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1、摘 要本设计主要是计算和设计组合钻床动力滑台液压传动系统，液压系统应用在机床中，可以实现机床自动进给，而且可以使运动更平衡，加工精度更高，效率更高，从而实现机床的自动化。钻孔组合机床是以系列化，标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的专用机床，适于对产品大批大量，一面或多面同时成组多加工的高效机加工设备。液压动力滑台是其重要组成部件。通过本题目设计训练，使我们全面熟悉加工工艺，刀具，切削用量，组合机床，液压动力滑台组成和工作原理。在此基础上，完成给定参数的动力滑台液压系统设计。关键字：组合机床；液压传动系统；动力滑台ABSTRACTThisdesignprimarilyforthede
2、signofhydraulicdrivingsystemofmodularmachinetoolspowerslidingfeedtable.Applicationinmachinetoolhydraulicsystem,canrealizeautomaticfeedingmachine.Andcanmakemachinemotionmorebalance,accuracyofhigher,moreefficient,enablingautomationofmachinetools.Boremodularmachinetoolistoserialization,standardizationb
3、asedonthegenericpart,togetherwithasmallnumberofspecialcomponentsforspecialmachines,suitableforalargenumberoflarge,oratthesametimeintoasetofparallelprocessingofhighefficientmachiningequipment.Hydraulicpowerslidingfeedtableisitsimportantcomponents.Throughthistopicdesigntraining,sothatwebecomefamiliarw
4、iththeprocess,cuttingtools,cutting,combinationmachines,hydraulicpowerslidingstandcompositionandworkingprinciple.Onthisbasis,tocompleteagivenparameterdesignofhydraulicsystemofpowerslidingfeedtable.Keywords:combinationmachine;hydraulicsystems;powerslidingfeedtable IV目 录摘 要IABSTRACTII1 绪 论11.1 机床在国民经济的
5、地位11.2.1 组合机床的国内现状11.2.2 国外组合机床现状31.3 液压技术及其在工程机械中的应用41.4 液压系统的设计过程41.5 本论文的主要内容51.5.1 液压系统概述51.5.2 液压站的工作原理51.5.3 液压站设计的目的和意义51.6 本章小结52 设计要求及工况分析62.1 设计要求62.2 负载与运动分析62.2.1 计算切削阻力62.2.2 计算摩擦阻力72.3 工况分析72.4 本章小结83 液压系统主要参数确定93.1初选液压缸工作压力及方案拟定93.2计算液压缸主要尺寸93.3 本章小结134 拟定液压系统原理图144.1 主体方案的确定144.2 基本回
