毕业设计论文数控车床主轴卡盘液压装置设计.docx
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毕业设计论文数控车床主轴卡盘液压装置设计
毕业设计（论文）-数控车床主轴卡盘液压装置设计
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毕业设计（论文）
数控车床主轴卡盘液压装置设计
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I
摘要
通过对数控车床的液压系统的分析和了解，结合已掌握的液压方面的知识对原有系统进行优劣分析并提出改进方案;最终使液压系统实现车床的变档及卡紧，使其满足旋转精度，刚度，温升，抗震性等主要性能，以提高整机性能，并保证该液压系统执行上述二个动作时的可行性与可靠性，充分体现现代液压技术应用于数控机床的优越性。
关键词:
主轴，卡盘，液压装置，液压系统
全套设计请加197216396或401339828
II
Abstract
Throughtheanalysisandunderstandingofthehydraulicsystemfornumericalcontrollathe,combinedwiththeavailablehydraulicknowledgeanalysisoftheoriginalsystemandtheimprovedschemeisputforward;andthehydraulicsystemandthelockinggearlathe,makeitmeettherotaryaccuracy,rigidity,temperaturerise,themainperformanceofshockresistanceetc.,toimprovetheperformanceofthewholemachine,andensurethefeasibilityandreliabilityofthehydraulicsystemforexecutingthetwoaction,fullyreflectsthesuperiorityoftheapplicationofthemodernhydraulictechnologyinCNCmachinetool.
Keywords:
spindle,chuck,hydraulicequipment,hydraulicsystem
III
摘要.........................................................................................................................................IIAbstract.....................................................................................................................................III目录........................................................................................................................................IV第1章概述..............................................................................................................................11.1液压传动发展概况......................................................................................................41.2液压传动的工作原理及组成部分..............................................................................4
1.2.1液压传动的工作原理.......................................................................................4
1.2.2液压传动的组成部分.......................................................................................51.3液压传动的优缺点......................................................................................................61.4液压系统的设计步骤与设计要求..............................................................................7
1.4.1设计步骤...........................................................................................................7
1.4.2明确设计要求...................................................................................................7
1.4.3课题主要参数...................................................................................................81.5数控机床定义..............................................................................................................81.6数控机床的优点.........................................................................................................81.7数控机床的分类..........................................................................................................9
1.7.1按加工工艺方法分类.......................................................................................9
1.7.2按控制运动轨迹分类.....................................................................................101.8数控机床发展趋势....................................................................................................10第2章数控车床主轴卡盘液压系统工作原理图设计........................................................132.1课题来源...................................................................................................................132.2方案的制定与论证....................................................................................................13
2.2.1方案制定的背景和特点.................................................................................13
2.2.2多方案的比较和论证.....................................................................................13
2.2.3最终方案的制定和说明.................................................................................142.3液压卡盘的运动分析...............................................................................................152.3液压系统原理图.......................................................................................................15
IV
第3章液压三爪卡盘设计....................................................................................................16
3.1总体框架...................................................................................................................16
3.2主要参数确定与结构计算.......................................................................................17
3.2.1液压腔的结构设计........................................................................................17
3.2.2转子叶片数的设计........................................................................................17
3.3.3摆动角的设计................................................................................................17
3.3.4定子圆柱活塞杠面积的设计........................................................................18
3.3.5活塞杠的升程................................................................................................18第4章液压站的设计............................................................................................................20
4.1液压站简介................................................................................................................20
