课程设计说明书
钻镗两组合机床液压系统
学 院： 机械车辆学院
专 业：
姓 名：
指导老师：
机械工程动化专业
学 号：
职 称：
中国·珠海
二○二 年 五 月
北京理工学珠海学院
课程设计务书
学生姓名： 专业班级： 机械工程动化
指导教师： 工作部门： 机械车辆学院
课程设计题目
设计台钻镗两组合机床液压系统求液压系统完成快进→工进→快退→停止工作循环工件定位夹紧已知：切削力12000N运动部件重18000N工作台快进行程200mm工进行程200mm快进快退速度5mmin工进速度20—100mmmin加减速时间02s导轨导轨静摩擦系数02动摩擦系数01工件需夹紧力超6000N低3330N松开夹紧时间1s夹紧缸行程40mm
二 课程设计容
液压传动课程设计般包括容：
(1) 明确设计求进行工况分析
(2) 确定液压系统参数
(3) 拟定液压系统原理图
(4) 计算选择液压元件
(5) 验算液压系统性
(6) 结构设计绘制零部件工作图
(7) 编制技术文件
三进度安排
阶段
容
时间安排
1．设计准备
(1) 阅读研究设计务书明确设计容求解原始数工作条件
(2) 收集关资料进步熟悉课题
10％
2．液压系统设计计算
(1) 明确设计求进行工况分析
(2) 确定液压系统参数
(3) 拟定液压系统原理图
(4) 计算选择液压件
(5) 验算液压系统性
20％
3．绘制工作图
(1) 绘制零部件图
(2) 绘制正式液压原理图
40％
4．编制技术文件
(1) 编写设计计算说明书
(2) 编写零部件目录表
20％
5．答辩
整理资料答辩
10％
四基求
(1) 液压传动课程设计项全面设计训练仅巩固学理知识设计工作基础设计程中必须严肃认真刻苦钻研丝苟精益求精
(2) 液压传动课程设计应教师指导独立完成教师指导作指明设计思路启发学生独立思考解答疑难问题设计进度进行阶段审查学生必须发挥观动性积极思考问题应动赖教师查资料数定方案
(3) 设计中正确处理参考已资料创新关系设计空想象出利已资料避免许重复工作加快设计进程时提高设计质量保证外新设计务总特定设计求具体工作条件盲目抄袭资料必须具体分析创造性设计
(4) 学生应设计进程求保质保量完成设计务
五 课程设计容（含技术指标）
设计中等复杂程度机床液压传动系统确定液压传动方案选择关液压元件设计液压缸结构编写技术文件绘制关图纸
六学生提交材料览表
序号
材料名称序
规格
单位
数量
1
课程设计材料装订
课程设计务书
A4
张
2
设计计算说明书
A4
份
1
3
4
5
ProE三维造型
份
1
6
液压系统原理图
2#图纸
张
1
7
液压缸装配图
1#图纸
张
1
8
零件图
4#图纸
张
3
9
课程设计档案袋
A4
1
10
课程设计材料清单
写档案袋封面
七工作求
1．液压系统工况分析时作出负载循环图速度循环图
2．拟订液压系统原理图采合理执行机构确定正确调速方案速度换接方法完善系统调压卸荷执行元件换安全互锁等求
3．正确计算液压缸尺寸需压力流量正确计算液压泵工作压力流量传动功率合理选择液压泵电动机类型规格合理选择阀类元件辅助元件规格
4．CAD绘图图纸应符合国家标准液压系统原理图中应附液压元件明细表执行元件动作序工作循环图电器元件动作序表
5．设计计算说明书A4纸印
6 专子做设计天指导教师审阅签字
7 指定教室进行设计
8 作息时间：8：30~11：30点2：30~5：30
执笔者： （签名） 指导老师： （签名）
2012年 5月 21日
目 录
绪 1
1 钻镗液压机床设计 2
11机床设计求 2
12 机床设计参数 2
2 执行元件选择 3
21分析系统工况 3
211工作负载 3
212惯性负载 3
213阻力负载 3
22负载循环图速度循环图绘制 3
23参数确定 5
231 初选液压缸工作压力 5
232 确定液压缸尺寸 5
233 计算流量需求 7
3 拟定液压系统原理图 8
31 速度控制回路选择 8
