1、 毕业设计(论文)系 别 ： 机械与车辆工程系专 业 （ 班 级 ） ： 15级机械制造及其自动化班作 者 （ 学 号 ） ： 赵成龙（51501111031）指 导 教 师 ： 李培完 成 日 期 ： 2016年 6月 11 日蚌埠学院教务处制卧式液压双面多轴钻床- 1 -目 录绪论-3-第一章 ;工况分析及液压原理图的拟定 .- 4 -1.1 工况分析 .- 4 -1.1.1 工作负载的计算 - 4 -1.1.2 运动分析 - 5 -1.3 拟定液压系统原理图 .- 8 -1.4 液压系统工作原理分析 .- 9 -第二章 液压缸的分析计算 - 10 -2.1 液压缸工作压力的选定 - 10
2、 -2.1.1 液压缸内径及活塞杆直径的计算 - 11 -2.1.2 液压缸工作缸内径的计算 - 11 -2.1.3 确定活塞杆直径 .- 11 -2.1.4 活塞杆稳定性校核 - 11 -2.2 计算液压缸工作阶段的最大流量 - 12 -2.2.2 各阶段功率计算 .- 12 -2.3 液压缸的主要尺寸的设计计算 .- 13 -2.3.1 液压缸主要尺寸的确定 - 13 -2.3.2 液压缸壁厚和外径的计算 - 13 -2.4 液压缸基本尺寸的确定-13-2.4.1 缸盖厚度的确定 - 14 -2.4.2 最小导向长度的确定 .- 15 -2.4.3 缸体长度的确定 - 15 -2.4.4
3、液压缸的结构设计 .- 16 -2.5 缸筒与缸盖的连接形式 .- 16 -2.5.1 活塞 .- 16 -2.5.2 缸筒 .- 17 -2.5.3 排气装置 - 17 -2.5.4 缓冲装置 - 17 -2.6 定位缸的计算 .- 18 -2.7 夹紧缸的计算 - 18 -第三章 确定液压泵规格和电动机功率及型号 .- 19 -3.1 确定液压泵的规格 - 19 -第四章 液压系统的性能验算 .- 21 -4.1 压力损失及调定压力的确定 - 21 -4.2 系统的发热与温升 - 22 - 2 -4.3 系统的效率 - 23 -总 结 .- 25 -参 考 文 献 .- 26 -绪论摘要：
4、组合机床是由通用部件和某些专用部件所组成的高效率和自动化程度较高的专用机床。它能完成钻、镗、铣、刮端面、倒角、攻螺纹、等加工和工件的转位、定位、夹紧、输送等动作。通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削头和动力滑台。 卧式双面组合多轴组合钻床的液压系统是用来控制液压动力滑台的，通过动力滑台来实现组合机床的各个动作从而完成工件的加工。液压系统中有四个液压缸，其中两个为工作进给缸，两个为定位、夹紧缸。该系统中采用标准液压动力滑台（HY40A-1），自动化程度高，定位、夹紧均有液压系统实现，进行工作进
5、给的左右滑台也可同时实现工作循环。 关键词：组合机床、高效率、自动化、动力滑台、液压系统ABSTRACT;Is a combination of machine parts from GM and some components for the composition of the high efficiency and high degree of automation for machine tools. It completed drilling, boring, milling, scraping end, Chamfer, Tapping, and other parts of th
6、e processing and transfer, positioning, clamping, transportation, and other movements. GM components and functional componentscan be divided into force, supporting parts, transmission parts, components and accessories control five categories. Dynamic combination of machine parts for the provision of
7、 the main movement andthe movement of feed components. Main driving force for me, cutting head and power slider. Horizontal drilling double combination of multi-axis combination of the hydraulic system is used to control the hydraulic power slider, sliding through the driving force to achieve Taiwan
