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组合机床动力滑台液压系统设计

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沈阳理工大学课程设计专用纸 1 №

沈阳理工大学 1 序言 作为一种高效率的专用机床，组合机床在大批、大量机械加工生产中应用广泛。本次课程设计将以组合机床动力滑台液压系统设计为例，介绍该组合机床液压系统的设计方法和设计步骤，其中包括组合机床动力滑台液压系统的工况分析、主要参数确定、液压系统原理图的拟定、液压元件的选择以及系统性能验算等。 组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具而组成的半自动或自动专用机床。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。组合机床通常采用多轴、多刀、多面、多工位同时加工的方式，能完成钻、扩、铰、镗孔、攻丝、车、铣、磨削及其他精加工工序，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。液压系统由于具有结构简单、动作灵活、操作方便、调速范围大、可无级连读调节等优点，在组合机床中得到了广泛应用。 液压系统在组合机床上主要是用于实现工作台的直线运动和回转运动，如图1所示，如果动力滑台要实现二次进给，则动力滑台要完成的动作循环通常包括：原位停止快进I工进II工进死挡铁停留快退原位停止。

图1 组合机床动力滑台工作循环 2 设计的技术要求和设计参数 工作循环：快进工进快退停止； 系统设计参数如表1所示，动力滑台采用平面导轨，其静、动摩擦系数分别为fs = 0.2、fd = 0.1。

表1 设计参数 沈阳理工大学课程设计专用纸 2 №

沈阳理工大学 参 数 数 值 切削阻力（N） 20000

滑台自重 (N) 10000

快进、快退速度(m/min) 4

工进速度(mm/min) 30-120

最大行程(mm) 250

工进行程(mm) 50

启动换向时间（s） 0.2

液压缸机械效率 0.95

3 工况分析

3.1 确定执行元件 金属切削机床的工作特点要求液压系统完成的主要是直线运动，因此液压系统的执行元件确定为液压缸。

3.2 分析系统工况

在对液压系统进行工况分析时，本设计实例只考虑组合机床动力滑台所受到的工作负载、惯性负载和机械摩擦阻力负载，其他负载可忽略。

（1）工作负载FW 工作负载是在工作过程中由于机器特定的工作情况而产生的负载，对于金属切削机床液压系统来说，沿液压缸轴线方向的切削力即为工作负载，即 FW=20000N

（2）惯性负载 最大惯性负载取决于移动部件的质量和最大加速度，其中最大加速度可通过工作台最大移动速度和加速时间进行计算。已知启动换向时间为0.1s，工作台最大移动速度，即快进、快退速度为5m/min，因此惯性负载可表示为

NtvmFm3402.06048.910000

（3）摩擦负载 阻力负载主要是工作台的机械摩擦阻力，分为静摩擦阻力和动摩擦阻力两部分。 静摩擦阻力 Ffj = fj×N=NNFfs2000100002.0

动摩擦阻力 Ffd= fd×N =1000100001.0NFfdN 根据上述负载力计算结果，可得出液压缸在各个工况下所受到的负载力和液压缸沈阳理工大学课程设计专用纸 3 №

沈阳理工大学 所需推力情况，如表2所示。

表2 液压缸在各工作阶段的负载（单位：N）

注：此处未考虑滑台上的颠覆力矩的影响。 3.3 负载循环图和速度循环图的绘制

根据表2中计算结果，绘制组合机床动力滑台液压系统的负载循环图如图2所示。

图2 组合机床动力滑台液压系统负载循环图 图2表明，当组合机床动力滑台处于工作进给状态时，负载力最大为19111N，其他工况下负载力相对较小。 所设计组合机床动力滑台液压系统的速度循环图可根据已知的设计参数进行绘

制，已知快进和快退速度min/431mvv、快进行程l1200mm、工进行程mml502、

工况 负载组成 负载值F 液压缸推力'F=F/m

起动 F=fsF

2000N 2105 N

加速 F=fdF+mF

1340 N 1411 N

快进 F=fdF

1000N 1053N

工进 F=fdF+tF

21000 N 22105 N

反向起动 F=fsF

2000N 2105 N

加速 F=fdF+mF

1340 N 1411 N

快退 F=fdF

1000 N 1053 N 沈阳理工大学课程设计专用纸

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沈阳理工大学 快退行程2503lmm，工进速度2100 mm/min。根据上述已知数据绘制组合机床动力滑台液压系统的速度循环图如图3所示。

