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1、一、课程设计的内容综合应用已学的课程，独立完成卧式半自动组合机床的液压系统的原理设计、液压系统的设计计算、液压系统的元部件的选择、液压集成油路的设计、液压集成块的设计等。二、课程设计的要求与数据1机床系统应实现的自动工作循环(手工上料) (手动启动) 工件定位(插销)夹紧工件动力头(工作台)快进慢速工进快退停止工件拔销松开工件（手工卸料）。要求工进完了动力头无速度前冲现象。工件的定位、夹紧应保证安全可靠，加工过程中及遇意外断电时工件不应松脱，工件夹紧压力、速度应可调，工件加工过程中夹紧压力稳定。2工件最大夹紧力为Fj；工件插销定位只要求到位，负载力小可不予计算。3动力头快进、快退速度v1；工进
2、速度为v2可调，加工过程中速度稳定；快进行程为L1，工进行程为L2；工件定位、夹紧行程为L3，夹紧时间t=1s。4运动部件总重力为G，最大切削进给力（轴向）为Ft；5动力头能在任意位置停止，其加速或减速时间为t；工作台采用水平放置的平导轨，静摩擦系数为fs，动摩擦系数为fd。 设计参数表序号Fj(N)Ft(N)G(N)v1(m/min)v2(mm/min)L1(mm)L2(mm)L3(mm)t(s)fsfd2570003500060005206014060400502201三、课程设计应完成的工作(一) 液压系统设计根据设备的用途、特点和要求，利用液压传动的基本原理进行工况分析，拟定合理、完善
3、的液压系统原理图，需要写出详细的系统工作原理，给出电磁铁动作顺序表。再经过必要的计算确定液压有关参数，然后按照所得参数选择液压元件、介质、相关设备的规格型号（或进行结构设计）、对系统有关参数进行验算等。（二）液压装置结构设计主要是液压集成块的设计，包括集成回路设计和结构设计，进行结构设计时应考虑元件布局合理、紧凑、美观、外连管道少，装卸、调试方便，集成块中的油路尽可能简单、短、交叉少，加工容易、加工工作量尽可能少。（三）绘制工程图、编写设计说明书1. 绘制液压系统原理图 包括系统总油路图（A3，参见图1-3）和集成块液压集成回路图（A4, 参见图3-4)。2. 选画一个集成块的零件图（A3或更
4、大，参见图3-8）。3. 图纸必须按GB要求打印或用铅笔绘制。4. 编写设计说明书（2万字左右），排版、结构等须规范。四、课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期1分析工况和动作要求，确定并画出液压系统的原理图。教2-206、2086.166.172修改并绘制液压系统原理图，完成液压系统的设计计算和元部件选择教2-206、2086.186.193修改设计计算部分，完成液压装置的机构设计和工程图的绘制教2-206、2086.206.224修改液压装置的工程图纸，编写设计说明书。教2-206、2086.236.245修改设计说明书，准备相关资料，准备答辩。教2-206、2086.256.26
5、6答 辩工2-7176.26-6.27五、应收集的资料及主要参考文献1 李笑，吴冉泉.液压与气压传动M.北京：国防工业出版社,2006年03月2 杨培元，朱福元.液压系统设计简明手册M.北京：机械工业出版社,2003。3 雷天觉等. 液压工程手册M.北京：机械工业出版社，1990。4 博世力士乐公司.博世力士乐工业液压产品样本M. 5 任建勋，韩尚勇，申华楠等.液压传动计算与系统设计M.北京:机械工业出版社,19826 周士昌主编. 机械设计手册5 第43篇液压传动与控制M. 北京：机械工业出版社，20007 章宏甲，周邦俊. 金属切削机床液压传动M. 江苏科学技术出版社，1985发出任务书日