6、路确定144.3 液压系统原理图综合164.4 本章小结175 计算和选择液压元件185.1 确定液压泵的规格和电动机功率185.2 液压缸结构的选择195.3 确定其它元件及辅件205.4 本章小结226 液压缸设计基础236.1 液压缸的轴向尺寸236.2 主要零件强度校核237 验算液压系统性能277.1 验算系统压力损失277.2 验算系统发热与温升297.3 本章小结308 液压站设计318.1 液压站的选择318.2 液压站的设计318.3 液压控制装置采用块式集成设计流程318.4 管路选择、布置与连接328.5 液压泵与电动机的连接338.6 本章小结339 电气原理图的设计3
7、49.1 电气控制回路简介349.2 继电接触式电气控制349.3 本章小结3910 液压系统常见故障诊断与排除40结 论41致 谢42参考文献43附 录441 绪 论1.1 机床在国民经济的地位 现代社会中，人们为了高效、经济地生产各种高质量产品，日益广泛的使用各种机器、仪器和工具等技术设备与装备。为制造这些技术设备与装备，又必须具备各种加工金属零件的设备，诸如铸造、锻造、焊接、冲压和切削加工设备等。由于机械零件的形状精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法来达到，特别是形状复杂、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在机床上经过几道甚至几十道切削加工工艺才能完成。因此，机
8、床是现代机械制造业中最重要的加工设备。在一般机械制造厂中，机床所担负的加工工作量，约占机械制造总工作量的40%60%，机床的技术性能直接影响机械产品的质量及其制造的经济性，进而决定着国民经济的发展水平。可以这样说，如果没有机床的发展，如果不具备今天这样品种繁多、结构完善和性能精良的各种机床，现代社会目前所达到的高度物质文明将是不可想象的。图1-1为常见组合钻床的外观图。图1-1 常见组合钻床的外外观图1.2 组合机床的国内、外现状 世界上第一台组合机床于1908年在美国问世，30年代后组合机床在世界各国得到迅速发展。至今，它已成为现代制造工程（尤其是箱体零件加工）的关键设备之一。现代制造工程从
9、各个角度对组合机床提出了愈来愈高的要求，而组合机床也在不断吸取新技术成果而完善和发展。1.2.1 组合机床的国内现状我国加入WTO以后，制造业所面临的机遇与挑战并存、组合机床行业企业适时调整战略，采取了积极的应对策略，出现了产、销两旺的良好势头，截止2005年4月份，组合机床行业企业仅组合机床一项，据不完全统计产量已达1000余台，产值达3.9亿以上，较2004年同比增长了10以上，另外组合机床行业增加值、产品销售率、全员工资额、出口交费等经济指标有不同程度的增长，新产品、新技术较去年年均有大幅度提高，可见行业企业运营状况良好。（1） 行业企业产品结构的变化组合机床行业企业主要针对汽车、摩托车
10、、内燃机、工程机械、军工业、能源、轻工业以及家电行业提供专用设备，随着我国加入WTO 后于世界机床进一步接轨，组合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。从近两年企业生产情况来看，数控机床与加工中心的市场需求量上升，而传统的钻、镗、铣组合机床则有下降趋势，中国机床工具工业学会的机床工具行业企业主要经济指标报表时统计数据显示，仅从几个全国大型重点企业情况看，2003年生产数控机床890台，产值16187万元，生产加工中心148台，产值5770万元；2004年生产数控机床985台，产值25838万元，生产加工中心159台，产值7099万元；而2005年，截至4月份，数控机床、加工中心、产值已接近
11、2003年全年水平，故市场在向数控、高精度制造技术和成套工艺装备方面发展。 （2） 行业企业的快速转变“九五”后期，在组合机床行业企业的50多家组合机床分会会员中，仅有两家企业实行了股份改造，一家企业推出国有转为民营，其余的都是国有企业。而从2001年至2002年，不到两年的时间，就先后有十几家企业实行股份制改造，一些小厂几乎全部推出国有转为民营，现在一些国家重点国有企业也酝酿股份制改造，转制已势不可挡，“民营经济在经历了从北歧视，被藐视到不可小视和现在高度重视4个阶段后，焕发勃勃生机。”组合机床行业企业正在以股份制、民营化等多种形式快速发展。（3） 组合机床技术装备现状与发展趋势组合机床及其
