专用铣床液压系统设计解读

1。设计要求

设计要求是进行每项工程设计的依据。在制定基本方案并进一步着手液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚。

1）主机的概况：用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等；

2）液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何； 3）液压驱动机构的运动形式，运动速度； 4）各动作机构的载荷大小及其性质；

5）对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求； 6）自动化程序、操作控制方式的要求；

7）对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求； 8）对效率、成本等方面的要求。 制定基本方案和绘制液压系统图

2 负载分析

（一） 外负载 max c F =3500N 其中max c F 表示最大切削力。

对于专用铣床铣削时铣刀所承受的主切削力大小（单位N ）为：

c p F Pfa (N)

式中 P — 单位切削力（2/N mm ）

f — 每转进给量（mm/r ）

p a — 背吃刀量（mm ） 下面将进行具体参数的计算：

由公式 f u fn = 可得 （其中f u 表示每分钟进给速度，n 表示铣刀的转速） 由设计依据可知 n=300r/min ??工进速度f u =60—1000mm/min ，故我们取f u =300mm/min 。 300

1/300

f u f mm r n =

=

= 对于单位切削力P ，由以下的常用金属材料的单位切削力表可得，我们选P=20002/N mm 。

对于铣削背吃刀量p a ,我们选用硬质合金铣刀，查铣工计算手册可得，取p a =1.5mm 。

根据以上的公式 c p F Pfa =可得：

20001 1.53000()c p F Pfa N ==⨯⨯=

因为3000

静摩擦力：Ffj=（G1+G2）·fj

其中 Ffj —静摩擦力N G1、G2—工作台及工件的重量N fj —静摩擦系数

由设计依据可得：Ffj=（G1+G2）·fj=(4000+1800)X0.2=1160N 动摩擦力Ffd=（G1+G2）·fd 其中 Ffd —动摩擦力N fd —动摩擦系数

同理可得： Ffd=（G1+G2）·fd=(4000+1800)X0.1=580N

（三） 惯性负载

机床工作部件的总质量m=（G1+G2）/g=5800/9.81=592kg

惯性力Fm=m ·a=5

592493600.1

⨯

=⨯N 其中：a —执行元件加速度 m/s ² 0t u u

a t

-=

ut —执行元件末速度 m/s ² u0—执行元件初速度m/s ² t —执行元件加速时间s

因此，执行元件在各动作阶段中负载计算如下表所示：

按上表的数值绘制负载如图所示。

对于速度而言，设计依据中已经有了明确的说明，所以按照设计依

据绘制如下：

图2铣床液压缸速度图

3、初步确定油缸参数，绘制工况图

1、初选油缸的工作压力、

由上可以知道，铣床的最大负载F=3580N，根据下表可得：表按负载选择液压执行元件的工作压力

选系统的工作压力P1=2Mpa。

由设计要求可知，导轨要求快进、快退的速度相等，故液压缸选用单活塞杆式的，快进时采用差动连接，且液压缸活塞杆直径d≈0.7D。快进和工进的速度换接用三位四通电磁阀来实现。

铣床液压系统的功率不大，为使系统结构简单，工作可靠，决定采

用定量泵供油。考虑到铣床可能受到负值负载，故采用调速阀的进油节流加背压阀的调速回路，所以回油路上具有背压P2，取背压P2=0.5Mpa 。 2、计算油缸尺寸

可根据油缸的结构及连接方式计算油缸的面积、油缸直径D 及活塞杆直径d 计算出后应按标准予以圆整，然后再计算油缸的面积： 此时由工进时的负载值按计算公式计算液压缸面积：

6226

123580

1065.510()

0.96(220.5)10

m F

A m p p ηϕ-=

=

=⨯-⨯-⨯ 621222213110A A A m ϕ-===⨯

0.052D m =

== 0.7070.7070.0520.037d D m m ==⨯= 在将这些直径按照国标圆整成标准值得：

D=0.06m, d=0.04m

由此就求得液压缸两腔的实际有效面积为

2

4

2

128.26104

D A m π-=

=⨯，22422()

15.7104

D d A m π--=

=⨯。

3、油缸各工况的压力、流量、功率的计算

（1）、工进时油缸需要的流量Q 工进 3/min m

Q 工进= A1·U 工进=4328.26100.30.0008/min m -⨯⨯= A1:工进时油压作用的面积2m U 工进—工进时油缸的速度 mm/min (2)、快进时油缸需要的流量Q 快进 3/min m

差动连接时:Q 快进=(A1-A2) ·U 快进

=

4315.71050.0063/min m --⨯⨯=（28.26） A1、A2—分别表示油缸活塞腔、活塞杆截面积 m ² U 快进—油缸快进时的速度mm/min (3)、快退时油缸需要的流量Q 快退 , 3/min m

Q 快退= A2·U 快退

=4315.71050.0078/min m -⨯⨯=

U 快退—油缸退回时的速度, mm/min

(4)、工进时油缸的压力

1221(/)/ 1.60m p F p A A MPa η=+=

P 2—为工进时回油腔的背压,上面已经选取为0.5Mpa 。 （5）、快进时油缸压力

212(/)/0.96m p F pA A A MPa η=+-=启动（） 212

(/)/ 1.26m p F pA A A MPa η=+-=加速（） 212

(/)/0.86m p F pA A A MPa η=+-=快速（） 这里：F 分别表示快速启动、加速、快速时油缸的推力， P —分别表示快速启动、加速、快速时油缸的压力。

p ∆表示管路中压力损失大小，这里我们取值为0.3Mpa 。

（6）、快退时油缸压力

212/)/0.77m P F P A A MPa η=+=启动（

212/)/ 1.61m P F P A A MPa η=

+=加速（ 212/)/ 1.28m P F P A A MPa η=

+=快退（