钻孔组合机床动力滑台液压系统设计说明书

1摘要组合机床是由通用部件和部分专用部件所组成的高效率专用机床，而动力滑台则是组合机床一种重要的通用部件，可以根据不同的工作要求实现各种工作循环，如果配上动力头和主轴箱后可以完成钻、铣、镗等工序的加工要求，通过液压的配合可以实现各种自动工作循环。动力滑台的液压系统是能完成较为复杂工作循环的典型单缸系统，此系统的回路组成具有一定的代表性，制作此液压控制系统不仅有助于学生对所学液压知识进行融会贯通，而且为后来的学生提供了解液压系统和自己动手拆装的实验装置。设计验算结果说明，设计的工作装置满足设计要求。在AUTOCAD软件下绘制的液压系统原理图有利于为新产品设计或改型设计提供参考。关键词：钻孔组合机床动力滑台液压系统设计；设计参数及验算；AUTOCAD制图2目录摘要.......................................1第一章绪论...............................11.1液压传动..............................11.2组合机床发展的历史..................21.3组合机床的发展趋势..................21.4组合机床类型及部件的分类.............3第二章动力滑台液压系统的相关参数计算.....52.1已知设计条件..........................52.2负载计算.............................5第三章液压缸主要参数确定.................7３.1确定液压缸工作压力.................7３.2确定液压缸主要结构参数............7３.3绘制液压缸工况图...................9３.4液压缸主要零件强度的校核..........10３.5液压缸稳定性计算..................11第四章液压系统组成及原理图设计...........124.1主题方案的确定.....................124.2基本回路确定......................124.3液压系统原理图的综合..............143第五章液压元件选型.......................165.1液压泵的选择......................165.2液压泵驱动电机的选择..............175.3液压控制元件及辅助元件的选择......17第六章液压管路和油箱的确定...............196.1液压管路的确定......................196.2油箱容积V的计算....................20第七章液压系统性能验算..................217.1回路压力损失计算....................217.2系统温升验算........................217.3油箱散热面积A.......................21设计小结..................................23参考文献..................................241第一章绪论制造业的历史可追溯到几百年前的旧石器的时代。猿进化成人的一个重要的标志就是工具的制造。可见，工具的制造对人类的影响是极其巨大的。从某种程度上说，工具是先进水平决定着生产力的提高发展与变革，是伴随着劳动工具的发展与变革。制造业是任何一个发达国家的基础工业，是一个国家综合国力的重要体现。而在制造业中，液压系统又是制造业的基础，得到了各个国家的高度重视。尤其在今天以知识为驱动的全球化经济浪潮中，由于激烈的市场竞争，夹具工业的内涵、深度和广度都发生着深刻的而变化，各种新的液压系统、制造加工方法不断出现，推动着我们的社会不断的向前发展。1.1液压传动液压系统是现代工业的基础。它的技术水平在很大程度上决定了产品的质量和市场的竞争力。随着我们加入“WTO”步伐的日益加快。“入世”将对我们夹工具产生重大而深远的影响，经济全球化的趋势日益明显，同时世界众多知名公司不断进行结构调整，国内市场的国际性进一步显现，该行业的将经受更大的冲击，竞争也会更加剧烈。在如此严峻的行业背景下，我们的技术人员经过不断的改革和创新使得我国的磨具水平有了较大的提高，大型、复杂、精密、高效和长寿命的液压有上了新台阶。2液压式每个机制制造方面目前普遍的，它可以大批量生产，节省人力物资，效率相对高，操作方便，结构合理，它的成本低廉，适合广大人群所承受的能力。液压传动是用液体作为来传递能量的，液压传动有以下优点：易于获得较大的力或力矩，功率重量比大，易于实现往复运动，易于实现较大范围的无级变速，传递运动平稳，可实现快速而且无冲击，与机械传动相比易于布局和操纵，易于防止过载事故，自动润滑、元件寿命较长，易于实现标准化、系列化。液压传动的基本目的就是用液压介质来传递能量，而液压介质的能量是由其所具有的压力及力流量来表现的。而所有的基本回路的作用就是控制液压介质的压力和流量，因此液压基本回路的作用就是三个方面：控制压力、控制流量的大小、控制流动的方向。所以基本回路可以按照这三方面的作用而分成三大类：压力控制回路、流量控制回路、方向控制回路。液压系统已经在各个部门得到广泛的应用，而且越先进的设备，其应用液压系统的部门就越多。1.2组合机床发展的历史组合机床的最早雏形，远在二十世纪七十年代，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀3具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。最早的组合机床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用机床部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。