32 换速度换接回路选择 9
33 油源选择 9
34 压力控制回路选择 10
4 液压元件选择 12
41 确定液压泵电机规格 12
411计算液压泵工作压力 12
412计算总流量 12
413电机选择 13
42 阀类元件辅助元件选择 13
421．阀类元件选择 13
43油选择 14
44 油箱设计 15
441油箱长宽高确定 15
442种油尺寸 16
5 验算液压系统性 16
51验算系统压力损失 16
52验算系统发热温升 18
6 设计总结 20
7 参考文献 21
绪
着科学技术工业生产飞跃发展国民济部门迫切需种样质量优性耗低价格廉液压机床产品中产品设计决定产品性质量水市场竞争力济效益重环节产品设计包括液压系统功分析工作原理方案设计液压传动方案设计等设计容作液压传动课程设计容明显液压系统设计身果存问题常常属根性问题造成液压机床灾难性失误必须重视学生进行液压传动设计力培养
作种高效率专机床组合机床批量机械加工生产中应广泛次课程设计组合机床动力滑台液压系统设计例介绍该组合机床液压系统设计方法设计步骤中包括组合机床动力滑台液压系统工况分析参数确定液压系统原理图拟定液压元件选择系统性验算等
组合机床通部件基础配工件特定外形加工工艺设计专部件夹具组成半动动专机床组合机床般采轴刀工序面工位时加工方式生产效率通机床高倍十倍组合机床兼低成高效率优点批量生产中广泛应组成动生产线组合机床通常采轴刀面工位时加工方式完成钻扩铰镗孔攻丝车铣磨削精加工工序生产效率通机床高倍十倍液压系统具结构简单动作灵活操作方便调速范围级连读调节等优点组合机床中广泛应
1 钻镗液压机床设计
11机床设计求
设计台钻镗两组合机床液压系统求液压系统完快进→工进→快退→停止工作循环建定位夹紧已知：切削力12000N移动部件总重量18000N工作台快进行程200mm工进行程200mm快进快退速度5mmin工进速度应（20～100）mmmin范围级调速加减速时间02s导轨导轨静摩擦系数02动摩擦系数01建需夹紧力超6000N低4000N松开夹紧时间1s夹紧缸行程40m
12 机床设计参数
系统设计参数表1示动力滑台采面导轨静动摩擦系数分fs 02fd 01l1200mml2200mml3400mm设计参数表11
表11 设计参数
参 数
数 值
切削阻力（N）
12000
滑台重 (N)
18000
快进快退速度(mmin)
5
工进速度(mmmin)
20—100
行程(mm)
400
工进行程(mm)
200
启动换时间（s）
02
液压缸机械效率
09
2 执行元件选择
21分析系统工况
211工作负载
钻镗两组合机床液压系统中钻镗轴切削力Ft根题意切削力12000N
212惯性负载
惯性负载
213阻力负载
静摩擦阻力
动摩擦阻力
出液压缸工作阶段负载表21
表21液压缸工作阶段负载
工况
负载组成
负载值F
推力
启动
3600N
4000N
加速
2565N
2850N
快进
1800N
2000N
工进
13800N
15333N
快退
1800N
2000N
22负载循环图速度循环图绘制
根表21中计算结果绘制组合机床动力滑台液压系统负载循环图图21示
图21
图21表明组合机床动力滑台处工作进状态时负载力15333N工况负载力相较
设计组合机床动力滑台液压系统速度循环图根已知设计参数进行绘制已知快进快退速度V1V25mmin快进行程L1200mm工进行程L2200mm快退行程L3400mm工进速度V220～100mmmin根述已知数绘制组合机床动力滑台液压系统速度循环图图22示
22组合机床液压系统速度循环图
23参数确定
231 初选液压缸工作压力
设计动力滑台工进时负载值15333N工况时负载相较低参考表22表23负载液压系统应场合选择工作压力方法初选液压缸工作压力p13MPa
表22 负载选择工作压力
负载 KN
<5
5~10
10~20
20~30
30~50
