专用铣床的设计Word下载.docx
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6.1液压泵的选择·
6.2阀类元气件及辅助元气件的选择·
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6.3确定油管直径·
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6.4油箱的设计·
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7、验算液压系统性能·
18
参考文献·
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一、设计流程图
液压系统设计与整机设计是紧密联系的，设计步骤的一般流程如图
下面将按照这一流程图来进行本次液压课程设计。
二、设计依据：
专用铣床工作台重量为3000N，工件及夹具最大重量为1000N，切削力最大达9000N，工作台的快进速度为4.5m/min，进给速度为
60～1000mm/min，行程为400mm（其中快进340mm、工进60mm）。
工
作循环为快进→工进→快退→原位停止。
工作台往返运动的加速、减速时间为0.05s，假定工作台采用平面导轨，其摩擦系数=0.2，
=0.1，试设计其液压系统。
三、工况分析
液压系统的工况分析是指对液压执行元件进行运动分析和负载分析，目的是查明每个执行元件在各自工作过程中的流量、压力、功率的变化规律，作为拟定液压系统方案，确定系统主要参数（压力和流量）的依据。
负载分析
（一）外负载
=9000N
其中表示最大切削力。
对于专用铣床铣削时铣刀所承受的主切削力大小（单位N）为：
（N）
式中P—单位切削力（）
f—每转进给量（mm/r）
—背吃刀量（mm）
下面将进行具体参数的计算：
由公式可得（其中表示每分钟进给速度，n表示铣刀的转速）由设计依据可知n=300r/min工进速度=60—1000mm/min，故我们取=300mm/min。
对于单位切削力P，由以下的常用金属材料的单位切削力表可得，我们选P=2000。
类别
材料
牌号
单位切削力P（）
钢
易切钢
Y40Mn
1700
结构钢
45
2000
合金结构钢
40Cr
不锈钢
1Cr17Ni9
2500
铸铁
灰铸铁
HT200
1140
铸造
合金
铸造锡青铜
ZcuSn5Pb5Zn5
700
铸造铝合金
ZALSn7Mg
720
对于铣削背吃刀量,我们选用硬质合金铣刀，查铣工计算手册可得，取=1.5mm。
根据以上的公式可得：
因为3000<
=9800N，所以选取的合适
（二）阻力负载
静摩擦力：
F=（G1+G2）·
其中F—静摩擦力NG1、G2—工作台及工件的重量N—静摩擦系数
由设计依据可得：
=（3000+1000）X0.2=800N
动摩擦力F=（G1+G2）·
其中F—动摩擦力N—动摩擦系数
同理可得：
F=（G1+G2）·
=（3000+1000）X0.1=400N
（三）惯性负载
机床工作部件的总质量m=（G1+G2）/g=4000/9.81=408kg
惯性力Fm=m·
N
其中：
a—执行元件加速度m/s
ut—执行元件末速度m/su0—执行元件初速度m/s
t—执行元件加速时间s
因此，执行元件在各动作阶段中负载计算如下表所示：
工况
油缸负载（N）
负载值（N）
启动
F=F
800
加速
F=F+Fm
740
快进
400
工进
F=F+Fc
3400
快退
按上表的数值绘制负载如图所示。
对于速度而言，设计依据中已经有了明确的说明，所以按照设计依据绘制如下：
四、初步确定油缸参数，绘制工况图
1、初选油缸的工作压力、
由上可以知道，铣床的最大负载F=9800N，根据下表可得：
表按负载选择液压执行元件的工作压力
载荷/（KN）
<
5—10
10—20
20—30
30—50
>
50
工作压力（Mpa）
0.8~1
1.5~2
2.5~3
3~4
4~5
=5~7
选系统的工作压力P1=2Mpa。
由设计要求可知，导轨要求快进、快退的速度相等，故液压缸选用单活塞杆式的，快进时采用差动连接，且液压缸活塞杆直径d≈0.7D。
快进和工进的速度换接用三位四通电磁阀来实现。
铣床液压系统的功率不大，为使系统结构简单，工作可靠，决定采用定量泵供油。
