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液压泵液压系统的设计工程机械液压与液力传动.doc
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1、前 言21毕业设计的目的和内容31.1通过毕业设计应达成以下目的31.2毕业设计的有关内容及计算:32方案讨论及总体设计42.1 组合机床工艺方案的制定42.1.1 根据题目规定,该组合机床采用液压滑台驱动,实现进给运动。42.1.2 定位基准和夹压部位的选择52.1.3 工序间余量的拟定52.1.4 刀具结构的选择52.2 切削用量的拟定62.3 拟定切削力、切削转矩、切削功率62.4 组合钻床主轴箱体上的10个M8螺纹底孔的加工工序图72.5 液压滑台的设计计算82.6 加工示意图112.6.1 加工示意图的作用和内容112.6.2选择刀具、导向及有关计算112.7 机床联系尺寸总图152
2、.7.1 机床联系尺寸总图的作用与内容162.7.2 绘制机床联系尺寸总图之前应拟定的重要内容172.7.3 机床生产率计算卡19第3章 液压系统的设计计算213.1 轴承压装机液压缸的设计及计算213.1.1 分析工况及设计规定,绘制液压系统草图213.1.2 计算液压缸的外负载233.2 拟定液压缸的几何参数234 变量机构274.1手动变量机构284.2手动伺服变量机构294.3恒功率变量机构304.4恒流量变量机构31结论33参 考 文 献34致 谢35前 言科学技术日新月异,工业生产不断进步,市场对产品的质量和生产效率提出了越来越高的规定。产品加工工艺过程的自动化是实现高质量、高效率
3、最重要的措施之一。组合机床作为一种专用高效自动化技术设备,已成为大批量机械产品实现高效、 高质量和经济性生产的关键装备,是集机电于一体的综合自动化限度较高的制造技术和成套工艺装备。组合机床及的技术性能和综合自动化水平,在很大限度上决定了这些工业部门产品的生产效率、产品质量和公司生产组织的结构,也在很大限度上决定了公司产品的竞争力。组合机床根据工件加工需要,以大量通用部件为基础配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。PLC控制机械加工是当今主流的一种机械加工方式。是在各类生产中应用最多的一项技术,也是机械设计类大学毕业生必须掌握的一种设计方法,这次设计的课题就是有关PLC来控制车床主轴箱箱体右侧
4、十个M8螺纹底孔组合钻床的设计。PLC控制是具有功能完善、通用灵活、简朴易懂、操作方便和价格便宜等优点,这不仅满足了现代社会对生产的需要同时也体现了人性化设计的同时,PLC控制也存在某些方面的局限性,如国外进口设备上的可编程控制器型号多样,技术资料不全,缺少实验装置的配置等,还需要在具体的实践中不断的完善与改善。 1毕业设计的目的和内容毕业设计是学生在校学习期间最后一个重要环节,毕业设计旨在培养学生综合运用所学知识进行设计的能力。1.1通过毕业设计应达成以下目的:(1)了解有关产品的设计的一般程序和方法。(2)综合运用所学知识培养独立解决有关工程技术问题的能力,巩固和提高计算和制图基本技能。(
5、3)初步具有调查研究,收集资料、分析和综合问题及撰写技术文献方面的能力。(4)围绕毕业设计课题一步一步加深和扩大知识领域。(5)逐步树立真确的设计思想和认真的设计作风。1.2毕业设计的有关内容及计算:(1)材料HT300:该加工件为主轴箱箱体,由表3-1 灰铸铁的牌号和力学性能 ,可知HT300型号的铸铁适于制造多轴机床主轴箱。(2)硬度242HBS:查表3.2-3 灰铸铁铸件预计的机械性能及应用举例,有b=290MPa,由硬度与抗拉强度间相应的经验公式,当b196MPa时HB=RH(100+0.438b)灰铸铁相对硬度 RH=0.81.20 所以 HBmax=272HBS, HBmin=18
