铣床设计说明书

湖南工业职业技术学院学生毕业设计湖南工业职业技术学院毕业设计说明书课题名称：铣床滑台液压与电气设计班级：学号：姓名：指导老师：湖南工业职业技术学院学生毕业设计前言相对于机械传动，液压传动是一门新的技术。液压传动与机械传动、电力传动、气压传动相比，具有相当多的优点，因此在国民经济各个部门中都得到了广泛的应用，并且具有相当广阔的发展前景。在机床中采用液压传动主要是因为液压传动可以实现无级变速、易于实现自动化、能够实现频繁的往复运动。目前，我国已经形成了门类齐全的标准化、系列化和通用化液压元件系列产品。同时，我国在消化、吸收国外先进液压技术的同时，大力研发国产液压元件新的产品，加强了产品质量可靠性以及新技术应有的研究，不断的调整产品结构，对一些差的液压件产品采取逐步淘汰的措施。因此随着科学技术的不断向前发展，液压技术将越来越成熟，应用更加广泛。在本次课题中主要阐述了铣床液压动力滑台液压系统，能够实现的工作循环，快速前进—工作进给—快速退回—原位停止，除了需要满足主机在动作和性能方面规定的要求外，还必须符合结构紧凑简单、重量轻、成本低、效率高、工作可靠、使用和维修方便等。本次设计中努力应用先进科学技术知识，同时坚持理论和实际相结合，在实践中不断总结和积累经验并借鉴相关的资料，不断完善发展和创新，更好的研究和探讨液压动力滑台在运行的稳定性和效率性。湖南工业职业技术学院学生毕业设计I目录一、概述1、液压传动的背景和意义2、液压传动的发展3、液压传动的组成及工作原理4、液压传动的优缺点二、液压系统设计1、运动负载分析计算2、确定液压缸只要参数3、确定液压控制方案4、选择液压控制元件三、液压滑台的电气控制设计1、确定控制对象2、确定电气控制方案四、液压缸的结构设计1、液压缸的结构特点2、确定类型及主要参数3、确定部件连接方式4、缸体连接5、排气缓存设计6、检验五、总结湖南工业职业技术学院学生毕业设计II湖南工业职业技术学院学生毕业设计-1-一、概述1、液压传动的背景和意义面对我国经济近年来的快速发展，机械制造工业的壮大，在国民经济中占重要地位的制造业领域得以健康快速的发展。制造装备的改进，使得作为制造工业重要设备的各类机加工艺装备也有了许多新的变化，尤其是孔加工，其在今天的液压系统的地位越来越重要，组合滑台在数控车床上担任着重要的角色，由于工业的发展元件的不断提高性能使得滑台的快速发展也日新月异。铣床动力滑台液压系统，能实现的工作循环是：快速前进→工作进给→快速退回→原位停止，液压技术是机械设备中发展速度最快的技术之一。特别是近年可与微电子、计算机技术相结合、使液压技术进入了一个新的发展阶段。目前，已广泛应用在工业各领域。由于近年来微电子、计算机技术的发展，液压元器件制造技术的进一步提高，使液压技术不仅在作为一种基本的传统形式上占有重要地位而且以优良的静态、动态性能成为一种重要的控制手段。动力滑台的液压系统是能完成较复杂工作循环的典型的单缸中压系统，其特点是：（1)采用容积节流调速回路。该系统采用了“限压式变量叶片泵+调速阀+背压阀”式容积节流调速回路。用变量泵供油可使空载时获得快速（泵的流量最大），工进时，负载增加，泵的流量会自动减小，且无溢流损失，因而功率的利用合理。用调速阀调速可保证工作进给时获得稳定的低速，有较好的速度刚性。调速阀设在进油路上，便于利用压力继电器发信号实现动作顺序的自动控制。回油路上加背压阀能防止负载突然减小时产生前冲现象，并能使工进速度平稳。（2)采用电液动换向阀的换向回路。采用反应灵敏的小规格电磁换向阀作为先导阀控制能通过大流量的液动换向阀实现主油路的换向，发挥了电液联合控制的优点。而且由于液动换向阀芯移动的速度可由节流阀L1、L2调节，因此能使流量较大，速度较快的主油路换向平稳，无冲击。（3)采用液压缸差动连接的快速回路。主换向阀采用了三位五通阀，因此换向阀左位工作时能使缸右腔的回油又返回缸的左腔，从而使液压缸两腔同时通压力油，实现差动快进。这种回路简便可靠。（4)采用行程控制的速度转换回路。系统采用行程阀和液控顺序阀配合动作实现快进与工作进给速度的转换，使速度转湖南工业职业技术学院学生毕业设计-2-换平稳、可靠、且位置准确。采用两个串联的调速阀及用行程开关控制的电磁换向阀实现两种工进速度的转换。由于进给速度较低，故亦能保证换接精度和平稳性的要求。（5)采用压力继电器控制动作顺序。