卧式单面多轴钻孔课程设计说明书
17页1、1设计内容: 设计一台单面多轴钻孔组合机床,动力滑台的工作循环是:快进工进快退停止。液压系统的主要性能参数要求如下,轴向切削力为 24000N;滑台移动部件总质量为 510kg;加、减速时间为 0.2s;采用平导轨,静摩擦系数为 0.2,动摩擦系数为 0.1;快进行程为 200mm,工进行程为100mm,快进与快退速度相等,均为 3.5mmin,工进速度为 3040mmmin。工作时要求运动平稳,且可随时停止运动。试设计动力滑台的液压系统。1 设计方案拟定1.1 方案分析对设计液压系统进行分析,已知设计的是一卧式单面多轴钻孔组合机床的液压系统,要求液压系统完成的工作循环是:快进工进快退停止。在设计过程中要注意液压设计的注意事项:在滑台的速度变化较大,当滑台由工进转为快退时,以减少液压冲击,须使用背压阀等。方案一:选用两个柱塞缸组合来实现工作循环所要求的快进、工进运动,在快进和快退时要求速度相等,通过差动连接来实现。系统在工作过程环境恶劣,时有冲击可通过在回油路上加背压阀来减少其对加工工件精度的影响。为了减少空间,油箱采用闭式油箱。由于其工况过程分段情况很大,节约能源,节约成本可采用变量
2、泵来实现不同工况对油量的不同需要。闭式油箱,不易于散热,要附加散热器,增加了成本。方案二:选用单杆活塞缸来实现工作循环所要求的快进、工进运动,借鉴经典的实现快进、快退的连接方式,差动连接来实现,而对于有大冲击,工作阻力不定对加工过程的影响,采用使用在回油路上接背压阀和在进油路上用调速阀和行程阀的组合来实现。对于工况分段情况很大,借鉴同类机床多数采用双泵供油来节约能源。为减少热变形对加工精度的影响,减少热源,选用远离机床床身的开式油箱。方案三:选用单杆活塞缸来实现工作环循环所要求的快进、工进运动,对运动方向的改变可以二位二通电磁换向阀来、单向阀和调速阀来实现。液压泵选用变量泵,2这种方案就是在快进的时候油液流经阀的速度快,流量大,局部损失大,油液发热高,使液压液的粘性降低,影响系统的稳定性 。1.2 方案确定综合比较方案一、方案二和方案三,从经济成本、以往同类成功机床的例子和可操作性考虑后,选用方案二。方案二的具体设计过程如下。2 负载分析计算2.1 压系统的要求由于设计一单面多轴钻孔组合机床的液压系统,要求液压系统完成的工作循环是:快进工进快退停止,动力滑台采用平面导轨,其静,动摩擦系
3、数分别为 0.2,0.1 往复运动的加减速时间要求不大于 0.2s。2.2 分析系统工况,确定主要参数2.2.1 确定执行元件由于机床要求液压系统完成的是直线运动,最大行程为:300mm,其属于短行程,故选用执行元件为:液压缸。(其具体的参数在后面经计算后再确定)2.2.2 分析系统工况工作负载 =22000NWF惯性负载 751029.56.avmNt阻力负载: 静摩擦阻力 .8.6fs动摩擦阻力 01594fdF此得出液压缸在各工作阶段的负载如下表 21 所示:表 2-1 液压缸在各工作阶段的负载 (单位:N)工况 负载组成 负载值 F 推力 /mF起动 fsF999.6 1110.67加速 fda797.3 885.89快进 f 499.8 555.333注:1 液压缸的机械效率通常取 0.90.95,此处取 0.9。2 不考虑动力滑台上颠覆力矩的作用。 2.2.3 负载图和速度图的绘制负载图按上面表中数值绘制,如图 11。速度图按已知数, 、 ,快退行程 和13.5/minv120S20sm3120mS工进速度 等的绘制,如图,V2=0.030m/min2S/m起 动 加 速
4、快 进 工 进 制 动加 速快 退制 动FN工进 fdwF24499.8 27222.00快退 f 499.8 555.334S/mV(m/in)3.53.50启 动加 速 快 进 工 进 加速快 退制动速度图2.2.4 液压缸主要参数的确定a 初选系统工作压力由上表 2-1 可知,卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统的最大负载为28000N 时,可以取 34MPa,参考教材表 9-3 中推荐液压系统的公称压力 ,1P取 =3.5MPa。1Pb 确定液压缸型式、规格及尺寸由于工作进给速度与快速运动速差较大,且快进、快退速度要求相等,从降低总流量需求考虑,确定采用最适的差动液压缸。利用这时活塞杆较粗可以通油的有利条件,沿用活塞杆固定,缸体随滑台运动的常用典型安装形式。由于快进、快退的速度相等,故可以知 2Dd,推出液压缸特征:12A。钻孔加工时,液压缸回路上必须具有背压 P,以防孔被钻通时 tF突然消失而造成滑台突然前冲而设置的回油腔背压 0.8MPa。快进时液压缸虽作差动联接,但由于油管中有压降 存在,有杆腔的压力必须大于无杆腔,估算时P可取 。快退时回油腔中是有背压的,这时 可按 0.6
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