卧式组合钻孔机床液压系统设计

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The design of the hydraulic system is the basis of known conditions to determine the work program of hydraulic, hydraulic flow, pressure and hydraulic pumps and other components of the design. To sum up, the need to complete the entire design process to conduct a series of hard work. Enter here Abstract In this paper, focused on the combination of dual-use horizontal boring drilling machine hydraulic system, to achieve the duty cycle is: work fast forward feed situ rapid return to stop, hydraulic technology is mechanical equipment in the fastest growing technologies. Key words :modular machine；tool hydraulic system；pump hydraulic；cylinder 目 录 摘 要 I ABSTRACT II 第1章 绪 论 1 1.1 研究意义 1 1.1.1 液压技术及其应用 2 1.1.2 组合机床液压系统 2 1.2 液压传动的工作原理及其组成部分 3 1.2.1液压传动的工作原理 3 1.2.2 液压传动的组成 4 1.3 液压传动的优缺点 5 1.3.1 液压传动的优点 5 1.3.2 液压传动的缺点 6 1.4 液压技术的国内外研究现状分析 6 1.5 课题的来源及研究的目的和意义 7 1.6 课题的研究内容 9 第2章 组合钻孔机床液压系统分析 10 2.1 YT4543型动力滑台液压系统分析 10 2.1.1 YT4543型动力滑台液压系统图 10 2.1.2 YT4543型动力滑台液压系统工作过程 11 2.1.3 YT4543型动力滑台液压系统分析 12 2.2 双泵动力滑台供油液压系统 12 2.2.1 双泵供油动力滑台液压系统图 12 2.2.2 双泵供油液压系统工作过程 13 2.2.3 双泵供油液压系统分析 14 2.3带蓄能器的动力滑台液压系统 15 2.3.1带蓄能器的动力滑台液压系统图 15 2.3.2带蓄能器的动力滑台液压系统工作过程 15 2.3.3 带蓄能器的动力滑台液压系统分析 17 第3章 卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统设计 18 3.1 明确系统要求 18 3.2 负载与运动分析 18 3.2.1 工作负载 18 3.2.2 惯性负载 19 3.2.3 阻力负载 19 3.2.4 负载图和速度图的绘制 20 3.3 液压缸主要参数的确定 21 3.4 液压系统设计 23 3.4.1 选用执行元件 24 3.4.2 速度控制回路的选择 24 3.4.3 选择快速运动和换向回路 24 3.4.4 拟定液压系统原理图 24 3.4.5 液压系统工作过程 26 3.4.6 液压系统工作过程 27 3.5 液压元件的选择 28 3.5.1 确定液压泵的规格和电动机功率 28 3.5.1.1 选择液压泵 28 3.5.1.2 选择电动机 28 3.5.2 选其它元件及辅助元件 29 第4章 组合钻孔机床液压系统结构设计 32 4.1 动力滑台液压站结构图 32 4.2 阀块总装结构图 33 4.3 阀块结构图 33 4.4 液压缸结构图 35 4.4.1缸筒与缸盖的连接形式 35 4.4.2缸筒材料选择 35 4.4.3液压缸壁厚的确定 35 4.4.4缸筒底部厚度 35 4.4.5缸筒头部法兰厚度 35 4.4.6缸筒与缸盖的连接计算 36 4.4.7螺钉连接计算 36 第5章 液压缸的有限元分析 38 5.1 液压缸三维模型的建立 38 5.2 有限元分析基本理论 38 5.2.1 有限元法的发展概况 39 5.2.2 有限元分析的基本思想 40 5.2.3 有限元法分析过程 42 5.2.4 ADINA软件简介 43 5.3 静力分析 43 5.4 结果总结与分析 46 第6章 组合钻孔机床液压站成本估算 47 6.1 元件明细 47 6.2 液压站报价明细 48 结 论 49 致 谢 50 参考文献 51 附录1 52 附录2 55 - - 0 - - 第1章 绪 论 1.1 研究意义 组合机床（如图1-1所示）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，组成的半自动或自动专用机床。它一般采用多轴、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。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要 哈尔滨工业大学华德应用技术学院 毕业设计（论文） 题 目 卧式组合钻床液压系统设计 专 业 机械设计制造及其自动化 学　　 号 1109511128 学 生 许春杰 指 导 教 师 姜继海 答 辩 日 期 2013.12.17 哈工大华德学院 哈工大华德学院毕业设计（论文）评语 姓名： 许春杰 学号： 1109511128 专业： 机械设计制造及其自动化 毕业设计（论文）题目： 卧式组合钻孔机床液压系统设计 工作起止日期：_2013_年_9 月_10_ 日起_2013_年_12_ 月_20_日止 指导教师对毕业设计（论文）进行情况，完成质量及评分意见： _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 指导教师签字： 指导教师职称： 评阅人评阅意见： ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ___________________________ 评阅教师签字：_______________ 评阅教师职称：_______________ 答辩委员会评语： ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 根据毕业设计（论文）的材料和学生的答辩情况，答辩委员会作出如下评定： 学生 毕业设计（论文）答辩成绩评定为： 对毕业设计（论文）的特殊评语： ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 