【溫馨提示】====【1】設計包含CAD圖紙 和 DOC文檔，均可以在線預覽，所見即所得，，dwg后綴的文件為CAD圖，超高清，可編輯，無任何水印，，充值下載得到【資源目錄】里展示的所有文件======【2】若題目上備注三維，則表示文件里包含三維源文件，由于三維組成零件數(shù)量較多，為保證預覽的簡潔性，店家將三維文件夾進行了打包。三維預覽圖，均為店主電腦打開軟件進行截圖的，保證能夠打開，下載后解壓即可。======【3】特價促銷，，拼團購買，，均有不同程度的打折優(yōu)惠，，詳情可咨詢QQ：1304139763 或者 414951605======【4】 題目最后的備注【YC系列】為店主整理分類的代號，與課題內(nèi)容無關，請忽視

本科畢業(yè)設計開題報告 題 目： 銑床液壓系統(tǒng)設計 系 別： 機電系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 姓 名： 學 號： 指導教師： 年 月 日 - 14 - 本科畢業(yè)設計開題報告 系別 機電系 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 姓名 學號 聯(lián)系方式 題目 銑床液壓系統(tǒng)設計 一、選題背景 銑床是一種主要用于金屬切削的機床。于1818年由美國數(shù)位機械工程師共同發(fā)明的。銑床是用于切削平面，或者用特殊的形狀的銑刀銑出成型表面、螺旋槽或齒輪的齒形等。銑床分為臥式銑床、立式銑床、龍門銑床、仿形銑床、和萬能銑床等。由于銑床具有較高的工作效率以及加工出來的零件精度高等特點，現(xiàn)在已成為各行業(yè)中不可缺少的設備，特別是數(shù)控銑床。這種銑床更是用于國防、航空、汽車、拖拉機、造船、機床和工具制造部分發(fā)展品種、推進技術高招的重要設備。銑床擁有量已占機床量得1/10以上。 而液壓系統(tǒng)優(yōu)點多應用也很廣泛，一般用于液壓傳動。在一般工程機械、加工機械、壓力機械、機床等，行走機械中的工程機械、建筑機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車等，發(fā)電廠渦輪調(diào)速裝置、測量浮標、升降旋轉(zhuǎn)舞臺等，軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機構(gòu)等。 隨著現(xiàn)代加工行業(yè)在我國的迅速發(fā)展，數(shù)控銑床在制造業(yè)仲應用越來越廣泛，所以數(shù)控銑床的研制和推廣是加速機械工業(yè)技術革命的有效途徑之一，成為了推動生產(chǎn)發(fā)站內(nèi)信的重要設備。液壓技術作為實現(xiàn)現(xiàn)代傳動與控制的關鍵基礎技術之一，已成為各行各業(yè)重要的技術基礎。而液壓元件及其控制已發(fā)展成為綜合的液壓工程技術。利用液壓技術可在較寬范圍內(nèi)進行無級調(diào)速，具有良好的換向及轉(zhuǎn)接功能，易于實現(xiàn)工作循環(huán)等優(yōu)點，完成工件及刀具的夾緊，控制進給速度和驅(qū)動主軸作業(yè)。易管現(xiàn)代數(shù)控機床、加工中心等先進制造設備中采用機電伺服系統(tǒng)，但采用液壓傳動與控制仍然是現(xiàn)代金屬切削機床自動化的重要途徑。 據(jù)1995年全國第三次工業(yè)普查統(tǒng)計，我國液壓、氣動和密封件工業(yè)鄉(xiāng)及鄉(xiāng)以上年銷售收入在100萬元以上的國營、村辦、私營、合作經(jīng)營、個體、“三資”等企業(yè)共有1300余家，其中液壓約700家，氣動和密封件各約300余家。按1996年國際同行業(yè)統(tǒng)計，我國液壓行業(yè)總產(chǎn)值23.48億元，占世界第6位；氣動行業(yè)總產(chǎn)值4.19億元，占世界第10位。 二、課題設計 2.1課題的內(nèi)容 本課題主要研究的是銑床液壓系統(tǒng)的設計，重點在于液壓設計，設計過程所要完成的是對工作缸的參數(shù)設計和結(jié)構(gòu)設計，液壓閥塊的設計、液壓站的設計、和每個過程中的標準件、常用件的選擇和設計，最后要進行驗算，查驗壓力損失和系統(tǒng)溫升是否符合要求，最后要得出結(jié)論，此系統(tǒng)是否為最優(yōu)系統(tǒng)，效率的高低，加工的難易程度都要考慮進去。 課題要求設計的內(nèi)容 1、完成系統(tǒng)的傳動原理圖。 2、根據(jù)擬定的原理圖，完成所有參數(shù)、尺寸的計算、查表和確定相應的元器件規(guī)格型號。 3、完成設計的最終原理圖、油箱結(jié)構(gòu)圖及液壓缸裝配圖和零件圖（折合2張0 # 以上圖紙）。4、完成設計說明書（至少50頁）。 2.2課題的目的 1、鞏固和深化已學知識，掌握液壓系統(tǒng)設計計算的一般方法和步驟，培養(yǎng)相對于的工程設計能力和綜合分析問題、解決問題能力； 2、正確和你地確定執(zhí)行機構(gòu)，選用標準液壓元件；能熟練地運用液壓基本回路、組合成滿足基本性能要求的液壓系統(tǒng)； 3、熟悉并會運用有關的國家標準、部頒標準、設計手冊和產(chǎn)品樣本等技術資料。對以后在計算、制圖、運用技術資料以及經(jīng)驗估算、考慮技術決策、CAD技術等方面的進行一次奠定基礎訓練，以提高這些技能的水平。 2.3課題的意義 銑床是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)必不可少的，而且液壓不單單推動了銑床，更推動了社會的發(fā)展。結(jié)合課本上的知識，通過動手動腦，去完成這份設計。在擁有專業(yè)知識的幫助下，我通過專業(yè)書本的輔助，學會了： 1、學會了液壓系統(tǒng)的設計過程，進而推廣到其他液壓系統(tǒng)的設計。 2、學會了如何查表。 3、學會了如何結(jié)合其他科目的知識去增加這份畢業(yè)設計的看點，譬如：通過Plc、機械制圖等知識來完善來增加看點。 三、課題研究現(xiàn)狀 3.1國外研究現(xiàn)狀 在美國、日本和德國等發(fā)達國家，它們將機床改造作為新的經(jīng)濟增長行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時代。由于機床以及技術的不斷進步，機床改造是個“永恒”的課題。在美國、日本、德國，用數(shù)控技術改造機床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場，己形成了機床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。在美國，機床改造業(yè)稱為機床再生 (Remanufacturing)業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有:Bertsche工程公司、ayton機床公司、Devlieg-Bullavd(得寶)服務集團、US設備公司等。美國得寶公司己在中國開辦公司。在日本機床改造業(yè)稱為機床改裝(Retrofitting)業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有：大限工程集團、崗三機械公司、千代田工機公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。而現(xiàn)在國外現(xiàn)狀偏向于： 1、高速高精與多軸加工成為數(shù)控機床的主流，納米控制已經(jīng)成為高速高精加工的潮流。 ??2、多任務和多軸加工數(shù)控機床越來越多地應用到能源、航空航天等行業(yè)。 ??3、機床與機器人的集成應用日趨普及，且結(jié)構(gòu)形式多樣化，應用范圍擴大化，運動速度高速化，多傳感器融合技術實用化，控制功能智能化，多機器人協(xié)同普及化。 ??4、智能化加工與監(jiān)測功能不斷擴充，車間的加工監(jiān)測與管理可實時獲取機床本身的狀態(tài)信息，分析相關數(shù)據(jù)，預測機床的狀態(tài)，提前進行相關的維護，避免事故的發(fā)生，減少機床的故障率，提高機床的利用率。 ??5、最新的機床誤差檢測與補償技術能夠在較短的時間內(nèi)完成對機床的補償測量，與傳統(tǒng)的激光干涉儀相比，對機床誤差的補償精度能夠提高3～4倍，同時效率得到大幅度提升。 ??6、最新的CAD/CAM技術為多軸多任務數(shù) 控機床的加工提供了強有力的支持，可以大幅度提高加工效率。 ??7、刀具技術發(fā)展迅速，眾多刀具的設計涵蓋了整個加工過程，并且新型刀具能夠滿足平穩(wěn)加工以及抗振性能的要求。 圖（1）為P800M型高速五面加工數(shù)控銑床是由德國Metrom公司生產(chǎn)的，它結(jié)構(gòu)新穎、布局緊湊。機床首次采用5桿并聯(lián)機構(gòu)和5環(huán)驅(qū)動的主軸部件，在并聯(lián)運動機構(gòu)設計 圖（1）P800M型高速五面加工數(shù)控銑床 圖（2）德國馬泰克matec-30P 理論上有所突破，從而實現(xiàn)主軸部件偏轉(zhuǎn)角大于90o，能夠真正進行5面加工。P800M型高速五面加工數(shù)控銑床工作空間大，占地面積小，機床的外形尺寸為2300mmx2000mmx2500mm，工作臺直徑達800~1200mm，有效加工空間為600mmx600mmx450mm。 圖（2）為德國馬泰克matec-30P是由德國梅薩德利希機床有限公司生產(chǎn)的。該機床適合于高質(zhì)量要求的機械和模具等的生產(chǎn)。科學設計的龍門尺寸結(jié)構(gòu)保證了加工中工件輪廓外形的穩(wěn)定和表面質(zhì)量。由于卓越的穩(wěn)定性和排屑性能,該機床廣泛用于各種加工和焊接工業(yè)領域。 3.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國是機床生產(chǎn)大國，又是使用大國。數(shù)控機床是機械工業(yè)發(fā)展的關鍵產(chǎn)品，我國的數(shù)控機床在機床產(chǎn)品中的比例總體水平低。但是我國是發(fā)展中國家，許多企業(yè)財力薄弱，不可能花費大量的資金添置許多全新的數(shù)控機床，同時大量的通用機床不可能全部淘汰。 