半自動(dòng)液壓專用銑床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
半自動(dòng)液壓專用銑床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì),半自動(dòng)液壓專用銑床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì),半自動(dòng),液壓,專用,銑床,系統(tǒng),設(shè)計(jì)
半自動(dòng)專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要通過對半自動(dòng)專用銑床液壓系統(tǒng)的工況要求和工作原理的理解,制定了液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。在設(shè)計(jì)過程中最主要的是液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì),并掌握液壓系統(tǒng)的原理,以及液壓系統(tǒng)的典型零件裝配圖的認(rèn)識。采用計(jì)算機(jī)軟件既可以極大地提高編程質(zhì)量又增加計(jì)算的準(zhǔn)確性。 整個(gè)主要設(shè)計(jì)過程分成六個(gè)部分:參數(shù)的選擇、方案的制定、圖卡的編制、專用銑床的設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及最后有關(guān)的驗(yàn)算。主體部分基本在圖的編制和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)兩部分中完成的。關(guān)鍵詞:半自動(dòng);銑床;液壓系統(tǒng);設(shè)計(jì)Abstractthrough understanding of principles of the hydraulic system of Semi-automatic Special Milling machineand working condition demands, Developed a hydraulic system design. The most important is the hydraulic system design and application.Using software programming can greatly enhance both the quality and accuracy of the calculated added. Through a lot of data collection and deeply study and research, this paper puts forward a set of requirements based on parameters of hydraulic system for semi-automatic milling machine design methods.Through the computer programming, the method is proven, which finally can meet the requirements to achieve.Key words:Semi-automatic; Milling machines; Hydraulic System; design 目錄1.1 液壓傳動(dòng)的定義41.2 液壓傳動(dòng)的發(fā)展概況41.3 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)5第二章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)72.1 設(shè)計(jì)目的72.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求72.2.1 機(jī)床類型及動(dòng)作循環(huán)要求72.2.2 機(jī)床對液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的具體參數(shù)要求72.3 負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析82.4 液壓缸參數(shù)82.4.1 初選液壓缸工作壓力82.4.2 計(jì)算液壓缸主要尺寸92.4.3 計(jì)算液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率92.5 擬定液壓系統(tǒng)圖102.5.1 選擇基本回路102.5.2 組成系統(tǒng)圖112.5.3 液壓系統(tǒng)工作原理112.5.4 技術(shù)特點(diǎn)133.1 驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失143.2 估計(jì)系統(tǒng)效率、發(fā)熱和溫升17第四章 結(jié)論18參考文獻(xiàn)19致 謝20第一章 緒論近十年來,液壓傳動(dòng)在防漏、治污、降噪、節(jié)能和材質(zhì)研究等各個(gè)方面都有長足的進(jìn)步,它和電子技術(shù)的結(jié)合也由拼裝、混合到整合,步步深入。時(shí)至今日,在盡可能小的空間內(nèi)傳出盡可能大的功率并加以精確控制這一點(diǎn)上,液壓傳動(dòng)已穩(wěn)居各種傳動(dòng)方式之首,無可替代。因此研究液壓系統(tǒng)是十分必要的。1.1 液壓傳動(dòng)的定義一部完整的機(jī)器是由原動(dòng)機(jī)(Prime Mover)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(Transmission Section)及控制部分(Control Section)、工作機(jī)(End-use Device)(含輔助裝置)組成。原動(dòng)機(jī)包括電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等。工作機(jī)即完成該機(jī)器之工作任務(wù)的直接工作部分,如剪床的剪刀,車床的刀架、車刀、卡盤等。由于原動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速變化范圍有限,為了適應(yīng)工作機(jī)的工作力和工作速度變化范圍較寬,以及其它操縱性能的要求,在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間設(shè)置了傳動(dòng)機(jī)構(gòu),其作用是把原動(dòng)機(jī)輸出功率經(jīng)過變換后傳遞給工作機(jī)。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通常分為機(jī)械傳動(dòng)(Mechanics)、電氣傳動(dòng)(Electrics)和流體傳動(dòng)(Fluid Power)機(jī)構(gòu)。流體傳動(dòng)是以流體為工作介質(zhì)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換、傳遞和控制的傳動(dòng)。它包括液壓傳動(dòng)(Hydraulic Power Transmission )、液力傳動(dòng)(Fluid drive)和氣壓傳動(dòng)(Pneumatics) 。液壓傳動(dòng)和液力傳動(dòng)均是以液體作為工作介質(zhì)來進(jìn)行能量傳遞的傳動(dòng)方式【1】。液壓傳動(dòng)主要是利用液體的壓力能來傳遞能量;而液力傳動(dòng)則主要是利用液體的動(dòng)能來傳遞能量。由于液壓傳動(dòng)有許多突出的優(yōu)點(diǎn),因此,它被廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造、工程建筑、石油化工、交通運(yùn)輸、軍事器械、礦山冶金、輕工、農(nóng)機(jī)、漁業(yè)、林業(yè)等各方面。同時(shí),也被應(yīng)用到航天航空、海洋開發(fā)、核能工程和地震預(yù)測等各個(gè)工程技術(shù)領(lǐng)域。 1.2 液壓傳動(dòng)的發(fā)展概況液壓傳動(dòng)相對于機(jī)械傳動(dòng)來說,它是一門新學(xué)科,從17世紀(jì)中葉帕斯卡提出靜壓傳動(dòng)原理,18世紀(jì)末英國制成第一臺水壓機(jī)算起,液壓傳動(dòng)已有23百年的歷史,只是由于早期技術(shù)水平和生產(chǎn)需求的不足,液壓傳動(dòng)技術(shù)沒有得到普遍地應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,對傳動(dòng)技術(shù)的要求越來越高,液壓傳動(dòng)技術(shù)自身也在不斷發(fā)展,特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間及戰(zhàn)后,由于軍事及建設(shè)需求的刺激,液壓技術(shù)日趨成熟。第二次世界大戰(zhàn)前后,成功地將液壓傳動(dòng)裝置用于艦艇炮塔轉(zhuǎn)向器,其后出現(xiàn)了液壓六角車床和磨床,一些通用機(jī)床到本世紀(jì)30年代才用上了液壓傳動(dòng)。第二次世界大戰(zhàn)期間,在兵器上采用了功率大、反應(yīng)快、動(dòng)作準(zhǔn)的液壓傳動(dòng)和控制裝置,它大大提高了兵器的性能,也大大促進(jìn)了液壓技術(shù)的發(fā)展。戰(zhàn)后,液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用,并隨著各種標(biāo)準(zhǔn)的不斷制訂和完善及各類元件的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化、系列化而在機(jī)械制造,工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車制造等行業(yè)中推廣開來。近30年來,由于原子能技術(shù)、航空航天技術(shù)、控制技術(shù)、材料科學(xué)、微電子技術(shù)等學(xué)科的發(fā)展,再次將液壓技術(shù)推向前進(jìn),使它發(fā)展成為包括傳動(dòng)、控制、檢測在內(nèi)的一門完整的自動(dòng)化技術(shù),在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門都得到了應(yīng)用,如工程機(jī)械、數(shù)控加工中心、冶金自動(dòng)線等。采用液壓傳動(dòng)的程度已成為衡量一個(gè)國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。今天,為了和最新技術(shù)的發(fā)展保持同步,液壓技術(shù)必須不斷創(chuàng)新不斷的提高和改進(jìn)元件和系統(tǒng)的性能,以滿足日益變化的市場需求。液壓技術(shù)的持續(xù)發(fā)展體現(xiàn)在如下一些重要的特征上【2】:(1)提高元件性能,創(chuàng)新新型元件,不斷小型化和微型化。(2)高度的組合化、集成化和模塊化。(3)和微電子技術(shù)相結(jié)合,走向智能化。(4)研究和開發(fā)特殊傳動(dòng)介質(zhì),推進(jìn)工作介質(zhì)多元化。1.3 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)(1)液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn) 1)體積小、重量輕,例如同功率液壓馬達(dá)的重量只有電動(dòng)機(jī)的1020%。