数控车床尾座顶紧装置液压系统设计 毕业设计

数控车床尾座顶紧装置液压系统设计 毕业设计 目录 工贸企业有限空间作业目录特种设备作业人员作业种类与目录特种设备作业人员目录1类医疗器械目录高值医用耗材参考目录 引 言 第一章 数控车床尾座顶紧装置液压系统设计的立题依据及 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 论证 1.1液压系统设计的立题依据及课题来源 1.2 液压系统的负载分析 1.3 液压系统的设计计算要求 1.4 机床液压系统选型 第二章 执行元件的工作参数的确定 2.1确定液压缸的参数计算与结构设计 2.2液压缸在工作过程中各阶段的负载为 2.3初选液压缸的工作压力 2.4 液压缸的壁厚 2.5缸底厚度计算 2.6确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格 2.7液压缸的结构设计 第三章 液压控制装置集成块的设计 3.1液压控制装置的总体设计 3.2通道体设计的技术要求 3.3通道体设计 3.4液压阀的选择 第四章 液压站的设计 4.1液压油箱的设计 第五章 液压系统的验算 结 论 致 谢 参考文献 引 言 液压传动相对机械传动来说是一门新兴技术，但却是机械设备中发展速度最快的技术之一。虽然从17世纪中叶帕斯卡提出静压传递原理、18世纪末英国制造出世界上第一台水压机算起，已有几百年历史，但液压传动在工业上被广泛采用和有较大幅度的发展却是20世纪中期以后的事情。 近代液压传动是由19世纪崛起并蓬勃发展的石油工业推动起来的，最早实践成功的液压传动装置是第二次世界大战中应用于舰艇上的炮塔转位器，战后才在民用工业，尤其在机床上得到广泛的应用。20世纪60年代以后，随着电子技术、计算机技术、自动控制技术、微电子技术、磨擦磨损技术、可靠性技术及新工艺和新材料等方面的发展，液压技术发展成为包括传动、控制和检测在内的一门完整的自动化技术。至今，由于油缸内的油液具有作用力大，动作的反应速度快、精度高，而且便于自动化操作的特点，使得采用液压传动技术的程度已成为衡量一个国家工业的重要标志之一。如发达国家生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动线都采用了液压传动技术。由此可见，液压传动技术在自动化程度越来越高的今天越来越受人青睐，而且掌握液压传动技术是何等的重要。 本次设计中在充分借鉴前人经验的同时，融入了在大学三年里学习到的液压传动及机械方面的知识，以及本人的一些创新，将工业上应用比较广泛的 数控车床尾座顶紧装置进行设计研究与制造，从而加深自己对液压装置的学习和认识，从而使自己能够对以前所学的液压知识进行深化与运用。由常见的机械装置改装成由液压动力驱动的液压传动装置。其工作原理是:尾座顶紧，通过液压油在油缸上下腔的施压与排放，推动活塞杆在油缸中伸缩，使其对系统实施推力或拉力，完成尾座顶紧。 这样设计的优点是，一方面，数控机床的液压油为柔性工作介质，比机械传动时产生的振动要少的多，有利于数控机床的平稳运行。另一方面，由于液压系统采用的行程检测装置测量准确，可更加真实地反映数控机床尾座顶紧的自动化控制。 其意义是,将液压系统应用于数控车床，使其与数控NC技术完美结合，从而 实现了先进技术的推广，并且完成了机床动作由手动完成向半自动乃至全自动的推进，大大提高了数控车床的自动化程度，大大提高了劳动生产效率，为解放劳动力发展生产力迈出了重要的一步。 本次设计的目的，毕业设计是对大学生活中从事机械及液压知识学习的一个总结，也是提高我们大学生综合运用所学知识和技能解决问题能力的一个重要环节，更是对大学阶段所学关于机械及液压知识和实际动手能力的一个考察。通过这次考察，不但可以提高我们的综合训练设计能力、科研能力，其中包括实际动手能力、查阅文献能力，撰写 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 能力，以及proe和cad软件的使用来进行图形的测绘与仿真，编程及加工等。还是一次十分难得的提高创新能力的机会，并且使我在以下几个方面得到训练: 1、了解液压传动系统设计的基本方法和设计要求，培养运用所学理论知识解决具体工程技术问题的能力。 2、掌握液压传动系统的设计步骤，熟悉设计的有关技术文件，规范设计手册及相关元件的国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。 3、根据设计任务要求，进行工况分析和确定液压系统的液压元件拟定出液压系统，并对液压系统主要性能作必要的设计计算。 针对大学中所学的机械及液压方面的知识，我选择这个课题来完成我的毕业设计，并进行了大量的实地调研考察，尝试和论证。本次设计中主要以课本和搜集来的各种资料作为依据，基于所学的知识，从简单入手，循序渐进，逐步掌握设计的一般方法和步骤，让我把知识掌握的更加牢固，并把所学的知识融成一个体系，以适应将来实际工作的需要。