关于铣床液压系统的设计.docx
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关于铣床液压系统的设计
湖南农业大学工学院
课程设计说明书
课程名称：
液压与气动
题目名称：
液压专用铣床
班级：
2008级机电专业1班
姓名：
*******
学号：
****************
指导教师：
***
评定成绩：
教师评语：
指导老师签名：
20年月日
目录
1设计内容及要求5
1.1设计目的5
1.2机床类型及动作循环要求：
5
1.3机床对液压传动系统的具体参数要求5
1.4机床的制造及技术经济性问题5
2液压系统的设计与计算6
2.1分析工况及设计要求,绘制液压系统草图6
2.2计算液压缸的外负载7
2.3确定系统的工作压力8
2.4确定液压缸的几何参数8
3确定液压泵规格和电动机功率及型号9
3.1确定液压泵规格9
3.1.1确定理论流量9
3.1.2确定液压泵流量9
3.2确定电动机功率及型号9
4确定各类控制阀10
5确定油箱容量与结构12
5.1油箱容量与结构12
5.2液压油选择12
6液压装置的结构设计13
6.1选择装配方法13
6.2绘制部件装配图14
7设计小结15
参考文献16
摘要：
本次课程设计的是半自动液压专用铣床的液压设计，专用铣床是根据工件加工需要，以液压传动为基础，配以少量专用部件组成的一种机床。
在生产中液压专用铣床有着较大实用性，可以以液压传动的大小产生不同性质的铣床。
此次设计主要是将自己所学的知识结合辅助材料运用到设计中，尤其是一些计算、绘图等细小方面。
在设计过程中最主要的是图纸的绘制，这不仅可以清楚的将所设计的内容完整的显示出来，还能看出所学知识是否已完全掌握了。
整个主要设计过程分成六个部分：
参数的选择、方案的制定、图卡的编制、专用铣床的设计、液压系统的设计以及最后有关的验算。
主体部分基本在图的编制和液压系统的设计两部分中完成的。
关键词：
铣削进给液压传动夹具
1设计内容及要求
1.1设计目的
1.巩固和深化已学知识，掌握液压系统设计计算的一般方法和步骤，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题能力；
2.正确合理地确定执行机构，选用标准液压元件；能熟练地运用液压基本回路，组合成满足基本性能要求的液压系统；
3.熟悉并会运用有关的国家标准、部颁标准、设计手册和产品样本等技术资料。
对学生在计算、制图、运用设计资料以及经验估算、考虑技术决策、CAD技术等方面的基本技能进行一次训练，以提高这些技能的水平。
。
1.2机床类型及动作循环要求：
设计一台用成型铣刀在工件上加工出成型面的夜压专用铣床液压系统，要求机床工作台一次可安装两只工件，并能同时加工。
机床工作循环为：
手工上料——自动夹紧——工作台快进——铣削进给——工作台快退——夹具松开——手工卸料。
1.3机床对液压传动系统的具体参数要求
设计参数见下表。
其中：
工作台液压缸负载力（KN）：
FL 夹紧液压缸负载力（KN）：
Fc
工作台液压缸移动件重力（KN）：
G 夹紧液压缸负移动件重力（N）：
Gc
工作台快进、快退速度（m/min）：
V1=V3夹紧液压缸行程（mm）：
Lc
工作台工进速度（mm/min）：
V2 夹紧液压缸运动时间（S）：
tc
工作台液压缸快进行程（mm）：
L1 导轨面静摩擦系数：
μs=0.2
工作台液压缸工进行程（mm）：
L2 导轨面动摩擦系数：
μd=0.1
工作台启动时间（S）：
t=0.5
序号
FL
Fc
G
Gc
V1
V2
L1
L2
Lc
tc
8组
68
4.8
1.8
80
5.0
35
400
100
20
1
1.4机床的制造及技术经济性问题
该机床为一般技术改造中自制的专用设备，所以力求结构简单，投产快，工作可靠，主要零部件能适应中小型机械制造工厂的加工能力，配合电气控制可以实现单机半自动化工作的要求
2液压系统的设计与计算
2.1分析工况及设计要求,绘制液压系统草图
机床工况由题可知为：
按设计要求，希望系统结构简单，工作可靠，估计到系统的功率不会很大，且连续工作，所以决定采用单个定量泵，非卸荷式供油系统；考虑到铣削时可能有负的负载力产生，故采用回油节流调速的方法；为提高夹紧力的稳定性与可靠性，夹紧系统采用单向阀与蓄能器的保压回路，并且不用减压阀，使夹紧油源压力与系统的调整压力一致，以减少液压元件数量，简化系统结构；定位液压缸和加紧液压缸之间的动作次序采用单向顺序阀来完成，并采用压力继电器发讯启动工作，以简化电气发讯与控制系统，提高系统可靠性。
