立式组合机床动力滑台液压系统设计

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1、立式组合机床液压系统设计1引言液压传动相对于机械传动来说是一门新技术，液压传动系统由液压泵、阀、执行 器及辅助件等液压元件组成。液压传动原理是把液压泵或原动机的机械能转变为液压 能，然后通过控制、调节阀和液压执行器，把液压能转变为机械能，以驱动工作机构 完成所需求的各种动作。液压传动技术是机械设备中发展速度最快的技术之一，其发展速度仅次于电子技 术，特别是近年来液压与微电子、计算机技术相结合，使液压技术的发展进入了一个 新的阶段。从70年代开始，电子学和计算机进入了液压技术领域，并获得了重大的 效益。例如在产品设计、制造和测试方面，通过利用计算机辅助设计进行液压系统和 元件的设计计算、性能仿真

2、、自动绘图以及数据的采取和处理，可提高液压产品的质 量、降低成本并大大提高交货周期。总之，液压技术在与微电子技术紧密结合后，在 微计算机或微处理器的控制下，可以进一步拓宽它的应用领域，使得液压传动技术发 展成为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术，使它在国民经济的各方 面都得到了应用。本文研究内容是立式组合机床液压动力滑台液压系统设计，该文的设计过程基本上体现了一个典型的液压传动系统的设计思路。液压传动在金属切削机床行业中得到 了广泛的应用。如磨床、车床、铳床、钻床以及组合机床等的进给装置多采用液压传 动，它可以在较大范围内进行无级调速，有良好的换向性能，并易实现自动工作循环。 组合

3、机床是由具有一定功能的通用部件（动力箱、滑台、支承件、运输部件等）和专 用部件（夹具、多轴箱）组成的高效率专用机床。叠加阀是在60年代由美国双A公司等较早开发的，但品种规格少，且都以小通 径为主。叠加阀组成的液压系统优点很多，如结构紧凑、体积小、标准化等，因此， 近年来叠加阀产品系列不断增多，其应用领域逐渐扩大。当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高度 集成化等各项要求方面都取得了重大进展；在完善比例控制、伺服控制、数字控制等 技术上也有许多新成就，采用液压传动的程度现已成为衡量一个国家工业水平的重要 标志之一。随着机械制造行业在国民经济中地位的提高， 液压技术的

4、应用范围也越来 越广泛，对其性能也提出了更高的要求，决定了它在技术方面的革新已迫在眉睫。2立式组合机床液压动力滑台液压系统设计2.1 液压系统的设计要求本组合机床用于钻、扩、较等孔的加工。动力滑台为立式布置，动力滑台拟采用 液压驱动；工件采用机械方式夹紧。课题所设计的液压系统是立式组合机床液压动力 滑台液压系统，主要是完成系统原理图和该系统主要零件的结构及有关设计计算。液 压泵及叠加式液压元件的选用，液压缸采用双作用液压缸，液压缸作为液压系统的执 行元件安装在机床的床身上，与液压供油装置分开布置，避免两者之间形成振动干涉。 2.1.1液压传动系统的技术要求动力滑台工作台工作循环为：快进一一工进

5、一一快退一一停止；平导轨静摩擦系数为0.2 ,动摩擦系数为0.1 ;液压缸活塞的行程长度最大为150mm液压执行元件为液压缸，其运动速度大小为：快进速度：4m/min；工作速度：0.05mm/s；加减速时间：0.2s；轴向切削负荷为15000N运动部彳质量为200K42.1.2 工作环境和工作条件组合机床的液压系统应使其工作时运行平稳、可靠，满足工况要求，保证组合机 床的可靠性和性能要求。本课题所设计的组合机床在普通车间使用，工作环境要求不高，对环境温度、湿 度、尘埃情况没有特殊的要求，液压系统的安装必须稳定，避免对机床产生直接的冲 击振动，影响机床加工精度及寿命。本课题设计的液压系统对重量、

