半自动化液压专用铣床液压系统设计大学本科毕业论文.doc
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1、半自动化液压专用铣床液压系统设计摘 要 本次毕业设计的是半自动液压专用铣床的液压设计,设计主要是将自己所学的知识结合辅助材料运用到设计中,初步掌握正确的设计思想和设计的基本方法步骤,巩固深化和扩大所学的知识,培养理论联系实际的工作方法和独立工作能力,以及达到正确绘制部件总装图和零件工作图等方面的基本训练及基本技能。整个设计主要完成了七个部分:参数的选择、方案的制定、液压系统的设计以及最后有关的验算。通过这次毕业设计锻炼了自己独立思考和严谨的求学态度,了解了半自动专用铣床液压系统的工作原理以及它的总体结构,同时我也明白了学习是一个长期积累的过程,在以后的工作、生活中都应该不断的学习,努力提高自己
2、知识和综合素质。关键词:液压设计;半自动;铣床;IABSTRACTThis graduation design is a special semi-automatic hydraulic milling machine hydraulic design, the design is mainly to use their learned knowledge combined with auxiliary materials to design, preliminary to master the basic method of the correct design idea and desig
3、n steps, consolidate deepen and expand the learned knowledge, cultivate the work method of theory with practice and ability to work independently, and achieve the correct map parts assembly and parts working drawing and other aspects of basic training and basic skill. The whole design mainly complet
4、ed seven parts: the choice of parameters, the consultation, the design of the hydraulic system, and finally the related calculation.Through this graduation design exercise their own independent thinking and rigorous learning attitude, understanding of the semi automatic special milling machine hydra
5、ulic system principle of work as well as its overall structure, at the same time, I also understand that learning is a long-term accumulation process, in the future work, life should continue to study, work hard to improve their knowledge and comprehensive qualityKey words:hydraulic;semi-auto ;milli
6、ng machine;目录摘 要IABSTRACTII目录11绪论21.1本课题的研究内容和意义21.2国内外的发展概况21.3本课题应达到的要求21.4设计目的21.5设计内容及要求32设计步骤32.1液压系统的设计与计算32.2确定液压泵规格和电动机功率及型号72.3确定各类控制阀82.4选取液压油92.5确定油箱容积与结构93液压缸及液压装置的结构设计113.1确定液压缸的结构形式113.2计算液压缸主要零件的强度和钢度123.3完成液压缸的结构设计和部分零件图。123.4 选择装配方案143.5 绘制部件装配图154 液压系统的验算154.1 执行元件输出力或力矩及最低最高速度的校核1
7、54.2 管路系统压力损失计算154.3 压力阀调整压力的确定164.4 系统热平衡计算与油箱容积的验算16结论18致谢19参考文献20附录121附录2291绪论1.1本课题的研究内容和意义液压进给结构对于普通铣床来说是很重要的,本课题主要研究普通铣床上的液压进给结构的改造。改进液压进给结构便于铣床更好的运作,能提高铣床的工作效率以及经济效益。从蓝天到水下,从军用到民用,从重工业到轻工业,到处都有液压传动及控制技术的应用。国外生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%的自动生产线都采用了液压传动与控制技术。所以很有必要改进液压进给结构。1.2国内外的发展概况机械工业即机器制造工业,机