答辩委员会主任（签字）： 职称：________________ 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员（签字）：___________ ___________ ___________ __________ __________ ___________ ___________ ___________ __________ __________ ___________ ___________ ___________ __________ __________ 年 月 日 哈工大华德学院毕业设计（论文）任务书 姓 名：许春杰 院 （系）：机电与汽车工程学院 专 业：机械设计制造及其自动化 班 号：1095111 任务起至日期：2013 年 9 月 10 日 至 2013 年 12 月 20 日 毕业设计（论文）题目：卧式组合钻孔机床液压系统设计 立题的目的和意义： 目前液压技术发展迅猛，在各行各业中均有大量应用，在许多机床中都有体现，组合机床是大批量生产中的主要机械加工设备，因此通过本次毕业设计，培养学生综合运用液压传动、机械设计、工程系统等课程中所学理论知识的能力；强调设计的独创性和实用性，培养和提高设计者独立分析问题和解决实际问题的能力，为今后适应工作岗位和创造性地开展工作打下坚实基础。 技术要求与主要内容： 技术要求： 加工对象为变速箱箱体孔，材料为铸铁（硬度HB = 240），该钻孔机床主轴箱上有16根主轴，加工14个Ø13.9的孔和两个Ø8.5的孔；刀具为高速钢钻头，工件重400千克，加工动作顺序如下 动力滑台快速趋近工件→I工进→II工进→加工结束快退→原位停止。 工作负载：工作切削阻力，I工进时轴向阻力FtI = 1400（N），II工进时轴向阻力FtⅡ = 8000（N）；滑台移动质量m = 510kg； 工作速度：快进v快 = 3.5m/min ≈ 0.06m/s；v快退 = v快进 I工进vⅠ = （80～100）mm/min = （1.33～1.67）×10-3 m/s II工进vⅡ = （30～50）mm/min = （5～8.33）×10-4 m/s 加减速时间：Δt＝0.2 s。 滑台移动行程：快进S = 200mm，I工进SI = 100mm，II工进SII = 50mm 滑台导轨型式：平导轨。静摩擦系数fs = 0.2，动摩擦系数：fd = 0.1. 工作性能要求：运动速度要平稳，滑台往复次数不大于30次/分，液压缸效率η = 0.9 主要内容： 对现有的卧式组合钻孔机床液压系统进行调研和分析，明确组合钻床液压系统的工作机理和分类，设计组合钻床液压系统中的相关部分，并对其进行总结。其中包括： 1. 分析现有液压油源的组成和工作原理； 2. 设计组合钻床液压油源系统原理图； 3. 设计组合钻床液压油源； 4. 设计液压缸的装配图； 5. 设计液压缸的部分零件图； 6. 设计系统所需的阀块装配图； 7. 设计阀块的零件图； 撰写毕业设计论文。 进度安排： 查阅资料、熟悉毕业设计（论文）内容 1周 明确设计要求、进行工况分析 1周 执行元件主要参数的确定 1周 液压系统原理图的拟定 2周 液压元件的计算和选择 1周 液压系统技术性能的验算 2周 绘制正式工作图和编制文件 3周 整理撰写毕业论文 1周 毕业答辩准备 1周 总计 13周 同组设计者及分工： 独自完成 指导教师签字___________________ 年 月 日 系（教研室）主任意见： 系（教研室）主任签字___________________ 年 月 日 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 摘 要 面对我国经济近年来的快速发展，机械制造工业的壮大，在国民经济中占重要地位的制造业领域得以健康快速的发展。制造装备的改进，使得作为制造工业重要设备的各类机加工艺装备也有了许多新的变化，尤其是孔加工，其在今天的液压系统的地位越来越重要。本毕业设计（论文）主要阐述了组合机床动力滑台液压系统，能实现的工作循环是：快速前进→ 工作进给 →快速退回 →原位停止。 综上所述，完成整个设计过程需要进行一系列的工作。设计者首先应树立正确的设计思想，努力掌握先进的科学技术知识和科学的辩证的思想方法。同时，还要坚持理论联系实际，并在实践中不断总结和积累设计经验，向有关领域的科技工作者和从事生产实践的工作者学习，不断发展和创新，才能较好地完成机械设计任务。 关键词 组合机床；液压系统；液压缸；液压泵；换向阀 Abstract Boring machine hydraulic system design, in addition to the host in action and meet the performance requirements of the provisions, but also must meet the small size, light weight, low cost, high efficiency, simple structure, reliable operation, convenient use and maintenance of a number of generally recognized design principles. The design of the hydraulic system is the basis of known conditions to determine the work program of hydraulic, hydraulic flow, pressure and hydraulic pumps and other components of the design. To sum up, the need to complete the entire design process to conduct a series of hard work. Enter here Abstract In this paper, focused on the combination of dual-use horizontal boring drilling machine hydraulic system, to achieve the duty cycle is: work fast forward feed situ rapid return to stop, hydraulic technology is mechanical equipment in the fastest growing technologies. Key words :modular machine；tool hydraulic system；pump hydraulic；cylinder 目 录 摘 要 I ABSTRACT II 第1章 绪 论 1 