花小涵_数控铣床夹紧装置液压系统设计
前言
与其他传动方式相比较，液压传动具有其独特的技术优势，其应用领域几乎囊括了国民经济各工业部门。随着科学技术的发展，机电产品日趋精密复杂。产品的精度要求越来越高、更新换代的周期也越来越短，从而促进了现代制造业的发展。用普通的机床加工精度低，效率低，劳动度大，已经无法满足生产要求，从而一种新型的数字程序控制的机床应运而生。这种机床是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量和机械设计等新技术的机电一体化的产品。数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床，它对加工精度和自动化都有严格的要求。数控车床上的工位夹紧装置对于加工的精度有着直接的关系，以往的机床的工位夹紧装置使用简单的机械装置，在加工时容易产生大的加工误差。随着数控车床自动化程度的提高，使用液压系统控制这一过程已经大大提高了自动化和加工精度。液压传动在机械设备中的应用非常广泛。有的设备是利用其能传递大的动力，且结构简单、体积小、重量轻的优点，如工程机械、矿山机械、冶金机械等；有的设备是利用它操纵控制方便，能较容易地实现较复杂工作循环的优点，如各类金属切削机床、轻工机械、运输机械、军工机械、各类装载机等。所以研究液压系统有很好的应用价值和广阔的前景。我国进入世界贸易组织之后，对我国的机械行业是个机遇，更是一个艰难的挑战。因此作为二十一世纪的主人，我们更应该通过作大量的设计制造和广泛地使用各种先进的机器，以便能加快我国国民经济的增长速度，加快我国现代化建设。
1 概述
1.1 液压传动的现状及展望
目前，液压传动及控制技术不仅用于传统的机械操纵、助力装置，也用于机械的模拟加工、转速控制、发动机燃料进给控制，以及车辆动力转向、主动悬挂装置和制动系统，同时也能够扩展到航空航天和海洋作业等领域。当前液压技术正在继续向以下几个方面发展。
1）节能
近年来，由于世界能源的紧缺，各国都把液压传动的节能问题作为液压技术发展的重要课题。20世纪70年代后期，德、美等国相继研制成功负载敏感泵及低功率电磁铁等。最近美国威克斯公司又研制成功用于功率匹配系统的CMX阀。
2）液压与微电子、计算机技术相结合
20世纪80年代以来，逐步完善和普及的计算机控制技术和集成传感技术为液压技术与电子技术相结合创造了条件。随着微电子、计算机技术的发展，出现了各种数字阀和数字泵，并出现了把单片机直接装在液压组件上的具有位置或力反馈的闭环控制液压元件及装置。
3）提高液压传动的可靠性
由于有限元法在液压元件设计中的应用，可靠性实验、研究工作的广泛开展以及新材料、新工艺的发展等，是液压元件的寿命得到提高。由于对飞机、船舶、冶金等一些重要液压系统采用多裕度设计，并在系统中设置旁路净化回路及具有初级智能的自动故障检测仪表等，加强了油液的污染度控制。上述领域内的一些重要成果，使液压系统的可靠性逐年提高。
4）高度集成化
叠加阀、集成块、插装阀的应用以及把各种控制阀集成于液压泵及液压执行元件上形成组合元件，有些还把单片机等集成在其控制机构上，达到了集机、电、液于一体的高度集成化。
此外，高压、高转速、低噪声组件的研究，高效滤材的研究，环保型工作介质及其相应高压液压组件的研究等也是值得关注的动向。
1.2 液压传动的优点缺点
工程机械广泛应用的传动方式主要有机械传动、电气传动、气压传动和液压传动。它们各有优缺。
机械传动是发展最早而且应用最普遍的一种传动方式。具有传动准确可靠，操作简单，机构直观易掌握，负荷变化对传动比影响小等优点。但是对自动控制的情况，单纯靠机械传动来完成就显得结构复杂而笨重，而且远距离操纵困难、操作力度大、安装位置变化的自由度小等缺点。
电气传动是通过电来进行传动和控制的，利用交流电机来传动，简单而且价廉，应用最广，也是各种传动的组成部分。但交流电机一般难于进行无级变速，而直流电机虽然可以实现无级变速，但支流电源价格比较昂贵。电气控制，特别是电子计算机控制，具有信号变化方便，远距离操纵容易等独特优点，在自动化程度要求高的场合是必不可少的。
气压传动是以压缩空气为传动介质，可通过调节气量很容易的实现无级变速。同时有传递及变换信号方便、反应快、结构简单、无污染等优点。空气黏度小，故管道压力损失小，流速大，而且可获得高速度。但是气动传动的致命弱点是空气压缩性大，无法获得均匀而稳定的运动。此外为减少泄漏，提高效率，气动系统的压力不能太高。这使其不能用于大功率场合。
液压传动是用液体作为介质来传递能量的，液压传动与上述三种传动比较有以下一些优点：
1）液压传动可在运行过程中方便地实现大范围的无级调速，调速范围可达1000：1。液压传动装置可在极低的速度下输出很大的力，如果采用机械传动装置减速，其减速器结构往往十分庞大；
2）在输出相同功率的情况下，液压传动装置的体积小、质量轻、结构紧凑、惯性小。由于液压系统中的压力比电枢磁场中单位面积上的磁力大30倍～40倍，液压传动装置的体积和质量只占相同功率电动机的12%左右。因此，液压传动易于实现快速启动、制动及频繁幻想，每分钟的换向次数可达500次（左右摆动）、1000次（往复移动）；
3）液压传动易于实现自动化，特别是采用电液和气液传动时，可实现复杂的自动控制；
4）液压装置易于实现过载保护。当液压系统超负荷（或系统承受液压冲击）时，液压油可以经溢流阀排回油箱，系统得到过载保护；
5）易于设计、制造。液压元件已实现了标准化、系列化和通用化。液压系统的设计、制造和使用都比较方便。液压元件的排列布置也有很大的灵活性。
液压传动的缺点：
1）不能保证严格的传动比。着是由于液压介质的可压缩性和不可避免的泄露等因素引起的；
2）系统工作时，对温度的变化较为敏感。液压截至的粘性随温度变化而变化，从而使液压系统不易保证在高温和低温下都具有良好的工作稳定性；
3）在液压传动中，能量需经过两次变换，且液压能在传递过程中有流量和压力的损失，所以系统能量损失较大，传动效率较低；
4）元件的制造精度高、造价高，对其使用和维护提出了较高的要求；
5）出现故障时，比较难于查找和排除，对维修人员的技术水平要求较高。
从液压传动的优缺点来看，优点大于缺点。采用液压传动符合本次设计的工位夹紧装置的工作条件。
2 液压系统的设计
2.1技术要求
本设计是完成某机床需要对零件进行两工位装夹装置（装夹装置静动摩擦因数
0.2s μ=，0.1d μ=）的设计，拟采用缸筒固定的液压缸驱动夹紧装置，完成工件装夹运动。夹紧装置由液压与电气配合实现的自动循环要求为：Ⅰ
松开→Ⅱ工位夹紧缸夹紧→Ⅱ工位夹紧缸松开。机床工位夹紧装置的运动参数和动力参数如表2-1所列。
表2-1 机床工位夹紧装置的运动参数和动力参数
Tab.2-1 The movement and dynamic parameters of Machinist - clamping device
工况
行程
/mm 速度 1/v m s -? 时间
/1t s -
运动部件重力
G/N
负载
e F /N
启动、制动时间
t ?/s
Ⅰ工位夹紧缸
夹紧
35
0.012
1t
2450
5000
0.05
3
松开
0.035
2t
—
1
Ⅱ工位夹紧缸
夹紧
25
0.125
3t
1500
2000
0.05
0.2
松开
0.25
4t
—
0.1
2.2动力分析和运动分析
2.2.1 Ⅰ工位夹紧缸的负载计算
惯性负载 夹紧：
i G F g t
?ν
=
? =2450/9.81×0.012/0.05
=59N 松开：
i G F g t
?ν
=
? =2450/9.81×0.035/0.05
=175N 静摩擦负载
()fs s n F G F μ=+
=0.2×（2450+0）
= 490N 动摩擦负载
()fd d n F G F μ=+
=0.1×（2450+0）
=245N
2.2.2 Ⅱ工位夹紧缸的负载计算
惯性负载 夹紧：
i G F g t
?ν
=
? =1500/9.81×0.125/0.05
=382N 松开：
i G F g t
?ν
=
? =1500/9.81×0.25/0.05
=765
静摩擦负载
()fs s n F G F μ=+
=0.2×（1500+0）
= 300N 动摩擦负载
()fd d n F G F μ=+
=0.1×（1500+0）
=150N
由此得Ⅰ工位夹紧缸和Ⅱ工位夹紧缸在工作的各个阶段所受的负载，由表2-2所示
表2-2Ⅰ工位夹紧缸的外负载计算结果
Tab.2-2 The load calculation results of clamping cylinder Ⅰ
工况 负载组成
外负载F /N
启动 fs F
490 加速
fd G F g t ?ν
+
? 304
夹紧 e fd F F + 5245 反向启动 fs F
490 加速
fd G F g t
?ν+?
