液压原理图液压系统的设计.docx
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液压原理图液压系统的设计
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液压系统设计
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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。
1.1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；
6）绘制工作图，编制技术文件。
1.2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。
制定基本方案和绘制液压系统图
3.1制定基本方案
（1）制定调速方案
液压执行元件确定之后，其运动方向和运动速度的控制是拟定液压回路的核心问题。
方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。
对于一般中小流量的液压系统，大多通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。
对高压大流量的液压系统，现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。
速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变化来实现。
相应的调整方式有节流调速、容积调速以及二者的结合——容积节流调速。
节流调速一般采用定量泵供油，用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度。
此种调速方式结构简单，由于这种系统必须用闪流阀，故效率低，发热量大，多用于功率不大的场合。
容积调速是靠改变液压泵或液压马达的排量来达到调速的目的。
其优点是没有溢流损失和节流损失，效率较高。
但为了散热和补充泄漏，需要有辅助泵。
此种调速方式适用于功率大、运动速度高的液压系统。
容积节流调速一般是用变量泵供油，用流量控制阀调节输入或输出液压执行元件的流量，并使其供油量与需油量相适应。
此种调速回路效率也较高，速度稳定性较好，但其结构比较复杂。
节流调速又分别有进油节流、回油节流和旁路节流三种形式。
进油节流起动冲击较小，回油节流常用于有负载荷的场合，旁路节流多用于高速。
调速回路一经确定，回路的循环形式也就随之确定了。
节流调速一般采用开式循环形式。
在开式系统中，液压泵从油箱吸油，压力油流经系统释放能量后，再排回油箱。
开式回路结构简单，散热性好，但油箱体积大，容易混入空气。
容积调速大多采用闭式循环形式。
闭式系统中，液压泵的吸油口直接与执行元件的排油口相通，形成一个封闭的循环回路。
其结构紧凑，但散热条件差。
（2）制定压力控制方案
液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作压力或在一定压力范围内工作，也有的需要多级或无级连续地调节压力，一般在节流调速系统中，通常由定量泵供油，用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。
在容积调速系统中，用变量泵供油，用安全阀起安全保护作用。
在有些液压系统中，有时需要流量不大的高压油，这时可考虑用增压回路得到高压，而不用单设高压泵。
液压执行元件在工作循环中，某段时间不需要供油，而又不便停泵的情况下，需考虑选择卸荷回路。
在系统的某个局部，工作压力需低于主油源压力时，要考虑采用减压回路来获得所需的工作压力。
（3）制定顺序动作方案
主机各执行机构的顺序动作，根据设备类型不同，有的按固定程序运行，有的则是随机的或人为的。
工程机械的操纵机构多为手动，一般用手动的多路换向阀控制。
加工机械的各执行机构的顺序动作多采用行程控制，当工作部件移动到一定位置时，通过电气行程开关发出电信号给电磁铁推动电磁阀或直接压下行程阀来控制接续的动作。
