卧式双面铣削组合机床液压系统设计.pdf

2 0 1 3年 4月 第 4 l卷 第 8 期 机床与液压 MACHI NE TOOL HYDRAUL I CS Ap r ． 2 01 3 Vo 1 ． 4l No ． 8 D O I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 3 8 8 1 ． 2 0 1 3 ． 0 8 ． 0 3 0 卧式双面铣削组合机床液压系统设计 胡万强 许昌学院电气信息工程学院，河南许昌4 6 1 0 0 0 摘要介绍一种卧式双面铣削组合机床的结构、工作原理，依据机床各阶段工作特点及负载，设计了机床液压系统， 对系统部分重要元件进行了设计选型，并对系统油液温升进行了验算。 关键词组合机床；液压系统；元件选型；温升验算 中图分类号T H 1 3 8 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 3 8 0 8 4 3 De s i g n o f Hy dr a u l i c S y s t e m f o r Ho r i z o nt a l Do u bl e - s i d e d M i l l i ng Co mbi na t i o n M a c h i n e To o l HU W a nq i a n g C o l l e g e o f E l e c t ri c a l a n d I n f o r m a t i o n E n g i n e e r i n g ，X u c h a n g U n i v e r s i t y ，X u c h a n g H e n a n 4 6 1 0 0 0，C h i n a Ab s t r a c t T h e f r a me wo r k a n d o p e r a t i o n a l p r i n c i p l e o f a k i n d o f h o ri z o n t a l d o u b l e - s i d e d mi l l i n g c o mb i n a t i o n ma c h i n e t o o l we r e i n - t r o d u e e d ．Th e t o o l s h y d r a u l i c s y s t e m wa s d e s i g n e d a c c o r d i n g t o i t s t a s k p e c u l i a ri t y o f e a c h s t a g e a n d l o a d s ． S o me i mp o r t a n t c o mp o n e n t s s u c h a s c y l i n d e r ，o i l p u mp，v alv e s w e r e c h o s e n ． T h e o i l t e mp e r a t u r e ris e w a s c alc u l a t e d and t e s t e d ． Ke y wo r d s Co mb i n a t i o n ma c h i n e t o o l ； Hy d r a u l i c s y s t e m ； C o mp o n e n t s e l e c t i o n； O i l t e mp e r a t u r e r i s e t e s t 某卧式双面铣削组合机床用于加工铸铁变速箱箱 体的两个端面 ，其结构示意图如图 1所示 ，它采用 立、卧复合式双面双主轴铣削头跨两个工位的大主轴 箱配置方案。门式夹紧机构安装在中间底座 2上方 ， 由液压缸 1 0驱动压板 1 2完成工件夹紧与放松。