由于初次设计，所学知识又存在大量局限，实际经验也存在着大量的不足，因此对一些问题可能考虑不周，致使设计中难免会存在有某些缺点和错误，恳请各位老师批评指正。 第一章 数控车床尾座顶紧装置液压系统设计的立题依据及方案论证 1.1液压系统设计的立题依据及课题来源 随着中国经的快速发展，工业也有了长足的进步，各行各业都离不了工业发展的支撑，液压控制技术是一项新兴的具有革命性的技术，它不断改变着工业发展的格局，不论是美国还是世界上其他国家近代的发展，机器设备的革新都离不开液压设备的发展，他们近代设备改进与应用都在不断加入液压装置，不论是数控机床还是工业机器人，他们在研发与改进上都往里注入液压装置。 我们在学校学习了很多液压方面的知识，但是多是纸上谈兵，只是说进入工厂后会对液压设备有所了解罢了，在深入研究与制造设计方面上非常不足，所以我借这次西南科技大学自考毕业设计这次机会，进行一次液压装置方面的设计，从而对自己液压方面的知识进行一次提高。 我所选的课题是数控车床尾座液压装置的设计，设计要求要实现“快进——工进——停留——快退——停止” 。 图1 快进 工进 停留 快退 停止 设计步骤如下: 1. 快进 按下启动按钮，电磁铁1YA通电，电液换向阀4左转接入系统，顺序阀13因系统压力而处于关闭状态，变量泵2则输出较大流量，这时液压缸5两腔连通，实现差动快进，其油路如下。 进油路:过滤器1——泵2——单向阀3——换向阀4——行程阀6——液压缸5左腔。 回油路:液压缸5右腔——换向阀4——单向阀12——行程阀6——液压缸5左腔。 2. 工进 当滑台快进终了时，挡块压下行程阀6，切断快速运动进油路，电磁铁1YA继续通电，阀4仍以左位接入系统。这时液压油只能经调速阀11和二位二通换向阀9进入液压缸5左腔。由于工进时系统压力升高，变量泵2便自动减小其输出流量，顺序阀13此时打开，单向阀12关闭，液压缸5右腔的回油最终经背压阀14流回油箱，这样就使滑台转为第一次工作进给运动。进给量的大小由阀11调节，其油路为: 进油路:过滤器1——泵2——阀3——阀4——阀11——阀9——液压缸5左腔。 回油路:液压缸5右腔——阀4——阀13——阀14——油箱 3(死挡块停留 滑台完成工作进给后，碰上死挡块即停留下来。这时液压缸5左腔的压力升 高，使压力继电器8动作，发出电信号给时间继电器，停留时间由时间继电器调定。设置死挡块可以提高滑台加工进给的位置精度。 4. 快速退回 滑台停留时间结束后，时间继电器发出信号，使电磁铁1YA、3YA断电，2YA通电这时阀4右位接入系统。因滑台返回时负载小，系统压力低，变量泵2输出流量又自动回复到最大，滑台快速退回，其油路为: 进油路:过滤器1——泵2——阀3——阀4——液压缸5右腔。 回油路:液压缸5左腔——阀7——阀4——油箱。 6. 原位停止 滑台快速退回原位，挡块压下原位行程开关，发出信号，使电磁铁2YA断电，至此全部电磁铁全部断电，阀4处于中位，液压缸两腔油路均被切断，滑台原位停止。这时变量泵2出口压力升高，输出液量减到最小，其输出功率接近零。 表一 磁阀 行程阀 电磁铁 动作 1YA 2YA 3YA 快进 — — + — 工进 — + + + 死挡块停留 — + + + 快退 — — + ?原位停止 — — — — ?? ?? 电磁阀和行程阀动作顺序表 图2 液压系统原理图 1.过滤器 2.变量阀 3.7.12. 单向阀 4.9 换向阀 5.液压缸 6.行程阀 8.压力继电器 10.11.调速阀 13.顺序阀 14.背压阀 1.2 液压系统的负载分析 根据对液压动力滑头的运动分析，液压缸的负载可分为惯性负载、弹性负载、粘性负载、各种摩擦负载(如静摩擦、动摩擦等)以及其它不随时间、位置等参数变化的恒值负载等。但主要的负载有:(1)启动时的静摩擦负载;(2)向前卡紧工进时的工作负载;(3)工作进给时的最大切削力;(4)后退时的动摩擦负载。这些负载都是单向负载，是与运动方向相反的正值负载，近似为恒定的负载，并且负载力的方向与液压缸活塞轴线重合。 液压顶尖的主要作用是在加工工件时限制工件两个自由度，以卡紧工件，保证加工的顺利完成。 此次我自行设计的液压顶尖还具备如以前老式车床的钻削能力，因此在运动方式上增加了工作进给。 1.3 液压系统的设计计算要求 1、液压系统的设计要求是进行每项程序设计的依据。在制定基本方案并进行进一步着手液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚。 (1)机床的概况:用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等; (2)液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此关系如何; )液压驱动机构的运动形式，运动速度; (3 (4)各动作机构的载荷大小及其性质; (5)对调整范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求; (6)自动化程度、操作控制方式的要求; (7)对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求; (8)对效率、成本等方面的要求。 2、各个液压传动装置的设计要求为: (1)滑台的进给速度范围:快进快退速度范围为4.5m/min(0.075m/s) 工作进给速度应该能在20—120m/min(0.0003—0.002m/s)。 (2)液压尾座设计要求:最高压力5 MPa，换挡时间t=6s，尾座活塞杆最大行程L=280mm。 (3)运动部件自重25Kg,起动换向时间?t=0.05s，采用水平放置导轨，静摩察系数fs=0.2动摩擦系数fd=0.1，摩擦因数ηm=0.9。 (4)液压系统压力(0.2,4.5MPa)，预计液压系统使用流量:23L/min。 液压系统作为数控机床的传动装置， 应采用结构比较简单，设备外形尺寸小，能远距离传递大能量;能承受较大的载荷;没有复杂的传动机构;在室内的空气里能保证安全，动作迅速;操作、调节简单;过载保护简单可靠。 1.4 机床液压系统选型 1、液压回路的选择 根据液压系统的设计要求，本液压系统采用开式回路，即执行元件(即液压缸)的排油回油箱，工作介质油液经过冷却、沉淀后再进入液压泵的进口，再进行循环工作。 2、液压油液的选择 由于本次设计的液压系统为普通液压系统，因此选用矿油型液压油作为工作介质。又根据室内的工作状况，及北方冬夏工作温度变化较大的特点，冬季选用N32#液压油,夏季选用N46#液压油，通过液位计YWZ-80T可观察油位和油温。液压油需半年更换一次,并清理油箱。 3、执行元件的选择 根据液压系统的运动分析，本设计中要实现的运动均为直线运动，故可采用活塞液压缸或柱塞液压缸。又因为只要求一个方向工作，反向退回，故采用单活塞杆液压缸，并且由于负载力与活塞杆轴线重合，故不必采用柱塞缸。 4、液压泵的选择 根据液压系统的设计要求，该系统最高压力p=4.5Mpa，故可以采用双作用叶片泵或齿轮泵。 第二章 执行元件的工作参数的确定 2.1确定液压缸的参数计算与结构设计 液压尾座液压缸:外作用力R=800kg，最大工作压力p=4MPa; 液压缸负载F，其受力分析如图3，查文献[2]表20-2-15中 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 RF= (1) , 式中 R——液压缸外作用力 ——液压缸总效率 , 查参考文献[2]表20-6-3及参考文献[1]中的经验公式，在额定压力下的液压缸，总效率为η=0.9-0.95 ，取η=0.93，变档阶段液压缸所受外作用力F=800kg，代入公式(1)得: R800 F= ==860kg ,0.93 F860kg22mmm计算油缸面积A===0.002107=2107 P4MPa 442107A，,计算液压缸直径D= =51.8mm,可圆整为D=80mm,活塞杆直径,3.14 d=0.5D=40mm。 2mm有杆腔有效作用面积A2=21.5 2mm无杆腔有效作用面积A1=62.5 计算所需流量Q 油缸无杆腔充满油液时油缸容积 图3 液压缸受力分析图 FF-负载力 -摩擦力 v-速度 D-液压缸直径 fs PPd-活塞杆直径 -液压油进口 -液压油出口 12 2DL,V= 4 23.1480280，，3= mm4 3=50.2428 cm， 3=1.407 dm 因为顶紧时间为300/50=6秒,也就是油缸的无杆腔充满油液需要6秒,因此计 算流量Q Q=V×60/6 3dm=1.407×60/6 =14.07L/min 根据压力和流量可选择流量为23L/min,压力调整范围为0.8,5Mpa的液压泵即 可满足要求。 2.2液压缸在工作过程中各阶段的负载为: 启动加速阶段 1G,v1F,(F，F),(fG，) g,tfas,,mm250000.061,(0.2，25000，，) 9.80.050.9 15001,(5000，) 0.490.9 ,14512.5N 快速或快退阶段 FfG0.1，25000fdF,,, ,,0.9mm ,2777.8N 工进阶段 F，FwfF,,m 18000，0.1，25000,0.9 ,22777.8N 2.3 初选液压缸的工作压力 参考同类机床顶尖的工作压力选取液压缸的工作压力为3MPa 表二 简单系统，一般轻载节流调速系 统 0.2-0.5 中低压系统(0—8Mpa) 回油路带调速阀的调速系统 0.5-0.8 回油路带背压阀的调速系统 0.5-1.5 带补油泵的闭式回路 0.8-1.5 中高压系统(8—比中低压系统高16Mpa) 同上 50%-100% 初算时背压可忽略不初算时背压可忽略不计 初算时背压可忽略不计 计 根据表二提供的信息本系统的背压估计值可在0.5—0.8Mpa范围内选取，故暂定:工进时Pb=0.8Mpa;快速运动时，Pb=0.5Mpa。