臥式組合鉆孔機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請(qǐng)放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請(qǐng)放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 面對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)近年來的快速發(fā)展，機(jī)械制造工業(yè)的壯大，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占重要地位的制造業(yè)領(lǐng)域得以健康快速的發(fā)展。制造裝備的改進(jìn)，使得作為制造工業(yè)重要設(shè)備的各類機(jī)加工藝裝備也有了許多新的變化，尤其是孔加工，其在今天的液壓系統(tǒng)的地位越來越重要。本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）主要闡述了組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)的工作循環(huán)是：快速前進(jìn)→ 工作進(jìn)給 →快速退回 →原位停止。 綜上所述，完成整個(gè)設(shè)計(jì)過程需要進(jìn)行一系列的工作。設(shè)計(jì)者首先應(yīng)樹立正確的設(shè)計(jì)思想，努力掌握先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)知識(shí)和科學(xué)的辯證的思想方法。同時(shí)，還要堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際，并在實(shí)踐中不斷總結(jié)和積累設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，向有關(guān)領(lǐng)域的科技工作者和從事生產(chǎn)實(shí)踐的工作者學(xué)習(xí)，不斷發(fā)展和創(chuàng)新，才能較好地完成機(jī)械設(shè)計(jì)任務(wù)。 關(guān)鍵詞 組合機(jī)床；液壓系統(tǒng)；液壓缸；液壓泵；換向閥 Abstract Boring machine hydraulic system design, in addition to the host in action and meet the performance requirements of the provisions, but also must meet the small size, light weight, low cost, high efficiency, simple structure, reliable operation, convenient use and maintenance of a number of generally recognized design principles. The design of the hydraulic system is the basis of known conditions to determine the work program of hydraulic, hydraulic flow, pressure and hydraulic pumps and other components of the design. To sum up, the need to complete the entire design process to conduct a series of hard work. Enter here Abstract In this paper, focused on the combination of dual-use horizontal boring drilling machine hydraulic system, to achieve the duty cycle is: work fast forward feed situ rapid return to stop, hydraulic technology is mechanical equipment in the fastest growing technologies. Key words :modular machine；tool hydraulic system；pump hydraulic；cylinder 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 第1章 緒 論 1 1.1 研究意義 1 1.1.1 液壓技術(shù)及其應(yīng)用 2 1.1.2 組合機(jī)床液壓系統(tǒng) 2 1.2 液壓傳動(dòng)的工作原理及其組成部分 3 1.2.1液壓傳動(dòng)的工作原理 3 1.2.2 液壓傳動(dòng)的組成 4 1.3 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn) 5 1.3.1 液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn) 5 1.3.2 液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn) 6 1.4 液壓技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 6 1.5 課題的來源及研究的目的和意義 7 1.6 課題的研究?jī)?nèi)容 9 第2章 組合鉆孔機(jī)床液壓系統(tǒng)分析 10 2.1 YT4543型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)分析 10 2.1.1 YT4543型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)圖 10 2.1.2 YT4543型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)工作過程 11 2.1.3 YT4543型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)分析 12 2.2 雙泵動(dòng)力滑臺(tái)供油液壓系統(tǒng) 12 2.2.1 雙泵供油動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)圖 12 2.2.2 雙泵供油液壓系統(tǒng)工作過程 13 2.2.3 雙泵供油液壓系統(tǒng)分析 14 2.3帶蓄能器的動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng) 15 2.3.1帶蓄能器的動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)圖 15 2.3.2帶蓄能器的動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)工作過程 15 2.3.3 帶蓄能器的動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)分析 17 第3章 臥式單面多軸鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 3.1 明確系統(tǒng)要求 18 3.2 負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析 18 3.2.1 工作負(fù)載 18 3.2.2 慣性負(fù)載 19 3.2.3 阻力負(fù)載 19 3.2.4 負(fù)載圖和速度圖的繪制 20 3.3 液壓缸主要參數(shù)的確定 21 3.4 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 3.4.1 選用執(zhí)行元件 24 3.4.2 速度控制回路的選擇 24 3.4.3 選擇快速運(yùn)動(dòng)和換向回路 24 3.4.4 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 24 3.4.5 液壓系統(tǒng)工作過程 26 3.4.6 液壓系統(tǒng)工作過程 27 3.5 液壓元件的選擇 28 3.5.1 確定液壓泵的規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率 28 3.5.1.1 選擇液壓泵 28 3.5.1.2 選擇電動(dòng)機(jī) 28 3.5.2 選其它元件及輔助元件 29 第4章 組合鉆孔機(jī)床液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 32 4.1 動(dòng)力滑臺(tái)液壓站結(jié)構(gòu)圖 32 4.2 閥塊總裝結(jié)構(gòu)圖 33 4.3 閥塊結(jié)構(gòu)圖 33 4.4 液壓缸結(jié)構(gòu)圖 35 4.4.1缸筒與缸蓋的連接形式 35 4.4.2缸筒材料選擇 35 4.4.3液壓缸壁厚的確定 35 4.4.4缸筒底部厚度 35 4.4.5缸筒頭部法蘭厚度 35 4.4.6缸筒與缸蓋的連接計(jì)算 36 4.4.7螺釘連接計(jì)算 36 第5章 液壓缸的有限元分析 38 5.1 液壓缸三維模型的建立 38 5.2 有限元分析基本理論 38 5.2.1 有限元法的發(fā)展概況 39 5.2.2 有限元分析的基本思想 40 5.2.3 有限元法分析過程 42 5.2.4 ADINA軟件簡(jiǎn)介 43 5.3 靜力分析 43 5.4 結(jié)果總結(jié)與分析 46 第6章 組合鉆孔機(jī)床液壓站成本估算 47 6.1 元件明細(xì) 47 6.2 液壓站報(bào)價(jià)明細(xì) 48 結(jié) 論 49 致 謝 50 參考文獻(xiàn) 51 附錄1 52 附錄2 55 - V - 第1章 緒 論 1.1 研究意義 組合機(jī)床（如圖1-1所示）是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定外形和加工工藝設(shè)計(jì)的專用部件和夾具，組成的半自動(dòng)或自動(dòng)專用機(jī)床。