8、s machine tool combination of the various actions to complete the processing of the workpiece. There are four hydraulic system in the hydraulic cylinders, two of them work for the feed-cylinder, two for positioning, clamping cylinder. The system used in standard hydraulic power slide- 3 -r (HY40A-1)
9、, a high degree of automation, positioning, clamping have hydraulic systems, to work into the sliparound Taiwan can also realize the work cycle.Key Words：Combination of machine tools, high efficiency, automation, power slider, the hydraulic system一 ;工况分析及液压原理图的拟定1.1工况分析1.1.1 工作负载的计算液压缸所受外负载 F 包括三种类型
10、，即： afWF后 为 动 摩 擦 阻 力 。动 时 为 静 摩 擦 力 ， 启 动导 轨 摩 擦 阻 力 负 载 ， 启 的 惯 性 负 载为 运 动 部 件 速 度 变 化 时为 工 作 负 载 ，faWWF180afsfFfF惯 性 负 载动 ：静 ：则 ， 动 摩 擦 系 数 为系 数 为导 轨 摩 擦 系 数 ， 静 摩 擦垂 直 导 轨 的 工 作 负 载运 动 部 件 重 力对 于 平 导 轨 可 由 式 得静 摩 擦 阻 力 负 载 9801.062 1.02.-FG)(GRn Rn- 4 - 3056.8.903.0s,.1.- min/g/-aa22tVgGmF tttsN
11、skgmtVgGFa则 取般速 度 变 化 所 需 时 间 ， 一）速 度 变 化 量 （ ）重 力 加 速 度 （ ）运 动 部 件 的 重 力 （ ）运 动 部 件 的 加 速 度 （ ）运 动 部 件 的 质 量 （根据以上计算结果列出各工作阶段所受的外负载见表 1.1工况 计算公式 外负载 F/N 缸推力 F/N启动 fsF19600 21778加速 tVgGfd12856 14284快进 fdF9800 10889工进 fW27800 30889反向启动 fs 19600 21778加速 + fdFtVgG12856 14284快退 fd9800 10889注：表中取液压缸的机械效率
12、为 0.9.1.1.2 运动分析按设备要求，把执行原件在完成一个循环时的运动规律用图表示出来，即速度图- 5 -（a）速度图- 6 -(b)负载图1.2 选择液压基本系统1.2.1）调速回路这台机床的液压滑台工作进给速度低，传递功率也较小，很适宜选用节流调速方式，由于钻孔时切削力变化小，而且是正负载，同时为了保证切削过程速度稳定，采用调速阀进口节流调速，为了增加液压缸运行的稳定性，在回油路设置背压阀，分析液压缸的 V-L 曲线可知，滑台由快进转工进时，速度变化较大，选用单向行程调速阀换接速度，以减小压力冲击。- 7 -1.2.2）快速运动回路此机床快进时采用液压缸差动连接方式，使其快速往返运动
13、，即快进、快退速度基本相等。查找相应的资料 1 后得知，随着液压技术的发展，电磁换向阀的换向精度和平稳性逐步提高，加上电磁换向阀控制方式十分方便，其有取代电液换向阀的趋势。采用电磁换向阀的换向回路，由于液压缸采用了差动连接，电磁换向阀宜采用两位三通阀，实现液压系统的工进以及快进和快退的功能。1.2.3）压力控制回路考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低，而在快进、快退时负载较小，速度较高，从节省能量，减少发热考虑，泵源系统宜选用双泵供油回路或变量泵供油回路。根据上表的- 8 -比较，又由于左右滑台在工作时要采用互不干扰回路，所以只能选用双泵供油回路。1.3 拟定液压系统原理图- 9 -1.
