卧式半自动组合机床液压系统-及其有关装置设计

机电液压综合设计卧式半自动组合机床液压系统及其有关装置设计学院机电工程学院__专业年级班别___学号学生姓名______指导教师_______年月日I广东工业大学课程设计任务书题目名称学生学院专业班级姓名学号一、课程设计的内容综合应用已学的课程，完成卧式半自动组合机床的液压系统的原理设计、液压系统的设计计算、液压系统元部件的选择、液压基本回路的实验验证、液压集成油路的设计、液压集成块的设计等。二、课程设计的要求与数据1．机床系统应实现的自动工作循环(手工上料)→(手动启动)→工件定位(插销)→夹紧工件→动力头(工作台)快进→慢速工进→快退→停止→工件拔销→松开工件→（手工卸料）。要求工进完了动力头无速度前冲现象。工件的定位、夹紧应保证安全可靠，加工过程中及遇意外断电时工件不应松脱，工件夹紧压力、速度应可调，工件加工过程中夹紧压力稳定。2．工件最大夹紧力为Fj；工件插销定位只要求到位，负载力小可不予计算。3．动力头快进、快退速度v1；工进速度为v2可调，加工过程中速度稳定；快进行程为L1，工进行程为L2；工件定位、夹紧行程为L3，夹紧时间t=1s。4．运动部件总重力为G，最大切削进给力（轴向）为Ft；5．动力头能在任意位置停止，其加速或减速时间为△t；；工作台采用水平放置的平导轨，静摩擦系数为fs，动摩擦系数为fd。三、课程设计应完成的(一)液压系统设计根据设备的用途、特点和要求，利用液压传动的基本原理进行工况分析，拟定合理、完善的液压系统原理图，需要写出详细的系统工作原理，给出电磁铁动作顺序表。再经过必要的计算确定液压有关参数，然后按照所得参数选择液压元件、介质、相关设备的规格型号（或进行结构设计）、对系统有关参数进行验算等。（二）系统基本回路的实验验证以小组为单位设计实验验证回路，经老师确认后，由该组成员共同去液压实验室在实验台上进行实验验证。该部分说明书的撰写格式可参考液压课程实验报告，实验过程要拍一定数量的照片。II（三）液压装置结构设计由指导老师选出其中一个小组成员的设计方案和数据，由该组成员共同完成该方案液压系统的集成块组的结构设计，尽量做到每个小组成员负责其中的一个集成块的设计。集成块之间必须考虑到相互之间的连通关系，是一个完整的液压系统的集成块。（四）绘制工程图、编写设计说明书1.绘制液压系统原理图包括系统总油路图（A3，参见图1-3）和集成块液压集成回路图（A4,参见图3-4)。2.集成块的零件图（A3或更大，参见图3-8）。须按GB要求打印或用铅笔绘制。3.编写设计说明书（2万字左右），排版、结构等须规范。四、课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期1分析工况和动作要求，完成系统方案设计和设计计算，元部件选择。宿舍12.02~11.102完成指定方案的实验验证；完成指定方案的液压系统集成油路的设计和集成块机构设计的分配，开始进行集成块的结构设计宿舍12.11~12.173完成集成块的设计和设计说明书的撰写。宿舍12.18~12.244答辩工2-72912.26五、应收集的资料及主要参考文献[1]李笑，吴冉泉.液压与气压传动[M].北京：国防工业出版社,2006年03月[2]杨培元，朱福元.液压系统设计简明手册[M].北京：机械工业出版社,2003[3]雷天觉等.液压工程手册[M].北京：机械工业出版社，1990[4]博世力士乐公司.博世力士乐工业液压产品样本[M].[5]任建勋，韩尚勇，申华楠等.液压传动计算与系统设计[M].北京:机械工业出版社,1982[6]周士昌主编.机械设计手册5•第43篇•液压传动与控制[M].北京：机械工业出版社，2000[7]章宏甲，周邦俊.金属切削机床液压传动[M].南京:江苏科学技术出版社，1985发出任务书日期：2011年12月2日指导教师签名：预计完成日期：2011年12月26日专业负责人签章：主管院长签章：III目录课程设计说明书...........................................................................错误!未定义书签。目录....................................................................................................................III1、液压系统工况分析.............................................................................................42、拟定液压系统原理图................................................................错误!未定义书签。3、确定液压系统主要参数............................................................错误!未定义书签。4、计算和选择液压元件................................................................错误!未定义书签。5、液压系统的验算......................................................................错误!未定义书签。6、液压集成块结构与设计............................................................错误!未定义书签。7、液压系统实验验证...................................................................错误!未定义书签。8、总结.......................................................................................错误!未定义书签。