因此慣性力較小,當(dāng)突然過載或停車時(shí),不會(huì)發(fā)生大的沖擊。 2)能在給定范圍內(nèi)平穩(wěn)的自動(dòng)調(diào)節(jié)牽引速度,并可實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速,且調(diào)速范圍最大可達(dá)1:2000(一般為1:100)。 3)換向容易,在不改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的情況下,可以較方便地實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換。4)液壓泵和液壓馬達(dá)之間用油管連接,在空間布置上彼此不受嚴(yán)格限制。 5)由于采用油液為工作介質(zhì),元件相對運(yùn)動(dòng)表面間能自行潤滑,磨損小,使用壽命長。 6)操縱控制簡便,自動(dòng)化程度高。 7)容易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。8)液壓元件實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化、便于設(shè)計(jì)、制造和使用。(2)液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn) 1)使用液壓傳動(dòng)對維護(hù)的要求高,工作油要始終保持清潔。 2)對液壓元件制造精度要求高,工藝復(fù)雜,成本較高。 3)液壓元件維修較復(fù)雜,且需有較高的技術(shù)水平。 4)液壓傳動(dòng)對油溫變化較敏感,這會(huì)影響它的工作穩(wěn)定性。因此液壓傳動(dòng)不宜在很高或很低的溫度下工作,一般工作溫度在-1560范圍內(nèi)較合適。5)液壓傳動(dòng)在能量轉(zhuǎn)化的過程中,特別是在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中,其壓力大,流量損失大,故系統(tǒng)效率較低。第二章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)目的本次設(shè)計(jì)屬于機(jī)械類科目,這一課題涉及液壓傳動(dòng)、力學(xué)、計(jì)算機(jī)制圖等多方面的知識,通過這次設(shè)計(jì)不僅能夠使我綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識,加深對知識的理解和運(yùn)用,而且鍛煉我的實(shí)際手動(dòng)能力和創(chuàng)新能力。進(jìn)一步加深了我對液壓系統(tǒng)工作原理的理解,使我更全面的了解半自動(dòng)專用液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程以及銑床在工作過程中的要求。2.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求半自動(dòng)專用銑床的液壓系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì),主要是明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求,確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù),進(jìn)行工況分析,擬定和分析液壓系統(tǒng)的傳動(dòng)方案,繪制液壓系統(tǒng)工作原理圖,計(jì)算和設(shè)計(jì)主要液壓元件,液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算,編寫說明書。設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)必須首先明確設(shè)計(jì)要求:(1)主機(jī)的用途、主要結(jié)構(gòu)、總統(tǒng)布局;主機(jī)對液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件在位置布置和空間尺寸以及質(zhì)量上的限制。(2)主機(jī)的工藝流程或工作循環(huán);液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方式及其工作范圍。(3)液壓執(zhí)行元件的負(fù)載和運(yùn)動(dòng)速度的大小及其變化范圍。(4)主機(jī)各液壓執(zhí)行元件的動(dòng)作順序或互鎖要求,各動(dòng)作的同步要求及同步精度。(5)對液壓系統(tǒng)工作性能、工作效率、自動(dòng)化程度等方面的要求。(6)液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件,如周圍介質(zhì)、環(huán)境溫度、濕度、塵埃情況、外界沖擊振動(dòng)等。(7)其他方面的要求,如液壓裝置在外觀、色彩、經(jīng)濟(jì)性等方面的規(guī)定或限制。2.2.1 機(jī)床類型及動(dòng)作循環(huán)要求本設(shè)計(jì)以一臺臥式半自動(dòng)專用銑床為例,要求設(shè)計(jì)出驅(qū)動(dòng)它的動(dòng)力滑臺的液壓系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)“手工上料按電鈕開始手工定位夾緊工作臺快進(jìn)銑削進(jìn)給鞏固總臺快退夾具松開手工卸料”的工作循環(huán)【3】。2.2.2 機(jī)床對液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的具體參數(shù)要求通過綜合比較,可以將液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定為如下:工進(jìn)速度 60-1000mm/min,移動(dòng)行程 400mm定位夾緊時(shí)間 1S夾緊缸負(fù)載力 5500N 工進(jìn)行程 150mm, 快進(jìn)、快退速度 4.5m/min,動(dòng)力滑臺采用半導(dǎo)軌 靜摩擦系數(shù) f=0.2 動(dòng)摩擦系數(shù) f=0.12.3 負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析(1)計(jì)算工作負(fù)載工作負(fù)載即為切削力,經(jīng)資料得【4】,切削力可為:F=30000N(2)計(jì)算工進(jìn)速度 工進(jìn)速度根據(jù)技術(shù)參數(shù)的要求去用:600-1000mm/min(3)計(jì)算摩擦負(fù)載靜摩擦阻力 F=uG (2-1) 動(dòng)摩擦阻力F=uG (2-2)(4)計(jì)算慣性負(fù)載 F= (2-3)2.4 液壓缸參數(shù)2.4.1 初選液壓缸工作壓力參照表2-2,初選液壓缸工作壓力p=4MPa。為使快進(jìn)、快退速度相等并使系統(tǒng)油源所需最大流量減小1/2倍,選用A=2A差動(dòng)液壓缸??爝M(jìn)時(shí)液壓缸作差動(dòng)連接,由于管路中有壓力損失,液壓缸有桿腔壓力p必須大于無桿腔壓力p,計(jì)算中取兩者之差=p-p=0.5MPa;同時(shí)還要注意到,啟動(dòng)瞬間活塞尚未移動(dòng),此時(shí)。工進(jìn)時(shí)為防止孔鉆通時(shí)負(fù)載突然消失發(fā)生前前沖現(xiàn)象,液壓缸回油腔應(yīng)有背壓,設(shè)此背壓為0.6MPa。同時(shí)假定,快退時(shí)間油壓損失為0.7MPa【6】。表2-2【3】 按負(fù)載選擇執(zhí)行元件工作壓力負(fù)載F/KN551010202030305050工作壓力p/MPa0.811.522.533445572.4.2 計(jì)算液壓缸主要尺寸由工進(jìn)時(shí)的推力式F=(pA-pA) 【7】計(jì)算液壓缸面積A=103.410(cm)(2-4)液壓缸直徑為 D= (2-5)取標(biāo)準(zhǔn)直徑D= 115mm;因?yàn)锳=2A,所以 d=0.7D【8】 (2-6)則液壓缸的有效面積 A=A-A=-(D-d)=50.2(cm) (2-7)2.4.3 計(jì)算液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率根據(jù)液壓缸的負(fù)載和速度要求及液壓缸的有效工作面積,可以計(jì)算出液壓缸工作過程中各階段的壓力、流量和功率。在計(jì)算過程中,工進(jìn)時(shí)因回油節(jié)流調(diào)速,背壓p=0.6MPa。計(jì)算公式及結(jié)果如表2-3所示。表2-3 各工況所需壓力、流量和功率工況計(jì)算公式F/N回油腔壓力p/Mpa進(jìn)油腔壓力p/Mpa輸入流量Q/(L/s)輸入功率P/KW快進(jìn)啟動(dòng)p=Q=AuP=pq218000.434-加速16501.360.86-恒速10901.250.750.50.375工進(jìn)p=q=Au P=pQ344220.63.630.0120.045快退啟動(dòng)p=q=AuP=pQ2180-0.48-加速16500.71.85-恒速10900.71.740.50.872.5 擬定液壓系統(tǒng)圖2.5.1 選擇基本回路(1)調(diào)速回路與油路循環(huán)形式的確定考慮到所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)功率較小,工作負(fù)載為阻力負(fù)載且工作中變化小,故選用進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路。如圖2-1,為選用的進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路。圖2-1 進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路為防止負(fù)載突然消失引起動(dòng)力部件前沖,在回油路上加背壓閥,由于系統(tǒng)選用節(jié)流調(diào)速方式,系統(tǒng)必然為開式循環(huán)系統(tǒng)。(2)油源形式的確定半自動(dòng)專用銑床的液壓系統(tǒng)的功率不大,為使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠,應(yīng)采用定量泵供油,泵的供油壓力和卸荷由電磁溢流閥控制,壓力可由壓力表及其開關(guān)顯示。(3)快速、換向與速度換接回路的確定液壓馬達(dá)的進(jìn)油和轉(zhuǎn)速由二位四通電磁換向閥和節(jié)流閥控制與調(diào)節(jié),考慮到在鉆頭不斷屑、切屑排除困難導(dǎo)致堵塞而使系統(tǒng)壓力升高,可設(shè)置壓力繼電器用于液壓馬達(dá)的扭轉(zhuǎn)保護(hù),在壓力升高時(shí)發(fā)出信號;液壓缸的工作壓力有減壓閥設(shè)定并通過壓力表及其開關(guān)顯示;液壓缸的運(yùn)動(dòng)方向由三位四通電磁換向閥控制,快慢速度換接由二位二通電磁換向閥控制,進(jìn)給通過節(jié)流閥回油節(jié)流調(diào)速。另外考慮到系統(tǒng)需要散熱,故在系統(tǒng)的總的回油管路上設(shè)置冷卻器。2.5.2 組成系統(tǒng)圖將所選擇的回路結(jié)合起來,并經(jīng)過修改和完善,便組成圖2-2所示的完整的液壓系統(tǒng)原理圖。2.5.3 液壓系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)啟動(dòng)后,電磁鐵1YA通電,液壓泵由卸荷轉(zhuǎn)為升壓并向液壓馬達(dá)和液壓缸同時(shí)供油狀態(tài)。