液压课程设计

机械工程学院

B：卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统设计

专业: 班级: 姓名: 学号: 指

导教师:

1304061033 2015.12.15

机械设计制造与自动化

1301 班

王鹏飞

国民

《液压与气动技术》课程设计任务书

一、主要任务与目标

任务：设计一个卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统

目标：设计要求滑台实现“快进f工进f快退f停止”工作循环。已知：机床有主轴11个，其中7个用于钻4>13.9mm的孔，4个用于钻4）& 5mm的孔。刀具材料为高速钢，工件材料为铸铁，硬度为240HBW,机床工作部件总质量为nrlOOOKg：快进速度％、快退速度乞均为5. 5m/S,快进行程长度L产100mm,工进行程长度为L:=50mm,往复运动的加速、减速时间不大于0. 157S,动力滑台采用平导轨，静摩擦系数fF0.2,动摩擦系数fFO.l；液压系统的执行元件为液压缸。

二、主要内容

（1）熟悉设计•任务，明确设计及目标。

（2）根据设计要求和已学过的设计流程，拟定系统工作原理图。

（3）计算各元件的参数并验算。

（4）元件选型。

（5）编制文件，绘制速度、负载图谱。

三、工作量要求

完成规定的任务，总字数3000〜4000字。

四、时间要求

本课程设计于2015. 12. 18前完成

1负载与运动分析 (1)

2负载图和速度图的绘制 (1)

3确定液压缸的主要参数 (2)

3. 1初选液压缸工作压力 (2)

3.2计算液压缸主要尺寸 (2)

3.3各阶段压力、流量、功率的计算 (3)

4 液压系统图的拟定 (4)

4.1液压回路的选择 (4)

4.2液压回路的综合 (6)

5液压元件的选择 (8)

5.1液压泵的选择 (8)

5.2阀类元件及辅助元件的选择 (9)

5.3油管的选择 (9)

5.4油箱的计算 (10)

6液压系统性能的验算 (10)

6.1验算系统压力损失并确定压力阀的调整值 (10)

6. 1. 1 快进 (10)

6. 1.2 工进 (11)

6. 1. 3 快退 (11)

6.2油液温升验算 (11)

7油箱设计 (12)

7.1壁厚、箱顶及箱顶元件的设计 (12)

7.2箱壁、清洗孔、吊耳、液位计设计 (13)

7.3箱底、放油塞及支架设计 (13)

7.4油箱内隔板及除气网设置 (13)

1.负载与运动分析

负载分析中，暂不考虑回油腔的背压力，液压缸的密封装置产生的摩擦阻力在机械效率中加以考虑。因工作部件是卧式放置，重力的水平分力为零，这样需要考虑的力有：夹紧力，导轨摩擦力，惯性力。

在对液压系统进行工况分析时，本设计实例只考虑组合机床动力滑台所受到的工作负载、惯性负载和机械摩擦阻力负载，其他负载可忽略。

1.切削负载尺

工作负载是在工作过程中由于机器特左的工作情况而产生的负载，对于金属切削机床液压系统来说，沿液压缸轴线方向的切削力即为工作负载。

切削负载(确龙切削负载应具备机械切削加工方而的知识)用髙速钢钻头(单个)钻铸铁孔时的轴向切削力片(单位为N)为

F t = 25.5D严(HBW严(8—1) 式中：D--- 钻头直径，单位为mm；

.v ---- 每转进给量，单位为mm/r；

HBW——^件硬度,HBW=240a

根据组合机床加工特点，钻孔时主轴转速舁和每转进给量s按“组合机床设计手册"取：对13.9mm 的孔：?>i=360r / min, s j=0.147mm / r：

对®8.5mm 的孔：/?2=550r / min, 5 2=0.096mm / r：所以，系统总的切削负载片为：F(=7x25.5x 13.9x0.147°s x240°Mx25.5x8.5x0.096°8x24006=17907N 令Ft=Fg=17907N

2.惯性负载

往复运动的加速，减速时间不希望超过0.157,，所以取△/为0.157S

Fm=mA v/z\t= 1000x5.5/(60x0.157)N=583N

3 •阻力负载

机床工作部件对动力滑台导轨的法向力为：

F n=mg=9810N

静摩擦阻力：

F d=f s F n=0.2x9810N= 1962N

动摩擦阻力：

F ld=f d Fn=0」x9810N=981N

如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响，并设液压缸的机械效率入二0. 9, 根据上述负载力汁算结果，可得出液压缸在各个工况下所受到的负载力和液压缸所需推力情况由此得岀液压缸在各工作阶段的负载如表8-1所列。

2负载图和速度图的绘制

根据工作循环（总行程Ll+L2=150mm 工进速度V2=msE2S2=53mm/min,绘制动力滑台速度 图,负载图（如图所示九

-1962 负载图 3确定液压系统主要参数

3.1确定液压缸工作压力

由表2和表3可知，组合机床液压系统在最大负载约为32OOON 时宜取4MPao 负载/ KN <5 5“10 10~20 20~30 30'50 >50

工作压力/MPa < 0.旷1 1・5~2 2. 5“3

3~4 •P5 25 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/Mpa

0.旷2 3~5 2'8 8~10 10~18 20~32 3. 2计算液压缸主要尺寸

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，应确左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汕孔的有利条件，最好采用活塞杆固泄，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il •成无杆腔工作而积A 是有杆

腔工作而积企两倍的形式，即活塞杆直径/与缸筒直径Q 呈d 二0. 707Z?的关系。

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肚的背压（通过设置背压阀的方式），选取此背压值为

Pb=0. 6MPa<>

FN 18888.

1564

1962 981

50

100 150 -981 速度图

L mm