铣床 左面的双面铣削头 9由立置动力滑台8驱动 ，完成铣 削加工时的垂直进给和复位动作。滑台 5 用以驱动立 柱与滑台8完成铣削前后的空程快速进退动作。横向 动力滑台 l 4驱动双轴铣削头 l 3完成铣削加工时的横 向进给和复位动作，纵向动力滑台1 5兼作滑台 1 4的 滑座 ，来驱动滑 台 1 4完 成铣削前 后 的空程 快速进 退 动作。滑台5 及滑台 1 5快速前进采用可调限位挡块 限位 ，以防止冲程。除铣削头的旋转切削动力由电机 提供外，夹具及各动力滑台的动力均由液压系统提 供。 1 、卜 底座 2 一 中间底座 4 、1 6 一纵 向底座 5 一纵 向滑 台 6 一立柱 7 一立置滑座 8 --立置滑 台 6 9 、l 3 一铣削头 1 0 - - 夹紧液压缸 l 1 夹紧机构支架 1 2 一压板 1 4 一横 向滑台 l 5 一纵向滑座 兼做纵向l、滑台 图 I 双面铣削组合机床结构示意图 根据机床的工作原理 ，其动作循环为夹紧缸夹 紧 工作台快速接近工件一工作 台进给一工作台后 退一夹紧缸松开 原位停止。 1 液压系统设计 已知系统主要参数如下夹紧缸夹紧力 8 0 0 N， 快进、快退速度 4 0 0 m m ／ m i n ；工作台重力 4 0 0 0 N， 轴向最大工作负载 1 2 0 0 0 N，快进速度 3 5 0 0 m m ／ m i n ， 工进速度 3 0 0 m m ／ m i n ，快 退速度 6 0 0 0 m m ／ m i n ，加 、 减速时间0 ． 2 S ，工作台为平导轨，静、动摩擦 因数 分别为 0 ． 2 、0 ． 1 。暂不考虑 回油 缸的背压力，这样 需要考虑的有切削力、导轨摩擦力和惯性力。设导轨 的静摩擦力为 ，动摩擦力为 ，则惯性负载F 导． 一A v 4 OO O 1 0 6 ． 7 N ， 静 摩 擦 力 F A t 1 0 0 ．2 ‘ ’ ’ 、 0 ． 2 4 0 0 0 8 0 0 N，动摩擦 力 F fd 0 ． 1 4 0 0 0 4 0 0 N 。忽略切削力引起 的颠覆力矩对导轨摩擦力 的影 响，并设液压缸的机械效率 田 0 ． 9 ，则液压缸在各 工作阶段的总机械负载见表 1 。 表 1 液压缸各运动阶段负载表 收稿 日期 2 0 1 2 0 3 2 7 作者简介胡万强 1 9 7 5 一 ，男，讲师，主要从事机电及其控制方面的科研与教学工作。Em a i l h w q X C U ． e d u ． C B 。 第 8 期 胡万强卧式双面铣削组合机床液压系统设计 8 5 根据系统工作特点，拟定的系统液压原理如图2 所示 。 向 阀 图2 液压系统原理图 系统主要工作流程如下 1 工作 台夹紧 。按下 启动按 钮 ，换 向阀 l 0左 边电磁阀 1 Y A得电，进油路 液压泵 1 2 一换向阀 1 0 左路一调速 阀 9 夹 紧缸 1 左腔 。 2 工作台快进。夹 紧缸 1活塞杆完 全伸出， 压下行程开关 S Q 2 ，使电磁铁3 Y A 换向阀 1 1 左边 得电，推动工作缸活塞杆前进。进油路 液压泵1 2 一 换向阀 1 1 左路一调速阀3 一工作缸4左腔 ，使活塞向 右运动 。 3 工作缸工进。工作缸 4活塞运动到压下行 程开关 S Q 4 ，使电磁铁 5 Y A 换向阀 6右边 得电。 进油路 液压 泵 1 2 一 换 向阀 1 1 左路 一调 速 阀 3 一工 作缸4左腔；回油路工作缸 4右腔一换 向阀 6右 路一调速阀8 一换向阀 1 1 右路一油箱。 4 工作缸快退。工作缸 4活塞触动行程开关 S Q 5 ，使电磁铁 3 Y A 换 向阀 1 1左边 断 电，4 Y A 换向阀 1 1右边得电。进油路 液压泵 1 2 一换向 阀 1 1 右路一调速阀8 一换向阀6右路 ；回油路 工作 缸 4右腔一调速阀 3 一换向阀 1 1 左路一油箱。 5 夹紧缸放 松 。