液压缸在工作循环各阶段的工作压力P1即可按公式: 差动快进阶段 AF2,，PPb 1,,AAAA1212 差动快进阶段 AF2P,，Pb 1AA11 有杆腔进油快退阶段 AF1P,，Pb 1AA12 式中A1，A2——液压缸无杆腔和有杆腔的有效面积; F——液压缸在各工作阶段的最大机械总负载; Pb——液压缸回油路的背压，即回油路的总压力损失。在系统设计完成 之前，Pb无法准确计算，可按表二估值。 差动快进阶段 AF2P,，Pb1A,AA，A1212 ,462777.862.5，10，0.5，10,，,4,4(62.5,21.5)，10(62.5,21.5)，10 2777.83125 ,，0.00410.0041 ,677512.2，762195.1,1439707.3 ,1.44Mp 工作进给阶段 4,AF22777.821.5，1062P,，Pb,Pa，，0.8，10Pa1,4,4AA62.5，1062.5，1011 ,3644448，275200 ,3919648 ,3.9Mpa 快速退回阶段 4,AF2777.862.5，1061P,，Pb,Pa，，0.5，10Pa1,4,4AA21.5，1021.5，1022 ,1292000，1453488.3 ,2745488.3 ,2.75Mpa 计算液压缸的输入流量 因快进快退速度=0.075m/s，最大工进速度=0.002m/s，则液压缸各阶VV12 段的输入流量需为: 快进阶段 ,43Q,(A,A)V,(62.5,21.5)，10，0.075m/s1121v ,33,0.3，10m/s,18.5L/min 工进阶段 ,43Q,AV,62.5，10，0.002m/sv112 ,33,0.013，10m/s,0.75L/min 快退阶段 ,43Q,AV,21.5，10，0.075m/s121V ,33,0.16，10m/s,9.6L/min 计算液压缸的输入功率 快进阶段 6,3p,pq,1.44，10，0.3，10Wv11 ,432W,0.43KW 工进阶段 6,3P,pq,3.9，10，0.013，10Wv11 ,50.7,0.05KW 快进阶段 6,3P,pq,2.75，10，0.16，10wv11 ,440,0.44kw 表三 快速前 进 1.44 18.5 0.43 工作进 给 3.9 0.75 0.05 快速退 回 2.75 0.44 0.44 2.4 液压缸的壁厚 (1)液压缸的壁厚一般是指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同而各异。一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。起重运输机械和工程机械的液压缸，一般用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，查参考文献[16]表4-17，其壁厚按薄壁圆筒公式有为: PDV δ,2[]σ (2) 式中 δ——液压缸壁厚，m; D ——液压缸内径，m; ——试验压力，一般取最大工作压力的1(25—1(5倍，低压系统Pv 取1.5倍; [σ]——缸筒材料的许用应力。其值为:锻钢:[σ],110-120 MPa; 无缝钢管[σ],100-110 MPa。 采用无缝钢管，取[σ],110 MPa，试验压力=1.5×4=6 MPa。代入公式PV (2)得: pD60.08，V尾座液压缸壁厚:= =0.0022m=2.2mm，故取其壁厚为7.5mm。 δ,2110，2[]σ 缸筒壁厚的验算 液压缸的额定压力值应低于一定的极限值,保证工作安全。 Pn 22，，σDD,1,,s，，P,0.35 n2D1 (3) 为避免缸筒在工作时发生塑性变形，液压缸的额定压力值应与塑性变形压力有Pn 一定的比例范围。 PP,(0.135~0.42) nPL (4) D12.3logP,σ PLsD (5) 式中 D--------缸筒内径(m); DD ---------缸筒外径 (m) ,=D+2δ; 11 P ---------液压缸的额定压力 (MPa); n P --------- 缸筒发生完全塑性变形时的压力 (MPa); PL -------缸筒材料的屈服点 (MPa); σs 查参考文献[4]表15-1，缸筒材料的屈服强度=285MPa，将代入公式(3)σσss得: 22,2850.240.20，，=30.48MPa P,，0.35n20.24 将代入公式(5)得: ss 0.24P,，，=51.90MPa 2.3285logPL0.20 取=0.42×51.90=21.80 MPa PP,0.42nPL 液压缸的额定压力=4MPa，所以缸筒厚度合格。 