12、自动线时集机电与一体是综合自动化的较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电行业。我国的传统组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型的箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额），完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成型面等。组合机床分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台组合机床等；随着技术的不断进步，一种新型的组合机床柔性组合
13、机床越来越受人们亲睐，它应用多为主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动系统，并能灵活适应多种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机等在组合机床行业中所占份额也越来越大。由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是根据用户特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床及其组合机床自动线总体技术水平比发达国家相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。因此，市场要求我们不断开发新技术、新工艺、研制新
14、产品，由过去的“刚性”机床结构，向“柔性”化方向发展，满足用户需求，真正成为刚柔兼备的自动化装置。1.2.2 国外组合机床现状80年代以来，国外组合机床技术在满足精度和效率要求的基础上，正朝着综合成套和具备柔性的方向发展。组合机床的加工精度、多品种加工的柔性以及机床配置的灵活多样方面均有新的突破性进展，实现了机床工作程序软件化、工序高度集中、高效短节拍和多功能通道监控。组合机床技术的发展趋势是：（1）广泛应用数控技术国外主要的组合机床生产厂家都有自己的系列化完整的数控组合机床通用部件，在组合机床上不仅一般动力部件应用数控技术，而且夹具的转位或转角、换箱装置的自动分度与定位也都应用数控技术，从而
15、进一步提高了组合机床的工作可靠性和加工精度。广州标致汽车公司有法国雷诺公司购置的缸盖加工生产线，就是由三台自动换箱组合机床组成的，其全部动作均为数控，包括自动上下料的交换工作台、环形主轴箱库、动力部件和夹具的运动，其节拍时间为58秒。（2）发展柔性技术80年代以来，国外对中大批量生产，多品种加工装备采取了一系列的可调、可变、可换措施，时加工装备具有了一系列的柔性。如先后发展了转塔动力头、可换主轴箱等组成的组合机床;同时根据加工中心的发展，开发了二坐标、三坐标模块化的加工单位，并以此为基础组成了柔性加工自动线（FTL）。这种结构的变化，既可以实现多品种加工要求的调整变化快速灵敏，又可以使机床配置
16、更加灵活多样。（3）发展综合自动化技术汽车工业的大发展，对自动化制造技术提出了许多新的要求，大批量生产的高效率，要求制造系统不仅能完成一般的机械加工工序，而且能完成零件从毛坯进线到成品下线的全部工序，以及下线后的自动码垛、装箱等。德国大众汽车公司KASSEL变速箱厂1987年投入使用的造价9000万马克的齿轮箱和离合器壳生产线，就是这种综合自动化制造系统的典范。该系统由两条相似对称布置的自动线组成，三班制工作，每条线日生产2000件，节拍时间为40秒。全线由12台双面组合机床、18台三坐标加工单位、空架机器人、线两端的毛坯库和三坐标测量机组成，可实现三种零件的加工。空架机器人完成工件下线的码垛
