加工垂直孔和水平孔的专用组合

新疆工业高等专科学校 机械工程系

加工垂直孔和水平孔的专用组合

机床液压系统设计

设计一台加工垂直孔（有数个圆柱孔和圆锥孔）和水平孔（不通孔）的专用组合机床，主机的工况要求：

1. 工作性能和动作循环

立制动力滑台所加工的孔，光洁度和尺寸精度要求较高，换向精度要求也较高，故在滑台行程终点加死挡块停留。为了满足扩锥孔的进给量要求而设计第Ⅱ次慢速工进。其动作循环为快进，第Ⅰ工进，第Ⅱ工进，死档块停留，快退至原位停止。

2. 运动和动力参数（表6-16）

表 6-16

切削力R（公斤力） 移动件重 G（公斤滑台名称 立置滑台 卧置滑台 速度V（米/分） 快速 Ⅰ工进 Ⅱ工进 快进 行程 S （毫米） 1工Ⅰ工进 Ⅱ工进 力） Ⅱ工启动制动时间⊿t 进 进 快退 1210 255 745 2500 4.6 0.046 0.03 210 36 320 7 0.026 164 50 10 255 203 0.2 0.1

立置滑台宽为320毫米，采用平导轨。卧置滑台宽为200毫米，采用平面和V型（α=90°）导轨组合方式，静摩擦系数U=0.2，动摩擦时U=0.1。

3. 自动化程度

采用液压与电气配合，实现工作自动循环。为提高生产效率，要求二滑台同时实现工作循环，但要防止相互干扰。

一，确定外负载，作工况循环图

立制动力力滑台外负载计算见表6-17，切削负载图，速度循环图见图6-32，外负载循环图见图6-33。

卧置动力滑台外负载计算见表6-18，切削负载图，速度循环图见图6-34，

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加工垂直孔和水平孔的专用组合机床液压系统设计

外负载循环图见图6-35。 工 况 启动加速 Ⅰ工进 Ⅱ工进 反响启动 制动

表6-17

注：1.立置动力滑台的运动部件重量用钢通过滑座顶端的话轮富副重锤平衡，故不计静止状态重量的作用力；

2.导轨的磨檫力和滑轮副的磨檫咯去不计；

3.第Ⅱ工进的速度很低，故不考虏制动过程的惯性力。

公 式 Fj?ma?Gg??V?t 计 算 Fj?Fa2?2500?(4.6?0)9.81?0.2?60 结果P（公斤力） 195 12100 745 PhΙ=RΙ=1210 PhΠ=RΠ=745 Pj?Fa?Pji??Fa?Gg??V?t PhI=RI=12100 PhII=RII=745 PJ?Fa?2500?(4.6?0)9.81?0.2?609.81?0.2?6098 G?(0?V)g??t Pji??Fa?2?2500?(0?4.6)-195 表6-18

工 况 启动加速 快 进 工 进 返向启动 快 退 制 动 Pj?Fd?Fa?u.公式 G?RNsina2?G??Vg??t计 算 ?320Pj?Fd?Fa?0.2??27?0? ???320?????????9.810.1?60?结果P（公斤力） 115 39 294 115 6.4 31.6 1??1???sin45Ph?Fd?uG?RNsina2 ?320?1Ph?Fd?0.1??1??sin45?2??????? PhΙ=RΙ=294 Pj?Fd?Fa?u.G?RNsina2?G??Vg??tPhI= Fd+R=39+255 ?320?1Pj?Fd?Fa?0.2??1???2?sin457?0? ???320?????????9.810.1?60? PhΙ=RΙ=6.4 Pj?Fd?Fa?u.G?RNsina2?G??Vg??t?320?1Ph?Fd?0.1??1??sin45?2??????? ?320?1Pj?Fd?Fa?0.2??1???2?sin457?0? ???320?????????9.810.1?60? 2

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Kgfm/min启动快进I工进II工进Kgf启动1210速度循环图（v-s）7451210快进I工进II工进切削负载图（R-S）0209242255S745195098195209242255(mm)制动4.6P制动快退反向启动退快退反向启动V退Kgfm/min 图6-32 立置滑台切削负载，速度循环图 图 6-33 立置动力滑台外负载循环图