420
松开
fd F
245
表2-3Ⅱ工位夹紧缸的外负载计算结果
Tab.2-3 The load calculation results of clamping cylinder Ⅱ
工况 负载组成
外负载F/N
启动
fs F
300
加速
fd G F g t ?ν
+
? 532
夹紧 e fd F F +
2150 工况 负载组成
外负载F/N
反向启动 fs F
300 加速
fd G F g t
?ν
+
? 915
松开 fd F
150
2.3 液压系统主要参数的确定
2.3.1系统工作压力1p 的确定
根据液压执行元件的负载表可以确定系统的最大负载数，在充分考虑系统所需的流量、性能等因素后，可参照表2-4或者2-5选择系统的工作压力
表2-4按负载选择工作压力
Tab.2-4 Choose actuating pressure according to the loads
负载 /kN
<5
5-10 10-20 20-30 30-50 >50 系统压力/MPa <0.8-1
1.6-2
2.5-3
3-4
4-5
>5-7
表2-5 按主机类型选择系统工作压力 Tab.2-5 Select system pressure By the types
主机类型
设计压力/MPa
农业机械、小型工程机械、工程机械辅助机构 10～16 液压机、大中型挖掘机、中型机械、起重运输机械 20～32 地质机械、冶金机械、铁道车辆维护机械、各类液压机具等
25～100
本设计根据主机类型是数控铣床，初步选择系统压力为4MPa 。
为了防止夹紧时发生冲击，液压缸需保持一定回油背压。参考表2-6液压执行器的背压力取0.2MPa
表2-6液压执行器的背压力
Tab.2-6 The selection of the Backpressure value
系统类型
背压力(MPa )
高压系统
初算是可忽略不计
2.4液压执行器主要结构参数的计算
2.4.1Ⅰ工位夹紧缸主要结构参数的确定
本设计将Ⅰ工位夹紧缸的有杆腔作为主工作腔，则有公式： 1221m a x
cm P A P A F
η-= （2－1）
公式中 21A D π=——液压缸无杆腔的有效面积()2m ； ()2224A D d π=-——液压缸有杆腔的有效面积()2m ；
max F ——液压缸的最大负载力
()N ；
m η——液压缸的机械效率（一般取0.9-0.97）本设计取0.95；
1p ——液压缸工作腔压力；
2p ——系统的背压，本设计取0.2Mpa 。
当计算液压缸的结构参数时，还需确定活塞杆直径与液压缸内径的关系，以便在计算出液压缸内径D 时，利用这一关系获得活塞杆的直径d 。通常是由液压缸的往返速比λ确定这一关系，即d =d 的计算公式入如下表
表2-7根据往返速度比λ计算活塞杆直径d 的公式
Tab.2-7 The recommended values of The piston rod diameter d
往返速度比λ 1.1 1.2 1.33 1.46 1.61 2 活塞杆直径d
0.3D
0.4D
0.5D
0.55D
0.62D
0.7D
油缸的速比λ，可由机械设计手册查得。本设计取λ=1.33。 则由上表查得d=0.5D 。
()2224 3.1440.2 3.144cm D d D F η????--??=??
得D=49.9（mm ）
按GB/T2348-1980 ,取标准值： D=50（mm ） 又d=0.5D ，得d=25（mm ），取标准值d=28（mm ）
则液压缸无杆腔实际有效面积为：
214A D π=
2
5.04
π?=
=19.6()2cm
有杆腔实际有效面积为：
()2224A D d π=-
()2
25.0 2.84
π
=
-
=13.5()2cm
2.4.2 Ⅱ工位夹紧缸主要结构参数的确定
Ⅱ工位夹紧缸的无杆腔作为主工作腔，则有公式：
1122max cm P A P A F η-=
则有
()2224 3.1440.2 3.144cm D D d F η????-??-=??
得 D=27.9（mm ） 按GB/T2348—1980 ,取标准值： D=32（mm ） 又 d=0.5D ， 得 d=16（mm ）， 取标准值 d=20（mm ）
则液压缸无杆腔实际有效面积为：
214A D π=
2
3.2
4
π?=
=8.04()2cm
有杆腔实际有效面积为：
()2224A D d π=-
()2
23.2 2.04
π
=
-
=4.89()2cm
2.4.3液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率
根据上述假定条件经计算得到液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率，如下表所示：
表2-8 Ⅰ工位夹紧缸工作循环个阶段的压力、流量和功率
Tab.2-8 The pressure, rate of flow and power of the clamping cylinder Ⅰat different stage
工作
阶段
计算公式
负载
/N 回油腔压力
2p /MPa
工作腔压力
1p /MPa
输入流量 Q 1
/min L -
输入功率 /w
启动
2112
()cm
F
p A p A +η=
21q A v =
1N p q =
490 —
0.98
—
—
加速 304 0.2 0.53 — —
夹紧 5245 0.2 4.38 0.972 70..96
反向启动 2211
()cm F
p A p A +η=
12q A v =
1N p q =
490 — 0.40 — —
加速
420 0.2 0.30 — —
松开
245 0.2 0.27 4.116 18.52
表2-9 Ⅱ工位夹紧缸工作循环各个阶段的压力、流量和功率
Tab.2-9 The pressure, rate of flow and power of the clamping cylinder Ⅱat different stage 工作
阶段
计算公式
负载 /N
回油腔压力 2p /MPa
工作腔压力
1p /MPa
输入流量 Q 1
/min L -
输入功率 /w
启动
2211
()cm F
p A p A +η=
11q A v =
1N p q =
300 —
0.39
—
—
加速 532 0.2 0.44 — —
夹紧 2150 0.2 3.06 6.03 307.53
反向启动 2112
(
)cm
F
p A p A +η=
22q A v =
1N p q =
300 — 0.65 — —
加速
915
0.2 0.85 — —
松开
150 0.2 0.65 4.116 79.46
3 液压系统原理图的拟定和方案论证
3.1 制定基本方案
液压系统的设计，除了满足主机在动作和性能方面规定的要求外，还必须符合体积小、重量轻、成本低、效率高、结构简单、工作可靠、使用和维修方便等一些公认的普遍设计原则。本液压系统设计的内容大致为：
1）油路循环方式的分析与选择；
2）调速方案的分析和选择；
3）液压动力源的分析与选择；
4）液压回路的分析、选择与合成；
5）液压系统原理图的拟订。
3.2 油路循环方式的分析和选择
液压系统油路循环方式分为开式和闭式两种，他们各自的特点及相互比较见下表
表3-1开式系统和闭式系统的比较
Tab.3-1 Compare of Hold dyadic system and Shut dyadic system
油液循
环方式
开式闭式
散热
条件较方便，但是油箱较大较复杂，需要用辅泵来换油冷却
抗污染性较差，但可采用压力油
箱或者油箱呼吸器来改善较好，但是油液过滤要求较高
系统效率管路压力损失较大，用节
流调速时效率低管路腰里损失较小，容积调速时效率较高
限速制动形式用平衡阀进行能耗限速，
用制动阀进行能耗制动，
引起油液发热
液压泵由电动机拖动时，限速及制动
过程中拖动电能向电网输电，回收部分能量，
即是再生限速和再生制动
其他对泵的自吸性能要求高对主泵的自吸性能要求低
油路循环方式的选择主要取决于液压系统的调速方式和散热条件。一般来说，凡是有
较大空间可以存放油箱而且不需要另设散热装置的系统，要求结构尽可能简单的系统，采用节流调速或者容积节流调速的系统，均宜采用开式系统。在本设计中，油泵向两个液压执行元件供油而且功率较小，整个系统的结构也比较简单，所以本设计采用开式系统。3.3调速方案的分析和选择
调速方案对主机的性能起到决定性的作用。