6、期：2008年 6 月 14 日 指导教师签名：计划完成日期： 2008年 6 月 27 日 基层教学单位责任人签章：主管院长签章：目录1、拟订液压原理图 7 1.1确定供油方式7 1.2调速方式的选择7 1.3速度连接方式的选择7 1.4夹紧回路的选择7 1.5插销回路的选择7 1.6液压原理图 7 1.7液压系统的工作原理8 1.8电磁铁动作顺序表102、液压系统的计算和选择元件11 2.1液压缸主要尺寸的确定11 2.2确定液压泵的流量，压力和选择泵的规格11 2.3与液压泵匹配的电动机的选定12 2.4液压阀的选定12 2.5确定管道尺寸和液压邮箱的规格133、集成回路，液压集成块结构
7、设计及相关图的绘制 14 3.1卧式半自动组合机床液压系统集成回路设计 14 3.2方向调速块的设计及相关图的绘制144、设计总结175、参考文献181.1确定供油方式考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低，而在快进时负载较小速度高，从节省能量，减少发热考虑，泵源系统宜选用变量泵供油。现在选择限压式变量叶片泵。1.2调速方式的选择 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。 根据该类机床工作时对低速性能和速度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。1.3速度连接方式的选择本系统采
8、用电磁阀的快慢连接回路，它的特点是结构简单、调节行程比较方便，阀的安装也容易，主要缺点是换接平稳性较差。1.4夹紧回路的选择用二位四通电磁阀来控制夹紧松开换向动作，为避免工作时突然失电松开应该采用失电夹紧方式。考虑夹紧时间可调节和当进油路压力瞬间下降时仍能保持夹紧力，所以接入节流阀调速和单向阀保压。在该回路中还装有减压阀，用来调节夹紧力大小和保持夹紧力的稳定。1.5插销回路的选择插销回路是用三位四通电磁阀来控制工件的插销和拔销。1.6把所选择的液压回路组合起来，得到下图所示的液压系统原理图： 1.7工作原理1）启动液压泵，5YA得电，经过液压泵加压的高压液压油先经减压阀7（降压） 单向阀8三位
9、四通换向阀12的左位进入插销缸的无杆腔驱动液压缸的活塞运动完成插销动作。2）当插销缸的活塞向前运动到一定距离实（完成插销动作）碰触行程开关5SQ，并同时使三位四通换向阀9的右位电磁铁4YA得电，使三位四通换向阀工作在左位；这时高压的液压油便经过三位四通换向阀9进入夹紧缸的无杆腔推动液压缸的活塞带动夹具做夹紧运动。夹紧力的大小由夹紧缸的工作压力决定，改变减压阀7的调定压力可以改变夹紧缸的工作压力从而改变夹紧力的大小；单向节流阀10用于调节机床的夹紧时间，改变它的调定值就能调节机床的夹紧时间。单向阀8的作用是防止油路中的液压油倒流，起保压作用。3）夹紧缸的无杆腔的液压油的压力达到压力继电器11的调
10、定压力时，压力继电器11发出开关信号去控制三位四通换向阀4左位的电磁铁1YA得电，使三位四通换向阀4工作在左位；从液压泵流出的高压液压油从三位四通换向阀4通过后，分两路同时向液压系统的动力头的驱动液压缸的无杆腔和有杆腔供油。主液压缸15中活塞两边受力不平衡，有杆腔一面的压力要大于无杆腔一面所受的压力，活塞便向有杆腔运动，这时有杆腔的排油经二位三通换向阀5后又进入无杆腔加快活塞的运动速度，从而构成差动快速进给油路。沿着动力头运动进给的方向安装有三个行程开关，它们分别是1SQ，2SQ和3SQ，动力头执行快速进给运动到行程开关1SQ所在位置时，触动行程开关1SQ；使二位三通换向阀5的电磁铁3YA得电