RKgfVm/min启动7255速度循环图（v-s）快进工进pKgf启动294快进工进切削负载图（R-S）0.0260164204mmS0739115S204(mm)1647制停制停快退反向启动PKgf退快退反向启动V退m/min图6-34 卧置动力滑台切削负载，速度循环图 图6-35 卧置动力滑台外负载循环图

二，计算油缸尺寸和所需流量

（1）动力滑台油缸的主要尺寸

由表6-17，6-18和负载循环图得知，滑台最大外负载P立=25公斤力/厘米㎡。卧置滑台的外负载较小，取P卧=16公斤力/厘米㎡。由于油缸都是差动联接，故A2=1/2A1。油缸采用O形密封圈，运动时⊿Pm =1.5公斤力/厘米㎡。采用回油路调速时，被压力取P2=5公

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斤力/厘米㎡，由式6-10及6-13得 P1A1-P2A2=P+⊿Pm A1 A1（P1-P2/2-⊿Pm）=P

∴

D立?1.12P1?P立P22??Pm?1.12121025?52?1.5?8.51厘米

同理得：

D卧1.1229416?52?1.5?5.54厘米

取D立=85.1毫米；D卧=55.4毫米。

所以d立=0.7D立=0.7×85.1=59.57毫米，取d立60毫米。 d卧=0.7×55.4=38.78毫米，取d卧=40毫米。 （二）动力滑台油缸所需流量

计算油缸主要尺寸后，根据各工作阶段速度一行程循环图便可算得各工作阶段所需流量。立置滑台油缸的流量见表6-19，卧置的见表6-20。 表6-19

工 况 计 算 式 快 进 Ⅰ工进 Ⅱ工进 快 退 Q进?Q1?结果（升/分） 备 注 ?4050d立V快?223?14?7502?4?6 14.1 0.2 0.14 14.1 差动联接 无活塞杆腔进油 同 止 有活塞杆腔进油 3?14?8?51?0?046 2?8.51?0.03 Q11?Q退?3.14503.1450?(8.51?7)?4.6 22表6-20

工 况 计 算 式 5050结果（升/分） 备 注 快 进 Q??d2卧?V?3.14?42?6 6 进快工 进 Q?3.14?5.542?0.026 I50差动联接 无活塞杆腔进油 0.05 4

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快 退 Q?3.14?(5.542?42)?6 退50 5.54 有活塞杆腔进油 验算立置动力滑台是否能满足最小稳定速度的要求：

由式6-15得知，A应大于或等于Qmin/Vmin。在此取调速阀最小稳定流量为50毫升/分，代入该式得

QminVmin?503?16.7厘米2

又 A?

?4D2?3.144?8.512?56.8厘米2

由此 A?QmVm

验算说明能满足油缸最小稳定速度要求。

卧置的验算从略。

三，确定液压系统方案，拟定液压系统图

(一)调速方案

由工况要求所知，执行元件采用油缸实现往复运动：组合机床进给功率较小，同时为了增加进给运动的平稳性，因此采用回油路节流调速方案。为保证切削过程速度稳定，选用调速阀调速。

（二）换向，换节方式

本机床的动力滑台在调整时，需停在任意位置上，故采用三位五通换向阀进行换向。当动力滑台由差动快进换接为工进时，与调速阀并联的二为二通电磁阀关闭，泵压升高，使液控顺序阀逐渐打开，使差动油路断开，油缸回油经调速阀，三位五通电磁阀和液控顺序阀流回油箱。这样可使速度换接平稳。采用回路见图6-36，6-37。

（一） 泵源的选择

工况特点是快速时低压大流量，时间短；工进是中压升秒度小流量，时间长。目前多数采用双联定量叶片泵（图6-38a，b）或限压式变量叶片泵（图6-38c），仅在功率较小时，才用定量泵（图3-38d）。为了减少功率损失，可选用限压式变量叶片泵，快速时全流量供油，工进时限压变量，与油缸所需流量相适应。

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