成型铣刀在加工件上加工出成型面的液压专用铣床

机械与汽工程学院液压与气压传动课程设计说明书课程设计题目：成型铣刀在加工件上加工出成型面的液压专用铣床专业班级姓名日期2010年12月目录一、负载与运动分析1.1设计要求1.2工作负载1.3摩擦负载1.4惯性负载1.5运动时间二、确定液压系统只要参数2.1初选液压缸工作压力2.2计算液压缸主要尺寸三、拟定液压系统原理图3.1选择基本回路3.2组成液压系统四、计算和选择液压件4.1确定液压泵的规格和电动机的功率4.2确定其它组件及辅件五、总结一、负载与运动分析1.1设计要求设计一台用成型铣刀在加工件上加工出成型面的液压专用铣床。工作循环：手工上料——自动夹紧——工作台快进——铣削进给——工作台快退——夹具松开——手工卸料。设计参数见下表：工作台液压缸负载力（KN）：FL=68KN夹紧液压缸负载力（KN）：FC=4.8KN工作台液压缸移动件重力（KN）：G=1.8KN夹紧液压缸负移动件重力（N）：GC=80N工作台快进、快退速度（m/min）：V1=V3=5.0m/min夹紧液压缸行程（mm）：LC=20mm工作台工进速度（mm/min）：V2=35m/min夹紧液压缸运动时间（S）：tC=1s工作台液压缸快进行程（mm）：L1=400mm导轨面静摩擦系数：μs=0.2工作台液压缸工进行程（mm）：L2=100mm导轨面动摩擦系数：μd=0.1工作台启动时间（S）：t=0.5s1.2工作负载工作负载即为切削阻力FL=68000N1.3摩擦负载摩擦负载即为导轨的摩擦阻力：静摩擦阻力Ffs=μ5G=0.21800=360N动摩擦阻力Ffd=μ5G=0.11800=180N1.4惯性负载Fi=8.91800tvgGNN8.912.01.01.5运到时间快进t1ss8.45.06010400VL-311工进t2ssVL17.0356010100322快退t3ssVLL60.56010)100400(3321设液压缸的机械效率9.0cm，得出液压缸在各工作阶段的负载和推力，如表1所示。表1液压缸在各工作阶段的负载和推力工况负载组成液压缸负载F（N）液压缸推力F0=F/cm（N）启动F=Ffs360400加速F=Ffd+Fi271.8302快进F=Ffd180200工进F=Ffd+FL6818075756反向启动F=Ffs360400加速F=Ffd+Fi271.8302快退F=Ffd180200根据液压缸在上述各个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V-t，如图1所示。图1二、确定液压系统只要参数2.1初选液压缸工作压力所设计的动力滑台在工作时负载最大，在其它工作负载都不太高，参考表2和表3，初选液压缸的工作压力P1=4MPa。2.2计算液压缸主要尺寸鉴于动力滑台快进和快退速度相等，这里液压缸可选用单活塞杆式差动液压缸（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4选此背压为P2=0.6MPa表2按负载选择工作压力负载/KN55~1010~2020~3030~5050工作压力/MPa0.8~11.5~22.5~33~44~55表3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性机械起重运输机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力/MPa0.8~23~52~88~1010~1820~32表4执行组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0.2~0.5回油路带调速阀的系统0.4~0.6回油路设置有背压阀的系统0.5~1.5用补油泵的闭式回路0.8~1.5回油路较复杂的工程机械1.2~3回油路较短且直接回油可忽略不计由式cmFAPAP2211得22262111027.210)26.04(9.075756)2(mmPPFAcm则活塞直径mmAD17.01027.24421=170mm表5按工作压力选取d/D工作压力5.05.0~7.07.0d/D0.5~0.550.62~0.700.7表6按速比要求确定d/D12/VV1.151.251.331.461.612d/D0.30.40.50.550.620.71注：1V：无杆腔进油时活塞运动速度，2V：有杆腔进油时活塞运动速度。参考表5及表6，得d0.71D=0.12m=120mm，由此求得液压缸两腔的实际有效面积为：2322222232221104.11)12.017.0(4)(4106.22417.04mdDAmmDA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、流量和功率值，如表7所列，由此绘制的液压缸工况图如图2所示。表7液压缸在工作循环中各阶段的压力、流量和功率值工况推力F（N）回油腔压力P2（MPa）进油腔压力P1（MPa）输入流量310q（m3/s）输入功率P（KW）计算公式快进启动360——0.54————qpPvAAqAAPAFP11212121)(加速271.8PP10.53————恒速180PP10.5250.090.049工进681800.63.3213.143.77qpPvAqAApFp1211221快退启动360——1.022————qpPvAqAApFp1322121加速271.80.51.015————恒速1800.51.0076.656.69注：△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=0.5MPa。图2三、拟定液压系统原理图3.1选择基本回路1.供油方式从工况图分析可知，该系统在快进和快退所需流量较大，在工作时所需流量很小。