行程开关安装比较方便，而用行程阀需连接相应的油路，因此只适用于管路联接比较方便的场合。
另外还有时间控制、压力控制等。
例如液压泵无载启动，经过一段时间，当泵正常运转后，延时继电器发出电信号使卸荷阀关闭，建立起正常的工作压力。
压力控制多用在带有液压夹具的机床、挤压机压力机等场合。
当某一执行元件完成预定动作时，回路中的压力达到一定的数值，通过压力继电器发出电信号或打开顺序阀使压力油通过，来启动下一个动作。
（4）选择液压动力源
液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。
节流调速系统一般用定量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。
容积调速系统多数是用变量泵供油，用安全阀限定系统的最高压力。
为节省能源提高效率，液压泵的供油量要尽量与系统所需流量相匹配。
对在工作循环各阶段中系统所需油量相差较大的情况，一般采用多泵供油或变量泵供油。
对长时间所需流量较小的情况，可增设蓄能器做辅助油源。
油液的净化装置是液压源中不可缺少的。
一般泵的入口要装有粗过滤器，进入系统的油液根据被保护元件的要求，通过相应的精过滤器再次过滤。
为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁性过滤器或其他型式的过滤器。
根据液压设备所处环境及对温升的要求，还要考虑加热、冷却等措施。
3.2绘制液压系统图
整机的液压系统图由拟定好的控制回路及液压源组合而成。
各回路相互组合时要去掉重复多余的元件，力求系统结构简单。
注意各元件间的联锁关系，避免误动作发生。
要尽量减少能量损失环节。
提高系统的工作效率。
为便于液压系统的维护和监测，在系统中的主要路段要装设必要的检测元件（如压力表、温度计等）。
大型设备的关键部位，要附设备用件，以便意外事件发生时能迅速更换，保证主要连续工作。
各液压元件尽量采用国产标准件，在图中要按国家标准规定的液压元件职能符号的常态位置绘制。
对于自行设计的非标准元件可用结构原理图绘制。
系统图中应注明各液压执行元件的名称和动作，注明各液压元件的序号以及各电磁铁的代号，并附有电磁铁、行程阀及其他控制元件的动作表。
结论
这次设计以尽可能多地应用所学知识并应用先进的自动生产技术为目的，因此我们从最开始就严格要求自己，投入大量的精力，以认真严谨的态度去对待.由于设计中的任何一点疏忽和失误都将影响实际零件的加工，所以我们坚持对每个结构尺寸的确定，数据的计算与参数的选择等都尽量做到准确合理，依据充分，并请老师及工厂的工人师傅加以检查指正，提出自己的设计方案与同学讨论，使之更合理，更可靠。
此外，由于我们能力有限，不可能做的尽善尽美，此次设计中难免存在不合理或不尽人意的地方。
所以恳请各位老师批评指导，以使我们以后能在实际的生产活动中无往不利，游刃有余。
参考文献
《液压传动系统及设计》、《液压控制系统及设计》、《液压元件及选用》、《液压系统使用与维修》液压系统设计简明手册、液压系统设计元器件选型的册、机械手册液压传动与控制、液压系统使用与维修致谢
整个设计至此已结束，由于我们的能力有限，不可能做得尽善尽美，此次设计中难免存在不合理或不尽人意的地方，所以恳亲各位老师加以批评指导，一是我们能在实际的生产活动中无往不利，游刃有余。
最后，我衷心感谢我的设计指导老师 老师的指导，以及以前教过我，给过我知识帮助的每一位老师或同学！
使我们克服了一个又一个难关取得了现在的成绩。
在这里我郑重的向我的老师说一声“谢谢，您辛苦了”。
感谢你们对我的帮助。
开题报告
选题名称
数控车床零件的设计与加工
课题内容
本论文主要是对轴套类零件的设计与加工进行研究，需要完成的主要有以下几方面的内容：
（1）、选题
（2）、设计图纸，分析图纸（3）、确定工艺路线（4）、选择刀具（5）、编写加工程序（6）、零件加工
选题的目的和意义
选题的目的：
本论文题目是参考导师所给的题目，结合在工厂工作的实际情况而拟定的，本着既能设计到所有所学知识，有能很好的体现思维的发挥。
本论文的研究意义：
本论文意在以小见大,综合运用已学过的理论知识，培养学生综合实际并分析解决问题的能力。
