95mm 、L2=70 mm、快退行程L3=L2+L2=165mm和工进速度V2等绘制。如图B所示。其中V2有主轴转速及每转进给量求出，即 V2=53mm/minv/m/min 7.8F/N351200.05350 100 1501900 2492 L/mm1266.70 50 100 150-1266.7 L/mm -7.8图A 图第2章 液压缸的主要参数的确定由表 1.0可知，组合机床液压系统在最大负载35000N 时宜取P14Mpa。液压缸工作负载5000 5000100001000020000200003000030000400005000
4、0液压缸工作压力0.81 1.52 2.53 34 46 710表1.0鉴于动力滑台要求快进快退速度相等，这里的液压缸可选用单杆式的，并在快进时做差动连接。这种情况下液压缸无杆腔面积为A1 取为有杆腔工作面积的两倍，即活塞杆直径d 与缸筒D成d0.707D的关系。在钻孔加工时，液压缸回油路上必须具有背压p2，取p20.8Mpa，以防空杯钻通时滑台突然前冲。快进时液压缸虽然差动连接，单由于油管中有压降p存在，有杆腔的压力必须大于无杆腔，估算时p约等于0.5Mpa 。快退时会有腔中有背压的，这时p2亦可按0.5Mpa 估算。由工进时的推力计算液压缸面积：F/=A1P1 A2P2=A1P1-(A1/
5、2)P2故有 A1=（F/）/(P1-P2/2)=(35120)/(4 0.8/2)=0.0098 =98 D= =11.12 d=0.707D=7.86当按GB 2348-80 将这些直径圆整成就将近标准值时得：D=11 ,d8。由此求得液压缸两腔的实际有效面积为：A1=3.14/4=95.03,A2=3.14(- )/444.77。经检验，活塞杆的强度和稳定性均符合要求。根据上述D与d的值，可估算液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率，如表 2.0所示，并据此绘出工况图C所示：表2.0 液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率值工况 负载F/N 回油腔压力P2/Mpa进油腔压力P1/Mp
6、a输入流量Q/(L/min)输入功率P/kw计算式启动 1900N P2=0 0.434 - -回速 2492.7N 0.791 - -快进（差动）恒速 1266.7NP2=P1+P 0.622 35.19 0.39P1=(F+A2S2)/(A1-A2)Q=(A1-A2)V1P=P1Q1工进 35120N 0.8 4.054 0.5 0.034 P1=(F+P2A2)Q=A1V2P=P1Q启动 1900N P2=0 0.487 - -回速 2492.7N 1.45 - -快退恒速 1266.7N0.51.305 31.34 0.68P1=(F+P2A1)/A2Q=A2V2P=P1Q第3章 拟定
7、液压系统图3.1 选择液压回路(1)调速方式的选择液压系统的调速方式可分为节流调速回路、容积调速回路和容积节流调速回路三种形式。由工况得知，该液压系统功率小，滑台运动速度低，工作负载为阻力负载且工作中变化小，故可选用进油路节流调速回路，为防止钻通孔时负载突然消失引起运动部件的前冲现象，在回油路上加背压阀。(2)液压泵形式的选择 系统工作循环主要由低压大流量和高压小流量两个阶段组成，最大流量与最小流量的时间之比 。根据该情况，本方案决定采用大、小两个液压泵自动并联供油的油源方案。(3)速度换接方式的选择因钻孔工序对位置精度及工作平稳性要求不高，可选用行程调速阀和电磁换向阀。动作可靠，转换精度较高
8、。(4)快速回路与工进转快退控制方式的选择 为使快进快退速度相等，选用差动回路作快速回路。(5)调压和卸荷回路的选择 在双泵供油的油源形式确定后，调压和卸荷问题都已基本解决。即滑台工进时，高压小流量泵的出口压力由油源中的溢流阀调定，无需另设调压回路。在滑台工进和停止时，低压大流量泵通过液控顺序阀卸荷，高压小流量泵在滑台停止时虽未卸荷，但功率损失较小，故可不需再设卸荷回路。(6)夹紧油路的选择夹紧油路中串接减压阀，可根据工件夹紧力的需要调节并稳定其压力，即使主油路压力低于减压阀所调压力，因为有单向阀的存在，夹紧系统也能维持其压力(保压)。二位四通电磁换向阀的常态位置是夹紧工件，保证了操作安全可靠
9、。3.2组成系统系统原理图3.3 液压系统工作分析工件夹紧：电液换向阀处于中位状态，液压泵输出的压力油进入夹紧缸的左腔，右腔回油，活塞杆向右移动，将工件夹紧。夹紧后，液压缸左腔的压力升高，当油压超过压力继电器的调定值时，压力继电器发出信号指令使电磁铁1YA通电，液压缸8动作。快速前进：电磁铁1YA通电，电液换向阀左位接入系统，溢流阀17因系统压力不高仍处于关闭状态，这时液压缸8作差动连接，液压泵18输出最大量。系统中油液流动的情况为：进油路：液压泵18单向阀16换向阀10（左位）行程阀7（左位）液压缸8左腔 回油路：液压缸8右腔换向阀10（左位）单向阀3行程阀7（左位）液压缸8左腔工进阶段：工