它一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。 圖1-1 組合機(jī)床實(shí)物圖 組合機(jī)床一般用于加工箱體類或非凡外形的零件。加工時(shí)，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具與工件的相對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機(jī)床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也可實(shí)現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件（如飛輪、汽車后橋半軸等）的外圓和端面加工。 專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機(jī)床中某些部件因重復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。 組合機(jī)床的研制和推廣，是加速機(jī)械工業(yè)技術(shù)革命的有效途徑之一。它是機(jī)械工業(yè)，特別是汽車、拖拉機(jī)、電動(dòng)機(jī)、儀表以及軍工等生產(chǎn)部門進(jìn)行機(jī)床革新、推動(dòng)生產(chǎn)發(fā)展的重要設(shè)備。 1.1.1 液壓技術(shù)及其應(yīng)用 液壓技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代傳動(dòng)與控制的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)之一，已成為工業(yè)機(jī)械、工程建設(shè)機(jī)械及國(guó)際尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術(shù)基礎(chǔ)。是它們向自動(dòng)化、高精度、高效率、高速度、小型化、輕量化方向發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。世界工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都將液壓工業(yè)列為競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展的行業(yè)，其發(fā)展速度遠(yuǎn)高于機(jī)械工業(yè)的發(fā)展速度。液壓元件及其控制已發(fā)展成為綜合的液壓工程技術(shù)。 機(jī)械制造是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門和自身技術(shù)改造提供先進(jìn)技術(shù)裝備的工業(yè)部門。鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、及切削等是機(jī)械制造工業(yè)獲取毛坯、成形產(chǎn)品及提高零件機(jī)械性能的重要生產(chǎn)方法，在眾多金屬冷、熱加工機(jī)器設(shè)備中普遍使用液壓技術(shù)，其中壓力機(jī)和金屬切削機(jī)床是應(yīng)用液壓技術(shù)較早較廣的領(lǐng)域[1]。 在車、銑、刨、磨、鉆各類液壓機(jī)床中，主要利用液壓技術(shù)可在較寬范圍內(nèi)進(jìn)行無級(jí)調(diào)速，具有良好的換向及換接性能，易于實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)等優(yōu)點(diǎn)，完成工件及刀具的夾緊、控制進(jìn)給速度和驅(qū)動(dòng)主軸作業(yè)，盡管現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床、加工中心等先進(jìn)制造設(shè)備中采用電伺服系統(tǒng)，但采用液壓傳動(dòng)與控制仍然是現(xiàn)代金屬切削機(jī)床自動(dòng)化的重要途徑。在鍛造機(jī)、液壓機(jī)、折彎?rùn)C(jī)、剪切機(jī)等壓力加工設(shè)備中，主要利用液壓傳動(dòng)傳遞力較大、便于壓力調(diào)節(jié)控制和過載保護(hù)的特點(diǎn)，進(jìn)行下料、成形加工等作業(yè)。鑄造、鍛壓、焊接、熱處理等機(jī)器設(shè)備的生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境極為惡劣，溫度高、粉塵多、濕度大、有腐蝕性氣體、振動(dòng)噪聲大。因此要求機(jī)器要有良好的適應(yīng)性、可靠性和維護(hù)性。在造型機(jī)及澆鑄機(jī)、焊接機(jī)、淬火機(jī)等鑄造、焊接及熱處理機(jī)器設(shè)備中，主要利用液壓技術(shù)便于無級(jí)調(diào)速和遠(yuǎn)距離遙控作業(yè)等特點(diǎn)，進(jìn)行造型及鑄型輸送與澆鑄、高溫零件抓取等作業(yè)，以減輕勞動(dòng)者勞動(dòng)強(qiáng)度、避免和減少熱輻射和有害氣體對(duì)人身的侵襲并提高生產(chǎn)率。 1.1.2 組合機(jī)床液壓系統(tǒng) 組合機(jī)床液壓系統(tǒng)主要由通用滑臺(tái)和輔助部分（如定位、夾緊）組成。液壓動(dòng)力滑臺(tái)是組合機(jī)床上的一種通用部件，可根據(jù)加工需要安裝不同用途的主軸箱，以完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、刮端面、銑削及攻絲等工序[2]。 1.2 液壓傳動(dòng)的工作原理及其組成部分 液壓傳動(dòng)有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，因此它的應(yīng)用非常廣泛，如一般工業(yè)用的塑料加工機(jī)械、壓力機(jī)械、機(jī)床等；行走機(jī)械中的工程機(jī)械、建筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車等；鋼鐵工業(yè)用的冶金機(jī)械、提升裝置、軋輥調(diào)整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機(jī)構(gòu)等；發(fā)電廠渦輪機(jī)調(diào)速裝置、核發(fā)電廠等等；船舶用的甲板起重機(jī)械（絞車）、船頭門、艙壁閥、船尾推進(jìn)器等；特殊技術(shù)用的巨型天線控制裝置、測(cè)量浮標(biāo)、升降旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)等；軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機(jī)起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等[3]。 1.2.1液壓傳動(dòng)的工作原理 液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經(jīng)過各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件（液壓缸或馬達(dá)）把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其中的液體稱為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它的作用和機(jī)械傳動(dòng)中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動(dòng)元件相類似。 圖1-2是組合鉆床動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)原理圖[2]。 