立式组合机床的液压系统设计2

攀枝花学院本科学生课程设计任务书注：任务书由指导教师填写。

课程设计（论文）指导教师成绩评定表摘要目前，液压系统被广泛应用在机械、建筑、航空等领域中，成为一种新型的动力源。

由于液压元件的制造精度越来越高，再配合电信号的控制，使液压系统在换向方面可以达到较高的频率。

不管是在重型机械和精密设备上都能满足要求。

液压系统本身有较多的优点，比如：在同等的体积下，液压装置产生的动力更大；由于它的质量和惯性小、反映快，使液压装置工作比较平稳；能够实现无级调速，特别是在运动中进行调速；液压装置自身能实现过载保护；实现直线运动远比机械传动简单。

但是液压传动对温度的变化比较敏感，不宜在很高或很低的温度下工作。

液压系统应用在机床上，实现对工作台和夹紧工件的循环控制起着重要的作用。

对铣削类组合机床，运用液压来控制运动循环，结构简单，所占空间小，而且能满足较大的切削负载要求。

关键词：液压系统，组合机床，运用AbstractAt present, the hydraulic system are widely used in machinery, construction, aviation, etc, become a kind of new type of power supply. Because the manufacturing precision of the hydraulic element more and more high, combined with electrical signal control, hydraulic system in the reversing of the higher frequency. Whether in heavy machinery and precision equipment can meet the requirements.Hydraulic system itself has more advantages, such as: in the same volume, hydraulic device the power generated larger; Because of its quality and the inertia small, reflecting the quickly, make hydraulic equipment work smoothly; Can realize stepless speed regulation, especially in the movement speed; Hydraulic device itself can realize overload protection; Realize the linear motion than simple mechanical transmission. But hydraulic transmission is more sensitive to temperature changes, not in very high or very low temperatures. Hydraulic system used in the machine, and to realize the clamping workpiece table and the cycle control play an important role. Of milling class combination machine tools, using hydraulic pressure to control movement cycle, simple structure, accounting for the space is little, and can meet the requirements of the larger cutting load.Keywords: hydraulic system, combination machine tools, use目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)1 方案的确定 (3)1.1整体性分析 (3)1.2拟定方案 (3)1.3比较方案并确定方案 (4)2工况分析 (4)2.1运动参数分析 (4)2.2动力参数分析 (5)2.3负载图和速度图的绘制 (6)3液压缸尺寸和所需流量 (6)3.1液压缸尺寸计算 (6)3.2确定液压缸所需流量 (7)4拟定液压系统图 (9)4.1确定液压传动系统的类型 (9)4.2液压回路的选择 (10)4.3拟定液压传动系统原理图 (13)5选择液压元件的确定辅助装置 (14)5.1选择液压泵 (14)5.2电机的选择 (14)5.3选择阀类元件 (14)5.4确定油管尺寸 (16)6油箱的设计 (16)6.1油箱容量的确定 (17)6.2估算油箱的长、宽、高 (17)6.3确定油箱壁厚 (17)6.4确定液位计的安装尺寸 (17)6.5隔板尺寸的计算 (18)6.6油箱结构的设计 (18)6.7辅助元件的选择 (19)6.8油箱其他附件的选择 (20)7液压系统的性能验算 (21)7.1回路中压力损失 (21)7.2确定液压泵工作压力 (23)7.3 液压系统的效率 (23)7.4 液压系统的发热温升验算 (24)总结 (25)参考文献 (27)题目五：组合机床液压系统设计试设计立式组合机床的液压系统。

已知切削负载为27369牛，滑台工进速度为50毫米/分，快进和快退速度为6.4米/分，滑台（包括动力头）的重量为117248牛，往复运动的加速（减速）的时间为△t=0.05秒，滑台用平面导轨，静摩擦系数f s=0.2，动摩擦系数f d=0.1，快进行程为126毫米，工进行程为63毫米。

1 方案的确定1.1整体性分析要求此液压系统实现的工作循环是：工件夹紧工作快进工作台工进工作台快退工作台原位停止工件松开液压泵卸荷。

滑台的重量为117248N,快进快退的速度 6.4米／分,滑台工进速度50 mm/s ,快进行程126mm,工进行程63mm ,切削负载为27369N.对于立式组合机床的液压系统而言，加工的零件需要精度高，定位准确。