17、装箱工件。随着综合自动化技术的发展，出现了一批专门从事装配、试验、检测、清洗等装备的专业生产厂家，进一步提高了制造系统的配套水平。（4）进一步提高工序集中程度 国外为了减少机床数量，节省占地面积，对组合机床这种工序集中程度高的产品，继续采取各种措施，进一步提高工序集中程度。如采用十字滑台、多坐标通用部件、移动主轴箱、双头镗孔车端面头等组合机床或在夹具部位设置刀库，通过换刀加工实现工序集中，从而可最大限度地发挥设备的效能，获取更好的经济效益。1.3 液压技术及其在工程机械中的应用液压传动时利用液体（液压油）作为工作介质传递能量和进行的传动形式。液压系统利用液压泵将动力源的机械能转换液体的压力能，
18、通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件（缸和马达）把液体压力能转换成机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。液压技术广泛应用于工程机械当中之际，高的工作效率、减小液压元件的体积和质量、加大输出功率以及液压元件的模块化设计已经成为前沿的液压技术的关键技术所在。而这些正是液压系统的比其它窗洞系统的优越性之所在。在工作装置中，广泛的采用新材料、新结构，是工作装置的工作强度、刚度、耐磨性得到很大程度的提高，自重减轻；同时，在设计和制造过程中普遍采用CAD、CAM技术和优化技术。液压系统的工作压力进一步的提高。传动系统、转向系统，乃至工作装置的操纵控
19、制系统进一步的完善和电子化，利用电子技术进行操作、监控和保护，及采用机电液一体化技术。其中的自动控制技术的应用越来越普遍。主要包括：监测和识别工作对象与工作条件；根据识别结果和工作目标，自行作出决策；响应决策，实现自动伺服控制。这样使工程机械的作业精度和作业效率得到明显的提高，作业安全性也得到了进一步保障。近年来液压技术在提高系统的工作压力、增大系统的功率、加大流量以及模块化设计方面也取得了巨大的发展，特别是在闭式系统应用于行走工程机械和其它机械时的效率高、无极调速和简便的操纵的优点表现的更为突出。由管式配置发展到板式配置、再发展到箱式配置、再到集成块配置、直到目前的叠加式配置和插装式配置等等
20、，更好的满足了占用尽可能少的空间，传递尽可能多的功率。液压元件的结构也不断地朝着小型化、集成化模块化的方向发展，不仅使液压组件的结构日趋紧凑，工作可靠性强、而且使用操纵方便，便与维修和保养。1.4 液压系统的设计过程（1）确定合适采用液压传动系统的原机传动系统（2）拟定系统的液压传动图根据传动的工作方式，合理选择液压元件；然后根据各个元件的性能要求和动作顺序，列出可以实现动作的各种基本回路以及其方案图，对其各个方面的性能进行分析、比较，然后进行方案的确定。带各个系统的最终方案确定后，按国标中的规定符号和机械制图中的规定绘制正式的系统原理图，在图中标注出各个液压元件的型号、规格和标准元件及辅助元
21、件一览表。（3）液压系统的主要元件的设计计算和型号的选择，包括泵的流量、出口压力、输出扭矩等参数的计算与选择，液压马达的转速、输出扭矩及外形尺寸的选择；油管的选用；液压元件的规格选取；系统的实际工作压力的验算；发热量的验算及是否需要采用冷却回路；油箱容积的设计计算以及滤油器等附件的选择。（4）液压系统的总体匹配验算以及液压装置的总体布局和结构设计。（5）绘制液压系统工作图，并撰写该部分的说明书（毕业设计论文）。1.5 本论文的主要内容1.5.1 液压系统概述液压系统主要有以下几部分组成：（1）能源装置 把机械能转换成流体压力能的装置，一般最常见的是液压泵或空气压缩机。（2）执行装置 把流体的压
22、力能转换成机械能的装置，一般指做直线运动的液压缸、做回转运动的液压马达等。（3）控制调节装置 对液压系统图中流体的压力、流量和流动方向进行控制和调节的装置。如溢流阀、节流阀、换向阀等。（4）辅助装置 指除以上三种以外的其他装置，如邮箱、过滤器、分水过滤器、油雾器、蓄能器等，它们对保证液压系统可靠和稳定地工作起重大作用。（5）传动介质 传动能量的流体，即液压油或压缩空气。1.5.2 液压站的工作原理电机带动油泵旋转，泵从油泵中吸油后打油，将机械能转化为液压油的压力能，液压油通过集成块（或阀组合）液压阀实现了方向、压力、流量调节后经外接管路传输到液压机械的油缸或油马达中，从而控制了液动机方向的变换