電磁鐵5YA通電使換向閥6切換至右位,液壓泵1的壓力油經(jīng)換向閥6、節(jié)流閥9進(jìn)入液壓馬達(dá)14的壓油腔,液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)(同時(shí)馬達(dá)回油腔經(jīng)冷卻器5向油箱排油)。與此同時(shí),電磁鐵2YA通電使換向閥7切換至右位,泵1的壓力油經(jīng)減壓閥3換向閥7進(jìn)入液壓缸13的無桿腔(有桿腔油液經(jīng)閥11和7排回油箱),活塞桿驅(qū)動(dòng)鉆頭鐵速前進(jìn);當(dāng)固定于滑座前端的擋鐵碰觸行程開關(guān)SQ1時(shí),電磁鐵4YA通電使換向閥11切換至右位,則液壓缸無桿腔回油只能經(jīng)節(jié)流閥10和換向閥7回油,活塞桿變?yōu)槁俟みM(jìn),機(jī)床進(jìn)入鉆削階段,工進(jìn)速度由節(jié)流閥10的開度決定。工件孔鉆通后,擋鐵碰觸行程開關(guān)SQ2,電磁鐵3YA通電使換向閥7切換至左位,泵1的壓力油經(jīng)換向閥7、11進(jìn)入液壓缸13的有桿腔,使活塞桿連同滑座及其上的鉆頭快速后退,滑座后端的擋鐵碰觸行程開關(guān)SQ3時(shí),則后退停止,工件亦停轉(zhuǎn)。鉆削加工中,如出現(xiàn)鉆頭不斷屑、切屑排除困難,導(dǎo)致堵塞故障時(shí),則液壓馬達(dá)扭距增大,使馬達(dá)進(jìn)油壓力上升,當(dāng)壓力超過壓力繼電器12的設(shè)定值時(shí)發(fā)信使電磁鐵3YA通電,4YA斷電,換向閥7和11均切換至左位,泵1的壓力油進(jìn)入液壓缸13的有桿腔,活塞桿連鉆頭快速后退。待檢查或處理不斷屑故障后,重新工作。本設(shè)計(jì)中,為了使設(shè)計(jì)簡便,在變量泵與定量泵之間選擇了定量泵。定量泵是每轉(zhuǎn)的理論排量不變的泵。定量泵用于鎂合金熔化以及保溫熔爐,可定量供給鎂合金液用于壓鑄之使用。其主要特點(diǎn)是【9】:1、自行設(shè)計(jì)的定量泵轉(zhuǎn)子,可提供客戶規(guī)定范圍之供液能力。 2、獨(dú)特的正壓式結(jié)構(gòu),使熔液流動(dòng)速度更加穩(wěn)定。 3、根據(jù)客戶要求定做,可與各品牌型號之壓鑄設(shè)備配合。1定量液壓泵; 2電磁溢流閥; 3減壓閥; 4、8壓力表;5冷卻器;6二位四通電磁換向閥;7三位四通電磁換向閥;9、10節(jié)流閥;11二位二通電磁換向閥;12壓力繼電器;13液壓缸;14雙向定量液壓馬達(dá)圖2-2 半自動(dòng)專用銑床系統(tǒng)原理圖該系統(tǒng)既能單獨(dú)動(dòng)作,又能連續(xù)自動(dòng)工作,其自動(dòng)循環(huán)工作時(shí)電磁鐵動(dòng)作順序如表2-4。表2-4 電磁鐵動(dòng)作順序1YA2YA3YA4YA5YA快進(jìn)+-+工進(jìn)+-+快退-+-2.5.4 技術(shù)特點(diǎn) (1)該半自動(dòng)專用銑床液壓系統(tǒng)采用定量泵供油;液壓馬達(dá)為進(jìn)油節(jié)流調(diào)速;液壓缸為回油節(jié)流調(diào)速;液壓泵可通過電磁溢流閥卸荷。(2)通過壓力繼電器實(shí)現(xiàn)液壓馬達(dá)的扭矩保護(hù)。(3)液壓缸通過電磁換向閥實(shí)現(xiàn)快慢進(jìn)給的轉(zhuǎn)換。(4)機(jī)床的床身兼做液壓系統(tǒng)的油箱,減小機(jī)床的占地面積;系統(tǒng)設(shè)有冷卻器,減小了油液發(fā)熱對機(jī)床精度的影響第三章 液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算3.1 驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失實(shí)際液體是有粘性的,所以流動(dòng)時(shí)粘性阻力要損耗一定能量,這種能量損失表現(xiàn)為壓力損失。損耗的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?,使液壓系統(tǒng)溫度升高,甚至性能變差。因此在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí),應(yīng)考慮盡量減小壓力損失。液體在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的壓力損失分為兩種:一種是液體在等直徑管內(nèi)流動(dòng)時(shí)因摩擦而產(chǎn)生的壓力損失,稱為沿程壓力損失;另一種是液體流經(jīng)管道的彎頭、接頭、閥口及變化的截面等處時(shí),因流速或流向發(fā)生急劇變化而在局部區(qū)域產(chǎn)生流動(dòng)阻力所造成的壓力損失,稱為局部壓力損失【10】。計(jì)算系統(tǒng)的壓力損失,必須知道管道的直徑和管道長度。已知選定油管的直徑d=20mm,進(jìn)、回油管長度都定為l=2m;查表2-8【14】取油液的運(yùn)動(dòng)粘度取為=110m/s,油液的密度取為=0.917410Kg/m。(1)判斷流動(dòng)狀態(tài)由雷諾數(shù) Re= (3-1) 可知,在油液粘度、管道內(nèi)徑d一定的條件下,Re的大小與Q成正比,又由表3-5可知:在快進(jìn)、工進(jìn)和快退三種工況下,進(jìn)、回油路中所通過的流量以快退時(shí)回油量為Q=63.9L/min最大,由此可知,此時(shí)的雷諾數(shù)也最大。因?yàn)樽畲蟮睦字Z系數(shù)小于臨界雷諾系數(shù)(2300)【11】,故可推出:各工況下的進(jìn)、回油路中的流動(dòng)狀態(tài)均為層流。(2)計(jì)算系統(tǒng)壓力損失為了計(jì)算上的方便,首先將計(jì)算沿程壓力損失的公式簡化,為此,將適用于層流流動(dòng)狀態(tài)的沿程阻力系數(shù) = (3-2)和溶液在管道內(nèi)的流量 u= (3-3)同時(shí)代入沿程壓力損失計(jì)算公式 = (3-4)整理得 =q (3-5)可見,沿程壓力損失的大小與其通過的流量成正比,這是由層流流動(dòng)所決定的。在管道結(jié)構(gòu)尚未確定的情況下,管道局部壓力損失常按以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 =0.1 (3-6)各工況下的閥類元件的局部壓力損失按下式計(jì)算 =() (3-7)式中:沿程壓力損失,Pa; 管道局部壓力損失,Pa; 閥類元件局部壓力損失,Pa; q通過閥的實(shí)際流量,m/s; q閥的額定流量,m/s; 閥的額定壓力損失,Pa。計(jì)算各工況下的閥類元件的局部壓力損失:其中的由產(chǎn)品樣品查出,q和q數(shù)值由表2-4查出【12】。壓力損失的驗(yàn)算應(yīng)按一個(gè)工作循環(huán)的不同階段分別進(jìn)行。下面以快進(jìn)工況,進(jìn)油路中的壓力損失計(jì)算如下:在進(jìn)油路上的壓力損失分別為: =8.2210q (3-8) =0.1 (3-9) =0.2()+0.2()MPa (3-10) =+ (3-11)在回油路上,壓力損失分別為: =8.2210q (3-12) =0.1 (3-13) =0.3()MPa (3-14) =+ (3-15)根據(jù)以上三公式計(jì)算出各工況下的進(jìn)回油管的沿程、局部和閥類元件的壓力損失,如表3-1所示。表3-1【13】 管路的壓力損失數(shù)值表快進(jìn)工進(jìn)快退進(jìn)油路0.074400.0330.074200.00330.29260.50.00220.37420.50.059回油路0.050700.04950.0050700.004950.11420.50.2320.170.50.2764注:工進(jìn)時(shí)管路中的流速很小,所以沿程壓力損失和局部壓力損失都很小,可以忽略不計(jì)。(3)確定系統(tǒng)的調(diào)整壓力根據(jù)上述計(jì)算可知:溢流閥2的調(diào)整壓力應(yīng)為液壓缸工進(jìn)階段的工作壓力與進(jìn)油壓力損失之和【14】 p(3.63+0.5)Mpa=4.13Mpa (3-16)此值是調(diào)整溢流閥2的調(diào)整壓力值時(shí)的主要參考數(shù)據(jù)。減壓閥3的調(diào)整壓力應(yīng)為液壓缸工進(jìn)階段的工作壓力與進(jìn)油壓力損失之和 p(3.63+0.5)Mpa=4.13Mpa (3-17)此值是調(diào)整溢流閥2的調(diào)整壓力值時(shí)的主要參考數(shù)據(jù)。3.2 估計(jì)系統(tǒng)效率、發(fā)熱和溫升由已知條件及表3-6可計(jì)算出快進(jìn)、工進(jìn)及快退所需的時(shí)間 t=1.82(s) (3-18) t=125(s) (3-19) t=1.95(s) (3-20)由上可以看出,在一個(gè)工作循環(huán)周期中,快進(jìn)、快退僅占3%,而工進(jìn)占97%,系統(tǒng)效率、發(fā)熱和溫升完全可以用工進(jìn)時(shí)的效率來代表整個(gè)循環(huán)的效率。根據(jù)9-32【15】中的公式可算出工進(jìn)階段回路效率 (3-21)式中:。前面已取定量液壓泵的總效率,取液壓缸的總效率,則可計(jì)算得此液壓系統(tǒng)的效率 (3-22)工進(jìn)時(shí)液壓泵的輸入功率為【16】 P= (3-23)根據(jù)系統(tǒng)的發(fā)熱量計(jì)算公式可算得工進(jìn)階段的發(fā)熱功率【17】 H=P(1-) (3-24) 取散熱系數(shù)K=15W/(m),算得系統(tǒng)溫升【18】 T= (3-25)該機(jī)床溫度環(huán)境t=25,加上此溫升后有 T=T+tT (3-26)式中:T最高允許溫度,取T=65【19】。第四章 結(jié)論本次設(shè)計(jì)主要是對半自動(dòng)專用銑床液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),包括液壓缸、液壓泵、驅(qū)動(dòng)電機(jī)等的計(jì)算與選擇,還有對整個(gè)液壓系統(tǒng)的效率、發(fā)熱和溫升的驗(yàn)算。其中還綜合了油管、油箱及油液、液壓輔助元件的選擇。我深刻的認(rèn)識到,要想成為一名合格的工程設(shè)計(jì)人員只是掌握本專業(yè)的知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,我們應(yīng)該具有更加淵博的知識。在計(jì)算過程難免會(huì)存在這樣那樣的問題,由于本人的專業(yè)水平限制,以及對國家標(biāo)準(zhǔn)的理解程度不夠深入和透徹,還有理論過程與實(shí)際過程之間的差異的考慮較少,在對一些設(shè)計(jì)參數(shù)的估計(jì)上存在著或多或少的偏差,這就直接導(dǎo)致了計(jì)算結(jié)果與實(shí)際正確值之間的誤差。這是本設(shè)計(jì)最大的不足之處。此外,我并沒有過多從經(jīng)濟(jì)性的角度來考慮系統(tǒng),由于對材料成本方面了解的欠缺,我們只能從性能的角度來討論問題,經(jīng)濟(jì)性能方面的問題有所提及,但是涉及的非常少。這也是此設(shè)計(jì)的一個(gè)不足之處。我們的生活正一天天地變得更好。電氣化已經(jīng)不再是遙遠(yuǎn)的夢想,即中國的廣大農(nóng)村和中小城鎮(zhèn),人們也已經(jīng)可以感覺到現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)給他們帶來的巨大的好處。我相信只有將書本中學(xué)到的東西運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中,知識才能真正的為我所用,才能真正實(shí)現(xiàn)自己的人生價(jià)值。