1.1 研究意义 1 1.1.1 液压技术及其应用 2 1.1.2 组合机床液压系统 2 1.2 液压传动的工作原理及其组成部分 3 1.2.1液压传动的工作原理 3 1.2.2 液压传动的组成 4 1.3 液压传动的优缺点 5 1.3.1 液压传动的优点 5 1.3.2 液压传动的缺点 6 1.4 液压技术的国内外研究现状分析 6 1.5 课题的来源及研究的目的和意义 7 1.6 课题的研究内容 9 第2章 组合钻孔机床液压系统分析 10 2.1 YT4543型动力滑台液压系统分析 10 2.1.1 YT4543型动力滑台液压系统图 10 2.1.2 YT4543型动力滑台液压系统工作过程 11 2.1.3 YT4543型动力滑台液压系统分析 12 2.2 双泵动力滑台供油液压系统 12 2.2.1 双泵供油动力滑台液压系统图 12 2.2.2 双泵供油液压系统工作过程 13 2.2.3 双泵供油液压系统分析 14 2.3带蓄能器的动力滑台液压系统 15 2.3.1带蓄能器的动力滑台液压系统图 15 2.3.2带蓄能器的动力滑台液压系统工作过程 15 2.3.3 带蓄能器的动力滑台液压系统分析 17 第3章 卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统设计 18 3.1 明确系统要求 18 3.2 负载与运动分析 18 3.2.1 工作负载 18 3.2.2 惯性负载 19 3.2.3 阻力负载 19 3.2.4 负载图和速度图的绘制 20 3.3 液压缸主要参数的确定 21 3.4 液压系统设计 23 3.4.1 选用执行元件 24 3.4.2 速度控制回路的选择 24 3.4.3 选择快速运动和换向回路 24 3.4.4 拟定液压系统原理图 24 3.4.5 液压系统工作过程 26 3.4.6 液压系统工作过程 27 3.5 液压元件的选择 28 3.5.1 确定液压泵的规格和电动机功率 28 3.5.1.1 选择液压泵 28 3.5.1.2 选择电动机 28 3.5.2 选其它元件及辅助元件 29 第4章 组合钻孔机床液压系统结构设计 32 4.1 动力滑台液压站结构图 32 4.2 阀块总装结构图 33 4.3 阀块结构图 33 4.4 液压缸结构图 35 4.4.1缸筒与缸盖的连接形式 35 4.4.2缸筒材料选择 35 4.4.3液压缸壁厚的确定 35 4.4.4缸筒底部厚度 35 4.4.5缸筒头部法兰厚度 35 4.4.6缸筒与缸盖的连接计算 36 4.4.7螺钉连接计算 36 第5章 液压缸的有限元分析 38 5.1 液压缸三维模型的建立 38 5.2 有限元分析基本理论 38 5.2.1 有限元法的发展概况 39 5.2.2 有限元分析的基本思想 40 5.2.3 有限元法分析过程 42 5.2.4 ADINA软件简介 43 5.3 静力分析 43 5.4 结果总结与分析 46 第6章 组合钻孔机床液压站成本估算 47 6.1 元件明细 47 6.2 液压站报价明细 48 结 论 49 致 谢 50 参考文献 51 附录1 52 附录2 55 - V - 第1章 绪 论 1.1 研究意义 组合机床（如图1-1所示）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，组成的半自动或自动专用机床。它一般采用多轴、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。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，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。 图1-1 组合机床实物图 组合机床一般用于加工箱体类或非凡外形的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件（如飞轮、汽车后桥半轴等）的外圆和端面加工。 专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。 组合机床的研制和推广，是加速机械工业技术革命的有效途径之一。它是机械工业，特别是汽车、拖拉机、电动机、仪表以及军工等生产部门进行机床革新、推动生产发展的重要设备。 1.1.1 液压技术及其应用 液压技术作为实现现代传动与控制的关键基础技术之一，已成为工业机械、工程建设机械及国际尖端产品不可缺少的重要技术基础。是它们向自动化、高精度、高效率、高速度、小型化、轻量化方向发展的关键技术。世界工业发达国家都将液压工业列为竞争发展的行业，其发展速度远高于机械工业的发展速度。液压元件及其控制已发展成为综合的液压工程技术。 机械制造是为国民经济各部门和自身技术改造提供先进技术装备的工业部门。铸造、锻压、焊接、热处理、及切削等是机械制造工业获取毛坯、成形产品及提高零件机械性能的重要生产方法，在众多金属冷、热加工机器设备中普遍使用液压技术，其中压力机和金属切削机床是应用液压技术较早较广的领域[1]。 在车、铣、刨、磨、钻各类液压机床中，主要利用液压技术可在较宽范围内进行无级调速，具有良好的换向及换接性能，易于实现工作循环等优点，完成工件及刀具的夹紧、控制进给速度和驱动主轴作业，尽管现代数控机床、加工中心等先进制造设备中采用电伺服系统，但采用液压传动与控制仍然是现代金属切削机床自动化的重要途径。在锻造机、液压机、折弯机、剪切机等压力加工设备中，主要利用液压传动传递力较大、便于压力调节控制和过载保护的特点，进行下料、成形加工等作业。铸造、锻压、焊接、热处理等机器设备的生产作业环境极为恶劣，温度高、粉尘多、湿度大、有腐蚀性气体、振动噪声大。因此要求机器要有良好的适应性、可靠性和维护性。在造型机及浇铸机、焊接机、淬火机等铸造、焊接及热处理机器设备中，主要利用液压技术便于无级调速和远距离遥控作业等特点，进行造型及铸型输送与浇铸、高温零件抓取等作业，以减轻劳动者劳动强度、避免和减少热辐射和有害气体对人身的侵袭并提高生产率。 1.1.2 组合机床液压系统 组合机床液压系统主要由通用滑台和辅助部分（如定位、夹紧）组成。液压动力滑台是组合机床上的一种通用部件，可根据加工需要安装不同用途的主轴箱，以完成钻、扩、铰、镗、刮端面、铣削及攻丝等工序[2]。 1.2 液压传动的工作原理及其组成部分 液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等；船舶用的甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等[3]。 1.2.1液压传动的工作原理 液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件（液压缸或马达）把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。 