機床動力滑臺液壓系統(tǒng)設(shè)計

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1、 《液壓與氣壓傳動B》三級項目 題目： 機床動力滑臺液壓系統(tǒng)設(shè)計 班 級： 機電一班________ 小組成員： 周洲 周健 岳占勝 指導(dǎo)教師： 袁曉明__________ 提交時間： 2017年6月20日_ 第一部分 摘要和關(guān)鍵詞 一、 摘要 動力滑臺是組合機床上用以實現(xiàn)進給運動的一種通用部件，

2、根據(jù)加工需要滑臺上裝有各種用途的動力頭和主軸箱，以完成鉆、擴、鉸、鏜、刮端面、倒角、銑削及攻絲等工序。動力滑臺有機械動力滑臺和液壓動力滑臺之分，液壓動力滑臺上一般只裝上液壓缸，有時也可能再裝個行程閥，至于液壓泵和閥類元件則通常都安裝在專門的液壓泵站上。 二、 關(guān)鍵詞 組合機床 通用部件 進給運動 第二部分 前言 液壓系統(tǒng)是組合機床及其自動線的重要組成部分。液壓系統(tǒng)與機械、電氣相配合，實現(xiàn)機床或自動線的自動工作循環(huán)。液壓系統(tǒng)設(shè)計得是否合理，直接影響和自動線的工作性能。因此，對組合機床及其自動線的液壓系統(tǒng)的設(shè)計方法和原則加以探討是很必要的。當(dāng)然，液壓系統(tǒng)的性能的優(yōu)劣，不僅

3、與液壓系統(tǒng)有關(guān)，而且與所采用的液壓元件有密切的關(guān)系。 第三部分 報告正文 1、 YT4543型動力滑臺液壓系統(tǒng) 1. 功能 （1）能在變負載或斷續(xù)負載的條件下工作，能保證動力滑臺的進給速度，特別是最小進給速度穩(wěn)定。進給范圍要求為0.006 ~ 0.66m/min。 （2）能承受規(guī)定的最大負載，并具有較大的“工進”調(diào)速范圍，以適應(yīng)不同工序的工藝需要。例如，鉆孔時軸向進給力和進給量都較大，而精鏜時進給力和進給量都很小。為此，像YT4543型那樣的液壓滑臺的最大進給力規(guī)定為45 000 N，而調(diào)速范圍Re>100。 （3）能實現(xiàn)快速前進和快速退回，（YT4543型液壓動力滑臺的快

4、速運動速度為7.3m/min）。 （4）合理利用能量，提高系統(tǒng)效率，減少發(fā)熱，合理解決工進速度和快動速度差值間的矛盾。 動力滑臺的液壓系統(tǒng)，在電氣和機械裝置的配合下，可以根據(jù)不同的加工要求，實現(xiàn)圖1所示的各種工作循環(huán)。 圖1 液壓動力滑臺的工作循環(huán)圖 2. 工作原理 由圖可見，這個系統(tǒng)采用限壓式變量泵供油，用電液換向閥換向，用行程閥實現(xiàn)快進和工進的變換，用電磁閥實現(xiàn)兩個工作進給間的變換。 圖2 YT4543型組合機床動力滑臺 液壓系統(tǒng)原理圖 1-濾油器;2

5、-變量泵;3、9、16-單向閥，4、8、10、1l、18、20-管路;15-電液動換向閥;6-背壓閥;7-遠控順序閥;12、13-節(jié)流閥;14-電磁閥;15-壓力繼電器;l7-行程閥;19-液壓缸 (1)快進(差動連接) (2)第一次工進 在快進行程結(jié)束時，滑臺上的擋鐵壓下行程閥17，行程閥上位工作，使油路11和18斷開。電磁鐵1YA繼續(xù)通電，電液動換向閥5左位仍在工作，電磁換向閥14的電磁鐵處于斷電狀態(tài)。進油路必須經(jīng)調(diào)速閥12進入液壓缸左腔，與此同時，系統(tǒng)壓力升高，