1-過濾器；2-限壓式變量泵；3，6-單向閥；4-背壓閥；5-順序閥； 7-電液磁換向閥；8，10-單向調(diào)速閥；9，11-電磁閥；12-壓力繼電器 1-2 組合鉆床動(dòng)力滑臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖 1.2.2 液壓傳動(dòng)的組成 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)主要由下列5部分組成： （1）動(dòng)力元件，即液壓泵，其職能是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力動(dòng)能（表現(xiàn)為壓力、流量），其作用是為液壓系統(tǒng)提供壓力油，是系統(tǒng)的動(dòng)力源[5]。 （2）執(zhí)行元件，指液壓缸或液壓馬達(dá)，其職能是將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能而對(duì)外做功，液壓缸可驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)（或擺動(dòng)），液壓馬達(dá)可完成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 （3）控制調(diào)節(jié)元件，指各種閥利用這些元件可以控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中液體的壓力、流量和方向等，以保證執(zhí)行元件能按照人們預(yù)期的要求進(jìn)行工作。 （4）輔助元件，包括油箱、過濾器、管路及接頭、冷卻器、壓力表等。它們的作用是提供必要的條件使系統(tǒng)正常工作并便于監(jiān)測(cè)控制。 （5）工作介質(zhì)，即傳動(dòng)液體，通常稱液壓油。液壓系統(tǒng)就是通過工作介質(zhì)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞的，另外液壓油還可以對(duì)液壓元件中相互運(yùn)動(dòng)的零件起潤(rùn)滑作用。 1.3 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn) 1.3.1 液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn) （1）傳動(dòng)平穩(wěn) 在液壓傳動(dòng)裝置中，由于液壓油液的壓縮量非常小，在通常壓力下可以認(rèn)為不可壓縮，依靠油液的連續(xù)流動(dòng)進(jìn)行傳動(dòng)。油液有吸振能力，在油路中還可以設(shè)置液壓緩沖裝置，因此不像機(jī)械機(jī)構(gòu)因加工和裝配誤差會(huì)引起振動(dòng)扣撞擊，使傳動(dòng)十分平穩(wěn)，便于實(shí)現(xiàn)頻繁的換向；因此它廣泛地應(yīng)用在要求傳動(dòng)平穩(wěn)的機(jī)械上，例如磨床幾乎全都采用了液壓傳動(dòng)。 （2）質(zhì)量輕/體積小 液壓傳動(dòng)與機(jī)械、電力等傳動(dòng)方式相比，在輸出同樣功率的條件下，體積和質(zhì)量可以減少很多，因此慣性小、動(dòng)作靈敏；這對(duì)液壓仿形、液壓自動(dòng)控制和要求減輕質(zhì)量的機(jī)器來說，是特別重要的。例如我國(guó)生產(chǎn)的1m3挖掘機(jī)在采用液壓傳動(dòng)后，比采用機(jī)械傳動(dòng)時(shí)的質(zhì)量減輕了1t[5]。 （3）承載能力大 液壓傳動(dòng)易于獲得很大的力和轉(zhuǎn)矩，因此廣泛用于壓制機(jī)、隧道掘進(jìn)機(jī)、萬噸輪船操舵機(jī)和萬噸水壓機(jī)等。 （4）容易實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速 在液壓傳動(dòng)中，調(diào)節(jié)液體的流量就可實(shí)現(xiàn)無級(jí)凋速，并且凋速范圍很大，可達(dá)2000:1，很容易獲得極低的速度。 （5）易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù) 液壓系統(tǒng)中采取了很多安全保護(hù)措施，能夠自動(dòng)防止過載，避免發(fā)生事故。 （6）液壓元件能夠自動(dòng)潤(rùn)滑 由于采用液壓油作為工作介質(zhì)，使液壓傳動(dòng)裝置能自動(dòng)潤(rùn)滑，因此元件的使用壽命較長(zhǎng)。 （7）容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)作 采用液壓傳動(dòng)能獲得各種復(fù)雜的機(jī)械動(dòng)作，如仿形車床的液壓仿形刀架、數(shù)控銑床的液壓工作臺(tái)，可加工出不規(guī)則形狀的零件。 （8）簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu) 采用液壓傳動(dòng)可大大地簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，從而減少了機(jī)械零部件數(shù)目。 （9）便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 液壓系統(tǒng)中，液體的壓力、流量和方向是非常容易控制的，再加上電氣裝置的配合，很容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)。目前，液壓傳動(dòng)在組合機(jī)床和自動(dòng)線上應(yīng)用得很普遍。 1.3.2 液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn) （1）液壓元件制造精度要求高 由于元件的技術(shù)要求高和裝配比較困難，使用維護(hù)比較格。 （2）實(shí)現(xiàn)定比傳動(dòng)困難 液壓傳動(dòng)是以液壓油液為工作介質(zhì)，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間不可避免的要有泄漏，同時(shí)油液也不是絕對(duì)不可壓縮的。因此不宜應(yīng)用在在傳動(dòng)比要求嚴(yán)格的場(chǎng)合，例如螺紋和齒輪加工機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)。 （3）液壓油液受溫度的影響 由于液壓油的粘度隨溫度的改變而改變，故不宜在高溫或低溫的環(huán)境下工作。 （4）不適宜遠(yuǎn)距離輸送動(dòng)力 由于采用油管傳輸壓力油，壓力損失較大，故不宜遠(yuǎn)距離輸送動(dòng)力。 （5）油液中混入空氣易影響工作性能 油液中混入空氣后，容易引起爬行、振動(dòng)和噪聲，使系統(tǒng)的工作性能受到影響。 （6）油液容易污染油液污染后，會(huì)影響系統(tǒng)工作的可靠性。 （7）發(fā)生故障不易檢查和排除。 1.4 液壓技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)稱為流體傳動(dòng)，是根據(jù)17世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動(dòng)原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門技術(shù)。如今，流體傳動(dòng)技術(shù)水平的高低已成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。第一個(gè)使用液壓原理的是1795年英國(guó)約瑟夫·布拉曼（Joseph Braman，1749-1814），在倫敦用水作為工作介質(zhì)，以水壓機(jī)的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上，誕生了世界上第一臺(tái)水壓機(jī)。1905年他又將工作介質(zhì)由水改為油，使其性能得到了進(jìn)一步的到改善[6]。 在流體產(chǎn)品領(lǐng)域內(nèi)，目前世界上最大的流體產(chǎn)品（主要是液壓件、密封件及液壓附件等）制造企業(yè)，美國(guó)的派克（Parket）公司，成立于1918年，也有近100年歷史，可以提供品種齊全的、高技術(shù)水平的液壓件、密封件及所有的液壓附件。目前世界上最大的用于靜液壓系統(tǒng)的變量液壓元件制造企業(yè)，德國(guó)的博士――力士樂公司，已有200多年的歷史，從1953年開始全面制造液壓元件，也有50年以上歷史。其最具特色的產(chǎn)品是用于靜液壓傳動(dòng)的變量系統(tǒng)液壓元件，無論是斜盤式或斜軸式，閉式（泵控）或開式（閥控）系統(tǒng)液壓元件品種都非常齊全，能為各種需要靜液壓系統(tǒng)元件的工程機(jī)械整個(gè)系統(tǒng)成套配套。還有世界上最大的傳動(dòng)部件制造企業(yè)，德國(guó)的ZF公司，成立于1915年，也有近100年歷史，能為各種工程機(jī)械提供品種齊全的傳動(dòng)部件。在電氣配套件方面，世界最大的德國(guó)西門子電氣公司，以及日本的東芝公司、川崎公司、德國(guó)的博士（Bose）公司等，都有50年以上，甚至100年以上的悠久歷史，能滿足工程機(jī)械各種高技術(shù)水平的電氣系統(tǒng)和電氣元件的要求。 第一次世界大戰(zhàn)（1914-1918）后液壓傳動(dòng)廣泛應(yīng)用，特別是1920年以后,發(fā)展更為迅速。