Pn 2.5缸底厚度计算 设计缸筒底部为平面，其厚度可以按照四周的圆盘强度公式近似计算。查参 考文献[2]表20-6-8，由公式: Pn,,0.433 D0,p (6) ,式中 -------- 缸筒底部厚度(m); -------- 缸筒底部内径(m); D0 --------液压缸的额定压力 (MPa); pn ,S,,--------缸筒底部材料的许用应力 (MPa)，,，取n=2，σPPn =285 MPa， s 算得σ=142.5 MPa;代入公式(6)得: p 4,所以，尾座液压缸缸底的壁厚?0.433×0.08×=0.0058m，取5mm。 142.5活塞杆的强度计算 活塞杆在稳定工况下，只受轴向推力的作用，其受力如图4所示: 查参考文献[2]，只受轴向推力的作用时，则可以近似地用直杆承受的简单强度计算公式进行计算: ,6F10， ,,,,P,2d 4 (7) 式中 F——活塞杆的作用力，N; d——活塞杆直径，m; σ——材料的许用应力，无缝钢管σ=100-110MPa; pp 液压缸受轴向推力的作用，F，d带入公式(7)，计算得: 卡盘液压缸已选用成品件，不需要校核; ,37.8410，尾座液压缸F=800kg，d=40mm，所以σ= =6.24MPa,σ。 p,2，0.04 4 所以活塞杆强度满足要求。 液压泵-电动机装置包括液压泵、电动机、泵用联轴器等，又称为泵组。其计算选择如下: 2.6确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格 1、泵的工作压力的确定 考虑到正常工作中进油管路有一定的压力损失，所以泵的工作压力 PPP,，,, p1 (8) 式中 —液压泵的最大工作压力; pp —执行元件的最大工作压力; p1 ,,P—油管路中的压力损失，简单系统可取0.2,0.5MPa,复杂系统 取0.5,1.5MPa,在此系统中我们取0.5MPa. 则=3.9+0.5=4.4(MPa) PPP,，,,p1 上述计算所得的是系统的静态压力,考虑到系统在各种工况的过渡阶段pp 出现的动态压力往往超过静态压力。另外考虑到一定的压力贮备量,并确保泵的 寿命,因此选项泵的额定压力Pn应满足Pn?1.2532=4Mpa ， 2、泵的流量确定 , 液压泵的最大流量应为qKq,,，，pLmax 式中 —液压泵的最大流量; qp 系数,一般取=1.1,1.3， KKLL 取=1.1，则液压缸在工作(即流量取最大)时， KL qKq,,=1.19.6 L/min =10.56(L/min) ，，，pLmax 3、选择液压泵的规格 pq根据以上算得的和，可选择VPVC叶片泵，其型号为VPVC-F40-A3,最pp 大流量40L/min,调压范围3.15MPa-5MPa。 电动机的计算选择 尾座液压缸所需功率的计算 W 根据3.3.1节中尾座液压缸的参数P、Q的计算可知，需要电动机功率， 2 pQ(P，,,P)QPVP11vnP,,p,,Pp 6,3(2.75，0.2)，10，10.56，10 ,60，0.7 ,2.2kw 可选出电动机标准功率为2.2kw转速1800r/min型号为3HP4P3。根据流量和压力可选出液压阀规格和型号.我们选用直径为φ6通用液压阀 , 流量为40L/min,压力为20MPa。 泵-电动机的综合选择 根据液压泵的型号及参数，并结合电动机型号参数，再查阅相关手册现选用SMVP-40-3-3变量叶片泵电机组合,该泵组的基本参数:流量为40L/min，额定压力为5.5MPa,电动机转速为1800r/min。 采用该电机泵组的优点有: (1) 变量泵与直接式电机设计成一体，不仅便于安装使用，而且可以节省 安装空间; (2) 可以提高同心度，减少噪音。 2.7液压缸的结构设计 液压缸主要尺寸确定以后，就进行各部分的结构设计。主要包括缸体与缸盖的连接结构、活塞杆与活塞的连接结构、活塞杆导向部分结构、密封装置及液压缸的安装连接结构等。由于工作条件不同，结构形式也各不相同。设计时根据具体情况进行选择。 (1)缸体与缸盖的连接形式 缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。常见的有法兰连接、螺纹连接、外半环连接、内半环连接。通过参考文献[1] P14表2-7选择螺纹连接，其优点是:a 外形尺寸小 b较轻。缺点是:端部工艺要求较高，装卸时要用专用工具。 (2)活塞杆与活塞的连接结构 以中心架液压缸活塞杆与活塞为例分析其的连接结构，通过参考文献[3]，确定液压缸采用整体式结构，这种连接结构简单，适用于缸径较小的液压缸，如图5和图6。 图4 整体式结构(剖视图) 图5 整体式结构(外形图) 图6 螺纹连接结构 后来考虑到这种结构，活塞的直径为40mm，活塞杆直径为20mm，加工中，先车削出活塞外径，再车削出活塞杆直径20mm，会造成很大的材料浪费，采用螺纹连接结构，结构简单，便于活塞、活塞杆的加工。