半自动专用铣床液压系统设计.docx

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1、半自动专用铳床液压系统设计摘要通过对半自动专用铳床液压系统的工况要求和工作原理的理解，制定了液压系统设计方案。在设计过程中最主要的是液压系统的设计，并掌握液压系统的原理，以及液压系统的典型零件装配图的认识。采用计算机软件既可以极大地提高编程质量又增加计算的准确性。通过大量的搜集资料和认真学习研究，本文提出了基于参数要求的一套半自动专用铳床液压系统设计方法，通过计算机编程，验证了该方法能够满足要求，最终得以实现。关键词：半自动；铳床；液压系统；设计Abstractthroughunderstandingofprincip1esofthehydrau1icsystemofSemi-automati

2、cSpecia1Mi11ingmachieadworkingconditiondemands,Deve1opedahydrau1icsystemdesign.Themostimportantisthehydrau1icsystemdesignandapp1ication.Usingsoftwareprogrammingcangreat1yenhanceboththequa1ityandaccuracyoftheca1cu1atedadded.Througha1otofdataco11ectionanddeep1ystudyandresearch,thispaperputsforwardaset

3、ofrequirementsbasedonparametersofhydrau1icsystemforsemi-automaticmi11ingmachinedesignmethods.Throughthecomputerprogramming,themethodisproven,whichfina11ycanmeettherequirementstoachieve.Keywords：Semi-automatic;Mi11ingmachines;Hydrau1icSystem;design第一章绪论近十年来，液压传动在防漏、治污、降噪、节能和材质研究等各个方面都有长足的进步，它和电子技术的结合

4、也由拼装、混合到整合，步步深入。时至今日，在尽可能小的空间内传出尽可能大的功率并加以精确控制这一点上，液压传动已稳居各种传动方式之首，无可替代。因此研究液压系统是十分必要的。1.1 液压传动的定义一部完整的机器是由原动机(PrimeMover)传动机构(TranSmiSSiOnSeCtion)及控制部分(COntrO1Section)工作机(End-useDeViCe)(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

5、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(Mechanics)电气传动(E1ectrics)和流体传动(F1uidPOWer)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(HydraUIiCPowerTransmission)、液力传动(FIUiddrive)和气压传动(Pneumatics)o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

6、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。1.2 液压传动的发展概况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23百年的历史，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

7、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，

8、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。今天，为了和最新技术的发展保持同步，液压技术必须不断创新不断的提高和改进元件和系统的性能，以满足日益变化的市场需求。液压技术的持续发展体现在如下一些重要的特征上：(1)提高元件性能，创新新型元件，不断小型化和微型化。(2)高度的组合化、集成化和模块化。(3)和微电子技术相结合，走向智能化。(4)研究和开发特殊传动介质，推进工作介质多元化。1.3 液压传动的优缺点(1)液压传动的优点1)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

9、的冲击。2)能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速，且调速范围最大可达1：2000(一般为1：100)o3)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。4)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。5)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。6)操纵控制简便，自动化程度高。7）容易实现过载保护。8）液压元件实现了标准化、系列化、通用化、便于设计、制造和使用。（2）液压传动的缺点1）使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁。2）对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高。

10、3）液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平。4）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T5C60C范围内较合适。5）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。第二章液压系统的设计2.1设计目的本次设计属于机械类科目，这一课题涉及液压传动、力学、计算机制图等多方面的知识，通过这次设计不仅能够使我综合运用所学的专业知识，加深对知识的理解和运用，而且锻炼我的实际手动能力和创新能力。进一步加深了我对液压系统工作原理的理解，使我更全面的了解半自动专用液压系统设计过程以及铳床在工作过程中的