因此，把普通機床改造為數(shù)控機床則不失為是一條提高數(shù)控化率的有效途徑，機床改造花費少，改造針對性強，時間短，改造后的機床大多能克服原機床的缺點和存在的問題，生產(chǎn)效率高。所以現(xiàn)在的國內(nèi)現(xiàn)在偏向于： 1、低技術水平的產(chǎn)品競爭激烈，互相靠壓價促銷；? 2、高技術水平、全功能產(chǎn)品主要靠進口；? 3、配套的高質(zhì)量功能部件、數(shù)控系統(tǒng)附件主要靠進口；? 4、應用技術水平較低，聯(lián)網(wǎng)技術沒有完全推廣使用；? 5、自行開發(fā)能力較差，相對有較高技術水平的產(chǎn)品主要靠引進圖紙、合資生產(chǎn)或進口裝。 圖（3）為數(shù)控銑床XK1060其機身及主要構(gòu)件均為高強度鑄鐵，金相組織穩(wěn)定，確保機床長期使用的穩(wěn)定性?？捎糜诤教旌娇眨嚵慵?，機械加工及模具制造領域，能適應從粗加工到精加工的加工要求，可完成銑、鏜等多種工序。? 3.3國內(nèi)外數(shù)控機床技術發(fā)展的趨勢 1、 高速度與超精度化 速度和精度是數(shù)控機床 圖（3）數(shù)控銑床XK1060 的兩個重要指標，它直接關系到加工效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。高速度、超精度加工技術可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮 短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。 2 、高可靠性 隨著數(shù)控機床網(wǎng)絡化應 用的發(fā)展，數(shù)控機床的高可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制 造商和數(shù)控機床制造商追求的目標。 3、 多功能化 在零件加工過程中有大量的無用時間消耗在工件搬運、上下料、安裝調(diào)整、換刀和主軸的升、降速上，為了盡可能降低這些無用時間，人們希望將不同的加工功能整合在同一臺機床上，因此數(shù)控機床實現(xiàn)了一機多能，以最大限度 圖（4）M2-550微型多功能機床 地提高設備利用率。如圖（4）M2-550微型多功能機床 4 、多軸化 隨著 5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)和編程軟件的普及，5軸聯(lián)動控制的加工中心和數(shù) 控銑床已經(jīng)成為當前的一個開發(fā)熱點。如圖（5）VS 1580五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心 5、 網(wǎng)絡化 數(shù)控機床的網(wǎng)絡化，主要指機床通過所配裝的數(shù)控系統(tǒng)與外部的其它控制系統(tǒng)或上位計算機進行網(wǎng)絡連接和網(wǎng)絡控制。數(shù)控機床一般首先面向生產(chǎn)現(xiàn)場和企業(yè)內(nèi)部的局域網(wǎng)，然后再經(jīng)由因特網(wǎng)通向企業(yè)外部， 圖（5）VS 1580五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心 這就是所謂 Internet/Intranet 技術。 6 、柔性化、智能化 數(shù)控機床向柔性自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是：從點(數(shù)控單機、加工中心和數(shù)控復合加工機床)、線(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段車間獨立制造島、FA)、體(CIMS、 分布式網(wǎng)絡集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展，另一方面向注重應用性和經(jīng)濟 性方向發(fā)展。柔性自動化技術是制造業(yè)適應動態(tài)市場需求及產(chǎn)品迅速更新的主要手段，是各國制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢，是先進制造領域的基礎技術。其重點是以 提高系統(tǒng)的可靠性、實用化為前提，以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標；注重加強單元技術的開拓、完善；CNC單機向高精度、高速度和高柔性方向發(fā)展。 7 、綠色化 21世紀的金切機床必須把環(huán)保和節(jié)能放在重要位置，即要實現(xiàn)切削加工工 藝的綠色化。目前這一綠色加工工藝主要集中在不使用切削液上，這主要是因為切削液既污染環(huán)境和危害工人健康，又增加資源和能源的消耗。 8、體系開放化向未來技術開放：由于軟硬件接口都遵循公認的標準協(xié)議，只需少量的重新 設計和調(diào)整，新一代的通用軟硬件資源就可能被現(xiàn)有系統(tǒng)所采納、吸收和兼容， 圖（6）西馬特微型多功能車床鉆銑床MJ9515 這就意味著系統(tǒng)的開發(fā)費用將大大降低而系統(tǒng)性能與可靠性將不斷改善并處于 長生命周期。 9、極端化（大型化和微型化）國防、航空、航天事業(yè)的發(fā)展和能源等基礎產(chǎn)業(yè)裝備的大型化需要大型且性能良好的數(shù)控機床的支撐。如圖（6）西馬特微型多功能車床鉆銑床MJ9515 四、課題設計方案 因為在我國油壓機械設備需求越來越多，所以液壓系統(tǒng)的速度和工作效率成為了現(xiàn)在液壓系統(tǒng)的主要競爭方面，所以現(xiàn)在為了快速運動和提高工作進給速度，以及提高工作的需要，社會的需要，最終決定設計的方案為：設計速度控制回路。 4.1設計方案選型與分析 一、調(diào)速方案 方案一：節(jié)流調(diào)速 圖（7）為節(jié)流調(diào)速原理圖 節(jié)流調(diào)速，采用定量泵供油，由流量控制閥改 變流入和流出執(zhí)行元件的流量以調(diào)節(jié)速度，這種系統(tǒng)稱閥控系統(tǒng)。如圖（7） 其優(yōu)點是：能量損失較小，結(jié)構(gòu)簡單，控制簡單，使用維護方便。而缺點是：效率較低，發(fā)熱大。 方案二：容積調(diào)速 容積調(diào)速，采用變量泵或變量馬達，以改變泵或馬達的排量調(diào)節(jié)速度。這種系統(tǒng)稱泵控系統(tǒng)。如圖（8） 其優(yōu)點是：效率高，發(fā)熱小，使用維護方便。缺點是：結(jié)構(gòu)相對復雜 方案三：容積節(jié)流調(diào)速 容積節(jié)流調(diào)速，采用壓力反饋式變量泵供油，由流量 控制閥改變流入或流出執(zhí)行元件的流量，進而調(diào)節(jié)速度， 圖（8）為容積調(diào)速原理圖 同時又使變量泵的流量與通過流量控制閥的流量相適應。 其優(yōu)點是：沒有溢流損失，效率較高，速度穩(wěn)定性相對好。缺點是：會有節(jié)流損失。如圖（9） 方案的確定：選用以上那種! 二、快進方案 方案一：液壓缸差動連接快速調(diào)速 差動連接是，活塞無桿端面比有桿端面的受壓 面積大（大桿的面積），（這面積差 圖（9）為容積節(jié)流調(diào)速原理圖 是差動的根本原因。）在兩端面受 壓力（壓強）相同時，無桿端面的總壓力大，會將活塞推著向有桿端移動，這就是差動。這時，將有桿腔排出的油導入無桿腔，就在泵油的基礎上增加了流量，能使活塞更快移動，形成差的快速。這種油路的連接方法。 其優(yōu)點是：活塞桿伸出時能獲得較快的速度,即使泵的流量較小.但這時油缸的出力較小,不適合重載.?油缸設計合理時,不需要調(diào)節(jié),就可以使活塞桿伸出和回縮時速度相等。缺點：噪聲大。如圖（10） 圖（10）為液壓缸差動連接原理圖 方案二：采用蓄能器的快速調(diào)速 蓄能器是，液壓或氣動系統(tǒng)中的一種能量儲蓄裝置。它在適當?shù)臅r機將系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)變?yōu)閴嚎s能或位能儲存起來，當系統(tǒng)需要的時，又將壓縮能或位能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤夯驓鈮旱饶芏尫懦鰜?，重新補供給系統(tǒng)。當系統(tǒng)瞬間壓力增大時，它可以吸收這部分的能量，以保證整個系統(tǒng)壓力正常。如圖（11） 其優(yōu)點是：反應靈敏，工作可靠。缺點是：制造困難，密封性要求高。 圖（11）為蓄能器快速調(diào)速原理圖 方案三：雙泵供油快速調(diào)速 雙泵供油是，用兩個泵來提供動力，其中一 個為大流量泵，用以實現(xiàn)快速運動；另外一個是小流量泵，則用以實現(xiàn)工作進給。 其優(yōu)點是：功率損耗小，系統(tǒng)效率高，應用 較為普遍。而缺點是：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜。如圖（12） 圖（12）為雙泵供油快速調(diào)速 4.2方案的確定 以上方案，每個都有它們的優(yōu)點，而且它們幾個可以是說是各抒己見。所以最后選擇的調(diào)速方法是容積節(jié)流調(diào)速沒有溢流損失，效率較高，速度穩(wěn)定性相對好。缺點是：會有節(jié)流損失。而選擇的快速調(diào)速方法是液壓缸差動連接快速調(diào)速。要對比起來，工作效率高而且油的循環(huán)利用，速度的調(diào)節(jié)也比較好，而且結(jié)構(gòu)相對雙泵供油，容積調(diào)速等方式簡單，制造難度比蓄能器低，而且反應靈敏。很符合現(xiàn)在社會的發(fā)展需要和工業(yè)生產(chǎn)需要。 4.3方案的特點及創(chuàng)新 這方案的主要特點是，液壓缸差動連接可以滿足現(xiàn)在工業(yè)對機床對機床生產(chǎn)的需要，而且還可以提高工作的效率，還縮短了工作的時間等等的優(yōu)點，這是它最重要的特點，但是創(chuàng)新點還是有很多的，不管什么事物都是兩面的，有優(yōu)點也有缺點，而它的創(chuàng)新點就取決于： 1、改善它的泄漏性。 