目錄

1章雙頭鎮床液壓系統設計...................................................2

1.1編制雙頭半精鋒加工工序過程卡片.......................................2

1.1.1分析零件圖..................................................................2

1.1.2確定毛環尺寸...............................................................3

1.1.3擬定加工工藝路線...........................................................4

1.1.4確定工序尺寸及公差.........................................................4

1.1.5確定切削用量及工時.........................................................4

1.1.6填寫加工工序卡片...........................................................5

1.2雙頭鍵床左右動力頭液壓缸設計....................................................5

1.2.1液壓缸負載分析..............................................................6

1.2.2液壓缸負載圖和速度圖的繪制................................................7

1.2.3液壓缸主要參數的確定.......................................................7

1.2.4液壓缸的強度校核...........................................................8

1.2.5液壓缸穩定性校核..........................................................10

1.2.6液壓缸在不同階段的壓力、流量、功率計算...................................II

1.3雙頭鎮床夾緊液壓缸設計.........................................................11

1.4雙頭鏡床液壓系統圖的擬定.............................................12

1.4.1雙頭鐐床液壓回路的選擇....................................................12

1.4.2雙頭鍵床液壓回路的綜合擬定................................................14

1.5雙頭鑲床液壓系統元件的選擇...........................................15

1.5.1雙頭鑲床液壓系統液壓泵和電動機...........................................15

1.5.2雙頭鑲床液壓系統閥類元件及輔助元件......................................16

1.5.3雙頭像床液壓系統油管和油箱................................................17

1.6雙頭鎮床液壓系統的性能驗算...........................................18

設

參

考文獻................................................................20

致

謝..............

附21

參考文獻

1章雙頭鑲床液壓系統設計

雙頭像加工示意圖如下:

夾具

左工位工件右工位

圖27雙頭鋒床加工示意圖

由上圖可知，該系統由三個液壓缸組成：左動力頭液壓缸、右動力頭液壓缸、夾緊液壓

缸。現在對其液壓缸設計如下：

1.1編制雙頭半精鋒加工工序過程卡片

1.1.1分析零件圖

本工序采用復合饃刀,分別從兩頭一次進給完成加工。

2.7聯

若

9

0

齊s

格0-

989

01.

09

圖2-2半精鋒加工示意圖

2

由上圖可知道，要求加工的面共有9個：A、B、C、D、E、F、G、H。要想達到一

次加工完成，就得用9把錢刀，并用兩個鎮刀桿分別從兩邊同時進給其刀具圖如上。這

樣才能很好的完成。

1.1.2確定毛坯尺寸

由下圖各尺寸和上圖各尺寸可確定雙頭錢的毛坯尺寸如下表：（注：斜面加工尺寸

不用確定，因此只有B、E、F、H、I面）

-O

-54O

A7

T&C

0

圖2-3

表格2-1

基本尺寸ESIS基本尺寸ESIS

55-0.50128-0.50

-61.6+0.1-0.1-130.6+0.1-0.1

B=-6.6+0.6-0.1E=-2.6+0.6-0.1

125+0.5060-0.50

-129.6+0.1-0.1-68+0.1-0.1

F=4.6十0.6-0.1H=-8-0.4-0.1

93-0.50

R_AA+06r_。A+06

“一1J一

-95.6+0.1-o

I=-2.6-0.4

0F=-4.6^H=-8^

v=75/n/min

即轉速為:

1000XV1000x75

A?===1(2-1)

7rxd3.14x129

由《機械加工工藝手冊》選臥式T68鏈床，查得其實際轉速為：H=200r/min

加工工時：

/+/]+/,.30

木=-----!——i--------=0.75(5)(2-2)

n.f200x0.2

1.1.6填寫加工工序卡片

雙頭像加工工序卡片如附表：

1.2雙頭鋒床左右動力頭液壓缸設計

對半精鏤這道，序來說，它要求的軸向進給的精度要求是非常高的，在設計過程

中得非常小心。其加工示意圖如下：

快進（100）十日卜\快,

■?夾具一

工進（60）一.布工進（30e）

快退快退（190nm）

圖2-4

該系統共由三個液壓缸組成：夾緊液壓缸、左進給液壓缸、右進給液壓缸。在加

工過程中，當工件夾緊后，左右動力頭同時對工件進行加工，只有當左右加工全部完

成后，夾緊液壓缸才會松開，然后才能從裝工件，進行下一個零件的加工。其液壓缸

示意圖如下：

參考文獻

圖2-5

Pi——液壓缸工作壓力；

P2——液壓缸回油腔工作壓力；

A——液壓缸無桿腔面積；

4——液壓缸有桿腔的有效面積。

因左、右的工作是一樣的，在設計過程中只要設計一個即可以.

