- I -摘 要面對我國經(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)床動力滑臺液壓系統(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 - II -AbstractBoring 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 - III -目 錄摘 要 IAbstract.II第 1 章 緒 論 11.1 研究意義 11.1.1 液壓技術(shù)及其應(yīng)用 .21.1.2 組合機(jī)床液壓系統(tǒng) .21.2 液壓傳動的工作原理及其組成部分 31.2.1 液壓傳動的工作原理 31.2.2 液壓傳動的組成 .41.3 液壓傳動的優(yōu)缺點(diǎn) 51.3.1 液壓傳動的優(yōu)點(diǎn) .51.3.2 液壓傳動的缺點(diǎn) .61.4 液壓技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 61.5 課題的來源及研究的目的和意義 71.6 課題的研究內(nèi)容 9第 2 章 組合鉆孔機(jī)床液壓系統(tǒng)分析 102.1 YT4543 型動力滑臺液壓系統(tǒng)分析 .102.1.1 YT4543 型動力滑臺液壓系統(tǒng)圖 .102.1.2 YT4543 型動力滑臺液壓系統(tǒng)工作過程 .112.1.3 YT4543 型動力滑臺液壓系統(tǒng)分析 .122.2 雙泵動力滑臺供油液壓系統(tǒng) 122.2.1 雙泵供油動力滑臺液壓系統(tǒng)圖 .122.2.2 雙泵供油液壓系統(tǒng)工作過程 .132.2.3 雙泵供油液壓系統(tǒng)分析 .142.3 帶蓄能器的動力滑臺液壓系統(tǒng) 152.3.1 帶蓄能器的動力滑臺液壓系統(tǒng)圖 152.3.2 帶蓄能器的動力滑臺液壓系統(tǒng)工作過程 152.3.3 帶蓄能器的動力滑臺液壓系統(tǒng)分析 .17- IV -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) 183.1 明確系統(tǒng)要求 183.2 負(fù)載與運(yùn)動分析 183.2.1 工作負(fù)載 .183.2.2 慣性負(fù)載 .193.2.3 阻力負(fù)載 .193.2.4 負(fù)載圖和速度圖的繪制 .203.3 液壓缸主要參數(shù)的確定 213.4 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 233.4.1 選用執(zhí)行元件 .243.4.2 速度控制回路的選擇 .243.4.3 選擇快速運(yùn)動和換向回路 .243.4.4 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 .243.4.5 液壓系統(tǒng)工作過程 .263.4.6 液壓系統(tǒng)工作過程 .273.5 液壓元件的選擇 283.5.1 確定液壓泵的規(guī)格和電動機(jī)功率 .283.5.1.1 選擇液壓泵 283.5.1.2 選擇電動機(jī) 283.5.2 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) 324.1 動力滑臺液壓站結(jié)構(gòu)圖 324.2 閥塊總裝結(jié)構(gòu)圖 334.3 閥塊結(jié)構(gòu)圖 334.4 液壓缸結(jié)構(gòu)圖 354.4.1 缸筒與缸蓋的連接形式 354.4.2 缸筒材料選擇 354.4.3 液壓缸壁厚的確定 354.4.4 缸筒底部厚度 354.4.5 缸筒頭部法蘭厚度 354.4.6 缸筒與缸蓋的連接計(jì)算 364.4.7 螺釘連接計(jì)算 36- V -第 5 章 液壓缸的有限元分析 385.1 液壓缸三維模型的建立 385.2 有限元分析基本理論 385.2.1 有限元法的發(fā)展概況 .395.2.2 有限元分析的基本思想 .405.2.3 有限元法分析過程 .425.2.4 ADINA 軟件簡介 435.3 靜力分析 435.4 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 476.1 元件明細(xì) 476.2 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- 1 -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，組成的半自動或自動專用機(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)動和刀具與工件的相對進(jìn)給運(yùn)動，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，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。- 2 -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)、電動機(jī)、儀表以及軍工等生產(chǎn)部門進(jìn)行機(jī)床革新、推動生產(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)國家都將液壓工業(yè)列為競爭發(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)，但采用液壓傳動與控制仍然是現(xiàn)代金屬切削機(jī)床自動化的重要途徑。在鍛造機(jī)、液壓機(jī)、折彎機(jī)、剪切機(jī)等壓力加工設(shè)備中，主要利用液壓傳動傳遞力較大、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)，以減輕勞動者勞動強(qiáng)度、避免和減少熱輻射和有害氣體對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)主要由通用滑臺和輔助部分（如定位、夾緊）組成。- 3 -液壓動力滑臺是組合機(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 液壓傳動的工作原理及其組成部分液壓傳動有許多突出的優(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、測量浮標(biāo)、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(jī)起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等 [3]。1.2.1 液壓傳動的工作原理液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動機(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)動工作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動和回轉(zhuǎn)運(yùn)動。