立式成型铣加工专用机床液压动力系统设计——执行元件设计.doc

1、摘 要液压传动是通过流动液体的压力能来实现运动的。液压传动在各个领域都有着非常广泛的运动，尤其在工业生产中，它的效率相比于刨床要高出许多，而且，越高科技的设备，运用的液压部分就越多。本设计是机床液压动力系统设计-执行元件设计，本机床是立式成型铣加工专用机床。我的设计内容是铣床，主要是其执行元件，也就是液压缸的设计，工作内容是设计主液压缸，确定其主要尺寸，还要设计其他辅助元件。并完成液压系统的制图。关键词 立式铣床；执行元件；液压系统；专用机床IIABSTRACTHydraulic fluid is flowing through the pressure energy to achieve m

2、ovement. Hydraulic transmission in various fields have a very wide range of sports, especially in industrial production, its efficiency is much higher compared to the planer, and, the higher the technological equipment, the more use of hydraulic part. This machine is designed hydraulic power system

3、design - actuator design, this machine is a vertical form-milling specific machine.My design content is milling machines, mainly in the implementation of components, namely hydraulic cylinder design, design work content is the master cylinder to determine its main dimensions, but also design other a

4、uxiliary components. And complete mapping of the hydraulic system.Key words Vertical Milling Machine；hydraulic pressure actuator；hydraulic system；Special Machines目 录摘 要IABSTRACTII目 录III绪 论- 1 -1.1技术要求- 4 -1.2系统功能设计- 4 -1.2.1 工况分析- 4 -1.2.2 确定主要参数，编制工况图- 5 -1.2.3 拟定液压系统原理图- 9 -1.2.4组成液压系统- 10 -1.3系统液

5、压元件、辅件元件的设计- 12 -1.3.1 液压泵及其驱动电机的选用- 12 -1.3.2 液压控制阀和部分液压辅助元件的选择- 12 -1.3.3 其他辅助元件及液压油液的选用- 14 -1.3.4 计算液压系统技术性能- 15 -1.4 定位缸和夹紧缸的设计- 16 -1.4.1定位缸的设计- 16 -1.4.2 夹紧缸的设计- 17 -第二章 专用铣床液压系统中主液压缸的设计- 18 -2.1液压缸主要尺寸的确定- 18 -2.1.1 缸工作压力的确定：- 18 -2.1.2 液压缸内径D和活塞杆直径d的确定- 18 -2.1.3 液压缸壁厚和外径的计算：- 18 -2.1.4 液压缸

6、工作行程的确定- 19 -2.1.5 缸盖厚度的确定- 19 -2.1.6 最小导向长度的确定- 19 -2.1.7 缸体长度的确定- 20 -2.1.8 活塞杆稳定性的验算- 20 -小 结- 21 -致 谢- 22 -参考文献- 23 -IV第一章 专用铣床液压系统设计绪 论CAD技术大约诞生于上个世纪60年代，当时的美国麻省理工学院提出了交互式图形学的研究计划，以此为基础CAD技术得以产生。但是由于当时的硬件设施过于昂贵以及其他诸多原因，仅有美国通用汽车公司和美国波音航空公司有能力去使用自行开发的交互式绘图系统，因此在当时并没有普及。cad制图软件广泛地应用于计算机辅助设计领域内，这个软

7、件由于功能齐全、运用简便、所需花费的金钱较少等优点，在全球许多诸如机械、建筑、家居、纺织等行业都有使用到CAD技术，使用的人非常之多。cad制图软件的用户交流界面很友好，主要是以交互式的菜单和命令行的方式来进行交流和绘制图形。它的设计环境也是多文档性的，由于此优点，那些并非计算机专业的人也可以较快的学习和使用。在不断的运用过程之中我们可以学习并了解到它的各种应用以及开发技巧等等，这样也可以提高我们绘图的工作效率。cad制图软件具有以下的优点：(1)图形绘制功能十分完善。(2)可以进行图形编辑修改。(3)支持二次开发和用户定制，服务于特殊用户。(4)可以绘制多种格式的图纸，应用面就很广了。(5)

8、硬件设备支持得很广泛。(6)操作平台支持得很广泛。工程制图主要用于建筑工程、环境设计、水电工程设计、土木施工设计等等。工业制图主要用于绘制精密零件和磨具的草图和正式图。电子工业之中也会用到CAD来绘制电路图。随着生产工艺的发展和科学技术的发展，人们对高功率、高效率、高精度、高响应的工业领域和技术领域的追求更大，液压控制系统的需求量正在逐步矿大，尤其在液压系统中使用越来越多的就是反馈控制，它将先进的液压技术与电子技术结合在了一起，这一技术无论在元件系统还是在理论运用上，都已经变得完善和成熟，并使液压系统在当今机械设计中拥有着重要的位置。利用液体做为工作的介质，依靠液体地压力能以实现运动和力地传递

9、地传动称为液压传动。液压传动不仅可以传递能量，还可以有效地对系统实施控制。液压传动的原理是根据帕斯卡提出的液体静压力传动，也算是一门相对新兴的技术了。现在已经广泛地应用于工业制造之中了，并且其水平的高低已经成为衡量一个国家工业能力的重要指标。 1795年的伦敦，约瑟夫布拉曼用水作为传动的介质，制成了历史上第一台液压机，标志着液压技术正式运用于工业之中。到了1905年的时候，人们用油取代了水，使之成为新的传动介质，这就是现代液压设备的最初形态。在十九世纪初，石油工业逐渐发展壮大，从而推动了近代液压技术的发展，然而战舰上的炮塔转位器是最早应用液压的，随后又出现了一些简单的通用机床，在第二次世界 大