为提高系统工作效率，节省能源，采用双联式定量泵供油。因此系统最高工作压力为3.32MPa，为中中压系统，因此选用叶片泵。2.调速回路由工况图分析可知，系统在由快进到工进时，需要调节速度，且工进时速度很低，负载变化小，采用调速阀的回油节流调速回路。3.速度转换回路由于快进和工进之间的速度需要换接，但对换接的位置要求并不是很高，所以，采用行程开关发送信号，控制三位五通电磁阀来实现工进和快退的连接。4.顺序动作回路由系统的工作循环可知，夹紧缸和工作台液压缸之间存在顺序动作，因此，通过继电器来实现夹紧缸与工作台液压缸之间的顺序动作。5.保压回路其中夹紧缸的回路中，为防止工进在加工过程中放松，采用蓄能器来保证工件被夹紧。6.卸荷回路本系统采用三位四通M型中位机能的电磁换向阀，具有系统卸荷作用。7.减压回路由于计算时设定夹紧缸的工作负载为4MP，因此需要减压回路。系统采用减压阀的减压回路。表8信号组件动作顺序表电磁铁行程阀液压缸工作循环夹紧缸夹紧工作台快进工作缸工进工作缸快退夹紧缸放松速度图（V-t）+1YA-+2YA-+3YA-+4YA-+5YA-3.2组成液压系统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。见附录1。四、计算和选择液压件4.1确定液压泵的规格和电动机的功率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=3.32MPa，如在调速阀进口节流调速回路中，选取进油路上的总压力损失MPaP6.0，考虑到压力继电器的可靠动作要求压差MPaPc5.0，则小流量泵的最高工作压力估算为：MPaMPaPPPPep42.4)5.06.032.3(11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=1.022MPa，比快进时大。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MPaP3.0，则大流量泵的最高工作压力估算为：MPaMPaPPPPp302.1)002.13.0(1122.计算液压泵的流量由表7可知，油源向液压缸输入的最大流量为13.2sm/1033，若取回路泄露系数K=1.1，则两个泵的总流量为：smsmKqqp/1052.14/1013.21.13-33-313.确定液压泵的规格和电动机功率根据压力和流量数值查阅产品样本，并考虑液压缸存在容积损失，最后确定选取PV2R12-6/33型双联叶片泵。其小流量泵和大流量泵的排量分别为6ML/r和33ML/r，当液压泵的转速np=940r/min时，其理论流量分别为5.6L/min和31L/min，若取液压泵容积效率9.0v，则液压泵的实际输出流量为：min/33min/)9.271.5(min/)1000/9.0940331000/9.09406(21LLLqqqppp由于液压缸在快退时输入功率最大，若取液压泵总效率8.0p，这时液压泵的驱动电动机功率为：KWKWqPPppp19.1108.06010331073.1336根据此数值选用规格相近的Y100L-6型电动机，其额定功率为1.5KW，额定转速为940r/min。4.2确定其它组件及辅件1.根据系统的最高工作压力和通过各阀类元件及辅件的实际流量，查阅产品样本，选出的阀类元件和辅件规格如表9所列。表9液压元件规格及型号序号元件名称规格型号额定流量min//Lqn额定压力MPaPn/额定压降MPaPn/1双联叶片泵PV2R12-6/335.1/27.9。16——2三位五通电液换向阀35DY-100BY1006.30.33行程阀22C-100BH1006.30.34调速阀Q-6B66.3——5单向阀1-100B1006.30.26单向阀1-100B1006.30.27液控顺序阀XY-63B636.30.38背压阀B-10B106.3——9溢流阀Y-10B106.3——10单向阀1-100B1006.30.211滤油器XU-80X200806.30.0212压力表开关K-6B——————13单向阀1-100B1006.30.214压力继电器PF-B8L——14——2.确定油管在选定了液压泵后，液压缸在实际快进、工进和快退运动阶段的运动速度、时间以及进入和流出液压缸的流量，与原定数值不同，重新计算结果如10所列。表10各工况实际运动速度、时间和流量快进工进快退min/3.621Lqmin/5.01Lqmin/331Lqmin/3.292Lqmin/24.02Lqmin/702Lqsmv/109.01smv/1088.031smv/123.01st92.01st8.561st22.11表11允许流速推荐值管道推荐流速（m/s）吸油管道0.5~1.5压油管道3~6回油管道1.5~3由表10可以看出，液压缸在各个阶段的实际运动速度符合设计要求。根据表10数值，按表11推荐的管道内允许取v=4m/s，由vqd4计算得液压缸无杆腔和有杆腔相连的油管内径分别为：mmmmvqdmmmmvqd3.1910414.3601070442.1810414.360103.6244332331为了统一规格，按产品样本选取所有管道均为内径20mm、外径28mm的10号冷拔钢管。3.确定邮箱油箱的容积按式pnaqV估算，其中α为经验参数，现取α=6，得：LLaqVpn220)316.5(6五、总结为期一周的《液压系统设计》在忙碌充实中度过了。每天我们早早起床来到教室，刘亚丽老师给我们细心讲解，耐心答疑，让我受益匪浅。通过这次液压系统设计的课程设计，我基本掌握了一台铣床的液压系统的主要设计步骤及原理。通过对液压系统各个工作过程的详细分析，对液压系统的了解有了很大的进步，取得了不少的收获。课程设计使我们在课堂中所学的理论知识得到了灵活运用的机会，使我们的设计能力得到了不小的提高。虽然，这次设计用了大量的时间