>50
工作压力MPa
<08~1
15~2
25~3
3~4
4~5
≥5
表23 种机械常系统工作压力
机械类型
机 床
农业机械
型工程机械
建筑机械
液压凿岩机
液压机
中型挖掘机
重型机械
起重运输机械
磨床
组合机床
龙门刨床
拉床
工作压力MPa
08~2
3~5
2~8
8~10
10~18
20~32
232 确定液压缸尺寸
工作进速度快速运动速度差较快进快退速度求相等降低总流量需求考虑应确定采单杆双作液压缸差动连接方式通常利差动液压缸活塞杆较粗活塞杆中设置通油孔利条件采活塞杆固定液压缸缸体滑台运动常典型安装形式种情况应液压缸设计成杆腔工作面积A1杆腔工作面积A2两倍形式活塞杆直径d缸筒直径D呈d 0707D关系
工进程中孔钻通时负载突然消失液压缸会发生前现象液压缸回油腔应设置定背压(通设置背压阀方式)执行元件背压力表24表中选取背压值p208MPa
表24 执行元件背压力
系统类型
背压力MPa
简单系统轻载节流调速系统
02~05
回油路带调速阀系统
04~06
回油路设置背压阀系统
05~15
补油泵闭式回路
08~15
回油路较复杂工程机械
12~3
回油路较短直接回油
忽略计
快进时液压缸然作差动连接（杆腔杆腔均液压泵油连接）连接路中避免存着压降△P杆腔压力必须杆腔估算时取△P≈05MPa快退时回油腔中背压时选取压值05MPa
工进时液压缸推力计算公式
根已知参数液压缸杆腔效作面积计算
液压缸缸筒直径
前述差动液压缸缸筒活塞杆直径间关系d 0707D活塞杆直径d0707×8762mm取整取液压缸缸筒直径D90mm活塞杆直径d70mm
表25 工作压力选取dD
时液压缸两腔实际效面积分：
233 计算流量需求
工作台快进程中液压缸采差动连接时系统需流量
q快进 （A1A2）×v11414Lmin
工作台快退程中需流量
q快退 A2×v21767Lmin
工作台工进程中需流量
q工进 A1×v1’013~064 Lmin
中流量快进流量1767Lmin
根述液压缸直径流量计算结果进步计算液压缸工作阶段中压力流量功率值表3示
表25 工况参数值
工况
推力F’N
回油腔压力P2MPa
进油腔压力P1MPa
输入流量qLmin1
输入功率PKw
计算公式
快进
启动
4000
0
141
——
——
P1
q(A1A2)v1
Pp1q
p2p1+Δp
加速
2850
213
163
——
——
恒速
2000
183
133
1414
031
工进
15333
08
285
013～064
006～031
P1(F’+p2A2)A1
qA1v2
Pp1q
快退
起动
4000
0
113
——
——
P1(F’+p2A1)A2
qA2v3
Pp1q
加速
2850
05
171
——
——
恒速
2000
05
147
1767
049
表25中计算结果绘制成工况图图23示
图23 组合机床液压缸工况图
3 拟定液压系统原理图
根组合机床液压系统设计务工况分析设计机床调速范围低速稳定性定求速度控制该机床解决问题速度换接稳定性调节该机床液压系统设计核心外液压系统设计求样该组合机床液压系统应结构简单成低节约源工作
31 速度控制回路选择
工况图23表明设计组合机床液压系统整工作循环程中需功率较系统效率发热问题突出考虑采节流调速回路然节流调速回路效率低适合功率场合结构简单成低该机床进运动求较低速稳定性速度负载特性三种速度控制方案选择进口节流调速出口节流调速限压式变量泵加调速阀容积节流调速钻镗加工属连续切削加工加工程中切削力变化钻削程中负载变化采节流阀节流调速回路钻头钻入铸件表面孔钻通时瞬间存负载突变考虑工作进程中采具压差补偿进口调速阀调速方式回油路设置背压阀选定节流调速方案油路采开式循环回路提高散热效率防止油液温升高
32 换速度换接回路选择