液壓元件大約在19世紀(jì)末20世紀(jì)初的20年間，才開始進(jìn)入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925年維克斯（F. Vikers）發(fā)明了壓力平衡式葉片泵，為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動(dòng)的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。 20世紀(jì)初康斯坦丁·尼斯克（G. Constantimsco）對(duì)能量波動(dòng)傳遞所進(jìn)行的理論及實(shí)際研究；1910年對(duì)液力傳動(dòng)（液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等）方面的貢獻(xiàn)，使這兩方面領(lǐng)域得到了展。 我國(guó)的液壓工業(yè)開始于20世紀(jì)50年代，液壓元件最初應(yīng)用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備。60年代獲得較大發(fā)展，已滲透到各個(gè)工業(yè)部門，在機(jī)床、工程機(jī)械、冶金、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車、船舶、航空、石油以及軍工等工業(yè)中都得到了普遍的應(yīng)用。當(dāng)前液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、低能耗、長(zhǎng)壽命、高度集成化等方向發(fā)展。同時(shí)，新元件的應(yīng)用、系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化、微機(jī)控制等工作，也取得了顯著成果。 目前，我國(guó)的液壓件已從低壓到高壓形成系列，并生產(chǎn)出許多新型元件，如插裝閥、電液比例閥、電液伺服閥、電業(yè)數(shù)字控制閥等。我國(guó)機(jī)械工業(yè)在認(rèn)真消化、推廣國(guó)外引進(jìn)的先進(jìn)液壓技術(shù)的同時(shí)，大力研制、開發(fā)國(guó)產(chǎn)液壓件新產(chǎn)品，加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量可靠性和新技術(shù)應(yīng)用的研究，積極采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對(duì)一些性能差，而且不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的液壓件產(chǎn)品，采用逐步淘汰的措施。由此可見，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，液壓技術(shù)將獲得進(jìn)一步發(fā)展，在各種機(jī)械設(shè)備上的應(yīng)用將更加廣泛。 近些年來國(guó)外工程機(jī)械有一種發(fā)展趨勢(shì)，主機(jī)制造企業(yè)逐步向組裝企業(yè)方向發(fā)展，配套件逐步由供應(yīng)商來提供。比如世界上實(shí)力最強(qiáng)的主機(jī)制造企業(yè)美國(guó)的卡特彼勒（Caterpillar）、凱斯（Case）、日本的小松（Komatsu）、瑞典的沃爾沃（Volvo）等世界上這些大型的工程機(jī)械主機(jī)制造企業(yè)，其配套件的配套能力也是非常強(qiáng)的，它們的配套件外配的數(shù)量也是在逐年大幅度地增長(zhǎng)，一些中小工程機(jī)械企業(yè)就更是如此，配套件逐步主要由零部件制造企業(yè)來提供。這樣做有幾大好處，主機(jī)企業(yè)可集中精力把自己的主機(jī)產(chǎn)品作好，減少配套件完全由主機(jī)企業(yè)自己來承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)，而配套件企業(yè)作得更強(qiáng)更大，有能力迅速提高配套件的質(zhì)量、技術(shù)水平，同時(shí)能為主機(jī)企業(yè)提供更多的新產(chǎn)品，這樣更容易促進(jìn)主機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展。國(guó)外工程機(jī)械主機(jī)企業(yè)從1988年達(dá)850億美元的銷售額以來，基本上沒有多大變化，而相反這些年來配套件從150億美元，增長(zhǎng)到1000億美元，增幅是相當(dāng)大的。因此，國(guó)外工程機(jī)械配套件這些年來得到了快速發(fā)展。國(guó)外工程機(jī)械配套件生產(chǎn)歷史悠久、技術(shù)成熟、品種齊全，完全能滿足各種工程機(jī)械的配套需求國(guó)外許多工程機(jī)械主要配套件企業(yè)都有50年，甚至100年以上的發(fā)展歷史，企業(yè)的規(guī)模都相對(duì)較大，技術(shù)十分成熟，品種也非常齊全，幾乎應(yīng)有盡有。比如目前世界上生產(chǎn)密封件及減振器最大的企業(yè)，德國(guó)的弗羅伊登貝（Freudenberg）公司，成立于1849年，生產(chǎn)密封件及減振器已有100多年歷史，其品種應(yīng)有盡有，從技術(shù)上、品種上完全能滿足液壓行業(yè)對(duì)密封件及密封技術(shù)的要求。同時(shí)還不斷推出新的密封材料及新的密封結(jié)構(gòu)，推動(dòng)液壓密封技術(shù)不斷向更高技術(shù)水平發(fā)展。目前世界上最大的中大型發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)，美國(guó)的康明斯（Cummins）發(fā)動(dòng)機(jī)制造公司，成立于1919年，也幾乎有近100年的歷史。37.3kW（50馬力）以上的柴油機(jī)可以全方位為各種工程機(jī)械，甚至所有需要柴油機(jī)動(dòng)力的各種機(jī)械配套，在技術(shù)上可以完全滿足最苛刻的歐II、歐III排放標(biāo)準(zhǔn)，甚至可以達(dá)到歐IV、歐V排放標(biāo)準(zhǔn)[8]。 在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)等現(xiàn)代化信息技術(shù)正對(duì)人類?的生產(chǎn)生活產(chǎn)生著前所未有的影響。這些信息技術(shù)的進(jìn)步，為今后制造業(yè)的發(fā)展，設(shè)計(jì)方法與制造技術(shù)模式的改變指明了方向，為數(shù)字化設(shè)計(jì)資源與制造資源的遠(yuǎn)程共享，進(jìn)一步提高產(chǎn)品開發(fā)效率奠定了基礎(chǔ)。這一點(diǎn)已經(jīng)引起了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，并且有很多科研學(xué)者已經(jīng)投入到了這方面的研究。目前在液壓領(lǐng)域中，特別是中小企業(yè)在進(jìn)行液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，存在著零部件種類繁多、系統(tǒng)集成復(fù)雜、參考資料缺乏等一系列困難，而遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)服務(wù)可以解決這些問題。為減輕液壓設(shè)計(jì)人員的工作負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化設(shè)計(jì)模式的轉(zhuǎn)變以及設(shè)計(jì)資源、技術(shù)資源和產(chǎn)品信息的共享。 1.5 課題的來源及研究的目的和意義 課題來源于哈爾濱通用液壓機(jī)械制造有限公司。 研究的目的：通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要學(xué)習(xí)掌握綜合運(yùn)用液壓傳動(dòng)、機(jī)械設(shè)計(jì)、工程系統(tǒng)等課程中所學(xué)理論知識(shí)的能力；著重突出液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的獨(dú)立性和實(shí)用性，培養(yǎng)和提高獨(dú)立分析問題和解決實(shí)際問題的能力，為今后適應(yīng)工作崗位和創(chuàng)造性地開展工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 研究的意義：組合機(jī)床是以系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量的專用部件組成的專用機(jī)床。它適宜于在大批、大量生產(chǎn)中對(duì)一種或幾種類似零件的一道或幾道工序進(jìn)行加工。這種機(jī)床既有專用機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)率和自動(dòng)程度較高的特點(diǎn)，又具有一定的重新調(diào)整能力，以適應(yīng)工件變化的需要。