考虑到铣床可能受到负值负载，故采用调速阀的进油节流加背压阀的调速回路，所以回油路上具有背压P2，取背压P2=0.5Mpa。
2、计算油缸尺寸
可根据油缸的结构及连接方式计算油缸的面积、油缸直径D及活塞杆直径d计算出后应按标准予以圆整，然后再计算油缸的面积：
此时由工进时的负载值按计算公式计算液压缸面积：
在将这些直径按照国标圆整成标准值得：
D=0.06m,d=0.04m
由此就求得液压缸两腔的实际有效面积为，。
3、油缸各工况的压力、流量、功率的计算
（1）、工进时油缸需要的流量
:
工进时油压作用的面积
工进时油缸的速度mm/min
（2）、快进时油缸需要的流量
差动连接时:
、—分别表示油缸活塞腔、活塞杆截面积m²
—油缸快进时的速度mm/min
（3）、快退时油缸需要的流量,
=·
=
—油缸退回时的速度,mm/min
（4）、工进时油缸的压力
P2—为工进时回油腔的背压,上面已经选取为0.5Mpa
（5）、快进时油缸压力
0.989MPa
这里：
F分别表示快速启动、加速、快速时油缸的推力，
P—分别表示快速启动、加速、快速时油缸的压力。
表示管路中压力损失大小，这里我们取值为0.3Mpa。
（6）、快退时油缸压力
F—分别表示快速启动、加速、快速时油缸的推力，
P2的值为0.5MPa
油缸工作循环中各阶段的压力、流量、功率实际值如表2所示：
表2液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值
负载
F/N
回油腔压力
进油腔压力
输入流量
q/
输入功率
P/kW
（差动）
1.035
—
—
808
0.989
—
0.705
0.0063
0.07
工进
0.5
1.45
0.0008
0.019
1.43
1.391
1.165
0.0078
0.151
由以上所计算的数据我们绘制出工况图如下所示：
五、确定液压系统方案和拟订液压系统原理图
（一）
确定油源及调速方式
由以上的计算可以知道，铣床液压系统的功率不大，工作负载的变化情况很小，因此，为使系统结构简单，工作可靠，决定采用定量泵供油。
考虑到铣床可能受到负值负载，故采用回油路调速阀节流调速方式，并选用开式循环。
从工况图中我们可以清楚的看出，在液压系统的工作循环中，液压缸要求油源提供的流量变化并不是很大，因此工进和快进的过程中，所需流量差别较小。
故我们选用定量单液压泵供油。
图4差速回路
（二）选择基本回路
1.
选择换向回路及速度换接方式
由设计依据可以知道，设计过程中不考虑工件夹紧这一工序，并且从快进到工进时，输入液压缸的流量从6.3L/min降到0.8L/min，速度变化不是很大，所以采用电磁换向阀来实现速度的换接。
压力继电器发讯，由电磁换向阀实现工作台的自动启动和换向。
同时为了实现工作台能在任意位置停止，泵不卸载，故电磁阀必须选择O型机能的三位四通阀，如下图所示：
图5O型机能的三位四通阀
由于要求工作台快进与快退速度相等，故快进时采用差动连接来实现快速运动回路，且要求液压缸活塞杆直径d≈0.7D。
（三）选择调压回路
设计过程中，在油源中采用溢流阀来调定系统的工作压力，因此调压问题基本上已经在油源中解决，无须在另外设置调压系统。
这里的溢流阀同时还能起到安全阀的作用。
将上面所选的液压基本回路组合在一起，便可得到以下的液压系统原理图。
同时电磁铁的动作顺序表如下：
表
3
液压专用铣床电磁铁动作顺序表
工序
1Y
2Y
3Y
4Y
YJ
工作缸快进
+
工作缸工进
工作缸快退
—
图6专用铣床液压系统原理图
1-油箱；
2-过滤器；
3-叶片泵；
4--溢流阀；
5-三位四通电磁换向阀；
6-单向调速阀；
7-两位三通电磁换向阀；
8-工作缸；
9-压力继电器
六、选择液压元气件
（一）液压泵的选择
由以上的设计可以得到，液压缸在整个工作过程中的最大压力是1.45Mpa，如取进油路上的压力损失为0.4Mpa，则此时液压泵的最大工作压力是=1.45+0.4=1.85Mpa。
由以上的计算可得，液压泵提供的最大流量是7.8L/min,因为系统较为简单，取泄漏系数，则两个液压泵的实际流量应为：
由于溢流阀的最小稳定溢流量为3L/min，而工进时输入到液压缸的流量是3.8L/min，由流量液压泵单独供油，所以液压泵的流量规格最少应为6.8L/min。
根据以上的压力和流量
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