6、將液控順序閥7打開，并關(guān)閉單向閥9，使液壓缸實現(xiàn)差動連接的油路切斷?；赜徒?jīng)順序閥7和背壓閥6回到油箱。這時的主油路是： 進油路：濾油器1 →變量泵2 →單向閥3 →電液動換向閥5的P口到A口→油路10 →調(diào)速閥12 →二位二通電磁換向閥14 →油路18 →液壓缸19左腔。 回油路：缸19右腔→油路20 →電液動換向閥5的B口到T口→管路8 →順序閥7 →背壓閥6 →油箱。 因工作進給時油壓升高，則變量泵2的流量自動減小，動力滑臺向前做第一次工作進給，進給量的大小可以用調(diào)速閥12調(diào)節(jié)。

7、 (3) 第二次工進 在第一次工作進給結(jié)束時，滑臺上的擋鐵壓下行程開關(guān)，使電磁閥14的電磁鐵3YA得電，閥14右位接入工作，切斷了該閥所在的油路，經(jīng)調(diào)速閥12的油液必須經(jīng)過調(diào)速閥13進入液壓缸的右腔，其它油路不變。 由于調(diào)速閥13的開口量小于閥12，進給速度降低，進給量的大小可由調(diào)速閥13來調(diào)節(jié)。 (4) 死擋鐵停留 當(dāng)動力滑臺第二次工作進給終了碰上死擋鐵后，液壓缸停止不動，系統(tǒng)的壓力進一步升高，達到壓力繼電器15的調(diào)定值時，經(jīng)過時

8、間繼電器的延時，再發(fā)出電信號，使動力滑臺退回。 在時間繼電器延時動作前，滑臺停留在死擋鐵限定的位置上。 (5)快退 時間繼電器發(fā)出電信號后，2YA得電，1YA失電，3YA斷電，電液動換向閥5右位工作，這時的主油路是： 進油路：濾油器1→變量泵2→單向閥3→油路4 →換向閥5的P口到B口→油路20 →缸19的右腔。 回油路：缸19的左腔→油路18 →單向閥16 →油路11 →電液動換向閥5的A口到T口→油箱。 這時系統(tǒng)的壓力較低，變量泵2輸出

9、流量大，動力滑臺快速退回。由于活塞桿的面積大約為活塞的一半， 所以動力滑臺快進、快退的速度大致相等。 (6)原位停止 當(dāng)動力滑臺退回到原始位置時，擋塊壓下行程開關(guān)，這時電磁鐵1YA、2YA、3YA都失電，電液動換向閥 5處于中位，動力滑臺停止運動，變量泵2輸出油液的壓力升高，使泵的流量自動減至最小。 表1是這個液壓系統(tǒng)的電磁鐵和行程閥的動作表。 1YA 2YA

10、 3YA 17 快進 + - - - 一工進 + - - + 二工進 + - + + 死擋鐵停留 + - + + 快退 - + - - 原位停止 - - - - 表1 YT4543型組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)電磁鐵和行程閥動作表 3. 性能分析 YT4543型液壓動力滑臺的液壓系統(tǒng)主要由下列一些回路組成：“限壓式變量葉片泵－調(diào)速閥－背壓閥”式調(diào)速回路，差動連接式快速運動回路，電液換向閥式換向回路，行程閥和電磁閥式速度

11、換接回路，三位換向閥式換向回路。系統(tǒng)的性能主要是由這些基本回路決定的，具體特點如下： （1）“限壓式變量泵－調(diào)速閥－背壓閥”式調(diào)速回路能保證穩(wěn)定的低速運動，較好的速度剛性和較大的調(diào)速范圍。 YT4543型液壓動力滑臺的最小進給速度較低（6.6 mm/min），進給調(diào)速范圍較大（約100），單純?nèi)莘e調(diào)速回路由于存在泄漏，低速運動時穩(wěn)定性較差，而且普通變量泵調(diào)速范圍也不夠?qū)?；調(diào)速閥式節(jié)流調(diào)速回路雖然速度剛性較好，調(diào)速范圍也能滿足要求，但由于有溢流損失，功率損耗很大（低速進給和死擋塊停留時尤其嚴重），發(fā)熱也大。 由此可見，這里采用“限壓式變量泵－調(diào)速閥”式容積節(jié)流調(diào)速回路是比較合理的。進給時，

