畢業(yè)設(shè)計(jì)：CK6163數(shù)控車床卡緊,尾座頂緊及預(yù)緊液壓系統(tǒng)（定稿）

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)：CK6163數(shù)控車床卡緊,尾座頂緊及預(yù)緊液壓系統(tǒng)〔定稿〕 本次設(shè)計(jì)中在充分借鑒前人經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，融入了在大學(xué)幾年里學(xué)習(xí)到的液壓傳動(dòng)及機(jī)械方面的知識(shí)，以及本人的一些創(chuàng)新，將工業(yè)上應(yīng)用比擬廣泛的CK6163數(shù)控車床的卡盤卡緊，尾座頂緊，以及中心架夾緊三個(gè)動(dòng)作，由常見的機(jī)械裝置改裝成由液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的液壓傳動(dòng)裝置。其工作原理是：由油缸卡緊，尾座頂緊，及中心架夾緊系統(tǒng)，經(jīng)吊頭連接，通過液壓油在油缸上下腔的施壓與排放，推動(dòng)活塞桿在油缸中伸縮，使其對(duì)系統(tǒng)實(shí)施推力或拉力，完成卡盤卡緊，尾座頂緊，及中心架夾緊三個(gè)動(dòng)作。 這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是，一方面，

2、數(shù)控機(jī)床的液壓油為柔性工作介質(zhì)，比機(jī)械傳動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)要少的多，有利于數(shù)控機(jī)床的平穩(wěn)運(yùn)行。另一方面，由于液壓系統(tǒng)采用的行程檢測(cè)裝置測(cè)量準(zhǔn)確，可更加真實(shí)地反映數(shù)控機(jī)床在卡緊，尾座頂緊，及中心架夾緊三個(gè)動(dòng)作完成的具體情況，并通過PLC可編程控制，實(shí)現(xiàn)卡緊，尾座頂緊，及中心架夾緊三個(gè)動(dòng)作的自動(dòng)化控制。 其意義是,將液壓系統(tǒng)應(yīng)用于數(shù)控車床CK6163，使其與數(shù)控NC技術(shù)完美結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)技術(shù)的推廣，并且完成了機(jī)床動(dòng)作由手動(dòng)完成向半自動(dòng)乃至全自動(dòng)的推進(jìn)，大大提高了CK6163數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率，為解放勞動(dòng)力開展生產(chǎn)力邁出了重要的一步。 本次設(shè)計(jì)的目的，畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)生活

3、中從事機(jī)械及液壓知識(shí)學(xué)習(xí)的一個(gè)總結(jié)，也是提高我們大學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能解決問題能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，更是對(duì)大學(xué)階段所學(xué)關(guān)于機(jī)械及液壓知識(shí)和實(shí)際動(dòng)手能力的一個(gè)考察。通過這次考察，不但可以提高我們的綜合訓(xùn)練設(shè)計(jì)能力、科研能力，其中包括實(shí)際動(dòng)手能力、查閱文獻(xiàn)能力，撰寫論文能力，還是一次十分難得的提高創(chuàng)新能力的時(shí)機(jī)，并且使我在以下幾個(gè)方面得到訓(xùn)練： 1、了解液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本方法和設(shè)計(jì)要求，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)解決具體工程技術(shù)問題的能力。 2、掌握液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟，熟悉設(shè)計(jì)的有關(guān)技術(shù)文件，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)手冊(cè)及相關(guān)元件的國家標(biāo)準(zhǔn)。 3、根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，進(jìn)行工況分析和確定液壓系統(tǒng)的液壓元件擬

4、定出液壓系統(tǒng)，并對(duì)液壓系統(tǒng)主要性能作必要的設(shè)計(jì)計(jì)算。 針對(duì)大學(xué)中所學(xué)的機(jī)械及液壓方面的知識(shí)，我選擇這個(gè)課題來完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了大量的實(shí)地調(diào)研考察，嘗試和論證。本次設(shè)計(jì)中主要以課本和搜集來的各種資料作為依據(jù)，基于所學(xué)的知識(shí)，從簡(jiǎn)單入手，循序漸進(jìn)，逐步掌握設(shè)計(jì)的一般方法和步驟，讓我把知識(shí)掌握的更加牢固，并把所學(xué)的知識(shí)融成一個(gè)體系，以適應(yīng)將來實(shí)際工作的需要。由于初次設(shè)計(jì)，所學(xué)知識(shí)又存在大量局限，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)也存在著大量的缺乏，因此對(duì)一些問題可能考慮不周，致使設(shè)計(jì)中難免會(huì)存在有某些缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。第一章 CK6163數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的立題依據(jù)及方案論證 1.1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的立