11、要求。2.2设计内容及要求半自动专用铳床的液压系统的总体设计，主要是明确系统设计要求，确定液压系统的主要参数，进行工况分析，拟定和分析液压系统的传动方案，绘制液压系统工作原理图，计算和设计主要液压元件，液压系统性能验算，编写说明书。设计液压系统必须首先明确设计要求：(1)主机的用途、主要结构、总统布局；主机对液压系统执行元件在位置布置和空间尺寸以及质量上的限制。(2)主机的工艺流程或工作循环；液压执行元件的运动方式及其工作范围。(3)液压执行元件的负载和运动速度的大小及其变化范围。(4)主机各液压执行元件的动作顺序或互锁要求，各动作的同步要求及同步精度。(5)对液压系统工作性能、工作效率、自动

12、化程度等方面的要求。(6)液压系统的工作环境和工作条件，如周围介质、环境温度、湿度、尘埃情况、外界冲击振动等。(7)其他方面的要求，如液压装置在外观、色彩、经济性等方面的规定或限制。2.2.1 机床类型及动作循环要求本设计以一台卧式半自动专用铳床为例，要求设计出驱动它的动力滑台的液压系统，以实现“手工上料一按电钮开始一手工定位夹紧一工作台快进一铳削进给一巩固总台快退一夹具松开一手工卸料”的工作循环。2.2.2 机床对液压传动系统的具体参数要求通过综合比较，可以将液压传动系统的参数设定为如下:定位缸负载力200N移动重件力20N,移动行程IOmm定位夹紧时间IS夹紧缸负载力加工直径快进行程工进行

13、程快进、快退速度动力滑台采用半导轨静摩擦系数动摩擦系数4000N=38mm300mm,80mm,6mmin,0.345mminfj=0.3f=0.152.3负载与运动分析(1)计算工作负载工作负载即为切削力，经资料得，切削力可为：F=20000N(2)计算工进速度切削速度可按38孔的切削用量计算，选择切削用量为：钻38孔时，取半自动专用铳床的切削用量s=0.2mmr,切削速度v=40mmin,则主轴转速为n=12”Tid360rmin,则工进速度v2=ns=0.2=1.2(mms)=1.2103(ms)(3)计算摩擦负载静摩擦阻力F5=U5G动摩擦阻力F1UdG(4)计算惯性负载GAvF=g2

14、(2-1)(2-2)(2-3)以上参数Fg、九、Fd的具体计算方法见用MAT1AB程序设计编制的程序一:程序一：参数计算FunctionfG=9800;g=9.8;de1tat=O.5;De1tav=O.1;Fs=O.2;Fd=O.1%工作负载的参数计算%单位：m/s%导轨静摩擦系数%导轨动摩擦系数Fa=(Gg*(de1tav/de1tat)%运动部件惯性负载Fs=fs*G%导轨静摩擦力Fd=fd*G%导轨动摩擦力运行结果：Fg=500Fs=1960Fd=980其他运行程序同上，得出各工作阶段液压缸的负载，如表2-1所示。表27液压缸负载计算工况计算公式液压缸负载F/N液压缸驱动力F0/N启动

15、F=U5G19602180加速F=UdG+(Gg)(w/Z1)14801650快进F=UdG9801090工进F=Ft+udG3098034422反向启动F=UdG19602180加速F=UdG+(G/g)(A/AZ1)14801650快退F=UdG9801090注：(1)液压缸的机械效率加工0.9。(2)不考虑动力滑台上的颠覆力矩的作用。2.4液压缸参数2.4.1 初选液压缸工作压力参照表2-2,初选液压缸工作压力z=4MPa0为使快进、快退速度相等并使系统油源所需最大流量减小1/2倍，选用Aj2A2差动液压缸。快进时液压缸作差动连接，由于管路中有压力损失，液压缸有杆腔压力p2必须大于无杆腔压力Pi,计算中取两者之差p=P2-P1=O.5MPa;同时还要注意到，启动瞬间活塞尚未移动，止匕时AQ=O。工进时为防止孔钻通时负载突然消失发生前前冲现象，液压缸同油腔应有背压，设此背压为0.6MPa。同时假定，快退时间油压损失为0.7MPa。负载F/KN55-1010-20