2、降低工作時的噪聲。這兩方面可以更容易提高液壓系統(tǒng)的使用廣泛性和提高工作時對環(huán)保的保護。 4.4方案的想法與構(gòu)思 經(jīng)過上述的方案選擇，方案的構(gòu)思后，最終的液壓原理圖最終還是有了初步的草圖，而它工作的工步是： 1、縱向工進（夾緊）→橫向快進→橫向一工進→橫向二工進 2、橫向快退→縱向快退→停止 為了達到以上的工步，最終選擇的橫向快進方式是：差動連接。使用差動連接有利于提高工作效率。如圖（13） 橫向一工進可以選用的調(diào)速方式有： 方案一、使用二位二通電磁換向閥加一個調(diào)速閥，這樣的目的是可以更方便的控制液壓的操作，以及更好的控制液壓流動的速度和液壓回路的自動順序動作。 方案二、使用二位二通電液換向閥和一個調(diào)速閥，電液換向閥一般適用于大流量的液壓設備，而且具有換向以及節(jié)流的作用。 4.5液壓回路控制 在現(xiàn)在的社會環(huán)境，基本上電動化是驅(qū)動社會進步的一個前進動力，所以應該適當加一些電動化的控制有利于制造的自動化。而現(xiàn)在Plc控制應用廣泛，所以最終打算增加一點Plc控制。 圖（13）橫向一工進的液壓原理圖 而最終選用的是方案一，因為這里并不算流量特別大，所以選擇方案一。如圖（14） 橫向二工進最終選擇的液壓回路方法是：加一個調(diào)速閥。如圖（15） 圖（14）橫向一工進液壓原理圖 圖（15）橫向二工進液壓原理圖 五、預期結(jié)果 由于現(xiàn)在的銑床比較多，而且液壓系統(tǒng)驅(qū)動銑床都已經(jīng)是主流了，更何況現(xiàn)在社會要求的是一種效率。所以為了適應國際市場和社會發(fā)展的趨勢，就要出現(xiàn)規(guī)模更小，反應速度更快，工作效率更高的液壓系統(tǒng)。而對于自己設計的產(chǎn)品定位希望可以得到一些新的創(chuàng)新，而且最好的還是提高它的性價比，而且降低生產(chǎn)的成本。 六、設計主要步驟 一、明確設計要求 二、工況分析 1、運動分析 2、負載分析 1）、工作負載 2）、摩擦阻力負載 3）、慣性負載 3、執(zhí)行元件的參數(shù)確定 1）、選定工作壓力 2）、確定執(zhí)行元件的幾何參數(shù) 3）、執(zhí)行元件最大流量的確定 4、繪制液壓執(zhí)行元件的工況圖 1）、工況圖的繪制 2）、工況圖的作用 三、所用液壓執(zhí)行元件的類型 四、液壓回路的選擇 五、液壓回路的綜合 六、液壓泵的選擇 1、確定液壓泵的工作壓力 2、確定液壓泵的最大供油量 3、選擇液壓泵的規(guī)格 4、確定液壓泵的驅(qū)動功率 七、閥類元件的選擇 八、液壓輔助元件的選擇 九、液壓系統(tǒng)的驗算 1、壓力損失的驗算 2、發(fā)熱溫升的驗算 十、繪制圖紙 七、進度計劃 序號 任務名稱 開始時間 結(jié)束時間 1 選題 第六周 第六周 2 查閱中、外文獻資料，外文資料翻譯，確定系統(tǒng)設計方案 第七周 第八周 3 開題 第八周 十三周 4 進行畢業(yè)設計 十四周 十九周 5 中期檢查 6 上交畢業(yè)設計正稿打印版及電子材料，畢業(yè)設計及設計說明書光盤，完成畢業(yè)答辯ppt 7 畢業(yè)答辯 八、參考文獻 [1] 楊可楨 程光蘊 李仲生 《機械設計基礎》 高等教育出版社2006.5 [2] 左健民 《液壓與氣壓傳動》第四版 機械工業(yè)出版社 2011.1 [3] 張麗平 《液壓氣動系統(tǒng)設計手冊》 機械工業(yè)出版社 2008.5 [4] 周世昌 《液壓系統(tǒng)設計圖集》 機械工業(yè)出版社 2004.2 [5] 周曉邑，涂序斌 《機械制造基礎》 北京理工大學出版社2008.8 [6] 葉偉昌 《機械工程及自動化簡明設計手冊》 機械工業(yè)出版社 2008.2 [7] 廖常初 《S7-200PLC編程及應用》 機械工業(yè)出版社 2007.8 [8] 指導教師意見： 指導教師簽名： 年 月 日 教研室審核意見： 教研室主任簽名： 年 月 日 備注：本開題報告須裝入學生的畢業(yè)設計（論文）檔案袋存檔。 本科畢業(yè)設計教師擬題審批表 系部： 機電工程系 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 適用年級： 四年級 題目名稱 銑床液壓系統(tǒng)設計 題目類型 √工程設計 □軟件設計 □理論研究 □應用研究 □專題 □綜合 □藝術 題目來源 □教學科研 □生產(chǎn)實際 □社會實際 √自選 □其它 課題內(nèi)容 介紹 銑床指主要用銑刀在工件上加工各種表面的機床。通常銑刀旋轉(zhuǎn)運動為主運動，工件和銑刀的移動為進給運動。它可以加工平面、溝槽，也可以加工各種曲面、齒輪等。本課題是在給定條件下，根據(jù)液壓傳動原理設計出滿足要求的液壓系統(tǒng)。目的在于培養(yǎng)學生掌握液壓元件的結(jié)構(gòu)特點和工作原理，液壓傳動的設計理念，設計方法，掌握相關的參數(shù)計算及選擇，應用液壓傳動知識進行實際設計的能力，即保證所設計的系統(tǒng)能完成理論上的目的。 課題：設計一臺銑床液壓系統(tǒng)，要求實現(xiàn)“工件夾緊→工作臺快進→工作臺工進→工作臺快退→工件松開“的自動工作循環(huán)。運動部件的重力為25000N，移動導軌為雙矩形，快進、快退速度均為5m/min，工進速度為0.1~1.2 m/min，最大行程為400mm，其中工進行程為180mm，最大切削力（工作負載）為18000N，一共進負載力為27000N，啟動換向時間Δt=0.05s，，采用矩形導軌，靜摩擦因數(shù)fs=0.2，動摩擦因數(shù)fa=0.1，夾緊缸的行程為20mm，夾緊力為30000N，夾緊時間為1s。液壓缸在各個工作階段的負載值其中=0.9，就是效率為90% 設計 任務要求 （包括應具備的條件） 1、按時完成開題報告。 2、完成傳動系統(tǒng)的綜述，外文資料的翻譯（2000字符以上）。 3、完成系統(tǒng)的傳動原理圖（雙缸）。 4、根據(jù)擬定的原理圖，完成所有參數(shù)、尺寸的計算、查表和確定相應的元器件規(guī)格型號。 5、完成設計的最終原理圖與液壓缸零件圖和裝配圖（折合2張0 # 以上圖紙）。 6、完成設計說明書50頁以上，8000字以上 7、外文翻譯一份（2000字符以上）。 8、計算出來的數(shù)要保留小數(shù)點后三位 9、要有二工進 課題預計 工作量大小 □大 √適中 □小 課題預計 難易程度 □難 √一般 □易 預計完成工作量所需學生數(shù) 1 指導教師姓名 職稱 講師 所在教研室（學科組）意見： 負責人（簽名）： 年 月 日 系部審定意見： 負責人（簽名）： 年 月 日 注：1.本表由擬題教師填寫； 2. 在畢業(yè)設計開始前（第七學期第15~16周）交教學單位（專業(yè)）供學生選題。 1 銑床液壓系統(tǒng)設計 摘 要 本次畢業(yè)設計的是銑床的液壓設計，銑床是根據(jù)工件加工需要，以液壓傳動為基礎，配以少量專用部件組成的一種機床。在生產(chǎn)中液壓專用銑床有著較大實用性，可以以液壓傳動的大小產(chǎn)生不同性質(zhì)的銑床。此次設計主要是將自己所學的知識結(jié)合輔助材料運用到設計中，鞏固和深化已學知識，掌握液壓系統(tǒng)設計計算的一般步驟和方法，正確合理的確定執(zhí)行機構(gòu)，選用標準液壓元件，能熟練的運用液壓基本回路，組成滿足基本性能要求的液壓系統(tǒng)。在設計過程中最主要的是圖紙的繪制，這不僅可以清楚的將所設計的內(nèi)容完整的顯示出來，還能看出所學知識是否已完全掌握了。 整個設計過程主要分成六個部分：參數(shù)的選擇、方案的制定、執(zhí)行元件的設計、圖的編制、銑床液壓系統(tǒng)的設計以及最后有關的驗算。主體部分基本在執(zhí)行元件和液壓系統(tǒng)的設計兩部分中完成的。 關鍵詞 專用銑床，液壓傳動，回路，油缸 Abstract The graduation design is semi-automatic hydraulic special milling machine, hydraulic design special milling machine is based on needs of work, based on hydraulic transmission, match with a few special parts of a machine tool. During production has great practical hydraulic special milling machine, can with hydraulic drive size produces different nature of the milling machine. This design is mainly with my own knowledge will be applied to design of auxiliary materials, strengthening and deepening prior knowledge of hydraulic system design calculation, the general procedure and method to determine the correct method of actuator, choose standard hydraulic components, can skilled using hydraulic basic circuit, composition satisfy basic performance requirements of the hydraulic system. In the design process of the main is drawing, which not only can clearly drawn designed by the completeness of the contents will show out, still can see whether the