图3 组合机床液压系统速度循环图 3.4 确定系统主要参数

3.4.1 初选液压缸工作压力 所设计的动力滑台在工进时负载最大，其值为22105N，其它工况时的负载都相对较低，参考第2章表3和表4按照负载大小或按照液压系统应用场合来选择工作压力的方法，初选液压缸的工作压力p1=3.0MPa。

3.4.2 确定液压缸主要尺寸 由于工作进给速度与快速运动速度差别较大，且快进、快退速度要求相等，从降低总流量需求考虑，应确定采用单杆双作用液压缸的差动连接方式。通常利用差动液压缸活塞杆较粗、可以在活塞杆中设置通油孔的有利条件，最好采用活塞杆固定，而液压缸缸体随滑台运动的常用典型安装形式。这种情况下，应把液压缸设计成无杆腔工作面积1A是有杆腔工作面积2A两倍的形式，即活塞杆直径d与缸筒直径D呈d =

0.707D的关系。 工进过程中，当孔被钻通时，由于负载突然消失，液压缸有可能会发生前冲的现象，因此液压缸的回油腔应设置一定的背压(通过设置背压阀的方式)，选取此背压值为p2=0.8MPa。 快进时液压缸虽然作差动连接（即有杆腔与无杆腔均与液压泵的来油连接），但连接管路中不可避免地存在着压降p，且有杆腔的压力必须大于无杆腔，估算时取p0.5MPa。快退时回油腔中也是有背压的，这时选取被压值2p=0.6MPa。 沈阳理工大学课程设计专用纸 5 №

沈阳理工大学 工进时液压缸的推力计算公式为

11221112/(/2)mFApApApAp，

式中：F ——负载力

m——液压缸机械效率

A1——液压缸无杆腔的有效作用面积

A2——液压缸有杆腔的有效作用面积

p1——液压缸无杆腔压力

p2——液压有无杆腔压力

因此，根据已知参数，液压缸无杆腔的有效作用面积可计算为

0085.06.2221052106211

P

PA

m

F

液压缸缸筒直径为 06.10441AD mm

由于有前述差动液压缸缸筒和活塞杆直径之间的关系，d = 0.707D，因此活塞杆直径为d=0.707×104.06=73.56mm，根据GB/T2348—1993对液压缸缸筒内径尺寸和液压缸活塞杆外径尺寸的规定，圆整后取液压缸缸筒直径为D=110mm，活塞杆直径为d=80mm。 此时液压缸两腔的实际有效面积分别为： 231/49.510AD m2

2232()/44.4810ADd m2

3.4.3 计算最大流量需求 工作台在快进过程中，液压缸采用差动连接，此时系统所需要的流量为 q快进 =（A1-A2）×v1=20.08L/min 工作台在快退过程中所需要的流量为 q快退 =A2×v2=17.92/min 工作台在工进过程中所需要的流量为 q工进 =A1×v1’=0.95 L/min

其中最大流量为快进流量为25.2L/min。 根据上述液压缸直径及流量计算结果，进一步计算液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率值，如表3所示。

表3 各工况下的主要参数值 沈阳理工大学课程设计专用纸 6 №

沈阳理工大学 工况 推力F’/N 回油腔压力P2/MPa 进油腔压力P1/MPa 输入流量q/L.min-1 输入功率P/Kw 计算公式

快进

启动 2015 0 0.86 —— —— P1=错误！未找到引用源。

q=(A1-A2)v1 P=p1q p2=p1+Δp

加速 1411 1.23 0.73 —— ——

恒速 1053 1.16 0.66 20.08 0.22

工进 22105 0.8 2.7 0.95 0.04 P1=(F’+p2A2)/A1 q=A1v2

P=p1q

快退

起动 2105 0 0.47 —— —— P1=(F’+p2A1)/A2

q=A2v3 P=p1q 加速 1411 0.6 1.59 —— —— 恒速 1053 0.6 1.50 17.92 0.448

把表3中计算结果绘制成工况图，如图4所示。

图4 液压系统工况图

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液压传动课程设计组合机床动力滑台液压系统设计

液压传动课程设计组合机床动力滑台液压系统设计

机械设备控制技术课程设计说明书（论文）设计题目：液压传动课程设计所属学院：机械工程学院专业：数控技术姓名：陈延文学号： 5班级：10数控技术起讫时间：指导教师：李闯黑龙江工商职业技术学院目录1.课程设计任务书……………………………………………………第3页2.第一章设计任务书………………………………………………第4页3.第二章液压系统设计计算………………………………………第5页课程设计任务书第一章：设计任务书第一节：设计题目设计一台组合机床动力滑台液压系统。

