1、PAGE word精品文檔,可編輯,歡迎下載空軍航空維修技術學院畢業設計（論文）任務書牛頭刨床的液壓系統及液壓缸夾具設計設計一臺牛頭刨床的液壓系統，要求液壓系統缸筒固定并完成：滑枕缸：（快進工進快退停留1S）后再往返循環原位停止進給缸：快進(在滑枕缸快退后完成工進停止)循環快退原位停止。機床滑枕缸：快進、快退速度為0.5m/s.，工進速度為0.51m/min，加速（減速）時間為0.1s。采用平面的平導軌，靜摩擦系數為0.2，動摩擦系數為0.1，最大行程為1m,最大切削力為5000N，運動部件自重為1000N。進給缸（此缸不計算，只設計回路）：每次進給量為0.010.5mm，最大行程0.5m設計

2、內容與要求：液壓系統設計液壓系統圖（含：工作循環圖、電磁鐵及其他元件動作表、液壓系統原理圖、液壓元件目錄表）（2號圖紙）設計液壓缸（滑枕缸）并繪制液壓缸組件裝配圖（1號圖紙）；設計加工液壓缸上進（出）油口工序的機床夾具（1號圖紙）；設計說明書一份，應有：封面、目錄、封底、任務書、畢業設計小結、參考文獻及書目、致謝等內容。要去：（1）圖紙為計算機繪圖并打印，同時提交電子文檔。設計說明書為打印稿，同時提交電子文檔。時間安排：請于2010年6月20日之前，將畢業設計（初稿）的電子文檔發給指導老師，由指導老師進行初步的審查，指導老師于6月24日之前將畢業設計中存在的主要問題提交給學生。于6月28日之前

3、，將修改后的畢業設計最終稿（紙質稿）交給指導老師，并準備答辯。指導老師：Jack聯系電話及電子郵件： 機械制造工程系目錄第一章 緒論4第二章 滑枕缸液壓系統的設計4第三章 進給缸的液壓設計15第四章 選擇液壓元件17第五章 電氣控制系統設計.22第六章 機床夾具的設計28畢業設計小結30第八章 參考文獻31第一章 緒 論機床是制造業中的主要設備，機床的數量、質量及自動化水平直接影響到整個制造業的發展。20世紀初電動機的發明，使機床的動力得到了根本的改變。在現代制造業中，為了實現機床生產過程自動化的要求，機床電氣控制不僅包括拖動機床的電動機，而且包括一套電動機的控制系統.本說明書主要是對牛頭刨床

4、的電業系統及液壓缸夾具設計的說明。根據所學知識對牛頭刨床的液壓系統及其電氣控制線路進行了設計。本設計在充分考慮液壓系統的可靠、實用性的同時，力求節約成本給出了簡便明了的設計方案。 由于本人水平、時間有限，本指導書中定然有欠妥之處，懇請老師批評指正。第二章 滑枕缸液壓系統的設計2.1設計要求及工況分析1.設計要求要求設計的機床動力滑臺液壓系統實現的工作循環是“快進工進快退停留1s后再往返循環原位停止”。主要性能參數與性能要求如下：快進、快退速度為0.5m/s，工進速度為0.51m/min,加速（減速）時間為0.1s。采用平面的平導軌，靜摩擦系數為0.2，動摩擦系數為0.1，最大行程為1m，最大切

5、削力為5000N，運動部件自重為1000N。2.負載與運動分析（1）工作負載Ft=5000N慣性負載Fm=（G/g）*（v/t）=1000/9.81*0.5/0.1=510（N）摩擦負載因為采用的動力滑臺是平面平導軌，因此作用在其上的正壓力N=G=1000（N）a.靜摩擦阻力Ffs=fsN=O.2*1000=200(N)b.動摩擦阻力Ffd=fdN=0.1*1000=100(N)取液壓缸的機械效率m=0.90 得出的液壓缸在各個工作階段的負載值如表21所列。表21 液壓缸所在各個工作階段的負載值工況負載組成負載值F/N推力F/m*N啟動F=Ffs200222加速F=Ffd+Fm610677快進

6、F=Ffd100111工進F=Ffd+Ft51005667快退F=Ffd100111停留F=Ffs2002222.2主要參數的確定1初選液壓缸工作壓力所設計的動力滑臺在工進時負載最大，在其它工況負載都不太高，參考表2和表3，初選液壓缸工作壓力P1=2MP表22 按負載選擇系統工作壓力負載力/KN50工作壓力/MPa0.811.522.53344557表23 各種設備常用系統工作壓力設備類型磨床車、銑、鏜床組合機床龍門刨床、拉床汽車、礦山機械、農業機械大中型挖掘機械起重運輸機械液壓機工作壓力/MPa0.82243510101620302.計算液壓缸主要尺寸鑒于動力滑臺要求快進、快退速度相等液壓缸