刀具材料為高速鋼，工件材料為鑄鐵HT200,硬度為：HB190其快進時速度為乂=5〃z/min

機床總工作臺重為：G=3000N(g=10)o往復運動的加減速時間不超過0.2s。動力滑臺采

用燕尾導軌，其靜摩擦系數0.2,運動摩擦系數力=0.1。

1.2.1液壓缸負載分析

半精鎮液壓缸主要是提供鎮孔時的軸向運動，即鏢削時能夠提供其軸向切削力能

滿足要求。YT15在車鑄鐵時軸向切削力由《機械加工工藝手冊》表2.4-21得

工=9.81x60%C叱J.W.K&

=9.81x60°X64X1.5,DXO.304x75°(2-3)

=582

其中%,=1.5,/=0.3〃&=0,CFt=64,xfv=1.0,)為=0.4

注:在加工過程中加工條件不改變.即.不考慮.

阻力負載：

靜摩擦力Ff、=0.2x3000=600N(2-4)

動摩擦力%二0.1x3000=300N(2-5)

慣性負：=(G/^)(—)=—x---=125(N)(2-6)

\t1060x0.2

lKMX)6.65

F=------x-------=167N(2-7)

m“1060x0.2

由此可得出液壓缸在各個工作階段的負載如表：

表2-2

工況負載阻力負載力F(N)推力F/%(N)

啟動F=F/s600667

正向加速F=Ffd+F.425472

6

快進F=Ff(l300333

工進882980

反向加速469518

快退F=F"300333

注：1液壓缸的機械效率=0.9

2不考慮動力滑臺上顛覆力矩的作用。

1.2.2液壓缸負載圖和速度圖的繪制

綜上計算數據，其負載圖和速度圖分別如下：速度按已知數值H=5,〃/min,

v2=6.65???/min,由主軸轉速和每轉進給量求出匕=/.?=0.3x10'x200=0.06"?/min、

快進行程/)=160〃7〃7、工進行程(二30、快退行程4=4+4=190

圖2-6

1.2.3液壓缸主要參數的確定

由表2-6可知道其最大負載為854N,由《液壓傳動》表11-2可知，當負載廠v5(XX)N

時，其工作壓力應取尸=0.8~l(MEJ,本設計中取P=0.8MPm由＜＜液壓傳動與控制＞＞

表7-2可知：因為本系統是一般輕載的節流調速系統,背壓鳥在應在0.2~0.5”與之間

本設計中取6=0.4/&。由《液壓傳動與控制〉表7-3可知，當液壓缸的工作壓力

[＜5MPa時,活塞桿的直徑d=(0.5?0.55)。,本設計取d=0.5。。

參考文獻

由《液壓傳動與控制＞表7-3,當d=().5。時,液壓缸往返速率比。=a=4.=1.33,

M4

即A=1.33&

已知液壓缸有桿腔的v2=7w/minv,=5.26加min

所以由＜＜液壓傳動與控制〉式7-10

得液壓缸有桿腔面積：

(2-8)

由上式得液壓缸無桿腔面積:

F869

A=。=1308.7("?"5)(2-9)

21.33耳_鳥_1.33x0.8-0.4

A=1.33x1308.7=1740.57("〃/)

所以液壓缸的內徑:

叵―/4x1740.57

D==47(〃"〃)(2-10)

"V-3.14

活塞桿直徑：

d=0.5。=0.5x47=23.5(w/z?)(2-11)

由《液壓傳動與控制＞＞表7-5和7-6(GB2348-80)

液壓缸內徑。=50/77/77;活塞桿直徑d=25mm。

即有桿腔的實際面積為：

A二/4=5??/4=19.625(C7〃2)(2-12)

