工业大学课程设计任务书
目录
1设计题目卧式双面铣削组合机床的液压系统设计 (3)
2 工况分析 (3)
2.1负载分析 (3)
3 液压系统方案设计 (4)
3.1液压缸参数计算 (4)
3.2拟定液压系统原理图 (7)
3.3液压元件的选择 (8)
3.3.2阀类元件及辅助元件的选择 (9)
3.3.3油管的选择 (10)
4 液压系统性能验算 (12)
4.1 验算系统压力损失并确定压力阀的调整值 (12)
4.2油液温升计算 (14)
5 设计小结 (14)
6 参考文献 (15)
1．设计题目 卧式双面铣削组合机床的液压系统设计
试设计卧式双面铣削组合机床的液压系统。机床的加工对象为铸铁变速箱箱体，动作顺序为夹紧缸夹紧→工作台快速趋近工件→工作台进给→工作台快退→夹紧缸松开→原位停止。工作台移动部件的总重力为4000N ，加、减速时间为0.2s ，采用平导轨，静、动摩擦因数μs =0.2，μd =0.1。夹紧缸行程为30mm ，夹紧力为800N ，工作台快进行程为100mm ，快进速度为3.5m/min ，工进行程为200mm ，工进速度为80～300mm/min ，轴向工作负载为12000N ，快退速度为6m/min 。要求工作台运动平稳，夹紧力可调并保压。
2 工况分析
2.1负载分析
负载分析中，暂不考虑回油腔的背压力，液压缸的密封装置产生的摩擦阻力在机械效率中加以考虑。因工作部件是卧式放置，重力的的水平分力为零，这样需要考虑的力有：切削力，导轨摩擦力和惯性力。导轨的正压力等于动力部件的重力，设导轨的静摩擦力为fs F ，动摩擦力为fd F ,则
如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响，并设液压缸的机械效
率9.0m =η，则液压缸在各工作阶段的总机械负载可以算出，见表2-1。
工况 负载组成 负载值
F/N
推力m F η/
起动 fs F F =
800 889N 加速 )(m fd F F F +=
517 574N 快进 fd F F =
400 444N 工进 fd l F F F += 12400 13778N 快退
fd F F =
400
444N
速度图（F-2）
图2-1负载图和速度图
3 液压系统方案设计
3.1液压缸参数计算
组合机床液压系统的最大负载约为14000N ，初选液压缸的设计压力P1=3MPa ，为了满足工作台快速进退速度要求，并减小液压泵的流量，这里的液压缸课选用单杆式的，并在快进时差动连接，则液压缸无杆腔与有杆腔的等
效面积A1与A2应满足A1=0.37A2（即液压缸径D 和活塞杆直径d 应满足：d=0.607D 。为防止铣削后工件突然前冲，液压缸需保持一定的回油背压，暂取背压为0.5MPa ，并取液压缸机械效率m η=0.9。则液压缸上的平衡方程
故液压缸无杆腔的有效面积：
液压缸径：
按GB/T2348-1980，取标准值D=80mm ；因A1=0.37A ，故活塞杆直径d=0.607D=50mm （标准直径）
则液压缸有效面积为：
差动连接快进时，液压缸有杆腔压力P2必须大于无杆腔压力P1，其差值估取P2－P1=0.5MPa ，并注意到启动瞬间液压缸尚未移动，此时△P=0；另外取快退时的回油压力损失为0.5MPa 。根据假定条件经计算得到液压缸工作循环中各阶段的压力.流量和功率，并可绘出其工况图
表3—1液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值
工作阶段 计算公式
推力 F （N ） 回油腔压力 P 2（MPa ） 工作腔压力 P 1（MPa ） 输入流量 q （L/min ） 输入功率
P （KW ） 快进启动 q
p P A A v q A A PA F p j j =-=-∆+=
)(212
12
871
0 0.44
0 0
快进加速
566 1.57 1.07 变化
变化
快进恒速 436 1.5 1.00 6.86 0.114
工进
q p P v A q A A p F p j j j 11
2
==+=
13769 0.8 3.228 0.4~1.5 0.21~0.8
快退启动
q
p P v A q A A p F p j b j ==+=
21
1
871 0 0.284
0 0
快退加速 566 0.3 0.677 变化
变化
快退恒速
436 0.3 0.634 18.378 0.194
注：1.差动连接时，液压缸的回油口到进油口之间的压力损失
p p p p p j b a ∆+=⨯=∆而,5105.
2.快退时，液压缸有杆腔进油，压力为j
P ，无杆腔回油，压力为b P
液压缸的工况图：
图3-1工况图
3.2拟定液压系统原理图
3.2.1调速回路的选择
该机床液压系统的功率小（<1kw）,速
度较低；钻镗加工时连续切削，切削力变化
小，故采用节流调速的开式回路是合适的，
为了增加运动的平稳性，防止钻孔时工件突
然前冲，系统采用调速阀的进油节流调速回
路，并在回油路中加背压阀。
3.2.2油源及其压力控制回路的选择
该系统为了节能，考虑采用变量叶片泵油源供油。
3.2.3快速运动与换向回路
由于系统要求快进与快退的速度
相同，因此在双泵供油的基础上，快进
时采用液压缸差动连接快速运动回路，
快退时采用液压缸有杆腔进油，无杆腔
回油的快速运动回路。
3.2.4速度换接回路
由工况图可以看出，当动力头部件
从快进转为工进时滑台速度变化较
大，可选用行程阀来控制快进转工进
的速度换接，以减少液压冲击。
3.2.5压力控制回路
在泵出口并联一先导式溢流阀，实现系统的定压溢流，同时在该溢流阀的远程控制口连接一个二位二通电磁换向阀，以便一个工作循环结束后，等待装卸工件时，液压泵卸载，并便于液压泵空载下迅速启动。