參考文獻(xiàn)1 劉衛(wèi)國主編.MATLAB程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用(第二版)M.北京:高等教育出版社,2006.72 許賢良,王傳禮主編.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)M.北京:國防工業(yè)出版社,2008.53 王積偉等主編.液壓傳動(dòng)(第二版)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.124 許福玲主編.液壓與氣壓傳動(dòng)(第三版)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.55 袁子榮主編.液壓傳動(dòng)與控制M.重慶:重慶大學(xué)出版社,2006.76 宋學(xué)義主編.袖珍液壓氣動(dòng)手冊M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1995.6-967 雷天覺主編.液壓工程手冊M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19908 王守成,段俊勇主編.液壓元件及選用M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2007.49 成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,200410 李壯云主編.液壓氣動(dòng)與液力工程手冊(上冊)M.北京:電子工業(yè)出版社,2008.2 3-411 路涌祥主編.液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,197912 何存興.液壓元件M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,198213 李壯云,葛宜遠(yuǎn).液壓元件與系統(tǒng)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,199914 盛敬超主編.工程流體力學(xué)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,198815 雷天覺主編.新編液壓工程手冊M.北京理工大學(xué)出版社,2006.33816 張利平主編.液壓氣動(dòng)技術(shù)速查手冊M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.1217 章宏甲編.液壓與氣壓傳動(dòng)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001.6.50-6818 汪國健. 液壓半自動(dòng)專用銑床J.液壓與氣動(dòng). 2000年第三期.81-8419 郭鴻勛. 半自動(dòng)專用銑床的設(shè)計(jì)及使用J.機(jī)械產(chǎn)品與科技. 1999年3期.34-35致 謝經(jīng)過半年的忙碌和工作,本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲,作為一個(gè)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì),由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏,難免有許多考慮不周全的地方,如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo),以及一起工作的同學(xué)們的支持,想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。在這里首先要感謝我的導(dǎo)師()老師。老師平日里工作繁多,但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段,從查閱資料,到設(shè)計(jì)草案的確定和修改,中期檢查,后期詳細(xì)設(shè)計(jì),裝配草圖等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣,但是()老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯(cuò)誤。除了敬佩()老師的專業(yè)水平外,她的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣,并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。- 19 -課題名稱專用銑床的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名學(xué)號專業(yè)、年級課題任務(wù):一臺專用銑床,若工作臺、工件和夾具的總重力為5500N,軸向切削力為30KN,工作臺總行程為400mm,工作行程為150mm,快進(jìn)、快退速度為4.5m/min、工進(jìn)速度為601000mm/min,加速、減速時(shí)間均為0.05s,工作臺采用平導(dǎo)軌、靜摩擦系數(shù)為0.2s,動(dòng)摩擦系數(shù)為0.1。1.設(shè)計(jì)機(jī)床的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。2.完成液壓缸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。3.繪制工作圖,完成其設(shè)計(jì)說明書。進(jìn)度計(jì)劃:1. 第一、二周(2014.2.243.7)查閱文獻(xiàn)、開題。 2.第三周(3.103.16)整理資料、熟悉液壓傳動(dòng)原理、進(jìn)行工況分析。3.第四周(3.173.23) 擬定液壓系統(tǒng)原理圖。4.第五(3.243.30計(jì)算和選擇液壓元件、驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的性能。5.第六、第七周(3.314.13)完成液壓缸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。6.第八、第九周(4.144.27) 繪制工作圖,完成其設(shè)計(jì)說明書。7.第十周(4.285.2)答辯提交文檔:1. 設(shè)計(jì)說明書。2. 液壓缸總裝圖。3. 各零件圖。發(fā)出日期課題計(jì)劃完成日期指導(dǎo)教師簽名學(xué)生簽名學(xué)院公章注:本表裝入學(xué)生資料袋。 本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告課題名稱: 專用銑床的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓 名: 學(xué) 號: 專業(yè)年級: 指導(dǎo)教師: 教務(wù)處制1、 課題意義液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié),通過該畢業(yè)設(shè)計(jì),要求達(dá)到以下目的: 1. 鞏固和深化已學(xué)知識,掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的一般方法和步驟,培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力和綜合分析問題、解決問題能力; 2. 正確合理地確定執(zhí)行機(jī)構(gòu),選用標(biāo)準(zhǔn)液壓元件;能熟練地運(yùn)用液壓基本回路、組合成滿足基本性能要求的液壓系統(tǒng); 3. 熟悉并會(huì)運(yùn)用有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)手冊和產(chǎn)品樣本等技術(shù)資料。對學(xué)生在計(jì)算、制圖、運(yùn)用設(shè)計(jì)資料以及經(jīng)驗(yàn)估算、考慮技術(shù)決策、CAD技術(shù)等方面的基本技能進(jìn)行一次訓(xùn)練,以提高這些技能的水平。2、 文獻(xiàn)綜述1、 理論的淵源及演進(jìn)過程:液壓傳動(dòng)是用液體作為工作介質(zhì),利用液體的壓力能來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和力的傳遞的一種的傳動(dòng)方式。液壓傳動(dòng)能傳遞能量和對系統(tǒng)進(jìn)行控制。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)國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。1795年英國約瑟夫布拉曼(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水壓機(jī)。1905年將工作介質(zhì)水改為油,即當(dāng)代液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的雛形。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(GConstantimsco)對能量波動(dòng)傳遞所進(jìn)行的理論及實(shí)際研究;1910年對液力傳動(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)域得到了發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)(1941-1945)期間,在美國機(jī)床中有30%應(yīng)用了液壓傳動(dòng)。應(yīng)該指出,日本液壓傳動(dòng)的發(fā)展較歐美等國家晚了近二十多年。但是在1955年前后,日本迅速發(fā)展液壓傳動(dòng),1956年成立了“液壓工業(yè)會(huì)”。近二三十年間,日本液壓傳動(dòng)發(fā)展之快,已居世界領(lǐng)先地位。雖然液壓傳動(dòng)相對于機(jī)械傳動(dòng)是一門新技術(shù),但是經(jīng)過多年的改進(jìn)發(fā)展,隨著液壓油液壓元件的改進(jìn)升級,使液壓系統(tǒng)變得更簡單、更方便、更加安全可靠,成本也更加低廉。液壓傳動(dòng)的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)非常廣泛:一般工業(yè)用的塑料加工機(jī)械、壓力機(jī)械;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、鋼鐵工業(yè)用的冶金機(jī)械,提升裝置、軋輥調(diào)整裝置;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);發(fā)電廠渦輪機(jī)調(diào)速裝置、核發(fā)電廠;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;特殊技術(shù)用的巨型天線控制裝置、測量浮標(biāo)、升降旋轉(zhuǎn)舞臺;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。液壓技術(shù)在實(shí)現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲以及液壓元件和系統(tǒng)的經(jīng)久耐用、高度集成化等方面取得了重大的進(jìn)展;在完善比例控制、伺服控制、數(shù)字控制等技術(shù)上也有許多成就。