雙面銑床課程設(shè)計(jì)

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1、液壓與氣壓傳動課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目 雙面銑床 專業(yè)班級 * 姓 名 * 學(xué) 號 * 指導(dǎo)老師 * 目錄一、設(shè)計(jì)要求及數(shù)據(jù)3二、工況分析31.外負(fù)載42.阻力負(fù)載53.慣性負(fù)載5三、初步確定油缸參數(shù),繪制工況圖81、初選油缸的工作壓力、82、計(jì)算油缸尺寸93、油缸各工況的壓力、流量、功率的計(jì)算10四、確定液壓系統(tǒng)方案和擬訂液壓系統(tǒng)原理圖131.確定油源及調(diào)速方式132.選擇基本回路143.選擇調(diào)壓回路15五、選擇液壓元?dú)饧?61.液壓泵的選擇162.閥類元?dú)饧拜o助元?dú)饧倪x擇183.確定油管直徑19六、驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能20七、參考文獻(xiàn):21一、設(shè)計(jì)要求及數(shù)據(jù)題目2: 一臺專用雙面銑床,最大

2、的切削力為8000N,工作臺、夾具和行程的總重量3500N,工件的總重量為1600N,工作臺最大行程為600mm,其中工進(jìn)行程為350mm。工作臺的快進(jìn)速度為4m/min,工進(jìn)速度在50100mm/min范圍內(nèi)無級調(diào)速。工作臺往復(fù)運(yùn)動的啟制(加速減速時(shí)間)為0.05s,工作臺快退速度等于快進(jìn)速度,滑臺采用平面導(dǎo)軌。靜摩擦系數(shù)為0.2s,動摩擦系數(shù)為0.1。(夾緊力大于等于最大靜摩擦力) 機(jī)床的工作循環(huán)為:工作定位工件夾緊工作臺快進(jìn)工作臺工進(jìn)加工到位后停留快退原位停止工件松開定位銷拔出。 要求系統(tǒng)采用電液結(jié)合實(shí)現(xiàn)自動化循環(huán),速度換接無沖擊,且速度要平穩(wěn),能承受一定量的反向負(fù)載。 試完成:(1)

3、按機(jī)床要求設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng),繪制液壓系統(tǒng)圖;(A3手繪)(2) 確定夾緊缸、主工作液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù);(3) 計(jì)算系統(tǒng)各參數(shù),選擇液壓元件型號,列出元件明細(xì)表;(4) 列出設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的電磁鐵動作順序表。最大切削力工作臺、夾具的總重量快進(jìn)速度工件重量題目28000N3500N4m/min1600N題目39100N4100N5m/min1900 N題目49200N4200N5.5m/min2000 N題目59300N4300N6 m/min2100N題目67000N3000N4.5m/min1500N二、工況分析液壓系統(tǒng)的工況分析是指對液壓執(zhí)行元件進(jìn)行運(yùn)動分析和負(fù)載分析,目的是查明每個(gè)執(zhí)行元件在各自工作

4、過程中的流量、壓力、功率的變化規(guī)律,作為擬定液壓系統(tǒng)方案,確定系統(tǒng)主要參數(shù)(壓力和流量)的依據(jù)。負(fù)載分析1.外負(fù)載 其中表示最大切削力。對于專用銑床銑削時(shí)銑刀所承受的主切削力大?。▎挝籒)為:式中 P 單位切削力() f 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm/r) 背吃刀量(mm)下面將進(jìn)行具體參數(shù)的計(jì)算:由公式 可得 (其中表示每分鐘進(jìn)給速度,n表示銑刀的轉(zhuǎn)速)由設(shè)計(jì)依據(jù)可知 n=300r/min ,工進(jìn)速度=50100mm/min,故我們?nèi)?90mm/min。 對于單位切削力P,由以下的常用金屬材料的單位切削力表可得,我們選P=2000。類別材料牌號單位切削力P() 鋼易切鋼Y40Mn1700結(jié)構(gòu)鋼45200