如图7。 (3)活塞杆导向部分的结构 活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导向套的结构，以及密封、防尘和锁紧装置等。导向套的结构可以做成端盖整体式直接导向，也可做成与端盖分开的导向套结构。后者导向套磨损后便于更换，所以应用较普遍。导向变的位置可安装在密封圈的内侧，也可以在外侧。机床和工程机械中一般采用装在内侧的结构，有利于导向套的润滑;而油压机常采用装在外侧，防止在高压下工作时，密封固有足够的油压将唇边张开，这样提高了密封性能。 其特点是:a 端部与活塞杆直接触导向，结构简单，但磨损后只能更换整个端盖。 b 盖与杆的密封常用O型、Y型密封圈。 c 防尘圈选用无骨架的防尘圈。 (4)密封圈选用 密封的分类:可分为静密封和动密封两种。 a 静密封 在正常工作的时候，无相对运动的零件的配合表面之间的密封叫静密封。 b 动密封 在正常工作的时候，具有相对运动的零件配合表面之间的密封叫动密封。 静密封和动密封都可以达到完全密封，但某些动密封部位有一定的泄漏量，可以起到润滑作用，减小摩擦和磨损。 活塞及活塞杆处的密封圈的选用，应根据密封的部位、使用的压力、温度、运动速度的范围不同而选择不同类型的密封圈，通过参考文献[3] P17，选用O型圈加挡圈的形式。 (5)定管道尺寸 油管内径尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸而定，也可安管路允许流 ,则内径速进行计算。本系统最大流量为32L/min,压油管的允许流速取v=5m/sd=4.6为 qv d =4.6=14.6mm qv,4.6325 综合诸因素，现取油管的内径d为16mm。现参照泵的吸油口尺寸，取吸油管内径d为16mm。 密封方式图如下: 图7 活塞杆杆体的选择 此次设计选用的是实心杆件，形式如下图: 图8 活塞杆与活塞的连接形式 此次设计采用的是锁紧螺母型连接，如下图: 图9 活塞结构的设计 活塞分为整体式和组合式，组合式制作和使用比较复杂，所以在此选用整体式活塞，形式如下图: 图10 此整体式活塞中，密封环和导向套是分槽安装的 第三章 液压控制装置集成块的设计 3.1液压控制装置的总体设计 根据液压系统设计手册及本系统的原理图,液压站上液压控制装置的集成方式可以设计一个叠加阀式集成,包括一个通道体,三个叠加阀集成块。各由四个紧固螺柱把它们连接在通道体上，再由四个螺钉将其整体紧固在油箱盖上，组成一个完整的液压供油控制装置。 叠加阀式集成的优点是标准化、通用化和集成化程度高，设计、加工及装配 周期短，便于进行计算机辅助设计;体积小、重量轻、占地面积小;配置灵活、安装维护方便，便于通过增减叠加阀，实现液压系统原理的变更;减少了管件和阀之间的连接辅助件，耗材少，成本低;压力损失小，消除了漏油、振动和噪声，系统稳定性高，使用安全可靠等。 其主要缺点是回路形式较少，一般通径?32mm，故不能满足复杂和大功率液压系统的需要。但由于本系统压力和功率较小，且回路较简单，因此完全可以满足使用要求，并充分发挥了该集成方式的优点，故完全可以采用该种形式的设计。 3.2通道体设计的技术要求 1、通道体及叠加阀中工作介质为N32#或N46#，固密封性要求较高，各个连接件之间必须加密封圈。 2、通道体内油道纵横分布，比较复杂，故应注意各个油路间的距离，使其满足强度条件，以保证工作时在油压作用下不被击穿。通常两孔间的最小壁厚不得小于5mm。 3、以底面为基准，上表面与下表面的平行度公差不超过0.03mm，各个侧面与底面垂直度公差不超过0.1mm。块间接合面光洁度0.8，其余面为3.2。 4、所有棱边倒圆角，去毛刺，表面发蓝处理。 5、钢坯不得有影响使用的气孔裂纹和杂质等缺陷。 6、所有螺孔的螺纹按GB196—63规定，精度按GB197—63中三级制造，不允许有碰伤毛刺及影响使用的双牙尖划痕和螺纹不完善等缺陷。 7、工作压力为4.5MP a ,试验压力为工作压力的1.5倍，保压5分钟。 8、其余孔的定位尺寸公差为 0.2mm。 3.3通道体设计 通道体是连接从液压泵传来的油管与叠加阀的零件，它将液压泵传来的压力油分配给控制液压缸运动的叠加阀集成块。在这个通道体上,有两个通孔分别是P口和T口,同样是通径为16mm的孔。油液就是通过这两个孔进入和流出液压控制元件和执行元件，进行工作的 。其内部其他的油孔，其具体尺寸和形状参考叠加阀及液压油箱的大小而设计，以保证系统流量和压力为准，具体式样参考CAD 零件图纸。 8101291171365 3 21 图11 液压缸装配图 3.4液压阀的选择 根据所拟定的液压原理图及设计要求，按流过各元件的最大流量来选择液压元件的规格。本液压系统的最高压力为4.5MPa,最大流量为32L/min。查参考数目[16]中的选择方法及选择标准。