將液壓傳動(dòng)應(yīng)用于板料折彎機(jī)中,將優(yōu)化機(jī)器性能,改善能源利用方式,減少成本,降低噪聲,控制方便,安全可靠,操作簡單。將液壓傳動(dòng)應(yīng)用到銑床機(jī)床,對減少能耗、提高工作效率和安全性,改善工作環(huán)境都有重大意義。2、 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及待解決問題: “十五”以來,尤其是最近二、三年,隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和國家對國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的大力支持,我國許多重要行業(yè)對加工中心和數(shù)控銑床的需求愈來愈大。有需求有市場,就有生產(chǎn),這是市場經(jīng)濟(jì)規(guī)律。所以國內(nèi)不少從未涉及制造銑床的廠家,都紛紛上陣,通過引進(jìn)技術(shù)、合作生產(chǎn)等形式,開發(fā)研制各種加工中心和數(shù)控銑床,滿足廣大用戶的需求。根據(jù)中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)對重點(diǎn)骨干企業(yè)的統(tǒng)計(jì)資料和其他有關(guān)資料表明,2005年我國已有11個(gè)企業(yè)批量生產(chǎn)各種加工中心422臺,生產(chǎn)特種數(shù)控銑床75臺。其中年產(chǎn)超過80臺的企業(yè)有3家:沈陽機(jī)床(集團(tuán))有限責(zé)任公司、寧波海天精工機(jī)械有限公司、威海華東數(shù)控股份有限公司。而沈陽機(jī)床集團(tuán)在2005年生產(chǎn)包括五軸聯(lián)動(dòng)加工中心等各種產(chǎn)品135臺,占銑床加工中心總產(chǎn)量的32%。 “十五”期間,是我國機(jī)床工具行業(yè)發(fā)展最快的五年,通過引進(jìn)技術(shù)合作生產(chǎn)等形式,在新產(chǎn)品研發(fā)方面取得較大進(jìn)展。在高速、高精、多軸、復(fù)合等方面都有較大突破,尤其是加工中心和數(shù)控銑床更為突出。從1999年江蘇多棱(原常州機(jī)床總廠)帶頭打破西方封鎖,試制成功具有自主知識產(chǎn)權(quán)的我國第一臺五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控龍門鏜銑床以來,已有濟(jì)南二機(jī)、桂林機(jī)床、北京一機(jī)等多家公司推出五軸聯(lián)動(dòng)加工中心和數(shù)控銑床。尤其是今年2月份在上海舉辦的中國數(shù)控機(jī)床展覽會(huì)(CCMT2006)上,實(shí)力雄厚的沈陽機(jī)床集團(tuán),一次推出6臺大型加工中心,其中3臺具有五軸聯(lián)動(dòng)功能,1臺具有五面加工功能,1臺為車銑加工中心,這也突出體現(xiàn)了我國加工中心和數(shù)控銑床在五軸聯(lián)動(dòng)功能上,開始走向成熟。近年來,有的廠產(chǎn)品在主軸轉(zhuǎn)速、快速進(jìn)給、機(jī)床精度等主要技術(shù)參數(shù)已接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平。尤其是北京一機(jī)截止到今年6月底,僅一年半的時(shí)間就簽約生產(chǎn)工作臺寬度4米、5米的超重型動(dòng)梁加工中心和數(shù)控銑床10臺,說明我國生產(chǎn)中、高檔重型和超重型加工中心和數(shù)控銑床的廠家在產(chǎn)量和技術(shù)水平上有的已邁進(jìn)國際機(jī)床大廠的行列。 在近幾屆國內(nèi)機(jī)床展覽會(huì)上,看到我國加工中心和數(shù)控銑床在結(jié)構(gòu)性能、技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量等方面,都有很大提高。但是,與發(fā)達(dá)國家同類產(chǎn)品相比,還有較大差距,首先是自主創(chuàng)新能力不夠,當(dāng)前多以仿制為主,或引進(jìn)技術(shù)合作生產(chǎn),缺乏自主知識品牌的高檔產(chǎn)品,往往關(guān)鍵的核心技術(shù),關(guān)鍵的功能部件,還是從國外購買。例如,在今年CCMT2006上海機(jī)床展會(huì)上,共展出了8臺五軸聯(lián)動(dòng)龍門加工中心,采用的關(guān)鍵部件雙擺角銑頭,除了濟(jì)南二機(jī)和桂林機(jī)床是自己開發(fā)的以外,其余6臺都是購買意大利意薩、菲迪亞等國外公司產(chǎn)品。其次是產(chǎn)品質(zhì)量,尤其是整機(jī)可靠性,還有較大差距,這也是用戶最關(guān)注的問題之一。應(yīng)該看到,目前除少數(shù)企業(yè)外,龍門類產(chǎn)品技術(shù)含量普遍較低,數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化程度不高。這些都是國內(nèi)主機(jī)廠需要下大力氣認(rèn)真改進(jìn)、努力提高的地方。3、 課題研究內(nèi)容與方法1、 主要研究內(nèi)容: (1) 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟如下:a.液壓系統(tǒng)的工況分析 b.擬定液壓系統(tǒng)原理圖 c.液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件 d.對液壓系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)算。 (2) 液壓缸的設(shè)計(jì)液壓缸的設(shè)計(jì)包括液壓缸主要尺寸的確定和液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。(3) 集成油路的設(shè)計(jì) 集成油路的設(shè)計(jì)包括液壓油路板的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì),液壓集成塊結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)和疊加閥裝置設(shè)計(jì)。(4) 液壓站的設(shè)計(jì) 液壓站的設(shè)計(jì)包括液壓油箱的設(shè)計(jì)和液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。2、 重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路:擬定液壓系統(tǒng)原理圖是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的關(guān)鍵,也是整個(gè)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最重要的一步,它是從油路原理上來具體體現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)中提出的各項(xiàng)性能要求的。擬定液壓系統(tǒng)原理圖包括兩項(xiàng)內(nèi)容:1.分析、對比選出合適的液壓回路:根據(jù)工況圖上壓力、流量和功率的大小以及系統(tǒng)對溫升、工作平穩(wěn)性等方面的要求選擇調(diào)速回路,調(diào)速回路一旦確定,快速回路也基本上就確定了,選擇壓力控制回路時(shí),應(yīng)該仔細(xì)推敲這種回路在選用時(shí)所考慮的問題以及各種方案的特點(diǎn)和適用場合;2.把選出的回路組成液壓系統(tǒng),常采用經(jīng)驗(yàn)法。4、 課題研究進(jìn)度安排1、第一、二周(2014.2.243.7)查閱文獻(xiàn)、開題。 2、第三周(3.103.16)整理資料、熟悉液壓傳動(dòng)原理、進(jìn)行工況分析。3、第四周(3.173.23) 擬定液壓系統(tǒng)原理圖。4、第五(3.243.30計(jì)算和選擇液壓元件、驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的性能。5、第六、第七周(3.314.13)完成液壓缸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。6、第八、第九周(4.144.27) 繪制工作圖,完成其設(shè)計(jì)說明書。 7、第十周(4.285.2)答辯。五、主要參考文獻(xiàn)目錄1 張群聲.液壓與氣壓傳動(dòng)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20022 俞啟榮.機(jī)床液壓傳動(dòng)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19843 俞啟榮.液壓傳動(dòng)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19904 丁樹模,姚如一. 液壓傳動(dòng)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19925 章宏甲,周邦俊.金屬切削機(jī)床液壓傳動(dòng)M.南京:江蘇科學(xué)技術(shù)出版社,19976 龔曙光.ANSYS工程應(yīng)用實(shí)例解析.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003 7 章宏甲,黃誼. 機(jī)床液壓傳動(dòng)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19878 楊培元,朱福元.液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡明手冊M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19919 王春行.液壓伺服控制系統(tǒng)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1987注:本表裝入學(xué)生資料袋。