knowledge already complete mastery. The whole design process mainly divided into six parts: parameter selection, plan formulation, the figure card planning, special milling machine design, hydraulic system design and final relevant calculating. Theme part includes graph preparation and hydraulic system design Key Words Special milling machine, Hydraulic transmission, Loop，Cylinder 目 錄 第一章 緒論 5 1.1 選題背景 5 1.2國內(nèi)外專用銑床的發(fā)展和研究狀況 5 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀 5 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 6 1.3國內(nèi)外數(shù)控機床技術發(fā)展的趨勢 7 第二章 工況分析 9 2.1 設計要求 9 2.2 工況分析 9 2.2.1 運動分析 9 2.2.2 負載分析 10 第三章 執(zhí)行元件液壓缸的設計 12 3.1 液壓缸主要尺寸的確定 12 3.1.1液壓缸的工作壓力的確定 12 3.1.2 液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定 12 3.1.3 液壓缸工況圖的繪制 16 3.1.4 液壓缸壁厚和外徑的計算 18 3.1.5 液壓缸工作行程的確定 19 3.1.6 缸蓋厚度的確定 20 3.1.7 最小導向長度的確定 20 3.1.8 缸體長度的確定 21 3.1.9 固定螺栓得直徑 21 3.1.10 液壓缸強度校核 21 3.2 液壓缸的結(jié)構(gòu)設計 23 3.2.1 缸體與缸蓋的連接形式 23 3.2.2 活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu) 24 3.2.3 活塞桿導向部分的結(jié)構(gòu) 25 3.2.4 密封裝置 25 3.2.5 緩沖裝置 27 3.2.6 排氣裝置 28 3.2.7 液壓缸的安裝結(jié)構(gòu) 28 第四章 液壓系統(tǒng)方案擬定 29 4.1調(diào)速回路方案選型與分析 29 4.1.1 方案一：節(jié)流調(diào)速 29 4.1.2 方案二：容積調(diào)速 29 4.1.3 方案三：容積節(jié)流調(diào)速 30 4.2 快進回路方案選型與分析 31 4.2.1 方案一：液壓缸差動連接快速調(diào)速 32 4.2.2 方案二：采用蓄能器的快速調(diào)速 32 4.2.3 方案三：雙泵供油快速調(diào)速 33 4.3夾緊回路的選擇 33 第五章 液壓系統(tǒng)設計計算和元件選型 35 5.1液壓泵的選擇 35 5.1.1泵工作壓力的確定 35 5.1.2 泵的流量確定 35 5.1.3 選擇液壓泵的規(guī)格 35 5.1.4 確定液壓泵的驅(qū)動功率 36 5.2 液壓閥的選型 37 5.3液壓輔助元件的選擇 38 5.3.1 液壓管道尺寸的確定 38 5.3.2 液壓油箱容積的確定 38 第六章 液壓系統(tǒng)的驗算 39 6.1 壓力損失的驗算 39 6.2發(fā)熱溫升的驗算 41 結(jié) 論 43 致 謝 44 參考文獻 45 附錄：英文文獻翻譯 46 英文文獻翻譯原文 51 58 銑床液壓系統(tǒng)設計 第一章 緒論 1.1 選題背景 銑床是一種主要用于金屬切削的機床。于1818年由美國數(shù)位機械工程師共同發(fā)明的。銑床是用于切削平面，或者用特殊的形狀的銑刀銑出成型表面、螺旋槽或齒輪的齒形等。銑床分為臥式銑床、立式銑床、龍門銑床、仿形銑床、和萬能銑床等。由于銑床具有較高的工作效率以及加工出來的零件精度高等特點，現(xiàn)在已成為各行業(yè)中不可缺少的設備，特別是數(shù)控銑床。這種銑床更是用于國防、航空、汽車、拖拉機、造船、機床和工具制造部分發(fā)展品種、推進技術高招的重要設備。銑床擁有量已占機床量得1/10以上。 而液壓系統(tǒng)優(yōu)點多應用也很廣泛，一般用于液壓傳動。在一般工程機械、加工機械、壓力機械、機床等，行走機械中的工程機械、建筑機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車等，發(fā)電廠渦輪調(diào)速裝置、測量浮標、升降旋轉(zhuǎn)舞臺等，軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機構(gòu)等。 隨著現(xiàn)代加工行業(yè)在我國的迅速發(fā)展，數(shù)控銑床在制造業(yè)仲應用越來越廣泛，所以數(shù)控銑床的研制和推廣是加速機械工業(yè)技術革命的有效途徑之一，成為了推動生產(chǎn)發(fā)站內(nèi)信的重要設備。液壓技術作為實現(xiàn)現(xiàn)代傳動與控制的關鍵基礎技術之一，已成為各行各業(yè)重要的技術基礎。而液壓元件及其控制已發(fā)展成為綜合的液壓工程技術。利用液壓技術可在較寬范圍內(nèi)進行無級調(diào)速，具有良好的換向及轉(zhuǎn)接功能，易于實現(xiàn)工作循環(huán)等優(yōu)點，完成工件及刀具的夾緊，控制進給速度和驅(qū)動主軸作業(yè)。易管現(xiàn)代數(shù)控機床、加工中心等先進制造設備中采用機電伺服系統(tǒng)，但采用液壓傳動與控制仍然是現(xiàn)代金屬切削機床自動化的重要途徑。 據(jù)1995年全國第三次工業(yè)普查統(tǒng)計，我國液壓、氣動和密封件工業(yè)鄉(xiāng)及鄉(xiāng)以上年銷售收入在100萬元以上的國營、村辦、私營、合作經(jīng)營、個體、“三資”等企業(yè)共有1300余家，其中液壓約700家，氣動和密封件各約300余家。按1996年國際同行業(yè)統(tǒng)計，我國液壓行業(yè)總產(chǎn)值23.48億元，占世界第6位；氣動行業(yè)總產(chǎn)值4.19億元，占世界第10位。 1.2國內(nèi)外專用銑床的發(fā)展和研究狀況 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀 在美國、日本和德國等發(fā)達國家，它們將機床改造作為新的經(jīng)濟增長行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時代。由于機床以及技術的不斷進步，機床改造是個“永恒”的課題。在美國、日本、德國，用數(shù)控技術改造機床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場，己形成了機床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。在美國，機床改造業(yè)稱為機床再生 (Remanufacturing)業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有:Bertsche工程公司、ayton機床公司、Devlieg-Bullavd(得寶)服務集團、US設備公司等。美國得寶公司己在中國開辦公司。在日本機床改造業(yè)稱為機床改裝(Retrofitting)業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有：大限工程集團、崗三機械公司、千代田工機公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。而現(xiàn)在國外現(xiàn)狀偏向于： 1）高速高精與多軸加工成為數(shù)控機床的主流，納米控制已經(jīng)成為高速高精加工的潮流。 2）多任務和多軸加工數(shù)控機床越來越多地應用到能源、航空航天等行業(yè)。 3）機床與機器人的集成應用日趨普及，且結(jié)構(gòu)形式多樣化，應用范圍擴大化，運動速度高速化，多傳感器融合技術實用化，控制功能智能化，多機器人協(xié)同普及化。 4）智能化加工與監(jiān)測功能不斷擴充，車間的加工監(jiān)測與管理可實時獲取機床本身的狀態(tài)信息，分析相關數(shù)據(jù)，預測機床的狀態(tài)，提前進行相關的維護，避免事故的發(fā)生，減少機床的故障率，提高機床的利用率。 5）最新的機床誤差檢測與補償技術能夠在較短的時間內(nèi)完成對機床的補償測量，與傳統(tǒng)的激光干涉儀相比，對機床誤差的補償精度能夠提高3～4倍，同時效率得到大幅度提升。 6）最新的CAD/CAM技術為多軸多任務數(shù) 控機床的加工提供了強有力的支持，可以大幅度提高加工效率。 7）刀具技術發(fā)展迅速，眾多刀具的設計涵蓋了整個加工過程，并且新型刀具能夠滿足平穩(wěn)加工以及抗振性能的要求。 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國是機床生產(chǎn)大國，又是使用大國。數(shù)控機床是機械工業(yè)發(fā)展的關鍵產(chǎn)品，我國的數(shù)控機床在機床產(chǎn)品中的比例總體水平低。但是我國是發(fā)展中國家，許多企業(yè)財力薄弱，不可能花費大量的資金添置許多全新的數(shù)控機床，同時大量的通用機床不可能全部淘汰。 因此，把普通機床改造為數(shù)控機床則不失為是一條提高數(shù)控化率的有效途徑，機床改造花費少，改造針對性強，時間短，改造后的機床大多能克服原機床的缺點和存在的問題，生產(chǎn)效率高。所以現(xiàn)在的國內(nèi)現(xiàn)在偏向于： 1）低技術水平的產(chǎn)品競爭激烈，互相靠壓價促銷； 2）高技術水平、全功能產(chǎn)品主要靠進口； 3）配套的高質(zhì)量功能部件、數(shù)控系統(tǒng)附件主要靠進口； 4）應用技術水平較低，聯(lián)網(wǎng)技術沒有完全推廣使用； 5）自行開發(fā)能力較差，相對有較高技術水平的產(chǎn)品主要靠引進圖紙、合資生產(chǎn)或進口裝。 