第二节：设计参数工作台要求完成快进——铣削进给——快退——停止等自动循环，工作台采用平导轨第三节：设计要求1.机床自动化要求：要求系统采用电液结合，实现自动循环，速度换接无冲击，且速度要稳定，能经受必然量的反向负荷。

2.完成如下工作：①按机床要求设计液压系统，绘出液压系统图。

②肯定滑台液压缸的结构参数。

③计算系统各参数，列出电磁铁动作顺序表。

第二章：液压系统设计计算第一节：负载及运动分析1工作负载 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，重力的水平分力为零，这样需要考虑的力有：切削力、导轨的摩擦力和惯性力。

导轨的正压力大小等于动力部件的重力.启动时只受静摩擦力,加速时受动摩擦力和惯性力,快进时只受动摩擦力,工进时受切削力和动摩擦力,其中切削力为F fw =10500N,快退时也只受动摩擦力.2摩擦负载因为卧式放置,所以正压力即为重力.由静止开始运动的时候受静摩擦力,运动的时候受动摩擦力.设导轨的静摩擦力为fs F 、动摩擦力为fd F 则： 摩擦负载即为导轨的摩擦阻力：静摩擦阻力 N F f F N s fs 110055002.0=⨯=⨯= 动摩擦阻力 N F f F N d fd 55055001.0=⨯=⨯= 3惯性负载在系统加速的时候受惯性负载N N t m F m 46.2102.080.9605.45500=⨯⨯=∆∆=υ4各工况负载若是忽略切削力引发的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响，而且设液压缸的机械效率η=，则液压缸在各工作阶段的总机械负载可以算出，见表1表1 液压缸各运动阶段负载表5快进、工进和快退时间和速度快进时的行程为l=100mm,整个快进进程可看做速度为v1=4.5m/min的匀速运动,所以快进时间为t=l/v1=100/1000⨯60=1S工进时的行程为l=100mm,此进程的速度为v2=60～1000mm/min,所以此进程的工进时间t=l/ v2=100/(60～1000) ⨯60=(6~100)s快退时的行程为l=200mm, 整个快退进程可看做速度为v3=4.5m/min的匀速运动,所以快退时间为t=l/v3=400/1000⨯60=第二节：肯定液压缸参数1.初选液压缸的工作压力参考同类组合机床见表2，初定液压缸的工作压力表 2 各类机械常常利用的系统工作压力2.肯定液压缸的主要结构尺寸本题要求动力滑台的快进快退速度相等，现采用活塞杆固定的单杆式液压缸。

卧式多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统设计

卧式多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统设计

卧式多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统设计一、设计要求在设计卧式多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统时，需要考虑以下要求：1.液压系统应具有良好的可靠性和稳定性，能够满足机床的工作要求；2.油液应具有良好的冷却和润滑性能，以保证机床的长时间工作；3.液压系统应具有较高的控制精度，以确保机床的加工质量和精度；4.设计应尽量减小系统的噪声和振动，提高机床的运行平稳性；5.系统的结构和设计应简洁、紧凑，并易于安装和维护。

二、液压系统的组成1.液压站：包括主油泵、电机、油箱和控制元件，用于提供液压动力；2.液压缸：用于驱动滑台的上下运动，根据机床的需求，可以采用单向液压缸或双向液压缸；3.液压阀：包括方向控制阀、流量控制阀和压力控制阀等，用于控制和调节液压系统的工作状态和工作参数；4.液压管路：用于连接液压站、液压缸和液压阀等，传递液压油；5.液压油箱：用于存储液压油，以及冷却和润滑液压系统。

三、设计思路在设计卧式多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统时，可以按照以下步骤进行：1.根据机床的工作要求和工作参数，确定液压系统所需的流量和压力等级；2.根据液压系统的工作参数，选择合适的主油泵和电机，并确定液压系统的功率；3.根据机床的结构和运动要求，设计液压缸的类型和参数；4.根据机床的运动要求，确定液压阀的类型和参数，并设计液压控制回路；5.根据液压系统的工作参数和流量要求，设计合适的液压管路；6.设计合适的液压油箱，以满足液压系统的冷却和润滑要求；7.进行系统的总体设计和布局，确保系统结构合理紧凑，并易于安装和维护。