所以整个系统的设计要求定位精度高，换向速度快。

在设计阀的时候，考虑这些方面变的尤其重要，要考虑到工作在最低速度时调速阀的最小调节流量能否满足要求。

在行程方面，应该比要求的工作行程大点，包括工作行程、最大行程和夹紧缸行程，主要是考虑到在安全方面和实际运用中。

在压力方面也要考虑到满足最大负载要求。

而且在液压系统能满足要求的前提下，使液压系统的成本较低。

1.2 拟定方案方案一液压系统中工作台的执行元件为伸缩缸，工件的夹紧用单杆活塞缸；工作台采用节流阀实现出油口节流调速，用行程阀实现工作台从快进到工进的转换，在工进回路上串接个背压阀；为了防止工件在加工过程中松动，在夹紧进油路上串接个单向阀；工作台的进、退采用电磁换向阀；夹紧缸的夹紧与放松用电磁阀控制。

方案二液压系统中工作台的执行元件为单杆活塞缸，工件的夹紧也采用单杆活塞缸；工作台采用调速阀实现进油口节流调速，也采用行程阀实现工作台从快进到工进的转换，工进时，为了避免前冲现象，在回路上串接个背压阀；夹紧缸上串接个蓄能器和单向阀，避免工件在加工过程中松动；工作台的进、退换向采用电液换向阀，工作台快进时，采用差动连接；夹紧缸的夹紧与放松用电磁阀控制。

1.3比较方案并确定方案单杆活塞缸比伸缩缸结构简单，价格便宜，易维护，而且也能满足要求；调速阀的性能比节流阀稳定，调速较好，用于负载变化大而运动要求稳定的系统中；采用出油口调速回路中油液通过节流阀产生的热量直接排回油箱散热；夹紧缸进油口处串接蓄能器，更好的保证工件的夹紧力，使工件在加工过程中始终在夹紧状态。

电液换向阀的信号传递快，配合液压动力的输出力大、惯性小、反映快的优点使控制灵活、精度高、快速性好。

综上比较选择方案二较好。

2 工况分析2.1运动参数分析首先根据主机要求画出动作循环图（图一）。

图一2.2动力参数分析计算各阶段的负载工作负载：由已知条件可知切削力t F =27369N 。

惯性负载：m F =tV g G ∆∆⨯=37.255236005.04.68.9117248=⨯⨯ （参考机床的工作台加速时间，取t ∆=0.05s ）阻力负载：静摩擦阻力6.234491172482.0=⨯=fs F动摩擦阻力8.117241172481.0=⨯=fd F（滑动导轨：铸铁对铸铁—启动低速时0.1~0.20u =,v<0.16m/s ）表1 液压缸在各个工作阶段的负载值其中η=0.9液压传动课程设计 液压缸尺寸和所需流量2.3负载图和速度图的绘制负载图按上面的数值绘制，如图2所示。

速度图按已知数值min /4.631m v v ==，工进的速度min /502mm v =。

3 液压缸尺寸和所需流量3.1液压缸尺寸计算3.1.1工作压力的确定：工作压力可根据负载和主机类型确定，由（书）表11—3得出：4a p MP =3.1.2计算液压缸尺寸：由于立式组合机床工作台快进和快退速度相同，因此选用单杆活塞式液压缸，并使122A A =,快进时采用差动连接，因管路中有压力损失，快进时回油路压力损失取5510p ∆=⨯Pa ，快退时回油路压力损失亦取5510p ∆=⨯Pa 。

工进时，为使运动平稳，在液压缸回路油路上须加背压阀，背压力值一般为a P 510)10~5(⨯,选取背压52610p =⨯Pa 。

根据11220p A p A F =+,可求出液压缸大腔面积1A 为)(201.014.303169.044)(03169.01065.010*******5.012562101m A D m P P F A =⨯===⨯⨯-⨯=-=π根据GB2348-80圆整成就近的标准值，得D=220mm ，液压缸活塞杆直径mm D d 56.15522202==，根据GB2348-80就近圆整成标准值d=160mm 。

3.1.3缸径、杆径取标准值后的有效工作面积：无杆腔有效面积 2213799422022044mm D A ≈⨯⨯==ππ活塞杆面积 2232009616016044mm d A ≈⨯⨯==ππ有杆腔有效面积2312178982009637994mm A A A =-=-=3.2确定液压缸所需流量快进min /90.1min /107.189905.01037994min /55.114min /102.1145474.61017898min /16.243min /106.2431614.6103799436-6-136-6-236-6-1L m V A Q L m V A Q L m V A Q =⨯=⨯⨯===⨯=⨯⨯===⨯=⨯⨯==工进工进快快退快快进min /90.1min /107.189905.010*******-6-1L m V A Q =⨯=⨯⨯==工进工进3.3夹紧缸的有效面积、工作压力和流量确定3.3.1确定夹紧缸的工作压力：根据最大夹紧力，由《液压传动》中的表11-2（书）取工作压力MPa P 4=夹。