综上考虑，绘制出图2-1所示液压传动系统草图
系统原理图
系统中采用Y型三位四通阀是为了使工作台能在任意位置停留，并使换向稳定。
二位四通阀在1DT失电时，使加紧液压缸处于夹紧状态，其目的是为了增加安全可靠性，并可以延长电磁铁的寿命。
2.2计算液压缸的外负载
（1）定位液压缸
已知负载力R≈200N（惯性力与摩擦力可以忽略不计）
（2）夹紧液压缸
已知负载力R≈4000N（惯性力与摩擦力可以忽略不计）
（3）工作液压缸
有效负载力Rw=2000N（已知）
惯性力Rm=ma=1500÷9.8×【（6÷60-0）÷0.5】=30.6（按等加速处理）
摩擦力由液压缸的密封阻力与滑台运动时的摩擦力组成。
当密封阻力按5%有效作用力估算时，总的摩擦阻力
=0.05Rw+fG=0.5×2000+0.2×1500=400N
故总负载力
=
+
+
=2000+30.6+400=2430.6N
2.3确定系统的工作压力
因为夹紧液压缸的作用力最大，所以可以按其工作负载来选定系统的压力。
由参考资料可以初定系统的压力为0.8-1Mpa,为使液压缸体积紧凑可以取系统压力为P1=1.5Mpa。
2.4确定液压缸的几何参数
（1）定位液压缸
考虑到液压缸的结构与制造的方便性，以及插销的结构尺寸等因素，可以取D=32mm，
（2）夹紧液压缸
取D=63mm,d=32mm
（3）进给液压缸
因为采用双出液压缸，所以
。
按工作压力，可以选杆径d=0.3D，代入上式，求得：
。
一般可取背压
=0.5MPa（对低压系统而言），代入上式有：
。
按表取进给液压缸系列化的标准尺寸为：
。
3确定液压泵规格和电动机功率及型号
3.1确定液压泵规格
3.1.1确定理论流量
定位液压缸最大流量：
。
夹紧液压缸最大流量：
。
因为有二个夹紧液压缸同时工作，所以
。
进给液压缸最大流量：
3.1.2确定液压泵流量
由于定位、夹紧、进给液压缸是分时工作的，所以其中某缸的最大流量即是系统的最大理论供油流量。
另外考虑到泄露流量和溢流阀的溢流流量，可以取液压泵为系统最大理论流量的1.1~1.3倍。
现取1.2倍值计算，则有
。
采用低压齿轮泵，则可选取CB-B25为系统的供油泵。
其额定压力为2.5MPa,额定转速
为
。
3.2确定电动机功率及型号
电动机功率
按CB-B*型齿轮泵技术规格，查得的驱动电动机功率为1.3KW，或取功率略大一点的交流电机。
现选取电动机型号为
额定功率为1.5KW，转速为1450r/min。
4确定各类控制阀
系统工作压力为1.5Mpa，油泵额定最高压力为2.5MPa，所以可以选取额定压力大于或等于或等于2.5MPa的各种元件，其流量按实际情况分别选取。
目前中低压系统的液压元件，多按6.3MPa系列的元件选取，所以可以选取：
溢流阀的型号为：
Y-25B；工作台液压缸换向阀型号为：
34D-25BY；快进二位二通电磁阀型号为：
22D-25B；调速阀型号为Q-10B；背压阀型号为B-25B；
定位、夹紧系统的最大流量为2.8l/min，所以可以选取：
单向阀型号为I-10B；换向阀型号为24D-10B；单向顺序阀型号为XI-B10B；
蓄能器供油量仅作定位夹紧系统在工作台快进、工进与快退时补充些搂和保持压力之用，其补油量极其有限，所以可以按容量最小的规格选取。
先选取NXQ-0.6/10-I型胶囊式蓄能器，当△
=15%时，其有效补油提极为△V=0.07l。
滤油器可选用型号为WU-25×180J的网式滤油器，过滤精度为180um。
压力表可选用Y-60型量程6.3MPa的普通精度等级的量表。
选用量程较高的压力表可以避免在系统有压力冲击时经常损坏，但量程选得过大会使观察和调整的精度降低。
管道通径与材料：
阀类一经选定，管道的通径基本上已经决定，这是标准化设计的一大方便。
只有在特殊需要是才按管内平均流速的要求计算管道通径。
按标准：
（1）通径
25L/min流量处，选用
12通径的管道。
10L/min流量处，选用
8通径的管道
为便于安装，可以采用紫铜管，扩口接头安装方式。
（2）壁厚
按强度公式有
≥
其中，紫铜的[
]=250kgf/cm
=25MPa,为安全起见，取P=2.5MPa来计算
，
，
所以可以取
12、壁厚1mm和
8、壁厚0.8mm的紫铜管。
考虑到扩扣处管子得强度，壁厚可以略有增加，一般按常用紫铜管的规格选取即可（对低压系统而言），对高压系统必须进行计算。
5确定油箱容量与结构
5.1油箱容量与结构
因为是低压系统，油箱容积按经验公式计算：
油箱容积V=（2~4）Q
现取V=4Q=4×25=100
