卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统的课程设计样本

湖南工业大学

课程设计

资料袋

机械工程学院学院（系、部）~ 20 14 年第 1 学期

课程名称液压与气压传动指引教师罗中平职称专家

学生姓名曹炎斌专业班级机工1102班学号1149531 题目组合机床动力滑台液压系统设计

成绩起止日期年12 月19日～1014 年1月02日

目录清单

湖南工业大学

课程设计任务书

—第1学期

机械工程学院（系、部）机电一体化专业1102 班级课程名称：液压与气动

设计题目：组合机床动力滑台液压系统设计1 完毕期限：自年12 月30 日至年 1 月 3 日共 1 周

指引教师（签字）：年月日系（教研室）主任（签字）：年月日

（课程设计名称）

设计阐明书

（题目）

起止日期：年12月19日至年1 月2 日

学生姓名曹炎斌

班级机工1102 学号

成绩

指引教师(签字)

机械工程学学院（部）

12 月30 日

液压传动课程设计指引书

湖南工业大学机械工程学院

12月

第一章 明确液压系统设计规定

规定设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统。设计规定驱动动力滑台实现“快进→工进→快退→停止”工作循环。液压系统重要参数与性能规定如下：机床上有主轴16个，加工Φ13.9 mm 孔14个，Φ8.5mm 孔2个。刀具材料为高速钢，工件材料为铸铁，硬度为240HBS ，运动部件总质量G=9800N ，快进、快退速度v 1= v 3=5.5 m/min ，快进行程长度l 1=100mm ，工进行程长度l 2=50 mm ，往复运动加速，减速时间为0.2s ，动力滑台采用平导轨，其静摩擦系数f s =0.2，动摩擦系数f d =0.1，液压系统中执行元件使用液压缸。

第二章 负载与运动分析

负载分析中，暂不考虑回油腔背压力，液压缸密封装置产生摩擦阻力在机械效率中加以考虑。因工作部件是卧式放置，重力水平分力为零，这样需要考虑力有：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工作负载、惯性负载和机械摩擦阻力负载，其她负载可忽视。

（1）切削负载F W N 30500=

工作负载是在工作过程中由于机器特定工作状况而产生负载，对于金属切削机床液压系统来说，沿液压缸轴线方向切削力即为工作负载。

切削负载(拟定切削负载应具备机械切削加工方面知识)用高速钢钻头(单个)钻铸铁孔时轴向切削力F t (单位为N)为

6.08.0t )HB S (5.25Ds F = 2 (8—1)

式中：D ——钻头直径，单位为mm ； s ——每转进给量，单位为mm ／r ；

HBS ——铸件硬度。

依照组合机床加工特点，钻孔时主轴转速n 和每转进给量s 按“组合机床设计手册”取： 对φ13.9mm 孔：n 1=360r ／min ，s l =0.147mm ／r ； 对φ8.5mm 孔：n 2=550r ／min ，s 2=0.096mm ／r ； 因此，系统总切削负载F t 为：

N F w 30500240096.00.95.252240147.09.135.25146.08.06.08.0=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=

令Fw=Fq=30500N 2．惯性负载

往复运动加速，减速时间为0.2s ，因此取t ∆为0.2S

N t v g G t v m

F m 4582

.0605.51000=⨯⨯=∆∆⨯=∆∆=

3．阻力负载

机床工作部件对动力滑台导轨法向力为：

N G F n 9800==

静摩擦阻力：

N f f F n s tf 196098002.0=⨯==

动摩擦阻力：

N F f F n d fd 98098001.0=⨯==

加速负载： N t v m f F F d n L 1438/=∆∆+=

如果忽视切削力引起颠覆力矩对导轨摩擦力影响，并设液压缸机械效率

w η=0.9，依照上述

负载力计算成果，可得出液压缸在各个工况下所受到负载力和液压缸所需推力状况由此得出液压缸在各工作阶段负载如表110-所列。

表8—1 液压缸在各工作阶段负载R

第三章 负载图和速度图绘制

依照工作循环(总行程L1+L2=150mm 工进速度V2绘制动力滑台速

度图(如图8-1(b)所示。

快进、工进和快退时间可由下式分析求出。 快进 s v l t 09.1605

.51.0111=⨯==

工进 s v l t 6.5660053

.005.0222=⨯==

快退 s v l l t 63.1605

.515

.03123=⨯=+=

依照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 ）如图1(b),速度循环图如图1（c)所示。

初选液压缸工作压力

所设计动力滑台在工进时负载最大，在其他工况负载都不太高，参照表1和表2，初选液压缸工作压力p 1=4MPa 。

组合机床液压缸负载图和速度图

图1 速度负载循环图

a)工作循环图 b）负载速度图 c)负载速度图

第四章拟定液压系统重要参数4.1拟定液压缸工作压力

由表2和表3可知，组合机床液压系统在最大负载约为40000N时宜取5MP。

表2按负载选取工作压力

负载/KN <5 5~10 10~20 20~30 30~50 >50 工作压力/MPa < 0.8~1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~5 ≥5

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

起重运送机械磨床组合

机床

龙门

刨床

拉床

工作压力/Mpa 0.8~2 3~5 2~8 8~10 10~18 20~32

4.2计算液压缸重要构造参数

由于工作进给速度与迅速运动速度差别较大，且快进、快退速度规定相等，从减少总流量需求考虑，应拟定采用单杆双作用液压缸差动连接方式。普通运用差动液压缸活塞杆较粗、