四、设计注意事项在设计卧式多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统时，需要注意以下事项：1.合理选择液压元件和配件，确保其质量可靠和使用寿命长；2.在液压系统中添加合适的滤清器和油位控制装置，以确保液压油的清洁和充油状态；3.采用合适的密封元件和润滑方式，以减小系统的泄漏和摩擦损失；4.选用低噪声和振动的液压元件，以提高机床的运行平稳性和工作环境的舒适度；5.设计液压系统时，应考虑节能和环保的因素，选用高效的液压元件和控制方式。

组合机床动力滑台液压系统设计

组合机床动力滑台液压系统设计

龙岩学院课程名称：液压及气压传动设计题目：组合机床动力滑台液压系统设计院系：机电工程学院专业：13级机械设计组织及其自动化（2）班设计：陈朝敏2013043601陈凡2013043602指导老师：张雪华老师时间：二〇一五年四月二十四日目录1.确定液压缸的结构尺寸及工况图 (1)1.1负载图及速度图 (1)1.2初定液压缸的结构尺寸 (2)1.3液压缸工况图 (4)2.拟定液压回路 (5)2.1选择液压回路 (5)2.2组成液压系统图 (7)3.机械和选择液压元件 (8)3.1确定液压泵的规格和电机功率 (8)3.2液压阀的选择 (10)3.3确定管道尺寸 (11)3.4确定油箱容量 (11)4液压系统主要性能的估算 (11)4.1液压缸的速度 (12)4.2系统的效率 (1)24.3液压系统发热及温升的验算 (15)5总结 (1)66.参考文献 (16)组合机床动力滑台液压系统设计1）确定液压缸的结构尺寸及工况图（1）负载图及速度图。

①负载分析。

a.切削力：F l=24000Nb.摩擦阻力：F fs=f s·F G=0.2×510×9.8=1000NF fd=f d·F G=0.1×510×9.8=500Nc.惯性阻力：F m=ma=（F G·△v）/(g·△t)=(4998×3.5)/(9.8×0.2×60)=149Nd.重力阻力。

由于动力滑台为卧式放置，所以不考虑重力负载。

e.密封阻力。

键密封阻力考虑在液压缸的机械效率中去，取液压缸机械效率ηm=0.9。

f.背压阻力。

初算时暂不考虑。

根据分析可算出液压缸在各动作阶段中的负载，如表1所示。

加速F=F fd+F m649721快速F=F fd500555工进F=F l+F fd2450027222反向启动F=F fs10001111加速F=F fd+F m649721快退F=F fd500555②负载图、速度图。

组合机床动力滑台液压系统设计

组合机床动力滑台液压系统设计

1、液压传动的工作原理与组成 01、1工作原理 01、2液压系统的基本组成 02、设计要求 02、2机床的其她工作参数如下: (1)3、液压系统工况分析 (1)3、1运动分析 (1)3、2负载分析 (2)3、2、1工作阻力 (2)3、2、2摩擦阻力 (2)3、2、3惯性力 (2)4、液压系统方案设计 (3)4、1选择调速回路 (3)4、2选择油源形式 (3)4、3选择快速运动与换向回路 (3)4、4选择速度换接回路 (4)4、5选择调压与卸荷回路 (4)6、组成液压系统 (4)5、确定液压系统主要参数 (5)5、1初选液压缸工作压力 (5)5、2计算液压缸主要尺寸 (5)5、3液压泵的参数计算 (7)5、3、1 计算液压泵的流量 (7)5、3、2 确定液压泵的规格与电动机功率 (8)6、液压元件的选择 (8)6、1液压阀及过滤器的选择 (8)6、2油管的选择 (9)6、2、1 确定油管 (9)6、3油箱的选择 (11)7、验算液压系统性能 (11)7、1验算系统压力损失 (11)7、1、1判断流动状态 (11)7、1、2计算系统压力损失 (11)7、1、3快进 (12)7、1、4工进 (13)7、1、5快退 (13)7、2验算系统发热与温升 (14)《液压与气压传动》课程设计说明书院、系: 机械工程学院业: 机械工程学生姓名 : 班级: 指导教师姓名: 职称: 教授最终评定成绩: 2017 年12月11日至2017 年12月15日1、液压传动的工作原理与组成液压传动就是用液体作为工作介质来传递能量与进行控制的传动方式。

液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能,通过液体压力能的变化来传递能量,经过各种控制阀与管路的传递,借助于液压执行元件(缸或马达)把液体压力能转换为机械能,从而驱动工作机构,实现直线往复运动与回转运动。

驱动机床工作台的液压系统就是由邮箱、过滤器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管、接头等组成。