相应的调整方式有节流调速、容积调速以及二者的结合—容积节流调速。
节流调速一般采用定量泵供油，用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度。此种调速方式结构简单，由于这种系统必须用闪流阀，故效率低，发热量大，多用于功率不大的场合。
容积调速是靠改变液压泵或液压马达的排量来达到调速的目的。其优点是没有溢流损失和节流损失，效率较高。但为了散热和补充泄漏，需要有辅助泵。此种调速方式适用于功率大、运动速度高的液压系统。
容积节流调速一般是用变量泵供油，用流量控制阀调节输入或输出液压执行元件的流量，并使其供油量与需油量相适应。此种调速回路效率也较高，速度稳定性较好，但其结构比较复杂。
节流调速又分别有进油节流、回油节流和旁路节流三种形式。进油节流起动冲击较小，回油节流常用于有负载荷的场合，旁路节流多用于高速。
调速回路一经确定，回路的循环形式也就随之确定了。
节流调速一般采用开式循环形式。在开式系统中，液压泵从油箱吸油，压力油流经系统释放能量后，再排回油箱。开式回路结构简单，散热性好，但油箱体积大，容易混入空气。
容积调速大多采用闭式循环形式。闭式系统中，液压泵的吸油口直接与执行元件的排油口相通，形成一个封闭的循环回路。其结构紧凑，但散热条件差。
表3-2各种调速方式的性能比较
Tab.3-2 various forms of Speed Performance Comparison
考虑到系统本身的性能要求和一些使用要求以及负载特性，本设计决定采用节流调速。
3.4液压动力源的分析与选择
液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。节流调速系统一般用定量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。容积调速系统多数是用变量泵供油，用安全阀限定系统的最高压力。
为节省能源提高效率，液压泵的供油量要尽量与系统所需流量相匹配。对在工作循环各阶段中系统所需油量相差较大的情况，一般采用多泵供油或变量泵供油。对长时间所需流量较小的情况，可增设蓄能器做辅助油源。
油液的净化装置是液压源中不可缺少的。一般泵的入口要装有粗过滤器，进入系统的油液根据被保护元件的要求，通过相应的精过滤器再次过滤。为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁性过滤器或其他型式的过滤器。根据液压设备所处环境及对温升的要求，还要考虑加热、冷却等措施。
本设计采用节流调速，所以使用定量泵供油。
3.5 液压回路的分析、选择与合成
1）选择系统一般都必须设置的基本回路，包括调压回路、向回路、卸荷回路及安全回路等。
2）根据系统的负载特性和特殊要求选择基本回路，在本系统中考虑到安全的要求，设置了背压回路，同时由于是两个执行元件先后动作，且没有顺序联动关系，所以设置了互不干扰回路。
3）合成系统选定液压基本回路之后，配以辅助性回路，如控制油路，润滑油路、测压油路等，可以组成一个完整的液压系统。
在合成液压系统时要注意以下几点：防止油路间可能存在的相互干扰；系统应力求简单，并将作用相同或者相近的回路合并，避免存在多余回路；系统要安全可靠，力求控制油路可靠；组成系统的元件要尽量少，并应尽量采用标准元件；组成系统时还要考虑节省能源，提高效率减少发热，防止液压冲击；测压点分布合理等。
3.6液压原理图的拟定与设计
根据上述分析，可以拟定整个液压系统的原理图如下：
1－油箱 2－空气滤清器 3－液位计 4－吸油过滤器 5－液压泵
6－单向阀 7－压力表开关 8－压力表 9－通道体10－叠加式溢流阀11－叠加式减压阀 12－叠加式双单向节流阀13－电磁换向阀14－叠加式双液控单向阀 15－压力继电器 16－电动机
图3-1 液压系统的原理图
Fig.4-1 Hydraulic system diagram
4 计算和选择液压元件
液压元件的计算是指计算元件在工作中承受的压力和流量，以便选择零件的规格和型号，此外还要计算原动机的功率和油箱的容量。选择元件时应尽量选择标准件。
4.1 液压泵的选择
4.1.2 液压泵站组件的选择
液压泵站一般由液压泵组、油箱组件、过滤器组件和蓄能器组件等组成。根据系统的实际需要，本设计选择液压泵组、油箱组件、过滤器组件。液压泵组由液压泵，原动机，连轴器及管路附件等组成。油箱组件由油箱面板，空气滤清器，，液位显示计等组成。过滤器组将是保持工作介质清洁度必备的组将，可根据系统对介质清洁度的不同要求设置不同等级的粗过滤器，精过滤器等。
4.1.3 液压泵的计算与选择
液压泵的最大工作压力：
p p >=1max p ＋p ∑? （4－1）
其中 1max p ——液压执行元件最大工作压力；
p ∑?——液压泵出口大执行元件入口之间所有的沿程压力损失和局部压力损失之和。
初算时按经验数据选取：管路简单，管中流速不大时，取 p ∑?＝0.2Mpa ～0.5Mpa ；管路复杂而且管中流速较大或者有调速元件时，取p ∑?＝0.5MPa ～1.5MPa 。
由上述选取p ∑?＝0.5MPa ，然后带入公式（4-1）计算得：
p p ≥4.38+0.5＝4.88MPa
在选择泵的额定压力时应考虑到动态过程和制造质量等因素，要使液压泵有一定的压力储备。一般泵的额定工作压力应比上述最大工作压力高20％－60％，所有最后算得的液压泵的额定压力应为：
4.88×（1+0.25）＝6.1MPa
表4-1 液压泵的总效率
Tab.4-1 The total efficiency of hydraulic pumps
液压泵类型 齿轮泵 螺杆泵 叶片泵 柱塞泵 总效率
0.65～0.90
0.70～0.85
0.55～0.85
0.80～0.90
液压泵的流量p q 按下式计算
p q ＝K max )q (∑ （4－2） 式中 K ——考虑系统泄漏和溢流阀保持最小溢流量的系数，一般取K ＝1.1～1.3，
max )q (∑——同时工作的执行元件的最大总流量（4.116?3=12.348L/min ）
本设计取泄漏系数为1.1，所以：
p q ＝1.1×12.348＝13.583L/min
由液压元件产品样本查得CB N-E312齿轮泵满足上述估算得到的压力和流量要求：该泵的额定压力为16MPa ，公称排量V ＝12 mL/rev ，额定转速为1800r/min 。现取泵的容积效率v η＝0.85，当选用转速n ＝1400 r/min 的驱动电机时，泵的流量为：
p q ＝Vn v η
＝12 mL/rev ×0.85×1400r/min ×310- ＝14L/min
由前面的计算可知泵的最大功率出现在Ⅱ工位夹紧阶段，现取泵的总效率为
p η＝0.85，则：
p N ＝
p p p
p q η
＝63
3.061010600.85
-??14??
＝840W
选用电动机型号：Y90S —4B5型封闭式三相异步电动机满足上述要求，其转速为1400r/min ，额定功率为1.5kW 。电动机与泵之间采用连轴器联结。
根据所选择的液压泵规格及系统工作情况，可计算出液压缸在各个阶段的实际进出流量，运动速度和持续时间，从而为其他液压元件的选择及系统的性能计算奠定了基础。计
算结果如下表所示：
表4-2Ⅰ工位夹紧缸的实际工况
Tab.4-2 The actual working conditions of the clamping cylinder Ⅰ
工作阶段
流量
/1
min L -
速度 /1
m s -
时间 /s
无杆腔
有杆腔
夹紧
q 出＝12
A q A 进
=
0.97219.6
13.5
?
=1.41
q 进＝0.972
1v ＝
2
q A 进
=34106013.510--0.972??? =0.012
1
11
L t V =
=335100.012
-? =3
松开
q 进=q P
=
14
3
=4.67
q 出=q 进
2
1
A A =4.67×13.5
19.6
＝3.21
2v ＝
1
q A 进
=
34
106019.610--4.67??? =0.039
1
22
L t V =
=3
35100.039
-? ＝1
表4-3Ⅱ工位夹紧缸的实际工况
Tab.4-3 The actual working conditions of the clamping cylinder Ⅱ
工作阶段
流量
/1
min L -
速度 /1
m s -
时间 /s
无杆腔
有杆腔
夹紧
q 进＝6.03
q 出＝2
1
A q A 进
=
6.03 4.89
8.04
?
