17双面铣床课程设计

第1页共19页目录一、设计要求及数据................................................................................2二、工况分析.............................................................................................21.外负载................................................................................................22.阻力负载............................................................................................43.惯性负载...........................................................................................4三、初步确定油缸参数，绘制工况图....................................................61、初选油缸的工作压力、................................................................62、计算油缸尺寸................................................................................73、油缸各工况的压力、流量、功率的计算....................................7四、确定液压系统方案和拟订液压系统原理图..................................111.确定油源及调速方式.....................................................................112.选择基本回路.................................................................................113.选择调压回路.................................................................................12五、选择液压元气件..............................................................................141.液压泵的选择.................................................................................142.阀类元气件及辅助元气件的选择.................................................153.确定油管直径................................................................................16六、验算液压系统性能..........................................................................17七、参考文献：......................................................................................19第2页共19页一、设计要求及数据题目：一台专用双面铣床，最大的切削力为7000N，工作台、夹具和行程的总重量3000N，工件的总重量为1500N，工作台最大行程为600mm，其中工进行程为350mm。工作台的快进速度为4.5m/min，工进速度在50～100mm/min范围内无级调速。工作台往复运动的启制（加速减速时间）为0.05s，工作台快退速度等于快进速度，滑台采用平面导轨。静摩擦系数为0.2s，动摩擦系数为0.1。（夹紧力大于等于最大静摩擦力）机床的工作循环为：工作台快进－工作台工进－加工到位后停留－快退－原位停止。要求系统采用电液结合实现自动化循环，速度换接无冲击，且速度要平稳，能承受一定量的反向负载。（1)绘制液压缸装配图（CAD及手绘各一份，每组中每个人的液压缸选择不同的种类来绘制）；(2)绘制油箱及附属装置装配图（CAD图一份,含电动机与液压泵的联接,要求要剖开显示油箱内部结构，你们可根据图集、手册等绘制，但一定要剖）；组里每个人采用不同的表达形式(3)设计计算说明书1份（含液压系统原理图）。二、工况分析液压系统的工况分析是指对液压执行元件进行运动分析和负载分析，目的是查明每个执行元件在各自工作过程中的流量、压力、功率的变化规律，作为拟定液压系统方案，确定系统主要参数（压力和流量）的依据。负载分析1.外负载NFc0007max第3页共19页其中maxcF表示最大切削力。对于专用铣床铣削时铣刀所承受的主切削力大小（单位N）为：)(NPfaFpc式中P—单位切削力（2/Nmm）f—每转进给量（mm/r）pa—背吃刀量（mm）下面将进行具体参数的计算：由公式fnuf可得（其中fu表示每分钟进给速度，n表示铣刀的转速）由设计依据可知n=300r/min，工进速度fu=50—100mm/min，故我们取fu=90mm/min。rmmnuff/3/对于单位切削力P，由以下的常用金属材料的单位切削力表可得，我们选P=20002/Nmm。