图1-2是组合钻床动力滑台的液压系统原理图[2]。 1-过滤器；2-限压式变量泵；3，6-单向阀；4-背压阀；5-顺序阀； 7-电液磁换向阀；8，10-单向调速阀；9，11-电磁阀；12-压力继电器 1-2 组合钻床动力滑台液压传动系统原理图 1.2.2 液压传动的组成 液压传动系统主要由下列5部分组成： （1）动力元件，即液压泵，其职能是将原动机的机械能转换为液体的压力动能（表现为压力、流量），其作用是为液压系统提供压力油，是系统的动力源[5]。 （2）执行元件，指液压缸或液压马达，其职能是将液压能转换为机械能而对外做功，液压缸可驱动工作机构实现往复直线运动（或摆动），液压马达可完成回转运动。 （3）控制调节元件，指各种阀利用这些元件可以控制和调节液压系统中液体的压力、流量和方向等，以保证执行元件能按照人们预期的要求进行工作。 （4）辅助元件，包括油箱、过滤器、管路及接头、冷却器、压力表等。它们的作用是提供必要的条件使系统正常工作并便于监测控制。 （5）工作介质，即传动液体，通常称液压油。液压系统就是通过工作介质实现运动和动力传递的，另外液压油还可以对液压元件中相互运动的零件起润滑作用。 1.3 液压传动的优缺点 1.3.1 液压传动的优点 （1）传动平稳 在液压传动装置中，由于液压油液的压缩量非常小，在通常压力下可以认为不可压缩，依靠油液的连续流动进行传动。油液有吸振能力，在油路中还可以设置液压缓冲装置，因此不像机械机构因加工和装配误差会引起振动扣撞击，使传动十分平稳，便于实现频繁的换向；因此它广泛地应用在要求传动平稳的机械上，例如磨床几乎全都采用了液压传动。 （2）质量轻/体积小 液压传动与机械、电力等传动方式相比，在输出同样功率的条件下，体积和质量可以减少很多，因此惯性小、动作灵敏；这对液压仿形、液压自动控制和要求减轻质量的机器来说，是特别重要的。例如我国生产的1m3挖掘机在采用液压传动后，比采用机械传动时的质量减轻了1t[5]。 （3）承载能力大 液压传动易于获得很大的力和转矩，因此广泛用于压制机、隧道掘进机、万吨轮船操舵机和万吨水压机等。 （4）容易实现无级调速 在液压传动中，调节液体的流量就可实现无级凋速，并且凋速范围很大，可达2000:1，很容易获得极低的速度。 （5）易于实现过载保护 液压系统中采取了很多安全保护措施，能够自动防止过载，避免发生事故。 （6）液压元件能够自动润滑 由于采用液压油作为工作介质，使液压传动装置能自动润滑，因此元件的使用寿命较长。 （7）容易实现复杂的动作 采用液压传动能获得各种复杂的机械动作，如仿形车床的液压仿形刀架、数控铣床的液压工作台，可加工出不规则形状的零件。 （8）简化机构 采用液压传动可大大地简化机械结构，从而减少了机械零部件数目。 （9）便于实现自动化 液压系统中，液体的压力、流量和方向是非常容易控制的，再加上电气装置的配合，很容易实现复杂的自动工作循环。目前，液压传动在组合机床和自动线上应用得很普遍。 1.3.2 液压传动的缺点 （1）液压元件制造精度要求高 由于元件的技术要求高和装配比较困难，使用维护比较格。 （2）实现定比传动困难 液压传动是以液压油液为工作介质，在相对运动表面间不可避免的要有泄漏，同时油液也不是绝对不可压缩的。因此不宜应用在在传动比要求严格的场合，例如螺纹和齿轮加工机床的传动系统。 （3）液压油液受温度的影响 由于液压油的粘度随温度的改变而改变，故不宜在高温或低温的环境下工作。 （4）不适宜远距离输送动力 由于采用油管传输压力油，压力损失较大，故不宜远距离输送动力。 （5）油液中混入空气易影响工作性能 油液中混入空气后，容易引起爬行、振动和噪声，使系统的工作性能受到影响。 （6）油液容易污染油液污染后，会影响系统工作的可靠性。 （7）发生故障不易检查和排除。 1.4 液压技术的国内外研究现状分析 液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。第一个使用液压原理的是1795年英国约瑟夫·布拉曼（Joseph Braman，1749-1814），在伦敦用水作为工作介质，以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机。1905年他又将工作介质由水改为油，使其性能得到了进一步的到改善[6]。 在流体产品领域内，目前世界上最大的流体产品（主要是液压件、密封件及液压附件等）制造企业，美国的派克（Parket）公司，成立于1918年，也有近100年历史，可以提供品种齐全的、高技术水平的液压件、密封件及所有的液压附件。目前世界上最大的用于静液压系统的变量液压元件制造企业，德国的博士――力士乐公司，已有200多年的历史，从1953年开始全面制造液压元件，也有50年以上历史。其最具特色的产品是用于静液压传动的变量系统液压元件，无论是斜盘式或斜轴式，闭式（泵控）或开式（阀控）系统液压元件品种都非常齐全，能为各种需要静液压系统元件的工程机械整个系统成套配套。还有世界上最大的传动部件制造企业，德国的ZF公司，成立于1915年，也有近100年历史，能为各种工程机械提供品种齐全的传动部件。在电气配套件方面，世界最大的德国西门子电气公司，以及日本的东芝公司、川崎公司、德国的博士（Bose）公司等，都有50年以上，甚至100年以上的悠久历史，能满足工程机械各种高技术水平的电气系统和电气元件的要求。 第一次世界大战（1914-1918）后液压传动广泛应用，特别是1920年以后,发展更为迅速。液压元件大约在19世纪末20世纪初的20年间，才开始进入正规的工业生产阶段。1925年维克斯（F. Vikers）发明了压力平衡式叶片泵，为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。 20世纪初康斯坦丁·尼斯克（G. Constantimsco）对能量波动传递所进行的理论及实际研究；1910年对液力传动（液力联轴节、液力变矩器等）方面的贡献，使这两方面领域得到了展。 我国的液压工业开始于20世纪50年代，液压元件最初应用于机床和锻压设备。60年代获得较大发展，已渗透到各个工业部门，在机床、工程机械、冶金、农业机械、汽车、船舶、航空、石油以及军工等工业中都得到了普遍的应用。当前液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声、低能耗、长寿命、高度集成化等方向发展。同时，新元件的应用、系统计算机辅助设计、计算机仿真和优化、微机控制等工作，也取得了显著成果。 目前，我国的液压件已从低压到高压形成系列，并生产出许多新型元件，如插装阀、电液比例阀、电液伺服阀、电业数字控制阀等。我国机械工业在认真消化、推广国外引进的先进液压技术的同时，大力研制、开发国产液压件新产品，加强产品质量可靠性和新技术应用的研究，积极采用国际标准，合理调整产品结构，对一些性能差，而且不符合国家标准的液压件产品，采用逐步淘汰的措施。由此可见，随着科学技术的迅速发展，液压技术将获得进一步发展，在各种机械设备上的应用将更加广泛。 