设计轴钻床液压系统换稳性求高流量压力高选价格较低电磁换阀控制换回路便实现差动连接选三位五通电磁换阀调整方便便增设液压夹紧支路应考虑选Y型中位机前述计算知工作台快进转工进时进入液压缸流量1414 Lmin降013～064 Lmin选二位二通行程换阀进行速度换接减少速度换接程中液压击图31示工作压力较低控制阀均普通滑阀式结构工进转快退时回路联单阀实现速度换接控制轴加工尺寸提高换位置精度采死挡块加压力继电器行程终点转换控制
a换回路 b速度换接回路
图31 换速度切换回路选择
33 油源选择
流量流量约135快进需时间工进需时间少提高系统效率节省量角度采单单定量泵作油源显然适合宜采双泵供油系统选限压式变量泵作油源限压式变量泵结构复杂成高流量突变时液压击较工作稳性差确定选双联液压泵供油方案利降低耗生产成图32示
图32 双泵供油油源
34 压力控制回路选择
采双泵供油回路采液控序阀实现低压流量泵卸荷溢流阀调整高压流量泵供油压力便观察调整压力液压泵出口处背压阀液压缸杆腔进口处设测压点
述选定液压回路进行整理根需作必修改调整画出液压系统原理图图33示
解决滑台快进时回油路接通油箱法实现液压缸差动连接问题必须回油路串接液控序阀7阻止油液快进阶段返回油箱时阀8起背压阀作
避免机床停止工作时回路中油液流回油箱导致空气进入系统影响滑台运动稳性图中添置单阀13
考虑台机床钻孔（通孔通孔）加工位置定位精度求较高图中增设压力继电器14滑台碰死挡块系统压力升高压力继电器发出快退信号操电液换阀换
进油路设压力表开关压力表钻孔行程终点定位精度高采行行程开关控制
33(a)液压工作循环图
33(b)电磁铁阀动作图
图33(c) 液压系统原理图
1—双联叶片泵 2—三位五通电液阀 3—行程阀
4—调速阀 561013—单阀 7—序阀
8—背压阀 9—溢流阀 11—滤器
12—压力开关 14—压力继电器
4 液压元件选择
设计液压元件均标准液压元件需确定液压元件参数规格然根现液压元件产品进行选择
41 确定液压泵电机规格
411计算液压泵工作压力
设计采双泵供油方式根图23液压系统工况图流量液压泵需快进快退阶段液压缸供油流量泵工作压力较低流量液压泵快速运动工进时液压缸供油液压缸工进时工作压力流量液压泵流量液压泵工作压力分进行计算
根液压泵工作压力计算方法液压泵工作压力表示液压缸工作压力液压泵液压缸间压力损失
调速阀进口节流调速回路选取进油路总压力损失时考虑压力继电器动作求压力继电器动作压力工作压力压差05MPa流量泵高工作压力估算
流量泵快进快退时液压缸供油图23表明快退时液压缸中工作压力快进时取进油路压力损失05MPa流量泵高工作压力：
412计算总流量
表25表明整工作循环程中液压油源应液压缸提供流量出现快退工作阶段1767 Lmin整回路中总泄漏量液压缸输入流量10计算液压油源需提供总流量：
工作进时液压缸需流量约19 Lmin考虑溢流阀稳定溢流量3 Lmin流量泵供油量少应49Lmin
液压油源工作压力总流量计算数值查阅液压设计手册确定PV2R型双联叶片泵够满足述设计求选取PV2R12626型双联叶片泵中泵排量6mLr泵排量26mLr取液压泵容积效率09泵转速940rmin时泵输出流量
qp6´940´0910005076 Lmin
该流量够满足液压缸工进速度需
泵输出流量
qp26*940*0910002200Lmin
双泵供油实际输出流量
该流量够满足液压缸快速动作需
液压泵参数表41示
表41 液压泵参数
元件名称
估计流量
规格
额定流量
额定压力MPa
型号
双联叶片泵
—
(51+22)
高工作压力21 MPa
PV2R12626
413电机选择
液压缸快退时输入功率时液压泵工作压力239MPa流量271Lmin取泵总效率液压泵驱动电动机需功率：
根述功率计算数JBT96161999系统选取Y100L6型电动机额定功率额定转速
42 阀类元件辅助元件选择
图33液压系统原理图中包括调速阀换阀单项阀等阀类元件滤油器空气滤清器等辅助元件
421．阀类元件选择