外文翻譯學(xué)校:西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院姓名: 陳曉輝 1指導(dǎo)老師: 賀榮 11This study aims at developing a machine center consisting of high-speed micro-milling machine, micro-EDM and coordinate measuring machine. The machine center uses a commercially available PC-Based CNC controller and micro-EDM power supply. The structure design is based on an open L-shaped granite base, where a Z-axis platform is mounted on the top of an L-type base, while X and Y-axis platforms are assembled by stacking. Additionally, a fuel tank, WEDG winding mechanism and a work piece holder were fixed to the X-axis work platform. Three-axis positioning stages use servomotors to drive lead screws for motion control. Equipped with a commercially available PC-Based CNC controller, any processing path and precision motion control can be achieved. In addition, the Z-axis platform includes a commercially available rapid adapter for the rapid assembly of C-axis rotation, high-speed micro-milling spindle and three-dimensional measuring probe. This means that the machine can quickly switch between micro-EDM, high-speed micro-milling and three-dimensional measurement. The machine center successfully produced micro probes with a front-end sphere with a diameter of less than 100 m. Combined with a self-developed trigger circuit, it also completed a three-dimensional touch trigger probe. The measurement software was developed with Borland C+ Builder. Integrating the three-dimensional touch trigger probe with the three-axis linear scale, the three-dimensional coordinates of the measured values were calculated and processed. It has been successfully applied to the measurement of point, line, circle and angle.本研究旨在開發(fā)一個(gè)加工中心組成的高速微型銑床,微細(xì)電火花加工、三坐標(biāo)測量機(jī)。加工中心采用CNC控制器和微細(xì)電火花加工電源的商用PC。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是基于一個(gè)開放的L形的花崗巖基座,在Z軸平臺安裝在L型底座的頂部,而X和Y軸平臺是由堆疊。此外,一個(gè)燃料箱,電極卷繞機(jī)構(gòu)、工件夾持固定到軸工作平臺。三軸定位階段采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的絲杠運(yùn)動(dòng)控制。配備了一個(gè)數(shù)控控制器商用PC,任何加工路徑和精密運(yùn)動(dòng)控制可以實(shí)現(xiàn)。此外,Z軸平臺包括c軸旋轉(zhuǎn)快速組裝使用市售的快速接頭,高速微銑削主軸和三維測量探頭。這意味著,機(jī)器可以快速在微細(xì)電火花開關(guān),高速微銑削和三維測量。加工中心的成功產(chǎn)生微探針與一個(gè)直徑小于100M.結(jié)合自行研制的觸發(fā)電路前端的球體,它還完成了三維觸發(fā)式探頭。用Borland C+ Builder開發(fā)了測量軟件。三維觸發(fā)式測頭的三軸線性尺度積分,計(jì)算和處理的三維坐標(biāo)的測量值。它已成功地應(yīng)用于測量的點(diǎn),線,圓,角2 Different types of geometric models of face-gear with circle line of teeth have been shown in the paper. Generation of a new geometrical of a face-gear is performed on CNC milling machine. The basic direction of the development geometrical of a face-gear and technology is in the search of new trends and methods focused on improving the quality of products, shortening the production cycles, their mechanizations, automation and implementation of a high-precision technology.與齒圈的面齒輪幾何模型的不同類型的已被證明的文件。一種新的面齒輪幾何的產(chǎn)生是在數(shù)控銑床上進(jìn)行。的發(fā)展,幾何面齒輪技術(shù)的基本方向是新的趨勢和方法集中在提高產(chǎn)品質(zhì)量的搜索,縮短生產(chǎn)周期,其機(jī)械化,是一種高精度自動(dòng)化技術(shù)與實(shí)現(xiàn)。3 This paper discuss of the literature review of Optimization of tool life in milling using Design of experiment implemented to model the end milling process that are using solid carbide flat end mill as the cutting tool and stainless steels s.s-304 as material due to predict the resulting of Tool life. Data is collected from CNC milling machines were run by 8 samples of experiments using DOE approach that generate table design in MINITAB packages. The inputs of the model consist of feed, cutting speed and depth of cut while the output from the model is Tool life calculated by taylors life equation. The model is validated through a comparison of the experimental values with their predicted counterparts. The optimization of the tool life is studied to compare the relationship of the parameters involve.本文討論的刀具壽命優(yōu)化的文獻(xiàn)回顧,采用實(shí)驗(yàn)的實(shí)施模型的端銑加工過程中所使用的硬質(zhì)合金端銑刀的切削工具鋼和不銹鋼s.s-304由于預(yù)測得到的刀具材料的設(shè)計(jì)加工。數(shù)據(jù)收集從數(shù)控銑床是由8的使用DOE方法生成表的設(shè)計(jì)在Minitab包實(shí)驗(yàn)。該模型的輸入包括進(jìn)料,切割速度和切割深度,從模型的輸出是刀具壽命方程計(jì)算泰勒的生活。通過與實(shí)驗(yàn)值的預(yù)測進(jìn)行比較,驗(yàn)證了模型的正確性。刀具壽命的優(yōu)化進(jìn)行了研究比較的參數(shù)的關(guān)系涉及。4 In this work an effective simulator for a CNC milling machine is presented. It has been developed in EMC2, a free Opens Source NC software running in Linux environment, developed by an international community. It can be installed on a common PC and is able to: control a CNC machine; read part programs; display the tool path; send instructions to the CNC machine for the cutting process. In this work a new feature has been implemented, which can both display a 3D model of the machine and simulate all the motions of the movable parts of a real 3 axis end milling machine. This simulator lets the users not only verify the toolpath but also detect any possible collision by using the very computer which controls the milling machine. This system is very efficient and easy to use as powerful tool in Engineering education.在這項(xiàng)工作中,對數(shù)控銑床的一種有效的模擬器。它已經(jīng)開發(fā)在EMC2,免費(fèi)開放源在Linux環(huán)境下運(yùn)行的數(shù)控軟件,由一個(gè)國際社區(qū)發(fā)展。它可以安裝在普通的PC機(jī),能夠控制數(shù)控機(jī)床;閱讀部分顯示程序;刀具路徑;發(fā)送指令到數(shù)控機(jī)床的切削過程。在這項(xiàng)工作中一個(gè)新的功能已經(jīng)實(shí)現(xiàn),既可以顯示本機(jī)的三維模型和模擬的可動(dòng)部件的一個(gè)真正的3軸端銑機(jī)所有的運(yùn)動(dòng)。該模擬器可以讓用戶不僅驗(yàn)證刀具軌跡也檢測任何可能的碰撞通過控制銑床的計(jì)算機(jī)。該系統(tǒng)是非常有效的和易于使用的工程教育的有力工具。5 In this study, we have a research of the methods of the special post processing program developing of Five-axis CNC machine DMC 70ev. On the basis of analysis about the characteristics of MILLPLUS IT V530 CNumerical control system, special post processor applied to five-axis CNC machining mode based on IMSPost was developed. Special post processing program developed was proved its accuracy and reliability by put it into practice. The research results has important significance for post processing developing of other types of five-axis CNC machines and provides a guideline for the post processing program of other CAD/CAM software.