近些年来国外工程机械有一种发展趋势，主机制造企业逐步向组装企业方向发展，配套件逐步由供应商来提供。比如世界上实力最强的主机制造企业美国的卡特彼勒（Caterpillar）、凯斯（Case）、日本的小松（Komatsu）、瑞典的沃尔沃（Volvo）等世界上这些大型的工程机械主机制造企业，其配套件的配套能力也是非常强的，它们的配套件外配的数量也是在逐年大幅度地增长，一些中小工程机械企业就更是如此，配套件逐步主要由零部件制造企业来提供。这样做有几大好处，主机企业可集中精力把自己的主机产品作好，减少配套件完全由主机企业自己来承担的风险，而配套件企业作得更强更大，有能力迅速提高配套件的质量、技术水平，同时能为主机企业提供更多的新产品，这样更容易促进主机产品的发展。国外工程机械主机企业从1988年达850亿美元的销售额以来，基本上没有多大变化，而相反这些年来配套件从150亿美元，增长到1000亿美元，增幅是相当大的。因此，国外工程机械配套件这些年来得到了快速发展。国外工程机械配套件生产历史悠久、技术成熟、品种齐全，完全能满足各种工程机械的配套需求国外许多工程机械主要配套件企业都有50年，甚至100年以上的发展历史，企业的规模都相对较大，技术十分成熟，品种也非常齐全，几乎应有尽有。比如目前世界上生产密封件及减振器最大的企业，德国的弗罗伊登贝（Freudenberg）公司，成立于1849年，生产密封件及减振器已有100多年历史，其品种应有尽有，从技术上、品种上完全能满足液压行业对密封件及密封技术的要求。同时还不断推出新的密封材料及新的密封结构，推动液压密封技术不断向更高技术水平发展。目前世界上最大的中大型发动机制造企业，美国的康明斯（Cummins）发动机制造公司，成立于1919年，也几乎有近100年的历史。37.3kW（50马力）以上的柴油机可以全方位为各种工程机械，甚至所有需要柴油机动力的各种机械配套，在技术上可以完全满足最苛刻的欧II、欧III排放标准，甚至可以达到欧IV、欧V排放标准[8]。 在科学技术迅猛发展的今天，计算机技术、网络技术、通信技术等现代化信息技术正对人类 的生产生活产生着前所未有的影响。这些信息技术的进步，为今后制造业的发展，设计方法与制造技术模式的改变指明了方向，为数字化设计资源与制造资源的远程共享，进一步提高产品开发效率奠定了基础。这一点已经引起了学术界的广泛关注，并且有很多科研学者已经投入到了这方面的研究。目前在液压领域中，特别是中小企业在进行液压传动系统的设计时，存在着零部件种类繁多、系统集成复杂、参考资料缺乏等一系列困难，而远程设计服务可以解决这些问题。为减轻液压设计人员的工作负担，实现现代化设计模式的转变以及设计资源、技术资源和产品信息的共享。 1.5 课题的来源及研究的目的和意义 课题来源于哈尔滨通用液压机械制造有限公司。 研究的目的：通过本次毕业设计主要学习掌握综合运用液压传动、机械设计、工程系统等课程中所学理论知识的能力；着重突出液压系统设计的独立性和实用性，培养和提高独立分析问题和解决实际问题的能力，为今后适应工作岗位和创造性地开展工作打下坚实基础。 研究的意义：组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的专用机床。它适宜于在大批、大量生产中对一种或几种类似零件的一道或几道工序进行加工。这种机床既有专用机床的结构简单、生产率和自动程度较高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要。其中液压系统是组合机床必不可少的部分，由于液压传动的各种元件，可以根据需要方便、灵活地来布置，而且重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快，还可自动实现过载保护。 1.6 课题的研究内容 对现有的卧式组合钻孔机床液压系统进行调研和分析，明确组合钻床液压系统的工作机理和分类，设计组合钻床液压系统中的相关部分，并对其进行总结。其中包括： （1）分析现有组合钻床的组成和工作原理； （2）设计组合钻床液压油源系统原理图； （3）设计组合钻床液压油源； （4）设计液压缸的装配图； （5）设计液压缸的部分零件图； （6）设计系统所需的阀块装配图； （7）设计阀块的零件图； （8）撰写毕业设计论文。 第2章 组合钻孔机床液压系统分析 2.1 YT4543型动力滑台液压系统分析 2.1.1 YT4543型动力滑台液压系统图 图2-1为YT4543型动力滑台液压系统图，下面以实现二次工作进给的自动循环为例，说明其工作原理[3]。 1-过滤器；2-限压式变量泵；3，6，10-单向阀；4-背压阀；5-顺序阀； 7-电液磁换向阀；8,9-调速阀；11-下行程阀；12-电磁阀；13-压力继电器 图2-1 YT4543型动力滑台液压系统图 2.1.2 YT4543型动力滑台液压系统工作过程 1．快进 按下启动按钮，电磁铁1YA通电，电磁换向阀7的先导阀左位，液动换向阀在控制压力油作用下将作为接入系统。 进油路 油箱→过滤器1→泵2→单向阀3→阀7→阀11→液压缸左腔 回油路 液压缸右腔→阀7→单向阀6→阀11→液压缸左腔 2．第一次工进 当滑台快进到预定位置时，压下行程阀11，切断快进通道，这时压力油经调速阀8、电磁阀12进入液压缸左腔。由于液压泵供油压力高，顺序阀5已被打开。 进油路 油箱-过滤器1→泵2→单向阀3→阀7→调速阀8→阀12→液压缸左腔 回油路 液压缸右腔→阀7→顺序阀5→背压阀4→油箱 3．第二次工进 一工进结束时，挡块压下行程阀开关使电磁铁3YA通电，这时压力油经调速阀8和9进入液压缸的左腔液压缸右腔的回油路线与一工进时相同。此时，变量泵输出的流量自动与二工进调速阀9的开口相适应。 4．死挡铁停留 当滑台以二工进速度进行碰到死档铁时，滑台即停留在死挡铁处，此时液压缸左腔压力升高，使压力继电器13动作，发出电信号给时间继电器。停留时间由时间电器调定。 5．快退 停留结束后，时间继电器发出信号，使电磁铁1YA、3YA断电，2YA通电，电液磁换向阀7的先导阀右位工作，液动换向阀在控制压力油作用下将右位接入系统。 进油路 泵2→单向阀3→阀7→液压缸右腔 回油路 液压缸左腔→阀10→阀7→油箱 6．原位停止 当滑快退到原位时，挡块压下终点行程开关，使电磁铁2YA断电，电磁先导阀和液动换向阀都处于中位液压缸两腔油路封闭，滑台停止运动。这时泵输出的油液经阀3和阀7进入油箱，泵在低压卸荷。 2.1.3 YT4543型动力滑台液压系统分析 （1）采用容积节流调速回路，无溢流功率损失，系统效率较高，且能保证稳定的低速运动，较好的速度刚性和较大的调速范围。 （2）限压式变量泵加上差动连接的快速回路，即解决了快慢速度相差悬殊的难题，又使能量利用经济合理。 （3）采用行程阀实现快慢速换接，使动作的可靠性、转换精度和平稳性都较高。一工进和二工进之间的转换，由于通过调速阀8的流量很小，采用电磁阀式换接已能保证所需的转换精度。 （4）限压式变量泵本身就能按预先调定的压力限制其最大工作压力，故在采用限压式变量泵的系统中，一般不需要另外设置安全阀。 （5）采用换向阀式低压卸荷回路，可以减少能量损耗，结构也比较简单。 （6）采用三位五通电液换向阀，具有换向性能好，滑台可在任意位置停止，快进时构成差动连接等优点。 2.2 双泵动力滑台供油液压系统 2.2.1 双泵供油动力滑台液压系统图 图2-2为双泵供油动力滑台液压系统图，下面以实现一次工作进给的自动循环为例，说明其工作原理。 1-双联叶片泵；2-溢流阀；3，4，8-单向阀；5-三位五通电磁换向阀； 6-压力继电器；7-单向行程调速阀；9-背压阀；10-外控顺序阀； 11-压力表；12-压力表开关；13-压力继电器 图2-2 双泵供油液压系统图 2.2.2 双泵供油液压系统工作过程 1．快进 快进如图2-2所示，按下启动按钮，电磁铁1YA通电，由泵1输出地压力油经三位五通换向阀5的左侧，这时的主油路为： 进油路：泵→单向阀3、4→三位五通换向阀2（1YA得电）→单向行程调速阀7→液压缸左腔。 回油路：液压缸右腔→三位五通换向阀5（1YA得电）→单向阀8→单向行程调速阀7→液压缸左腔。 由此形成液压缸两腔连通，实现差动快进，由于快进负载压力小，系统压力低，变量泵输出最大流量。 2．工进 当滑台快到预定位置时，此时要工进。挡块压下单向行程调速阀7内的行程阀，切断了该通路，这时，压力油只能经过单向行程调速阀7的调速阀进入液压缸的左腔。由于减速时系统压力升高，变量泵的输出油量便自动减小，且与调速阀开口向适应，此时液控顺序阀10打开，单向阀8关闭，切断了液压缸的差动连接油路，由于阀3压力升高，背压阀9被打开，液压缸右腔的回油经背压阀9流回油箱，这样经过调速阀就实现了液压油的速度下降，从而实现减速，其主油路为： 进油路：泵 →单向阀3→三位五通换向阀5（1YA得电）→单向行程调速阀7→液压缸左腔。 回油路：液压缸右腔→三位五通换向阀5→背压阀9→液控顺序阀10→油箱。 3．死挡铁停留 当滑台完成工进进给碰到死铁时，滑台即停留在死挡铁处，此时液压缸左腔的压力升高，使压力继电器6发出信号给时间继电器，滑台停留时间由时间继电器调定。 4．快退 滑台停留时间结束后，时间继电器发出信号，使电磁铁1YA断电，2YA通电，这时三位五通换向阀5接通右位，因滑台返回时的负载小，系统压力下降，变量泵输出流量又自动恢复到最大，滑快速退回，其主油路为： 进油路：泵 →单向阀3、4→三位五通换向阀5（2YA得电）→液压缸右腔。 回油路：液压缸左腔→单向行程调速阀7→三位五通换向阀5（右位）→油箱。 5．原位停止 当滑台退回到原位时，挡块压下单向行程调速阀7的原位行程开关，发出信号，使2YA断电，换向阀处于中位，液压两腔油路封闭，滑台停止运动。 2.2.3 双泵供油液压系统分析 该液压系统采用双泵供油，系统的功率损失小、效率高、节约能源。 再回路上设有背压阀，提高了滑台运动的平稳性。把调速阀设在进油路上，具有启动冲击小、便于压力继电器发讯控制、容易获得较低速度。 2.3带蓄能器的动力滑台液压系统 2.3.1带蓄能器的动力滑台液压系统图 图2-3为带蓄能器动力滑台液压系统图，下面以实现一次工作进给的自动循环为例，说明其工作原理[10]。 1-蓄能器；2-截止阀；4，6，11，14-单向阀；5，17-压力继电器；7-限压式变量叶片泵；8，12，15-调速阀；9-三位四通电磁换向阀；10-顺序背压阀；13，16-行程阀 图2-3 带蓄能器的动力滑台液压系统图 2.3.2带蓄能器的动力滑台液压系统工作过程 1．快进 快进如图所示，按下启动按钮，电磁铁1YA通电，三位四通电磁换向阀左位，截止阀2打开，顺序背压阀无背压，因此处于左位。 进油路分两个方向进入油路。 ① 液压泵7→单向阀6→节流阀8→电磁换向阀9→行程阀13→行程阀16→液压缸左腔； ② 蓄能器1→截止阀2→节流阀3→单向阀4→电磁换向阀9→油箱； 回油路：液压缸右腔→顺序背压阀10→电磁换向阀9→油箱。 2．一工进 当滑台快进结束，液压缸处于工进开始位置，此时液压缸挡块把行程阀13的推杆压下，行程阀13关闭，截止阀2关闭，顺序背压阀有背压，因此处于右位。 进油路：液压泵7→单向阀6→节流阀8→电磁换向阀9→调速阀12→行程阀16→液压缸左腔； 回油路：液压缸右腔→顺序背压阀10→电磁换向阀9→油箱。 3．二工进 当滑台完成一工进后，液压缸处于二工进开始位置，此时液压缸上的挡块把行程阀16的推杆压下，行程阀16关闭，回路中仍有背压，顺序阀处于右位，工作平稳。 进油路：液压泵7→单向阀6→节流阀8→电磁换向阀9→调速阀12→调速阀15→液压缸左腔； 回油路：液压缸右腔→顺序背压阀10→电磁换向阀9→油箱。 4．死挡铁停留 当滑台以二工进速度进行碰到死档铁时，滑台即停留在死挡铁处，此时液压缸左腔压力升高，使压力继电器17动作，发出电信号给时间继电器。停留时间由时间电器调定。 5．快退 停留结束后，时间继电器发出信号，压力继电器17控制电磁铁1YA断电、2YA通电，电磁换向阀9右位，液压缸有杆腔进油，无杆腔回油，截止阀2打开蓄能器向油路供油，由于回油路压力低，因此顺序背压阀回复到原位。 进油路分两个方向进入油路。 ① 液压泵7→单向阀6→节流阀8→电磁换向阀9→顺序背压阀10→液压缸右腔； ② 蓄能器1→截止阀2→节流阀3→单向阀4→电磁换向阀9→顺序背压阀10→油箱； 回油路：液压缸左腔→单向阀14→单向阀11→电磁换向阀9→油箱。 6．原为停止 当滑台完成一个动作循环后，电磁铁1YA和2YA都断电，电磁换向阀9处于中位，此时单向阀4出口压力升高，单向阀关闭，蓄能器停止供油，由于电磁换向阀9采用了O型中位机能，液压泵不能够通过换向阀的中位实现卸荷，系统停止工作。 2.3.3 带蓄能器的动力滑台液压系统分析 （1）系统采用了“限压是变量叶片泵—调速阀—背压阀”调速回路，采用容积节流调速回路并在回油上设有背压阀，能保证系统调速范围宽、低速稳定性好的要求。 （2）节流阀串联实现二次进给，两次工进速度的换接采用由电磁阀切换的调速阀串联的回路，保证了换接精度，避免换接时滑台前冲，且油路的布局简单、灵活。 （3）系统回路中的单向阀作用不同，子系统中与节流阀和行程阀并联的单向阀是为了防止油液倒流，而蓄能器与系统连接的单向阀是为了防止回路之间的动作干涉。由于单向阀的存在，工进和快进系统互不干涉[11]。 （4）节流阀同时起到调速、防止子系统之间油路相互干涉、增加阻尼和防止冲击的作用。 第3章 卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统设计 3.1 明确系统要求 加工对象为变速箱箱体孔，材料为铸铁（硬度HB = 240），该钻孔机床主轴箱上有16根主轴，加工14个Ø13.9的孔和两Ø8.5的孔；并对这16个孔进行扩孔加工；刀具为高速钢组合钻头，工件重400kg，加工动作顺序如下 动力滑台快速趋近工件→一工进（钻孔加工）→二工进（扩孔加工）→加工结束快退→原位停止。 