23、、力量的大小及速度的快慢，推动各种液压机械做功。1.5.3 液压站设计的目的和意义通过液压站的设计使我们了解各阀的作用，了解各阀的安装位置。本设计是为了：实现某汽车发动箱加工自动线上的一台单面多轴钻孔机床定位（插定位销）夹紧动力滑台快进工进快退原位停止夹具松开拔定位销。1.6 本章小结本章节主要介绍了组合机床在当制造业的重要地位以及其国内外的现况和本次论文的主要内容。2 设计要求及工况分析2.1 设计要求 技术参数：某汽车发动机箱体加工自动线上的一台单面多轴钻孔机床，其卧式动力滑台（导轨为水平导轨，其静摩擦系数，动摩擦系数）切削加工时的进给运动;工件的定位和夹紧均采用液压方式，实线自动控制。利
24、用液压和电气配合实线自动循环。要求实现定位(插定位销) 夹紧动力滑台快进工进快退原位停止夹具松开拔定位销。 表2-1 主要技术参数：工件情况动力滑台钻孔直径D/mm数量切削用量工况行程L/mm速度v/(m/s)运动部件重量G/N启动、制动时间主轴转速n/(r/min)进给量s/(mm/r)D:13.914N1:360S1:0.147快进L1:10098000.2D:8.52N2:550S2:0.096工进L2:50箱体材料：HT200 硬度：230HB快退L3:502.2 负载与运动分析2.2.1 计算切削阻力钻孔时，其轴向切削阻力可用以下公式计算：式中： 钻削力（N）；D孔径（mm）；S每转
25、进给量（mm/r）；HB铸铁布氏硬度选择切削用量：钻孔时，主轴转速=360r/min,每转进给量=0.147mm/r;钻孔时，主轴转速=550r/min,每转进给量=0.096mm/r。则=N=30500N2.2.2 计算摩擦阻力静摩擦阻力：动摩擦阻力: 2.2.3 计算惯性阻力：2.2.4计算工进速度。工进速度可分别按加工和孔的切削用量计算，即2.2.5 计算快进、工进时间和L快退时间快进： 工进： 快退: =1.5s设液压缸的机械效率cm=0.9，得出液压缸在各工作阶段的负载和推力，如表2-2：表2-2 动力滑台液压缸各阶段的负载和推力计算结果.工况计算公式液压缸负载F/N液压缸推力F0=
26、F/cm/N启 动加 速快 进工 进反向启动加 速快 退F=FsF= Fd+ FaF= FaF= Fd+ FtF=FsF= Fd+ FaF= Fa19601480980314801960148098021801650109035000218016505322.3 工况分析根据液压缸在上述各阶段内的负载和运动时间，即可绘制出负载循环图F-t 和速度循环图-t，如图2-1和图2-2所示。图2-1液压缸的f-t图图2-2 液压缸v-t2.4 本章小结本章节主要介绍了本次设计的主要技术参数工作情况图的分析过程。3 液压系统主要参数确定3.1初选液压缸工作压力及方案拟定方案设计时整个液压系统设计中的重要
27、一步。它从作用原理结构组成上体现了主机对液压系统提出了许多要求。其主要工作包括两项内容：一是根据主机对液压系统的各项要求，选择液压回路，进行方案设计；二是把选出的液压回路有机的组成液压系统。3.1.1 根据要求可确定液压缸为差动式液压缸。为了满足工作台快速进退速度相等，并减小液压泵的流量，将液压缸的无干腔作为主工作腔，并在快进时差动连接，经负载分析和计算可知液压缸驱动的最大负载是在工进阶段为31480N由参考表2-1和表2-2，初选液压缸的工作压力。3.1.2 方案拟定对设计液压系统进行分析，已知设计的时汽车发动机箱体钻孔组合机床液压系统，要求液压系统完成工作循环是：定位（插定位销）夹紧快进快