根述流量压力计算结果图33初步拟定液压系统原理图中种阀类元件辅助元件进行选择中调速阀选择应考虑调速阀稳定流量应液压缸工进需流量通图33中4单阀额定流量相选规格单阀
图33中溢流阀9背压阀8序阀7选择根调定压力流阀额定流量选择阀型式规格中溢流阀2作调定工作进程中流量液压泵供油压力该阀应选择先导式溢流阀连接流量液压泵出口处序阀7流量液压泵卸荷应选择外控式背压阀8作实现液压缸快进工进切换时工进程中做背压阀采控式序阀设计选择方案表42示表中出种液压阀型号技术参数
表42 阀类元件选择
序号
元件名称
通流量qLmin
规格
型号
额定流量qnLmin
额定压力PnMPa
额定压降∆PnMPa
1
双联叶片泵
—
PV2R12626
5122*
16
—
2
三位五通电液换阀
50
35DY—E10B
80
16
<05
3
行程阀
60
AXQFE10B
63
16
<03
4
调速阀
<1
AXQFE10B
007~50
16
—
5
单阀
60
AXQFE10B
63
16
02
6
单阀
25
AF3Ea10B
63
16
02
7
液控序阀
22
Y F3—E10B
63
16
03
8
背压阀
03
Y F3—E10B
63
16
—
9
溢流阀
51
Y F3—E10B
63
16
—
10
单阀
26
AF3Ea10B
63
16
02
11
滤油器
30
XU—63×80J
36
16
002
12
压力表开关
—
KF3E3B
—
—
—
13
单阀
60
AF3Ea10B
63
16
02
14
压力继电器
—
HED1KA10
—
10
—
43油选择
图33中元件间连接道规格根元件接口处尺寸决定液压缸进出油规格输入排出油液流量进行计算液压泵具体选定液压缸阶段进出流量已原定数值应液压缸进油出油连接路重新进行计算表43示
表43 液压缸进出油流量运动速度
流量速度
快进
工进
快退
输入流量
排出流量
运动速度
根表43中数值油液压力中流速取3ms时算液压缸杆腔杆腔相连油径分：
液压缸相连两根油标准GBT23512005选公称通径缝钢高压软果液压缸采缸筒固定式两根连接采缝钢连接液压缸缸筒果液压缸采活塞杆固定式液压缸相连两根油采缝钢连接液压缸活塞杆采高压软连接缸筒
44 油箱设计
441油箱长宽高确定
油箱途贮存油液时起散热作参考相关文献设计资料油箱设计先根液压泵额定流量验计算方法计算油箱体积然根散热求油箱容积进行校核
油箱中够容纳油液容积JBT7938—1999标准估算取时求容积
JBT7938—1999规定取标准值V250L
果取油箱长l1宽w1高h1例3：2：1长：1107mm宽738mm高369mm
分离式油箱采普通钢板焊接钢板厚度分：油箱箱壁厚3mm隔板厚度3mm箱底厚度5mm箱盖需安装液压元件箱盖厚度取10mm易散热便油箱进行搬移维护保养取箱底离距离160mm油箱基体总长总宽总高：
长：
宽：
高：
更清洗油箱取油箱底面倾斜角度
442种油尺寸
油箱回油直径根前述液压缸进出油直径进行选取述油径20mm外径取28mm泄漏油尺寸远回油尺寸序阀液压泵等元件泄漏油口尺寸进行选取油箱吸油尺寸根液压泵流量中允许流速进行计算
取吸油中油液流速1ms：
液压泵吸油径应选择较尺寸防止液压泵气穴发生根述数标准取公称直径d28mm外径35mm
5 验算液压系统性
51验算系统压力损失
滑台快进工进快退工况压力损失计算：
1．快进
滑台快进时液压缸通电液换阀差动连接表8表9知进油路油液通单阀10流量22Lmin通电液换阀2流量271Lmin然液压缸杆腔回油汇合流量5124Lmin通行程阀3进入杆腔进油路总压降：
值会压力阀开启帮确保两泵流量全部进入液压缸
回油路液压缸杆腔中油液通电液换阀2单阀6流量2844Lmin然液压泵供油合行程阀3流入杆腔算出快进时杆腔压力杆腔压力差
值原估计值05MPa(见表25)安全
2．工进
