设计一台加工垂直孔和水平孔的专用组合机床

新疆工业高等专科学校机械工程系1加工垂直孔和水平孔的专用组合机床液压系统设计设计一台加工垂直孔（有数个圆柱孔和圆锥孔）和水平孔（不通孔）的专用组合机床，主机的工况要求：1.工作性能和动作循环2.运动和动力参数（表6-16）表6-16立置滑台宽为320毫米，采用平导轨。卧置滑台宽为200毫米，采用平面和V型（α=90°）导轨组合方式，静摩擦系数U=0.2，动摩擦时U=0.1。3.自动化程度采用液压与电气配合，实现工作自动循环。为提高生产效率，要求二滑台同时实现工作循环，但要防止相互干扰。一，确定外负载，作工况循环图立制动力力滑台外负载计算见表6-17，切削负载图，速度循环图见图6-32，外负载循环图见图6-33。卧置动力滑台外负载计算见表6-18，切削负载图，速度循环图见图6-34，外负载循环图见图6-35。表6-17滑台名称切削力R（公斤力）移动件重G（公斤力）速度V（米/分）行程S（毫米）启动制动时间⊿tⅠ工进Ⅱ工进快速Ⅰ工进Ⅱ工进快进1工进Ⅱ工进快退立置滑台121074525004.60.0460.0321036102550.2卧置滑台25532070.026164502030.1加工垂直孔和水平孔的专用组合机床液压系统设计2注：1.立置动力滑台的运动部件重量用钢通过滑座顶端的话轮富副重锤平衡，故不计静止状态重量的作用力；2.导轨的磨檫力和滑轮副的磨檫咯去不计；3.第Ⅱ工进的速度很低，故不考虏制动过程的惯性力。表6-18工况公式计算结果P（公斤力）启动加速tVgGmaFj602.081.9)06.4(25002ajFF195Ⅰ工进PhΙ=RΙ=1210PhI=RI=1210012100Ⅱ工进PhΠ=RΠ=745PhII=RII=745745反响启动tVgGFPaj602.081.9)06.4(2500aJFP98制动tgVGFPaji)0(602.081.9)6.40(25002ajiFP-195工况公式计算结果P（公斤力）启动加速tgVGaRGuFFPNadj2sin.601.00781.932045sin1123202.0adjFFP115快进2sinaRGuFPNdh45sin1123201.0dhFP39工进PhΙ=RΙ=294PhI=Fd+R=39+255294返向启动tgVGaRGuFFPNadj2sin.601.00781.932045sin1123202.0adjFFP115快退PhΙ=RΙ=6.445sin1123201.0dhFP6.4制动tgVGaRGuFFPNadj2sin.601.00781.932045sin1123202.0adjFFP31.6新疆工业高等专科学校机械工程系3快退制动V退m/min反向启动4.602092422557451210切削负载图（R-S）速度循环图（v-s）Kgf启动m/minI工进II工进快进S195快进启动II工进I工进1210745Kgf制动快退反向启动098195KgfP退209242255(mm)图6-32立置滑台切削负载，速度循环图图6-33立置动力滑台外负载循环图快退制停V退m/min反向启动70.026164204mm7255切削负载图（R-S）速度循环图（v-s）Kgf启动m/min工进快进S39快进启动S工进294115Kgf制停快退反向启动07164KgfP退204(mm)0VRp图6-34卧置动力滑台切削负载，速度循环图图6-35卧置动力滑台外负载循环图二，计算油缸尺寸和所需流量（1）动力滑台油缸的主要尺寸由表6-17，6-18和负载循环图得知，滑台最大外负载P立=25公斤力/厘米㎡。卧置滑台的外负载较小，取P卧=16公斤力/厘米㎡。由于油缸都是差动联接，故A2=1/2A1。油缸采用O形密封圈，运动时⊿Pm=1.5公斤力/厘米㎡。