其中液壓系統(tǒng)是組合機(jī)床必不可少的部分，由于液壓傳動(dòng)的各種元件，可以根據(jù)需要方便、靈活地來布置，而且重量輕、體積小、運(yùn)動(dòng)慣性小、反應(yīng)速度快，還可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。 1.6 課題的研究?jī)?nèi)容 對(duì)現(xiàn)有的臥式組合鉆孔機(jī)床液壓系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)研和分析，明確組合鉆床液壓系統(tǒng)的工作機(jī)理和分類，設(shè)計(jì)組合鉆床液壓系統(tǒng)中的相關(guān)部分，并對(duì)其進(jìn)行總結(jié)。其中包括： （1）分析現(xiàn)有組合鉆床的組成和工作原理； （2）設(shè)計(jì)組合鉆床液壓油源系統(tǒng)原理圖； （3）設(shè)計(jì)組合鉆床液壓油源； （4）設(shè)計(jì)液壓缸的裝配圖； （5）設(shè)計(jì)液壓缸的部分零件圖； （6）設(shè)計(jì)系統(tǒng)所需的閥塊裝配圖； （7）設(shè)計(jì)閥塊的零件圖； （8）撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。 第2章 組合鉆孔機(jī)床液壓系統(tǒng)分析 2.1 YT4543型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)分析 2.1.1 YT4543型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)圖 圖2-1為YT4543型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)圖，下面以實(shí)現(xiàn)二次工作進(jìn)給的自動(dòng)循環(huán)為例，說明其工作原理[3]。 1-過濾器；2-限壓式變量泵；3，6，10-單向閥；4-背壓閥；5-順序閥； 7-電液磁換向閥；8,9-調(diào)速閥；11-下行程閥；12-電磁閥；13-壓力繼電器 圖2-1 YT4543型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)圖 2.1.2 YT4543型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)工作過程 1．快進(jìn) 按下啟動(dòng)按鈕，電磁鐵1YA通電，電磁換向閥7的先導(dǎo)閥左位，液動(dòng)換向閥在控制壓力油作用下將作為接入系統(tǒng)。 進(jìn)油路 油箱→過濾器1→泵2→單向閥3→閥7→閥11→液壓缸左腔 回油路 液壓缸右腔→閥7→單向閥6→閥11→液壓缸左腔 2．第一次工進(jìn) 當(dāng)滑臺(tái)快進(jìn)到預(yù)定位置時(shí)，壓下行程閥11，切斷快進(jìn)通道，這時(shí)壓力油經(jīng)調(diào)速閥8、電磁閥12進(jìn)入液壓缸左腔。由于液壓泵供油壓力高，順序閥5已被打開。 進(jìn)油路 油箱-過濾器1→泵2→單向閥3→閥7→調(diào)速閥8→閥12→液壓缸左腔 回油路 液壓缸右腔→閥7→順序閥5→背壓閥4→油箱 3．第二次工進(jìn) 一工進(jìn)結(jié)束時(shí)，擋塊壓下行程閥開關(guān)使電磁鐵3YA通電，這時(shí)壓力油經(jīng)調(diào)速閥8和9進(jìn)入液壓缸的左腔液壓缸右腔的回油路線與一工進(jìn)時(shí)相同。此時(shí)，變量泵輸出的流量自動(dòng)與二工進(jìn)調(diào)速閥9的開口相適應(yīng)。 4．死擋鐵停留 當(dāng)滑臺(tái)以二工進(jìn)速度進(jìn)行碰到死檔鐵時(shí)，滑臺(tái)即停留在死擋鐵處，此時(shí)液壓缸左腔壓力升高，使壓力繼電器13動(dòng)作，發(fā)出電信號(hào)給時(shí)間繼電器。停留時(shí)間由時(shí)間電器調(diào)定。 5．快退 停留結(jié)束后，時(shí)間繼電器發(fā)出信號(hào)，使電磁鐵1YA、3YA斷電，2YA通電，電液磁換向閥7的先導(dǎo)閥右位工作，液動(dòng)換向閥在控制壓力油作用下將右位接入系統(tǒng)。 進(jìn)油路 泵2→單向閥3→閥7→液壓缸右腔 回油路 液壓缸左腔→閥10→閥7→油箱 6．原位停止 當(dāng)滑快退到原位時(shí)，擋塊壓下終點(diǎn)行程開關(guān)，使電磁鐵2YA斷電，電磁先導(dǎo)閥和液動(dòng)換向閥都處于中位液壓缸兩腔油路封閉，滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)。這時(shí)泵輸出的油液經(jīng)閥3和閥7進(jìn)入油箱，泵在低壓卸荷。 2.1.3 YT4543型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)分析 （1）采用容積節(jié)流調(diào)速回路，無溢流功率損失，系統(tǒng)效率較高，且能保證穩(wěn)定的低速運(yùn)動(dòng)，較好的速度剛性和較大的調(diào)速范圍。 （2）限壓式變量泵加上差動(dòng)連接的快速回路，即解決了快慢速度相差懸殊的難題，又使能量利用經(jīng)濟(jì)合理。 （3）采用行程閥實(shí)現(xiàn)快慢速換接，使動(dòng)作的可靠性、轉(zhuǎn)換精度和平穩(wěn)性都較高。一工進(jìn)和二工進(jìn)之間的轉(zhuǎn)換，由于通過調(diào)速閥8的流量很小，采用電磁閥式換接已能保證所需的轉(zhuǎn)換精度。 （4）限壓式變量泵本身就能按預(yù)先調(diào)定的壓力限制其最大工作壓力，故在采用限壓式變量泵的系統(tǒng)中，一般不需要另外設(shè)置安全閥。 （5）采用換向閥式低壓卸荷回路，可以減少能量損耗，結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單。 （6）采用三位五通電液換向閥，具有換向性能好，滑臺(tái)可在任意位置停止，快進(jìn)時(shí)構(gòu)成差動(dòng)連接等優(yōu)點(diǎn)。 2.2 雙泵動(dòng)力滑臺(tái)供油液壓系統(tǒng) 2.2.1 雙泵供油動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)圖 圖2-2為雙泵供油動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)圖，下面以實(shí)現(xiàn)一次工作進(jìn)給的自動(dòng)循環(huán)為例，說明其工作原理。 1-雙聯(lián)葉片泵；2-溢流閥；3，4，8-單向閥；5-三位五通電磁換向閥； 6-壓力繼電器；7-單向行程調(diào)速閥；9-背壓閥；10-外控順序閥； 11-壓力表；12-壓力表開關(guān)；13-壓力繼電器 圖2-2 雙泵供油液壓系統(tǒng)圖 2.2.2 雙泵供油液壓系統(tǒng)工作過程 1．快進(jìn) 快進(jìn)如圖2-2所示，按下啟動(dòng)按鈕，電磁鐵1YA通電，由泵1輸出地壓力油經(jīng)三位五通換向閥5的左側(cè)，這時(shí)的主油路為： 進(jìn)油路：泵→單向閥3、4→三位五通換向閥2（1YA得電）→單向行程調(diào)速閥7→液壓缸左腔。 回油路：液壓缸右腔→三位五通換向閥5（1YA得電）→單向閥8→單向行程調(diào)速閥7→液壓缸左腔。 由此形成液壓缸兩腔連通，實(shí)現(xiàn)差動(dòng)快進(jìn)，由于快進(jìn)負(fù)載壓力小，系統(tǒng)壓力低，變量泵輸出最大流量。 2．工進(jìn) 當(dāng)滑臺(tái)快到預(yù)定位置時(shí)，此時(shí)要工進(jìn)。擋塊壓下單向行程調(diào)速閥7內(nèi)的行程閥，切斷了該通路，這時(shí)，壓力油只能經(jīng)過單向行程調(diào)速閥7的調(diào)速閥進(jìn)入液壓缸的左腔。由于減速時(shí)系統(tǒng)壓力升高，變量泵的輸出油量便自動(dòng)減小，且與調(diào)速閥開口向適應(yīng)，此時(shí)液控順序閥10打開，單向閥8關(guān)閉，切斷了液壓缸的差動(dòng)連接油路，由于閥3壓力升高，背壓閥9被打開，液壓缸右腔的回油經(jīng)背壓閥9流回油箱，這樣經(jīng)過調(diào)速閥就實(shí)現(xiàn)了液壓油的速度下降，從而實(shí)現(xiàn)減速，其主油路為： 進(jìn)油路：泵 →單向閥3→三位五通換向閥5（1YA得電）→單向行程調(diào)速閥7→液壓缸左腔。 回油路：液壓缸右腔→三位五通換向閥5→背壓閥9→液控順序閥10→油箱。 3．死擋鐵停留 當(dāng)滑臺(tái)完成工進(jìn)進(jìn)給碰到死鐵時(shí)，滑臺(tái)即停留在死擋鐵處，此時(shí)液壓缸左腔的壓力升高，使壓力繼電器6發(fā)出信號(hào)給時(shí)間繼電器，滑臺(tái)停留時(shí)間由時(shí)間繼電器調(diào)定。 4．快退 滑臺(tái)停留時(shí)間結(jié)束后，時(shí)間繼電器發(fā)出信號(hào)，使電磁鐵1YA斷電，2YA通電，這時(shí)三位五通換向閥5接通右位，因滑臺(tái)返回時(shí)的負(fù)載小，系統(tǒng)壓力下降，變量泵輸出流量又自動(dòng)恢復(fù)到最大，滑快速退回，其主油路為： 進(jìn)油路：泵 →單向閥3、4→三位五通換向閥5（2YA得電）→液壓缸右腔。 