14、4 液压系统工作原理分析（1）定位、夹紧按下启动按钮，压力油经过滤器和双联叶片泵流出，此时只有电磁换向阀 6 1YA 得电，当换向阀左位接入回路而且顺序阀 7 的调定压力大于液压缸 10 的最大前进压力时，压力油先进入液压缸 10 的左腔，实现动作；当液压缸行驶至终点后，压力上升，压力油打开顺序阀 7，实现动作。（2）左右动力部件快进当工件被定位、夹紧后，定位、夹紧回路中液压油达到某一固定压力值，压力继电器8 发出信号，使电磁换向阀 3YA、5YA 得电，由于液压缸差动连接，实现快进。（3）左右动力部件工进- 10 -当左右动力滑台快进至工件时，压下行程开关 SQ1，促使电磁换向阀 13 得电
15、，差动连接消除，实现同时工进。（4）左动力部件快退，右动力部件继续工进由于左动力部件工进 50mm 先压下行程开关 SQ2，促使电磁换向阀 4YA 得电，实现快退，而右动力部件工进行程为 80mm，所以继续工进。（5）左动力部件停止，右动力部件快退当右动力部件继续工进，压下行程开关 SQ3 促使电磁换向阀 4YA 失电，6YA 得电，实现左动力部件停止，右动力部件快退。（6）右动力部件停止当右动力部件快退压下行程开关 SQ4 促使电磁换向阀 11 的 6YA 失电回到中位，同时电磁换向阀 6 的 2YA 得电，右动力部件停止运动。（7）工件松开，拔销，停机卸载由于电磁换向阀 6 的 2YA 得
16、电，换向阀右位接入回路且左顺序阀的调定压力大于液压缸 9 的最大返回压力，两液压缸则按和的顺序返回，实现松开，拔销。当回路中液压油达到某一固定压力值，压力继电器 17 发出信号，使电磁换向阀 2YA 失电，实现停机卸载。第二章 液压缸的分析计算2.1液压缸工作压力的选定按工作负载选定工作压力见表 2.1液压缸工作负载（N）50000液压缸工作压力（MPa）0.81 1.52 2.53 34 45 57表 2.2 按设备类型确定工作压力设备类型 机床 农用机械或 液压机，重- 11 -磨床 组合机床 龙门刨创 拉床 中型工程机 械 型机械，起重运输机械系统压力（MPa） 0.82 24 35 3
17、7.68L/minDBD-13 14,19 背压阀 14.4 EJX63-101 16三位四通电磁换向阀0.4825 E34DH-101 17 单向顺序阀 19.2 AF3-Ea10B 18,17 压力继电器 EYX63-6 111,23三位四通电磁换向阀18.84 E34DH-25 212,22 调速阀 114.4 DBD-6 1- 21 -（1） 油管 油管内径一般参照所接元件接口尺寸确定，也可按管路中允许流速计算，在本例中，出油口采用内径为 18mm，外径为 20mm 的紫铜管。（2） 油箱 油箱容积根据液压泵的流量计算，取其体积 V=(57)qp 即 V=280L.第四章 液压系统的性
18、能验算4.1 压力损失及调定压力的确定根据计算工进时的管道内的油液流动速度约为 0.2m/s，通过的流量为 1.002L/min。数值较小，主要压力损失为调速阀两端的压降，此时功率损失最大。此时油液在进油管中的速度为 ssAV /m62./0184/10/q623p (1) 沿程压力损失 首先要判断管中的流态，设系统采用 N32 液压油。室温为 时，C0smV/.24所以有： ，管中为层流，则阻力损失系数307160/1.82.6vd/rRe-4-3，若取进、回油管长度均为 2m ，油液的密度为 ，047157、 3/kg890m则其进油路上的沿程压力损失为 aaMPpvdl 054.62.8
19、91026.2p31 （2）局部压力损失 局部压力损失包括管道安装和管接头的压力损失和通过液压阀的局部压力损失，前者视管道具体安装结构而定，一般取沿程压力损失的 10%，而后者则与通过的流量大小有关，若阀的额定流量和额定压力损失为 ,则当通过的额定流量为 q 时的nqp和阀压力损失 为np2q)(nvp因为 GE 系列 10mm 通经的阀的额定流量为 63L/min,叠加阀 10mm 通经系列的额定流量为40L/min，而在本例中通过整个阀的压力损失很小，且可忽略不计，快进时回油路上的流量为 min/3024.5687122 LAq- 22 -快进时回油路油管中的流速为 smV/108460/