7、可選用單桿式的并在快進時作差動連接。此時，液壓缸無桿腔工作面積A1應為有桿腔A2的兩倍，即活塞桿外徑d與液壓缸內徑D有d=0.707D的關系。 在工作時，液壓缸回油路上必須有背壓P2，以防止滑臺突然前沖。根據表6可取P2=0.8MPa。快進時，液壓缸雖然作差動連接，但是由于油管中有壓降P存在。有桿腔的壓力必須大于無桿腔，估算時可取P約為0.5MPa。快退時回油腔中有背壓。這時P2也可按0.5MPa估算。 由工進時的推力計算液壓缸的面積為F/ m=A1P1A2P2=A1P1（A1/2）P2A1=(F/m)/（P1P2/2）=5667/(20.8/2)=0.0035（m2）=35（cm2）D=6.

8、67(cm)d=0.707D=4.72(cm) 當按GB23481980將這些直徑圓整成接近標準值時得D=70mm d=50mm由此求得液壓缸兩腔實際有效面積為A1=D2/4=38.46cm2A2=(D2-d2)/4=18.84cm2 經檢驗，活塞桿的強度和穩定性均符合要求3.液壓缸長度L的確定液壓缸長度L由最大工作行程長度加上各種結構需要來確定，即：L=I+B+A+M+C式中I為活塞的最大工作行程 I=1000mmB為活塞寬度，一般為（0.61）DA為活塞桿導向長度，取（0.61.5）DM為活塞桿密封長度，由密封方式決定C為其他長度另外，一般缸筒的長度最好不超過內徑的20倍4.液壓缸壁厚的確

9、定暫定液壓缸缸筒壁厚為=10mm 5.進給缸缸體的組件缸體組件包括缸筒與缸蓋的連接和活塞與活塞桿的連接形式以及其它裝置。6.缸蓋和缸體的連接結構采用重量輕外徑小，結構緊湊的外螺紋連接結構。7.活塞組件的連接活塞與活塞桿的連接方式很多，無論采用何種方式，都必須保證連接可靠。我們將采用螺紋式連接如圖2-1所示，因為它結構簡單，裝拆方便。圖21 螺紋式連接形式8.密封裝置此液壓缸中活塞上采用窄斷面Y型密封圈密封。對于活塞桿外伸部分來說，由于它很容易把贓物帶入液壓缸，使油液受污染，使密封件磨損，因此在活塞桿密封處應增添防灰圈，并放在向著活塞桿外伸的一端，以避免影響液壓系統的工作和液壓元件的使用壽命。9

10、.緩沖裝置運動部件的質量較大，運動速度較高（大于12m/min）由于慣性力較大，具有很大的動量，因而在活塞運動到缸體的終端時，會與端蓋發生機械碰撞，產生很大的沖擊和噪聲，引起液壓缸的損壞。為此，必須設置緩沖裝置。 液壓缸中緩沖裝置的工作原理是利用活塞或缸筒在其走向行程終端時，在活塞和缸蓋之間封住一部分油液，強迫它從小孔或細縫中擠出，產生很大的阻力，使工作部件受到制動，逐漸減慢運動速度，達到避免活塞和缸蓋相互撞擊的目的。因此，我們選用可調節流孔式緩沖裝置。如圖21所示。 圖21 可調節流孔式緩沖裝置10.排氣裝置液壓系統往往會混入空氣，使系統工作不穩定，產生爬行和前沖等現象，嚴重時會使系統無法正

11、常工作。因此在設計液壓缸時，必須考慮空氣的排除。2.3計算液壓缸的工作壓力1.復算工作壓力差動快進階段P1=F/(A1-A2)+A2/(A1-A2)Pb=0.82MPa工進進給階段P1=F/A1+A2/A1Pb=1.86MPa快速退回階段P1=F/A2+A1/A2Pb=1.07MPa 2.計算液壓缸的輸入流量因為快進，快退速度V1=V3=0.5m/s。最大工進速度V2=0.017m/s,則液壓缸各階段的輸入流量需為：快進階段qv1=(A1-A2)V1=58.9L/min工進階段qv1=A1V2=3.9L/min快退階段qv1=A2V1=56.5L/min3.計算液壓缸的輸入功率快進階段P=P1