=3.67
1v ＝
1
q A 进
=3410608.0410--6.03??? =0.125
11
L t V =
=325100.125
-? =0.2
松开
q 进=q 进
1
2
A A =14×
8.04
4.89
q 出=p q
=14
2v ＝
2
q A 进
22
L t V =
机床夹紧、进给液压传动系统设计
液压传动课程设计 中国矿业大学机电学院 选修课
设计参数： 不计惯性负载 题目：在某专用机床上有一夹紧进给液压系统，完成工件的先夹紧后、后进给任务，工作原理如下： 夹紧油缸： 快进→慢进→达到夹紧力后启动进给油缸工作 进给油缸： 快进→慢进→达到进给终点→快速退回 夹紧油缸快速退回。 夹紧缸快进速度：0.05m/s 夹紧缸慢进速度：8mm/s 最大夹紧力：40KN 进给油缸快进速度：0.18m/s 进给油缸慢进速度：0.018m/s 最大切削力：120KN 夹紧缸行程：用行程开关调节（最大250mm） 进给缸行程：用行程开关调节（最大1000mm） 一、工况分析： 1．负载分析
已知最大夹紧力为40KN，则夹紧油缸工作最大负载 140 F KN = 已知最大切削力为120KN，则进给油缸工作最大负载 2120 F KN = 根据已知负载可画出负载循环图1(a) 根据已知快进、快退速度及工进时的速度范围可画出速度循环图1(b) 图1(a) 图1(b)
2.确定液压缸主要参数 根据系统工作原理可知系统最大负载约为120KN 参照负载选择执行元件工作压力和主机类型选择执行元件工作压力最大负载宜选取18p MPa =。动力滑台要求快进、快退速度相等，选用单杆液压缸。此时液压缸无缸腔面积1A 与有缸腔面积2A 之比为2，即用活塞杆直径d 与活塞直径D 有d=的关系。为防止液压缸冲击，回油路应有背压2P ，暂时取MPa P 6.02=。 从负载循环图上可知，工进时有最大负载，按此负载求液压缸尺寸。根据液压缸活塞力平衡关系可知： M e F A p A p η+= 2211 212A A = 其中，M η为液压缸效率，取95.0=M η 2 46 2 111046.8910)3.04(95.031448)2 (m p p F A M e -?=?-= - = η m A D 1067.014 .31046.894441 =??== -π m D d 075.0707.0== 将D 和d 按GB2348-30圆整就近取标准值，即
铣床夹紧装置液压系统的设计_毕业设计
铣床夹紧装置液压系统的设计 1.概述 1.1 液压传动的概念与发展 液压传动是以流体(液压油液)为工作介质进行能量传递和控制的一种传动形式。它们通过各种元件组成不同功能的基本回路，再由若干基本回路有机地组合成具有一定控制功能的传动系统。液压传动，是机械设备中发展速度最快的技术之一。特别是近年来，随着机电一体化技术的发展与微电子、计算机技术相结合，液压传动进入了一个新的发展阶段。 液压传动技术是根据帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门 的一种传动形式。与机械传动相比，它是一门比较新兴的技术。从1795年英国制成 的液压传动技术和液压元件，且工艺水平低下，发展缓慢。1905 年将工作介质水改为油，进一步得到改善。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。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) 域得到了发展[3]。第二次世界大战(1941-1945)期间,在美国机床中有30%应用了液压传动。20世纪60年代以后，工艺水平有了很大的提高，液压技术随着电气控制技术、传感器技术、计算机技术的发展而迅速发展成为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术。在国民经济的各个部门都得到了应用，如工程机械、数控加工中心、冶金自动线等。 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。历史的经验证明，流控学科技术的发展，仅有20%是靠本学科的科研成果推动，来源于其他领域发明的占50%移植，其他技术成果占30%，即大部分，来源于其他相关学科进步的推动。随着应用了电子技术、计算及技术、信息技术、自动控制技术及新工艺、新材料的发展和应用液压传动技术也在不断创新。液压传动
液压系统课程设计任务书
学号： 课程设计任务书 2013～2014 学年第二学期 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作部门： 一、课程设计题目： 二、课程设计内容 液压传动课程设计一般包括以下内容： (1) 明确设计要求进行工况分析； (2) 确定液压系统主要参数； (3) 拟定液压系统原理图； (4) 计算和选择液压件； (5) 验算液压系统性能； (6) 结构设计及绘制零部件工作图； (7) 编制技术文件。 学生应完成的工作量： (1) 液压系统原理图1张； (2) 部件工作图和零件工作图若干张； (3) 设计计算说明书1份。 三、进度安排
四、基本要求 (1) 液压传动课程设计是一项全面的设计训练，它不仅可以巩固所学的理论知识，也可以为以后的设计工作打好基础。在设计过程中必须严肃认真，刻苦钻研，一丝不苟，精益求精。 (2) 液压传动课程设计应在教师指导下独立完成。教师的指导作用是指明设计思路，启发学生独立思考，解答疑难问题，按设计进度进行阶段审查，学生必须发挥主观能动性，积极思考问题，而不应被动地依赖教师查资料、
给数据、定方案。 (3) 设计中要正确处理参考已有资料与创新的关系。任何设计都不能凭空想象出来，利用已有资料可以避免许多重复工作，加快设计进程，同时也是提高设计质量的保证。另外任何新的设计任务又总有其特定的设计要求和具体工作条件，因而不能盲目地抄袭资料，必须具体分析，创造性地设计。 (4) 学生应按设计进程要求保质保量的完成设计任务。 液压传动课程设计原始资料 一、课程设计内容（含技术指标） 设计中等复杂程度的机床液压传动系统，确定液压传动方案，选择有关液压元件，设计液压缸的结构，编写技术文件并绘制有关图纸。 1、设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床液压动力滑台的液压系统。已知参数：切削负载FL＝30500N，机床工作部件总质量m＝1000kg，快进、快退速度均为5.5m/min，工进速度在20～100mm/min范围内可无级调节。滑台最大行程400mm，其中工进行程150mm，往复运动加、减速时间≤0.2s，滑台采用平导轨，其摩擦系数fs＝0.2，动摩擦系数fd＝0.1。滑台要求完成“快进－工进－快退－停止”的工作循环。 2、设计一台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“快进—工进—快退—停止”的工作循环。已知：轴向切削力为32000N，移动部件总重量为10810N，工作台快进行程为150mm，工进行程为100mm，快进、快退速度为7m/min，工进速度为60mm/min，加、减速时间为0.2s，导轨为平导轨，静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1。 3、设计一台专用卧式钻床的液压系统，要求液压系统完成“快进—工进—快退—停止”的工作循环。已知：最大轴向钻削力为14000N，动力滑台自重为15000N，工作台快进行程为100mm，工进行程为50mm，快进、快退速度为 5.5m/min，工进速度为51—990mm/min，加、减速时间为0.1s，动力滑台为平导轨，静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1。 4、设计一台专用卧式铣床的液压系统，要求液压系统完成“快进—工进—快退—停止”的工作循环。已知：铣头驱动电动机功率为8.5kw，铣刀直径为70mm，转速为350r/min，
铣床液压夹紧装置的设计
铣床液压夹紧装置的设计 目录 1 引言 (4) 2设计任务书 (5) 2.1对机床夹具的基本要求 (5) 2.2夹具设计的工作步骤 (6) 3 机床夹具设计原理 (6) 3.1 夹具 (7) 3.1.1机床夹具的概念 (7) 3.1.2机床夹具的分类 (7) 3.1.3机床夹具的组成 (7) 3.2定位基准 (8) 3.3工件在夹具中的定位 (8) 3.3.1六点定位原理 (8) 3.3.2支承点及定位元件 (9) 3.3.3完全定位及不完全定位 (10) 3.3.4欠定位及过定位 (10) 3.4组合夹具和随行夹具 (11) 3.4.1组合夹具 (11) 3.4.2随行夹具 (11) 3.5夹具定位误差分析计算 (11) 4零件的工艺分析 (11) 4.1平面度分析 (12) 4.2 表面粗糙度 (12)