液壓缸無桿腔實際面積為：

d=7r(D2-d2)/4=7r(52-2.52)/4=14.7186(c“)(2-13)

1.2.4液壓缸的強度校核

由"液壓與氣壓傳動〉〉書P75活塞寬度B=(0.6~1.0)0.活塞有效行程。取決于

機構運動的最大行程.導向滑動面積長度C的值：當時，。=(0.6~1.0)0,因為

D=50mm,這里取C=0.6。=0.6x50=30(〃〃〃)

8

1.2.4.1缸筒的壁厚校核

選缸筒材料為“7200由*機械工藝設計手冊〉>得%=200M1,=200N/陽川,活塞

桿材料為45鋼d=600ME由*液壓傳動〉產75

???P,<16M與

/.Py=1.5^,J.5x0.8=1.2MP

n取5,[cr]=<Jh/n=200/5=40

vD/ty=50/10=5<10

.?.按下公式進行計算：

心叫阿+S4pv

2WFP、，

50(40+0.4x1.2-

z(2-14)

=-(J---------1)

2V40-1.3x1.2

=25x(1.02619-1)

=0.065("7"。

3=10mm>0.065mm合格

1.2.4.2桿徑d

=1.6mm(2-15)

d=25>1.6即合格

其中：[司=/=答=428(N/〃加b=428M優

液壓缸蓋固定螺栓直徑（45鋼）取4=M6

,5.2KF5.2x1.4x8561皿、

4=I------=J--------------a].37。%〃?)(2-16)

'\7rZ\a\V3.I4x6xl77.5

其中Z=6,F=854N,K=l.4,⑻=q/1.2=177.5(N/nim2)

4〉2.195合格

參考文獻

1.2.5液壓缸穩定性校核

活塞桿的長取200mm,并采用一端固定一端自由。由《液壓傳動與控制》可知道，

受壓活塞桿，當其軸向負載F超過穩定臨界力入時，會產生縱向彎曲面喪失穩定，所以

液壓缸的負載應滿足下列條件：

FM(2-18)

%

其中&=4

式中卜------活塞桿最大軸向負載；

F,——活塞桿產生縱向彎曲喪失穩定的最小力，即能保持壓桿穩定的臨

界力；

-------安全系數，其值為2?4

,萬/3.14x254

=19165

IT_,9165

=3.6(7777??)

-V3770

取n=4,m=85

L20()“/

——==55.0Tr-

rk3.6所以一<〃?薪

/HVH=85x72=120.19'

所以用公式：

用=擠」.9x*49-837780)(2-19)

、a/I

1+-(—)'--

n〃1+^(55.6)2

其中材料強度試驗值，對鋼取/=4.9xl084=4.9xl()2M&

活塞桿橫截面面積A=Ter1=3.14x12.52=491(y??/??2)

液壓缸支承方式決定的末端系數n,可按《液壓傳動與控制》表3-1選取〃=4

.>_183778

=45944.5(?/)(2-20)

44

產

=2214<”合格

10

1.2.6液壓缸在不同階段的壓力、流量、功率計算

根據上述D與d的什，可估算液壓缸在各個工作階段中的壓力、流量和功率如下表:

2

4=19.625c〃/，A2=14.7186C/H,4一4二4.9。/

D=5O/W77,d=25mm,匕=5/n/min,v2=6.65m/min

v3=0.06/7//min

圖2-3

負載回油腔壓進油腔壓輸入流量輸入功

力力率

工況F(N)q(L/min)計算式

P2(M與)PM)P(KW)