10、战期间，美国的机床广泛地使用了液压技术，正是液压技术的广泛应用，使得美国的工业生产能力达到了世界最高水平，期间生产的诸多物资，为战争的胜利提供了可能性。而我们的近邻日本，他们的液压技术要比欧美这些国家晚发展近20年，可是在1955年时候，由于制造业的需求，日本的液压技术得到了飞速发展，在1956年的时候，更是创立了“液压工业会”。在其后的二三十年间，他的液压技术就跃升到了世界领先水平，这就非常值得我国借鉴学习了。二十世纪五十年代，随着世界各国的经济逐渐恢复，自动化水平越来越高，从而导致液压技术运用到了民用工业上，在机械、航空等众多领域得到了广泛而深入的应用。二十世纪六十年代以来，核能、航天技术

11、得到飞速发展，以至于液压技术有了更广泛的应用，国民经济的各个方面有了空前的提高。，如今机械设备的发展方向就是机电液气一体化。尽管液压传动是机械传动学里面的一门新兴技术，可是经过多年的改进和发展，伴随着液压油以及液压元件的改进和升级，使得液压系统发展得更为简单方便以及安全可靠，成本也趋向低廉，更加适合大规模应用。在许多领域之中都有液压传动的身影。比较常见的有起重机，千斤顶，混凝土搅拌机，钻井用的液压泵，发动机之中也会用到。在机床中就更加广泛了，比如我设计的铣床之中就大量的用到了液压装置。近年来液压技术取得了许多重大进步，首先是压强的加大，速度加快，功率以及效率的增加，噪音污染减少，液压元件和系统

12、的耐用性也大大加强并且高度集成化。在完善比例、伺服和数字控制等关键技术上也有诸多成就。板料折弯机中也大量运用到了液压技术，这样使得机器的能源利用方式得到了很大的改善，进而减少成本支出，减少噪声污染，可以更方便地进行控制，可靠性和安全性也得到了保障，操作也更加简单。几乎在各个部门都能看到液压系统的影子，在工业方面应用的更为广泛。首先是制造零件的机床上，其次是各种零件的制造以及加工。由于液压系统重量比较轻，所以可以用于航天事业，液压系统的结构普遍比较简单却可以输出较大的功率，所以可以用于工程机械上。液压系统还有许多其他的优点，所以他的普及也就不足为奇了。第一章 专用铣床液压系统设计1.1技术要求该

13、机床工作循环是：工件上位-夹具定位夹紧-工作头垂直快进-成型铣刀进给加工-工作台快退-夹具松开-手工卸料。定位缸推力1000N，行程50mm；夹紧缸夹紧力5000N，行程60mm；定位、夹紧运动时间都约为1s。铣削加工进给缸负载4000N，运动部件总重量约5500N，快进、快退速度为5m/min，工进速度0.030m/min。快进、工进、快退行程分别为300mm、10mm、310mm。启动和制动时间都为0.5s。滑台均采用平导轨，动、静摩擦系数分别为0.1和0.2。把数据计入一下表格表1.1铣床工作台的运动参数和动力参数工况行程(mm)速度(m/min)时间t(s)运动部件重力G(N)铣削负载

14、Fe(N)启动、制动t(s)快速3005t15500-0.53.6工进100.03t2400020快退3105t3-3.721.2系统功能设计1.2.1 工况分析启动加速阶段 快进或快退阶段工进阶段按公式计算出结果后填入表1-2表1-2工进阶段速度v/(m/min)负载F/N启动加速1326快进5611工进0.035056快退5611根据上面算出的数据作出液压缸的行程特性（L-t）图、速度特性（v-t）图和负载特性（F-t）图。图1.1液压缸的L-t图、v-t图和F-t图1.2.2 确定主要参数，编制工况图 阅读参考书籍，根据书中表格给出的数据初选液压缸的设计压力P1=3MPa.因为工作台快进

15、和快退的时候他的速度应当保持一致且液压泵的流量应尽可能的小，所以选择液压缸的无杆腔作为主工作腔，且快进时的连接选择差动连接，故液压缸无杆腔的有效面积A1 与A2应当满足A1=2A2（即液压缸内径D和活塞杆直径d间应满足：D=d.） 如果液压缸不维持一定的回油背压，那么在工进结束的时候就会发生前冲现象。为避免出现这种情况，查阅参考书籍，根据书中给出的参考取背压为0.8MPa，并取定液压缸的机械效率cm=0.9。从表1-2之中可以看出，工进阶段会出现最大负载，这时的负载F=5056N，则有：查找相应的设计手册按液压缸内径系列圆整计算值为标准直径，取D=50mm。故活塞杆直径为同上，查找相应的设计手册按液压缸内径系列圆整计算值为标准直径，取d=36mm。则液压缸的实际有效面积为工进若采取调速节流阀调速，查询产品样本，调速阀的最小稳定流量值，因最小工进速度则：不满足低速稳定性要求。重新查阅参考资料选取更大的D值，经验算后发现D=