20、13623由此可计算 MpavdlVd a41.096.120182.0p.Re/75 .5./189623-43 为回 油 路 上 沿 程 压 力 损 失(2) 总的压力损失 093.)4(2450837.054.21 PAp(3) 压力阀的调定值双联泵系统中卸荷阀的调定值应该满足工进的要求，保证双联泵同时向系统供油，因而卸荷阀的调定值应略大于快进时泵的供油压力 MpaPAFp 623.)093.5(1 卸荷阀的调定压力应取 3.7Mpa 为宜，溢流阀的调定压力应大于卸荷阀调定压力为0.30.5Mpa取溢流阀的调定压力为 5Mpa,背压阀的调定压力以夹紧缸的夹紧力为根据，即取 pa1.204
21、83-M背背背压阀的调定压力以定位缸的负载为根据即 pa3.05.0148-背背取4.2 系统的发热与温升（1）根据以上的计算可知，在工进时电动机的输入功率为 Wqpp 625.738.06/102.53./ 36 快退时电动机的输入功率为- 23 -Wqpp 375.1608./79/1快进时电动机输入功率为 pp./2夹紧时电动机输入功率为 p875.9（2）计算各阶段有效功率： 1快进： W47.160/4026. 3工进： p25153快退： .9/89.36夹紧： 4600412（3）校核热平衡，确定温升现以较大的值来校核其热平衡，求出发热温升，设油箱的三个边长在 1:1:11:2:
22、3 范围内，则散热面积为： 2323278.065.0. mVA假设通风良好，取 ，油液的温升为)/(153cmkh hAHt在单位时间内液压系统的发热量 , p 为液压系统输入功率（kw）, 为液1H压系统总效率。 KW4579.0).(54.0液压的温升为： chAt .182.13室温为 20 ，热平衡温度为 30.97 ，没有超出允许范围。c c654.3 系统的效率（1）工进阶段的回路效率 21ppcq为小流量泵在工进时的工作压力等于液压缸工作腔压力 加上进油路上的压力损失1及压力继电器比缸工作腔最高压力所答的压力值1p 2MPaPp 084.5.104.93. 6661 - 24
23、-大流量泵的工作压力就是此泵通过温流阀所产生的损失 MPap07.3)108.4(22 （取溢流阀型号为 Y-10B,额定压力 6.3MPa,额定压降 0.3MPa） 14.0.596015.3407.64.58.4)/1(9336121 ppq（2）行元件的效率 （本例中液压缸的效率）机械效率为 ，取 0.95c cmc额定效率 ，活塞密封为弹性体材质。v 1cv压缸总效率 95.0cvmc可计算出该液压系统的效率： 109.5.4.08cp可见工进时液压系统效率极低，这主要是由于溢流损失和节流损失造成的。- 25 -总 结经过近一周的努力，终于有了成果，完成了此次课程设计，再一次系统性的学
24、习了有关液压方面的知识，此次课程设计，感触良多，收获颇丰。 通过这次课程设计，让我们每个人都再一次切身体验了课程设计的基本模式和相关流程。在这次课程设计中，我学会了怎样根据老师所给的题目去构思，收集和整理设计中所需要的资料。在这些日子里，我们都夜以继日的演算相关数据，在参考书上寻找参考资料，使我们真正地尝试到了作为一名设计者的辛酸与喜悦。 通过本次课程设计，我们将理论知识与实际设计相结合，真正做到了理论联系实际，并且学会了如何综合去运用所学的知识，使我们对所学的知识有了更加深刻的认识和了解，让我们受益匪浅。 从设计过程中，我复习了以前学过的知识，AUTOCAD 的画图水平有所提高，Word 输
25、入、排版的技巧也有所掌握，这些应该是我最大的收获。 设计是一个系统性的工程，越做到后面，越发现自己知识的局限性，在今后的学习中，还得加紧学习。- 26 -参 考 文 献【1】 成大先.机械设计手册.单行本.液压传动.化学工业出版社，北京：2004.1【2】 液压传动课程设计指导书【3】 左健民 液压与气压传动 第四版 机械工业出版社，北京：2007.5【4】张利平 液压传动设计指南 化学工业出版社, 北京:2009【5】 高等工程专科学校机制工艺及液压教学研究会液压组 液压传动设计指导书 华中工学院出版社,1987.12【6】 上海煤矿机械研究所 液压传动设计手册 上海人民出版社,1976.8【7】杨培元，朱福元，液压系统设计简明手册 北京：机械工业出版社，1994【8】雷天觉 液压工程手册 北京：机械工业出版社，2007【9】李万莉。工程机械液压系统设计 上海：同济大学出版社 2011【10】成大先 机械设计手册：第四卷，第五卷 北京：化学工业出版社，2002- 27 -蚌埠学院本科课程设计评阅表机械与车辆工程系 2015 级 机械设计制造及自动化专 业（ 班 级 ） ： 15 机 制 升 本 班学生姓名 赵成龙 学 号 51501111031课题名称 卧式双面多轴钻床指导教师评语：指导教师（签名）： 2016 年 06 月 11 日 评定成绩