28、退原位停止松开工件；在设计过程中要注意液压设计的注意事项：在滑台速度变化较大，当滑台由工进转为快退时，一减少液压冲击，需使用被压阀等。方案：选用单杆活塞缸来实现工作循环所要求的快进、工进运动，借鉴经典的实现快进、快退的链接方式，差动连接方式，而对于有大冲击，工作阻力不定对加工过程的影响，采用使用在回油路上街背压阀和在进油路上用调速阀、行程阀的组合来实现。对于工况分段情况很大，借鉴同类机床多数采用双泵供油以求节约能源。为减少热变形对加工精度的影响，减少热源选用开式油箱。3.2计算液压缸主要尺寸 3.2.1 进给液压缸主要尺寸鉴于动力滑台快进和快退速度相等，这里的液压缸可选用单活塞杆式差动液压缸（
29、A1=2A2），快进时液压缸差动连接。工进时为防止孔钻通时负载突然消失发生前冲现象，液压缸的回油腔应有背压，参考表3-3选此背压力为p2=1MPa。表3-1 按负载选择工作压力负载/ KN50工作压力/MPa0.811.522.5334455表3-2 各种机械常用的系统工作压力机械类型机 床农业机械小型工程机械建筑机械液压凿岩机液压机大中型挖掘机重型机械起重运输机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力/MPa0.82352881010182032表3-3 执行元件背压力系统类型背压力/MPa简单系统或轻载节流调速系统0.20.5回油路带调速阀的系统0.40.6回油路设置有背压阀的系统0.51.5用
30、补油泵的闭式回路0.81.5回油路较复杂的工程机械1.23回油路较短且直接回油可忽略不计表3-5 按速比要求确定d/D2/11.151.251.331.461.612d/D0.30.40.50.550.620.71注：1无杆腔进油时活塞运动速度；2有杆腔进油时活塞运动速度。进而由表3-4可确定工进时的背压力为Pb=0.51.5,我们取Pb=0.6MPa， =0.9根据差动缸定义有，表3-4按工作压力选取d/D工作压力/MPa5.05.07.07.0d/D0.50.550.620.700.7所以 液压缸内径由GB2348-2003圆整为D=0.11m d=0.08m.根据所确定的D和d算出液压缸
31、无杆腔有效作用面积。液压缸有杆腔有效作用面积液压缸活塞杆有效作用面积：差动连接快进时，液压缸有干腔压力必须大于无干腔压力，其差值估取，并注意到启动瞬间液压缸尚未移动，此时；另外，取快退时的回油压力损失为0.7MPa。根据计算出的液压缸的尺寸，可估算出液压缸在工作循环中各阶段的压力、流量和功率，如表1-7所列，由此绘制的液压缸工况图如图1-3所示。工况图计算：快进时：启动时进油腔压力 加速时进油腔压力 恒速时进油腔压力： 恒速时输入流量 ： 恒速时输入功率 ： 工进时：进油腔压力 输入流量 输入功率 快退时：启动进油腔压力 加速进油腔压力 恒速进油腔压力 恒速输入流量 恒速输入功率 表3-6液压
32、缸在各阶段的压力、流量和功率值工况推力F0/N回油腔压力p2/MPa进油腔压力p1/MPa输入流量q10-3/m3/s输入功率P/KW计算公式快进启动19600.27加速14801.270.56恒速9801.160.450.50.33工进314480.63.520.8310-233p快退启动19600.30加速14800.71.6恒速9450.61.480.45780注：1. p为液压缸差动连接时，回油口到进油口之间的压力损失，取p=0.3MPa。2 快退时，液压缸有杆腔进油，压力为p1，无杆腔回油，压力为。图3-1 液压缸的工况图3.2.2 夹紧液压缸主要尺寸(1).夹紧缸的内径和活塞杆直径
33、根据 选夹紧缸内径D为：取D=63mm符合缸径尺寸系列根据活塞杆工作中受压，活塞杆直径适当取大径活塞杆直径: d=0.5=取d=32mm (2).计算夹紧缸的压力和流量进油腔压力为输入流量Q为由于定位缸的负载少，行程短，原始数据中又未给出具体的定位力，所以定位缸的内径和活塞杆直径，取夹紧缸直径的0.8倍，压力和流量计算从略结 论结论是一篇论文的收束部分，是以研究成果为前提，经过严密的逻辑推理和论证所得出的最后结论。在结论中应明确指出论文研究的成果或观点，对其应用前景和社会，经济价值等加以预测和评价，并指出今后进一步在本研究方向进行研究工作的展望与设想.结论应写得简明扼要，精练完整，逻辑严谨，措