5毛坯的制造形式 (12) 6铣削方式的选择 (12) 6.1端面铣 (12) 6.2周边铣削 (13) 6.3 端面铣削和周边铣削的比较 (13) 6.4端面铣削时的顺铣及逆铣 (14) 6.5对称铣削 (14) 6.6非对称铣削 (14) 7 刀具的选择 (15) 7.1基本要求 (15) 7.1.1硬度 (15) 7.1.2韧性和强度 (15) 7.1.3铣刀切削部分的材料的要求 (15) 7.2常用材料 (15) 7.2.1高速工具钢（高速钢和锋钢等） (16) 7.2.2硬质合金 (16) 8铣削用量 (17) 8.1每齿进给量的选择 (17) 8.2铣削速度的选择 (18) 8.3切削液 (18) 8.4.切削液的种类 (19) 8.5 切削液的选用 (19) 8.6选择测量方法 (19) 9夹具设计 (20) 9.1 基面的选择 (20) 9.2 加工方案的设计 (20) 9.3 加工设备的选择 (21) 9.4 主轴转速，切削力及夹紧力的计算： (21) 9.5 定位误差的分析 (24)
空气压缩机机身铣三斜面专用机床夹紧系统、液压系统设计
摘要 专用组合机床目前是一种普遍的机械装置，应用于大批量生产领域，具有相当的柔性，加工精度高，生产效率提高，劳动强度减轻。 本文就是社会生产的实际需要提出的设计题目。根据现有的空气压缩机机身的相关资料，制定空气压缩机机身的加工工艺，组合铣机身三斜面的夹具设计、液压系统设计。在此基础上提出新的加工工艺和符合新工艺的加工专用机床方案，让改进和创新后的产品更适合工厂和顾客的需求。 本文在对组合铣三斜面的工装设计过程中，对铣三个斜面及钻孔的专用夹具进行了全面的设计。从夹具的外型尺寸设计到具体的一面两销限制自由度定位方案再到加工面精度的计算：液压进给系统的设计，本文也用了不少的篇幅。重点根据液压系统的基本原理，画出合理的液压系统图；根据主要参数确定了液压元件的选择，在组合机床设计过程中结合具体实践和设计经验，阐述了通用件如（液压滑台）的选取及专用部件（如主轴箱）的设计计算。 最后希望此次设计的夹具和液压系统能达到预期的设计要求，并能在实际的应用中取得良好的效果。 关键词：组合机床；专用要求；工艺；钻夹具；液压
Abstract Special combined machine tool is a mechanical device for universal, applicable to mass production, is quite flexible, high machining accuracy, improve production efficiency, reduce labor intensity. This paper is the design requirement of social production. According to the relevant data of the existing air compressor machine, machining process air compressor airframe design, fixture design, combination milling body three inclined planes of the hydraulic system. On the basis of this new processing technology is proposed and in line with the new technology of special machine tool for processing scheme, make improvement and innovation of the products more suitable for factories and customer needs. Based on the combination of the three bevel milling fixture design process, special fixture of milling three and inclined boreholes were comprehensive design. From the dimension design of fixture to the two side pin constrained degrees of freedom positioning scheme to the calculation of machining surface precision: the design of hydraulic feed system, this paper also use a lot of space. Key according to the basic principle of hydraulic system, draw the diagram of hydraulic system reasonable; according to the main parameters of hydraulic component has been selected, combined with the specific practice and experience in the design process in the design of the modular machine tool, describes the general parts (such as hydraulic slider) selection and special parts (such as the design and calculation of main spindle box). Finally, I hope this design fixture and hydraulic system can meet the design requirements, and can achieve good effect in actual application. Key words:unit built machine tool ;special requirements ;craftwork
发动机活塞缸液压夹紧装置设计
摘要 本篇设计是发动机活塞缸液压夹紧装置的设计，主要是通过液压缸来夹紧发动机活塞缸体，文章主要介绍了夹紧装置的类型以及该夹紧装置的结构和液压缸的夹紧力的设计计算。液压夹紧装置作为制造系统重要组成的部分，制造系统对其提出了新的要求。液压夹紧装置在机械加工起着重要的作用，它直接影响着机械加工的质量，生产效率和成本，因此液压夹紧装置的设计是机械工艺准备和施工中的一项重要工作。 文章的重点在于对发动机活塞缸的工艺性和力学性能分析，对加工工艺规程进行合理分析，对发动机活塞缸进行加工工艺的设计，以及对该夹紧装置的结构进行了分析，对夹紧力矩进行了设计计算以及对液压缸的缸径，缸壁等进行了设计计算和强度校核，经过实践证明，最终可以加工出合格的发动机活塞缸零件。 关键词：发动机活塞缸；液压夹紧装置；分析；零件
Abstract For a lot of special places, like the risk is very big, or we are difficult to reach, such as disarm bombs, unknown corresponding domains such as detection, probing deep of more dangerous situation usually need to implement the robot.It’s a main part of robot for micro pedipulator, walking robots and more than six feet, compared to the Eight Legged Robot, because of strong bearing capacity, good stability, which the meritss is simple construction, So, a large number of researchers around the world, start . Its principle is diagonal synchronization, leg activity by the structure of the crank rocker, front leg movements around the same, it detailed performance curve characteristics of the connecting rod,when the curve trajectory diagonal straight line segment, the robot is stationary, the motion trajectory when the diagonal curve is slanting line do the walking. Keywords：Manufacturing ,Location, Clamping, Process