啟

66700.34

動

快加

進47200.24q=(A,-A).v,

速2

恒

速33300.179.810.028P=p、q

Pi=F/A

工進85400.430.1180.0085

P=p1q

啟

66700.42Pi=F/A

動

快加

51800.33q=A2V2

退速

恒

速33300.2126.140.0915P=p1q

1.3雙頭鋒床夾緊液壓缸設計

夾緊液壓液在本工件加工過程中起著非常重要的作用，它的作用是將工件夾緊。

如果不能夾緊，那么加工出來的工件就可能精度達不到或是廢品。所以，在整個加

工過程中，夾緊液壓缸是非常的重要。其示意困如下：

參考文獻

圖2-7

Pi-----液壓缸工作壓力；

P2一一液壓缸回油腔工作壓力；

A——液壓缸無桿腔面積；

A——液壓缸有桿腔內有效面積。

它的動作只有夾緊和松開，夾緊的的程度由溢流閥來控制。而下一步的工作則是由

壓力繼電港來控制，當夾緊到一定程度時，也就是壓力增加到一定時，壓力繼電器會

發出一個信號來控制下一步動作的進行。

夾緊液壓缸的主要工作是將工件夾緊，不讓工件在車削時轉動。其夾緊力應大于或

等于主切削力由《機械加工工藝基礎》式1T5

耳=980x1.5,°xO.3075=595.9N(2-21)

其中：%=1.5,/=0.3,Cft.=980,Xft.=1.0,%=0.75

由于加工條件不變，即不考濾K此

由F,=595.9N知道該液壓缸所要承受的力與前所計算的后刀架橫向液壓缸所要承

受的力大小差不多，在這里就選用后刀架橫向液壓缸的各參數。在此就不在作計算。

1.4雙頭鑲床液壓系統圖的擬定

從整個系統來看，該系統共由三個液壓缸組成，分別為：左動力頭液壓缸、右動力

頭液壓缸、夾緊液壓缸。在工作過程中左動力頭液壓缸和右動力頭液壓缸是同時工作的。

1.4.1雙頭矮床液壓回路的選擇

1.4.1.1保壓回路

在系統中，要使車的每一個工序都能順利進行，那么工件必須得夾緊。夾緊裝置由

12

頂尖液壓缸和夾緊液壓缸組成，夾緊在整個加工過程中非常重要，因此必須有一個保

壓回路來維持夾緊時的壓力。其保壓回路的圖如下：

圖2-8

1.4.1.2調速回路（速度換接回路）

在加工過程中因有快進、工進，它們的速度不同。因而必須有一個高速回路來實

現這一過程的速度的控制。在本系統中，由于要求較高，即高速都受用出口節流高速

回路來制控其速度的變化。其圖如下：

圖2-9

1.4.1.3換向路回

在不同的工作情況下，油液的流向是不相同的。因此必須有一個換向回路來控制

液壓油的流向。在本設計中可以采用三位四通電磁換向閥來實現這一過程的控制。其

圖如下：

--i

圖2-10

參考文獻

1.4.1.4卸載回路

因是大批量生產，所以中間裝夾工件時與加工工件之間必然有停，而我們不可能將

整個系統繁頻起停，這樣會影響其整個系統的使用壽命。因而要設計一個卸載回路來解

決加工中的這一問題。其圖如下：

圖2-11

1.4.1,5換速回路

本設計中各個階段的作動都有不同之處，為了達到做完一個過程后能進行下一個

程，就必須有一個控制回路來實現。本設計中選用行程開關來實現這一過程.每當在工

作時碰到一個行程開關時，行程開關都會發出一個電信號來控制下一步的工作的進行。

其圖如下：

圖272

1.4.2雙頭錢床液壓回路的綜合擬定

把上面各路回組合畫在一起，即得了綜合回如下:

14

SQJS05S06

圖2-13

其動作情況表如下:

表2-4

信號

13磁鐵編號

源

序號動作名稱來

匕VAO7A

1YA2YA3YA4YA5YAO1H7YAOIH7IM|

液壓缸夾緊+

左

快進++

刀

V架工進++4-

快退+—

快進—

’1+

工進

++-

快退mA—+—+

液壓缸夾緊SQ.|SQ4——

液壓缸夾緊olx/—

1.5雙頭鍵床液壓系統元件的選擇

1.5.1雙頭錢床液壓系統液壓泵和電動機

1.5.1.1液壓泵

從以上分析和各液壓缸在不同工作階段的壓力流量和功率值的表中可知：液壓缸

在整個工作循環中的最大工作壓力為Pgx=0.435MP〃,取進油路上的壓力損失為

0.2MPa,壓力繼電器調整壓力高出系統最大工作壓力值為0.5MPa如果取回油路上的壓

參考文獻

力損失為0.5MPa。則液壓泵的最大工作壓力應為：

PP=0.435+0.2+0.5+0.5=1.635(A/Pd)(2-22)