1.3國內(nèi)外數(shù)控機床技術發(fā)展的趨勢 根據(jù)銑床行業(yè)18家骨干企業(yè)上報的經(jīng)濟信處統(tǒng)計資料顯示，2008年銑床行業(yè)的經(jīng)濟運行情況基本良好，主要經(jīng)濟指標仍保持增長的態(tài)勢，但相比2002年以來機床行業(yè)的持續(xù)高速增長，增速明顯減緩。2008年1-4季度完成工業(yè)總產(chǎn)值(現(xiàn)價)74.37億元，比上年增長15.2%；產(chǎn)品銷售產(chǎn)值71.48億元，比上年增長17.1%；利稅總額10.7億元，比上年增長7.3%。 生產(chǎn)情況分析：受金融危機的影響，自2008年8月份，之后多數(shù)企業(yè)的產(chǎn)量出現(xiàn)了下滑，庫存量增加，后續(xù)合同減少。企業(yè)的經(jīng)營面臨著巨大的挑戰(zhàn)。 出口情況分析：由于金融危機對北美、歐洲以及南美等國的貨幣匯率波動的影響較大，匯率的不穩(wěn)定，造成市場需求出現(xiàn)萎縮，國外客戶購買能力下降，使機床出口量持續(xù)下滑。 當前市場需求分析：伴隨著國際經(jīng)濟危機的不斷加深及全球經(jīng)濟增長的放緩，機床行業(yè)受宏觀經(jīng)濟形勢的影響，呈現(xiàn)出增長逐步減緩的趨勢。自去年下半年以后，機床市場需求出現(xiàn)了嚴重滑坡。從用戶行業(yè)上看，汽車行業(yè)是機床行業(yè)的主要下游行業(yè)之一，國內(nèi)汽車行業(yè)受國際、國內(nèi)整體經(jīng)濟的影響較大，美國汽車三大巨頭正面臨著前所未有的震蕩，其結(jié)果有可能使國際汽車行業(yè)重新洗牌，給國內(nèi)汽車行業(yè)帶來新的機遇與挑戰(zhàn)，期待今年下半年能夠恢復并帶動機床市場的需求；航空航天業(yè)是國家重點支持的下游行業(yè)，保持著較快的發(fā)展速度，對機床產(chǎn)品需求仍較高；電力設備工業(yè)有望維持正常增長，繼續(xù)拉動中高檔重型數(shù)控機床的需求；而船舶、模具、一般機械制造業(yè)，則受宏觀經(jīng)濟影響很大，下行趨勢已經(jīng)形成，對機床的需求有所下降。從市場需求看，普通機床和經(jīng)濟型數(shù)控機床產(chǎn)品市場需求急劇下滑，傳統(tǒng)普通產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)庫存量大幅增加。而中、高檔數(shù)控機床，成套設備和大型重型數(shù)控機床需求相對集中，這說明行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生了非常大的變化，單臺產(chǎn)品平均價格走高，市場需求繼續(xù)向高端傾斜，重型機床領域競爭將更加激烈。 總的來說銑床行業(yè)呈現(xiàn)如下發(fā)展趨勢： 1）高速度與超精度化 速度和精度是數(shù)控機床的兩個重要指標，它直接關系到加工效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。 2）高可靠性 隨著數(shù)控機床網(wǎng)絡化應用的發(fā)展，數(shù)控機床的高可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制 造商和數(shù)控機床制造商追求的目標。 3）多功能化 在零件加工過程中有大量的無用時間消耗在工件搬運、上下料、安裝調(diào)整、換刀和主軸的升、降速上，為了盡可能降低這些無用時間，人們希望將不同的加工功能整合在同一臺機床上，因此數(shù)控機床實現(xiàn)了一機多能，以最大限度地提高設備利用率。 4）多軸化 隨著 5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)和編程軟件的普及，5軸聯(lián)動控制的加工中心和數(shù) 控銑床已經(jīng)成為當前的一個開發(fā)熱點。 5）網(wǎng)絡化 數(shù)控機床的網(wǎng)絡化，主要指機床通過所配裝的數(shù)控系統(tǒng)與外部的其它控制系統(tǒng)或上位計算機進行網(wǎng)絡連接和網(wǎng)絡控制。 6）柔性化、智能化 數(shù)控機床向柔性自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是：從點(數(shù)控單機、加工中心和數(shù)控復合加工機床)、線(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段車間獨立制造島、FA)、體(CIMS、分布式網(wǎng)絡集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展，另一方面向注重應用性和經(jīng)濟 性方向發(fā)展。 7）綠色化 21世紀的金切機床必須把環(huán)保和節(jié)能放在重要位置，即要實現(xiàn)切削加工工 藝的綠色化。目前這一綠色加工工藝主要集中在不使用切削液上。 8）體系開放化 向未來技術開放：由于軟硬件接口都遵循公認的標準協(xié)議，只需少量的重新 設計和調(diào)整，新一代的通用軟硬件資源就可能被現(xiàn)有系統(tǒng)所采納、吸收和兼容，這就意味著系統(tǒng)的開發(fā)費用將大大降低而系統(tǒng)性能與可靠性將不斷改善并處于 長生命周期。 9）極端化（大型化和微型化）國防、航空、航天事業(yè)的發(fā)展和能源等基礎產(chǎn)業(yè)裝備的大型化需要大型且性能良好的數(shù)控機床的支撐。 第二章 工況分析 2.1 設計要求 設計一臺銑床液壓系統(tǒng)，要求實現(xiàn)“工件夾緊→工作臺快進→工作臺工進→工作臺快退→工件松開“的自動工作循環(huán)，其中工作臺的工進分兩步進行，兩次工進負載和速度不同。具體參數(shù)要求如下： 1）運動部件的重力為25000N； 2）速度：快進、快退速度均為5m/min，工進速度為0.1~1.2 m/min； 3）最大行程為400mm，其中工進行程為180mm； 4）最大切削力（工作負載）為18000N，一工進負載力為27000N； 5）啟動換向時間Δt=0.05s； 6）采用矩形導軌，靜摩擦因數(shù)fs=0.2，動摩擦因數(shù)fa=0.1； 7）夾緊缸的行程為20mm，夾緊力為30000N，夾緊時間為1s； 8）液壓缸在各個工作階段的負載值其中，也就是效率為90%。 2.2 工況分析 2.2.1 運動分析 根據(jù)設計要求，該銑床的工作循環(huán)為：“工件夾緊→工作臺快進→工作臺工進→工作臺快退→工件松開“的自動工作循環(huán)，其中工作臺的工進分兩步進行，兩次工進負載和速度不同，且個工部速度如下： 快進、快退速度為：5m/min 繪制運動部件的速度循環(huán)圖如圖2-1所示。 圖2-1 速度循環(huán)圖 2.2.2 負載分析 液壓缸所受外載荷F包括三種類型，分別為工作負載、摩擦阻力負載、慣性負載即： F = Fw+ Ff+ Fa 1）工作負載Fw 對于金屬切削機床來說，即為沿活塞運動方向的切削力，在本設計中： 一工進工作負載Fw1=27000N，二工進工作負載Fw2=18000N。 2）導軌摩擦阻力負載Ff 啟動時為靜摩擦力，啟動后為動摩擦力，對于平行導軌Ff可以由下式求的： Ff = f ( G + FRn ) G ——運動部件重力； FRn ——垂直于導軌的工作負載，此設計中為零； f——導軌摩擦系數(shù)，取靜摩擦系數(shù)為0.2，動摩擦系數(shù)為0.1。求得 Ffs = 0.2×25000N = 5000N Ffa = 0.1×25000N = 2500N 上式中Ffs 為靜摩擦力，F(xiàn)fa 為動摩擦力。 3）運動部件速度變化時的慣性負載Fa Fa = 式中g——重力加速度； ——加速或減速時間，本設計中 = 0.05s； ——時間內(nèi)的速度變化量。 故： Fa = ×N = 4230N 根據(jù)上述計算結(jié)果，列出各工作階段所受的外負載（見表2-1），并畫出如圖2-2所示的負載循環(huán)圖。 表2-1 工作循環(huán)各階段的外負載 序 工作循環(huán) 外負載F(N) 1 啟動、加速 F = Ffs + Fa 9230 2 快進 F = Ffa 2500 3 一工進 F = Fw1+ Ffa 29500 4 二工進 F = Fw2+ Ffa 20500 5 快退啟動加速 F = Ffs + Fa 9230 6 快退 F = Ffa 2500 圖2-2 負載循環(huán)圖 第三章 執(zhí)行元件液壓缸的設計 液壓缸是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，它的職能是將液壓能轉(zhuǎn)換成機械能。液壓缸的輸入量是液體的流量和壓力，輸出量是直線速度和力。液壓缸的活塞能完成往復直線運動，輸出有限的直線位移。 如圖3-1所示，液壓缸由缸體1、活塞2、活塞桿3、端蓋4、活塞桿密封件5組成。 圖3-1 液壓缸組成 液壓缸按作用方式分為單作用液壓缸、雙作用液壓缸和復合式缸。單作用液壓缸：一個方向的運動依靠液壓作用力實現(xiàn)，另一個方向依靠彈簧力、重力等實現(xiàn)。雙作用液壓缸：兩個方向的運動都依靠液壓作用力來實現(xiàn)。復合式缸：活塞缸與活塞缸的組合、活塞缸與柱塞缸的組合、活塞缸與機械結(jié)構(gòu)的組合等。 3.1 液壓缸主要尺寸的確定 3.1.1液壓缸的工作壓力的確定 液壓缸工作壓力p主要根據(jù)液壓設備的類型來確定，對不同用途的液壓設備，由于工作條件不同，通常采用的壓力范圍也不同。設計時，可以用類比法來確定?，F(xiàn)參閱表3-1來取液壓缸的工作壓力為3MPa。 表3-1 液壓設備常用的工作壓力 設備 類型 機 床 農(nóng)業(yè)機械或中型 工程機械 液壓機、重型 機械等 磨床 組合 機床 龍門 刨床 拉床 工作壓力 0.8~2.0 3~5 2~8 8~10 10~16 20~32 3.1.2 液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定 圖3-2 單活塞液壓缸計算示意圖 由圖3-2可知 = = （4-1） 式中——液壓缸的工作壓力，初算時可取系統(tǒng)工作壓力。 ——液壓缸回油腔背壓力，可以根據(jù)表3-2估計。 ——活塞桿直徑與液壓缸內(nèi)徑之比，可以按表3-3選取。 ——工作循環(huán)中最大的外負載。 ——液壓缸密封處的摩擦力，它的精確值不易求得，常用液壓缸的機械效率進行估算。 （3-2） 式中 ——液壓缸的機械效率，一般= 0.9~0.97，根據(jù)已知本次為0.9。 將代入式（4-1），可以求得D為 D = （3-3） 活塞桿直徑可以由值算出，由計算所得的D與d的值分別按表3-4和表3-5圓整到相近的標準直徑，以便采用標準的密封元件。 表3-2 執(zhí)行元件背壓的估計值 系 統(tǒng) 類 型 背壓p1 （MPa） 中、低壓系統(tǒng)0~8MPa 簡單的系統(tǒng)和一般輕載的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) 0.2~0.5 回油路帶調(diào)速閥的調(diào)速系統(tǒng) 0.5~0.8 回油路帶背壓閥 0.5~1.5 采用帶補液壓泵的閉式回路 0.8~1.5 中高壓系統(tǒng)＞8~16MPa 同上 比中低壓系高50%~100% 高壓系統(tǒng)＞16~32MPa 如鍛壓機等 出算可忽略 表3-3 液壓缸內(nèi)徑D與活塞桿直徑d的關系 按機床類型選取d/D 按液壓缸工作壓力選取工作壓力d/D 機床類別 d/D 工作壓力p/(MPa) d/D 磨床、研磨機床 0.2~0.3 ≤2 0.2~0.3 插床、拉床、刨床 0.5 ＞2~5 0.5~0.58 鉆、鏜、車、銑床 0.7 ＞5~7 0.62~0.70 —— —— ＞7 0.7 表3-4 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列 (GB2348--80) (mm) 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （90） 100 （110） 125 （140） 160 （180） 200 （220） 250 320 400 500 630 注：括號內(nèi)數(shù)值為非優(yōu)先選用值 表3-5 活塞桿直徑系列 (GB2348--80) (mm) 4 5 6 8 10 12 14 16 18 2 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 對選定后的液壓缸內(nèi)徑D，必須進行穩(wěn)定速度的驗算。要保證液壓缸節(jié)流腔的有效工作面積A，必須大于保證最小穩(wěn)定速度的最小有效工作面積，即 A＞ = （3-4） 式中 ——流量閥的最小穩(wěn)定流量，一般從選定流量閥的產(chǎn)品樣本中查得。 ——液壓缸的最低速度，由設計要求給定。 如果液壓缸節(jié)流腔的有效工作面積A不大于計算所得的最小有效工作面積，則說明液壓缸不能保證最小穩(wěn)定速度，此時必須增大液壓缸的內(nèi)徑，以滿足速度穩(wěn)定的要求。 現(xiàn)計算液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d。由負載圖知最大負載F為29500N，按表3-2可以取得p2為0.5Mp, cm為0.90考慮到快進、快退速度相等，所以取d/D = 0.7。將上述數(shù)據(jù)代入式（4-3）可以得到 D = 根據(jù)表3-4，將液壓缸內(nèi)徑圓整為標準系列直徑D=125mm，活塞桿直徑d，按d/D = 0.7以及表2-5活塞桿系列取d = 90mm。 按工作要求夾緊力由兩個夾緊缸提供，考慮到夾緊缸的穩(wěn)定，夾緊缸的工作壓力應該低于進給工作缸的工作壓力，現(xiàn)取夾緊缸的工作壓力為零，cm為0.9，則按照式（3-3）可得 D = m =9.2×10-2m 按照表3-4以及表3-5液壓缸和活塞桿的尺系列，取夾緊缸的D和d分別為100mm和70mm。 按最低工進速度驗算液壓缸的最小穩(wěn)定速度，由式（3-4）可得 A = cm2 = 5 cm2 式中qmin是由產(chǎn)品樣品查得GE系列調(diào)速閥AQF3-E10B的最小穩(wěn)定流量為0.05L/min。調(diào)速閥安裝在進油路上，故液壓缸節(jié)流腔有效工作面積應該選取液壓缸無桿腔的實際面積，即 A = ×（12.5cm）2 = 122.7cm2 可見上述不等式滿足，液壓缸能夠達到所需低速。 3.1.3 液壓缸工況圖的繪制 油缸各工況的壓力、流量、功率的計算如下： （1）計算各工作階段液壓缸所需的流量 q快進 =×d2×v快速 = ×0.092×5m3/min = 31.81×10-3 m3/min = 31.81L/min q工進一=×D2×v工進 = ×0.1252×1.2m3/min= 14.73×10-3 m3/min = 14.73L/min q工進二=×D2×v工進 = ×0.1252×0.1m3/min= 1.23×10-3 m3/min =1.23L/min q快退=××v快退=××5m3/min= 29.53L/min q夾 = D2 v夾=×0.12×20×10-3 m3/min = 9.42×10-3 m3/min = 9.42L/min （2）計算各工作階段液壓缸壓力 由參考文獻一，初選液壓缸的設計壓力P1=3MPa. 為了滿足工作臺進退速度相等，并減小液壓泵的流量，今將液壓缸的無桿腔作為主工作腔，并在快進時差動連接，則液壓缸無桿腔的有效面積A1 與A2應滿足A1=2A2（即液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d間應滿足：D=d，前述設計D=125mm,d=90mm滿足此要求） 為防止工進結(jié)束時發(fā)生前沖，液壓缸需保持一定回油背壓。由參考文獻一，暫取背壓為0.8MPa，并且液壓缸機械效率ηm=0.9,則可計算出液壓缸無桿腔的有效面積： 則液壓缸的實際有效面積為 差動連接快進時，液壓缸有桿腔壓力P2必須大于無桿腔壓力P1；其差值估取△P= P2- P1=0.5MPa,并注意到啟動瞬間液壓缸尚未移動，此時△P=0；另外，取快退時的回油壓力損失為0.5MPa。 根據(jù)上述條件經(jīng)計算得到液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率匯總?cè)绫?-6，并可繪出其油缸的工況圖（圖3-2）。 表3-6 液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率 工作階段 計算公式 負載 F（N） 回油腔 壓力 P2(MPa) 工作腔 壓力 P1(MPa) 輸入流量 q(L/min) 輸入功率 N(W) 快進 啟動 5000 - 0.87 - - 加速 9230 0.5 1.61 - - 恒速 2500 0.5 0.44 31.81 231.6 工進一 29500 0.8 2.67 14.73 656.1 工進二 20500 0.8 1.86 1.23 38.1 快退 啟動 5000 - 0.94 - - 加速 9230 0.5 1.74 - - 恒速 2500 0.5 0.47 29.53 231.4 注：1.為液壓缸差動連接時，回油口到進油口之間的壓力損失，取=0.5MPa; 2.快退時液壓缸有桿腔進油，壓力為，無桿腔回油，壓力為。 圖3-2 液壓缸的工況圖 3.1.4 液壓缸壁厚和外徑的計算 液壓缸的壁厚由液壓缸的強度條件來計算。 液壓缸的壁厚一般指液壓缸中最薄處的厚度。從材料力學可以知道，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應力分別規(guī)律因為壁厚的不同而各異。一般計算時可以分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。 液壓缸的內(nèi)徑D與其壁厚的比值D/≥10的圓筒稱為薄壁圓筒。起重運輸機械和工程機械的液壓缸，一般采用無縫鋼管，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒壁厚公式計算 ≥ 式中 ——液壓缸壁厚（m）。 D——液壓缸內(nèi)徑（m）。 ——試驗壓力，一般取最大工作壓力的（1.25~1.5）倍（MPa）。額定壓力≤16Mpa,取=1.5 MPa。 ——缸筒材料的許用應力。 = ，其中為材料抗拉剛度，n為安全系數(shù)，一般取n = 5。的值為：鍛鋼： = 110~120 MPa；鑄鋼： = 100~110 MPa；無縫鋼管： = 110~110 MPa；高強度鑄鐵： = 60MPa；灰鑄鐵： = 25MPa。 在中低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計算所得液壓缸的壁厚往往很小，使得液壓缸的剛度往往不夠，如在切削加工過程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過程卡死或者漏油。因此一般不作計算，按經(jīng)驗選取，必要時按上式公式進行校核。 對于D/＜10時，應該按材料力學中的厚壁圓筒公式進行壁厚的計算。 對于脆性材料以及塑性材料 ≥ 式中的符號意思與前面相同。 液壓缸壁厚算出后，即可以求出缸體的外徑為 ≥ + 式中值應該按無縫鋼管標準，或者按有關標準圓整為標準值。 在設計中，取試驗壓力為最大工作壓力的1.5倍，即 = 1.5×3MPa =4.5MPa。而缸筒材料許用應力取為= 100 MPa。 應用公式 ≥ 得， ≥ 下面確定缸體的外徑，缸體的外徑 ≥ + = 125+2×14.06mm = 153.12mm。在液壓傳動設計手冊中查得選取標準值 = 155mm。在根據(jù)內(nèi)徑D和外徑重新計算壁厚， = = mm = 15mm。 3.1.5 液壓缸工作行程的確定 液壓缸工作行程長度，可以根據(jù)執(zhí)行元件機構(gòu)實際工作的最大行程來確定，并且參照表3-6中的系列尺寸來選取標準值。 