10、进在滑台前进到预定位置，挡块压下行程阀7时开始，这时系统压力升高，溢流阀17打开，液压泵单泵供油，系统中油液流动情况为：进油路：液压泵18单向阀16换向阀10（左位）调速阀4液压缸8左腔回油路：液压缸8右腔换向阀10（左位）溢流阀2顺序阀1油箱停留阶段：停留在工进行进到碰上死挡块不再前进时开始，并在系统压力进一步升高，压力继电器9发出信号后终止。快退阶段：快退在压力继电器9发出信号后，电磁铁1YA断电、2YA通电时开始，这时系统压力下降，液压泵供油量增加，系统中油液的流动情况为：进油路：液压泵18单向阀16换向阀10（右位）液压缸8右腔回油路：液压缸8左腔单向阀6换向阀12（右位）油箱松开 ：
11、松开在挡块压下终点开关时3YA通电，夹紧缸松开。其油液流动情况为：进油路：液压泵18单向阀16减压阀15单向阀14换向阀13（右位）夹紧缸右腔回油路：夹紧缸左腔换向阀13（右位）油箱停止停止在滑台快速退回到原位，挡块压下终点开关，电磁铁2YA断电、换向阀10处于中位，液压泵卸荷，滑台停止运动。油路：液压泵18单向阀16换向阀10（中位）油箱第四章 液压缸的机构设计4.1 为满足本题目中液压系统 快进工进快退的使用要求，选用双作用单杆活塞缸。1）液压缸的组成：液压缸的结构基本上可分成缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置，以及排气装置五个部分。2）液压缸组件的连接方式：缸筒与缸盖的连接形式
12、，因法兰连接结构简单，容易加工，也易拆卸，故采用法兰连接，缸筒与缸底的连接形式也用法兰连接。活塞杆与活塞的连接方式选用螺纹连接，其结构简单，安装方便可靠。活塞杆导向部分的结构 活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导套的结构，以及密封、防尘、锁紧装置等。 3）活塞及活塞杆处密封圈的选用 活塞及活塞杆处密封圈的选用，应根据密封部位、使用部位、使用的压力、温度、运动速度的范围不同而选择O型的密封 圈。4）液压缸的缓冲装置 液压缸带动工作部件运动时，因运动件的质量大，运动速度较高，则在达到行程终点时，会产生液压冲击，甚至使活塞与缸筒端盖产生机械碰撞。为防止此现象的发生，在行程末端设置缓冲装置。常见
13、的缓冲装置有环状间隙节流缓冲装置，三角槽式节流缓冲装置，可调缓冲装置。5）液压缸排气装置 对于速度稳定性要求的机床液压缸，则需要设置排气装置。6）密封装置的选择选0形密封圈，因为其具有良好的密封性能，且结构紧凑，运动件的摩擦阻力小，装卸方便，容易制造，价格便宜等优点。4.2 液压缸设计需要注意的事项1）尽量使液压缸有不同情况下有不同情况，活塞杆在受拉状态下承受最大负载。2）考虑到液压缸有不同行程终了处的制动问题和液压缸的排气问题，缸内如无缓冲装置和排气装置，系统中需有相应措施。3）根据主机的工作要求和结构设计要求，正确确定液压缸的安装、固定方式，但液压缸只能一端定位。4）液压缸各部分的结构需根
14、据推荐结构形式和设计标准比较，尽可能做到简单、紧凑、加工、装配和维修方便。4.3 液压缸主要零件的材料和技术要求1）缸体 材料-灰铸铁: HT200,HT350。粗糙度-液压缸内圆柱表面粗糙度为Ra0.2 0.4um技术要求：a内径用H8-H9的配合b缸体与端盖采用螺纹连接，采用6H精度2）缸盖材料-35钢粗糙度-导向表面粗糙度为Ra0.8 1.6um技术要求：同轴度不大于分析： 缸体组件有与活塞组件构成密封的空腔，承受油压，因此缸体组件要有足够的强度，较高的表面精度，以承受活塞频繁的往复摩擦，保证活塞密封件的可靠密封，缸体组件指的是缸筒与缸盖，其使用材料与工作压力有关，当工作压力p10Mpa
15、时使用铸铁，当工作压力10Mpap20Mpa时使用铸刚或锻刚，本题目中工作压力的最大值为3.98 Mpa，故选用铸铁缸筒。缸盖的材料常用35号，40钢号锻件，或ZG 270-500.ZG310-570 及HT250. HT 300等灰铸铁。3）活塞材料-灰铸铁：HT300粗糙度-活塞外圆柱粗糙度Ra0.8 1.6um技术要求：活塞外径用橡胶密封即可取f7f9的配合，内孔与活塞杆的配合可取H8。4）活塞杆材料-实心：45钢，调质处理，粗糙度-杆外圆柱粗糙度为Ra0.40.8um技术要求：a调质2025HRCb活塞与导向套用 的配合，与活塞的连接可用 分析：活塞组件主要包括活塞，活塞杆，连接件等 。活塞杆是液压传力的主要零件，由于液压缸被用于不同的条件，因此要求活塞杆能经受压缩，拉伸，弯曲，振动，冲击等载荷作用，还必须具有耐磨，耐腐蚀性能，