6、2HBS, 查表7-24 组合机床设计中推荐的切削力、扭矩及功率计算公式的注解中 HB=HBmax-(HBmax- HBmin)/3 从而 HB=272-(272-182)/3=242HBS(3)重量估算 m= =38Kg2方案讨论及总体设计组合机床是由大量的通用部件为基础,配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。它能对一种或几种零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工,在组合机床上可以完毕钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及滚压等工序;生产效力高,加工质量稳定。其组成是:床身(侧底座)、底座(中间底座、立柱底座)、动力滑台、夹具、动力箱、多轴箱、立拄、垫铁、液压装置、电器控制设备、刀
7、具等。总体方案设计重要涉及制定工艺方案(拟定零件在组合机床完毕的工艺内容及加工方法,选择定位基准和夹紧部位,决定工步和刀具结构形式、种类及切削用量等)、拟定机床装配形式、制定影响机床总体布局和技术性能的重要部件的结构方案。 2.1 组合机床工艺方案的制定2.1.1 根据题目规定,该组合机床采用液压滑台驱动,实现进给运动。本设计为钻10个M8的螺纹底孔,分析可知,其加工为单工位的平面加工,且其加工的精度规定不是不高,生产需要为大批大量生产,故该组合机床的通用部件使用大型部件。(1)由工序集中的原则考虑该工件加工孔间相对位置有严格的精度规定,所以应当在一次工序中集中加工,以免2次安装产生的误差影响
8、和便于机床精度调整与找正(2)孔间中心距的限制 查表7-37 通用主轴最小间距 对于滚针轴承主轴 dmin35.5mm 由加工工序图可有主轴7和9之间距离最小,因此 dmin= =41.5mm35.5mm(3)生产批量规定 该组合机床规定可以满足大批量工件的加工需求,其通用部件因该使用大型部件。2.1.2 定位基准和夹压部位的选择组合机床一般为工序集中的多刀加工,不仅切削负荷大,并且工件受力方向变化。因此,对的选择定位基准和夹压部位是保证加工精度的重要条件。对于毛坯基准选择要考虑有关工序加工余量的均匀性;对于光面定位基准的选择要考虑基面与加工部位间位置尺寸关系,使它利于保证加工精度。定位夹压部
9、位的选择应在有足够的夹紧力下工件产生的变形最小,并且夹具易于设立导向和通过刀具。该螺纹底孔分别以孔、的轴线为中心作为定位基准,而孔、的轴线又以孔的轴线为平行基准,考虑到夹紧问题,选择孔、的轴线为加工件的定位基准,另一侧面为定位面,加工面作为夹紧面。2.1.3 工序间余量的拟定为保证加工质量,必须合理拟定工序间余量。该组合机床为螺纹底孔初步加工,一次性完毕,按螺孔M8的小径来加工,其工序的余量可以忽略,不予考虑。2.1.4 刀具结构的选择对的选择刀具结构,对保证机床正常工作极为重要。根据工艺规定和加工精度不同,组合机床常用刀具有一般刀具(标准刀具)、复合刀具及特种刀具等。选择刀具结构应注意以下问
10、题:a. 只要条件许可,为使工作可靠,结构简朴刃磨容易,应尽量选用标准刀具和一般简朴刀具。b. 为提高工序集中限度或保证加工精度,可采用先后加工或同时加工两个或两个以上表面的复合刀具。但应尽量采用组装式结构,如装几把镗刀的镗杆:几把扩孔钻或铰刀的刀杆,同时加工孔及端面的镗刀头等。整体式复合刀具制造刃磨较困难,刀体不能反复使用,成本高,只有为了节省工位或机床台数和为了保证加工精度所必须时才干采用。c. 选择刀具结构必须考虑工件材料特点。如加工硬度规定较高的铸铁或钢件时,为提高刀具耐用度,减少换刀时间,宜采用多刃铰刀或多刃镗头加工,以解决断屑及排屑问题。2.2 切削用量的拟定切削用量选择是否合理,