夹紧机构介绍
但是，并非全部夹紧机构都具备上述三部分，有时可能缺少其中的某一部分，例如手动夹紧机构往往就很筒单。 组合机床夹具的夹紧机构，就其夹紧特性而言，可以分为直接夹紧机构和自锁夹紧机构两大类。如果按夹紧动力的来源区分，可以分为手动夹紧机构和自动夹紧机构，在自动夹紧机构中，又有气动夹紧、液压夹紧、自动扳手夹紧和弹簧夹紧等机构。 设计夹具时，工件夹紧方法的确定，是在工件定位基准、夹具定位机构和导向装置的结构确定之后进行的，但工件的夹紧同工件的定位和导向装置是密切联系着的，因此在设计夹具时，这几个方面应当同时考虑。 在进行夹紧机构的结构设计之前，必须首先确定夹紧机构的下列主要项目：夹紧力的作用点、方向和大小；夹紧动力的种类；最合理的夹紧结构示意图及传动方式等。其中夹紧力的作用点和方向，在制定机床方案进行工艺分析时就已经确定了，并且以特殊的符号表示在被加工零件工序图中,以作为夹具结构设计的依据。设计时要根据工件特点、工艺方法、加工情况(粗、精加工；单面、多面加工等)以及工件的定位安装形式等因素来选择夹紧机构的形式。 设计夹紧机构时，应注意满足以下基本要求： (1)保证加工精度夹紧机构应能保证工件可靠地接触相应的定位基面，夹紧后不许破坏工件的正确位置。 夹紧后，工件在加工过程中，不应由于切削力的作用而产生位移和晃动。为此，必须保证夹紧机构能产生定够的夹紧力，同时还要求具有较高的刚性。由于组合机床通常都是多面多刀同时进行加工，夹具往往在较大的切削力作用下工作，提高夹紧机构的刚性，是十分重要的，因此组合机床夹具的夹紧螺栓、压板和传动杠杆等通常都比较粗大，以保证其足够的刚性。 夹紧工件时，不应破坏的已加工表面，也不应引起工件过大的变形，夹紧机构应力求使工件夹紧稳定和变形较小。为此，应当正确地选择夹紧部位和设置辅助支承等。 当加工刚性很差的工件时，或在精加工机床夹具上，夹紧机构应能保证夹紧力有调节的可能性。 ⑵保证生产率夹紧机构应当具有适当的自动化程度。夹紧动作要力求迅速，多压板夹紧时要力求采用联动夹紧机构，以缩短辅助时间。 由于组合机床是适用于成批和大量生产的专用机床，因此有条件采用比较完善的夹紧机构和实现夹紧自动化。 ⑶保证工作可靠一具有自锁性能夹紧机构除了应当能产生足够的夹紧力外，通常还要求具有自锁性能以保证它的工作可靠性。 在自动夹紧或用自动扳手夹紧的夹紧机构中，通常使其中间传动机构具有自锁性，以保证在撤除夹紧动力后工件仍不致于松开。 气动夹紧通常也需要有自锁环节，以保证在压缩空气中断或失压时，工件在加工过程中不致松开。只有当切削过程比较稳定和切削力不大的情况下，例如在攻丝机床上，采用气动夹紧才可以不带自锁环节。 液压夹紧不—定需要有自锁环节，但有了自锁环节以后，不仅可以使油路卸荷,而且也是一种安全的保险措施。 组合机床夹具常用的自锁夹紧机构有：螺旋夹紧机构；楔铁夹紧机构和偏心轮夹紧机构。 (4)结构紧凑简单在保证加工精度、满足生产率要求和工作可靠性的原则下，夹紧力应越小越好，这样碎以避免使用庞大而复杂的夹紧机构和减小夹压变形。 (5)操作方便，使用安全由于组合机床生产率较高，操作比较频繁，因此夹紧机
机床上有一夹紧进给液压系统
1 液压传动设计 题目：在某专用机床上有一夹紧进给液压系统，完成工件的先夹紧后、后进给任务，工作原理如下： 夹紧油缸： 快进→慢进→达到夹紧力后启动进给油缸工作 进给油缸： 快进→慢进→达到进给终点→快速退回 夹紧油缸快速退回。 夹紧缸快进速度：0.04m/s 夹紧缸慢进速度：7mm/s 最大夹紧力：45KN 进给油缸快进速度：0.17m/s 进给油缸慢进速度：0.017m/s 最大切削力：125KN 进给工作部件总质量：250 m kg 夹紧缸行程：用行程开关调节（最大250mm） 进给缸行程：用行程开关调节（最大1000mm）
2 负载与运动分析 已知最大夹紧力为45KN ，则夹紧油缸工作负载145F KN =，液压缸的机械效率取0.9m η=，则推力150m F KN η=，由于夹紧工作工作部件总质量很小，可以忽略。则惯性负载10m F =，阻力负载110fs fd F F ==。 夹紧缸快进、快退速度：11v = 1 3v =0.04m/s ，夹紧缸慢进速度：12v =7mm/s 。 夹紧缸行程：用行程开关调节最大250mm 已知最大切削力为125KN ，则进给油缸工作负载2125F KN =。进给工作部件总质量：250m kg =，取静摩擦因数为0.2s f =，动摩擦因数为0.1d f =；取往复运动的加速、减速时间0.2s 。 由式 m v F m t ?=? 式（2—1） 式（2—1）中 m —工作部件总质量 v ?—快进或快退速度 t ?—运动的加速、减速时间 求得： 惯性负载 1110.17250212.50.2 m v F m N N t ==?=? 阻力负载： 静摩擦阻力 0.2212.59.8416.5fS F N N =??= 动摩擦阻力 0.1212.59.8208.25fd F N N =??= 液压缸的机械效率取0.9m η=，则推力()2139120fd m F F N η+=。进给油缸 快进、快退速度：111v =11 3v =0.17m/s ，进给油缸慢进速度：112v =0.017m/s ，进给缸 行程：用行程开关调节最大1000mm 。综上所诉得出液压缸在各工作阶段的负载表2—1和表2—2。 表2—1 夹紧缸各工作阶段的负载F(N)
液压课程设计要求及题目2013-12
题目1： 一卧式钻镗组合机床动力头要完成快进－工进－快退－原位停止的工作循环；最大切削力为F L=11500N,动力头自重F G=19500N；工作进给要求能在0.02～1.2m/min范围内无级调速，快进、快退速度为6m/min；工进行程为100mm，快进行程为300mm；导轨型式式平导轨，其摩擦系数取fs＝0.2，fd＝0.1；往复运动的加减速时间要求不大于0.5s。 设计要求： （1）确定执行元件（液压缸）的主要结构尺寸（D、d等） （2）确定系统的主要参数； （3）选择各类元件及辅件的形式和规格，列出元件明细表； （4）绘制正式液压系统图（A3手绘） （5）进行必要的性能估算（系统发热计算和效率计算）。
题目1： 一台专用双面铣床，最大的切削力为9000N，工作台、夹具和行程的总重量4000N，工件的总重量为1800N，工作台最大行程为600mm，其中工进行程为350mm。工作台的快进速度为4.5m/min，工进速度在50～100mm/min范围内无级调速。工作台往复运动的启制（加速减速时间）为0.05s，工作台快退速度等于快进速度，滑台采用平面导轨。静摩擦系数为0.2s，动摩擦系数为0.1。（夹紧力大于等于最大静摩擦力） 机床的工作循环为：工作定位－工件夹紧－工作台快进－工作台工进－加工到位后停留－快退－原位停止－工件松开－定位销拔出。 要求系统采用电液结合实现自动化循环，速度换接无冲击，且速度要平稳，能承受一定量的反向负载。 试完成： （1）按机床要求设计液压系统，绘制液压系统图；（A3手绘） （2）确定夹紧缸、主工作液压缸的结构参数； （3）计算系统各参数，选择液压元件型号，列出元件明细表； （4）列出设计系统中的电磁铁动作顺序表。
液压系统课程设计.
测控技术基础之液压传动与控制 课程设计说明书 设计题目：液压传动与控制系统设计 半自动液压专用铣床液压系统设计 姓名：王冉 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 1班 学号： 2010105126 指导教师：谭宗柒 2013年 6 月 6 日至 2013年 6 月27 日