6、外形尺寸、经济性没有特殊的要求，但必须符合一般的普遍设计原则：重量轻、体积小、成本低、效率高、结构简单、工作可靠、 使用维护方便。根据设计任务书要求选择叠加阀系列液压元件。-2 -立式组合机床液压系统设计2.2 液压系统工况分析，确定主要参数在明确了液压系统的设计要求后，针对设计系统在性能和动作方面的特性，确定 设计系统的工作压力，以及计算液压缸的最大行程，工作速度，回程速度等等一些具 体的系统主参数2.2.1 分析液压系统工况工况分析是确定液压系统主要参数的基本依据，包括液压执行元件的动力分析和 运动分析。阻力负载：F f=uFN式中：Ff-摩擦力；u-摩擦系数；Fn-工作压力惯性负载：F卡

7、G、伊 kg 八 与 J3 -式中：Fm-惯性力；G- 活塞杆的自身重力；g- 重力加速度，取9.8m/s2v-快进速度；&-快进时间。启动加速阶段：取液压系统的机械效率 ”为0.9F= (Ff + Fm) 1-= (fs*G+g|t)(0.2 X200X 9.8+9.8200 9.8 4/60x)0.11X 一0.910.9=583N工进阶段:F= (Ff + Fw) 1-= (0.2 X200X 9.8+15000) 乂m立式组合机床液压系统设计-40 -=16884N式中Fw为切削负荷 快进阶段：F=Ff=0.2 X200X 9.8 X nm10.9=217N快退阶段：一 , 一

8、 1F= (Ff + G) =(0.2 X200X9.8+200X9.8)义m0.9=2395N2.2.2确定液压缸的主要参数1）初选液压缸的工作压力根据计算得出各阶段负载值的最大值，并参考同类机床，取液压缸工作压力为3Mpa2）计算液压缸的主要结构参数最大负载为工进阶段负载F=16884N求得：活塞腔工作时 D= J4F（ 2-1）二；书 cm式中F-液压缸的最大工作负载（N）Ap-作用在活塞上的有效压力（Pa）,当无背压时，&p为系统工作压力； 当有背压时，如为系统工作压力与背压之差；该设计课题系统背压取为0.6X106MPa“cm-液压缸的机械效率，一般取 ncm=0.95 oD

9、=4 16884613.14 (3 -0.6) 106 0.95=9.65X10-2m根据液压缸内径系列将所计算的值圆整为标准值，查表取 D=105mm。因该设计对活塞往复运动的速度比无要求时，常取d=1-1D351 -2在这里取d=D =3.33 X 10 m 查标准值取d=36mm 33）确定活塞杆的最大行程本设计课题给定了活塞杆最大行程为 100+50=150mm4）计算液压缸的流量液压缸的流量通过工作速度和液压缸的内径来确定。液压缸的工作速度为V1=0.05 mm/s ,回程速度为 V2=4m/min. n工进：Q=V%D2 ( 2-2)=0.00005m/s X ± X0.

10、1 2=4.33 乂 10-7n3/s=0.024L/min 4快退：Q = V2：D2 ( 2-3)=m/sx 7r X(0.1 2-0.036 2)=0.000455m3/s=27.3L/min 604快进：Q= V34D32 ( 2-4)=m/s x x 0.1 2=0.000523mi/s=31.4L/min 604所以泵的最大流量QnaX=31.4L/min.针对不同零件的具体加工要求，系统的流量可以通过控制元件调速阀来调节大2.3 液压传动系统原理图的拟定液压传动系统的草图是从液压系统的工作原理和结构组成上来具体体现设计任 务所提出的各项要求，它包括三项内容：确定液压传动系统的类型

11、、选择液压回路和 组成液压系统。确定液压传动系统的类型就是在根据课题提供的要求下，参照立式组合机床液压系统的具体特点，选择适合的系统类型。选择液压回路就是在根据课题提 供的要求和液压传动系统具体运动特点，选择适合本课题的液压回路。组成液压系统 就是在确定各个液压回路的基础上，将各个液压回路综合在一起，根据课题的实际要 求，对液压系统草图进行适当的调整和改进，最终形成一个合理有效、符合课题设计 要求的液压传动系统原理图。拥有本论文的全套，含cad图纸、PPT演示稿，需要的请加 QQ19648712042.3.1 确定液压传动系统的类型液压传动系统的类型究竟采用开式还是采用闭式， 主要取决于它的调