表3-6 液壓缸活塞行程參數(shù)系列 （mm） Ⅰ 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000 Ⅱ 40 63 90 110 140 180 220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800 2200 2800 3900 Ⅲ 240 260 300 340 380 420 480 530 600 650 750 850 950 1050 1200 1300 1500 1700 1900 2100 2400 2600 3000 3800 注：液壓缸活塞行程參數(shù)依Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ次序優(yōu)先選用。 由已知條件知道最大工作行程為400mm,參考上表，取液壓缸工作行程為400mm。 3.1.6 缸蓋厚度的確定 一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效的厚度t按強度要求可以用下面兩式進行進似計算。 無孔時： 有孔時： 式中 ——缸蓋有效厚度（m）。 ——缸蓋止口內(nèi)徑（m）。 ——缸蓋孔的直徑（m）。 3.1.7 最小導向長度的確定 當活塞桿全部外伸時，從活塞支撐面中點到缸蓋滑動支撐面的距離H稱為最小導向長度（圖3-2）。如果導向長度過小，將使液壓缸的初始撓度（間隙引起的撓度）增大，從而影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設計時必須保證有一定得最小導向長度。 對于一般的液壓缸，最小導向長度H應滿足以下要求 式中 ——液壓缸的最大行程。 ——液壓缸的內(nèi)徑。 活塞的寬度B一般取得B =（0.6~1.0）D；缸蓋滑動支撐面的長度，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑D而定。 當D＜80mm時，?。? 當D＞80mm時，取。 為了保證最小導向長度H，如果過分增大和B都是不適宜的，必要時可以在缸蓋和活塞之間增加一個隔套K來增加H的值。隔套的長度C由需要的最小導向長度H決定，即 在此設計中，液壓缸的最大行程為400mm，液壓缸的內(nèi)徑為125mm，所以應用公式的 =mm = 82.5mm。 活塞的寬度B = 0.8D = 100mm。 3.1.8 缸體長度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長度應等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長度還要考慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長度不應該大于內(nèi)徑的20~30倍。缸體長度L = 400+100mm=500mm。 3.1.9 固定螺栓得直徑 液壓缸固定螺栓直徑按照下式計算 式中 F——液壓缸負載。 Z——固定螺栓個數(shù)。 k——螺紋擰緊系數(shù)，k = 1.121.5。 根據(jù)上式求得 = = 10.3mm 3.1.10 液壓缸強度校核 1）缸筒壁厚校核： 。 。 前面已經(jīng)通過計算得：D = 125mm, = 15mm。則有＜10，所以為厚壁缸。 = 15mm≥ = = 11.12mm，可見缸筒壁厚滿足強度要求。 2）活塞桿穩(wěn)定性的驗算： 活塞桿受軸向壓縮負載時，它所承受的軸向力F不能超過使它穩(wěn)定工作所允許的臨界負載，以免發(fā)生縱向彎曲，從而破壞液壓缸的正常工作。的值與活塞桿材料性質(zhì)、截面的形狀、直徑和長度以及液壓缸的安裝方式等因素有關?；钊麠U的穩(wěn)定性的校核依照下式（穩(wěn)定條件）進行 式中 ——安全系數(shù)，一般取=24。 當活塞桿的細長比＞時 = 當活塞桿的細長比≤時，且 = 20120時，則 = 式中 ——安裝長度，其值與安裝方式有關。 ——活塞桿截面最小回轉(zhuǎn)半徑， = 。 ——柔性系數(shù)。 ——由液壓缸支承方式?jīng)Q定的末端系數(shù)。 E——活塞桿材料的彈性模量，對剛?cè) = 。 J——活塞桿橫截面慣性矩，A為活塞桿橫截面積。 f——由材料強度決定的實驗值。 根據(jù)驗算，液壓缸滿足穩(wěn)定性要求。 3.2 液壓缸的結(jié)構(gòu)設計 液壓缸主要尺寸確定以后，就進行各部分的結(jié)構(gòu)設計。主要包括：液壓缸缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿導向部分的結(jié)構(gòu)、密封裝置、緩沖裝置、排氣裝置、以及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。由于工作條件的不同，結(jié)構(gòu)形式也各不相同。設計時根據(jù)具體情況進行選擇。 3.2.1 缸體與缸蓋的連接形式 缸體與缸蓋常見連接方式有法蘭連接式、半環(huán)連接式 、螺紋連接式 、拉桿連接式 、焊接式連接等。 圖4-3 常見的缸筒和缸蓋結(jié)構(gòu) 圖3-3所示為常見的缸蓋和缸筒連接形式。圖2-3a 為法蘭式連接結(jié)構(gòu)，這種連接結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，容易加工，便于裝卸，強度較大，能夠承受高壓。但是外形尺寸較大，常用于鑄鐵制的缸筒上。 圖3-3b 為半環(huán)式連接結(jié)構(gòu)，這種連接分為外半環(huán)連接和內(nèi)半環(huán)連接兩者形式。它們的缸筒壁部由于開了環(huán)形槽而削弱了強度，為此有時要增加壁厚。它容易加工和裝卸、重量較輕，半環(huán)連接是一種應用較為普遍的連接結(jié)構(gòu)，常用于無縫鋼管和鍛鋼制的缸筒上。 圖3-3c、f 為螺紋連接形式，這種連接分為外螺紋連接和內(nèi)螺紋連接兩者形式。它的缸筒端部結(jié)構(gòu)復雜，外徑加工必須要求同時保證內(nèi)外徑同心，裝卸要使用專用工具，它的外形尺寸和重量都比較小，結(jié)構(gòu)緊湊，常常用于無縫鋼管和鍛鋼制的缸筒上。 圖3-3d 為拉桿式連接形式，這種連接結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好、通用性強、易于裝拆，但是端蓋的體積和重量都非常大，拉桿在受力后容易拉伸變長，從而影響密封效果，僅適用于長度不大的中低壓缸。 圖3-3d 為焊接式連接，這種連接形式強度高，制造簡單，但是焊接時容易引起缸筒的變形。 缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關。通過綜合考慮，在此設計中，缸體端部與缸蓋采取法蘭連接的形式。 3.2.2 活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu) 活塞和活塞桿的結(jié)構(gòu)形式有很多，常見的有一體式、錐銷式連接外、還有螺紋式連接和半環(huán)式連接等多種形式，如圖3-4所示。半環(huán)式連接結(jié)構(gòu)復雜，裝卸不便，但是工作可靠。 圖3-4 活塞桿與活塞的結(jié)構(gòu) 此外，活塞和活塞桿也有制成整體式結(jié)構(gòu)的，但是它只能適應于尺寸較小的場合?；钊话阌媚湍ヨT鐵制造，活塞桿則不論是空心的還是實心的，大多用鋼料制造。經(jīng)過綜合考慮，在此設計中，活塞桿與活塞的連接采取螺紋連接的形式，如圖3-5所示。 圖3-5 活塞桿與活塞的連接形式 這種連接方式結(jié)構(gòu)簡單，便于拆卸，成本低廉，但是在震動的過程中容易松動，所以加了防松裝置，應用范圍較廣。 3.2.3 活塞桿導向部分的結(jié)構(gòu) 活塞桿導向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵和鎖緊裝置等。導向套的結(jié)果可以做成端蓋整體式直接導向，也可以做成與端蓋分開的導向套導向結(jié)構(gòu)。后者導向套磨損后便于更換，所以應用比較普遍。導向套的位置可以安裝于密封圈的內(nèi)側(cè)，也可以安裝于密封圈的外側(cè)。機床和工程機械中一般采用裝在內(nèi)測的結(jié)構(gòu)，有利于導向套的潤滑；而壓油機常采用裝在外測的結(jié)構(gòu)，在高壓下工作時，使得密封圈由足夠的油壓將唇邊張開，以提高系統(tǒng)的密封性能。 活塞桿處的密封形式由O型、V型、Y型和型密封圈。為了清除活塞桿處外漏部分粘附的灰塵，保證油液清潔以及減少磨損，在端蓋外側(cè)增加防塵圈。此設計經(jīng)過綜合考慮，采取端蓋直接導向。 3.2.4 密封裝置 液壓缸中常見的密封裝置有間隙密封，摩擦環(huán)密封，密封圈密封等。 間隙密封依靠運動件間的微笑間隙來防止泄露。為了提高這種裝置的密封能力，常在活塞的表面制造出幾條微小的環(huán)形槽，用以增大油液通過間隙時的阻力。它結(jié)構(gòu)簡單，摩擦阻力小，可以耐高溫，但是泄露大，加工要求高，磨損后無法恢復原有能力，只有在尺寸小、壓力較低、相對運動速度較高的缸筒和活塞間使用。 摩擦環(huán)密封依靠活塞上的摩擦環(huán)（尼龍或者其他高分子材料制成）在“O”形圈彈力作用下貼緊缸壁而防止泄露。這種材料密封效果好，摩擦阻力較小并且穩(wěn)定，可以耐高溫，磨損后有自動補償能力，但是加工要求高，裝拆不方便，適用于缸筒和活塞之間的密封。 油缸主要采用密封圈密封，密封圈有O形、V形、Y形及組合式等數(shù)種，其材料為耐油橡膠、尼龍、聚氨脂等。它利用橡膠或者塑料的彈性使各種截面的環(huán)形圈貼緊在靜、動配合面之間來防止泄露。它結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，磨損后有自動補償能力，性能可靠，在缸筒和活塞之間、活塞和活塞桿之間、缸筒和缸蓋之間都能使用。 （1）O形密封圈（如圖3-6） O形密封圈的截面為圓形，主要用于靜密封。與唇形密封圈相比，運動阻 力較大，作運動密封時容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，故一般不單獨用于油缸運動密封。 圖3-6 O形密封圈 （2）V形密封圈（如圖3-7） V形圈的截面為V形，如圖所示，V形密封裝置是由壓環(huán)、V形圈和支承環(huán)組成。