11、，使二位三通换向阀5工作在右位，把油路由快速进给切换到慢速工进回路；高压液压油经三位四通换向阀4左位进入主液压缸的无杆腔推动活塞运动；主液压缸的有杆腔的排油经过二位三通换向阀5的右位进入单向调速阀6三位四通换向阀4左位流回油箱1。当工件加工完毕（动力头的进给运动完成）时，动力头位于行程开关3SQ的位置，触动行程开关3SQ，使三位四通换向阀4的电磁铁2YA得电，三位四通换向阀4工作在右位；此时从液压泵流出的高压液压油经三位四通换向阀4右位进入单向挑速阀6进入二位三通换向阀的右位进入主液压缸的有杆腔推动活塞做反向运动，带动动力头快退。4）当快退的动力头回到初始位置压下行程开关2SQ，行程开关2SQ
12、，使三位四通换向阀4的右位电磁铁2YA和二位三通换向阀5的电磁铁3YA同时失电；切断主液压缸的供油油路，主液压缸停止工作；另使三位四通换向阀12的电磁铁6YA得电，三位四通换向阀12工作在右位，高压液压油经减压阀7 到单向阀8再到三位四通换向阀12的右位进入插销缸的有杆腔驱动液压缸的活塞反向运动完成拔销动作。5）当拔销动作完成时压下行程开关4SQ，行程开关4SQ控制三位四通换向阀9左位的电磁铁4YA失电；使三位四通换向阀9工作在右位，液压油便经三位四通换向阀9右位进入夹紧缸反向运动松开工件。1.8电磁铁动作顺序表：根据工作原理，得出电磁铁动作顺序如下表插销夹紧工件快进慢速工进快退工件拔销松开工
13、件1YA-+-2YA-+-3YA-+-4YA-+-5YA+-6YA-+2.1液压缸主要尺寸的确定 1）工作压力的确定 工作压力p可根据负载大小及机器的类型来初步确定，现取液压缸工作压力为3MPa。2）计算液压缸的内径D和活塞杆直径d。最大负载F=Ft+Gfd=35600 N ，取 为 0.5MPa ，为0.95，取d / D为0.7。将上述参数代入式（23）可得D= m根据表24，将液压缸内径整圆为标准直径系列直径D140 mm；活塞杆直径d，按d / D=0.7及表25活塞杆直径系列取d 100mm 。3）计算在各工作阶段液压缸所需的流量 q= = 39.3q= = =9.23 q = =3
14、7.7 q= 36.93 2.2确定液压泵的流量，压力和选择泵的规格1）泵的工作压力的确定。由于进油管有一定压力损失，所以泵的工作压力为式中 液压泵最大工作压力； 执行元件最大工作压力； 进油管路中的压力损失，初算时简单系统可取0.20.5MPa，复杂系统可取0.51.5MPa，本例取0.5MPa= 3.5MPa 上述计算所得的是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的动态压力往往超过静态压力。另外考虑到一定的压力贮备量，并确保泵的寿命，因此选泵的额定压力应满足。中低压系统小值，高压系统取大值。在本例中1.254.4 MPa2）泵的流量确定。液压泵的最大流量应为 系统泄漏系数，一般
15、取1.11.3，现取1.2 q=1.239.36 = 47.23 3）选择液压泵的规格。根据以上算得的和再查阅有关手册，现选用YBX-40变量叶片泵，技术参数：q=40ml/r，=6.3Mpa，nH=1500，2.3与液压泵匹配的电动机的选定快进时功率：F=Ffa=600 快进所需要电动机功率为：P=工进时所需要电动机功率为：所以选择Y90S-4，型电动机，其额定功率为1.1 KW，额定转速为1400 r/min。根据所选择电动机转速和液压泵的排量，液压泵的最大理论流量为q= nV =150040 =60 L/min , 大于计算所需流量39.3L/min ，满足使用要求。2.4液压阀的选定根