11、对组合机床的加工精度、生产率、刀具耐用度、机床的结构型式及工作可靠性均有较大影响。由于钻孔规定较高的切削速度和较小的进给量,查表7-19 高速钢钻头切削用量 有刀具切削速度为v=(1018)m/min,进给量为f=(0.10.18)mm/r,现取v=18m/min、f=0.15mm/r。2.3 拟定切削力、切削转矩、切削功率 根据选定的切削用量(重要指切削速度v及进给量f),拟定进给力作为选用动力滑台及设计夹具的依据;拟定切削转矩用以拟定主轴及其他传动件的尺寸;拟定切削功率用作选择主传动电机功率。根据表7-24组合机床设计中推荐的切削力、扭矩及功率计算公式有 M8的孔:切削力 F= =(N)切
12、削转矩 T= (N*mm)切削功率 P=Tv/(9740D)= 0.2KW 2.4 组合钻床主轴箱体上的10个M8螺纹底孔的加工工序图根据加工工序图上加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术规定,加工用的定位基准、夹压部位以及被加工零件的材料HT300,其布氏硬度为242HBS,加工部位壁厚20mm来制定工艺方案。加工工序图如下: 2.5 液压滑台的设计计算为了完毕主轴箱体侧面10个螺纹底孔的加工,液压滑台工作循环如图所示: 为实现上述工作循环,可以采用液压系统和电气系统操纵行程开关来实现快进 工进快退的工作循环。其工作过程为:液压滑台快进后,当摆杆碰到中间行程开关时,经液压系统转换为工作进给,
13、动力头以慢进速度完毕加工循环,当碰到终点行程开关时,延时一段时间,动力头再变为快退,到碰到原位的行程开关后快退结束,动力头停止。在加工终了,压下终点行程开关,同时发出信号切断主轴旋转的信号即可,也既当液压滑台在快退到压下开始的限位开关,主轴旋转停止。由F总=10745N, 查表7-15 1HY系列液压滑台重要技术性能,选择1HY40M型液压滑台以及相配套的侧底座,其行程为630mm,台面宽度为400mm,台面长度为800mm,最大进给力为20230(N),工进速度为12.5500mmmin-1,快进速度为8mmin-1。液压滑台与其附属部件配套,通过电气、液压联合控制实现自动循环。根据零件的尺
14、寸图,选用一次工作进给,这种工作循环重要用于对工作进给速度规定不变的情况下,如:钻孔、扩孔、镗孔等。当孔加工深度规定较高精度时,可采用死挡铁停留来保证。附属部件、支承部件配套表: 滑台型 号行程(mm)二级进给及压力导轨防护分级进给装置滑台侧底座立柱立柱侧底座1HY406301HY40-F511HY40-F811CC401M1CL40M1CD401M 查表 5-3 1HY系列液压滑台卧式配置时联系尺寸:液压滑台的尺寸为: B=400m B1=400 B2=96 B360.5 B4=330 B5=85 b1=355 L=630 L1=1470 L2=800 L3=307 l=100180 e=1
15、2090 取e=110 H1=320 H2=245 n=7 m=0 d0=M16侧底座的尺寸为: B6=600 B7=85 L4=1580 L5=250 L6=60 H3=560 H4=210 H5=110 H6=40 d1=M20*70 d2=20 d3=24 d4=G1 d5=G1/4根据加工工件的尺寸,可以按快进(264mm),工进(36mm),快退(300mm)。的过程来放置行程开关,完毕工件的加工。2.6 加工示意图 2.6.1 加工示意图的作用和内容加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步拟定的基础上绘制的。是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图。它是设计刀具、辅具、夹具、多轴箱和