12、在回油路上增加了一個背壓閥，這樣做一方面是為了改善速度穩(wěn)定性（避免空氣滲入系統(tǒng)，提高傳動剛度），另一方面是為了使滑臺能承受一定的與運動方向一致的切削力。因而這個調(diào)速回路中增加一個背壓閥亦是十分必要的。 此外，滑臺液壓系統(tǒng)采用進口節(jié)流式的調(diào)速還有以下一些優(yōu)點： （a）起動時、快進轉(zhuǎn)工進時前沖量都較小； （b）死擋塊停留時便于利用壓力繼電器發(fā)出信號； （c）在液壓缸中不致出現(xiàn)過大的壓力（在出口節(jié)流系統(tǒng)中，當(dāng)油腔面積比A1 / A2 = 2，且負載和速度同向時，液壓缸回油腔中壓力會比泵的供油壓力大一二倍）。 （2）限壓式變量泵加上差動連接式快動回路使能量利用經(jīng)濟合理。 YT4543型液壓

13、動力滑臺快速運動速度約為最大工進速度的10倍，這里如只采用差動連接式快動回路，或流量能自動匹配的變量泵式供油回路，問題不能得到解決。限壓式變量泵供油回路在快動時能輸出最大流量，工進時只輸出與液壓缸需要相適應(yīng)的流量，在死擋塊停留時只輸出補償系統(tǒng)泄漏所需的流量，沒有溢流損失，故能量損耗小。 這個系統(tǒng)在滑臺停止時由于變量泵要輸出一些流量來補償泄漏，仍須損耗一部分功率，因此采用了換向閥式低壓卸荷回路來減少這種損耗。 （3）采用行程閥與遠控順序閥實現(xiàn)快進轉(zhuǎn)工進的換接，不僅能簡化機床電路，而且動作可靠，轉(zhuǎn)換精度也比電氣控制式的高。至于一次工作進給與二次工作進給之間的轉(zhuǎn)換，則由于工進速度都較低，通過調(diào)速

14、閥6的流量很小，轉(zhuǎn)換過程中調(diào)速閥7動作滯后和滑臺慣性等的影響都很小，采用電磁閥式換接完全能保證所需的轉(zhuǎn)換精度。 采用了由限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速回路。它既滿足系統(tǒng)調(diào)速范圍大，低速穩(wěn)定性好的要求，又提高了系統(tǒng)的效率。 2、 用旁路調(diào)速機床動力滑臺液壓系統(tǒng) 1. 工作原理 由圖可見，這個系統(tǒng)采用限壓式變量泵供油，用電磁換向閥換向，用調(diào)速閥實現(xiàn)快進和工進的變換，用電磁閥實現(xiàn)兩個工作進給間的變換。 圖2用旁路調(diào)速機床動力滑臺液壓系統(tǒng)原理圖 1--變量泵；2，4--電磁換向閥;3--液壓缸；5，6--調(diào)速閥 （1

15、） 快進 泵1--三位四通換向閥2左腔--液壓缸3左腔 液壓缸3右腔--三位四通換向閥2左腔--油箱 （2）一次工進 泵1--三位四通換向閥2左腔--液壓缸3左腔 泵1--三位四通換向閥3左腔--閥5--油箱 （3） 二次工進 泵1--三位四通換向閥2左腔--液壓缸3左腔 泵1--三位四通換向閥3右腔--閥6--油箱 （4） 快退 泵1--三位四通換向閥2右腔--液壓缸3右腔 液壓缸3左腔--三位四通換向閥2右腔--油箱 1YA 2YA 3YA 4YA 快進 + - - - 一次工進 + - + -

16、二次工進 + - - + 快退 - + - - 表2 用旁路調(diào)速機床動力滑臺液壓系統(tǒng)電磁鐵和行程閥動作表 3、 二次進給進油路上并聯(lián)倆個調(diào)速閥的組合機床液壓系統(tǒng) 當(dāng)被加工工件在需要加工孔的同時，又要刮端面或倒角時，組合機床的進給液壓系統(tǒng)需要二次工作進給(一般第一次進給量比第二次進給量大)。 圖3是在進油路上并聯(lián)兩個調(diào)速閥實現(xiàn)速度換接的回路，這種速度換接回路一般用在需要二次工作進給的組合機床液壓系統(tǒng)中。例如淬火機械手的調(diào)速回路中。 圖3 二次進給進口調(diào)速換接回路 1-濾