采用回油路调速时，被压力取P2=5公加工垂直孔和水平孔的专用组合机床液压系统设计4斤力/厘米㎡，由式6-10及6-13得P1A1-P2A2=P+⊿PmA1A1（P1-P2/2-⊿Pm）=P∴厘米立立51.85.12525121012.1212.121mPPPPD同理得：厘米卧54.55.1251629412.1D取D立=85.1毫米；D卧=55.4毫米。所以d立=0.7D立=0.7×85.1=59.57毫米，取d立60毫米。d卧=0.7×55.4=38.78毫米，取d卧=40毫米。（二）动力滑台油缸所需流量计算油缸主要尺寸后，根据各工作阶段速度一行程循环图便可算得各工作阶段所需流量。立置滑台油缸的流量见表6-19，卧置的见表6-20。表6-19工况计算式结果（升/分）备注快进645071434022快立进VdQ14.1差动联接Ⅰ工进04605185014321Q0.2无活塞杆腔进油Ⅱ工进03.051.85014.3211Q0.14同止快退6.4)751.8(5014.322退Q14.1有活塞杆腔进油表6-20工况计算式结果（升/分）备注快进645014.35022快卧进VdQ6差动联接工进026.054.55014.32IQ0.05无活塞杆腔进油新疆工业高等专科学校机械工程系5快退6)454.5(5014.322退Q5.54有活塞杆腔进油验算立置动力滑台是否能满足最小稳定速度的要求：由式6-15得知，A应大于或等于Qmin/Vmin。在此取调速阀最小稳定流量为50毫升/分，代入该式得2minmin7.16350厘米VQ又2228.5651.8414.34厘米DA由此mmVQA验算说明能满足油缸最小稳定速度要求。卧置的验算从略。三，确定液压系统方案，拟定液压系统图(一)调速方案由工况要求所知，执行元件采用油缸实现往复运动：组合机床进给功率较小，同时为了增加进给运动的平稳性，因此采用回油路节流调速方案。为保证切削过程速度稳定，选用调速阀调速。（二）换向，换节方式本机床的动力滑台在调整时，需停在任意位置上，故采用三位五通换向阀进行换向。当动力滑台由差动快进换接为工进时，与调速阀并联的二为二通电磁阀关闭，泵压升高，使液控顺序阀逐渐打开，使差动油路断开，油缸回油经调速阀，三位五通电磁阀和液控顺序阀流回油箱。这样可使速度换接平稳。采用回路见图6-36，6-37。（一）泵源的选择工况特点是快速时低压大流量，时间短；工进是中压升秒度小流量，时间长。目前多数采用双联定量叶片泵（图6-38a，b）或限压式变量叶片泵（图6-38c），仅在功率较小时，才用定量泵（图3-38d）。为了减少功率损失，可选用限压式变量叶片泵，快速时全流量供油，工进时限压变量，与油缸所需流量相适应。加工垂直孔和水平孔的专用组合机床液压系统设计6工进快进快退I工进快退快进II工进图6-36卧置滑台液压回路图6-37立置滑台液压回路a)b)c)d)图6-38泵源选择电磁铁快进工进快退1DT++-2DT+-+3DT--+电磁铁快进Ⅰ工进Ⅱ工进快退1DT+++-2DT+--+3DT++-+4DT---+新疆工业高等专科学校机械工程系7(四)液压系统的组合立置与卧置滑台的负载不同，速度要求也不同，要保证同时动作，又不相互干扰，两回路组合时，在各自进油油路上串接一个节流阀，变量泵的调节流量应大于两个动力滑台同时快进时通过两个节流阀的流量。测压点布置在泵源出口和节流阀后，便于调整油泵和液控顺序阀的压力。本机床液压系统，过滤精度要求不高，故在泵进口处安装网式滤油器即可。（五）绘制液压系统图根据上述所选回路液压系统，并绘制液压系统图（如图6-39）。图中附有油缸的工作循环图和电磁铁动作表。