5、題依據(jù)及課題來源 現(xiàn)代機(jī)械一般多是機(jī)械、電氣、液壓三者緊密聯(lián)系，結(jié)合的一個(gè)綜合體。液壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)并列為三大傳統(tǒng)形式，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在現(xiàn)代機(jī)械的設(shè)計(jì)工作中占有重要的地位由于液壓技術(shù)廣泛應(yīng)用了高技術(shù)成果，如自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、磨擦磨損技術(shù)、可靠性技術(shù)及新工藝和新材料，使傳統(tǒng)技術(shù)有了新的開展，也使液壓系統(tǒng)和元件的質(zhì)量、水平有一定的提高。盡管如此，走向二十一世紀(jì)的液壓技術(shù)不可能有驚人的技術(shù)突破，應(yīng)當(dāng)主要靠現(xiàn)有技術(shù)的改良和擴(kuò)展，不斷擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域以滿足未來的要求。2.2多方案的比擬和論證2.3最終方案的制定和說明 液壓卡盤的運(yùn)動(dòng)分析 根據(jù)對(duì)普通CK6163數(shù)控車床機(jī)床

6、卡盤卡緊動(dòng)作的觀察和分析可知，液壓卡盤執(zhí)行元件，即液壓缸運(yùn)動(dòng)過程可分解為：向前卡緊，保持不動(dòng)，向后松開。其運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如下： 向前卡緊 向后松開 圖1 卡盤液壓缸運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 液壓尾座的運(yùn)動(dòng)分析 根據(jù)對(duì)普通CK6163數(shù)控車床機(jī)床尾座頂緊動(dòng)作的觀察和分析可知，液壓尾座執(zhí)行元件，即尾座油缸的運(yùn)動(dòng)過程可分解為：向前頂緊，保持不動(dòng)，向后松開。其循環(huán)分析圖如下： 向前頂緊 向后松開 圖2 座液壓缸運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 液壓中心架的運(yùn)動(dòng)分析 根據(jù)對(duì)普通CK6163數(shù)控車床機(jī)床中心架壓緊動(dòng)作的觀察和分析可知，液壓中心架執(zhí)行元件，即中心架油缸的運(yùn)動(dòng)過程可分解為：向前壓緊，保持不動(dòng)，向后松開。其運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如下：

7、向前壓緊 向后松開 圖3 中心架液壓缸運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 2.2液壓系統(tǒng)的負(fù)載分析 液壓卡盤的負(fù)載分析 根據(jù)對(duì)液壓卡盤的運(yùn)動(dòng)分析，液壓卡盤液壓缸的負(fù)載可分為慣性負(fù)載、彈性負(fù)載、粘性負(fù)載、各種摩擦負(fù)載〔如靜摩擦、動(dòng)摩擦等〕以及其它不隨時(shí)間、位置等參數(shù)變化的恒值負(fù)載等。但主要的負(fù)載有：〔1〕啟動(dòng)時(shí)的靜摩擦負(fù)載；〔2〕向前卡緊工進(jìn)時(shí)的工作負(fù)載；〔3〕后退時(shí)的動(dòng)摩擦負(fù)載。這些負(fù)載都是單向負(fù)載，是與運(yùn)動(dòng)方向相反的正值負(fù)載，近似為恒定的負(fù)載，并且負(fù)載力的方向與液壓缸活塞軸線重合。 液壓卡盤的主要作用是在加工工件時(shí)限制工件兩個(gè)自由度，以卡緊工件，保證加工的順利完成。 2、液壓尾座的負(fù)載分析 液壓尾座的負(fù)載類同

8、于液壓卡盤，在此不必再分析。 液壓尾座的主要作用是在加工時(shí)頂緊工件，以保證加工精度。 3、液壓中心架的負(fù)載分析 液壓中心架的負(fù)載類型與液壓卡盤的類同，在次不必分析。 液壓中心架的主要作用是在加工長軸類工件時(shí)，在卡盤和尾座中間支撐工件，以保證工件的剛度，提高加工精度。 第三章 CK6163數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 CK6163數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求MPa；液壓卡盤夾緊時(shí)間：t 2.2s。 〔2〕液壓尾座設(shè)計(jì)要求:最高壓力4.5 MPa，換擋時(shí)間t 6s，尾座活塞桿最大行程L 280mm。 〔3〕液壓中心架設(shè)計(jì)要求：最高壓力為4.5MPa，換擋時(shí)間t 1s，中心架液壓缸最大行程L 8