滑台工进时进油路油液通电液换阀2调速阀4进入液压缸杆腔调速阀4处压力损失05MPa回油路油液通电液换阀2背压阀8流量泵卸荷油液起液控序阀7返回油箱背压阀8处压力损失05MPa通序阀7流量（025+22）2225Lmin时液压缸回油腔压力：
见值略原估计值08MPa表25中公式重新计算工进时液压缸进油腔压力
值表25中数值 285MPa相
考虑压力继电器动作求压差Dpe05MPa溢流阀9调压应：
3．快退
滑台快退时进油路油液通单阀1022Lmin电液换阀2271Lmin进入液压缸杆腔回油路油液通单阀5电液换阀2单阀13返回油箱流量5752Lmin进油路总压降
值远估计值液压泵驱动电动机功率足够
回油路总压降
值表25数值基相符必重算
快退时液压泵工作压力应
值调整液控序阀7调整压力参考数
52验算系统发热温升
工进整工作循环中占95系统发热温升工进工况计算
液压系统总输入功率液压泵输入功率
计算出系统发热功率
式计算工进时系统中油液温升
油温允许范围油箱散热面积符合求必设置冷器
6 设计总结
五天紧张课程设计终体会设计非想简单说设计原理图时里面零件设计时必需标准进行设计符合求四天课程设计深深知道事设计工作艰辛求事设计工作定耐性足够细心设计程中数断计算计算结果断修改需耐心更需足够细心稍慎会造成结果极错误造成失误重新觉必现开始培养样种耐心工作态度细心工作作风便更快进入工作中避免必错误
次课程设计学液压气压课实践检验队基础知识掌握情况知识运力扩展机械方面知识次设计实践检索相关资料机会提高计算机软件辅助设计力中深深体会基础知识足处液压许方面知识解
次设计出结果然理想定差距方足甚错误设计完善方没达善美通计算出数根出数做出设计通次设计更明白方面欠缺足处懂头尾设计出样东西容易想剩年时间里会针专业方面欠缺知识进行提高拓宽
7 参考文献
[1] 存兴杨曙东液压传动气压传动第3版武汉：华中科技学出版社2000
[2] 明仁雄万会雄 液压气压传动北京：国防工业出版社2003
[3] 成先机械设计手册软件版北京：化学出版社2004
[4] 张宏友 液压气压技术连：连理工学出版社2010
[5] 陈桂芳 液压气压技术北京：北京理工学出版社2007
[6] 催培雪液压识图100例第1版北京：化学工业出版社2008
[7] 李壮云液压元件系统北京：机械工业出版社2005
[8] 刘延俊 液压气压传动北京：机械工业出版社2002
[9] 徐灏机械设计手册北京：机械工业出版社2003
[10] 王积伟液压传动第2版北京：机械工业出版社2006
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课程设计说明书
钻镗两组合机床液压系统
学 院： 机械车辆学院
专 业：
姓 名：
指导老师：
机械工程动化专业
学 号：
职 称：
中国·珠海
二○二 年 五 月
北京理工学珠海学院
课程设计务书
学生姓名： 专业班级： 机械工程动化
指导教师： 工作部门： 机械车辆学院
课程设计题目
设计台钻镗两组合机床液压系统求液压系统完成快进→工进→快退→停止工作循环工件定位夹紧已知：切削力12000N运动部件重18000N工作台快进行程200mm工进行程200mm快进快退速度5mmin工进速度20—100mmmin加减速时间02s导轨导轨静摩擦系数02动摩擦系数01工件需夹紧力超6000N低3330N松开夹紧时间1s夹紧缸行程40mm
二 课程设计容
液压传动课程设计般包括容：
(1) 明确设计求进行工况分析
(2) 确定液压系统参数
(3) 拟定液压系统原理图
(4) 计算选择液压元件
(5) 验算液压系统性
(6) 结构设计绘制零部件工作图
(7) 编制技术文件
三进度安排
阶段
容
时间安排
1．设计准备
(1) 阅读研究设计务书明确设计容求解原始数工作条件
(2) 收集关资料进步熟悉课题
10％
2．液压系统设计计算
(1) 明确设计求进行工况分析
(2) 确定液压系统参数
(3) 拟定液压系统原理图