p3快退工进11快退工进2DT22D-25BQT-10B1-25B1DT3DT35D-25Bp3P3p1p2K-6BYBP-25KT-10B6DT22D-25B22D-25B7DTQT-10B1-25B1DT3DT35D-25B快进工进快进2DTp1加工垂直孔和水平孔的专用组合机床液压系统设计8立置滑台电磁铁动作循序表卧置滑台电磁铁动作循序表6-39液压系统图表6-21工况1DT2DT3DT快进++-工进+--停留+--快退-++原位---工况4DT5DT6DT7DT快进+-++Ⅰ工进+--+Ⅱ工进+---停留+---快退-+++原位---+新疆工业高等专科学校机械工程系9注：1.立置滑台油缸A1=56.7厘米2，A2=28.3厘米2；卧置滑台油缸A1=23.74厘米2，A2=11.2厘米2；2.快进时为差动联接，回油腔至进油腔的油路上各阀实际通过流量时压力损失之和为∑⊿P2，其中公称流量下各阀压力损失；三位五通⊿P1=1.5公斤力/厘米2，单向阀⊿P3=2公斤力/厘米2；差动时回油腔压力为P2=P1+∑⊿P2；3.工进时，回油腔压力P2只计调速阀的压力损失⊿P4=5公斤力/厘米2；4.启动制动阶段的过程很难确定，故不另外计算，油缸动作时最底摩擦阻力的压力取⊿Pm=1.5公斤力/厘米2。计算两动力滑台油缸各工作阶段实际所需压力，流量和功率（见表6-21），并作出工况图（见图6-40）。四，选定液压元件工况油缸压力计算式外负载Ph（公斤力）压力值P（公斤力/厘米2）速度V时间T行程S缸流量Q缸功率N说明∑⊿P2⊿PmP2P1快进Ph+⊿PmA1=P1A1-P2A2P1=P2-∑⊿P201.96.84.94.62.8120914.10.109∑⊿P2=（⊿P1+⊿P3+2⊿P2）.（12.7/25）21工进P1=Ph/A1+⊿Pm+A2/A1P212105250.04647.3360.20.012工进同上7451.55170.031790.140.004快退P1=Ph/A2+A1/A2·(⊿Pm+∑⊿P2)01.51.574.63.425514.10.14快进Ph+⊿PmA1=P1A1-P2A2P1=P2-∑⊿P2390.57.36.871.6416460.07∑⊿P2=(⊿P1+P2+⊿P3).(7.5/25)2工进P1=Ph/A1+⊿Pm+A2/A1P2294516.80.02698500.050.002快退P1=Ph/A1+A1/A2.(⊿Pm+∑⊿P2)390.50.57.572.0420450540.06⊿P2=P2=⊿P1.(13.4/25)2加工垂直孔和水平孔的专用组合机床液压系统设计10（一）选择油泵由上述计算和工况循环图可知，油缸工作压力最高点是立置滑台油缸I工进阶段。此时，P1=25公斤力/厘米2，泵最高压力应是P泵≥P1+⊿P1。⊿P1为泵至油缸的进油压力损失，由液压系统图6-39所示。由于进油路中元件较少，可取⊿P1=5公斤力/厘米2故P泵=30公斤力/厘米2P1(kgf/cm2)快进1020304050607080901004.910172025300tI工进II工进死挡铁停留快退(s)a）立置滑台p-t工况图P2(kgf/cm2)快进1020304050607080901006.41016.22025300t快退(s)b)卧置滑台油缸p-t工况图新疆工业高等专科学校机械工程系11Q(l/min)1020304050607080901001020300t(s)c)两油缸Q-t工况图图6-40p-t,Q-t工况图泵最大流量是两滑台油缸同时快进时流量之和，考虑总泄露量，则Q=K(Q立+QW卧)=1.21（14.1+6）=24.32升/分取泵流量Q=25升/分由产品样本中查得限压式叶片变量泵规格为YBP-25。（二）选择电动机由表6-21计算可知，油缸最大驱动功率在快退工作阶段。此时，卧置滑台油缸在快退时压力为