34、施得当，表达准确，有条理性。论文主要工作完成如下：（1）结论是一篇论文的收束部分，是以研究成果为前提，经过严密的逻辑推理和论证所得出的最后结论。在结论中应明确指出论文研究的成果或观点，对其应用前景和社会，经济价值等加以预测和评价，并指出今后进一步在本研究方向进行研究工作的展望与设想.结论应写得简明扼要，精练完整，逻辑严谨，措施得当，表达准确，有条理性。（2）结论是一篇论文的收束部分，是以研究成果为前提，经过严密的逻辑推理和论证所得出的最后结论。在结论中应明确指出论文研究的成果或观点，对其应用前景和社会，经济价值等加以预测和评价，并指出今后进一步在本研究方向进行研究工作的展望与设想.结论应写得简
35、明扼要，精练完整，逻辑严谨，措施得当，表达准确，有条理性。3.3 本章小结本章节主要介绍了各个液压缸的技术参数和确定过程。4 拟定液压系统原理图4.1 主体方案的确定由表3-2可知，本系统属于速度变化不大的小功率固定作业系统，因而首先考虑性能稳定的双定量泵供油，差动缸差动快进和高速阀进口节流高速的开式系统方案。这样，既满足液压缸工进的高压小流量要求，既考虑了节能问题，又兼顾了工作可靠性问题。 4.2 基本回路确定根据设计题目验算结果确定回路基本形式。4.2.1 供油回路 按主题方案，因为快进、快退、工进的速度相差很大，为了减少功率损耗，采用双联泵，工进时中压小流量泵供油，并控制液控卸荷阀，使低
36、压大流量泵卸荷；快进时，两台泵同时供油，此时两天泵的流量全部进入液压缸。供油回路采用双定量泵供油回路，见图4-1。图4-1 双定量泵供油回路图4.2.2 选择调速回路 由图4-2可知，这台机床液压系统功率较小，滑台运动速度低，工作负载为阻力负载且工作中变化小，故可选用进口节流调速回路。为防止孔钻通时负载突然消失引起运动部件前冲，在回油路上加背压阀。由于系统选用节流调速方式，系统必然为开式循环系统。（1）调速方式选择由于机床液压系统调速是关键问题，因此首选调速回路。由工况图可知：所设计的液压系统功率较小，工作负载为阻力负载变化小，故采用进口节流调速回路。为防止钻通时负载消失造成的前冲现象，回油路
37、上要设置背压阀。（2）快速回路和速度换接方式的选择本系统已选定差动链接回路。由于快进转工进时，速度变化大，故选用行程阀来实现速度平稳换接。而工进转快退则利用压力继电器来实现，其调整压力要大于液压缸的最大工作压力。除考虑上述主要回路外，还需要考虑换向问题。考虑到快退运动时，无杆腔回油量较大，故宜选用电液换向阀，但随着液压技术的发展，也可以用大流量电磁换向阀来代替电液换向阀，但随着液压技术的发展，也可以用大流量电磁换向阀来代替电液换向阀。图4-2 进油口节流调速回路4.2.3 选择速度换接回路 由于本系统滑台由快进转为工进 时，速度变化大（v1/v2=0.1/(0.810-3）=125)为减少速度
38、换接时的液压冲击，选用行程阀制的换接回路，如图4-3。图4-3 行程阀换接回路4.2.4 选择快速运动和换向回路 本系统已选定液压缸差动连接和双泵供油两种快速运动回路实现快速运动。考虑到从工进转快退时回油路流量较大，故选用换向时间可调的电液换向阀式换向回路，以减小液压冲击。由于要实现液压缸差动连接，所以选用三位五通电液换向阀，如图4-4所示。4.2.5 方向控制回路为了满足液压缸停止，启动，换向和液压缸差动控制，图4-3给出了利用三位五通电液换向阀为主的方向控制回路。图中的单向阀建立了电液换向阀所需的控制压力。4.2.6 选择定位夹紧回路 此回路采用顺序阀控制的顺序动作回路，图4-4所示。这种
39、回路采用了单向自控顺序阀对两缸进给和退回双向顺序控制，起到先定位，夹夹紧再松开，后拔定位销原位停止的功能。紧再松开，后拔定位销原位停止的功能。 图4-4 顺序动作回路4.3 液压系统原理图综合将上面选出的液压基本回路组合在一起，并经修改和完善，就可得到完整的液压系统工作原理图，如图4-5所示。在图3-5中，为了解决滑台工进时进、回油路串通使系统压力无法建立的问题，增设了单向阀10。为了避免机床停止工作时回路中的油液流回油箱，导致空气进入系统，影响滑台运动的平稳性，图中添置了一个单向阀8。考虑到这台机床用于钻孔（通孔与不通孔）加工，对位置定位精度要求较高，图中增设了一个压力继电器15。液压系统图