(4) 计算选择液压件
(5) 验算液压系统性
20％
3．绘制工作图
(1) 绘制零部件图
(2) 绘制正式液压原理图
40％
4．编制技术文件
(1) 编写设计计算说明书
(2) 编写零部件目录表
20％
5．答辩
整理资料答辩
10％
四基求
(1) 液压传动课程设计项全面设计训练仅巩固学理知识设计工作基础设计程中必须严肃认真刻苦钻研丝苟精益求精
(2) 液压传动课程设计应教师指导独立完成教师指导作指明设计思路启发学生独立思考解答疑难问题设计进度进行阶段审查学生必须发挥观动性积极思考问题应动赖教师查资料数定方案
(3) 设计中正确处理参考已资料创新关系设计空想象出利已资料避免许重复工作加快设计进程时提高设计质量保证外新设计务总特定设计求具体工作条件盲目抄袭资料必须具体分析创造性设计
(4) 学生应设计进程求保质保量完成设计务
五 课程设计容（含技术指标）
设计中等复杂程度机床液压传动系统确定液压传动方案选择关液压元件设计液压缸结构编写技术文件绘制关图纸
六学生提交材料览表
序号
材料名称序
规格
单位
数量
1
课程设计材料装订
课程设计务书
A4
张
2
设计计算说明书
A4
份
1
3
4
5
ProE三维造型
份
1
6
液压系统原理图
2#图纸
张
1
7
液压缸装配图
1#图纸
张
1
8
零件图
4#图纸
张
3
9
课程设计档案袋
A4
1
10
课程设计材料清单
写档案袋封面
七工作求
1．液压系统工况分析时作出负载循环图速度循环图
2．拟订液压系统原理图采合理执行机构确定正确调速方案速度换接方法完善系统调压卸荷执行元件换安全互锁等求
3．正确计算液压缸尺寸需压力流量正确计算液压泵工作压力流量传动功率合理选择液压泵电动机类型规格合理选择阀类元件辅助元件规格
4．CAD绘图图纸应符合国家标准液压系统原理图中应附液压元件明细表执行元件动作序工作循环图电器元件动作序表
5．设计计算说明书A4纸印
6 专子做设计天指导教师审阅签字
7 指定教室进行设计
8 作息时间：8：30~11：30点2：30~5：30
执笔者： （签名） 指导老师： （签名）
2012年 5月 21日
目 录
绪 1
1 钻镗液压机床设计 2
11机床设计求 2
12 机床设计参数 2
2 执行元件选择 3
21分析系统工况 3
211工作负载 3
212惯性负载 3
213阻力负载 3
22负载循环图速度循环图绘制 3
23参数确定 5
231 初选液压缸工作压力 5
232 确定液压缸尺寸 5
233 计算流量需求 7
3 拟定液压系统原理图 8
31 速度控制回路选择 8
32 换速度换接回路选择 9
33 油源选择 9
34 压力控制回路选择 10
4 液压元件选择 12
41 确定液压泵电机规格 12
411计算液压泵工作压力 12
412计算总流量 12
413电机选择 13
42 阀类元件辅助元件选择 13
421．阀类元件选择 13
43油选择 14
44 油箱设计 15
441油箱长宽高确定 15
442种油尺寸 16
5 验算液压系统性 16
51验算系统压力损失 16
52验算系统发热温升 18
6 设计总结 20
7 参考文献 21
绪
着科学技术工业生产飞跃发展国民济部门迫切需种样质量优性耗低价格廉液压机床产品中产品设计决定产品性质量水市场竞争力济效益重环节产品设计包括液压系统功分析工作原理方案设计液压传动方案设计等设计容作液压传动课程设计容明显液压系统设计身果存问题常常属根性问题造成液压机床灾难性失误必须重视学生进行液压传动设计力培养
作种高效率专机床组合机床批量机械加工生产中应广泛次课程设计组合机床动力滑台液压系统设计例介绍该组合机床液压系统设计方法设计步骤中包括组合机床动力滑台液压系统工况分析参数确定液压系统原理图拟定液压元件选择系统性验算等