9、0mm。 〔4〕液壓系統(tǒng)壓力〔0.2～4.5MPa〕，預(yù)計(jì)液壓系統(tǒng)使用流量：23L/min。 液壓系統(tǒng)作為CK6163數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)裝置， 應(yīng)采用結(jié)構(gòu)比擬簡(jiǎn)單，設(shè)備外形尺寸小，能遠(yuǎn)距離傳遞大能量；能承受較大的載荷；沒有復(fù)雜的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；在室內(nèi)的空氣里能保證平安，動(dòng)作迅速；操作、調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單；過載保護(hù)簡(jiǎn)單可靠。 3.2 CK6163機(jī)床液壓系統(tǒng)選型 1、液壓回路的選擇 根據(jù)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，本液壓系統(tǒng)采用開式回路，即執(zhí)行元件〔即液壓缸〕的排油回油箱，工作介質(zhì)油液經(jīng)過冷卻、沉淀后再進(jìn)入液壓泵的進(jìn)口，再進(jìn)行循環(huán)工作。 2、液壓油液的選擇 由于本次設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)為普通液壓系統(tǒng)，因此選用礦油型液壓油作為工作

10、介質(zhì)。又根據(jù)室內(nèi)的工作狀況，及北方冬夏工作溫度變化較大的特點(diǎn)，冬季選用N32#液壓油,夏季選用N46#液壓油，通過液位計(jì)YWZ-80T可觀察油位和油溫。液壓油需半年更換一次,并清理油箱。 3、執(zhí)行元件的選擇 根據(jù)液壓系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析，本設(shè)計(jì)中要實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)均為直線運(yùn)動(dòng)，故可采用活塞液壓缸或柱塞液壓缸。又因?yàn)橹灰笠粋€(gè)方向工作，反向退回，故采用單活塞桿液壓缸，并且由于負(fù)載力與活塞桿軸線重合，故不必采用柱塞缸。 4、液壓泵的選擇 根據(jù)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，該系統(tǒng)最高壓力p 4.5Mpa，故可以采用雙作用葉片泵或齒輪泵。 3.3執(zhí)行元件的工作參數(shù) 壓缸的參數(shù)結(jié)構(gòu)MPa; 〔2〕液壓尾座液壓缸：外作用力R

11、800kg，最大工作壓力p 4MPa; 〔3〕液壓中心架液壓缸：外作用力R 200kg，最大工作壓力p 4MPa; 2、液壓缸參數(shù)計(jì)算 〔1〕卡盤液壓缸參數(shù)計(jì)算 液壓卡盤一般選用德川MS105-MS200，查閱資料可知流量為20L/min壓力為4MPa由此可選出VPVC-F40中低壓力葉片泵。根據(jù)其壓力、

12、流量特性曲線可知所需電動(dòng)機(jī)功率最大可為1.5kw。根據(jù)流量和壓力可選出液壓閥規(guī)格和型號(hào).我們選用直徑為φ6通用液壓閥,流量為40L/min,壓力為20MPa。 〔2〕尾座液壓缸參數(shù)計(jì)算 液壓缸負(fù)載F，其受力分析如圖4，查文獻(xiàn)[2]表20-2-15中公式 F 〔1〕 式中 R――液壓缸外作用力 ――液壓缸總效率 查參考文獻(xiàn)[2]表20-6-3及參考文獻(xiàn)[1]中的經(jīng)驗(yàn)公式，在額定壓力下的液壓缸，總效率為η 0.9-0.95 ，取η 0.93，變檔階段液壓缸所受外作用力F 800k

13、g，代入公式〔1〕得： F 860kg 計(jì)算油缸面積A 0.002107 2107 計(jì)算液壓缸直徑D 51.8mm,可圓整為D 80mm,活塞桿直徑d 0.5D 40mm。 計(jì)算所需流量Q 油缸無桿腔充滿油液時(shí)油缸容積 V 50.2428 1.407 因?yàn)轫斁o時(shí)間為300/50 6秒,也就是油缸的無桿腔充滿油液需要6秒,因此計(jì)算流量Q Q V×60/6 1.407×60/6 14.07L/min 根據(jù)壓力和流量可選擇流量為23L/min,壓力調(diào)整范圍為0.8～5Mpa的液壓泵即可滿足要求。 〔3〕中心架液壓缸參數(shù)計(jì)算 液壓缸負(fù)載F，其液壓缸受力分析同圖4，查文獻(xiàn)[2]表20-2-15中公式 F 〔2〕 式中 R――液壓缸外作用力 ――液壓缸總效率 查參考文獻(xiàn)[2]表20-6-3及參考文獻(xiàn)[1]中的經(jīng)驗(yàn)公式，在額定壓力下的液壓缸，總效率