16、据所拟定的液压系统图，按通过各元件的最大流量来选择液压元件的规格。选定的液压元件如表2所示。表2 液压元件表序号元件名称通过流量型号规格1滤油器47.23XU-B321002液压泵47.23YBX-403溢流阀36.93YF3-10L4三位四通换向阀39.3634EF30-E10B5二位三通换向阀39.3623EF30-E10B6单向调速阀39.36AQF3-E10B7减压阀36.93JF3-10B8单向阀36.93AF3-EA10B9二位四通换向阀36.9324EF-E10B10单向节流阀36.93ALF-E10B11压力继电器36.93DP1-63B12三位四通换向阀36.9334EF30
17、-E10B2.5确定管道尺寸和液压油箱容积1）油管内径尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸，也可按管路允许流速进行计算。本系统主油路流量为模快进流量q=40 L/min，压油管的允许流速取v5 m/s，则内径d为d= 若系统主油路流量按快退时取q=37.7L/min，压油管的允许流速取v5 m/s，则可算得油管内径d= 12.6mm 。综合诸因素，现取油管的内径d为13 mm。吸油管同样可按上式计算（q=24L/min、1.5/s）,现参照YBX16变量泵吸油口连接尺寸，取吸油管内径d为25mm。2）液压油箱容积的确定本设计为中压液压系统，液压油箱有效容量按泵的流量的5-7倍来确定，现选用容量
18、为250L的油箱BEX-250。 3.1卧式半自动组合机床液压系统集成回路的设计1）把液压回路划分为三个单元回路，每个单元一般由3个液压元件组成，采用通用压力油路P和回油路T，这样的单元可以减少集成块设计工作量，提高通用性。2）各单元集成回路连接起来组成液压集成回路如下图3.2方向调速块的设计和相关图绘制1）如下图方向调速的组成：以上的三个液压元件组成一个集成块，制作液压元件板把三元件组合起来，确定压力油孔P、回油孔T和安装孔尺寸而压力油孔由液压泵流量决定。三元件组合方式如下图： 2）在UG4.0做出的方向调速块如下图：最后在UG4.0中得出该方向调速集成块的工程图如下图所示：4、设计总结液压
19、系统在生活和生产中应用十分广泛,通过这次课程设计，让我更系统地掌握了液压传动的有关理论和知识，并将这门课的理论知识用于实践；使我懂得了怎样将学过的理论知识用于实际并去解决实际问题；锻炼了我刻苦学习、认真工作、独立思考的能力和协调合作的精神。使我受益匪浅。在做课程设计的过程中，虽然增长了知识、学到了新鲜东西，但也看到了自己的不足。通过具体的实例设计的液压系统的全过程，使我的液压的知识架构有了很好的巩固，发现了自己平时学的不是很好，很多知识，公式要重新查书才能够理解，说明了自己的不足。本次设计因为初次设计较复杂的系统，在设计中有不少错误，但是我觉得更多的是收获，联系了计算机辅助绘图，扎实了基本功.
20、也练习了资料、机械手册和图册等的查阅. 通过本次设计我觉得我们的设计功底有了更进一步的提高，为即将进入工作岗位的我们打下了坚实的基础5、参考文献1 章宏甲，周邦俊. 金属切削机床液压传动M. 江苏科学技术出版社，19852 任建勋，韩尚勇，申华楠等.液压传动计算与系统设计M.北京:机械工业出版社,19823 李笑，吴冉泉. 液压与气压传动M.北京：国防工业出版社,2006年03月4 雷天觉等.液压工程手册M.北京：机械工业出版社，1990。5 许福玲，陈尧明.液压与气压传动M.北京：机械工业出版社,2003。6 周诵明，袁惠民主编.液压传动设计指导书M.武汉：华中工学院出版社，19877 博世力士乐公司.博世力士乐工业液压产品样本M8 清华大学精密仪器系液压教材编写组.金属切削机床液压传动M.北京:人民教育出版社9. 杨培元，朱福元.液压系统设计简明手册M.北京：机械工业出版社,2003。