5、0結(jié)構(gòu)鋼40Cr不銹鋼1Cr17Ni92500 鑄鐵灰鑄鐵HT2001140鑄造合金鑄造錫青銅ZcuSn5Pb5Zn5700鑄造鋁合金ZALSn7Mg720對于銑削背吃刀量,我們選用硬質(zhì)合金銑刀,查銑工計(jì)算手冊可得,取。根據(jù)以上的公式 可得:因?yàn)?000=9000N,所以選取的合適2.阻力負(fù)載靜摩擦力: 其中 靜摩擦力N G1、G2工作臺及工件的重量N 靜摩擦系數(shù)由設(shè)計(jì)依據(jù)可得:動摩擦力 其中 動摩擦力N 動摩擦系數(shù)同理可得: 3.慣性負(fù)載機(jī)床工作部件的總質(zhì)量m=(G1+G2)/g=6400/9.81=652.40kg 慣性力Fm=ma=652.40x5/(60x0.1)=543.66 其中:

6、a執(zhí)行元件加速度 m/s 執(zhí)行元件末速度 m/s 執(zhí)行元件初速度m/s 執(zhí)行元件加速時(shí)間s因此,執(zhí)行元件在各動作階段中負(fù)載計(jì)算如下表所示:工況油缸負(fù)載(N)負(fù)載值(N)啟動1280加速1183.66快進(jìn)640工進(jìn)9640快退640按上表的數(shù)值繪制負(fù)載如圖所示。 對于速度而言,設(shè)計(jì)依據(jù)中已經(jīng)有了明確的說明,所以按照設(shè)計(jì)依據(jù)繪制如下:三、初步確定油缸參數(shù),繪制工況圖1、初選油缸的工作壓力、 由上可以知道,銑床的最大負(fù)載F=3580N,根據(jù)下表可得: 表 按負(fù)載選擇液壓執(zhí)行元件的工作壓力載荷/(kN)50工作壓力(Mpa)=57選系統(tǒng)的工作壓力P1=2Mpa。 由設(shè)計(jì)要求可知,導(dǎo)軌要求快進(jìn)、快退的速

7、度相等,故液壓缸選用單活塞桿式的,快進(jìn)時(shí)采用差動連接,且液壓缸活塞桿直徑d0.7D??爝M(jìn)和工進(jìn)的速度換接用三位四通電磁閥來實(shí)現(xiàn)。 銑床液壓系統(tǒng)的功率不大,為使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,決定采用定量泵供油??紤]到銑床可能受到負(fù)值負(fù)載,故采用調(diào)速閥的進(jìn)油節(jié)流加背壓閥的調(diào)速回路,所以回油路上具有背壓,取背壓=0.5Mpa。 2、計(jì)算油缸尺寸可根據(jù)油缸的結(jié)構(gòu)及連接方式計(jì)算油缸的面積、油缸直徑D及活塞桿直徑d計(jì)算出后應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)予以圓整,然后再計(jì)算油缸的面積:此時(shí)由工進(jìn)時(shí)的負(fù)載值按計(jì)算公式計(jì)算液壓缸面積: 在將這些直徑按照國標(biāo)圓整成標(biāo)準(zhǔn)值得:D=0.06m, d=0.04m由此就求得液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積為