回油路：液壓缸左腔→單向行程調(diào)速閥7→三位五通換向閥5（右位）→油箱。 5．原位停止 當(dāng)滑臺(tái)退回到原位時(shí)，擋塊壓下單向行程調(diào)速閥7的原位行程開關(guān)，發(fā)出信號(hào)，使2YA斷電，換向閥處于中位，液壓兩腔油路封閉，滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)。 2.2.3 雙泵供油液壓系統(tǒng)分析 該液壓系統(tǒng)采用雙泵供油，系統(tǒng)的功率損失小、效率高、節(jié)約能源。 再回路上設(shè)有背壓閥，提高了滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。把調(diào)速閥設(shè)在進(jìn)油路上，具有啟動(dòng)沖擊小、便于壓力繼電器發(fā)訊控制、容易獲得較低速度。 2.3帶蓄能器的動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng) 2.3.1帶蓄能器的動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)圖 圖2-3為帶蓄能器動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)圖，下面以實(shí)現(xiàn)一次工作進(jìn)給的自動(dòng)循環(huán)為例，說明其工作原理[10]。 1-蓄能器；2-截止閥；4，6，11，14-單向閥；5，17-壓力繼電器；7-限壓式變量葉片泵；8，12，15-調(diào)速閥；9-三位四通電磁換向閥；10-順序背壓閥；13，16-行程閥 圖2-3 帶蓄能器的動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)圖 2.3.2帶蓄能器的動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)工作過程 1．快進(jìn) 快進(jìn)如圖所示，按下啟動(dòng)按鈕，電磁鐵1YA通電，三位四通電磁換向閥左位，截止閥2打開，順序背壓閥無背壓，因此處于左位。 進(jìn)油路分兩個(gè)方向進(jìn)入油路。 ① 液壓泵7→單向閥6→節(jié)流閥8→電磁換向閥9→行程閥13→行程閥16→液壓缸左腔； ② 蓄能器1→截止閥2→節(jié)流閥3→單向閥4→電磁換向閥9→油箱； 回油路：液壓缸右腔→順序背壓閥10→電磁換向閥9→油箱。 2．一工進(jìn) 當(dāng)滑臺(tái)快進(jìn)結(jié)束，液壓缸處于工進(jìn)開始位置，此時(shí)液壓缸擋塊把行程閥13的推桿壓下，行程閥13關(guān)閉，截止閥2關(guān)閉，順序背壓閥有背壓，因此處于右位。 進(jìn)油路：液壓泵7→單向閥6→節(jié)流閥8→電磁換向閥9→調(diào)速閥12→行程閥16→液壓缸左腔； 回油路：液壓缸右腔→順序背壓閥10→電磁換向閥9→油箱。 3．二工進(jìn) 當(dāng)滑臺(tái)完成一工進(jìn)后，液壓缸處于二工進(jìn)開始位置，此時(shí)液壓缸上的擋塊把行程閥16的推桿壓下，行程閥16關(guān)閉，回路中仍有背壓，順序閥處于右位，工作平穩(wěn)。 進(jìn)油路：液壓泵7→單向閥6→節(jié)流閥8→電磁換向閥9→調(diào)速閥12→調(diào)速閥15→液壓缸左腔； 回油路：液壓缸右腔→順序背壓閥10→電磁換向閥9→油箱。 4．死擋鐵停留 當(dāng)滑臺(tái)以二工進(jìn)速度進(jìn)行碰到死檔鐵時(shí)，滑臺(tái)即停留在死擋鐵處，此時(shí)液壓缸左腔壓力升高，使壓力繼電器17動(dòng)作，發(fā)出電信號(hào)給時(shí)間繼電器。停留時(shí)間由時(shí)間電器調(diào)定。 5．快退 停留結(jié)束后，時(shí)間繼電器發(fā)出信號(hào)，壓力繼電器17控制電磁鐵1YA斷電、2YA通電，電磁換向閥9右位，液壓缸有桿腔進(jìn)油，無桿腔回油，截止閥2打開蓄能器向油路供油，由于回油路壓力低，因此順序背壓閥回復(fù)到原位。 進(jìn)油路分兩個(gè)方向進(jìn)入油路。 ① 液壓泵7→單向閥6→節(jié)流閥8→電磁換向閥9→順序背壓閥10→液壓缸右腔； ② 蓄能器1→截止閥2→節(jié)流閥3→單向閥4→電磁換向閥9→順序背壓閥10→油箱； 回油路：液壓缸左腔→單向閥14→單向閥11→電磁換向閥9→油箱。 6．原為停止 當(dāng)滑臺(tái)完成一個(gè)動(dòng)作循環(huán)后，電磁鐵1YA和2YA都斷電，電磁換向閥9處于中位，此時(shí)單向閥4出口壓力升高，單向閥關(guān)閉，蓄能器停止供油，由于電磁換向閥9采用了O型中位機(jī)能，液壓泵不能夠通過換向閥的中位實(shí)現(xiàn)卸荷，系統(tǒng)停止工作。 2.3.3 帶蓄能器的動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)分析 （1）系統(tǒng)采用了“限壓是變量葉片泵—調(diào)速閥—背壓閥”調(diào)速回路，采用容積節(jié)流調(diào)速回路并在回油上設(shè)有背壓閥，能保證系統(tǒng)調(diào)速范圍寬、低速穩(wěn)定性好的要求。 （2）節(jié)流閥串聯(lián)實(shí)現(xiàn)二次進(jìn)給，兩次工進(jìn)速度的換接采用由電磁閥切換的調(diào)速閥串聯(lián)的回路，保證了換接精度，避免換接時(shí)滑臺(tái)前沖，且油路的布局簡(jiǎn)單、靈活。 （3）系統(tǒng)回路中的單向閥作用不同，子系統(tǒng)中與節(jié)流閥和行程閥并聯(lián)的單向閥是為了防止油液倒流，而蓄能器與系統(tǒng)連接的單向閥是為了防止回路之間的動(dòng)作干涉。由于單向閥的存在，工進(jìn)和快進(jìn)系統(tǒng)互不干涉[11]。 （4）節(jié)流閥同時(shí)起到調(diào)速、防止子系統(tǒng)之間油路相互干涉、增加阻尼和防止沖擊的作用。 第3章 臥式單面多軸鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 明確系統(tǒng)要求 加工對(duì)象為變速箱箱體孔，材料為鑄鐵（硬度HB = 240），該鉆孔機(jī)床主軸箱上有16根主軸，加工14個(gè)?13.9的孔和兩?8.5的孔；并對(duì)這16個(gè)孔進(jìn)行擴(kuò)孔加工；刀具為高速鋼組合鉆頭，工件重400kg，加工動(dòng)作順序如下 動(dòng)力滑臺(tái)快速趨近工件→一工進(jìn)（鉆孔加工）→二工進(jìn)（擴(kuò)孔加工）→加工結(jié)束快退→原位停止。 工作負(fù)載：工作切削阻力，一工進(jìn)時(shí)軸向阻力Ft2 = 1400（N），二工進(jìn)時(shí)軸向阻力Ft2 = 8000（N）；滑臺(tái)移動(dòng)質(zhì)量m = 510kg； 工作速度：快進(jìn)v快 = 3.5m/min ≈ 0.06m/s；v快退 = v快進(jìn) 一工進(jìn)v1 = （80～100）mm/min = （1.33～1.67）×10-3 m/s 二工進(jìn)v2 = （30～50）mm/min = （5～8.33）×10-4 m/s 加減速時(shí)間：Δt＝0.2 s。 滑臺(tái)移動(dòng)行程：快進(jìn)s = 200mm，一工進(jìn)s1 = 100mm，二工進(jìn)s2 = 50mm 滑臺(tái)導(dǎo)軌型式：平導(dǎo)軌。靜摩擦系數(shù)fs = 0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)：fd = 0.1. 工作性能要求：運(yùn)動(dòng)速度要平穩(wěn)，滑臺(tái)往復(fù)次數(shù)不大于30次/分，液壓缸效率η = 0.9。 3.2 負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析 3.2.1 工作負(fù)載 由于切削原理可知，高速鋼鉆頭鉆鑄鐵孔時(shí)的軸向切削力與鉆頭直徑D(mm)、每轉(zhuǎn)進(jìn)給量s(mm/r)和鑄件硬度HB之間的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式為 根據(jù)組合鉆床加工的特點(diǎn)，鉆孔時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速n和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量s可選用下列數(shù)值。 對(duì)?13.9mm的孔來說，r/min，mm/r。 對(duì)?8.5mm的孔來說， r/min，mm/r。 利用上式，求得 N=30468N 3.2.2 慣性負(fù)載 N 式中 Fm——慣性負(fù)載(N)； m——滑臺(tái)和工件的總質(zhì)量(kg)； ——單位是時(shí)間速度變化量(m/s)。 