工作负载：工作切削阻力，一工进时轴向阻力Ft2 = 1400（N），二工进时轴向阻力Ft2 = 8000（N）；滑台移动质量m = 510kg； 工作速度：快进v快 = 3.5m/min ≈ 0.06m/s；v快退 = v快进 一工进v1 = （80～100）mm/min = （1.33～1.67）×10-3 m/s 二工进v2 = （30～50）mm/min = （5～8.33）×10-4 m/s 加减速时间：Δt＝0.2 s。 滑台移动行程：快进s = 200mm，一工进s1 = 100mm，二工进s2 = 50mm 滑台导轨型式：平导轨。静摩擦系数fs = 0.2，动摩擦系数：fd = 0.1. 工作性能要求：运动速度要平稳，滑台往复次数不大于30次/分，液压缸效率η = 0.9。 3.2 负载与运动分析 3.2.1 工作负载 由于切削原理可知，高速钢钻头钻铸铁孔时的轴向切削力与钻头直径D(mm)、每转进给量s(mm/r)和铸件硬度HB之间的经验计算式为 根据组合钻床加工的特点，钻孔时的主轴转速n和每转进给量s可选用下列数值。 对Ø13.9mm的孔来说，r/min，mm/r。 对Ø8.5mm的孔来说， r/min，mm/r。 利用上式，求得 N=30468N 3.2.2 惯性负载 N 式中 Fm——惯性负载(N)； m——滑台和工件的总质量(kg)； ——单位是时间速度变化量(m/s)。 3.2.3 阻力负载 静摩擦阻力 N 动摩擦阻力 N 式中 fs——静摩擦系数； fd——动摩擦系数； g——重力加速度(m/s2)。 液压缸的机械效率取，由此得出液压缸在各工作阶段的负载如表3-1所示[13]。 表3-1 液压缸在各工作阶段的负载值 工况 负载组成 负载值F/N 推力/N 启动 1783.6 1982 加速 1164.8 1294 快进 891.8 991 一工进 FtI 32759.8 36400 二工进 FtⅡ 39359.8 43733 快退 891.8 991 3.2.4 负载图和速度图的绘制 已知滑台移动行程快进s=200mm、一工进mm，二工进mm，快退mm。负载图按上面计算的数据绘制，如图3-1（a）所示。速度图则按已知数据3.5m/min、0.1m/min、=0.05m/min如图3-1（b）所示。 (a) 负载图 （b）速度图 图3-1 组合机床液压缸的负载图和速度图 3.3 液压缸主要参数的确定 液压缸内径D和工作压力选择及况图绘制 根据快进与快退速度相等要求，液压缸可选择为差动结构形式，即(为大腔面积，为小腔面积)，活塞上力平衡方程（稳态）为：[14]。 组合机床为半精加工设备，取工作压力MPa；背压可取=0.5MPa同时考虑到钻孔结束时可能发生前冲现象，取=0.8MPa；最大负载=43733N。 m=0.012m m ， d=0.0874m 式中 d——活塞杆直径(m)。 按GB/T2348-1993[15]将这些直径圆整成标准值，为D=125mm，d=90mm。由此求得液压缸两腔实际有效面积为 cm，cm 根据上述D与d的值可估算液压缸在个各工作阶段中的压力、流量和功率，如表3-2所示，并据此绘出工况图如图3-2所示。 表3-2 液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值 工况 负载 F/N 回油腔压力/MPa 进油腔压力/MPa 输入流量/L·min 输入功率 P/kW 计算式 启动 1982 0 0.31 , 加速 1294 1.17 0.67 , 恒速 991 1.12 0.62 22.26 0.23 , 一工进 36400 0.8 3.35 1.23 0.07 , 二工进 43733 0.8 3.95 0.61 0.04 , 启动 1982 P=0 0.34 , 加速 1294 0.5 1.26 , 恒速 991 0.5 1.21 20.69 0.42 , 图3-2 组合机床液压缸工况图 3.4 液压系统设计 根据组合机床液压系统的设计任务和工况分析，所设计机床对调速范围、低速稳定性有一定要求，因此速度控制是该机床要解决的主要问题。速度的换接、稳定性和调节是该机床液压系统设计的核心。此外，与所有液压系统的设计要求一样，该组合机床液压系统应尽可能结构简单，成本低，节约能源，工作可靠[16]。 3.4.1 选用执行元件 因系统运动循环要求正向快进和工进，反向快退，且快进，快退速度相等，因此选用单活塞杆液压缸，快进时差动连接，无杆腔面积等于有杆腔面积的两倍。 3.4.2 速度控制回路的选择 图3-2表明，所设计组合机床液压系统在整个工作循环过程中所需要的功率较小，系统的效率和发热问题并不突出，因此考虑采用节流调速回路即可。虽然节流调速回路效率低，但适合于小功率场合，而且结构简单、成本低。该机床的进给运动要求有较好的低速稳定性和速度-负载特性，因此有三种速度控制方案可以选择，即进口节流调速、出口节流调速、限压式变量泵加调速阀的容积节流调速[16]。 钻镗加工属于连续切削加工，加工过程中切削力变化不大，因此钻削过程中负载变化不大，但要求泵输出不同的流量，所以采用容积节流调速回路。由于在钻头钻入铸件表面及孔被钻通时的瞬间，存在负载突变的可能，因此考虑在工作进给过程中采用具有压差补偿的进口调速阀的调速方式，且在回油路上设置背压阀。 由于选定了容积节流调速方案，所以油路采用开式循环回路，以提高散热效率，防止油液温升过高。 3.4.3 选择快速运动和换向回路 根据本设计的运动方式和要求，采用差动连接快速运动回路来实现快速运动。即快进时，由限压式变量泵供油，液压缸实现差动连接。 本设计采用二位二通电磁阀的速度换接回路，控制由快进转为工进。与采用行程阀相比，电磁阀可直接安装在液压站上，另外采用液控顺序阀与单向阀来切断差动油路。因此速度换接回路与压力控制形式。 3.4.4 拟定液压系统原理图 选定调速方案和液压基本回路后，再增添一些必要的元件和配置一些辅助性油路，如控制油路、润滑油路、测压油路等，并对回路进行归并和整理，可将液压回路合成为液压系统，即组成如图3-3所示的液压系统图。 1-过滤器；2-限压式变量泵；3，6-单向阀；4-背压阀；5-顺序阀； 7-电液磁换向阀；8，10-单向调速阀；9，11-电磁阀；12-压力继电器 3-3 组合钻床动力滑台液压传动系统原理图 为便于观察调整压力，在液压泵的进口处，顺序阀和液压腔进口处设置测压点，并设置多点压力表开关，这样只需一个压力表即能观察各压力。要实现系统的动作，即要求实现的动作顺序为：启动→加速→快进→减速→一工进→二工进→快退→停止。则可得出液压系统中各电磁铁的动作顺序如表3-3所示。表中“+”号表示电磁铁通电或行程阀压下；“-”号表示电磁铁断电或行程阀复位。 表3-3 电磁铁动作表 电磁铁 工况 1YA 2YA 3YA 4YA 快进 + - - - 一工进 + - + - 二工进 + - + + 快退 - + - - 停止 - - - - 3.4.5 液压系统工作过程 1．