12、 qv1=0.80KW工進階段P=P1 qv1=0.12KW快退階段P=P1 qv1=1.01KW將以上計算的壓力，流量和功率值列于表24表24 壓力，流量和功率值工作階段工作壓力P1/ MPa輸入流量qv1/(Lmin-1)輸入功率P/ KW快速前進0.8258.90.80工作進給1.863.90.12快速退回1.0756.51.012.4.液壓系統圖的擬定 根據機床的設計任務和工況分析，該機床對調速范圍、低速穩定性有一定要求，因此速度控制是該機床要解決的主要問題，速度的調速，換接和穩定性是該機床液壓系統設計的核心。1速度控制回路的選擇機床的進給運動要求有較好的低速穩定性和速度負載特性故采用

13、調速閥調速。本系統為小功率系統，效率和發熱問題并不突出，故本機床液壓系統采用調速閥的進油節流調速，為防止發生前沖，應在回油路上加背壓閥。液壓系統的供油主要是低壓大流量和合高壓小流量兩個階段，若采用單個定量泵，顯然系統的功率損失大，效率低，為了提高系統效率和能源利用率，所以采用雙泵供油回路。由于調速方案為進油節流調速所以油路采用開式循環油路。此外，根據本機床的運動形式和要求選用單桿活塞式液壓缸，由于快進速度和快退速度相等且快進，快退速度遠遠大于工進速度故采用雙泵供油增速回路，根據系統換向循環的要求，選用電磁閥控制的速度換接回路。2換向回路的選擇本系統對換向平穩性的要求不是很高，所以從經濟性角度考

14、慮選用電磁換向閥控制的換向回路。系統在采用節流調速回路后，不管采用什么油源形式，都必須有單獨的油路直接通向液壓缸兩腔，以實現快速運動。此系統中單桿液壓缸要作差動連接。由于這一回路要實現液壓缸的差動連接，所以換向閥必須是五通的。3壓力控制回路的選擇由于采用雙泵供油回路，故用外控順序閥實現低壓大流量泵卸荷，用背壓閥調整高壓小流量泵的供油壓力，為了便于觀察調整壓力，在液壓泵的出口處、背壓閥和液壓缸無桿腔進口處設測壓點。第三章 進給缸的液壓設計3.1 設計要求要求實現 快進（在滑枕缸快退后完成工進停止）循環快退原位停止。每次進給量為0.010.5mm，最大行程為0.5m,此缸不計算，只設計回路。3.2

15、 分析液壓系統因為工進時的速度很低，并需要加工的工件相對于滑枕缸的系統壓力可以不計，又因為進給缸在工進時是在滑枕缸快退后，所以壓力，流量可以不要額外需要了。3.3 綜合兩缸而繪制液壓系統原理圖 選擇液壓元件4.1 選擇液壓泵 4由表24可知，工進階段液壓缸工作的壓力最大，若取進油路總壓力損失P1=0.5 MPa ，則液壓缸的最高工作壓力： PpP1+P1=（1.86+0.5)MPa=2.36MPa因此，泵的額定壓力可取（2.36+2.3625%）=2.95 MPa將表24中的流量值代入，可分別求出快速以及工進階段泵的供油流量，快進時泵的流量為： qvpkq1=1.158.9L/min=64.7

16、9L/min快退時泵的流量為： qvpkq1=1.151.84L/min=62.15L/min工進時泵的流量為： q1min=A1V1min=38.460.510-4=1.92 L/min qvpkq1=1.11.92L/min=2.12L/min考慮到節流調速系統中溢流閥的性能特點，尚須加上溢流閥穩定工作的最小溢流閥，一般取為3 L/min，所以小流泵的流量為： qvp1=（2.12+3） L/min =5.12 L/min查產品樣本，選用小泵排量V=6ml/r的YB1型雙聯葉片泵，額定轉速n=960 r/min。則小泵的額定流量為： qvn1=Vnv=610-39600.9 L/min =

17、 5.18 L/min因此，大流量泵的流量為： qvp2=（64.79-5.18）=59.61 L/min查產品樣本，選用大泵排量V=63 ml/r的YB1型雙聯葉片泵，額定轉速n=960 r/min。則大泵的額定流量為： qvn2=Vnv=6310-3 960 0.9 L/min =54.432 L/min由于qvn2接近qvp2，基本可以滿足要求。故本系統選用一臺YB1-63/6型的雙聯葉片泵。由表1-2和表1-3得，快退時的功率最大，故按快退時估算電動機的功率，若取快退時進油路的壓力損失P1=0.2 MPa。液壓泵的總效率p=0.7，則電動機的功率為：Pp = ppqvp/p =（p1+