3.2.3 阻力負(fù)載 靜摩擦阻力 N 動(dòng)摩擦阻力 N 式中 fs——靜摩擦系數(shù)； fd——?jiǎng)幽Σ料禂?shù)； g——重力加速度(m/s2)。 液壓缸的機(jī)械效率取，由此得出液壓缸在各工作階段的負(fù)載如表3-1所示[13]。 表3-1 液壓缸在各工作階段的負(fù)載值 工況 負(fù)載組成 負(fù)載值F/N 推力/N 啟動(dòng) 1783.6 1982 加速 1164.8 1294 快進(jìn) 891.8 991 一工進(jìn) FtI 32759.8 36400 二工進(jìn) FtⅡ 39359.8 43733 快退 891.8 991 3.2.4 負(fù)載圖和速度圖的繪制 已知滑臺(tái)移動(dòng)行程快進(jìn)s=200mm、一工進(jìn)mm，二工進(jìn)mm，快退mm。負(fù)載圖按上面計(jì)算的數(shù)據(jù)繪制，如圖3-1（a）所示。速度圖則按已知數(shù)據(jù)3.5m/min、0.1m/min、=0.05m/min如圖3-1（b）所示。 (a) 負(fù)載圖 （b）速度圖 圖3-1 組合機(jī)床液壓缸的負(fù)載圖和速度圖 3.3 液壓缸主要參數(shù)的確定 液壓缸內(nèi)徑D和工作壓力選擇及況圖繪制 根據(jù)快進(jìn)與快退速度相等要求，液壓缸可選擇為差動(dòng)結(jié)構(gòu)形式，即(為大腔面積，為小腔面積)，活塞上力平衡方程（穩(wěn)態(tài)）為：[14]。 組合機(jī)床為半精加工設(shè)備，取工作壓力MPa；背壓可取=0.5MPa同時(shí)考慮到鉆孔結(jié)束時(shí)可能發(fā)生前沖現(xiàn)象，取=0.8MPa；最大負(fù)載=43733N。 m=0.012m m ， d=0.0874m 式中 d——活塞桿直徑(m)。 按GB/T2348-1993[15]將這些直徑圓整成標(biāo)準(zhǔn)值，為D=125mm，d=90mm。由此求得液壓缸兩腔實(shí)際有效面積為 cm，cm 根據(jù)上述D與d的值可估算液壓缸在個(gè)各工作階段中的壓力、流量和功率，如表3-2所示，并據(jù)此繪出工況圖如圖3-2所示。 表3-2 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/MPa 進(jìn)油腔壓力/MPa 輸入流量/L·min 輸入功率 P/kW 計(jì)算式 啟動(dòng) 1982 0 0.31 , 加速 1294 1.17 0.67 , 恒速 991 1.12 0.62 22.26 0.23 , 一工進(jìn) 36400 0.8 3.35 1.23 0.07 , 二工進(jìn) 43733 0.8 3.95 0.61 0.04 , 啟動(dòng) 1982 P=0 0.34 , 加速 1294 0.5 1.26 , 恒速 991 0.5 1.21 20.69 0.42 , 圖3-2 組合機(jī)床液壓缸工況圖 3.4 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 根據(jù)組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)和工況分析，所設(shè)計(jì)機(jī)床對(duì)調(diào)速范圍、低速穩(wěn)定性有一定要求，因此速度控制是該機(jī)床要解決的主要問題。速度的換接、穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)是該機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。此外，與所有液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求一樣，該組合機(jī)床液壓系統(tǒng)應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，節(jié)約能源，工作可靠[16]。 3.4.1 選用執(zhí)行元件 因系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)要求正向快進(jìn)和工進(jìn)，反向快退，且快進(jìn)，快退速度相等，因此選用單活塞桿液壓缸，快進(jìn)時(shí)差動(dòng)連接，無桿腔面積等于有桿腔面積的兩倍。 3.4.2 速度控制回路的選擇 圖3-2表明，所設(shè)計(jì)組合機(jī)床液壓系統(tǒng)在整個(gè)工作循環(huán)過程中所需要的功率較小，系統(tǒng)的效率和發(fā)熱問題并不突出，因此考慮采用節(jié)流調(diào)速回路即可。雖然節(jié)流調(diào)速回路效率低，但適合于小功率場(chǎng)合，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。該機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)要求有較好的低速穩(wěn)定性和速度-負(fù)載特性，因此有三種速度控制方案可以選擇，即進(jìn)口節(jié)流調(diào)速、出口節(jié)流調(diào)速、限壓式變量泵加調(diào)速閥的容積節(jié)流調(diào)速[16]。 鉆鏜加工屬于連續(xù)切削加工，加工過程中切削力變化不大，因此鉆削過程中負(fù)載變化不大，但要求泵輸出不同的流量，所以采用容積節(jié)流調(diào)速回路。由于在鉆頭鉆入鑄件表面及孔被鉆通時(shí)的瞬間，存在負(fù)載突變的可能，因此考慮在工作進(jìn)給過程中采用具有壓差補(bǔ)償?shù)倪M(jìn)口調(diào)速閥的調(diào)速方式，且在回油路上設(shè)置背壓閥。 由于選定了容積節(jié)流調(diào)速方案，所以油路采用開式循環(huán)回路，以提高散熱效率，防止油液溫升過高。 3.4.3 選擇快速運(yùn)動(dòng)和換向回路 根據(jù)本設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)方式和要求，采用差動(dòng)連接快速運(yùn)動(dòng)回路來實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)。即快進(jìn)時(shí)，由限壓式變量泵供油，液壓缸實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接。 本設(shè)計(jì)采用二位二通電磁閥的速度換接回路，控制由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)。與采用行程閥相比，電磁閥可直接安裝在液壓站上，另外采用液控順序閥與單向閥來切斷差動(dòng)油路。因此速度換接回路與壓力控制形式。 3.4.4 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 選定調(diào)速方案和液壓基本回路后，再增添一些必要的元件和配置一些輔助性油路，如控制油路、潤(rùn)滑油路、測(cè)壓油路等，并對(duì)回路進(jìn)行歸并和整理，可將液壓回路合成為液壓系統(tǒng)，即組成如圖3-3所示的液壓系統(tǒng)圖。 1-過濾器；2-限壓式變量泵；3，6-單向閥；4-背壓閥；5-順序閥； 7-電液磁換向閥；8，10-單向調(diào)速閥；9，11-電磁閥；12-壓力繼電器 3-3 組合鉆床動(dòng)力滑臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖 為便于觀察調(diào)整壓力，在液壓泵的進(jìn)口處，順序閥和液壓腔進(jìn)口處設(shè)置測(cè)壓點(diǎn)，并設(shè)置多點(diǎn)壓力表開關(guān)，這樣只需一個(gè)壓力表即能觀察各壓力。要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)作，即要求實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作順序?yàn)椋簡(jiǎn)?dòng)→加速→快進(jìn)→減速→一工進(jìn)→二工進(jìn)→快退→停止。則可得出液壓系統(tǒng)中各電磁鐵的動(dòng)作順序如表3-3所示。表中“+”號(hào)表示電磁鐵通電或行程閥壓下；“-”號(hào)表示電磁鐵斷電或行程閥復(fù)位。 表3-3 電磁鐵動(dòng)作表 電磁鐵 工況 1YA 2YA 3YA 4YA 快進(jìn) + - - - 一工進(jìn) + - + - 二工進(jìn) + - + + 快退 - + - - 停止 - - - - 3.4.5 液壓系統(tǒng)工作過程 1．快進(jìn) 按下啟動(dòng)按鈕，電磁鐵1YA通電，電磁換向閥7的先導(dǎo)閥左位，液動(dòng)換向閥在控制壓力油作用下將作為接入系統(tǒng)。 進(jìn)油路 油箱→過濾器1→泵2→單向閥3→閥7→閥9→閥11→液壓缸左腔 回油路 液壓缸右腔→閥7→單向閥6→閥9→閥11→液壓缸左腔 2．第一次工進(jìn) 當(dāng)滑臺(tái)快進(jìn)到預(yù)定位置時(shí)，電磁鐵3YA通電。 進(jìn)油路 油箱→過濾器1→泵2→單向閥3→閥7→調(diào)速閥8→閥10→液壓缸左腔 回油路 液壓缸右腔→閥7→順序閥5→背壓閥4→油箱 3．第二次工進(jìn) 一工進(jìn)結(jié)束時(shí)，電磁鐵4YA通電。 