8、3、油缸各工況的壓力、流量、功率的計(jì)算(1)、工進(jìn)時(shí)油缸需要的流量 A1:工進(jìn)時(shí)油壓作用的面積工進(jìn)時(shí)油缸的速度 (2)、快進(jìn)時(shí)油缸需要的流量 差動連接時(shí): A1、A2分別表示油缸活塞腔、活塞桿截面積 U快進(jìn)油缸快進(jìn)時(shí)的速度(3)、快退時(shí)油缸需要的流量 U快退油缸退回時(shí)的速度,(4)、工進(jìn)時(shí)油缸的壓力 P2為工進(jìn)時(shí)回油腔的背壓,上面已經(jīng)選取為(5)、快進(jìn)時(shí)油缸壓力 這里:F分別表示快速啟動、加速、快速時(shí)油缸的推力,P分別表示快速啟動、加速、快速時(shí)油缸的壓力。表示管路中壓力損失大小,這里我們?nèi)≈禐椤#?)、快退時(shí)油缸壓力 F分別表示快速啟動、加速、快速時(shí)油缸的推力,P分別表示快速啟動、加速、快速時(shí)

9、油缸的壓力。P2的值為油缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量、功率實(shí)際值如表2所示:表2 液壓缸在不同工作階段的壓力、流量和功率值工況負(fù)載F/N回油腔壓力進(jìn)油腔壓力輸入流量q/輸入功率P/kW快進(jìn)(差動)啟動116000.96 加速10731.26 快進(jìn)5800.860.00630.09 工進(jìn)85800.51.600.00080.021快退啟動116000.77加速10730.51.61快退5801.280.00780.166由以上所計(jì)算的數(shù)據(jù)我們繪制出工況圖如下所示:四、確定液壓系統(tǒng)方案和擬訂液壓系統(tǒng)原理圖1.確定油源及調(diào)速方式由以上的計(jì)算可以知道,銑床液壓系統(tǒng)的功率不大,工作負(fù)載的變化情況很小,

10、因此,為使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,決定采用定量泵供油??紤]到銑床可能受到負(fù)值負(fù)載,故采用回油路調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速方式,并選用開式循環(huán)。 從工況圖中我們可以清楚的看出,在液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)中,液壓缸要求油源提供的流量變化并不是很大,因此工進(jìn)和快進(jìn)的過程中,所需流量差別較小。故我們選用定量單液壓泵供油。2.選擇基本回路1.選擇換向回路及速度換接方式 由設(shè)計(jì)依據(jù)可以知道,設(shè)計(jì)過程中不考慮工件夾緊這一工序,并且從快進(jìn)到工進(jìn)時(shí),輸入液壓缸的流量從6.3L/min降到0.8L/min,速度變化不是很大,所以采用電磁換向閥來實(shí)現(xiàn)速度的換接。壓力繼電器發(fā)訊,由電磁換向閥實(shí)現(xiàn)工作臺的自動啟動和換向。同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)工作

11、臺能在任意位置停止,泵不卸載,故電磁閥必須選擇O型機(jī)能的三位四通閥,如下圖所示: 由于要求工作臺快進(jìn)與快退速度相等,故快進(jìn)時(shí)采用差動連接來實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動回路,且要求液壓缸活塞桿直徑d0.7D。3.選擇調(diào)壓回路 設(shè)計(jì)過程中,在油源中采用溢流閥來調(diào)定系統(tǒng)的工作壓力,因此調(diào)壓問題基本上已經(jīng)在油源中解決,無須在另外設(shè)置調(diào)壓系統(tǒng)。這里的溢流閥同時(shí)還能起到安全閥的作用。1、 組合成液壓系統(tǒng)圖 將上面所選的液壓基本回路組合在一起,便可得到以下的液壓系統(tǒng)原理圖。同時(shí)電磁鐵的動作順序表如下: 表3液壓專用銑床電磁鐵動作順序表 工序1Y2Y3Y4Y5YYJ 工作缸快進(jìn)+工作缸工進(jìn)+ +工作缸快退+ + 圖4 專用銑