在這項(xiàng)研究中,我們的專用后置處理程序的五軸數(shù)控機(jī)床DMC 70eV開發(fā)方法的研究。在分析的基礎(chǔ)上對它v530 cnumerical妙力控制系統(tǒng)的特點(diǎn),開發(fā)了應(yīng)用于五軸數(shù)控加工方式的基礎(chǔ)上imspost專用后置處理器。專用后置處理程序的開發(fā)被證明其準(zhǔn)確性和可靠性的付諸實(shí)踐。研究結(jié)果進(jìn)行后處理,其他類型的五軸數(shù)控機(jī)床發(fā)展的重要意義和提供了一個(gè)指南,其他CAD / CAM軟件的后置處理程序。6 this paper evaluates the development of a cnc micro-lathe concept, continuing with the research in the development of machine tool prototypes by latemm. a micromachining center developed in 2004-2005 at universidad de los andes was studied, and based on the results obtained, a new prototype was proposed. the motivation behind the design and construction of this machine tool was to achieve higher precision in the machining process compared with conventional turning produced in macro machine tools. a machine, with spindle rotation speed up to 300 000 rpm was achieved, the cutting tool moves in two axes through step motors connected to worm gear reductions, thus resolution of 1m is achieved. the interpolator was programmed based on dda integration. the machine was set under a stereoscope to visualize the machining operations with zoom up to 30x. micromachining was reached adopting nc control and it was possible to characterize micro-turned cortical bone samples.本文對數(shù)控車床的微觀概念的發(fā)展,繼續(xù)通過latemm在機(jī)床樣機(jī)的開發(fā)研究。一個(gè)加工中心開發(fā)的2004-2005年在洛斯安第斯大學(xué)進(jìn)行了研究,和所獲得的結(jié)果的基礎(chǔ)上,提出了一種新的原型。在該機(jī)床的設(shè)計(jì)和建設(shè)的動(dòng)機(jī)是為了達(dá)到更高的精度,在加工過程中,與傳統(tǒng)的車削機(jī)床生產(chǎn)的宏觀比較。一種機(jī)器,與主軸轉(zhuǎn)速高達(dá)300轉(zhuǎn)了000,刀具移動(dòng)二個(gè)軸通過步進(jìn)電機(jī)連接,蝸輪蝸桿的減少,從而達(dá)到1米分辨率?;贒DA插補(bǔ)是整合程序。本機(jī)設(shè)置一個(gè)立體鏡和放大到30倍的可視化的加工操作。加工達(dá)到采用NC控制,它是可能的表征微變的皮質(zhì)骨樣品7 In this study, we propose the acceleration/deceleration control algorithm based on trapezoid-curve jerk in CNC machining. In aviation and mould and die industry, it is much significant to achieve high accuracy CNC machining on complex profile parts. The unsmooth Acceleration/Deceleration (ab. Acc/Dec) control in feed movement is one of the main reasons to bring about machine tools impact and vibration in practical machining. After analyzing the CNC machine tools dynamic model, an Acc/Dec control algorithm based on trapezoid-curve jerk is put forward in order to avoid step change in jerk curve in the study; Moreover, the motion profile smooth control approach based on continuous jerk is developed in details to decrease machine tools impact according to various kinematics constraint conditions, such as the maximum acceleration, the maximum jerk, the machining program segment displacement, the instruction feedrate and so on; Finally, the developed Acc/Dec approach and the traditional linear Acc/Dec approach are compared in the CNC experimental table. The results reveal that the developed approach can achieve more smooth and flexible motion profile, which is helpful to minish machine tools impact and enhance parts machining surface quality.在這項(xiàng)研究中,我們提出了加速/減速基于數(shù)控加工梯形曲線沖擊控制算法。在航空和模具行業(yè),是實(shí)現(xiàn)高精度數(shù)控系統(tǒng)在復(fù)雜型面零件的加工更重要。不平順的加速/減速(簡稱ACC / DEC)在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制是一個(gè)帶來實(shí)際加工機(jī)床的沖擊和振動(dòng)的主要原因。在分析了數(shù)控機(jī)床的加減速動(dòng)態(tài)模型,提出了以避免在研究反射曲線的階躍變化基于梯形曲線沖擊控制算法;此外,運(yùn)動(dòng)軌跡的平滑控制方法的基礎(chǔ)上連續(xù)反射是在細(xì)節(jié)降低機(jī)床的影響根據(jù)不同的運(yùn)動(dòng)學(xué)約束條件,如最大加速度,最大的混蛋,加工程序段位移,指令進(jìn)給速度等;最后,開發(fā)的加速/減速的方法和傳統(tǒng)的線性加/減速的方法是在數(shù)控實(shí)驗(yàn)臺的比較。結(jié)果表明,所提出的方法可以實(shí)現(xiàn)更光滑柔軟的運(yùn)動(dòng)軌跡,有助于減小機(jī)床的影響,提高零件的加工表面質(zhì)量。8 A compound process that integrates end electrical discharge (ED) milling and mechanical grinding to machine silicon carbide (SiC) ceramics is developed in this paper. The process employs a turntable with several uniformly-distributed cylindrical copper electrodes and abrasive sticks as the tool, and uses a water-based emulsion as the machining fluid. End electrical discharge milling and mechanical grinding happen alternately and are mutually beneficial, so the process is able to effectively machine a large surface area on SiC ceramic with a good surface quality. The machining principle and characteristics of the technique are introduced. The effects of polarity, pulse duration, pulse interval, open-circuit voltage, discharge current, diamond grit size, emulsion concentration, emulsion flux, milling depth and tool stick number on performance parameters such as the material removal rate, tool wear ratio, and surface roughness have been investigated. In addition, the microstructure of the machined surface under different machining conditions is examined with a scanning electron microscope and an energy dispersive spectrometer. The SiC ceramic was mainly removed by end ED milling during the initial rough machining mode, whereas it is mainly removed by mechanical grinding during the later finer machining mode; moreover, the tool material can transfer to the workpiece surface during the compound process.將端電火花復(fù)合工藝(ED)銑削與機(jī)械磨削加工碳化硅(SiC)陶瓷進(jìn)行。該方法使用一個(gè)轉(zhuǎn)盤與幾個(gè)均勻分布的圓柱形銅電極和研磨棒為工具,采用水基乳液作為加工液。端電火花銑削與機(jī)械磨削交替出現(xiàn)的現(xiàn)象,是互惠互利的,所以這個(gè)過程是能夠有效地機(jī)大面積的SiC陶瓷具有良好的表面質(zhì)量。介紹了加工技術(shù)的原理和特點(diǎn)。極性,脈沖持續(xù)時(shí)間,脈沖間隔的影響,開路電壓,放電電流,金剛石磨粒的大小,乳化液的濃度,乳化液流量,銑削深度和工具桿數(shù)對性能參數(shù)如材料去除率,刀具的磨損率,和表面粗糙度進(jìn)行了研究。此外,不同的加工條件下加工表面微觀結(jié)構(gòu)用掃描電子顯微鏡和能量色散譜儀研究。SiC陶瓷的電火花銑削初始粗加工模式中的主要去除,而這主要是去除機(jī)械研磨后精細(xì)加工模式期間;此外,刀具材料可以轉(zhuǎn)移到工件表面的復(fù)合過程。