4.2油箱设计...................................................................................................................20
4.2.1油箱有效容积的确定.....................................................................................20
4.2.2油箱容积的验算............................................................................................21
4.2.3油箱的结构设计............................................................................................22
4.3液压站的结构设计...................................................................................................24
4.3.1液压泵的安装方式........................................................................................24
4.4辅助元件...................................................................................................................26总结........................................................................................................................................28参考文献..................................................................................................................................29致谢..........................................................................................................................................30
V
1
2
3
第1章概述
1.1液压传动发展概况
液压传动相对于机械传动来说是一门新技术，但如从17世纪中叶巴斯卡提出静压传递原理、18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，也已有二三百年历史了。
近代液压传动在工业上的真正推广使用只是本世纪中叶以后的事，至于它和微电子技术密切结合，得以在尽可能小的空间内传递出尽可能大的功率并加以精确控制，更是近10年内出现的新事物。
本世纪的60年代后，原子能技术、空间技术、计算机技术（微电子技术）等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，使它在国民经济的各方面都得到了应用。
液压传动在某些领域内甚至已占有压倒性的优势，例如，国外今日生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动线都采用了液压传动。
因此采用液压传动的程度现在已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。
当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高度集成化等各项要求方面都取得了重大的进展，在完善比例控制、数字控制等技术上也有许多新成就。
此外，在液压元件和液压系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化以及微机控制等开发性工作方面，更日益显示出显著的成绩。
我国的液压工业开始于本世纪50年代，其产品最初只用于机床和锻压设备，后来才用到拖拉机和工程机械上。
自1964年从国外引进一些液压元件生产技术、同时进行自行设计液压产品以来，我国的液压件生产已从低压到高压形成系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。
80年代起更加速了对西方先进液压产品和技术的有计划引进、消化、吸收和国产化工作，以确保我国的液压技术能在产品质量、经济效益、人才培训、研究开发等各个方面全方位地赶上世界水平。
1.2液压传动的工作原理及组成部分
1.2.1液压传动的工作原理
驱动的液压系统，它由油箱、滤油器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管组成。
它的工作原理:
液压泵由电动机带动旋转后，从油箱中吸油。
油液经滤油器进入液压泵，当它从泵中输出进入压力管后，将换向阀手柄、
4
开停手柄方向往内的状态下，通过开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸左腔，推动活塞和工作台向右移动。
这时，液压缸右腔的油经换向阀和回油管排回油箱。
如果将换向阀手柄方向转换成往外的状态下，则压力管中的油将经过开停阀、节流阀和换向阀进入液压缸右腔，推动活塞和工作台向左移动，并使液压缸左腔的油经换向阀和回油管排回油管。
工作台的移动速度是由节流阀来调节的。
当节流阀开大时，进入液压缸的油液增多，工作台的移动速度增大;当节流阀关小时，工作台的移动速度减小。
为了克服移动工作台时所受到的各种阻力，液压缸必须产生一个足够大的推力，这个推力是由液压缸中的油液压力产生的。
要克服的阻力越大，缸中的油液压力越高;反之压力就越低。
输入液压缸的油液是通过节流阀调节的，液压泵输出的多余的油液须经溢流阀和回油管排回油箱，这只有在压力支管中的油液压力对溢流阀钢球的作用力等于或略大于溢流阀中弹簧的预紧力时，油液才能顶开溢流阀中的钢球流回油箱。
所以，在系统中液压泵出口处的油液压力是由溢流阀决定的，它和缸中的油液压力不一样大。
如果将开停手柄方向转换成往外的状态下，压力管中的油液将经开停阀和回油管排回油箱，不输到液压缸中去，这时工作台就停止运动。
从上面的例子中可以得到:
1）动是以液体作为工作介质来传递动力的。
2）液压传动用液体的压力能来传递动力，它与利用液体动能的液力传动是不相同的。
3）压传动中的工作介质是在受控制、受调节的状态下进行工作的，因此液压传动和液压控制常常难以截然分开。
1.2.2液压传动的组成部分
液压传动装置主要由以下四部分组成:
1）能源装置——把机械能转换成油液液压能的装置。
最常见的形式就是液压泵，它给液压系统提供压力油。
2）执行装置——把油液的液压能转换成机械能的装置。
它可以是作直线运动的液压缸，也可以是作回转运动的液压马达。
3）制调节装置——对系统中油液压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。
例
如溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀等。
这些元件的不同组合形成了不同功能的液
压系统。
5
4）辅助装置——上述三部分以外的其它装置，例如油箱、滤油器、油管等。
它们对
保证系统正常工作也有重要作用。
1.3液压传动的优缺点
液压传动有以下一些优点:
1）在同等的体积下，液压装置能比电气装置产生出更多的动力，因为液压系统中的压力可以比电枢磁场中的磁力大出30~40倍。
在同等的功率下，液压装置的体积小，重量轻，结构紧凑。
液压马达的体积和重量只有同等功率电动机的12%左右。
2）液压装置工作比较平稳。
由于重量轻、惯性小、反应快，液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的换向。
液压装置的换向频率，在实现往复回转运动时可达500次/min，实现往复直线运动时可达1000次/min。
3）液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围可达2000），它还可以在运行的过程中进行调速。
4）液压传动易于自动化，这是因为它对液体压力、流量或流动方向易于进行调节或控制的缘故。
当将液压控制和电气控制、电子控制或气动控制结合起来使用时，整个传动装置能实现很复杂的顺序动作，接受远程控制。
5）液压装置易于实现过载保护。
液压缸和液压马达都能长期在失速状态下工作而不会过热，这是电气传动装置和机械传动装置无法办到的。
液压件能自行润滑，使用寿命较长。
6）由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，液压系统的设计、制造和使用都比较方便。
液压元件的排列布置也具有较大的机动性。
7）用液压传动来实现直线运动远比用机械传动简单。
液压传动的缺点是:
1）液压传动不能保证严格的传动化，这是由液压油液的可压缩性和泄漏等原因造成的。
2）液压传动在工作过程中常有较多的能量损失（摩擦损失、泄漏损失等），长距离传动时更是如此。
3）液压传动对油温变化比较敏感，它的工作稳定性很易受到温度的影响，因此它不宜在很高或很低的温度条件下工作。
4）为了减少泄漏，液压元件在制造精度上的要求较高，因此它的造价较贵，而且对油液的污染比较敏感。
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5）液压传动要求有单独的能源。
6）液压传动出现故障时不易找出原因。
总的说来，液压传动的优点是突出的，它的一些缺点有的现已大为改善，有的
将随着科学技术的发展而进一步得到克服。
1.4液压系统的设计步骤与设计要求
液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。
着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。
1.4.1设计步骤
液压系统的设计步骤并无严格的顺序，各步骤间往往要相互穿插进行。
一般来说，在明确设计要求之后，大致按如下步骤进行。
1）确定液压执行元件的形式;
2）进行工况分析，确定系统的主要参数;
3）制定基本方案，拟定液压系统原理图;
4）选择液压元件;
5）液压系统的性能验算;
1.4.2明确设计要求
设计要求是进行每项工程设计的依据。
在制定基本方案并进一步着手液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚。
1）主机的概况:
用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等;2）液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何;
3）液压驱动机构的运动形式，运动速度;
4）各动作机构的载荷大小及其性质;
5）对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求;
6）自动化程序、操作控制方式的要求;
7）对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求;
8）对效率、成本等方面的要求。
7
1.4.3课题主要参数
主要技术参数:
数控车床的切削用量f=0.1-0.3mm/r;切削速度为v=
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