考虑到本系统作为数控机床设备对性能具有特殊要求，所以大多数阀类元件均采用台湾生产的较先进的液压元件。所选择的阀类元件及其他元件清单如下表: 1 油箱 专用件 1 2 滤油器 W-08 1 0-5.5Mpa 3 电机泵组 SMVP-40-3-3 1 4 单向阀 CI-T04-05-10 1 5 通道体 专用件 1 见CAD图纸 6 单向节流阀 MTC-02P-K-20 1 7 节流阀 MT-02B-K-20 2 8 压力继电器 MPS-02A-K-1-20 1 0.6-4Mpa 9 压力继电器 MPS-02W-K-1-20 1 0.6-4Mpa 10 减压阀 MPR-02P-K-1-20 2 0.3-4Mpa 11 换向阀 SWH-G02-C2-D24-20 2 第四章 液压站的设计 液压站是由液压油箱、液压电机泵组装置及液压控制装置三大部分组成。液压油箱装有空气滤清器、加油孔(即滤油器)、液位计，清洗孔等元件。液压电机泵组装置包括液压泵、驱动电机及其它们之间的联轴器等。液压控制装置是指液压系统的各类控制阀元件及其联接体。 参考同类产品的设计，本液压站采用了集中式结构。 4.1液压油箱的设计 液压油箱的作用是贮存液压油、分离液压油中的杂质和空气，同时还起到散热作用。通过借鉴前人经验及个人创新，设计的油箱见装配图 4.1.1液压油箱有效容积的确定 液压油箱在不同的工作条件下，影响散热的条件很多，通常按压力来考虑。 液压油箱的有效容量V可确定为: 在低压系统中(0-2.5MPa) 可取:V=(2—4) qp 在中压系统中(2.5-6.3MPa) 可取: V=(5—7) qp 在高压系统中(6-12MP a) 可取:V=(6—12) qp 式中 V—液压油箱有效容积 —液压泵额定流量。 qp 由于本系统压力为4Mpa，属于中压系统，因此油箱的容积可按上式计算。与泵的流量结合起来，选用V=200L即可满足使用要求。 4.1.2 液压油箱的外形尺寸 液压油箱的有效容积确定以后，需设计液压油箱的外形尺寸，这次采用的外型尺寸为:长650mm;宽400mm;高900mm的外型尺寸，见装配图。 4.1.3液压油箱的结构设计 为了减少液压站的震动及发热等问题对机床的影响，液压油箱的结构多采用钢板焊接的分离式液压油箱。 1、隔板 (1)作用 增长液压油流动循环时间，除去沉淀杂质，分离、清除水和空气，调整温度，吸收液压油压力的波动及防止液面的波动。 (2)安装形式 隔板的安装形式有多种，可以把隔板设计成低于液压油面，其高度为最低油面的2/3，使液压油从隔板上方流过;还可以设计成高出液压油面，即使隔板与油箱该连为一体，向下伸到吸油管及回油管以下，使液压油经沉淀冷却后从隔板侧面流过。这种方式更便于加工和清洗油箱。本液压油箱设计时，采用了此种方式。 (3)过滤网的配置 过滤网设计成将液压油箱内部一分为二，使吸油管与 回油管隔开，这样液压油可以经过一次过滤。过滤网通常使用50—100目左右的金属网。 2、吸油管与回油管 (1)回油管出口 回油管出口形式有直口、斜口、弯管直口、带扩散器的 :出口等几种形式，斜口应用得较多，一般为斜口。为了防止液面波动，可以45 在回油管出口装扩散器。回 油管放置在液面以下，与油箱底面相距400mm，回油管放在液面以下。 (2)吸油管 吸油管前设置滤油器，其精度为100—200目的网式或线隙式滤油器。滤油器与箱底音质距离为40mm。为防止吸油时卷吸空气或因流入液压油箱的液压油搅动油面，致使油中混入气泡，吸油管插入液压油面以下。 (3)吸油管与回油管的方向 为了使油液的流动具有方向性，综合考虑隔板、吸油管和回油管的配置，尽量把吸油管和回油管用隔板隔开，为了不使回油管的压力波动波及吸油管，吸油管及回油管的斜口方向一致。 、顶盖及清洗孔 3 (1)顶盖 在液压油箱顶盖上装设阀组、空气滤清器时，必须十分牢固。液压油箱同它们的接合面要平整光滑，将密封填料、耐油橡胶密封垫圈以及液压密封橡胶衬入其间，以防杂质、水和空气侵入，并防止漏油。同时，不允许油阀和管道泄漏在箱盖上的液压油流回液压油箱内。由于电机和泵的尺寸均较大，所以放在液压油箱的侧面。 (2)清洗孔 本次设计中的油箱上没有设计专用的清洗孔，为最大限度地易于清扫液压油箱内的各个角落和取出箱内的元件，将整个顶盖设计成活动式，由螺钉、垫片连接并密封。 (3)杂质和污油的排放 为了便于排放污油，液压油箱底部做成了倾斜式箱底，并将放油塞安放在了最低处。 (4)液面指示 为了观察液压油箱内的液面情况，在箱的侧面安装了液位计YWZ-80T，指示最高、最低油位。 (5)液压油箱的起吊 对液压装置而言，从工厂装配开始，到最终送到用户，要经过反复装卸，所以在整个液压站设计了较高的四个支脚，以便于装卸。 (6)液压油箱的防锈 为了防止液压油箱内部生锈，应在油箱内外壁涂耐油防锈涂料。 第五章 液压系统的验算 已知该液压系统中进、回油管的内径均为16mm，选用N46#液压油，考虑到 oN46#液压油的最低温度为15摄氏度，查得其时的运动粘度15C 23，密度。 ,,,1501.5/cstcms,,920/Kgm 1、压力损失的验算 液压缸运动时压力损失，最大速度为3m/min，最大流量为40L/min ,则油液 34q4，226，10V,,在管内的流速为 (cm/min) 122,d3.14，4 =1799363.63(cm/min) =299.89(cm/s) vd299.894，1Re,,管道内的流动雷诺数为 =799.71， Re<2300， 111.5v 7575可见乳化液在管道内流态为层流，其沿程阻力系数0.09 ,,,,1Re799.711 进油管道的沿程压力损失,p为 1 2l,v,,p ,12d 2(1.70.3)9202.9989，，6Pa，10，， =0.09=0.019Pa ,22410， 液压缸工进时工作阻力最大，压降满足压力损失范围要求，所以无需修改原 设计。 2、系统温升的验算 由于本液压系统的工作介质为N32#液压油或N46#液压油，且采用开式回路，温度不是很高。机床允许的温升最高为80摄氏度,所以系统温升可以保证在许可范围内，所以不需要进行温升的验算。 结 论 本次设计的内容是数控车床尾座顶紧液压系统设计。主要进行了液压传动系统的方案选择设计，运动及负载分析，主要参数设计计算，主要液压元件的计算选择，液压站的设计计算，系统验算等内容。在上述计算与选择中极大地满足设计要求和使用要求。作为数控机床设备，自动化程度较高，对元件的安全性、稳定性及精度等有很高的要求，由于大多数性能较好的液压元件都是进口的或者其资料是保密的，因此缺乏资料就成了这次设计过程中的最大困难。但经过一番不懈的努力终于完成了相应的设计任务，并且充分的发挥了液压传动系统的优越性，尽最大能力满足了设计要求和使用要求。 经过这次对数控车床液压系统的设计，使我对液压系统的设计过程有了一个初步的认知和掌握。并且通过这一段时间的努力终于完成了相应的设计任务。这次毕业设计是对自考中液压等各学科所学到的多学科知识的综合运用。对以前所学知识的进行了有效的巩固、总结和补充，为以后的学习和工作打下了坚实的基础。 致 谢 在这次毕业设计期间，自始至终得到了我的指导教师李平老师的悉心指导，我的每一点进步都倾注了老师辛勤的汗水。老师严谨的治学态度、认真的工作作风以及在繁忙的教学工作当中仍挤出时间指导我们的精神，尤其值得学生钦佩和学习。在此向李老师致以最诚挚的谢意。 由于我这次毕业设计的题目是数控车床尾座液压系统的设计，资料比较难找。当时在富临机械厂的精密车间找到了很多液压缸还有活塞杆的图，同时在里面对液压缸的连接方式和构造进行了深入的了解，在此还要特别感谢我的师傅李师傅不吝惜的对我进行知识的传授，在此表示感谢。 同时还要感谢绵阳职业技术学院给我创造这么好的学习条件，让我在液压方面学到了这么多知识，有这么多的老师为我们授课，并且在每一节课中都以饱满的热情为我们讲解知识。才得以很好地完成此次毕业设计。同样对我们系里老师为我们提供的帮助也表示深深的感谢，没有你们提供的帮助就没有今天毕业设计完整的完成。 更要感谢的是西南科技大学能够给我们提供这么好的机会，通过这么多的考试还有最后的答辩，西南科技大学的老师们为我们付出了这么多，我们才能从这种自考方式中进行自身素质的全面提高，对整个机械设计与制造这个领域的知识进行更多的扩展，没有这次的毕业设计，没有小自考的这么多考试我不会是现在的自己。所以在这里对西科大的老师们表示深深的感谢。 感谢各位专家、教授和各位老师对我毕业设计的评审和指导。我会在以后的学习工作中不断进取，发愤图强。绝不将自己所学的只是抛之脑后，谢谢各位老师～ 参考文献: [1].许福玲、陈尧明主编.液压与气压传动，第二版.北京:机械工业出版社，2004 [2].成大先主编. 机械设计手册?液压传动. 北京:化学工业出版社，2004 [3].杨培元.朱福元主编.液压系统设计简明手册. 北京:机械工业出版社，1994 [4].官忠范、李笑、杨敢 编著. 液压系统设计?调节失误实例分析. 北京:机械工业出版 社，2004 [5].路甬祥，胡大纮编著.电液比例控制技术.北京:机械工业出版社，1988 [6].吴根茂，邱敏秀，王庆丰，魏建华等编著.新编实用电液比例技术.杭州:浙江大学出版社，2006 [7].吴根茂，邱敏秀，王庆丰等编著.实用电液比例技术.杭州:浙江大学出版社，1993 [8].路甬祥主编.液压气动技术手册.北京:机械工业出版社，2002 [9].成大先主编.机械设计手册，第四版，第4卷.北京:化学工业出版社，2002 [10].章宏甲，黄谊主编.液压传动.北京:机械工业出版社，2002 [11].李壮云主编.液压元件与系统.北京:机械工业出版社，2005 液压传动系统，第三版.北京:机械工业出版社，1997 [12].官忠范主编. 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