组合机床液压系统设计

组合机床液压系统设计

1 方案的确定

1.1整体性分析

要求此液压系统实现的工作循环是：工件夹紧工作台快进工作台1工进工作台2工进工作台快退工件松开。运动部件重5800N，工作台快进、快退的速度 4.8m/min，工进的速度60—960mm/min，最大行程640mm，工进行程240mm。最大切削力8000N。夹紧缸行程30mm,夹紧力35000N。

对于铣削专用机床的液压系统而言，加工的零件需要精度高，定位准确。所以整个系统的设计要求定位精度高，换向速度快。在设计阀的时候，考虑这些方面变的尤其重要，要考虑到工作在最低速度时调速阀的最小调节流量能否满足要求。在行程方面，应该比要求的工作行程大点，包括工作行程、最大行程和夹紧缸行程，主要是考虑到在安全方面和实际运用中。在压力方面也要考虑到满足最大负载要求。而且在液压系统能满足要求的前提下，使液压系统的成本较低。

1.2 拟定方案

由上述分析可得以下两种方案：

方案一液压系统中工作台的执行元件为伸缩缸，工件的夹紧用单杆活塞缸；工作台采用节流阀实现出油口节流调速，用行程阀实现工作台从快进到工进的转换，压力继电器控制一工进与二工进的转换，在工进回路上串接个背压阀；为了防止工件在加工过程中松动，在夹紧进油路上串接个单向阀；工作台的进、退采用电磁换向阀；夹紧缸的夹紧与放松用电磁阀控制。

方案二液压系统中工作台的执行元件为单杆活塞缸，工件的夹紧也采用单杆活塞缸；工作台采用调速阀实现进油口节流调速，也采用行程阀实现工作台从快进到工进的转换，压力继电器控制一工进与二工进的转换，工进时，为了避免前冲现象，在回路上串接个背压阀；夹紧缸上串接个蓄能器和单向阀，避免工件在加工过程中松动；工作台的进、退换向采用电液换向阀，工作台快进时，采用差动连接；夹紧缸的夹紧与放松用电磁阀控制。

方案比较：

单杆活塞缸比伸缩缸结构简单，价格便宜，易维护，而且也能满足要求；调速阀的性能比节流阀稳定，调速较好，用于负载变化大而运动要求稳定的系统中；

采用出油口调速回路中油液通过节流阀产生的热量直接排回油箱散热；夹紧缸进油口处串接蓄能器，更好的保证工件的夹紧力，使工件在加工过程中始终在夹紧状态。电液换向阀的信号传递快，配合液压动力的输出力大、惯性小、反映快的优点使控制灵活、精度高、快速性好。

综上比较选择方案二较好。

2 工况分析

2.1运动参数分析

首先根据主机要求画出动作循环图（2.1）。

图2.1 动作循环图

2.2动力参数分析

计算各阶段的负载

工作负载：由已知条件可知切削力8000t F N =。

惯性负载：58000.08

2379.80.2

m G V F N g t ∆=

⨯=⨯=∆ （参考机床的工作台加速时间，取t V =0.2s ）

阻力负载：静摩擦阻力0.258001160fs F N =⨯=

动摩擦阻力0.15800580fd F N =⨯=

（滑动导轨：铸铁对铸铁—启动低速时0.1~0.20u =,v<0.16m/s ）

表2.1 液压缸在各个工作阶段的负载值其中

η=0.9

2.3负载图和速度图的绘制

负载图按上面的数值绘制，如图 2.2所示。速度图按已知数值

14 4.8/min v v

m ==，一工进的速度2900/min v mm =，二工进的速度380/min v mm =。

图2.2负载位移、速度位移图

3 液压缸尺寸和所需流量

3.1液压缸尺寸计算

3.1.1工作压力的确定：

工作压力可根据负载和主机类型确定，由《液压传动》表11—3得出：

4a p MP = P —工作压力

3.1.2计算液压缸尺寸：

液压缸有效工作面积

2

1695330.0024410

F A m p =

==⨯ 液压缸内径

0.0552955.3D m mm =

=

=≈

由《液压设计手册》查得内径的标准值 D=50mm

3.1.3活塞杆直径：

因采用差动连接，所以取0.735d D =≈mm ，再根据《机床液压传动》中的表4—6选取标准值 d=36mm 。

3.1.4缸径、杆径取标准值后的有效工作面积：

无杆腔有效面积 22119634

A D mm π

=≈ 活塞杆面积 22310174

A d mm π

=

≈

有杆腔有效面积 2213946A A A mm =-=

3.2确定液压缸所需流量

663

3101710 4.8488210/min Q AV m --==⨯⨯=⨯快进快

4.882/min = 663

294610 4.8454110/min Q AV m --==⨯⨯=⨯快退快 4.451/min L =

61221963100.080.157/min Q A V L -=⨯=⨯⨯=工进工进

6

1111963100.9 1.767/min Q A V L -=⨯=⨯⨯=工进工进

3.3夹紧缸的有效面积、工作压力和流量确定

3.3.1确定夹紧缸的工作压力：

根据最大夹紧力，由《液压传动》中的表11-2取工作压力 1.8P MPa =夹。

计算夹紧缸有效面积、缸径和杆径： 夹紧缸面积 66

5800

3222101.810

F A P --=

=

=⨯⨯夹夹夹

夹紧缸直径

0.064164D m mm =

=

=≈夹

取标准值 63D mm =夹

活塞杆直径，一般取0.5D 夹。

0.531.5d D mm ==夹夹（不符合标准）取标准值d 夹=32mm

3.3.2计算夹紧缸的流量：

3

6

93301032221096660101Q A V m s

---⨯=⨯=⨯⨯=⨯夹夹夹0.097/min L ≈

根据上述计算数据，可估算液压缸在各个工作段中的压力、流量和功率，如下表所示：

4 拟定液压系统图