结构可以采用开式、分立、电动机垂直安装式标准油箱（参阅本书第三部分中油箱及液压泵装置的设计部分）
5.2液压油选择
该系统为一般金属切削机床液压传动，所以在环境温度为-5℃~35℃之间时，一般可选用20号或30号机械油。
冷天用20号机械油，热天用30号机械油。
6液压装置的结构设计
6.1选择装配方法
选择装配方案主要指的是选择阀块部件的装配方案。
目前较多的是采用集成块组合方法。
然而在某些场合，设计人员手头集成块的资料还不完善或根本没有，所需的集成块一时亦不能买到，这时可以根据集成块的资料还不完善或跟本没有，所需的集成块一时亦不能买到，这时可以根据集成块的设计原理与方法（参看例题二）自行设计与制造。
在某些简单的系统中，因为元件数量不多，压力亦不很高
采用阀板式的装配方案也是很适用的。
它具有设计简单、制造方便、安装与维修简单、投产快的特点，对于小型机械厂的设备改造尤为适用，因此这种装配方式至今仍有很大的实用意义。
设计阀板组合部件时，一般应注意以下几点：
（1）阀板最大几何尺寸一般不能过大，按经验在
的面积之内是合适的。
面积过大，则重量与尺寸太大，阀板的加工与安装会出现困难。
如果元件数量较多，可以分为几个阀板（或阀块）部件来设计，其间用管道相连，组成完整的装配部件。
（2）阀板一般分为两层，后层为固定管接头用，前层为固定液压元件与加工连通管道用。
两板的结合面与元件的安装面应该磨削平整，连接、紧固螺钉的数量与分布应该根据板受到的液压力的大小来决定，应做到数量充分，分布合理，以保证阀板在工作时不漏油。
（3）阀板必需有一定的厚度，以保证必要的螺孔深度。
前板厚度一般在
之间，后板的厚度一般在
之间，如果两板间要安装自制的单向阀，厚度可以适当曾加。
（4）板内的通油腔道之间必需保持一定的距离。
一般，高、低压通油腔道之间的密封宽度不能小于
。
当必须使用交叉通道时，可以选择其中的一根作为外接通道，由后板处接出，再用管子连接。
板内槽深宽比约在
之间。
（5）一般，压力表可以直接用直接安装在板的最高处或其他便于安装与观察的地方。
压力表开关的使用较为困难，但必要时也可以安装，测压时也以直接用管子连到测压点上。
如果仅需测两个点的压力，可以直接用两个压力表，这样反而跟为方便和经济。
（6）阀板后的管接头安装位置，在分布时应考虑到接管子的方便性，接头之间应留有出扳手空间。
（7）阀板与油箱或机架的连接必需可靠。
不许有松动或悬空的情况产生，以免产生振动或损坏管子、管接头，使系统不能正常工作。
6.2绘制部件装配图（阀块部件、液压泵和油箱部件）
现选取阀板组合部件，采用阀板式装配方式，完成系统的装配方案。
其装配方法与元件的排列参考结构.
油泵部件与油箱部件的结构大多已标准化了，这里不再详述。
7结束语
经过几周的奋战我的课程设计终于完成了。
在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面。
课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。
通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。
自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。
通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。
在此要感谢我的指导老师对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。
在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。
在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。
而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。
当然，由于液压与气压传动课程的知识点还没有完全掌握，存在一些不足之处，请老师斧正！
参考文献
1、左建民主编《液压与气压传动》（第四版）机械工业出版社
2、张群生主编《液压与气压传动》（第二版）机械工业出版社
3、贾铭新主编《液压传动与控制》（第二版）国防工业出版社
4、何玉林,沈荣辉,贺元成.主编《机械制图》.重庆大学出版社
5、路甬祥主编《液压气动技术手册》.机械工业出版社.
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