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)械傳動中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動元件相類似。圖 1-2 是組合鉆床動力滑臺的液壓系統(tǒng)原理圖 [2]。- 4 -91 1死 擋 鐵 停 留34561 2P 2P 3快 進(jìn)一 工 進(jìn)二 工 進(jìn)快 退原 位P 1P 2P 3P 11272 Y A1 Y A4 Y A3 Y A81 01-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 動力滑臺液壓傳動系統(tǒng)原理圖1.2.2 液壓傳動的組成液壓傳動系統(tǒng)主要由下列 5 部分組成：（1）動力元件，即液壓泵，其職能是將原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力動能（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)械能而對外做功，液壓缸可驅(qū)動工作機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動（或擺動） ，液壓馬達(dá)可完成回轉(zhuǎn)運(yùn)動。（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。- 5 -（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)測控制。（5）工作介質(zhì)，即傳動液體，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)動和動力傳遞的，另外液壓油還可以對液壓元件中相互運(yùn)動的零件起潤滑作用。1.3 液壓傳動的優(yōu)缺點(diǎn)1.3.1 液壓傳動的優(yōu)點(diǎn)（1）傳動平穩(wěn)在液壓傳動裝置中，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)流動進(jìn)行傳動。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引起振動扣撞擊，使傳動十分平穩(wěn)，便于實(shí)現(xiàn)頻繁的換向；因此它廣泛地應(yīng)用在要求傳動平穩(wěn)的機(jī)械上，例如磨床幾乎全都采用了液壓傳動。（2）質(zhì)量輕/體積小液壓傳動與機(jī)械、電力等傳動方式相比，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、動作靈敏；這對液壓仿形、液壓自動控制和要求減輕質(zhì)量的機(jī)器來說，是特別重要的。例如我國生產(chǎn)的 1m3 挖掘機(jī)在采用液壓傳動后，比采用機(jī)械傳動時(shí)的質(zhì)量減輕了 1t[5]。（3）承載能力大液壓傳動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)無級調(diào)速在液壓傳動中，調(diào)節(jié)液體的流量就可實(shí)現(xiàn)無級凋速，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，能夠自動防止過載，避免發(fā)生事故。（6）液壓元件能夠自動潤滑由于采用液壓油作為工作介質(zhì)，使液壓傳動裝置能自動潤滑，因此元件的使用壽命較長。（7）容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動作- 6 -采用液壓傳動能獲得各種復(fù)雜的機(jī)械動作，如仿形車床的液壓仿形刀架、數(shù)控銑床的液壓工作臺，可加工出不規(guī)則形狀的零件。（8）簡化機(jī)構(gòu)采用液壓傳動可大大地簡化機(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)雜的自動工作循環(huán)。目前，液壓傳動在組合機(jī)床和自動線上應(yīng)用得很普遍。1.3.2 液壓傳動的缺點(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)定比傳動困難液壓傳動是以液壓油液為工作介質(zhì)，在相對運(yùn)動表面間不可避免的要有泄漏，同時(shí)油液也不是絕對不可壓縮的。因此不宜應(yīng)用在在傳動比要求嚴(yán)格的場合，例如螺紋和齒輪加工機(jī)床的傳動系統(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)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據(jù) 17 世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(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。第一個(gè)使用液壓原理的是 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- 7 -于工業(yè)上，誕生了世界上第一臺水壓機(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部件制造企業(yè)，德國的 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部件。在電氣配套件方面，世界最大的德國西門子電氣公司，以及日本的東芝公司、川崎公司、德國的博士（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）對能量波動傳遞所進(jìn)行的理論及實(shí)際研究；1910 年對液力傳動（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。我國機(jī)械工業(yè)在認(rèn)真消化、推廣國外引進(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，積極采用國際標(biāo)準(zhǔn)，- 8 -合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對一些性能差，而且不符合國家標(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。近些年來國外工程機(jī)械有一種發(fā)展趨勢，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，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，增長到 1000 億美元，增幅是相當(dāng)大的。因此，國外工程機(jī)械配套件這些年來得到了快速發(fā)展。