毕业设计：CK6163数控车床卡紧,尾座顶紧及预紧液压系统（定稿）.doc

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1、毕业设计：CK6163数控车床卡紧,尾座顶紧及预紧液压系统定稿 本次设计中在充分借鉴前人经验的同时，融入了在大学几年里学习到的液压传动及机械方面的知识，以及本人的一些创新，将工业上应用比拟广泛的CK6163数控车床的卡盘卡紧，尾座顶紧，以及中心架夹紧三个动作，由常见的机械装置改装成由液压动力驱动的液压传动装置。其工作原理是：由油缸卡紧，尾座顶紧，及中心架夹紧系统，经吊头连接，通过液压油在油缸上下腔的施压与排放，推动活塞杆在油缸中伸缩，使其对系统实施推力或拉力，完成卡盘卡紧，尾座顶紧，及中心架夹紧三个动作。 这样设计的优点是，一方面，数控机床的液压油为柔性工作介质，比机械传动时产生的振动要少的多

2、，有利于数控机床的平稳运行。另一方面，由于液压系统采用的行程检测装置测量准确，可更加真实地反映数控机床在卡紧，尾座顶紧，及中心架夹紧三个动作完成的具体情况，并通过PLC可编程控制，实现卡紧，尾座顶紧，及中心架夹紧三个动作的自动化控制。 其意义是,将液压系统应用于数控车床CK6163，使其与数控NC技术完美结合，从而实现了先进技术的推广，并且完成了机床动作由手动完成向半自动乃至全自动的推进，大大提高了CK6163数控机床的自动化程度，大大提高了劳动生产效率，为解放劳动力开展生产力迈出了重要的一步。 本次设计的目的，毕业设计是对大学生活中从事机械及液压知识学习的一个总结，也是提高我们大学生综合运用

3、所学知识和技能解决问题能力的一个重要环节，更是对大学阶段所学关于机械及液压知识和实际动手能力的一个考察。通过这次考察，不但可以提高我们的综合训练设计能力、科研能力，其中包括实际动手能力、查阅文献能力，撰写论文能力，还是一次十分难得的提高创新能力的时机，并且使我在以下几个方面得到训练： 1、了解液压传动系统设计的根本方法和设计要求，培养学生运用所学理论知识解决具体工程技术问题的能力。 2、掌握液压传动系统的设计步骤，熟悉设计的有关技术文件，标准设计手册及相关元件的国家标准。 3、根据设计任务要求，进行工况分析和确定液压系统的液压元件拟定出液压系统，并对液压系统主要性能作必要的设计计算。 针对大学

4、中所学的机械及液压方面的知识，我选择这个课题来完成我的毕业设计，并进行了大量的实地调研考察，尝试和论证。本次设计中主要以课本和搜集来的各种资料作为依据，基于所学的知识，从简单入手，循序渐进，逐步掌握设计的一般方法和步骤，让我把知识掌握的更加牢固，并把所学的知识融成一个体系，以适应将来实际工作的需要。由于初次设计，所学知识又存在大量局限，实际经验也存在着大量的缺乏，因此对一些问题可能考虑不周，致使设计中难免会存在有某些缺点和错误，恳请各位老师批评指正。第一章 CK6163数控机床液压系统设计的立题依据及方案论证 1.1液压系统设计的立题依据及课题来源 现代机械一般多是机械、电气、液压三者紧密联系

5、，结合的一个综合体。液压传动与机械传动、电气传动并列为三大传统形式，液压传动系统的设计在现代机械的设计工作中占有重要的地位由于液压技术广泛应用了高技术成果，如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、磨擦磨损技术、可靠性技术及新工艺和新材料，使传统技术有了新的开展，也使液压系统和元件的质量、水平有一定的提高。尽管如此，走向二十一世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改良和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。2.2多方案的比拟和论证2.3最终方案的制定和说明 液压卡盘的运动分析 根据对普通CK6163数控车床机床卡盘卡紧动作的观察和分析可知，液压卡盘执行元件，即液压缸运动过

6、程可分解为：向前卡紧，保持不动，向后松开。其运动循环图如下： 向前卡紧 向后松开 图1 卡盘液压缸运动循环图 液压尾座的运动分析 根据对普通CK6163数控车床机床尾座顶紧动作的观察和分析可知，液压尾座执行元件，即尾座油缸的运动过程可分解为：向前顶紧，保持不动，向后松开。其循环分析图如下： 向前顶紧 向后松开 图2 座液压缸运动循环图 液压中心架的运动分析 根据对普通CK6163数控车床机床中心架压紧动作的观察和分析可知，液压中心架执行元件，即中心架油缸的运动过程可分解为：向前压紧，保持不动，向后松开。其运动循环图如下： 向前压紧 向后松开 图3 中心架液压缸运动循环图 2.2液压系统的负载分

