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

湖南工业大学

课程设计

资料袋

机械工程学院学院（系、部）2013 ~ 20 14 学年第 1 学期

课程名称液压与气压传动指导教师罗中平职称教授

学生姓名曹炎斌专业班级机工1102班学号11495200131 题目组合机床动力滑台液压系统设计

成绩起止日期2013 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

2013—2014学年第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

完成期限：自2013 年12 月30 日至2014 年1 月 3 日共 1 周

指导教师（签字）：年月日系（教研室）主任（签字）：年月日

（课程设计名称）

设计说明书

（题目）

起止日期：2013 年12月19日至2014 年1 月 2 日

学生姓名曹炎斌

班级机工1102

学号11495200131

成绩

指导教师(签字)

机械工程学学院（部）

2013年12 月30 日

液压传动课程设计指导书

湖南工业大学机械工程学院

2013年12月

第一章明确液压系统的设计要求

要求设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统。设计要求

驱动动力滑台实现“快进→工进→快退→停止”的工作循环。液压系统的主要参数与性能要求如下：机床上有主轴16个，加工Φ13.9 mm 的孔14个，Φ8.5mm 的孔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、快退的速度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 ，往复运动的加速，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，液压系统中的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F W N 30500=

工作负载是在工作过程中由于机器特定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(确定切削负载应具备机械切削加工方面的知识)用高速钢钻头(单个)钻铸铁孔时的轴向切削力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。

根据组合机床加工特点，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 的孔：n 1=360r ／min ，s l =0.147mm ／r ； 对φ8.5mm 的孔：n 2=550r ／min ，s 2=0.096mm ／r ； 所以，系统总的切削负载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

往复运动的加速，减速时间为0.2s ，所以取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的法向力为：

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w η

=0.9，根据上述负载力计算结果，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出液压缸在各工作阶段的负载如表110-所列。

表8—1 液压缸在各工作阶段的负载R

工况 负载组成 负载值F 工况 负载组成 负载值F 启动 s n L f F F = 1960 快退 d n L f F F = 980 快进 d n L f F F = 980 停止 m fd F F F -= 522 工进 q d n L F f F F +=

31480

注：在负载分析中，没有考虑动力滑台上倾翻力矩的作用

按表8-1数值绘制的动力滑台负载图如图8-1(a)所示。

第三章 负载图和速度图的绘制

根据工作循环(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、工进和快退的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=⨯=

+= 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

所设计的动力滑台在工进时负载最大，在其它工况负载都不太高，参考表1和表2，初选液压缸的工作压力p 1=4MPa 。