类别材料牌号单位切削力P（2/Nmm）钢易切钢Y40Mn1700结构钢452000结构钢40Cr不锈钢1Cr17Ni92500铸铁灰铸铁HT2001140铸造合金铸造锡青铜ZcuSn5Pb5Zn5700铸造铝合金ZALSn7Mg720对于铣削背吃刀量pa,我们选用硬质合金铣刀，查铣工计算手册可得，取mmap5.1。根据以上的公式pcPfaF可得：NPfaFpc90005.132000第4页共19页因为7000maxcF=9000N，所以选取的合适2.阻力负载静摩擦力：jjfGGFf)(21其中jFf—静摩擦力NG1、G2—工作台及工件的重量Njf—静摩擦系数由设计依据可得：9002.0)15003000()(21jjfGGFf动摩擦力ddfGGFf)(21其中dFf—动摩擦力Ndf—动摩擦系数同理可得：NfGGFfdd4501.0）15003000()(213.惯性负载机床工作部件的总质量m=（G1+G2）/g=4500/9.81=458.71kg惯性力Fm=m·a=458.71x5/(45x0.1)=509.68其中：a—执行元件加速度m/s²tuuat0tu—执行元件末速度m/s²0u—执行元件初速度m/s²t—执行元件加速时间s因此，执行元件在各动作阶段中负载计算如下表所示：第5页共19页工况油缸负载（N）负载值（N）启动jFfF900加速mdFFfF959.68快进dFfF450工进cdFFfF9450快退dFfF450按上表的数值绘制负载如图所示。对于速度而言，设计依据中已经有了明确的说明，所以按照设计依据绘制如下：第6页共19页三、初步确定油缸参数，绘制工况图1、初选油缸的工作压力、由上可以知道，铣床的最大负载F=3580N，根据下表可得：表4按负载选择液压执行元件的工作压力载荷/（kN）55—1010—2020—3030—5050工作压力（Mpa）0.8~11.5~22.5~33~44~5=5~7选系统的工作压力P1=2Mpa。由设计要求可知，导轨要求快进、快退的速度相等，故液压缸选用单活塞杆式的，快进时采用差动连接，且液压缸活塞杆直径d≈0.7D。快进和工进的速度换接用三位四通电磁阀来实现。铣床液压系统的功率不大，为使系统结构简单，工作可靠，决定采第7页共19页用定量泵供油。考虑到铣床可能受到负值负载，故采用调速阀的进油节流加背压阀的调速回路，所以回油路上具有背压2p，取背压2p=0.5Mpa。2、计算油缸尺寸可根据油缸的结构及连接方式计算油缸的面积、油缸直径D及活塞杆直径d计算出后应按标准予以圆整，然后再计算油缸的面积：此时由工进时的负载值按计算公式计算液压缸面积：266212105.106510)5.022(96.03580)(mppFAm262211021312mAAAmAD052.014.31021314461mmDd037.0052.0707.0707.0在将这些直径按照国标圆整成标准值得：D=0.06m,d=0.04m由此就求得液压缸两腔的实际有效面积为242222421107.154)(,1026.284mdDAmDA3、油缸各工况的压力、流量、功率的计算（1）、工进时油缸需要的流量工进Q）（min/3m·min/0008.03.01026.28341mUAQ工进工进A1:工进时油压作用的面积）（2m第8页共19页工进U—工进时油缸的速度）（min/mm(2)、快进时油缸需要的流量快进Q）（min/3m差动连接时：min/0063.05107.1526.283421mUAAQ）（）（快进快进A1、A2—分别表示油缸活塞腔、活塞杆截面积）（2mU快进—油缸快进时的速度）（min/mm(3)、快退时油缸需要的流量快退Q）（min/3mmin/0078.05107.15342mUAQ快退快退U快退—油缸退回时的速度,）（min/mm(4)、工进时油缸的压力MPaAApFpm60.1/)/(1221P2—为工进时回油腔的背压,上面已经选取为MPa5.0（5）、快进时油缸压力MPaAApAFpm96.0)/()/(212启动MPaAApAFpm26.1)/()/(212加速MPaAApAFpm86.0)/()/(212快速这里：F分别表示快速启动、加速、快速时油缸的推力，P—分别表示快速启动、加速、快速时油缸的压力。p表示管路中压力损失大小，这里我们取值为MPa3.0。（6）、快退时油缸压力MPaAApFpm77.0/)/(222启动第9页共19页MPaAApFpm61.1/)/(222加速MPaAApFpm28.1/)/(222快退F—分别表示快速启动、加速、快速时油缸的推力，P—分别表示快速启动、加速、快速时油缸的压力。P2的值为MPa5.0油缸工作循环中各阶段的压力、流量、功率实际值如表2所示：表2液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值工况负载F/N回油腔压力2/PMPa进油腔压力1/PMPa输入流量q/3/minm输入功率P/kW快进(差动)启动90000.96——加速959.681PP1.26——快进4500.860.00630.09工进94500.51.600.00080.021快退启动90000.77——加速959.680.51.61——快退4501.280.00780.166由以上所计算的数据我们绘制出工况图如下所示：第10页共19页0.00631.600.0210.860.961.260.00081.280.1660.00781.610.77L/mmP/Q/P功率P压力P流量Q第11页共19页四、确定液压系统方案和拟订液压系统原理图1.确定油源及调速方式由以上的计算可以知道，铣床液压系统的功率不大，工作负载的变化情况很小，因此，为使系统结构简单，工作可靠，决定采用定量泵