机电液综合课程设计-常福军

机电液综合课程设计

题目：卧式铣削专用机床设计

学院：机械工程学院

年级：08 专业：机械工程及自动化班级：机械08-1班学号：0804010102

姓名：

指导教师：

任务书

现有一台卧式铣削专用机床。

1、技术参数

（1）运动部件重量为25000N，最大铣削力为18000N（采用平面导轨），夹紧力为30000N。（2）快进、快退速度为5m/min，工进速度为100~200mm/min。

（3）主液压缸最大行程为400mm，其中工进行程为180mm；夹紧缸行程为20mm。

（4）夹紧时间为1s。

（5）平面导轨与工作台之间的摩擦系数f jing=0.2，f dong=0.1

2、要求液压系统完成的工作循环

工件夹紧→工作台快进→工作台工进→工作台快退→工件松开

具体要求：（1）每一次循环结束，主轴电机和液压电机不停止。

（2）机床具有“半自动”和“调整”两种工作状态，机床处于“调整”工作循环时，可分别实现对液压滑台的单独点动控制。

3、需完成的设计任务如下：

（1）计算主运动的切削力、并选择动力部件。

（2）计算液压系统（进给系统）各工作阶段的负载，并选择液压系统的电机、泵和阀。（3）绘制液压系统原理图。

（4）根据工作循环确定电磁阀磁铁的动作表，选择液压控制系统的输入和输出设备，绘制PLC(C型)的端子接线图。

（5）PLC的梯形图控制程序。

（6）编写设计说明书（5000字以上）。

参考书：（1）章宏甲等，液压与气压传动，北京；机械工业出版社，2003

（2）赵永成等，机电传动控制，北京；中国计量出版社

（3）液压手册

（4）可编程序控制器

目录

1.液压系统设计

1.1工况分析 (3)

1.1.1主液压缸负载 (3)

1.1.2夹紧缸负载 (3)

1.2确定执行件主要参数 (4)

1.2.1主液压缸内径D及活塞杆外径d (4)

1.2.2夹紧缸内径D及活塞杆外径d (4)

1.2.3液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值 (5)

1.3设计液压系统方案和拟定液压系统原理图 (6)

1.3.1设计液压系统方案 (6)

1.3.2液压系统合成 (6)

1.4选择液压元件 (7)

1.4.1选择液压泵、驱动电机 (7)

1.4.2液压缸进、出流量 (7)

1.4.3液压元件的选择 (8)

1.4.4油管、油箱的选择 (8)

1.5液压系统性能估算 (9)

1.5.1验算系统压力损失并确定溢流阀的调整值 (9)

1.5.2验算油液温升 (10)

2.PLC设计 (11)

2.1电磁阀磁铁的动作 (11)

2.2PLC端子接线图 (11)

2.3PLC梯形图控制程序 (12)

3.心得体会.. (13)

参考文献 (14)

1.液压系统设计

1.1工况分析

1.1.1主液压缸负载

工作台往复直线运动，要求完成工艺过程是快进→工进→快退

速度分析：快进速度v 1=5 m/min ，快退速度v 3=5 m/min 。设加速时间为0.15s 。 工进速度v 3=0.1 m/min -0.2 m/min 取v 3=0.15 m/min 负载分析：外负载F g =18000N 惯性负载：N t v m

F m 141760

81.915.0525000=⨯⨯=∆∆= 阻力负载：向力 F n =mg =25000N

静摩擦阻力F=f jing Fn =5000N 动摩擦阻力F=f dong Fn =2500N

由此得出主液压缸在各工作阶段的负载如表1所示

表1 主液压缸各工作阶段负载

按上表数值绘制负载和速度图如图1所示。

1.1.2夹紧缸负载

夹紧缸的工艺要求：夹紧→保持→松开 速度分析：v=s/t=1.2m/min 加速时间为0.1 负载分析：外负载F g =30000N 惯性负载：N t v m

F m 5101

.06081.92.130000=⨯⨯=∆∆= 阻力负载：法向力 F n =mg =25000N

静摩擦阻力F=f jing Fn =5000N 动摩擦阻力F=f dong Fn =2500N

由此得出夹紧液压缸在各工作阶段的负载如表2所示

表2 夹紧液压缸各工作阶段负载

1.2确定执行件主要参数

1.2.1主液压缸内径D 及活塞杆外径d

查[1]表8-7和8-8 专用机床最大负载20500N 时液压系统压力P 1=3MPa 。

铣床工作台体积小，机构简单，工作可靠且负载功率不大，故采用单泵供油，单活塞杆式液压缸差动连接实现快进，因此无杆腔的面积A 1与有杆腔的面积A 2的比值φ=A 1/A 2=2。

在铣削平面时，液压缸回路上必须有背压P ，以防止滑台前冲。查[1]表8-3取P 2=1MPa 。快进时液压缸虽做差动连接，管路中有压力损失，有杆腔的压力应大于无杆腔，取ΔP=0.5MPa 快退时回油腔中是有背压的，这时取P 2=1MPa.

在工进时，负载F 最大，机械效率96.0=m η所以： 液压缸面积)](/[212P P F A m -=ϕη 主液压缸内径m A D 068.041

==

π

及活塞杆外径m D d 048.0707.0== 解得：D=106mm d=74.9mm

将这些直径按GB/T2348-2001圆整就近标准值得：

D=110mm d=80mm

由此求的液压缸两腔的实际有效面积为:

A 1=95.03c m 2 A 2=48.25 c m 2

1.2.2夹紧缸内径D 及活塞杆外径d

夹紧缸的工作要求较主液压缸简单，可以采用相同的样式，以相同的方法进行分析可得： D=140mm d=90mm A 1=153.93 c m 2 A 2=63.61 c m 2