液壓泵向液壓缸提供的最大流量為10.507L/min,若回路中的泄漏按液壓缸輸入的

10%計算，則液壓泵的總流量應為力,=l.lxl0.707=11.5577(L/min)。溢流閥的最小穩定

流量為：3L/min,而工進時輸入液壓缸的流量為：0.43L/min,所以液壓泵流量規格最少

應為：3.43L/mino

根據以上數據由《機械設計手冊》表20-5-6選內嚙合齒輪泵：

表2-5

型號BB-B

額定壓力(MPa)2.5

排量(mL/r)4125

轉速(r/min)1500

容積效率>80~90%

生產廠家上海機床廠

液壓泵輸出最大流量為U.56(L/min)；壓力為1.62MPa如取內嚙齒輪泵的總功率為

%=0.75,則液壓泵驅動電機所需的功率為

P==1.62x(11.56/60x10,)/(0.75xl03)=0.42(KW)(2-23)

根據此數值查閱《機械設計手冊》電機產品目錄，最后確定選取:Y802-2型三相異步

電動機

表2-6

電動機型號Y801-2

額定功率(kw)0.75

滿載轉速(r/min)2825

額定轉矩2.2

重量(Kg16

1.5.2雙頭錢床液壓系統閥類元件及輔助元件

根據液壓系統的工作壓力和通過各個閥類元件的實際流量，可選出這些元件的型號

規格。元件的型號及規格如下表：

表3-7

序號名稱通過流量額定流量額定壓力型號規格

L/minLIminMPa

1過濾器11.580<0.02(壓力損失)XU-8O-8OJ

2先導式益流閥11.56316YF3-10B

3內嚙合齒輪泵11.5BB-B

4三向異步電動機-Y802-2

16

5二位二通電磁換向閥<11.51801622DF3-E16B

6三位四通電磁換向閥9.81251634DF3-E6B

7二位二通電磁換向閥10251622DF3-E6B

8調速閥<15016AQF3-E10B

9單向閥268016AF3-Ea-10B

10三位四通電磁換向閥26601634DF3-E10B

11二位二通電磁換向閥26601622DF3-E10B

12液控單向閥2625025CPG-6-35-50

13行程開關

14直通式溢流閥1025035.5DBDI5P

15壓力繼電器14PF-B8C

16開關Y63

17壓力表16AF6P30

18壓力繼電器<15016PF-BI0C

19二位四通電磁換向閥9.81251624DF3-E6B

1.5.3雙頭錢床液壓系統油管和油箱

1.5.3.1型油管

各元件間連接管道的規格按元件接口處決定，液壓缸進，出的最大流量計算。由于

液壓泵具體選定之后液壓缸在各個階段的進，出流量已與原定數值不同，所以重新計算

表2-7

快進工進快退

輸入流彳=(4分)/(4一4)

=19.625x11.25/(19.625-14/

嚶0.U8%=^=11.56

(L/min=46.3

)

排出流q=(&q)/A%=(AT)/4

%=(42夕|)/4

量=14.7186x0.118/19.525=19.625x11.56/14.7

=14.7186x46.3/19.625

(L/min=0.088=15.4

=34.7

)

運動速v,=qp/(A,-A2)匕=34

=11.56x10/(19.625-14.7186)=0.118x10/19.625=11.56x10/14.7186

(m/min=23.6=0.06=7.85

)

根據這些數值，當油液在壓力管中流速取3nl/min時，按《液壓傳動》式(7-8)得

液壓缸有桿腔和無桿腔相連的油管內徑分別為:

參考文獻

46.3xlO6

=2x=18.(2-24)

3.14X3X103X60

r11.56x1()6

=2xJ---------------------=9.04(2-24)

V3.14x3xl(fx60

由《機械設計手冊-液壓傳動》表20-8-2得d=20mm,管厚取21nm(這兩根油管都按GB/T

8163),管接頭螺紋M14

1.5.3.2油箱

油箱容積按《液壓傳動》式7-7估算，當取4=6時，求得其容積為：

V=品分=6x11.56=69