18、P1） qvn/p=（1.01+0.2）106（5.18+54.432）10-3/（600.7） W =1717 W查電動機產品樣本，選用Y132S6型異步電動機，P=3 KW，n=960r/min。2.5.2選擇液壓閥根據所擬定的液壓系統原理圖，計算分析通過各液壓閥油液的最高壓力和最大流量，選擇各液壓閥的型號規格。列于下表1-4中2.5.3選擇輔助組件油管內徑一般可參照所接組件的型號尺寸確定，也可按管路組件允許流速進行計算，本系統油管選101無縫鋼管。油箱容量：V=mqvp=（57）57L =285399L序號組件名稱通過流量qv/（L/min）型號規格1濾油器58.9YYL-105-102

19、雙聯葉片泵58.9YB1-63/63油箱/4溢流閥54.43XF3-10B5/7/14/17單向閥/6三位四通電磁換向閥/8順序閥/9液壓缸/10/13行程閥/11液壓缸/12壓力繼電器/PF-B8C第五章 電氣控制系統設計5.1 設計課題的概述和設計要求根據此液壓系統，要求實現的工作循環是：滑枕缸 （快進工進快退停留）后再往返循環原為停止； 進給缸 快進(在滑枕缸快速后完成工進停止）循環快退原為停止。完成此電氣控制原理圖。除此之外，還將有一套局部照明裝置和一定的工作狀態指示燈電路。5.2 電氣控制線路設計遵循的原則（1）應最大限度地滿足生產機械的工藝要求 （2）力求控制線路安全、可靠、簡單、

20、經濟 （3）合理選擇各種電氣組件 （4）便于操作和維修、符合人機關系5.3 電動機的選擇依照液壓部分選擇液壓電動機為 Y132M6，P=3KW，n=960r/min異步電動機。5.4 電動機控制電路分析與設計1.主電路的設計由電源引入開關QS控制整機電源的接通與斷開。為了安全起見，使用接觸器KM進行控制，考慮到過載保護等環節，因此可以得到主電路。 控制電路的設計電動機控制電路的控制電源直接采用交流380V。因為在液壓系統中所運用的地磁換向閥的線圈都是采用220V的交流電壓。所以，采用控制變壓器TC供電，其一側為交流380V電壓，二側為127V、24V，其中127V供給KM和中間繼電器KA的線圈

21、，以及電磁換向閥；24V交流安全電提供給局部照明電路。液壓泵電機M1的控制采用基本的控制方式，由按鈕SB1（啟動），SB2（停止）和接觸器KM1構成了液壓泵電機的啟停控制電路。液壓進給系統控制進給系統通過SB3實現滑枕缸和進給缸的快進、工進、快退、停止的往復循環。考慮到若在工進、快進或快退的某一環節進行時，突然斷電或者是出現其他事故而引起液壓系統中途停止，再次啟動時就會影響觸電的接通，故本系統選用了一個獨立的快退電路，不管在什么地方停止只要按下SB4按鈕，就會快速退回，以備自動的重新開始。再者，由于交流接觸器的觸電有一定的限制，而中間繼電器的觸點多達各六對，所以本系統大量采用了中間繼電器來輔助

22、整個過程的完成。5 局部照明電路和信號指示燈電路的設計設置照明燈EL燈開關SA。為了工作方便可設三相電源接通指示燈HL2（紅色），在電源開關QS接通以后立即發光顯示，表示機床電器控制線路已經處于供電狀態。另外，設置指示燈（綠色）表示主軸電動機是否運行。在本設計中電氣控制部分僅給出了液壓泵電動機和進給運動的控制回路。5.5 器元件的選擇電動機的選擇，實際上是在機電設計密切配合并進行實驗的情況下定型的，現在我們來進行其他電器的選擇。1. 電源開關的選擇電源開關QS的選擇，主要考慮電動機的額定電流和啟動電流，而在控制變壓器TC二側的接觸器以及繼電器線圈，照明燈和指示燈在一側產生的電流相對來說比較小，