7、析 液压卡盘的负载分析 根据对液压卡盘的运动分析，液压卡盘液压缸的负载可分为惯性负载、弹性负载、粘性负载、各种摩擦负载如静摩擦、动摩擦等以及其它不随时间、位置等参数变化的恒值负载等。但主要的负载有：1启动时的静摩擦负载；2向前卡紧工进时的工作负载；3后退时的动摩擦负载。这些负载都是单向负载，是与运动方向相反的正值负载，近似为恒定的负载，并且负载力的方向与液压缸活塞轴线重合。 液压卡盘的主要作用是在加工工件时限制工件两个自由度，以卡紧工件，保证加工的顺利完成。 2、液压尾座的负载分析 液压尾座的负载类同于液压卡盘，在此不必再分析。 液压尾座的主要作用是在加工时顶紧工件，以保证加工精度。 3、液压

8、中心架的负载分析 液压中心架的负载类型与液压卡盘的类同，在次不必分析。 液压中心架的主要作用是在加工长轴类工件时，在卡盘和尾座中间支撑工件，以保证工件的刚度，提高加工精度。 第三章 CK6163数控机床液压系统设计计算 3.1 CK6163数控机床液压系统的设计要求MPa；液压卡盘夹紧时间：t 2.2s。 2液压尾座设计要求:最高压力4.5 MPa，换挡时间t 6s，尾座活塞杆最大行程L 280mm。 3液压中心架设计要求：最高压力为4.5MPa，换挡时间t 1s，中心架液压缸最大行程L 80mm。 4液压系统压力0.24.5MPa，预计液压系统使用流量：23L/min。 液压系统作为CK61

9、63数控机床的传动装置， 应采用结构比拟简单，设备外形尺寸小，能远距离传递大能量；能承受较大的载荷；没有复杂的传动机构；在室内的空气里能保证平安，动作迅速；操作、调节简单；过载保护简单可靠。 3.2 CK6163机床液压系统选型 1、液压回路的选择 根据液压系统的设计要求，本液压系统采用开式回路，即执行元件即液压缸的排油回油箱，工作介质油液经过冷却、沉淀后再进入液压泵的进口，再进行循环工作。 2、液压油液的选择 由于本次设计的液压系统为普通液压系统，因此选用矿油型液压油作为工作介质。又根据室内的工作状况，及北方冬夏工作温度变化较大的特点，冬季选用N32#液压油,夏季选用N46#液压油，通过液位

10、计YWZ-80T可观察油位和油温。液压油需半年更换一次,并清理油箱。 3、执行元件的选择 根据液压系统的运动分析，本设计中要实现的运动均为直线运动，故可采用活塞液压缸或柱塞液压缸。又因为只要求一个方向工作，反向退回，故采用单活塞杆液压缸，并且由于负载力与活塞杆轴线重合，故不必采用柱塞缸。 4、液压泵的选择 根据液压系统的设计要求，该系统最高压力p 4.5Mpa，故可以采用双作用叶片泵或齿轮泵。 3.3执行元件的工作参数 压缸的参数结构MPa; 2液压尾座液压缸：外作用力R 800kg，最大工作压力p 4MPa; 3液压中心架液压缸：外作用力R 200kg，最大工作压力p 4MPa; 2、液压缸

11、参数计算 1卡盘液压缸参数计算 液压卡盘一般选用德川MS105-MS200，查阅资料可知流量为20L/min压力为4MPa由此可选出VPVC-F40中低压力叶片泵。根据其压力、流量特性曲线可知所需电动机功率最大可为1.5kw。根据流量和压力可选出液压阀规格和型号.我们选用直径为6通用液压阀,流量为40L/min,压力为20MPa。 2尾座液压缸参数计算 液压缸负载F，其受力分析如图4，查文献2表20-2-15中公式 F 1 式中 R液压缸外作用力 液压缸总效率 查参考文献2表20-6-3及参考文献1中的经验公式，在额定压力下的液压缸，总效率为 0.9-0.95 ，取 0.93，变档阶段液压缸所

12、受外作用力F 800kg，代入公式1得： F 860kg 计算油缸面积A 0.002107 2107 计算液压缸直径D 51.8mm,可圆整为D 80mm,活塞杆直径d 0.5D 40mm。 计算所需流量Q 油缸无杆腔充满油液时油缸容积 V 50.2428 1.407 因为顶紧时间为300/50 6秒,也就是油缸的无杆腔充满油液需要6秒,因此计算流量Q Q V60/6 1.40760/6 14.07L/min 根据压力和流量可选择流量为23L/min,压力调整范围为0.85Mpa的液压泵即可满足要求。 3中心架液压缸参数计算 液压缸负载F，其液压缸受力分析同图4，查文献2表20-2-15中公式 F 2 式中 R液压缸外作用力 液压缸总效率 查参考文献2表20-6-3及参考文献1中的经验公式，在额定压力下的液压缸，总效率