预期达到的目标
培养综合运用所学的基础理论，基本知识和基本技能，提高分析解决实际问题的能力,研究、查阅文献和收集资料并进行分析的能力；制订设计或试验方案的能力；设计、计算和绘图能力；总结提高撰写论文的能力,检验综合素质与实践能力。
设计方案
多方收集资料，采用定性与定量相结合、理论与实践相结合的研究方法。
计划进度
7月1日～8月1日毕业实习、收集资料
8月1日～8月10日报课题
8月10日～8月15日写开题报告
8月16日～8月20日撰写毕业论文
8月21日～8月25日毕业设计末期检查
8月26日～8月28日结题验收、修改论文
月 日～ 月 日答辩
参考文献
《数控工艺培训教程（数控车部分）》、《数控车床》、《数控机床》、《数控原理》
指导教师
意见
指导教师签字：
年月日
可行性论证结论
教研室主任签字：
年月日
数控车床零件的设计与加工
1、零件的加工前准备
1.1零件的加工前程序编写及校验
在数控机床上加工零件，不管数控机床使用的是何种操作系统，必须要有与数控机床相适应的数控加工程序。
首先，学生根据教师给出的零件图自行编制加工程序。
在编写加工程序的时候先分析零件图，根据零件图的技术要求来分析加工工艺路线，确定加工步骤，合理选择加工中每一道工序中要使用的刀具以及加工中的切削用量参数，并进行与数控加工程序相关的数学处理。
在数学处理时会出现一些繁琐的坐标计算问题，为简化计算和缩短计算时间，我们让学生在计算机模拟房内利用AutoCAD软件先绘制零件图，再利用AutoCAD软件的查询命令予以解决并记下数据。
通过工艺分析与数学计算，再根据所确定的工艺路线与零件加工步骤来编写程序。
在编写完数控加工程序之后，利用数控机床制造商提供的配套数控仿真教学软件在计算机模拟室进行反复校验和仿真模拟，以检查程序的正确性，同时，对坐标数值、进给量、刀补值等参数进一步处理，以适应实际加工需要。
为什么要这样做呢？
因为一般职业技术学校受经费等原因限制，数控机床数量较少，学生要同时上数控机床校验不太可能，况且时间拖得长不利于教学。
另一方面，通过校验还可以使学生在数控机床操作之前熟悉数控加工软件的使用方法以及熟悉数控机床的操作面板，为下一步的数控机床操作打好基础。
最后，教师对每个学生编制的加工程序做全面细致的审核，确定最终加工程序。
教师审核的内容主要是程序结构的合理性、走刀线路、主轴转速、进给量、吃刀深度以及刀具的选择等，在审核的同时为学生提出建设性的修改意见，使学生知道为什么要这样修改，不改会造成什么后果，程序确定之后，及时将程序记下以备操作。
1.2加工材料及刀具、夹具的准备
程序准备仅仅是第一步，程序校验通过以后，接下来就是加工材料及刀具和夹具的准备。
这一步工作做得如何，将直接影响到数控操作的最终效果和学生的学习兴趣，因此要认真做好。
目前，职业技术学校供数控机床操作教学用的材料主要是铝材、尼龙棒、钢材、石蜡、硬木砧板等，选用的材料要能最大限度地满足数控操作教学的要求，同时要考虑经济性。
根据我校的实际情况，我们选择铝和石蜡作为车床和铣床的加工材料。
刀具的选择则要根据被加工材料的表面形状、材质等来选择，由于我们所选用的这些材料没有很高的硬度，故对刀具无特别要求，选用普通刀具即可。
但在加工时由于零件的形状和技术要求不同，要选择不同类型的刀具来加工，例如加工三角形螺纹要选择三角螺纹车刀，加工圆弧则要选择圆弧到或者是尖刀来进行加工等，合理的选择加工刀具是加工好零件的基本保证。
夹具的选择比较简单，如在数控车床上加工铝棒和石蜡棒，铝棒和石蜡棒直接由三爪自定心卡盘夹紧即可；而在铣床上加工时，只要按普通铣床的要求，用压板将铝或石蜡板固定在工作台上或机用平口钳夹紧就可以了，夹紧力的控制以在加工过程中工件不发生移动为宜。
但是在实际数控机床加工应用中，要综合考虑数控机床的技术要求、夹具的特点、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其他相关因素来正确选用刀具和夹具，而在学习过程中要求学生把石蜡材料看成是金属材料来进行加工，用加工金属材料的切削参数来加工石蜡材料，在加工过程中合理分配加工余量，将粗加工和精加工进行区分。
通过以上做法，加工出的工件符合图纸要求，效果良好，达到了数控机床操作的目的。