12、床液壓系統(tǒng)原理圖 1-油箱;2-過濾器;3-葉片泵;4-溢流閥;5-三位四通電磁換向閥;6-單向調(diào)速閥;7-兩位三通電磁換向閥;8-工作缸;9-壓力繼電器五、選擇液壓元?dú)饧?.液壓泵的選擇 由以上的設(shè)計(jì)可以得到,液壓缸在整個(gè)工作過程中的最大壓力是,如取進(jìn)油路上的壓力損失為,則此時(shí)液壓泵的最大工作壓力是。 由以上的計(jì)算可得,液壓泵提供的最大流量是,因?yàn)橄到y(tǒng)較為簡單,取泄漏系數(shù),則兩個(gè)液壓泵的實(shí)際流量應(yīng)為: 由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量為,而工進(jìn)時(shí)輸入到液壓缸的流量是,由流量液壓泵單獨(dú)供油,所以液壓泵的流量規(guī)格最少應(yīng)為。根據(jù)以上的壓力和流量的數(shù)值查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊,最后選用型單葉片液壓泵,其排量大小為

13、,當(dāng)液壓泵的轉(zhuǎn)速為時(shí),該液壓泵的理論流量為。取液壓泵的容積效率為,則液壓泵的實(shí)際流量大小為: 由于由以上的計(jì)算過程中,我們知道了液壓缸在快退時(shí)的輸入功率最大,此時(shí)液壓泵的工作壓力是(進(jìn)油路上的壓力損失),流量為,查表可得,取液壓泵的總效率,則液壓泵驅(qū)動電機(jī)所需的功率為 根據(jù)以上的數(shù)據(jù)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選用Y801型電動機(jī),其額定功率為,額定轉(zhuǎn)速為。2.閥類元?dú)饧拜o助元?dú)饧倪x擇表4 元?dú)饧男吞柤耙?guī)格 根據(jù)閥類及輔助元?dú)饧谟吐返淖畲蠊ぷ鲏毫屯ㄟ^的最大實(shí)際流量,可選擇這些器件的型號和規(guī)格如下表: 序號元件名稱額定流量()額定壓力()質(zhì)量()型號1單葉片泵9.26.35.52三位四通電磁閥25

14、6.33二位三通電磁閥256.3 4單向調(diào)速閥0.05(最?。?.5-6.33.2QI-10B5溢流閥200.4-6.31.7Y-10B6壓力繼電器 1.0-6.30.7DP1-63B7濾油器 162.50.18XU-B16X1008開關(guān)閥256.322D-25B3.確定油管直徑由于液壓泵在選定之后液壓缸在各個(gè)工作階段的進(jìn)、出流量已與原來的數(shù)值不同,所以要重新計(jì)算,計(jì)算如下表4所示:表5 液壓缸的進(jìn)出、流量快進(jìn)工進(jìn)快退輸入流量(L/min)輸出流量(L/min)運(yùn)動速度(m/min)由上表中的數(shù)值,按照書中推薦的油液在壓油管的流速u=3m/s可得,液壓缸有桿腔和無桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為: 兩

15、根油管按YB23164選用外徑為13mm,壁厚為1.2mm的冷拔無縫鋼管。(一) 油箱的設(shè)計(jì)對油箱容積我們進(jìn)行估算,取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),故其容積為: 取靠其最近的標(biāo)準(zhǔn)值V=50L六、驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能 油液溫升的驗(yàn)算工進(jìn)在整個(gè)工作循環(huán)中所占的時(shí)間比例是很長的,所以系統(tǒng)發(fā)熱和油液溫升可按工進(jìn)時(shí)的工況來計(jì)算。工進(jìn)時(shí)液壓缸的有效功率是 由以上的計(jì)算可知,液壓泵在工進(jìn)時(shí)的工作壓力為( 進(jìn)油路上的壓力損失),流量為6.8L/min,所以液壓泵的輸入功率為: 所以可得,液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率為: 油箱的散熱面積為: 查表可得油箱的散熱系數(shù),則可得油液的溫升為: 查表知,此溫升值沒有超出允許范圍,故液壓系統(tǒng)不需要設(shè)置冷卻器。 七、參考文獻(xiàn): 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊第4版 高等教育出版社液壓與氣壓傳動 高等教育出版社

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