文档介绍：一、序言
作为一种高效率的专用机床,组合机床在大批、大量机械加工生产中应用广泛。本次课程设计将以组合机床动力滑台液压系统设计为例,介绍该组合机床液压系统的设计方法和设计步骤,其中包括组合机床动力滑台液压系统的工况分析、主要参数确定、液压系统原理图的拟定、液压元件的选择以及系统性能验算等。
组合机床是以通用部件为基础,配以按工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具而组成的半自动或自动专用机床。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式,生产效率比通用机床高几倍至几十倍。组合机床兼有低成本和高效率的优点,在大批、大量生产中得到广泛应用,并可用以组成自动生产线。组合机床通常采用多轴、多刀、多面、多工位同时加工的方式,能完成钻、扩、铰、镗孔、攻丝、车、铣、磨削及其他精加工工序,生产效率比通用机床高几倍至几十倍。液压系统由于具有结构简单、动作灵活、操作方便、调速范围大、可无级连读调节等优点,在组合机床中得到了广泛应用。
二、实例设计

现设计一台铣削专用机床,要求液压系统完成的工作循环是工件夹紧®工作台快进®工作台工进®工作台快退®工作台松开。运动部件的重力为25000N,快进、快退速度为5m/min,工进速
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度为100~1200mm/min,最大行程为400mm,其中工进行程为
180mm,最大切削力为18000N,采用平面导轨,夹紧缸的行程为20mm,夹紧力为30000N,夹紧时间为1s。

首先根据已知条件,绘制运动部件的速度循环图,如图3-1所示。然后计算各阶段的外负载并绘制负载图。
液压缸所受外负载F包括三种类型,即
F=Fw+Ff+Fa
式中 Fw-----工作负载,对于金属切削机床来说,即为沿活塞运动方向的切削力,在本例中Fw为18000N;
Fa------运动部件速度变化的惯性负载;
Ff-------导轨摩擦阻力负载,启动时为静摩擦阻力,启动后为动摩擦阻力,对于平导轨Ff可由下式求得
Ff=f(G+FRn);
G------运动部件重力;
FRn---垂直于导轨的工作负载,事例中为0;
f------导轨摩擦系数,,。则求得
Ffe==5000N
Ffa==2500N
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上式中Ffe为静摩擦阻力,Ffa为动摩擦阻力。
Fa=(G/g)x(△v/△t)
式中 g-----重力加速度;
△t---加速或减速时间,一般△t=~;
△v---△t时间内的速度变化量。
在本例中
Fa=(25000÷)×(5÷÷60)=4230N
根据上述计算结果,列出各工作阶段所受的外负载,并画出负载循环图。
速度循环图
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负载循环图
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考虑到该机床在工作进给时负载较大,速度较低,而在
快进、快退时负载较小,速度较高。从节省能量、减少发热考虑泵源系统宜选用双泵供油或变量泵供油。现采用带压力反馈的限压式变量叶片泵。

在中小型专用机床的液压系统中,进给速度的控制一般采用节流阀或调速阀。根据铣削类专用机床工作时对低速性能负载特性都有一定要求的特点,决定采用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速。这种调速回路具有效率高、发热小和速度刚性好的特点,并且调速阀装在回油路上,具有承受负切削力的能力。

本系统采用电磁阀的快慢换接回路,它的特点是结构简单,调节行程比较方便,阀的安装也比较容易,但速度换接的平稳性较差。若要提高系统的换接平稳性,则可改用行程阀切换的速度换接回路。

用二位四通电磁阀来控制夹紧、松开换向动作时,为了避免工作时突然失电而松开,应采用失电夹紧方式。考虑到夹紧时间可调节和当进油路压力瞬时下降时仍能保持夹紧力,所以接入节流阀调
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速和单向阀保压。在该回路中还装有减压阀,用来调节夹紧力的大小和保持夹紧力的稳定。
最后把所选择的液压回路组合起来,即可组合成如图所示的液压系统原理图。
液压系统原理图

(1)液压缸主要尺寸的确定
1)工作压力p的确定。工作压力p可根据负载的大小及机器的类型来初步确定,现查阅相关手册取液压缸工作压力为3MPa。
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2)计算液压缸内径D和活塞杆直径d。由负载图知最大负载F为20500N,,,考虑到快进、快退速度相等,取d/。经计算
D=