8、械工业素有“工业的心脏”之称。它是其他经济部门的生产手段,也可说是一切经济部门发展的基础。它的发展水平是衡量一个国家工业化程度的重要标志。为促进民族地区的现代化,必须加速发展机械工业。它是国民的装备部,是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。普通铣床作为一种专用高效自动化技术设备,已成为大批量机械产品实现高效、 高质量和经济性生产的关键型装备,是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。普通铣床的技术性能和综合自动化水平,在很大程度上决定了这些工业部门产品的生产效率、产品质量和企业生产组织的结构,也在很大程度上决定了企业产品的竞争力。普通铣床在全世界有广泛的应用,
9、液压进给结构在国内外铣床方面都得到了广泛的运用。由于液压技术的应用对机电产品的质量和生产水平的提高起到了极大的促进和保证作用,因而再用液压技术的程度已成为衡量一个国家工业水平的标志。可以预见,随着科学技术的不断发展,液压技术将会在许多工业部门中发挥越来越大的作用。1.3本课题应达到的要求由于液压技术的诸多优点,使其发展很快,特别是经过最近半个世纪的飞速发展,液压技术已成为包括传动、控制、检测在内的对现代机械装备技术进步有重要影响的基础技术,其应用遍布各个工业领域。因此设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统已变得异常重要。1.4设计目的毕业设计是培养学生综合运
10、用所学的基础理论和专业理论知识,独立解决机床设计问题的能力的一个重要的实践性教学环节。因此,通过设计应达到下述目的。a初步掌握正确的设计思想和设计的基本方法步骤,巩固深化和扩大所学的知识,培养理论联系实际的工作方法和独立工作能力。b获得机床总体设计,结构设计,零件计算,编写说明书。绘制部件总装图(展开图,装配图)和零件工作图等方面的基本训练及基本技能。c熟悉有关标准、规格、手册和资料的应用。d对专用机床的夜压系统初具分析能力和改进设计的能力。1.5设计内容及要求1.5.1机床类型及动作循环要求:设计一台用成型铣刀在工件上加工出成型面的夜压专用铣床,要求机床工作台一次可安装两只工件,并能同时加工
11、。机床工作循环为:手工上料 按电钮 自动定位夹紧 工作台快进 铣削进给 工作台快退 夹具松开 手工卸料。1.5.2机床对液压传动系统的具体参数要求液压系统参数图 液压缸名称负载力(N)移动件重力(N)(速度M/min)行程(MM)启动时间(S)定位夹紧缸运动时间(S)快进工进快退定位液压缸20020101夹紧液压缸400040151进给液压缸2000150060.356快进工进0.530080工作台采用半导轨,导轨面的静摩擦系数f=0.2动摩擦系数f=.0.1 2设计步骤2.1液压系统的设计与计算2.1.1分析工况及设计要求,绘制液压系统草图机床工况由题可知为: 定位液压缸 夹紧液压缸 工作台
12、进给液压缸 定 位 夹 松 快进 工进 拔销 紧 开 按设计要求希望系统结构简单,工作可靠,估计到系统的功率不会很大,且连续工作,所以决定采用单个定量泵、非卸荷式供油系统.考虑到铣销时可能有负的负载力产生,故采用回油节流调速的方法,为了提高夹紧缸的稳定性与可靠性,夹紧系统采用单向阀与蓄能器的保压回路,并能不用减压阀,使夹紧油源压力与系统的调节一致,以减少液压元件的数量,简化系统结构,定位后通过行程开控制二位四通电磁阀通点工作控制夹紧缸工作,并采用压力继电器,发讯使工作台液压工作以简化电气发讯与控制系统,提高系统的可靠性.综合上面考虑,可绘制出液压系统图(图2-1)图2-1 液压系统图系统中采用
13、Y行三位四通阀是为了是工作台能在任意位置停留,并使换向平稳,二位四通阀在1DT失电时,使夹紧液压缸处于夹紧状态,其目的是为了增加安全可靠性并可以延长电磁铁的寿命。2.1.2液压缸的负载计算:(1)定位液压缸 已知负载力R=200N (惯性力与摩擦力可以忽略不计)(2)夹紧液压缸已知负载力R=4000N (惯性力与摩擦力可以忽略不计)(3)工作台液压缸有效负载力R=200N (已知)惯性力Rm=ma=1500/9.8/(6/60-0)/0.5=30.6N(按等加速处理)摩擦力由液压缸的密封阻力与滑台运动的摩擦力组成,当密阻力按5%有效作 用力估算时,总的摩擦阻力:Rf=0.05Rw+Fc=0.0
14、5*2000+0.2*1500=4000N 故负载力:R=Rw+Rm+Rf=2000+30.6+400=2430.6N2.1.3确定系统的工作压力因为夹紧液压缸的作用很大,所以可以按其工作负载来选定系统的压力由设计参考资料可以初定系统的压力为0.8 1MPa,为使液压缸体积紧凑,可以取系统的压力为P1=1.5MPa2.1.4确定液压缸的几何参数(1) 定位液压缸D=考虑到液压缸的结构与制造的方便性,以及插销的结构尺寸等因素,参考下表可以取D=32mm,d=16mm表1 液压缸内经系列(JB2183-77)162025324050556370809010011012514016018020022
15、0250320400500635表2 按工作压力确定活塞杆直径缸的工作压力55-77活塞直径d(0,5-0.56)D(0.62-0.7)D0.7D表3 活塞杆直径系列(JB2183-77)410121416182022252832354045505563708090100110125140160180200220250280320360400450500 (2)夹紧液压缸D=实取D=63mm, d=32mm(3)进给液压缸因采用双出杆液压缸,所以D = 按工作压力,可以选杆径d=0.3D代入上上式得:D=一般可取背压P2=0.5MPa(对低压系统而言),代入上式有:D=根据表1,表3取进给液压