9、参考文献................................................................................错误!未定义书签。41、液压系统工况分析根据已知条件，绘制运动部件的速度循环图，如图1-1所示。然后计算各阶段的外负载并绘制负载图。液压缸所受外负载F包括三种类型，既wfaFFFF（1-1）式中wF——工作负载，既切削力，在本例中wF为25000N；aF——运动部件速度变化时的惯性负载；fF——导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦力，启动后为动摩擦力，对于平导轨fF可由下式求得()fRnFfGF（1-2）RnF——垂直于导轨的工作负载，本例中为零。则求得静摩擦阻力fsF=0.18×5000N=900N动摩擦阻力fdF=0.1×5000N=500N惯性负载GvFagt（1-3）Fa=（G/g）×（ΔV/Δt）………………………（1-3）=（5000/9.8）×（6/（0.12×60））N=425N式中g--重力加速度；Δt--加速或减速时间，一般为0.01-0.5s，本设计中为0.12s；ΔV--在Δt时间内的速度变化量。本设计中ΔV=6m/min。启动、加速时外负载为：F=Ffs+Fa=900+425=1325N5快进、快退时外负载为：F=Ffa=500N工进时外负载为：F=Ffa+Ft=500+25000=25500N根据上述计算结果，列出个工作阶段所受的外负载（见表1-1）并画出如图1-2所示的负载循环图。根据上述计算结果，列出各工作阶段所受的外负载（见表1-1），并画出如图1-2所示的负载循环图。图1-1速度循环图图1-2负载循环图表1-1工作循环各阶段的外负载工作循环外负载F（N）工作循环外负载F（N）启动、加速Ffs+Fa1325工进Ffa+Ft25500快进Ffa500快退Ffa50062.拟订液压系统原理图2．1、初定液压系统1）确定供油方式液压泵的结构形式依据初定系统压力来选择，当p21MPa时，选用齿轮泵和叶片泵。考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低；而在快进、快退时负载较小，速度较高；从节省能量、减少发热考虑，泵源系统宜选用双泵供油或变量泵供油。现采用带压力反馈的限压式变量叶片泵。2）调速方式的选择在中小型专用机床的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或调速阀。根据铣削类专用机床工作时对低速性能和速度负载特性都有一定要求的特点，决定采用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速。这种调速回路具有效率高、发热小和速度刚好的特点，并且调速阀装在回油路上，具有承受切削力的能力。3）速度换接方式的选择7本系统用电磁阀的快慢速换接回路，它的特点是结构简单、调节行程比较方便，阀的安装也较容易，但速度换接的平稳性较差。4）夹紧回路的选择用三位四通电磁阀来控制夹紧、松开换向动作时,考虑到夹紧时间可调节和当进油路压力瞬时下降时仍能保持夹紧力，所以接入节流阀调节和单向阀保压。在该回路中还装有减压阀，用来调节夹紧力的大小和保持夹紧力的稳定。5）定位回路的选择用三位四通电磁阀来控制插销、拔销换向动作时，考虑到当进油路压力瞬时下降时仍能保持插销力，所以接入单向阀保压。在该回路中还装有减压阀，用来调节夹紧力的大小和保持夹紧力的稳定。2．2、确定液压系统1）系统工作原理最后把所选择的液压回路组合起来，即可组合成图2-1所示的液压系统原理图。8图2-1液压系统原理图2）工作循环过程：一．定位插销——按启动按钮，电磁阀7YA得电，换向阀在右位，定位缸16下腔进油，活塞杆向上运动定位插销；二．工件夹紧——当定位完成后，油液压力升高，压力继电器BP1发出信号，电磁铁5YA得电，换向阀在右位，夹紧缸17下缸进油，活塞杆向上运动，工件夹紧；三．快进——夹紧完成后，压力上升，压力继电器BP2发出信号，使电磁铁1YA、3YA得电，电磁，换向阀4处于左位，换向阀5处于右位，进给缸18左腔进油，右腔排油流向左腔，形成差动连接，实现快进；四．工进——当进给缸活塞杆上的挡块压下行程开关2SQ后，使电磁铁3YA失电，进给缸16的回油流回油箱，实现工进；9五．快退——当进给缸活塞杆上的挡块压下行程开关1SQ后，电磁铁1YA失电，使电磁铁2YA得电，进给缸右腔进油，左腔流回油箱，实现快退；六．拔销——当进给缸活塞杆上的挡块压下行程开关3SQ后，使2YA失电，进给缸停止工作，7YA失电，6YA得电，换向阀14处左位，定位缸16上腔进油，下腔的油液直接接回油箱，实现拔销。七．放松——当定位缸活塞杆上的挡块压下行程开关4SQ后，5YA、6YA失电，4YA得电，夹紧缸17上腔进油，下腔经单向节流阀9流回油箱，实现放松。八．系统停止——当夹紧缸活塞杆上的挡块压下行程开关5SQ后，电磁铁4YA失电，系统停止工作。3）电磁换向阀动作顺序表表2-1电磁换向阀动作顺序表1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA插销------+夹紧----+-+快进+-+-+-+工进+---+-+快退-+--+-+拔销----++-放松---+---停止-------3．液压系统的计算和选择液压元件103．1、液压缸主要尺寸的确定（1）工作压力P的确定。工作压力P可以根据负载大小以及机器的类型来初步确定，现参阅参考文献[2]表2-1，取液压缸的工作压力为4MP。（2）计算液压缸内径D和活塞杆直径d1）进给缸内径D和活塞杆直径d由负载图知道最大负载F为30550N，按参考文献[2]可取P2为0.5MP，ηcm为0.95，考虑到快进、快退速度相等，取d/D=0.7。将上述数据代入参考文献[2]式（2-3）]}1[1{42121DdPPPFDcm………………………（3-1）mD095.0]}7.01[45.01{95.010414.325500426工作根据参考文献[2]表2-4，将液