半自动液压专用铣床液压系统设计 1．设计要求 设计一台用成型铣刀在加工件上加工出成型面的液压专用铣床，工作循环：手工上料——自动夹紧——工作台快进——铣削进给——工作台快退——夹具松开——手工卸料。 2．设计参数 工作台液压缸负载力（KN ）：F L =2.8 夹紧液压缸负载力（KN ）：F c =4.8 工作台液压缸移动件重力（KN ）：G=2.8 夹紧液压缸负移动件重力（N ）：G c =35 工作台快进、快退速度（m/min ）：V 1=V 3=4.5 夹紧液压缸行程（mm ）：L c=10 工作台工进速度（mm/min ）：V 2=45 夹紧液压缸运动时间（S ）：t c=1 工作台液压缸快进行程（mm ）：L 1=350 导轨面静摩擦系数：μs =0.2 工作台液压缸工进行程（mm ）：L 2=85 导轨面动摩擦系数：μd =0.1 工作台启动时间（S ）：?t =0.5 液压传动与控制系统设计一般包括以下内容： 1、液压传动与控制系统设计基本内容： (1) 明确设计要求进行工况分析； (2) 确定液压系统主要参数； (3) 拟定液压系统原理图； (4) 计算和选择液压件； (5) 验算液压系统性能； (6) 编制技术文件。 学生应完成的工作量：（打印稿和电子版各1份） (1) 液压系统原理图1张； (2) 设计计算说明书1份。（字数：2500~3000。） 设计内容 1.负载与运动分析 1.1工作负载 1)夹紧缸 工作负载：N G F F d C C l 5.48031.0354800=?+=+=μ 由于夹紧缸的工作对于系统的整体操作的影响不是很高，所以在系统的设计计算中把夹紧缸的工作过程简化为全程的匀速直线运动，所以不考虑夹紧缸的惯性负载等一些其他的因素。 2)工作台液压缸 工作负载极为切削阻力F L =2.8KN 。
组合夹紧装置设计
洛阳理工学院 课程设计说明书 设计课题液压与机械组合夹紧装置设计 专业机械设计制造及其自动化 班级 姓名 学号 2014年 02月 25日
摘要 提出了以可装配式内置齿条活塞杆与曲柄连杆机构组合得到液压一机械复合夹紧装置的创新设计理念。内置齿条活塞杆与曲柄连杆机构组合构成的液压一机械复合夹紧装置，具有高性能、高灵活性、短开发周期、低生产成本的特点。 关键词：复合夹紧装置内置活塞杆液压缸曲柄连杆机构 引言 随着各种设备对液压执行元件产品多样性、个性化要求的增高，需要根据不同用途、条件和性能对产品进行设计制造。液压一机械复合夹紧装置可以适应各种不同机械设备的需求，以较小技术复杂性实现较大的复合夹紧装置功能多样化。本文提出的基于内置齿条活塞杆式液压缸与曲柄连杆机构的复合夹紧装置，具有实现高质量、大规模、快速、经济地响应市场的需求。 1、设计背景 常见的内置齿条式活塞杆液压缸， 其优点是刚性好、结构紧凑，但需通过串动。以前的设计将齿条与活塞设计成整体式，使得这种结构液压缸，只能适用于单一用途，而不能适应不同用途、
不同使用条件、不同性能的需求。 图1传统的内置齿条齿轮活塞杆液压缸 内置活塞杆式液压缸也称无杆式液压缸，具有刚性好、结构紧凑的优点。常用的的内置齿条式活塞杆液压缸如图1，齿轮齿条加工复杂，且该结构液压缸仅用于单一用途，不能适应不同使用条件和性能的需求。 经过多次实验，创新设计了内置中孔活塞杆式液压缸与杠杆结构的液压-机械复合夹紧装置，结构简单，加工工艺好，可满足自动化设备模块化、可重用性、兼容性和多种需求的特点，可以较小技术复杂性实现较大的复合传动装置功能多样化。 在图1结构基础上，保留活塞和缸体机构，将齿条活塞杆改变矩形杆，在矩形杆上加上一个径向矩形孔，一只滚轮以适当的间隙配合置于径向孔中，以该内置中孔活塞杆组成的液压缸为基本结构与杠杆结构配合便可构成图2的基于内置中孔活塞杆式液压缸与杠杠机构的夹紧装置。 基于内置中孔活塞杆式液压缸与杠杆机构的夹紧装置
实例二液压专用铣床液压系统设计
实例二液压专用铣床液压系统设计 设计要求： 设计一台成型加工的液压专用铣床，要求机床工作台上一次可安装两只工件，并能同时加工。工件的上料、卸料由手工完成，工件的夹紧及工作台进给由液压系统完成。 机床的工作循环为：手工上料→工件自动夹紧→工作台快进→铣削进给(工进) →工作台快退→夹具松开→手动卸料。 运动部件总重力G=25000N 切削力F w=18000N 快进行程l1=300mm 工进行程l2=80mm 快进、快退速度v1=v3=5m/min 工进速度v2=100～600mm/min 启动时间△t=0.5s 夹紧力F j=30000N 行程l j=15mm 夹紧时间△t j=1s 工作台采用平导轨，导轨间静摩擦系数fs=0.2,动摩擦系数f d=0.1，要求工作台能在任意位置上停留 一.分析工况及主机工作要求，拟订液压系统方案 1.确定执行元件类型 夹紧工件，由液压缸完成。因要求同时安装、加工两只工件，故设置两个并联的、缸筒固定的单活塞杆液压缸。其动作为： 工作台要完成单向进给运动，先采用固定的单活塞杆液压缸。其动作为：
2. 确定执行元件的负载、速度变化范围 (1)夹紧缸 惯性力和摩擦力可以忽略不计，夹紧力F =300000N 。 (2)工作缸 工作负载F w =18000N 运动部件惯性负载)(2.4245 .006058.925000N t v g G F a =-?=???= 导轨静摩擦阻力F fs =f s G =0.2×25000N=5000N 导轨动摩擦阻力F fd =f d G =0.1×25000N=2500N 根据已知条件计算出执行元件各工作阶段的负载及速度要求，列入下表： 表2 工作循环各阶段的负载及速度要求 二 1.初定系统压力 根据机器类型和负载大小，参考，初定系统压力p 1=3MPa 。 2.计算液压缸的主要尺寸 (1)夹紧缸 按工作要求，夹紧力由两并联的液压缸提供，则 m p F D 0798.010314.3230000 4246 1 =????== π 根据国标，取夹紧缸内径D =80mm ，活塞杆直径d =0.6D =50mm 。 (2)工作缸 由表2可知,工作缸的最大负载F =20500N ,取液压缸的回油背压p 2=0.5MPa ,机械效率ηcm =0.95,则 m p p F D cm 1.095 .010]5.0)7.01(3[14.320500 4])1([46 2221=???--?=--= η?π 根据国标，取工作缸内径D =100mm ，活塞杆直径d 按杆径比d /D =0.7得d =70mm 。 3.计算液压缸各个工作阶段的工作压力、流量和功率
卧式钻床液压系统的设计(2)资料
卧式钻床液压系统的 设计(2)
北京理工大学珠海学院 《液压与液力》 课程设计 题目：专用卧式钻床液压系统的设计 学院： 姓名： 学号： 指导教师： 2012·澳门
绪论 液压技术是现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素，是一门新的技术。上个世纪60年代以后，随着原子能科学、空间技术、计算机技术的发展，液压技术也得到了很大的发展，渗透到国民经济的各个领域之中，在工程机械、冶金、军工、农机、汽车、轻纺、船舶、石油、航空、和机床工业中，液压技术也得到了普遍的应用。当前液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声、低消耗、经久耐用、高度集成化等方向发展；同时，新型液压元件的应用，液压系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化、微机控制等工作，也取得日益取得了显著的成果。应用液压技术的程度已成为衡量一个国家工业化水平的重要标志之一。正确合理地设计与使用液压系统，对于提高各类液压机械及装置的工作品质和经济性能具有重要意义。 我国的液压工业开始于上个世纪50年代，其产品最初应用于机床和锻压设备，后来又用于拖拉机和工程机械。自1964年开始从国外引进液压元件生产技术，同时自行设计液压产品以来，我国的液压件生产已形成系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。目前，我国机械工业在认真消化、推广从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（如中高压齿轮泵、比例阀、叠加阀及新系列中高压阀等），加强产品质量的可靠性和新技术应用的研究，积极采用国际标准和执行新的国家标准，合理调整产品结构，对一些性能差的不符合国家标准的液压件产品采取逐步淘汰的措施。可以看出，液压传动技术在我国的应用与发展已经进入了一个崭新的历史阶段。 专用卧式钻床的液压系统就是利用液压技术来控制动力滑台，并完成工件的定位、夹紧等。采用液压技术后，组合机床可以在较大的范围内进行无级调速，具有良好的换向性能，且能够实现自动工作循环，从而提高效率。 随着液压技术的发展，它在机床上的应用必将不断地得到扩大和完善。
《机床夹具设计》夹紧装置设计