當工作壓力高于10MPa時，可增加V形圈的數(shù)量，提高密封效果。安裝時，V形圈的開口應面向壓力高的一側(cè)。 圖3-7 V形密封圈 （3）Y形密封圈（如圖3-8） Y形密封圈的截面為Y形，屬唇形密封圈(Lip Seal)。它是一種摩擦阻力小、壽命較長的密封圈，應用普遍。Y形圈主要用于往復運動的密封。根據(jù)截面長寬比例的不同，Y形圈可分為寬斷面和窄斷面兩種形式，圖所示為寬斷面Y形密封圈。 圖3-8 Y形密封圈 對于活塞桿外伸部分來說，由于它很容易把臟物帶入液壓缸，使油液受到污染，使密封件磨損，因此常需要在活塞桿密封處增添防塵圈，并且放在向著活塞桿外伸的一段。 3.2.5 緩沖裝置 液壓缸帶動質(zhì)量較大的部件作快速往復運動時，由于運動部件具有很大的動能，因此當活塞運動到液壓缸終端時，會與端蓋碰撞，而產(chǎn)生沖擊和噪聲。這種機械沖擊不僅引起液壓缸的有關部分的損壞，而且會引起其它相關機械的損傷。為了防止這種危害，保證安全，應采取緩沖措施，對液壓缸運動速度進行控制。 當活塞移至端部，緩沖柱塞開始插入缸端的緩沖孔時，活塞與缸端之間形成封閉空間，該腔中受困擠的剩余油液只能從節(jié)流小孔或緩沖柱塞與孔槽之間的節(jié)流環(huán)縫中擠出，從而造成背壓迫使運動柱塞降速制動，實現(xiàn)緩沖。 液壓缸中常用的緩沖裝置有節(jié)流口可調(diào)式（如圖3-9）和節(jié)流口變化式（如圖3-10）兩種。 圖3-9 節(jié)流口可調(diào)式緩沖裝置 圖3-10 節(jié)流口變化式緩沖裝置 在此設計中，為了適當?shù)臏p輕加工難度，決定采取如圖3-9所示的緩沖裝置。這種緩沖裝置可以調(diào)節(jié)。 3.2.6 排氣裝置 排氣裝置在液壓缸中是十分必要的，這是因為油液中混入的空氣或者液壓缸長期不使用，外界侵入的空氣都積聚在液壓缸內(nèi)的最高部位處，影響液壓缸運動平穩(wěn)性，低速時引起爬行現(xiàn)象、啟動時造成沖擊、換向時降低精度等。 液壓缸中的排氣裝置通常有兩種形式：一種是在缸蓋的最高部位處開排氣孔，用長管道接向遠處排氣；另外一種是在液壓缸缸蓋最高部位安裝排氣塞。兩種排氣裝置都是在液壓缸排氣時打開（讓它全行程往復移動多次），排氣完畢后關閉。 圖3-11 常見排氣裝置 3.2.7 液壓缸的安裝結(jié)構(gòu) 液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)包括液壓缸的安裝結(jié)構(gòu)、液壓缸的進、出油口的連接等。 1）液壓缸的安裝形式 液壓缸的安裝形式根據(jù)安裝位置和工作要求得不同可以有長螺栓安裝、腳架安裝、法蘭安裝、軸銷和耳環(huán)安裝等。 2）液壓缸進、出油口形式以及大小的確定 液壓缸進、出油口，可以布置在端蓋或者缸體上。對于活塞桿固定的液壓缸，液壓缸進、出油口可以設在活塞桿的端部。如果液壓缸沒有專用得排氣裝置，液壓缸進、出油口應該設在液壓缸的最高處，以便空氣能首先從液壓缸排出。液壓缸進、出油口得形式一般選用螺孔或者法蘭連接。現(xiàn)列出壓力小于16MPa小型系列單桿液壓缸螺孔連接油口得安裝尺寸，見表3-7。 表3-7 單桿液壓桿油口安裝尺寸（ISO8138） (mm) 缸體內(nèi)徑D 進、出油口 缸體內(nèi)徑D 進、出油口 25 M14×1.5 80 M27×1.5 32 M14×1.5 100 M27×1.5 40 M18×1.5 125 M27×1.5 50 M22×1.5 160 M33×1.5 63 M22×1.5 200 M42×1.5 第四章 液壓系統(tǒng)方案擬定 因為在我國油壓機械設備需求越來越多，所以液壓系統(tǒng)的速度和工作效率成為了現(xiàn)在液壓系統(tǒng)的主要競爭方面，所以現(xiàn)在為了快速運動和提高工作進給速度，以及提高工作的需要，社會的需要，最終決定設計的方案為：設計速度控制回路。 4.1調(diào)速回路方案選型與分析 4.1.1 方案一：節(jié)流調(diào)速 節(jié)流調(diào)速，采用定量泵供油，由流量控制閥改變流入和流出執(zhí)行元件的流量以調(diào)節(jié)速度，這種系統(tǒng)稱閥控系統(tǒng)。如圖（7） 圖（7）為節(jié)流調(diào)速原理圖 其優(yōu)點是：能量損失較小，結(jié)構(gòu)簡單，控制簡單，使用維護方便。 而缺點是：效率較低，發(fā)熱大。 4.1.2 方案二：容積調(diào)速 容積調(diào)速，采用變量泵或變量馬達，以改變泵或馬達的排量調(diào)節(jié)速度。這種系統(tǒng)稱泵控系統(tǒng)。如圖（8） 圖（8）為容積調(diào)速原理圖 其優(yōu)點是：效率高，發(fā)熱小，使用維護方便。缺點是：結(jié)構(gòu)相對復雜 4.1.3 方案三：容積節(jié)流調(diào)速 容積節(jié)流調(diào)速，采用壓力反饋式變量泵供油，由流量控制閥改變流入或流出執(zhí)行元件的流量，進而調(diào)節(jié)速度，同時又使變量泵的流量與通過流量控制閥的流量相適應。如圖（9） 圖（9）為容積節(jié)流調(diào)速原理圖 其優(yōu)點是：沒有溢流損失，效率較高，速度穩(wěn)定性相對好。缺點是：會有節(jié)流損失。 以上方案，每個都有它們的優(yōu)缺點。在中小型專用機床的液壓系統(tǒng)中，進給速度的控制一般采用節(jié)流閥或者調(diào)速閥。根據(jù)銑削類專用機床工作時對低速性能和速度負載特性都有一定要求的特點，因此本次設計采用限壓式變量葉片泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速。這種調(diào)速回路具有效率高、發(fā)熱小和速度剛性好的特點，并且調(diào)速閥安裝在回油路上，這樣具有承受負切削力的能力。 橫向一工進可以選用的調(diào)速方式有： 方案一、使用二位二通電磁換向閥加一個調(diào)速閥，這樣的目的是可以更方便的控制液壓的操作，以及更好的控制液壓流動的速度和液壓回路的自動順序動作。 方案二、使用二位二通電液換向閥和一個調(diào)速閥，電液換向閥一般適用于大流量的液壓設備，而且具有換向以及節(jié)流的作用。 圖（13）橫向一工進的液壓原理圖 而最終選用的是方案一，因為這里并不算流量特別大，所以選擇方案一。如圖（14） 橫向二工進最終選擇的液壓回路方法是：加一個調(diào)速閥。如圖（15） 圖（14）橫向一工進液壓原理圖 圖（15）橫向二工進液壓原理圖 4.2 快進回路方案選型與分析 4.2.1 方案一：液壓缸差動連接快速調(diào)速 差動連接是，活塞無桿端面比有桿端面的受壓 面積大（大桿的面積），（這面積差 是差動的根本原因。）在兩端面受 壓力（壓強）相同時，無桿端面的總壓力大，會將活塞推著向有桿端移動，這就是差動。這時，將有桿腔排出的油導入無桿腔，就在泵油的基礎上增加了流量，能使活塞更快移動，形成差的快速。這種油路的連接方法如圖（10）。 圖（10）為液壓缸差動連接原理圖 其優(yōu)點是：活塞桿伸出時能獲得較快的速度,即使泵的流量較小.但這時油缸的出力較小,不適合重載.?油缸設計合理時,不需要調(diào)節(jié),就可以使活塞桿伸出和回縮時速度相等。缺點：噪聲大。 4.2.2 方案二：采用蓄能器的快速調(diào)速 蓄能器是，液壓或氣動系統(tǒng)中的一種能量儲蓄裝置。它在適當?shù)臅r機將系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)變?yōu)閴嚎s能或位能儲存起來，當系統(tǒng)需要的時，又將壓縮能或位能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤夯驓鈮旱饶芏尫懦鰜?，重新補供給系統(tǒng)。當系統(tǒng)瞬間壓力增大時，它可以吸收這部分的能量，以保證整個系統(tǒng)壓力正常。如圖（11） 圖（11）為蓄能器快速調(diào)速原理圖 其優(yōu)點是：反應靈敏，工作可靠。缺點是：制造困難，密封性要求高。 4.2.3 方案三：雙泵供油快速調(diào)速 雙泵供油是，用兩個泵來提供動力，其中一個為大流量泵，用以實現(xiàn)快速運動；另外一個是小流量泵，則用以實現(xiàn)工作進給，如圖（12） 圖（12）為雙泵供油快速調(diào)速 其優(yōu)點是：功率損耗小，系統(tǒng)效率高，應用較為普遍。而缺點是：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜。 經(jīng)過綜合對比快速調(diào)速方法選用液壓缸差動連接快速調(diào)速。因為其工作效率高而且油的循環(huán)利用，速度的調(diào)節(jié)也比較好，而且結(jié)構(gòu)相對雙泵供油，容積調(diào)速等方式簡單，制造難度比蓄能器低，而且反應靈敏。很符合現(xiàn)在社會的發(fā)展需要和工業(yè)生產(chǎn)需要。 4.3夾緊回路的選擇 用二位四通電磁閥來控制夾緊，松開換向動作時，為了避免工作時因為突然斷電而松開，應該采用失電夾緊方式?？紤]到夾緊時間可以調(diào)節(jié)和當油路壓力瞬時下降時還能保持夾緊力，所以要接入節(jié)流閥調(diào)速和單向閥保壓。在該回路中還裝有減壓器，用來調(diào)節(jié)夾緊力的大小和保持夾緊力的穩(wěn)定。如下圖示 圖（16） 夾緊回路原理圖 最后把所選的液壓回路組合起來，即可以組成圖3-3所示液壓系統(tǒng)原理圖。 圖3-3 銑床液壓系統(tǒng)原理圖 第五章 液壓系統(tǒng)設計計算和元件選型 5.1液壓泵的選擇 5.1.1泵工作壓力的確定 考慮到正常工作中進油管路有一定得壓力損失，所以泵的工作壓力為 pp = P1 + 式中 pp——液壓泵最大工作壓力。 p1——執(zhí)行元件最大工作壓力。 ——進油管路中的壓力損失，初算時簡單系統(tǒng)可以取0.2~0.5MPa，復雜系統(tǒng)可以取0.5~1.5 MPa，此設計中取0.5MPa。 pp = p1 + =（3+0.5）MPa 上述計算所得的pp是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(xiàn)的動態(tài)壓力往往超過靜壓力。另外考慮到一