组合机床未来的发展将更多的采用调速电机和滚珠丝杠等传动，以简化结构，缩短生产节拍；采用数字化控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。1.3组合机床的发展趋势（1）广泛应用数控技术国外主要的组合机床生产厂家都有自己的系列化完整的数控组合机床通用部件,在组合机床上不仅一般动力部件应用数控技术,而且夹具的转位或转角、换箱装置的自动分度与定位也都应用数控技术,从而进一步提高了组合机床的工作可靠性和加工精度。广州标致汽车公司由法国雷诺公司购置的缸盖加工生产线,就是由三台自动换箱组合机床组成的,其全部4动作均为数控,包括自动上下料的交换工作台、环形主轴箱库、动力部件和夹具的运动,其节拍时间为58秒。(2)发展柔性技术80年代以来,国外对中大批量生产,多品种加工装备采取了一系列的可调、可变、可换措施,使加工装备具有了一定的柔性。如先后发展了转塔动力头、可换主轴箱等组成的组合机床;同时根据加工中心的发展,开发了二坐标、三坐标模块化的加工单元,并以此为基础组成了柔性加工自动线(FTL)。这种结构的变化,既可以实现多品种加工要求的调整变化快速灵敏,又可以使机床配置更加灵活多样。(3)发展综合自动化技术汽车工业的大发展,对自动化制造技术提出了许多新的需求,大批量生产的高效率,要求制造系统不仅能完成一般的机械加工工序,而且能完成零件从毛坯进线到成品下线的全部工序,以及下线后的自动码垛、装箱等。德国大众汽车公司KASSEL变速箱厂1987年投入使用的造价9000万马克的齿轮箱和离合器壳生产线,就是这种综合自动化制造系统的典范。该系统由两条相似对称布置的自动线组成,三班制工作,每条线日产2000件,节拍时间为40秒。全线由12台双5面组合机床、18台三坐标加工单元、空架机器人、线两端的毛坯库和三坐标测量机组成,可实现3种零件的加工。空架机器人完成工件下线的码垛装箱工作。随着综合自动化技术的发展,出现了一批专门从事装配、试验、检测、清洗等装备的专业生产厂家,进一步提高了制造系统的配套水平。(4)进一步提高工序集中程度国外为了减少机床数量,节省占地面积,对组合机床这种工序集中程度高的产品,继续采取各种措施,进一步提高工序集中程度。如采用十字滑台、多坐标通用部件、移动主轴箱、双头镗孔车端面头等组成机床或在夹具部位设置刀库,通过换刀加工实现工序集中,从而可最大限度地发挥设备的效能,获取更好的经济效益。1.4组合机床类型及部件的分类由于组合机床是以系列化和标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件对一种或多种工件按预先确定的工序进行切削加工的机床，所以对组合机床并不存在确定的精确地分类。组合机床的通用部件按功能分为动力部件、支撑部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。6动力部件为机床提供主运动和进给运动，主要有动力箱（将电动机的旋转运动传递给主轴箱）、切削头（装在各个主轴上，用于各单一工序的加工）、动力滑台（用于安装动力箱或切削头，以实现进给运动）；支承部件用以安装动力滑台，包括各种底座和支架；输运部件用以输送工件或主轴箱至加工工位；控制部件用以控制机床的自动工作循环；辅助部件包括润滑、冷却和排屑装置等。根据配置型式，组合机床可分为单工位和多工位两大类。其中单工位组合机床按被加工面的数量又有单面、双面、三面和四面4种，通常只能对各个加工部位同时进行一次加工；多工位组合机床则有回转工作台式、往复工作台式、中长立柱式和回转鼓轮式4种，能对加工部位进行多次加工；控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件，有液压站、电气柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。7第二章动力滑台液压系统的相关参数计算2.1已知设计条件钻孔组合机床动力滑台液压系统设计的技术参数：一台卧式单面多轴钻孔组s合机床，机床工作时轴向切削力Ft=15000N，移动部件总重力G=9000N,快进行程长度L1=200mm，工进行程长度L2=60mm。快进、快退速度V1=V3=4500m/min；工进速度V2=40m/min；往复运动加速和减速时间应在0.2s；滑台导轨静摩擦系数0.2sf，动摩擦系数0.1df。液压缸机械效率m=0.9设计要求滑台实现：“快进-工进-死挡铁停留-快退-原位停止”的工作循环。2.2负载计算1钻削轴向负载力Ft=15000N2滑台对导轨的摩擦力运动部件对导轨的法向力G=95000N静摩擦力F=G*f=95000*0.2=19000动摩擦力9000*0.1900ddFGfN3惯性力10000.0833*382.659.80.2mvFmNt8根据上述计算，可确定工作循环中的负载力如下：滑台的启动负载：1800sFFN滑台的加速负载：900382.651282.65dmFFFN滑台的快进负载：900dFFN滑台的工进负载：9002800028900dtFFFN滑台的快退负载：900dFFN根据已知数据和计算数据可画速度图和负载图，见图2-1、2-2所示:图2-1负载图图2-2速度图F/Nl/m1800077-900289000.090.13-1800V1(m/s）00.0830.090.130.00083-0.083l/m910第三章液压缸主要参数的确定3.1确定液压缸工作压力根据要求可确定液压缸为差动式液压缸。经负载分析和计算可知液压缸驱动的最大负载是在工进阶段，约为29KN。由表3-1和表3-2取工作压力为4MP。进而由表3-3可确定工进时的背压力为0.6bPMPa。负载/kN＜55~1010~2020~3030~40＞50工作压力/MPa＜0.8~1.01.5~22.5~33~44~5≥5表3-2设备磨床插床车床绗磨床拉床农机工程机械船用类