当工 作 缸 活塞 回到缸 底 ，压 下行程开关 S Q 3 ，使 电磁铁 4 Y A断 电 换 向阀 1 1回 到中位 ，同时使2 Y A得电。进油路液压泵 1 2 一换 向阀 1 0右路一夹紧缸 1右腔；回油路夹紧缸 1 一溢 流节流 阀 7 一调速 阀 9 一 换 向阀 1 0 一油箱 。 2 系统部分重要元件选择 2 ． 1 液压缸主要参数计算 根据系统要求 ，采用单杆活塞液压缸 ，并在快进 时差动连接 ，初选液压缸的设计压力 P ． 3 M P a ，则 液压缸无杆腔与有杆腔的等效面积 A 。 与 A 应满足 A ， 2 A 。为防止铣削后工件突然前冲，液压缸需保 持一定 的回油 背压 ，暂取背 压 P 0 ． 5 M P a ，并 取液 压缸 机械 效 率 田0 ． 9 ，则 液压 缸 的平 衡 方程 为 p A P 2 A F，故液压缸无杆腔的有效 面积 A p。一 1 31 0 一 1 0． 51 0 5 01 0 mm ． D ／ “一r／3t 1 7 9 ． 9 m m ， 根据相关标准， 液压缸内径取值 V 1 T 为 D 8 0 m m，活塞杆直径 d 0 ． 7 0 7 D 5 6 m m 。故液 压 缸 有 效 面 积A 。 } D 5 0 2 7 m IIl2 ， A 手 D 2 一 d 2 5 6 2 m l n 。 差动连接快进时，液压缸有杆腔压力与无杆腔压 力差值估取 0 ． 5 M P a ，另外取快退时的回油压力损失 为 0 ． 5 M P a 。根据假定条件经计算得出液压缸在各阶 段的压力、流量值如表 2所示。 表 2 液压缸在不同工作阶段的压力、流量值 2 ． 2 液压泵及泵电机选择计算 首先确定液压泵的最高压力，前已经算出步移缸 的工作压力P 4 ． 5 2 M P a ，考虑到该系统油路较为简 单 ，故取泵至缸间压力损失 △ p 0 ． 4 M P a ，则液压泵 的最高工作压力 P P △ p4 ． 9 2 M P a ， P 为系统 静态压力。根据实际设计需要 ，泵正常工作压力为其 额定压力的8 0 ％左右，因此选泵的额定压力 P P J 0 ． 84． 9 2 ／ 0 ． 86． 1 5 MPa 。 液压泵的最大流量应为q 。 ≥K L ∑g 式 中 q 。 为液压泵 的最大流量 ；K L 为 系统泄漏系数 ， 一 般取 K L 1 ． 1 ～1 ． 3 ，现取 K L 1 ． 1 ； ∑q 为 同 时动作时各执行元件所需流量之和的最大值。另外加 上溢流阀的最小溢流量2～ 3 L ／ m i n ，故 q 。 K L ∑g ∑△ g 1 6 1 ． 2 8 L ／ m i n 根据以上计算 ，选用 Y B ． C 1 7 1 B型叶片泵 ，其额 定压力为 7 M P a ，排量为 1 7 1 ． 9 m L ／ r ，额定 转速为 1 0 0 0 r ／mi n。 根据实际情况，取泵的总效率 7 7 为 0 ． 8 ，则所需 电机功率为 P P g p ／ 叼1 6 ． 5 3 k W。因此选用 Y 2 0 0 L 1 - 6型封闭式三相异步 电动机，其额定功率为 1 8 ． 5 k W，转 速为 9 7 0 r ／ m i n 。 8 6 机床与液压 第 4 1卷 3 阀类元件及辅助元件 阀类元件及其他辅助元件见表 3 。 表 3 阀类元件及其他辅助元件表 4 液压系统温升验算 一 般情况下 ，工进时做功的功率损失大，因而引 起发热量较 大 ，所 以只考虑工进时 的发热量 。系统工 进 时， 3 0 0 m m ／ m i n ， q 旱D 孚 0 ． 0 8 0 ． 3 m ／ m i n1 ． 51 0 一m ／ m i n ，即 q 1 ． 5 L ／ m i n ，此时泵 的效率 卵为0 ． 8 ，出E l 压力为4 ． 9 2 M P a ，那么输入功 率P 人 { k w 9 ． 2 2 5 k w ， 输 出 功 率P 。 