2、数控编程
所谓数控编程就把零件的工艺过程、工艺数、机床的运动以及刀具位移量等信息用数控语言记录在程序单上，并经校核的全过程。
为了与数控系统的内部程序（系统软件）及自动编程用的零件源程序相区别，把从外部输入的直接用于加工的程序称为数控加工程序，简称为数控程序。
数控机床所使用的程序是按照一定的格式并以代码的形式编制的。
数控系统的种类繁多，它们使用的数控程序的语言规则和格式也不尽相同，编制程序时应该严格按照机床编程手册中的规定进行。
编制程序时，编程
员应对图样规定的技术要求、零件的几何形状、尺寸精度要求等内容进行分析，确定加工方法和加工路线；进行数学计算，获得刀具轨迹数据；然后按数控机床规定的代码和程序格式，将被加工工件的尺寸、刀具运动中心轨迹、切削参数以及辅助功能（如换刀、主轴正反转、切削液开关等）信息编制成加工程序，并输入数控系统，由数控系统控制机床自动地进行加工。
理想的数控程序不仅应该保证能加工出符合图纸要求的合格工件，还应该使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，以使数控机床能安全、可靠、高效地工作。
2.1数控加工程序编制的方法
数控编程大体经过了机器语言编程、高级语言编程、代码格式编程和人机对话编程与动态仿真样几个阶段。
在上个世纪70年代，美国电子工业协会（EIA）和国际标准化组织（ISO）先后对数控机床坐标轴和运动方向、数控程序编程的代码、字符和程序段格式等制定了若干标准和规范（我国按照ISO标准也制定了相应的国家标准和部颁标准），从而出现了用代码和标示符号，按照严格的格式书写的数控加工源程序——代码格式编程程序。
这种编写源程序技术的重大进步，意义极为深远。
在这种编程方式出现后，凡是数控系统不论档次高低，均具有编程功能。
因为编程过程的大为简化，使得机床操作者只要查阅、细读系统说明书就有能力编程。
从而使数控机床走向大范围、广领域的应用。
数控加工程序编制方法主要分为手工编程与自动编程两种：
2.1.1手工编程
手工编程是指从零件图纸分析、工艺处理、数值计算、编写程序单、直到程序校核等各步骤的数控编程工作均由人工完成的全过程。
手工编程适合于编写进行点位加工或几何形状不太复杂的零件的加工程序，以及程序坐标计算较为简单、程序段不多、程序编制易于实现的场合。
这种方法比较简单，容易掌握，适应性较强。
手工编程方法是编制加工程序的基础，也是机床现场加工调试的主要方法，对机床操作人员来讲是必须掌握的基本功，其重要性是不容忽视的。
2.1.2自动编程
自动编程是指在计算机及相应的软件系统的支持下，自动生成数控加工程序的过程。
它充分发挥了计算机快速运算和存储的功能。
其特点是采用简单、习惯的语言对加工对象的几何形状、加工工艺、切削参数及辅助信息等内容按规则进行描述，再由计算机自动地进行数值计算、刀具中心运动轨迹计算、后置处理，产生出零件加工程序单，并且对加工过程进行模拟。
对于形状复杂，具有非圆曲线轮廓、三维曲面等零件编写加工程序，采用自动编程方法效率高，可靠性好。
在编程过程中，程序编制人可及时检查程序是否正确，需要时可及时修改。
由于使用计算机代替编程人员完成了繁琐的数值计算工作，并省去了书写程序单等工作量，因而可提高编程效率几十倍乃至上百倍，解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。
3、加工零件的选定
从图纸上可以看出它基本上包括了我们所学的所有知识点，例如端面、外圆、外螺纹、倒角、外斜锥面、内凹弧等。
4、工艺的编排
4.1图纸分析
1）加工内容：
此零件加工包括车端面、外圆、倒角、外斜锥面、外螺纹、内凹弧、等。
2）工件坐标系：
该零件不需调头加工，从图纸上尺寸坐标分析应设置一个工件坐标系，一个工件原点均定于零件装夹后的右端面中心（精加工面）。
3）材料45号钢，毛坯尺寸直径43X100mm。
4.2工艺路线
1）工件伸出卡盘外80mm，找正后加紧。
2）用1号外圆刀粗车外圆和倒角。
3）用2号尖车刀精车外型，车出R25圆弧。
4）用4号切断刀车出退刀槽。
5）用3号螺纹车刀车出M30X2的外螺纹。
6）用4号切断刀切断工件。
工艺卡片