模块3夹紧装置设计 【知识目标】 机床夹具夹紧装置的组成和基本要求； 夹紧装置中夹紧力大小、方向及作用点的基本确定方法； 基本夹紧机构(斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构、铰链夹紧机构)等工作特性。 【技能目标】 掌握联动夹紧机构、定心夹紧机构以及夹紧动力装置的应用； 掌握专用夹具夹紧装置设计的基本方法及应用； 培养学生查阅“设计手册”和资料的能力，逐步提高学生处理实际工程技术问题的能力。 【任务描述】 机械加工过程中，被加工的工件常会受到切削力、离心力、重力、惯性力等的作用，在这些外力作用下，要使工件仍能在夹具中保持已由定位元件所确定的加工位置，而不致发生振动或偏移，保证加工质量和生产安全，夹紧装置的设计尤为重要，一般夹具结构中都必须设计夹紧装置将工件可靠夹牢。同时夹紧装置的结构合理性、装卸快捷性及使用的安全性等因素对于工件的加工的质量有重要的影响。 如图3-1所示，需要加工摇臂零件φ18H7孔，本任务就是根据加工要求设计一套专用夹具的夹紧机构来满足孔φ18H7的加工要求。 图3-1加工摇臂零件φ18H7孔 【任务分析】 图3-1为加工摇臂零件φ18H7孔的工序图，要求根据加工工艺要求设计该零件的夹紧装置。首先要分析在加工φ18H7孔时，需要限制该零件哪几个自由度，既确定工件的定位基准；其次要根据夹紧装置的基本要求，来确定夹紧的三要素（大小、方向、作用点），并且根据常见夹紧装置的结构及生产现场的情况初步确定夹紧装置的结构特点。最后要对夹紧装置进行误差分析和相关特性分析。 【任务引导】 (1)工件定位与夹紧概念是什么？工件夹紧是由什么装置实现的？ (2)机床夹具夹紧装置的组成和基本要求是什么？ (3)夹紧力确定的基本原则是什么？ (4)基本夹紧机构有哪些？主要结构特点是什么？ (5)联动夹紧机构的种类有哪些？主要结构特点是什么？ (6)定心夹紧机构的种类有哪些？主要结构特点是什么？ (7)夹紧动力装置有哪些？主要结构特点是什么？ (8)生产现场机床夹具动力装置有哪些？ (9)生产现场专用机床夹具气动和液压动力装置组成有哪些？
压力机与垫板间夹紧装置的设计
压力机与垫板间夹紧装置的设计说明书 1引言 传统的压力机与垫板间的夹紧机构采用手动操作，这在现代化生产实际中，已远远不能满足自动化生产的需要。 现代化的机械设备的控制技术手段是多种多样的，电器方法、机械方法、液压方法、电气液压方法以及气动方法等等，均可以用来实现自动控制。其中，机－电－液一体化设计已成为当代机械工业技术和产品发展的主要趋向，沿用已久的分工脱节，各管一段的设计方法，不仅耗时，而且难以获得一体化系统的最佳设计结果。 本设计引入了机、电、液一体化系统的设计理念，寻求有效的设计理论和方法来实现压力垫板夹紧的自动控制。 机械装置设计的重点是利用螺旋传动实现螺杆的上升、下降。因此，螺杆设计是本设计机械部分的核心。要求齿轮啮合传动安全、可靠、效率高，螺杆与螺母的传动能够自锁，有安全保障。 螺杆由４５号钢调质处理，再对其进行淬火处理，使螺杆的强度与硬度提高。由于螺杆在本设计中的重要作用，决定了螺杆的寿命是本设计成败的重要标志。设计时，充分考虑了螺杆的强度和机械自锁，必须保证螺杆在任意位置能够自锁，才能使整个夹紧装置安全、可靠。尤其在螺杆及整个夹紧装置摆出一定角度，以使工人取出垫板时，不但要保证液压系统能够自锁，而且要求螺杆也要自锁。否则，夹紧装置失效，将造成极坏的后果。在设计的过程中，还考虑了许多的实际问题，如为给压力继电器提供有效的压力发讯信号，在螺杆的特定位置增加了圆环－半圆环结构，由螺栓联结，在螺杆轴向下降、放松垫板时，放松到位后，圆环－半圆环结构与螺母接触，压力继电器得到发讯信号作用，螺杆停止下降，放松到位。 圆环－半圆环结构在本设计中还有其他应用，除与螺母接触使压力继电器发讯之外，还被加在螺母上，作用相当于一个挡圈，防止齿轮由于重力而脱离螺母。 液压缸与液压马达的驱动控制由液压系统控制，在液压系统中应用了电磁换向阀与压力继电器。电磁换向阀与压力继电器和电动机的控制均由电气控制系统实现。 整个装置组成简单，结构精巧，控制方便，性能可靠，有很好的应用前景。
液压系统
第八章典型液压系统 第一节第一节组合机床液压系统 一、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。动力滑台本身不带传动装置，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。 图8—1液压系统工作原理 所示为带有液压夹紧的他驱式动力滑台的液压系统原理图，这个系统采用限压式变量泵供油，并配有二位二通电磁阀卸荷，变量泵与进油路的调速阀组成容积节流调速回路，用电液换向阀控制液压系统的主油路换向，用行程阀实现快进和工进的速度换接。它可实现多种工作循环，下面以定位夹紧→快进→工进→二工进→死挡铁停留→快退→原位停止松开工件的自动工作循环为例，说明液压系统的工作原理。 1. 夹紧工件夹紧油路一般所需压力要求小于主油路，故在夹紧油路上装有减压阀6，
以减低夹紧缸的压力。 按下启动按钮，泵启动并使电磁铁4DT通电，夹紧缸24松开以便安装并定位工件。当工件定好位以后，发出讯号使电磁铁4DT断电，夹紧缸活塞夹紧工作。其油路：泵1→单向阀5→减压阀6→单向阀7→换向阀11→左位夹紧缸上腔，夹紧缸下腔的回油→换向阀11左位回油箱。于是夹紧缸活塞下移夹紧工件。单向阀7用以保压。 2.进给缸快进前进当工件夹紧后，油压升高压力继电器14发出讯号使1DT通电，电磁换向阀13和液动换向阀9均处于左位。其油路为： 进油路：泵1→单向阀5→液动阀9→左位行程阀23右位→进给缸25左腔 回油路：进给缸25右腔→液动阀9左位→单向阀10→行程阀23右位→进给缸25左腔。 于是形成差动连接，液压缸25快速前进。因快速前进时负载小，压力低，故顺序阀4打不开（其调节压力应大于快进压力），变量泵以调节好的最大流量向系统供油。 3.一工进当滑台快进到达预定位置（即刀具趋近工件位置），挡铁压下行程阀23，于是调速阀12接入油路，压力油必须经调速阀12才能进入进给缸左腔，负载增大，泵的压力升高，打开液控顺序阀4，单向阀10被高压油封死，此时油路为： 进油路：泵1→单向阀5→换向阀9左位→调速阀12→换向阀20右位→进给缸25左腔回油路：进给缸25右腔→换向阀9左位→顺序阀4→背压阀3→油箱。 一工进的速度由调速阀12调节。由于此压力升高到大于限压式变量泵的限定压力p B，泵的流量便自动减小到与调速阀的节流量相适应。 4.二工进当第一工进到位时，滑台上的另一挡铁压下行程开关，使电磁铁3DT通电，于是阀20左位接入油路，由泵来的压力油须经调速阀12和19才能进入25的左腔。其他各阀的状态和油路与一工进相同。二工进速度由调速阀19来调节，但阀19的调节流量必须小于阀12的调节流量，否则调速阀19将不起作用。 5.死挡铁停留当被加工工件为不通孔且轴向尺寸要求严格，或需刮端面等情况时，则要求实现死挡铁停留。当滑台二工进到位碰上预先调好的死挡铁，活塞不能再前进，停留在死挡铁处，停留时间用压力继电器21和时间继电器（装在电路上）来调节和控制。 6.快速退回滑台在死挡铁上停留后，泵的供油压力进一步升高，当压力升高到压力继电器21的预调动作压力时（这时压力继电器入口压力等于泵的出口压力，其压力增值主要决定于调速阀19的压差），压力继电器21发出信号，使1DT断电，2DT通电，换向阀13和9均处于右位。这时油路为： 进油路：泵1→单向阀5→换向阀9右位→进给缸25右腔。
液压自定心夹紧夹具设计原理参考
目录 中文摘要 (3) 一、课题介绍及解决方案 (4) 1.1理论分析 (4) 1.2解决方案 (5) 1.3方案选择 (5) 二、液压自定心自动夹紧夹具设计 (6) 2.1液压自定心自动夹具的主要作用 (6) 2.2液压自定心自动夹具的基本要求 (6) 2.3液压系统简介 (6) 2.4液压自定心自动夹紧夹具设计 (7) 2.5液压自定心自动夹紧夹具的使用原理 (8) 三、结论 (9) 致谢 (10) 参考文献 (11) 附录 (12)
中文摘要： 装备制造业是为国民经济、国家安全提供装备，为人民物质文化生活提供丰富产品的制造业。 在装备制造业中，机械零件的加工是最基础、最根本的。随着社会的进步，设计出来的机器越来也精密，随之而来的机械零件的加工也越来越复杂、困难。随着数控加工的普及，加工困难得到了缓解，同时出现了另一个问题——加工效率。在当代的社会环境中，机械零件的加工领域一直有两个永恒不变的话题——质量和效率。要想提高质量和效率，夹具起到了很大作用，自动夹具由于采用自动夹紧，消除了人为因素，使零件加工过程变得简单、稳定。自定心自动夹具的设计和应用，对机械零件加工的效率得到了很大的提高，由于消除了人为因素，机械零件的质量也有了保障。 关键词：装备制造业、数控加工、质量、效率、自动夹具
自动夹紧装置设计 一、课题介绍及解决方案 课题来源： 本课题来源于无锡鹰普（中国）有限公司。鹰普（中国）有限公司是一家致力于航空零件和汽车零件精密铸造和精密加工的企业。其加工的零件都是一些精度要求高、工艺复杂的零件。零件座体（材料为铝合金）如图1所示，就是典型的壳体零件。此零件批量大已成为公司的一个新的经济增长点。此前的工艺装备为普通三爪卡盘对A的同轴度0.1，基本上不能保证，检测结果在0.15左右，这样后道工序定位时，会影响其它孔的加工位置，造成零件废品率较高，必须改进。又由于该零件批量大，原有三爪定位时车加工转速只有500r/min，按照公司精益生产的要求，也需要改进来提高生产效率。故提出此课题！ 图一 1.1理论分析 针对图纸中的各项要求，初步工艺制定是车加工A基准内孔和端面，然后以A基准内孔