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1、课程设计说明书目录绪论. 11 钻镗液压机床的设计 21.1 机床的设计要求 . 21.2 机床的设计参数 22 执行元件的选择 . 32.1 分析系统工况 . 32.1.1 工作负载 32.1.2 惯性负载 32.1.3 阻力负载 32.2 负载循环图和速度循环图的绘制 . 32.3 主要参数的确定 . 52.3.1 初选液压缸工作压力 . 52.3.2 确定液压缸主要尺寸 . 52.3.3 计算最大流量需求 . 63 拟定液压系统原理图 83.1 速度控制回路的选择 83.2 换向和速度换接回路的选择 83.3 油源的选择 93.4 压力控制回路的选择 104 液压元件的选择 . 124.
2、1 确定液压泵和电机规格 124.1.1 计算液压泵的最大工作压力 124.1.2 计算总流量 124.1.3 电机的选择 134.2 阀类元件和辅助元件的选择 134.2.1 阀类元件的选择 . 134.3 油管的选择 . 144.4 油箱的设计 154.4.1 油箱长宽高的确定 154.4.2 各种油管的尺寸 165 验算液压系统性能 . 165.1 验算系统压力损失 . 165.2 验算系统发热与温升 . 196 设计总结 . 217 参考文献 . 22绪论随着科学技术和工业生产的飞跃发展，国民经济各个部门迫切需要各种各样的质量 优、性能好、能耗低、价格廉的液压机床产品。其中，产品设计是
3、决定产品性能、质量、 水平、市场竞争能力和经济效益的重要环节。产品的设计包括液压系统的功能分析、工 作原理方案设计和液压传动方案设计等。这些设计内容可作为液压传动课程设计的内 容。很明显，液压系统设计本身如果存在问题，常常属于根本性的问题，可能造成液压 机床的灾难性的失误。因此我们必须重视对学生进行液压传动设计能力的培养。作为一种高效率的专用机床，组合机床在大批、大量机械加工生产中应用广泛。本 次课程设计将以组合机床动力滑台液压系统设计为例，介绍该组合机床液压系统的设计 方法和设计步骤，其中包括组合机床动力滑台液压系统的工况分析、主要参数确定、液 压系统原理图的拟定、液压元件的选择以及系统性能
4、验算等。组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和 夹具而组成的半自动或自动专用机床。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或 多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。组合机床兼有低成本和 高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。组合机 床通常采用多轴、多刀、多面、多工位同时加工的方式，能完成钻、扩、铰、镗孔、攻 丝、车、铳、磨削及其他精加工工序，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。液压系统 由于具有结构简单、动作灵活、操作方便、调速范围大、可无级连读调节等优点，在组 合机床中得到了广泛应用。1钻镗液压机床的设计1.1
5、机床的设计要求设计一台钻镗两用组合机床的液压系统,要求液压系统完“快进一工进一快退一停 止”的工作循环及共建的定位与夹紧。已知：最大切削力12000N移动部件总重量18000N 工作台快进行程为200mm工进行程为200mm快进、快退的速度为5m/min,工进速度 应在(20100) mm/min范围内无级调速；加、减速时间为 0.2s，导轨为平导轨，静摩 擦系数0.2，动摩擦系数0.1。共建所需夹紧力不得超过6000N最小不低于4000N有 松开到夹紧的时间为1s，夹紧缸的行程为40m1.2机床的设计参数系统设计参数如表1所示，动力滑台采用平面导轨，其静、动摩擦系数分别为fs =0.2、fd
6、 = 0.1。I1=200mm l2=200mm 13=400mm其主要设计参数如表 1-1表1-1设计参数参数数值切削阻力(N)12000滑台自重(N)18000快进、快退速度(m/min)5工进速度(mm/min)20100最大仃程(mm)400工进行程(mm)200启动换向时间(s)0.2液压缸机械效率0.92执行元件的选择2.1分析系统工况工作负载钻镗两用组合机床的液压系统中，钻镗的轴向切削力为Ft o根据题意，最大切削力为12000N2.1.2惯性负载惯性负载Fmv m t120005765N9.860 0.22.1.3阻力负载静摩擦阻力Ffs0.2180003600N动摩擦阻力Ff
7、d0.1180001800N由此可得出液压缸的在各工作阶段的负载如表2-1表2-1液压缸的在各工作阶段的负载工况负载组成负载值F推力F/ m启动F Ffs3600N4000N加速FF fdF m2565N2850N快进FFfd1800N2000N工进FFfdFt13800N15333N快退FFfd1800N2000N2.2负载循环图和速度循环图的绘制根据表2-1中计算结果，绘制组合机床动力滑台液压系统的负载循环图如图2-1所示图2-1图2-1表明，当组合机床动力滑台处于工作进给状态时，负载力最大为 15333N其他工况下负载力相对较小。所设计组合机床动力滑台液压系统的速度循环图可根据已知的设计