17、油器；2-單向變量油泵；3-溢流閥；4-三位五通電磁換向閥； 5-二位二通電磁換向閥；6-定桿式液壓缸；7、9-調(diào)速閥；8-二位五通電磁換向閥 1. 工作原理 （1） 快進 液壓泵2--換向閥4右位--換向閥5左位--液壓缸6左腔 液壓缸6右腔--換向閥4--油箱 （2） 一次工進 液壓泵2--換向閥4--調(diào)速閥7--換向閥8--液壓缸6左腔 液壓缸6右腔--換向閥4--油箱 調(diào)速閥9--油箱 （3） 二次工進 液壓泵2--換向閥4--調(diào)速閥9--換向閥8--液壓缸6左腔 液壓缸6右腔--換向閥4--油箱 調(diào)速閥7--油箱 （4） 快退

18、 液壓泵2--換向閥4左位--液壓缸6右腔 液壓缸6左腔--換向閥5左位--換向閥4左位--油箱 1YA 2YA 3YA 4YA 快進 + - + - 一次工進 + - - - 二次工進 + - - + 快退 - + + - 表3 二次進給進油路上并聯(lián)倆個調(diào)速閥機床動力滑臺液壓系統(tǒng)電磁鐵和行程閥動作表 4、 二次進給回油路上串聯(lián)調(diào)速閥的組合機床液壓系統(tǒng) 圖4所示為回油路上串聯(lián)調(diào)速閥的速度換接回路。 一般用于自動淬火機床的液壓系統(tǒng)及雙軸液壓自動成型車床的

19、滑臺液壓回路中。需要注意的是：調(diào)速閥5的節(jié)流口要小于調(diào)速閥4的節(jié)流口才能實現(xiàn)第二次進給的運動速度小于第一次進給的運動速度。 圖4二次進給調(diào)速閥串聯(lián)換接回路 1-定量油泵；2-電磁換向閥；3-定桿式液壓缸；4、5-調(diào)速閥；6、7、9-二位二通電磁換向閥；8-溢流閥 1. 工作原理 （1） 快進 液壓泵1--換向閥2左位--液壓缸3左腔 液壓缸3右腔--換向閥6右位--換向閥7右位--換向閥2--油箱 （2）一次工進 液壓泵1--換向閥2左位--液壓缸3左腔 液壓缸3右腔--調(diào)速閥4--換向閥7--換向閥2--油箱 （3） 二次工進

20、 液壓泵1--換向閥2左位--液壓缸3左腔 液壓缸3右腔--調(diào)速閥4--調(diào)速閥5--換向閥2--油箱 （4）快退 液壓泵1--換向閥6右位--換向閥7右位--液壓缸3右腔 液壓缸3左腔--換向閥2右位--油箱 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 快進 + - + + - 一次工進 + - - + - 二次工進 + - - - - 快退 - + + + - 卸荷 - - - - + 表4 二次進給回油路上串聯(lián)調(diào)速閥機床動力滑臺液壓系統(tǒng)電磁鐵和行程閥動作表 第四部分 成員貢獻及心得感受 一、 成員貢獻： 在組長的明確分工下,組員周健負責(zé)收集資料以及WORD制作，組員岳占勝負責(zé)收集資料PPT制作，組長周洲負責(zé)新方案設(shè)計。 二、 感想： 在組長的帶領(lǐng)下，我們團結(jié)一致，通力合作，雖然對液壓系統(tǒng)還不是非常了解，但是經(jīng)過自學(xué)與請教老師同學(xué)，最終還是克服重重困難，完成了該三級項目。通過這次項目，我們不僅收獲了知識，鞏固了基礎(chǔ)，還獲得了設(shè)計機床滑動平臺的些許經(jīng)驗，對我們今后的學(xué)習(xí)與工作有很好的幫助。 第五部分 參考文獻 [1] 傅水根，《機械制造工藝基礎(chǔ)》（第2版），清華大學(xué)出版社 [2] 嚴紹華，《材料成形工藝基礎(chǔ)》（第2版），清華大學(xué)出版社