滑台工进结束时液压缸碰到止位钉时，缸内工作压力升高，因而采用压力继电器发信号，使滑台反向退回方便可靠。止位钉的采用还能提高滑台工进结束时的位置精度及进行刮端面、锪孔、镗台阶孔等工序的加工。面对我国经济近年来的快速发展，机械制造工业的壮大，在国民经济中占重要地位的制造业领域得以健康快速的发展。制造装备的改进，使得作为制造工业重要设备的各类机加工艺装备也有了许多新的变化，尤其是孔加工，其在今天的液压系统的地位越来越重要，组合滑台在数控车床上担任着重要的角色，由于工业的发展元件的不断提高性能使得滑台的快速发展也日新月异。全世界各种零件约有85％至90％的加工都是由组合滑台液压系统组成的机床上完成的。组合滑台是一种万能型机床组成部分，目前已经无可争议地成为零件加工的必不可少的功能性部件，在世界机床市场上它的功能重点已占据首位，并且仍在发展扩大。组合滑台的发展主要以液压技术的应用为基础，其液压系统已成为工业工程机械液压系统的主流形式。随着科学技术的发展和加工业现代化生产的需要，组合滑台需要大幅度的技术进步，技术创新是机床行业所面临的新挑战。在技术方面，机床产品的核心技术就是组合滑台的液压系统设计，所以对其液压系统的分析研究具有十分重要的现实意义。2、液压传动的发展一部完整的机器是由原动机、传动机构及控制部分、工作机(含辅助装置)组成。原动机包括电动机、内燃机等。工作机即完成该机器之工作任务的直接工作部分，如剪床的剪刀，车床的刀架、车刀、卡盘等。由于原动机的功率和转速变化范围有限，为了适应工作机的工作力和工作速度变化范围较宽，以及其它操纵性能的要求，在原动机和工作机之间设置了传动机构，其作用是把原动机输出功率经过变换后传递给工作机。传动机构通常分为机械传动、电气传动和流体传动机构。流体传动是以流体为工作介质进行能量转换、传递和控制的传动。它包括液压传动、液力传动和气压传动。液压传动和液力传动均是以液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式。液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量；而液力传动则主要是利用液体的动能来传递能量。由于液压传动有许多突出的优点，因此，它被广泛地应用于机械制造、工程建筑、石油化工、交通运输、军事器械、矿山冶金、轻工、农机、渔业、林业等各方面。同时，也被应用到航天航空、海洋开发、核能工程和地震预测等各个工程技术领域。湖南工业职业技术学院学生毕业设计-3-液压传动相对于机械传动来说，它是一门新学科，从17世纪中叶帕斯卡提出静压传动原理，18世纪末英国制成第一台水压机算起，液压传动已有2～3百年的历史，只是由于早期技术水平和生产需求的不足，液压传动技术没有得到普遍地应用。随着科学技术的不断发展，对传动技术的要求越来越高，液压传动技术自身也在不断发展，特别是在第二次世界大战期间及战后，由于军事及建设需求的刺激，液压技术日趋成熟。第二次世界大战前后，成功地将液压传动装置用于舰艇炮塔转向器，其后出现了液压六角车床和磨床，一些通用机床到本世纪30年代才用上了液压传动。第二次世界大战期间，在兵器上采用了功率大、反应快、动作准的液压传动和控制装置，它大大提高了兵器的性能，也大大促进了液压技术的发展。战后，液压技术迅速转向民用，并随着各种标准的不断制订和完善及各类元件的标准化、规格化、系列化而在机械制造，工程机械、农业机械、汽车制造等行业中推广开来。近30年来，由于原子能技术、航空航天技术、控制技术、材料科学、微电子技术等学科的发展，再次将液压技术推向前进，使它发展成为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术，在国民经济的各个部门都得到了应用，如工程机械、数控加工中心、冶金自动线等。采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。湖南工业职业技术学院学生毕业设计-4-3、液压传动的组成及工作原理液压机械系统主要由：动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。(1)动力元件油泵齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵等它的作用是利用液体把原动机的机械能转换成液压力能；是液压传动中的动力部分。