8、参数进行绘制，已知快进和快退速度V仁V2=5m/min快进行程 L1=200mm工进行程L2=200mm快退行程L3=400mm工进速度 V2=2CH 100mm/min根据上述已知数 据绘制组合机床动力滑台液压系统的速度循环图如图2-2所示。2-2组合机床液压系统速度循环图2.3主要参数的确定231初选液压缸工作压力所设计的动力滑台在工进时负载最大，其值为15333N其它工况时的负载都相对较低，参考表2-2和表2-3按照负载大小或按照液压系统应用场合来选择 工作压力的方法，初选液压缸的工作压力pi=3MPa表2-2按负载选择工作压力负载/ KN50工作压力/MPa 5表2-3各种机械常用的系
9、统工作压力机械类型机床农业机械小型工程机械建筑机械 液压凿岩机液压机大中型挖掘机重型机械起重运输机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力/MPa0.82352881010182032确定液压缸主要尺寸由于工作进给速度与快速运动速度差别较大，且快进、快退速度要求相等， 从降低总流量需求考虑，应确定采用单杆双作用液压缸的差动连接方式。通常利 用差动液压缸活塞杆较粗、可以在活塞杆中设置通油孔的有利条件，最好采用活 塞杆固定，而液压缸缸体随滑台运动的常用典型安装形式。这种情况下，应把液 压缸设计成无杆腔工作面积 Ai是有杆腔工作面积A2两倍的形式，即活塞杆直径 d与缸筒直径D呈d = 0.707D的关系。
10、工进过程中，当孔被钻通时，由于负载突然消失，液压缸有可能会发生前冲 的现象，因此液压缸的回油腔应设置一定的背压（通过设置背压阀的方式），执行 元件的背压力如表2-4，从表中选取此背压值为p2=0.8MPa表2-4执行元件背压力系统类型背压力/MPa简单系统或轻载节流调速系统0.20.5回油路带调速阀的系统0.40.6回油路设置有背压阀的系统0.51.5用补油泵的闭式回路0.81.5回油路较复杂的工程机械1.23回油路较短且直接回油可忽略不计快进时液压缸虽然作差动连接（即有杆腔与无杆腔均与液压泵的来油连接）但连接管路中不可避免地存在着压降厶 P,且有杆腔的压力必须大于无杆腔，估 算时取 P0.5
11、MPa。快退时回油腔中也是有背压的，这时选取被压值R =0.5MPcb工进时液压缸的推力计算公式为F / mA1P1A2P2A1P1 (Ai/2) P2,P2FP26A/(R)15333106 /(3m2液压缸缸筒直径为因此，根据已知参数，液压缸无杆腔的有效作用面积可计算为D64 0.006 100.8 2 )0.006m2 287mm由于有前述差动液压缸缸筒和活塞杆直径之间的关系， d = 0.707D，因此活 塞杆直径为d=0.707 87=62mm取整后取液压缸缸筒直径为 D=90mm活塞杆直径 为 d=70mm表2-5按工作压力选取 d/D 此时液压缸两腔的实际有效面积分别为：A1D2
12、.4 63.62cm2A1(D2 d2).4 35.34cm2计算最大流量需求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=(A-A) X/1=14.14L/min工作台在快退过程中所需要的流量为q快退 =A 2=17.67L/min工作台在工进过程中所需要的流量为q 工进=A1X/1 =0.130.64 L/min其中最大流量为快进流量为17.67L/min。根据上述液压缸直径及流量计算结果，进一步计算液压缸在各个工作阶段中 的压力、流量和功率值，如表 3所示。表2-5 各工况下的主要参数值工况推力回油腔压进油腔输入流输入功计算公式F /N力 P2/MPa压力P/M
13、Pa量q/L.min-1率 P/Kw快进启动400001.41P1= q=(AA2)v 1P=p1q p2=p1 +A p加速28502.131.63恒速20001.831.3314.140.31工进153330.82.850.13 0.640.06 0.31P1=(F +p2A2)/A 1 q=Av2 P=pq快退起动400001.13P1=(F +p2A1)/A 2 q=A?v3 P=p1q加速28500.51.71恒速20000.51.4717.670.49把表2-5中计算结果绘制成工况图，如图2-3所示200131工400cl里t 47L. 131 TL图2-3组合机床液压缸工况图3 拟定液压系统原理图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 速度控制回路的选择工况图 2-3 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