16、液压、电气系统以及选择动力部件、绘制机床总联系尺寸图的重要依据;是对机床总体布局和性能的原始规定;也是调整机床和刀具所必须的重要技术文献。见加工示意图II表达和标注的内容用:机床的加工方法,工作循环和工作行程;工件、刀具及导向、托架及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸;主轴结构类型、尺寸及外伸长度;刀具类型、数量和结构尺寸(直径和长度);接杆(涉及镗杆)、浮动卡头、导向装置、等结构尺寸;刀具、导向套间的配合,刀具、接杆、主轴之间的连接方式及配合尺寸等。2.6.2选择刀具、导向及有关计算 (1)刀具的选择 根据工件的材质、加工精度、表面粗糙度、排屑及生产率等规定,刀具选用高速刚。只要条件允许,应尽
17、量选用标准刀具。刀具插入接杆孔内的长度,在绘制加工示意图时应注意从刀具的总长度中减去。 由表5-2 普通螺纹基本尺寸 可以查得螺距为1的M8螺纹孔小径D1=6.917mm,根据工件的加工及材料特点,宜选用高速钢型的直柄麻花钻,通过表2-106 直柄麻花钻 ,选择d=7.00 上偏差为0 下偏差为-0.22的刀具。其尺寸联系图: (2)导向结构的选择 组合机床加工孔时,除采用刚性主轴加工方案外,零件上孔的位置精度重要是靠刀具的导向装置来保证的。因此,对的选择导向结构和拟定导向类型、参数、精度,是设计组合机床的重要内容,也是绘制加工示意图时必须解决的问题。查表 7-26 导向装置的布置与参数选择及
18、表7-27 导向装置的配合来拟定,其尺寸见图: (3)拟定主轴类型、尺寸、外伸长度 主轴类型重要依据工艺方法和刀杆与主轴的联结结构进行拟定。主轴轴颈及轴端尺寸重要取决于进给抗力和主轴刀具系统结构。如与刀杆有浮动联接或刚性联接,主轴则有短悬伸镗孔主轴和长悬伸的钻孔主轴。主轴轴颈尺寸规格应根据选定的切削用量计算出切削转矩T总=23.8N根据表7-28轴能承受的扭矩可以得传动轴直径为20mm. 综合考虑加工精度和具体工作条件,按表7-31 通用主轴的系列参数 选定主轴外伸长度L,外径D和内径d1及配套的刀具接杆莫氏锥度或攻螺纹靠模规格代号等。对于卧式类钻削类主轴:有主轴外伸长度L=115mm,外径D
19、=32mm,内径d1=20mm,(4)选择接杆、浮动卡头 除刚性主轴外,组合机床主轴与刀具间常用接杆连接(称刚性连接)和浮动卡头连接(称浮动连接)。在钻、扩、铰、锪孔及倒角等加工小孔时,通常都采用接杆。因多轴箱各主轴的外伸长度和刀具长度都为定值,为保证多轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置,须采用轴向可调整的接杆来协调各轴的轴向长度,以满足同时加工完毕各孔的规定。为使工件端面至多轴箱端面为最小距离,一方面应按加工部位在外壁、加工孔深最浅、孔径又最大的主轴选定接杆(通常先按最小长度选取),由此选用其它接杆。接杆已标准化,通用标准接杆号和弹簧卡头可根据刀具尾部(莫氏号)和主轴头部内孔径直径按图5-3
20、8 弹簧卡头、图5-39接杆 来选取。为提高加工精度、减少主轴位置误差和主轴振摆对加工精度的影响,在采用长导向或双导向和多导向进行镗、扩、铰孔时,一般孔的位置精度靠夹具来保证。为避免主轴与夹具导套不同轴而引起的刀杆“别劲”现象影响加工精度,均可采用浮动卡头连接。(5)标注联系尺寸 一方面从同一多轴箱上所有刀具中找出影响联系尺寸的关键刀具,使其接杆最短,以获得加工终了时多轴箱前端面到工件端面之间所需的最小距离,并据此拟定所有刀具、接杆、导向托架及工件之间的联系尺寸。主轴端部须标注外径和孔径(D/d)、外伸长度L;刀具结构尺寸须标注直径和长度;导向结构尺寸应标注直径、长度、配合;工件至夹具之间须标
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