快进 按下启动按钮，电磁铁1YA通电，电磁换向阀7的先导阀左位，液动换向阀在控制压力油作用下将作为接入系统。 进油路 油箱→过滤器1→泵2→单向阀3→阀7→阀9→阀11→液压缸左腔 回油路 液压缸右腔→阀7→单向阀6→阀9→阀11→液压缸左腔 2．第一次工进 当滑台快进到预定位置时，电磁铁3YA通电。 进油路 油箱→过滤器1→泵2→单向阀3→阀7→调速阀8→阀10→液压缸左腔 回油路 液压缸右腔→阀7→顺序阀5→背压阀4→油箱 3．第二次工进 一工进结束时，电磁铁4YA通电。 进油路 油箱-过滤器1→泵2→单向阀3→阀7→调速阀8→调速阀10→液压缸左腔 回油路 液压缸右腔→阀7→顺序阀5→背压阀4→油箱 4．死挡铁停留 当滑台以二工进速度进行碰到死档铁时，滑台即停留在死挡铁处，此时液压缸左腔压力升高，使压力继电器12动作，发出电信号给时间继电器。停留时间由时间电器调定。 5．快退 停留结束后，时间继电器发出信号，使电磁铁1YA断电，2YA通电，电液磁换向阀7的先导阀右位工作，液动换向阀在控制压力油作用下将右位接入系统。 进油路 泵2→单向阀3→阀7→液压缸右腔； 回油路 液压缸左腔→阀10→阀8→阀7→油箱。 6．原位停止 当滑快退到原位时，使电磁铁3YA、4YA断电，再使电磁铁2YA断电，电磁先导阀和液动换向阀都处于中位液压缸两腔油路封闭，滑台停止运动。这时泵输出的油液经阀3和阀 7进入油箱。 3.4.6 液压系统工作过程 （1）节流阀串联实现二次进给，两次工进速度的换接采用由电磁阀切换的调速阀串联的回路，保证了换接精度，避免换接时滑台前冲，且油路的布局简单、灵活。 （2）采用容积节流调速回路，无溢流功率损失，系统效率较高，且能保证稳定的低速运动，较好的速度刚性和较大的调速范围。 （3）限压式变量泵加上差动连接的快速回路，即解决了快慢速度相差悬殊的难题，又使能量利用经济合理。 （4）采用换向阀式低压卸荷回路，可以减少能量损耗，结构也比较简单。 （5）采用三位五通电液换向阀，具有换向性能好，滑台可在任意位置停止，快进时构成差动连接等优点。 3.5 液压元件的选择 3.5.1 确定液压泵的规格和电动机功率 本设计所使用液压元件均为标准液压元件，因此只需确定各液压元件的主要参数和规格，然后根据现有的液压元件产品进行选择即可。 3.5.1.1 选择液压泵 （1）压力确定 （3.95+0.5）=4.45MPa（进油管上压力损失取0.5MPa）=5.56MPa 式中 ——最大工作压力(MPa)； ——油管的最大工作压力（MPa）； ——泵的最大工作压力（MPa）。 （2）流量的确定 L/min=24.5L/min 指同时是动作的液压缸所需流量的最大值，指泄漏系数取1.2。 （3）液压泵的校验 根据为5.56MPa，为24.5L/min，查手册是YBX-25。 该泵技术参数：mL/r，=6.3MPa，r/min，， ，L/min。 3.5.1.2 选择电动机 由于工况液压最大输入功率再快进阶段，可按此阶段估算电动机功率，由于工况图中压力值不包括由泵到液压缸这段管路的压力损失，再快退时这段路的压力损失若取MPa，则电动机功率为 kW 选用Y90S-4型电动机，其额定功率为1.1kW。 3.5.2 选其它元件及辅助元件 （1）确定阀类元件及辅件 根据系统的最高工作压力和通过各阀类元件及辅件的实际流量，查阅产品样本，选出的阀类元件和辅件规格如表3-4所示。 表3-4 液压元件规格及型号 序号 元件名称 流量（L/min） 型号 1 过滤器 32.6 Wu-16×180 2 变量泵 32.6 YBX-25 3 单向阀 32.6 S20P1B 4 背压阀 1.227 DBDS6P102.5 5 顺序阀 1.227 DZC1023021XY 6 单向阀 22.26 S10P1B 7 电液换向阀 65.2 35D-25B 8 调速阀 1.227 AQF3-E6B 9 电磁阀 1.227 22D2-10BH 10 调速阀 20.69 AQF3-E10B 11 电磁阀 0.614 22D2-10BH 12 压力继电器 22.26 HEDI0A40B10 13 压力表 YN-60 （2）确定管道尺寸 本设计按主油路差动时流量65.2L/min，压油管允许流量为4m/s，则内径 mm=18.6mm 吸油流量q为32.6L/min，v取1.5m/s， mm=21.44mm 回油流量q为32.6L/min，v取1.5m/s，与吸油管尺寸相同，d取圆整值，内径d为20mm，外径D为28mm。 （3）油箱选择 L 由于考虑到散热取大值，按GB2876-1981规定去接近的标准值V为250L。 （4）系统油液温升验算 系统在工作中绝大部分时间处于工作阶段，所以可按工作状态来计算温升。 液压泵工作状态压力p为4.5MPa，此时效率0.1。 cm=0.98L/min cm=0.37L/min kW，kW kW =0.049kW kW =0.022kW kW=0.686kW kW=0.256kW 式中 ——一工进泵的流量（L/min）； ——二工进泵的流量（L/min）； ——一工进泵的输入功率（kW）； ——二工进泵的输入功率（kW）； ——一工进泵的输出功率（kW）； ——二工进泵的输出功率（kW）； ——一工进泵的输入功率（kW）； ——液压缸一工进推力（N）； ——液压缸二工进推力（N）； ——一工进泵的功率损失（kW）； ——二工进泵的功率损失（kW）。 当油箱的高、宽、长比例在1:1:1到1:2:3范围内，且油面高度为油箱高度的80％时，油箱散热面积近似为 m=2.58 m 假定系统的散热情况一般，kW/(cm∙℃),系统温升为 ℃=26.6℃ 温升没有超出允许范围，所以液压系统中不需要设置冷却器。 第4章 组合钻孔机床液压系统结构设计 4.1 动力滑台液压站结构图 液压站是由驱动电动机、液压泵、油箱、节流阀、溢流阀等构件在一起的液压装置，按驱动要求流向、压力和流量供油，适用于各个驱动装置机械上，这种液压系统可实现各种规定的工作。它是在工业革命时代发明的，现在广泛用于各个工业领域及汽车制动上。 本系统中液压站的主要作用是为动力滑台液压系统提供和收集液压油，同时控制液压油的流向、压力和流量，从而实现液压缸的各个运动形式。动力滑台液压站装配如图4-1所示。 图4-1 动力滑台液压站装配图 4.2 阀块总装结构图 阀块总装的阀块采用的是液压集成块的形式，阀块总装配图是由阀块、阀、阀块底座等组成，其作用是控制液压油的流向。阀块总装配图如图4-2所示。 图4-2 阀块总装配图 4.3 阀块结构图 阀块就是一个小型的回路，把各部分用得到的阀，通过阀块上油孔集合到一起。ZHZ-01-02-02阀块如图4-3，ZHZ-01-02-03阀块如图4-4。 图4-3 ZHZ-01-02-02阀块零件图 图4-4 ZHZ-01-02-03阀块零件图 4.4 液压缸结构图 本毕业设计的液压缸主要作用是驱动动力滑台的运动。 4.4.1 缸筒与缸盖的连接形式 缸筒与缸盖的连接形式为法兰连接形式，结构简单，易加