F v 4 0 0 0 00 ． 2 51 0 k W，此时功率损失为 △ P P一 P m 1 0 9 ． 2 2 5 0 ． 7 7 5 k W，假定系统 的 散 热 状 况 一 般，取 散 热 系 数 K 2 0 1 0 k W／ c m o C ，油箱 的散热 面积 A 0 ． 0 6 5 0 0 r n 2 _ 3 _ 5 3 m 2 。系统的温升 面A p o C1 0 ． 9 8。 【 。温升没有超出允许范围，液压系统中 不必设 置冷却器 。 5 结束语 根据卧式双 面铣削组合 机床的运行 规律和特 点，设计出该机床的液压系统 ，并选择符合要求的 液压元 件 ，例 如液 压泵 、液 压 阀等 ；对 于 非标 准 件 液压缸 ，则计算 出其主要 尺寸。系统设计 完成后 ， 对系统油液温升进行 了验算 ，以确保系统符合实际 要求。后经实验验证，说 明了该设计 的科学性 、合 理性 。 参考文献 【 1 】王守城． 液压元件及选用 [ M] ． 北京 化学工业出版社 ， 2 0 0 7． 【 2 】张利平． 现代液压技术应用2 2 0 例[ M] ． 北京 化学工业 出版社 ， 2 0 0 9 ． 【 3 】张利平， 液压传动系统及设计 [ M] ． 北京 化学工业出版 社 ， 2 0 0 9 ． 【 4 】王哗， 杨明堂． 1 5 0 t 液压机液压系统设计[ J ] ． 液压与气 动 ， 2 0 l O 8 5 76 O ． 汉诺威工业 “ 双子展”深化品牌效应 2 0 1 3年起携手德国专业出版社开展新媒体合作 由德国汉诺威展览公司和汉诺威米兰展览 上海有限公司主办的两大工业品牌展会亚洲 国际动力传动与 控制技术展览会 简称 亚洲国际动力传动展和亚洲国际物流技术与运输系统展览会 简称亚洲物流展 将于 今年 l 0月2 8 3 1日再度登陆上海新国际博览中心，掀起年度工业旋风。为扩大汉诺威工业展的品牌效应，今年 “ 双 子展”同期不仅新增工业分承包展、冷链设备 、电梯设备制造等主题展会，公司还旨在通过多形式的市场手段来最大 程度提升展会品牌，并帮助展商在全球范围内实现企业推广。其中包括与德国专业出版社美因茨联合出版社在新媒体 方面开展合作。 自今年起 ，主办方将携手德国美因茨联合出版社 ，于每年出版 8期电子杂志 M D A T e c h n o l o g i e s 动力传动技 术和 f h I n t r a l o g i s t i c s 内部物流 ，每期杂志将通过汉诺威庞大的全球数据库被送往数十万决策者手中。这两 份电子杂志从另一个层面实现了汉诺威全球网络的构建 ， 将第一时间对国际动力传动及控制系列展 M D A 和国际 物流系列展 C e M A T 的资讯和动态进行发布，各大企业也可利用该平台进行有效宣传。值得一提的是，今年亚洲 国际动力传动展和亚洲物流展开展期间，两份杂志还将被译成中文并印刷，直接向参观者发放。 美因茨联合出版社出版总监 Mi c h a e l We r n e r 对此表示，“ 借助这种以市场为导向的媒体手段 ，跨 国公司可以在全 球范围内发布 自己的项 目、创新产品和研发成果。 ”德国汉诺威展览公司董事局成员顾桥博士也强调 了这一举措对打 造全球网络的重要性“ 这次合作和我们举办展会一样，试图建立全球共同体。这两份杂志可以说是展会的另 一种延 伸 对中国、巴西 、俄罗斯 、印度等成长型市场的价值尤为重要。 ” 德国机械设备制造业联合会 V D MA下属流体动力委员会首席执行官 H a r t m u t R a u e n 认为这个项 目将对打造国 际化展会品牌起到重要作用。“ 我们协会中的许多企业都是汉诺威国际动力传动及控制系列展的中坚力量。我们一直 希望能有像 M D A T e c h n o l o g i e s 这样的平台，以跨媒体嵌入的方式，向世界展示我们在全球供应商中的领导地位。 ”