國外工程機(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)動機(jī)制造企業(yè)，美國的康明斯（Cummins）發(fā)動機(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- 9 -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、機(jī)械設(shè)計(jì)、工程系統(tǒng)等課程中所學(xué)理論知識的能力；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)簡單、生產(chǎn)率和自動程度較高的特點(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)動慣性小、反應(yīng)速度快，還可自動實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。1.6 課題的研究內(nèi)容對現(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。- 10 -第 2 章 組合鉆孔機(jī)床液壓系統(tǒng)分析2.1 YT4543 型動力滑臺液壓系統(tǒng)分析2.1.1 YT4543 型動力滑臺液壓系統(tǒng)圖圖 2-1 為 YT4543 型動力滑臺液壓系統(tǒng)圖，下面以實(shí)現(xiàn)二次工作進(jìn)給的自動循環(huán)為例，說明其工作原理 [3]。81 2死 擋 鐵 停 留34561 3P 2P 3快 進(jìn)一 工 進(jìn)二 工 進(jìn)快 退原 位P 1P 2P 3P 11272 Y A1 Y A3 Y A1 01 191-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 型動力滑臺液壓系統(tǒng)圖2.1.2 YT4543 型動力滑臺液壓系統(tǒng)工作過程1．快進(jìn)- 11 -按下啟動按鈕，電磁鐵 1YA 通電，電磁換向閥 7 的先導(dǎo)閥左位，液動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)滑臺以二工進(jìn)速度進(jìn)行碰到死檔鐵時(shí)，滑臺即停留在死擋鐵處，此時(shí)液壓缸左腔壓力升高，使壓力繼電器 13 動作，發(fā)出電信號給時(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，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)閥和液動換向閥都處于中位液壓缸兩腔油路封閉，滑臺停止運(yùn)動。這- 12 -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 型動力滑臺液壓系統(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，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)也比較簡單。（6）采用三位五通電液換向閥，具有換向性能好，滑臺可在任意位置停止，快進(jìn)時(shí)構(gòu)成差動連接等優(yōu)點(diǎn)。2.2 雙泵動力滑臺供油液壓系統(tǒng)2.2.1 雙泵供油動力滑臺液壓系統(tǒng)圖圖 2-2 為雙泵供油動力滑臺液壓系統(tǒng)圖，下面以實(shí)現(xiàn)一次工作進(jìn)給的自動循環(huán)為例，說明其工作原理。- 13 -821 096P 2P 3快 進(jìn)工 進(jìn)快 退原 位P 1P 2P 31 312 Y A1 Y A7P 14351 11 2死擋鐵停留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?；赜吐罚阂簤焊子仪弧晃逋〒Q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)- 14 -當(dāng)滑臺快到預(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)滑臺完成工進(jìn)進(jìn)給碰到死鐵時(shí)，滑臺即停留在死擋鐵處，此時(shí)液壓缸左腔的壓力升高，使壓力繼電器 6 發(fā)出信號給時(shí)間繼電器，滑臺停留時(shí)間由時(shí)間繼電器調(diào)定。4．快退滑臺停留時(shí)間結(jié)束后，時(shí)間繼電器發(fā)出信號，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?；赜吐罚阂簤焊鬃笄弧鷨蜗蛐谐陶{(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，使 2YA 斷電，換向閥處于中位，液壓兩腔油路封閉，滑臺停止運(yùn)動。2.2.3 雙泵供油液壓系統(tǒng)分析- 15 -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，提高了滑臺運(yùn)動的平穩(wěn)性。把調(diào)速閥設(shè)在進(jìn)油路上，具有啟動沖擊小、便于壓力繼電器發(fā)訊控制、容易獲得較低速度。2.3 帶蓄能器的動力滑臺液壓系統(tǒng)2.3.1 帶蓄能器的動力滑臺液壓系統(tǒng)圖圖 2-3 為帶蓄能器動力滑臺液壓系統(tǒng)圖，下面以實(shí)現(xiàn)一次工作進(jìn)給的自動循環(huán)為例，說明其工作原理 [10]。死 擋 鐵 停 留快 進(jìn)一 工 進(jìn)二 工 進(jìn)快 退原 位P 1P 2P 3P 2P 3P 1123486571 Y A2 Y A91 01 11 21 31 41 51 61 71-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 帶蓄能器的動力滑臺液壓系統(tǒng)圖- 16 -2.3.2 帶蓄能器的動力滑臺液壓系統(tǒng)工作過程1．快進(jìn)快進(jìn)如圖所示，按下啟動按鈕，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)滑臺以二工進(jìn)速度進(jìn)行碰到死檔鐵時(shí)，滑臺即停留在死擋鐵處，此時(shí)液壓缸左腔壓力升高，使壓力繼電器 17 動作，發(fā)出電信號給時(shí)間繼電器。停留時(shí)間由時(shí)間電器調(diào)定。- 17 -5．快退停留結(jié)束后，時(shí)間繼電器發(fā)出信號，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)滑臺完成一個(gè)動作循環(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 帶蓄能器的動力滑臺液壓系統(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)滑臺前沖，且油路的布局簡單、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。- 18 -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，加工動作順序如下動力滑臺快速趨近工件→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） ；滑臺移動質(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?