進(jìn)油路 油箱-過濾器1→泵2→單向閥3→閥7→調(diào)速閥8→調(diào)速閥10→液壓缸左腔 回油路 液壓缸右腔→閥7→順序閥5→背壓閥4→油箱 4．死擋鐵停留 當(dāng)滑臺(tái)以二工進(jìn)速度進(jìn)行碰到死檔鐵時(shí)，滑臺(tái)即停留在死擋鐵處，此時(shí)液壓缸左腔壓力升高，使壓力繼電器12動(dòng)作，發(fā)出電信號(hào)給時(shí)間繼電器。停留時(shí)間由時(shí)間電器調(diào)定。 5．快退 停留結(jié)束后，時(shí)間繼電器發(fā)出信號(hào)，使電磁鐵1YA斷電，2YA通電，電液磁換向閥7的先導(dǎo)閥右位工作，液動(dòng)換向閥在控制壓力油作用下將右位接入系統(tǒng)。 進(jìn)油路 泵2→單向閥3→閥7→液壓缸右腔； 回油路 液壓缸左腔→閥10→閥8→閥7→油箱。 6．原位停止 當(dāng)滑快退到原位時(shí)，使電磁鐵3YA、4YA斷電，再使電磁鐵2YA斷電，電磁先導(dǎo)閥和液動(dòng)換向閥都處于中位液壓缸兩腔油路封閉，滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)。這時(shí)泵輸出的油液經(jīng)閥3和閥 7進(jìn)入油箱。 3.4.6 液壓系統(tǒng)工作過程 （1）節(jié)流閥串聯(lián)實(shí)現(xiàn)二次進(jìn)給，兩次工進(jìn)速度的換接采用由電磁閥切換的調(diào)速閥串聯(lián)的回路，保證了換接精度，避免換接時(shí)滑臺(tái)前沖，且油路的布局簡(jiǎn)單、靈活。 （2）采用容積節(jié)流調(diào)速回路，無溢流功率損失，系統(tǒng)效率較高，且能保證穩(wěn)定的低速運(yùn)動(dòng)，較好的速度剛性和較大的調(diào)速范圍。 （3）限壓式變量泵加上差動(dòng)連接的快速回路，即解決了快慢速度相差懸殊的難題，又使能量利用經(jīng)濟(jì)合理。 （4）采用換向閥式低壓卸荷回路，可以減少能量損耗，結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單。 （5）采用三位五通電液換向閥，具有換向性能好，滑臺(tái)可在任意位置停止，快進(jìn)時(shí)構(gòu)成差動(dòng)連接等優(yōu)點(diǎn)。 3.5 液壓元件的選擇 3.5.1 確定液壓泵的規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率 本設(shè)計(jì)所使用液壓元件均為標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，因此只需確定各液壓元件的主要參數(shù)和規(guī)格，然后根據(jù)現(xiàn)有的液壓元件產(chǎn)品進(jìn)行選擇即可。 3.5.1.1 選擇液壓泵 （1）壓力確定 （3.95+0.5）=4.45MPa（進(jìn)油管上壓力損失取0.5MPa）=5.56MPa 式中 ——最大工作壓力(MPa)； ——油管的最大工作壓力（MPa）； ——泵的最大工作壓力（MPa）。 （2）流量的確定 L/min=24.5L/min 指同時(shí)是動(dòng)作的液壓缸所需流量的最大值，指泄漏系數(shù)取1.2。 （3）液壓泵的校驗(yàn) 根據(jù)為5.56MPa，為24.5L/min，查手冊(cè)是YBX-25。 該泵技術(shù)參數(shù)：mL/r，=6.3MPa，r/min，， ，L/min。 3.5.1.2 選擇電動(dòng)機(jī) 由于工況液壓最大輸入功率再快進(jìn)階段，可按此階段估算電動(dòng)機(jī)功率，由于工況圖中壓力值不包括由泵到液壓缸這段管路的壓力損失，再快退時(shí)這段路的壓力損失若取MPa，則電動(dòng)機(jī)功率為 kW 選用Y90S-4型電動(dòng)機(jī)，其額定功率為1.1kW。 3.5.2 選其它元件及輔助元件 （1）確定閥類元件及輔件 根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過各閥類元件及輔件的實(shí)際流量，查閱產(chǎn)品樣本，選出的閥類元件和輔件規(guī)格如表3-4所示。 表3-4 液壓元件規(guī)格及型號(hào) 序號(hào) 元件名稱 流量（L/min） 型號(hào) 1 過濾器 32.6 Wu-16×180 2 變量泵 32.6 YBX-25 3 單向閥 32.6 S20P1B 4 背壓閥 1.227 DBDS6P102.5 5 順序閥 1.227 DZC1023021XY 6 單向閥 22.26 S10P1B 7 電液換向閥 65.2 35D-25B 8 調(diào)速閥 1.227 AQF3-E6B 9 電磁閥 1.227 22D2-10BH 10 調(diào)速閥 20.69 AQF3-E10B 11 電磁閥 0.614 22D2-10BH 12 壓力繼電器 22.26 HEDI0A40B10 13 壓力表 YN-60 （2）確定管道尺寸 本設(shè)計(jì)按主油路差動(dòng)時(shí)流量65.2L/min，壓油管允許流量為4m/s，則內(nèi)徑 mm=18.6mm 吸油流量q為32.6L/min，v取1.5m/s， mm=21.44mm 回油流量q為32.6L/min，v取1.5m/s，與吸油管尺寸相同，d取圓整值，內(nèi)徑d為20mm，外徑D為28mm。 （3）油箱選擇 L 由于考慮到散熱取大值，按GB2876-1981規(guī)定去接近的標(biāo)準(zhǔn)值V為250L。 （4）系統(tǒng)油液溫升驗(yàn)算 系統(tǒng)在工作中絕大部分時(shí)間處于工作階段，所以可按工作狀態(tài)來計(jì)算溫升。 液壓泵工作狀態(tài)壓力p為4.5MPa，此時(shí)效率0.1。 cm=0.98L/min cm=0.37L/min kW，kW kW =0.049kW kW =0.022kW kW=0.686kW kW=0.256kW 式中 ——一工進(jìn)泵的流量（L/min）； ——二工進(jìn)泵的流量（L/min）； ——一工進(jìn)泵的輸入功率（kW）； ——二工進(jìn)泵的輸入功率（kW）； ——一工進(jìn)泵的輸出功率（kW）； ——二工進(jìn)泵的輸出功率（kW）； ——一工進(jìn)泵的輸入功率（kW）； ——液壓缸一工進(jìn)推力（N）； ——液壓缸二工進(jìn)推力（N）； ——一工進(jìn)泵的功率損失（kW）； ——二工進(jìn)泵的功率損失（kW）。 當(dāng)油箱的高、寬、長(zhǎng)比例在1:1:1到1:2:3范圍內(nèi)，且油面高度為油箱高度的80％時(shí)，油箱散熱面積近似為 m=2.58 m 假定系統(tǒng)的散熱情況一般，kW/(cm?℃),系統(tǒng)溫升為 ℃=26.6℃ 溫升沒有超出允許范圍，所以液壓系統(tǒng)中不需要設(shè)置冷卻器。 第4章 組合鉆孔機(jī)床液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1 動(dòng)力滑臺(tái)液壓站結(jié)構(gòu)圖 液壓站是由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、液壓泵、油箱、節(jié)流閥、溢流閥等構(gòu)件在一起的液壓裝置，按驅(qū)動(dòng)要求流向、壓力和流量供油，適用于各個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置機(jī)械上，這種液壓系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)各種規(guī)定的工作。它是在工業(yè)革命時(shí)代發(fā)明的，現(xiàn)在廣泛用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域及汽車制動(dòng)上。 本系統(tǒng)中液壓站的主要作用是為動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)提供和收集液壓油，同時(shí)控制液壓油的流向、壓力和流量，從而實(shí)現(xiàn)液壓缸的各個(gè)運(yùn)動(dòng)形式。動(dòng)力滑臺(tái)液壓站裝配如圖4-1所示。 圖4-1 動(dòng)力滑臺(tái)液壓站裝配圖 4.2 閥塊總裝結(jié)構(gòu)圖 閥塊總裝的閥塊采用的是液壓集成塊的形式，閥塊總裝配圖是由閥塊、閥、閥塊底座等組成，其作用是控制液壓油的流向。閥塊總裝配圖如圖4-2所示。 圖4-2 閥塊總裝配圖 4.3 閥塊結(jié)構(gòu)圖 閥塊就是一個(gè)小型的回路，把各部分用得到的閥，通過閥塊上油孔集合到一起。ZHZ-01-02-02閥塊如圖4-3，ZHZ-01-02-03閥塊如圖4-4。 圖4-3 ZHZ-01-02-02閥塊零件圖 圖4-4 ZHZ-01-02-03閥塊零件圖 4.4 液壓缸結(jié)構(gòu)圖 本畢業(yè)設(shè)計(jì)的液壓缸主要作用是驅(qū)動(dòng)動(dòng)力滑臺(tái)的運(yùn)動(dòng)。 4.4.1 缸筒與缸蓋的連接形式 缸筒與缸蓋的連接形式為法蘭連接形式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加