16、缸系列化的标准尺寸为:D=63mm, d=20mm2.2确定液压泵规格和电动机功率及型号2.2.1确定液压泵规格(a)确定理论流量定位液压缸最大的流量:Q1=A1v=D/4L/t=3.140.032/41010/1=8.0410m/s=0.4824L/min 夹紧液压缸最大流量Q2=A1v=D/4L/t=3.140.063/41510/1=4.6810m/s=2.8L/min因为有两个夹紧缸同时工作,所以Q2=2 Q2=22.8=5.6L/min进给液压缸最大流量Q3=A2v=D-d)/4v=3.140.063-0.02)/46=0.0168m/s=1008L/min (b)确定液压泵流量由于
17、定位,夹紧,进给液压缸是分时工作的,所以其中液压缸的最大流量既是系统的最大理论流量,另外考虑到泄漏和益流阀的益流流量,可以取液压泵流量为系统最大流量的1.1 1.3倍,现取1.2倍计算则有: Q泵=1.2Q3=1.216.8=20.16L/min采用低压齿轮泵,则可选取CB-B25为系统的供油泵,其额定流量为25L/min,额定压力为2.5Mpa,额定转速为24.17r/s(1450r/min)(C)确定电动机功率及型号 电动机功率N=PQ/612=2525/6120.8=1.28KW按CB-B*型齿轮泵技术规格,查得驱动电动机功率为1.3KW,或取电动机功率略大一点的交流电机现选取电动机型号
18、为JQ2 22 4额定功率为1.5KW,转速为1450r/min。2.2.2确定油液的压力 (a)定位缸油液的压力已知F=200N D=32mm d=16mm Q=0.4824L/min求:P1因为 F = A1 P = DP=3.14/40.032P1所以P1 = 2.48810Pa (b)夹紧缸油液的压力已知F=4000N D=63mm d=32mm Q=5.6L/min求:P2因为 F = A1 P =DP=3.14/40.063P1所以P2 = 1.28383510Pa2.3确定各类控制阀系统工作压力为1.5MPa,油泵额定最高压力为2.5MPa,所以可以选取额定压力大于或等于2.5M
19、Pa的各种元件,起流量按实际情况分别选取.目前,中低压系统的液压元件,多按6.3MPa系列的元件选取,所以可以选取.溢流阀的型号为: Y-25B工作台液压缸换向型号为:34D-25BY,快进二位二通电磁阀型号Q 10B;背压阀型号为:B - 25B定位,夹紧系统的最大流量为2.8L/min,所以可以选取.单向阀型号为I 10B;换向阀型号24D-10B 23D-10B;单向顺序阀型号为XI-B10B.蓄能器供油量仅作定位夹紧系统在工作台快进,工进与快退时,补充泄漏和保持压力之用,其补油量极其有限,所以可以按各种最小的规格选取,现取N Q 0.6/10 型胶囊式蓄能器,当P=15%时,其有效补油
20、体积为V=0.07L。滤油器可选用型号为wv -25 - 180J的网式滤油器,过滤精度为180um压力表可选用 Y 60 型量程6.3MPa的普通精度等级的量表,选用量程较高的压力表可以避免在系统有压力冲击时经常损坏,但量程选得过大会使观察和调整的精度降低.管道通径与材料:阀类一径选定,管道的通径基本上已经决定,既管道的通径同于阀类进出油口的通径,只有在有特殊需要时才按管内平均要求计算管道通径.按标准:(1) 通径25L/min流量处, 选用通径的管道10L/min流量处, 选用通径的管道为便于安装,可以采取紫铜管,扩口接头安装方式.壁厚按强度公式有:p.d/2其中,紫铜的=250kgf/c
21、m2为安全起见,可取P=2.5MPa来计算:122.5 12/2 25 =0.6mm82.5 8/2 25 =0.4mm所以可取12,壁厚1mm和8,壁厚0.8mm的紫铜管,考虑到扩口处管子的强度,壁厚可以略有增加,一般按常用紫铜管的规格选取即可(对低压系统而言),对高压系统必须进行计算。2.4选取液压油该系统为一般金属切削机床液压传动,所以在环境温度为-之间时,一般可选用号或号机械油。2.5确定油箱容积与结构在开式液压传动的油路系统中,油箱是必不可少的。它的作用是:贮存油液、净化油液、使油液的温度保持在一定的范围内,以及减少吸油区油液中气泡的含量。因此,进行油箱设计时,要考虑油箱的容积、油液
22、在油箱中的冷却和加热、油箱内的装置和防噪音等问题。 2.5.1油箱容积的确定油箱应贮存液压装置所需要的液压油,油液得贮存量与液压泵的流量有直接关系在一般情况下,油箱的有效容积可以用经验公式确定:V1=KQ式中:V1油箱有效容积, l Q油泵额定流量,l/min K系数低压系统 K=24中压系统 K=57高压系统 K=612因为是低压系统,油箱容积按经验公式计算:油箱容积 V=(24)Q现取 V=4Q=425=100l油箱的有效容积确定后,还需要根据油温升高的允许值,进行油箱容积验算。(见后文) 2.5.2油箱的结构设计进行油箱结构设计时,首先要考虑的是油箱的刚度,其次要考虑便于换油和清洗油箱,
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