23、因而可不作考慮。已知液壓泵的功率為3KM，電機的電流為7.2A，所以選擇QS為：組合開關，HE1040/3型，額定電流為40A。 熱繼電器的選擇 據電動機M1的額定電流選擇如下：FR應選擇JR140型熱繼電器，熱元件額定電流為25A，額定電流調節范圍為1625A，工作調定在21A 。 接觸器的選擇主要設計液壓泵的額定電流為5A，控制回路電流為127V,須主觸點三對，輔助觸點兩對。所以，接觸器KM應選用CJ1010型接觸器，主觸點的額定電流為10，線圈電壓為127V。 中間繼電器的選擇KA可以選用普通的JZ744型交流中間繼電器代替接觸繼電器控制，每個中間繼電器的常開和常閉觸電共有四對，額定電流

24、為10A，線圈電壓為127V。 熔斷器的選擇熔斷器FU起短路保護作用，根據液壓系統的額定電流可選擇115型熔斷器，配用10A的熔體，但是還要將同控制變壓器的選擇結合進行。按鈕的選擇按鈕都選擇LA18型按鈕：電動機啟動按鈕SB4，急停按鈕SB5，自動按鈕SB2，任意快退按鈕 指示燈和照明燈的選擇照明燈開關SA以及指示燈選擇，EL可選用JC2型，交流24V，40W。控制變壓器的選擇控制變壓器可實現高低壓電路的隔離，使得控制電路中的電器元件如按鈕、行程開關和接觸器以及繼電器線圈等同電網不直接相連，這樣以來提高安全性。另外，各種照明燈，指示燈和電磁閥等執行元件的供電電壓有多種，有時需要控制變壓器降壓

25、提供，常用控制變壓器有BK50、100、150、200、300、400和1000等型號，其中的數字為額定功率（VA），一側電壓一般為交流380、220V（220V電壓抽頭適合與單相供電時的情況），二側電壓一般為交流6.3、12、24、36V和127V控制變壓器具體選用是還要考慮到變壓器電氣控制原理圖。 對于此課題而言，接觸器KM的吸收率為12W，中間繼電器KA吸收功率約為12W，照明燈的功率為40W，易得總功率為128+12+40=148W若取K=1.25，則算得功率約為185,因此控制TC可選用BK200VA，380、220/127、36、6.3V，易算出KM、KA的線圈電流以及HL1、HL

26、2電流之和小于2A，EL的電流也小于2A。故熔斷器FU選用RC115型，熔體2A。 這樣，就可以在電氣原理圖上作出電氣元件目錄表，如下表51所示：表51 牛頭刨床電氣元件目錄表序號符號名稱型號規格數量1M1液壓泵電機Y132M16P=3KM,n=960r/min12QS三極轉換開關HZ1040/3 三極500V,40A13KM交流接觸器CJ10-40 40A,線圈電壓127V14KA交流中間繼電器JZ7-445A,線圈電壓127V85FR熱繼電器JR0-40熱元件額定電流25A,整定電流22.6A16FU1熔斷器RL1-15500V,熔體10A37FU熔斷器RL1-15500V,熔體2A28T

27、C控制變壓器BK-200200VA,380V/127363.619SB控制按鈕LA-185A510EL、SA照明燈及燈開關36V,40W各1 機床夾具的設計 加工液壓缸進出油口的機床夾具的設計。零件本工序的加工要求。 本工序的加工要求，在實體上加工出直徑為10-0.022+0.024mm的進、出油口孔，直徑10-0.022+0.024mm與左端面的距離為80-0.022+0.024mm,以內孔70mm和左端面作為定位基準。2，確定夾具類型 本工序所加工孔10，位于缸筒外表面上，孔徑不大，因此選用鉆床夾具。3定位方案 以缸筒的左端面和內孔軸線為定位基準，采用圓柱臺階心軸作為定位元件，心軸與工件的配合為間隙配合，長心軸限制四個自由度，心軸的軸肩左端面限制一個自由度，共限制五個自由度。在心軸上開鍵槽防止在鉆孔時心軸轉動。4、定位誤差分析 豎直方向上加工誤差分析：在豎直方向上定位基準與設計基準所引起的定位誤差只在豎直方向上變動，而我們所鉆的孔是通孔，所以豎直方向上的誤差對孔德加工精度不會產生影響。 水平方向上的加工誤差分析：在水平方向上尺寸80+0.012-0.011的設計基準是缸筒左端面工序基準亦是缸筒左端面。定位基準是缸筒左端面，限位基準是心軸軸肩右端面，所以定位基準與限位基準重合。確定夾具方案參考夾具資料，采用M36的螺母在工件的左右兩端擰緊，其中在工件