40、见附录1。表4-1 电磁铁动作表工作循环1YA2YA3YA4YA缸定位+-缸夹紧+-缸快进+-+-缸工进+-+-缸停留+-+-缸快退+-+缸松开-+-缸拔定位销-原位停留-4.4 本章小结本章节主要阐述了液压系统的确定过程以及各个回路的设计确定过程。5 计算和选择液压元件5.1 确定液压泵的规格和电动机功率5.1.1 计算液压泵的最大工作压力小流量泵在快进和工进时都向液压缸供油，由表7可知，液压缸在工进时工作压力最大，最大工作压力为p1=3.96MPa速阀进口节流调速回路中，选取进油路上的总压力损失p=0.8MPa，考虑到压力继电器的可靠动作要求压差Dpe=0.5MPa，则小流量泵的最高工作压
41、力估算为 大流量泵只在快进和快退时向液压缸供油，由表7可见，快退时液压缸的工作压力为p1=1.86MPa时大。考虑到快退时进油不通过调速阀，故其进油路压力损失比前者小，现取进油路上的总压力损失p=0.4Pa，则大流量泵的最高工作压力估算为5.1.2 计算液压泵的流量由表2-6可知，液压缸快进时所需最大流量为0.502410-3 m3/s ，若取回路泄漏系数K=1.1，因此，选择双联泵的总流量应满足液压缸快进时的流量要求，并考虑系统泄漏量，则两个泵的总流量为考虑到溢流阀的最小稳定流量为2/min，工进时的流量为8.3-5 m3/s =0.5L/min，则小流量泵的流量最少应为。5.1.3 确定液
42、压泵的规格和电动机功率根据以上压力和流量数值查阅手册可知，并考虑液压泵存在容积损失，最后确定选取YB2.5/30,速为，容积效率时，双联泵同时供油流量为；而。由表2-6得知，液压缸在快退时输入功率最大，若取液压泵总效率p=0.8，这时液压泵的驱动电动机功率为根据此数值查阅产品样本，选用规格相近的Y800l-2机，其额定功率为0.75kw,转速为2800r/min。5.2 液压缸结构的选择液压缸结构简单、工作可靠、应用广泛，其结构基本可分为缸体组件、活塞组件、密封装置、缓冲装置以及排气装置等组成。5.2.1 缸体和缸盖组件缸体是液压缸的主体，它要承受很大的液压力，因此应具有足够的强度和刚度。缸体
43、材料普遍采用冷拔或热轧无缝钢管，较厚壁毛坯仍用铸件或锻件，其内孔一般采用镗削、铰孔、滚压等精密加工工艺制造，内孔表面加工公差和粗糙度要求较高，以使活塞及其密封件能力滑动和保证密封效果，减少磨损。（1）确定缸筒与缸盖的连接方式缸体和缸盖的连接方式可根据缸筒和缸盖的材料、工作压力、用途及使用环境进行选择。两者的连接方式有焊接、螺纹连接、法兰连接、拉杆连接、半环连接、钢丝链接本次设计的进给液压缸选用拉杆连接，夹紧液压缸和定位液压缸选用法兰连接。（2） 缸筒的材料液压缸缸筒一般要求具有足够的强度和冲击韧性，对焊接的缸筒还要求有良好的焊接性能。材料可根据液压缸的参数、用途和毛坯的来源进行选择，缸筒选用材
44、料有20、35、45钢25CrMoAl、铝合金ZL105等。缸筒的毛坯一般选用退火的冷拔或热轧无缝钢管。由于本次设计的液压缸时机床液压缸选用45缸为缸筒材料。5.2.2 活塞组件活塞组件由活塞与活塞杆组成主要是传递液压力和运动；它们之间的连接方式有多种：焊接，卡簧、螺母等连接方式，本次设计为了拆卸方便采用螺母连接。5.2.3 密封组件液压缸中的密封，是指活塞、活塞杆和端盖等处的密封，它是以防止液压系统油液的内外泄漏和防止外界杂物侵入的。密封设计的好坏，对液压缸的性能有着重要的影响，常见的密封形式有间隙密封、活塞环密封、密封圈密封等，本次设计采用密封圈密封。5.2.4 缓冲装置当液压缸带动质量较大的移动部件，以较快的速度运动时，惯性较大。在行程终端时如果活塞与缸盖直接发生撞击，将造成冲击和噪声以致引起事故或影响工作精度。为此在大型、高速或高精度的液压缸中常设有缓冲装置。其工作原理是使活塞在接近缸盖时，增大液压缸的回油阻力，使缓冲油腔内产生足够的缓冲压力，降低活塞的运动速度，避