；_移動行程：快進(jìn) s = 200mm，一工進(jìn) s1 = 100mm，二工進(jìn) s2 = 50mm滑臺導(dǎo)軌型式：平導(dǎo)軌。靜摩擦系數(shù) fs = 0.2，動摩擦系數(shù)：f d = 0.1.工作性能要求：運(yùn)動速度要平穩(wěn)，滑臺往復(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tF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 6.08)(52HBDsFt?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。- 19 -對 ?13.9mm 的孔來說， r/min， mm/r。3601?n147.0?s對 ?8.5mm 的孔來說， r/min， mm/r。52 962利用上式，求得N=30468.06.08.0 58417935.214 ?????tF8N3.2.2 慣性負(fù)載N?mF()273=064+51=Δ.tv式中 Fm——慣性負(fù)載(N)；m——滑臺和工件的總質(zhì)量(kg)；——單位是時(shí)間速度變化量(m/s)。vΔ3.2.3 阻力負(fù)載靜摩擦阻力 N61783=9×02=mgfFs動摩擦阻力 N1df式中 fs——靜摩擦系數(shù)；fd——動摩擦系數(shù)；g——重力加速度(m/s 2)。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9.0?m?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 /NmF?啟動 sF?1783.6 1982加速 mfd?1164.8 1294- 20 -快進(jìn) fdF?891.8 991一工進(jìn)+=tFtI 32759.8 36400二工進(jìn) fdFtⅡ39359.8 43733快退 ?891.8 9913.2.4 負(fù)載圖和速度圖的繪制已知滑臺移動行程快進(jìn) s=200mm、一工進(jìn) mm，二工進(jìn)10=smm，快退 mm。負(fù)載圖按上面計(jì)算的數(shù)據(jù)50=2s 35+=21T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。?41v?2v3v5 01 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0s / m mF / N1 9 8 29 4 13 6 4 0 04 3 7 3 30- 1 9 8 2- 9 4 1(a) 負(fù)載圖- 21 -5 01 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 s / m mv / m / m i n3 . 50 . 10 . 0 53 . 5（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：21A?12A[14]。Fpm=η)-組合機(jī)床為半精加工設(shè)備，取工作壓力 MPa；背壓可取4=1p=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2 2大負(fù)載 =43733N。maxF- 22 -m =0.012m]).-[()-(max 621 10×28437==pFA 22m ， d=0.0874m01??AD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 ， cm712=41.DAπ2 63=4=2.）-(dDAπ2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/MPa2p進(jìn)油腔壓力/MPa1輸入流量/L·miqn 1?輸入功率P/kW計(jì)算式啟動 1982 0 0.31)-(2121Δ+=ApAFp,)(2vq??qP=加速 1294 1.17 0.67211,2Ap恒速 991 1.12 0.62 22.26 0.23)-(211Δ+=AFp,)(2vq??qP=一工進(jìn)36400 0.8 3.35 1.23 0.07 11p,2A二工進(jìn)43733 0.8 3.95 0.61 0.04 11+=Fp)(,2vq?qpP- 23 -啟動 1982 P=0 0.34pAFp2121+=/)(,2vq?qP加速 1294 0.5 1.26211,2Ap=恒速 991 0.5 1.21 20.69 0.42211+AFp/)(,2vq?qPp / M P aq / L / m i nP / k M0 . 3 10 . 6 70 . 6 23 . 3 53 . 9 51 . 2 1pP0 . 2 30 . 0 70 . 0 40 . 4 2q 2 2 . 2 61 . 2 30 . 6 12 0. 6 9s / m m0 . 3 41 . 2 6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)- 24 -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)差動連接，無桿腔面積 等于有桿腔1A面積 的兩倍。2A3.4.2 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，但適合于小功率場合，而且結(jié)構(gòu)簡單、成本低。該機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動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)動和換向回路根據(jù)本設(shè)計(jì)的運(yùn)動方式和要求，采用差動連接快速運(yùn)動回路來實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動。即快進(jìn)時(shí)，由限壓式變量泵供油，液壓缸實(shí)現(xiàn)差動連接。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油路。因此速度換接回路與壓力控制形式。- 25 -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、潤滑油路、測壓油路等，并對回路進(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。91 1死 擋 鐵 停 留34561 2P 2P 3快 進(jìn)一 工 進(jìn)二 工 進(jìn)快 退原 位P 1P 2P 3P 11272 Y A1 Y A4 Y A3 Y A81 01-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 動力滑臺液壓傳動系統(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)的動作，即要求實(shí)現(xiàn)的動作順序?yàn)椋簡印铀佟爝M(jìn)→減速→一工進(jìn)→二工進(jìn)→快退→停止。則可得出液壓系統(tǒng)中各電磁鐵的動作順序如表3-3 所示。表中“+”號表示電磁鐵通電或行程閥壓下； “-”號表示電磁鐵斷電或行程閥復(fù)位。