9 Purpose: The work presented in this paper might be used for basic data in the design of a lot extruded aluminum products using the variable section extrusion process.Design/methodology/approach: The capacity of a CNC extruder was calculated and decided as analyzing the FEM results performed by commercial software DEFORM-2D. CNC extruder and die set for variable section extrusion was invented by field extrusion experts.Findings: CNC extruder had a key role in variable extrusion process. Furthermore there was few die sets with mold feeding parts for aluminum extrusion. To be capable of extruding aluminum products with variable cross section are CNC extruder and the die set.Research limitations/implications: For future research of developed CNC extruder, frame structures of the extruder would be analyzed and designed using FE analysis. In addition CNC extruder would be operated by the control program for variable section as a PC version.Practical implications: Aluminum parts with variable section would increase as utilizing the CNC extruder and cost price of the parts be down. Many industrial products using the variable section extrusion process would be used in diverse fields.Originality/value: Extruded aluminum part with variable section is rarely used since extruders dont be designed and developed for variable section extrusion. It is important that an extruder with CNC control, which could be easily handled and have accessible software to be operated by field user, are invented. As stated above, CNC extruder is needed for production of industrial products with variable section for today. Therefore design and development of CNC extruder having the die set for mold feeding parts was tackled in this paper as efficient approach using commercial FEM code.目的:在本文中提出的工作可能被用于在大量的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的鋁擠壓產(chǎn)品采用變截面擠壓process.design/methodology/approach:計(jì)算并確定為分析商業(yè)軟件DEFORM-2D有限元結(jié)果進(jìn)行了數(shù)控機(jī)的能力。數(shù)控?cái)D出機(jī)和模具的擠壓型材擠壓場變量專家發(fā)明的。結(jié)果:數(shù)控機(jī)在擠壓過程中的關(guān)鍵變量。此外還有鋁擠壓模具零件數(shù)模料??蓴D壓鋁制品變截面是數(shù)控?cái)D出機(jī)和模具。研究限制/影響:對未來的研究開發(fā)的數(shù)控?cái)D出機(jī),擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,利用有限元分析設(shè)計(jì)。此外,數(shù)控機(jī)將由變截面控制程序操作的PC版本。實(shí)踐意義:變截面鋁件將利用零件的數(shù)控機(jī)和成本價(jià)格的下降增加。許多工業(yè)產(chǎn)品采用變截面擠壓過程會(huì)被用在不同的fields.originality/value:擠壓鋁部分變截面不從擠出機(jī)的設(shè)計(jì)和開發(fā)用于變截面擠壓很少使用。隨著數(shù)控控制擠出機(jī)是很重要的,它可以很容易地處理和訪問軟件是由用戶操作領(lǐng)域,發(fā)明。如上所述,數(shù)控機(jī)所需的工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)今天變截面。因此,數(shù)控機(jī)具有模具模零件的設(shè)計(jì)和發(fā)展是解決本文采用商業(yè)有限元代碼的有效方法。10 Micro-milling experiments of HPb63-3 lead brass were conducted on micro-machine by using TiAlN coated tungsten carbide microdiameter cutter.Wear and breakage morphologies of micro-tool were analyzed.Wear and breakage of micro-diameter cutter mainly occurred in tool nose and the wear and breakage morphologies shown distinct size effect.The main failure modes of micro-tool were coating peeling and tool nose breakage.Adhesive and abrasive wear were typical damage mechanisms of micro-tool.Diffusing effect occur.hpb63-3鉛黃銅微銑削實(shí)驗(yàn)使用TiAlN涂層硬質(zhì)合金刀具microdiameter微機(jī)進(jìn)行。磨損和微刀具破損形貌進(jìn)行了分析。微徑銑刀磨損和破損主要發(fā)生在刀尖和磨損、破損形態(tài)表現(xiàn)出明顯的尺寸效應(yīng)。微型刀具的主要失效模式進(jìn)行涂層剝落和刀尖破損。粘合劑和磨料磨損是micro-tool.diffusing效應(yīng)發(fā)生典型的損傷機(jī)制11 To improve the reliability of machine tools, this paper analyzed failure data of assembly of machine tools deeply. It researched the method of established the model of assembly reliability by piecewise twofold Weibull model and the process of the parameter fitted by maximum likelihood, and proposed the development of maintenance alarm system on machine tools based on reliability analysis. It illuminated the process of theory design and the method of function block design on alarm system. The application of example about the alarm system demonstrates that it is very useful and available for maintenance of machine tools with this method.為了提高機(jī)床的可靠性,本文分析了失效數(shù)據(jù)機(jī)床裝配深。研究方法建立裝配的可靠性模型的分段雙重威布爾模型和參數(shù)的最大似然擬合的方法,提出了基于可靠性分析機(jī)床維修報(bào)警系統(tǒng)的開發(fā)。說明理論設(shè)計(jì)研究的過程和報(bào)警系統(tǒng)的功能塊的設(shè)計(jì)方法。應(yīng)用實(shí)例表明,報(bào)警系統(tǒng)是非常有用的方法與此機(jī)床維修。12 The 2010 PHM data challenge focuses on the remaining useful life (RUL) estimation for cutters of a high speed CNC milling machine using measurements from dynamometer, accelerometer, and acoustic emission sensors. We present a multiple model approach for wear depth estimation of milling machine cutters using the provided data. The feature selection, initial wear estimation and multiple model fusion components of the proposed algorithm are explained in details and compared with several alternative methods using the training data. The final submission ranked #2 among professional and student participants and the method is applicable to other data driven PHM problems.2010 PHM數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)主要集中在剩余使用壽命(RUL)使用從加速度測量,測功機(jī),高速數(shù)控銑床刀具的估計(jì),與聲發(fā)射傳感器。我們提出的銑床刀具的使用提供的數(shù)據(jù)磨損深度估計(jì)的多模型方法。特征選擇,初始磨損估計(jì)算法的多模型融合組件的詳細(xì)說明和使用訓(xùn)練數(shù)據(jù)的幾種可供選擇的方法比較。最后提交的排名# 2專業(yè)和學(xué)生的參與者和方法適用于其他數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的PHM之間的問題。
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