数控加工工序卡
（2）
零件名称
主轴体
零件图号
二
工步号
工步内容
主轴转速（r/min）
刀具号
进给量
（mm）
背吃刀量（mm）
1
装夹Φ42mm表面，伸长为80mm，粗加工端面，Φ20mm外圆，Φ32mm，36mm斜面，Φ40mm台阶，外圆
800
T0101
0.3
3
2
精加工上述轮廓及R25圆弧
1500
T0202
0.1
_____
3
切退刀槽
500
T0404
0.08
_____
4
车外螺纹
600
T0303
_____
_____
5
切断工件
400
T0404
0.08
_____
5、刀具的选择
本次设计所选用刀具均参考实际加工所用刀具设定，其刀柄刀片材料，切削速度，走刀量，切深等一系列参数都根据本次加工零件的材料、直径大小、毛坯长度而定。
下面即为设计所选用的刀具极其参数的计算数值。
5.1刀具的型号及选材
加工刀具的选择
刀号
工序
刀具名称
刀片材料
T0101
粗车外圆
外圆粗车刀
硬质合金
T0202
精车外圆
外圆精车刀
硬质合金
T0303
车外螺纹
外螺纹刀
硬质合金
T0404
车退刀槽
切断刀
硬质合金
5.2刀具参数的设定
刀具的切削参数
刀号
切削速度
走刀量
切深
余量
T0101
119~180m/min
0.3
3
0.4
T0202
>200m/min
0.1
——
——
T0303
600r/min
——
——
——
T0404
400r/min
0.08
——
——
6、程序
外形粗加工
T0101;
S800M03;
G00X45.0Z0;
G01X0F0.3;
G00X40.5Z2.0;
N10G01X26.0Z0;
X30.0Z-2.0;
Z-27.0;
X32.0;
X36.0Z-35.0;
Z-41.0;
N20X40.0Z-70.0;
G00X100.0Z150.0;
M05;
M00;
外形精加工
T0202;
S1500M03;
G00X45.0Z0;
G70P110Q20;
G70U0.5W0F0.3;
G01U4.0W-24.0R25.0;
G00X100.0Z150.0;
M05;
M00;
切退刀槽
T0404;
S400M03;
G00X40.5Z2.0;
G01Z-27.0;
X42.0;
G00X100.0Z150.0;
M05;
M00;
车螺纹
T0303;
S600M03;
G00X32.0Z3.0;
G92X29.0Z-22.0F2.0;
X28.4;
X27.9;
X27.52;
G00X100.0Z150.0;
M05;
M30;
结论
这次设计以尽可能多地应用所学知识并应用先进的自动生产技术为目的，因此我们从最开始就严格要求自己，投入大量的精力，以认真严谨的态度去对待.由于设计中的任何一点疏忽和失误都将影响实际零件的加工，所以我们坚持对每个结构尺寸的确定，数据的计算与参数的选择等都尽量做到准确合理，依据充分，并请老师及工厂的工人师傅加以检查指正，提出自己的设计方案与同学讨论，使之更合理，更可靠。
此外，由于我们能力有限，不可能做的尽善尽美，此次设计中难免存在不合理或不尽人意的地方。
所以恳请各位老师批评指导，以使我们以后能在实际的生产活动中无往不利，游刃有余。
参考文献
[1]杨伟群主编《数控工艺培训教程（数控车部分）》清华大学出版社2006.8
[2]关颖编著《数控车床》辽宁科学技术出版社2006.1
[3]全国数控培训网络天津分中心编《数控机床》机械工业出版社2007.2
[4]全国数控培训网络天津分中心编《数控原理》机械工业出版社2007.9
致谢
整个设计至此已结束，由于我们的能力有限，不可能做得尽善尽美，此次设计中难免存在不合理或不尽人意的地方，所以恳亲各位老师加以批评指导，一是我们能在实际的生产活动中无往不利，游刃有余。
最后，我衷心感谢我的设计指导老师 老师的指导，以及以前教过我，给过我知识帮助的每一位老师或同学！
使我们克服了一个又一个难关取得了现在的成绩。
在这里我郑重的向我的老师说一声“谢谢，您辛苦了”。
感谢你们对我的帮助。
汪运方
河北理工大学继续教育学院机电一体化
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