(2)执行元件油缸、液压马达液压缸：活塞液压缸、柱塞液压缸、摆动液压缸、组合液压缸液压马达-齿轮式液压马达、叶片液压马达、柱塞液压马达它是将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。(3)控制元件包括压力阀、流量阀和方向阀等。它们的作用是根据需要无级调节液动机的速度，并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。控制阀-溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等流量控制阀-节流阀、调速阀、分流阀(4)辅助元件除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件各种管接头(扩口式、焊接式、卡套式）、高压球阀、快换接头、软管总成、测压接头、管夹、加热器、油管、压力计、流量计、密封装置及油箱等，它们同样十分重要。(5)工作介质工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动机实现能量转换。4、液压传动的优缺点湖南工业职业技术学院学生毕业设计-5-(1)优点体积小、重量轻，例如同功率液压马达的重量只有电动机的10%～20%。因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击；能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无级调速，且调速范围最大可达1：2000(一般为1：100）。换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换；液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制；由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长；操作控制方便，调节简单，易于实现自动化。当机、电、液配合使用时，易于实现较复杂的自动工作循环和较远距离操控。易于实现过载保护，安全性好。采用矿物油为工作介质，相对运动表面间能自行润滑，可以延长元件的使用寿命。液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于液压系统的设计、制造和使用。液压元件的排列布置也具有较大的灵活性(2)缺点使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁；对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高；液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平；液压传动对油温变化较敏感，这会影响它的工作稳定性。因此液压传动不宜在很高或很低的温度下工作，一般工作温度在-15℃~60℃范围内较合适。液压传动在能量转化的过程中，特别是在节流调速系统中，其压力大，流量损失大，故系统效率较低。由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格的传动比。二、液压系统设计1、运动负载分析计算专用铣床动力滑台参数：工作循环为，快进——工进——快退，快进、快退的速度均为6cm/s,工进速度为0.4cm/s，工进时最大切削力为2.5×105，动力滑台的总重量为500Kg,滑动轨道静摩擦系数0.2，动摩擦系数0.1，启动加速和制动减速的时间为0.05s。绘制动力滑台的工作原理图湖南工业职业技术学院学生毕业设计-6-图2.1动力滑台的工作原理图液压缸在工作过程中各阶段负载：启动加速阶段：动力滑台的总重量为500kg已知快进、快退的速度均为6cm/s最大切削力为250000N启动加速和制动减速的时间为0.05s静摩擦系数0.2动摩擦系数0.1)(78.17779.01)05.006.0500105002.0(1)(1)(1NmaGFFFmmaf快进、快退阶段：)(56.5559.0105001.02NGFFmmf工进阶段：）（NGFFFFmwmfw33.2783339.0105001.0