组合机床通部件基础配工件特定外形加工工艺设计专部件夹具组成半动动专机床组合机床般采轴刀工序面工位时加工方式生产效率通机床高倍十倍组合机床兼低成高效率优点批量生产中广泛应组成动生产线组合机床通常采轴刀面工位时加工方式完成钻扩铰镗孔攻丝车铣磨削精加工工序生产效率通机床高倍十倍液压系统具结构简单动作灵活操作方便调速范围级连读调节等优点组合机床中广泛应
1 钻镗液压机床设计
11机床设计求
设计台钻镗两组合机床液压系统求液压系统完快进→工进→快退→停止工作循环建定位夹紧已知：切削力12000N移动部件总重量18000N工作台快进行程200mm工进行程200mm快进快退速度5mmin工进速度应（20～100）mmmin范围级调速加减速时间02s导轨导轨静摩擦系数02动摩擦系数01建需夹紧力超6000N低4000N松开夹紧时间1s夹紧缸行程40m
12 机床设计参数
系统设计参数表1示动力滑台采面导轨静动摩擦系数分fs 02fd 01l1200mml2200mml3400mm设计参数表11
表11 设计参数
参 数
数 值
切削阻力（N）
12000
滑台重 (N)
18000
快进快退速度(mmin)
5
工进速度(mmmin)
20—100
行程(mm)
400
工进行程(mm)
200
启动换时间（s）
02
液压缸机械效率
09
2 执行元件选择
21分析系统工况
211工作负载
钻镗两组合机床液压系统中钻镗轴切削力Ft根题意切削力12000N
212惯性负载
惯性负载
213阻力负载
静摩擦阻力
动摩擦阻力
出液压缸工作阶段负载表21
表21液压缸工作阶段负载
工况
负载组成
负载值F
推力
启动
3600N
4000N
加速
2565N
2850N
快进
1800N
2000N
工进
13800N
15333N
快退
1800N
2000N
22负载循环图速度循环图绘制
根表21中计算结果绘制组合机床动力滑台液压系统负载循环图图21示
图21
图21表明组合机床动力滑台处工作进状态时负载力15333N工况负载力相较
设计组合机床动力滑台液压系统速度循环图根已知设计参数进行绘制已知快进快退速度V1V25mmin快进行程L1200mm工进行程L2200mm快退行程L3400mm工进速度V220～100mmmin根述已知数绘制组合机床动力滑台液压系统速度循环图图22示
22组合机床液压系统速度循环图
23参数确定
231 初选液压缸工作压力
设计动力滑台工进时负载值15333N工况时负载相较低参考表22表23负载液压系统应场合选择工作压力方法初选液压缸工作压力p13MPa
表22 负载选择工作压力
负载 KN
<5
5~10
10~20
20~30
30~50
>50
工作压力MPa
<08~1
15~2
25~3
3~4
4~5
≥5
表23 种机械常系统工作压力
机械类型
机 床
农业机械
型工程机械
建筑机械
液压凿岩机
液压机
中型挖掘机
重型机械
起重运输机械
磨床
组合机床
龙门刨床
拉床
工作压力MPa
08~2
3~5
2~8
8~10
10~18
20~32
232 确定液压缸尺寸
工作进速度快速运动速度差较快进快退速度求相等降低总流量需求考虑应确定采单杆双作液压缸差动连接方式通常利差动液压缸活塞杆较粗活塞杆中设置通油孔利条件采活塞杆固定液压缸缸体滑台运动常典型安装形式种情况应液压缸设计成杆腔工作面积A1杆腔工作面积A2两倍形式活塞杆直径d缸筒直径D呈d 0707D关系
工进程中孔钻通时负载突然消失液压缸会发生前现象液压缸回油腔应设置定背压(通设置背压阀方式)执行元件背压力表24表中选取背压值p208MPa
表24 执行元件背压力
系统类型
背压力MPa
简单系统轻载节流调速系统
02~05
回油路带调速阀系统
04~06
回油路设置背压阀系统
05~15
补油泵闭式回路
08~15
回油路较复杂工程机械
12~3
回油路较短直接回油
忽略计
快进时液压缸然作差动连接（杆腔杆腔均液压泵油连接）连接路中避免存着压降△P杆腔压力必须杆腔估算时取△P≈05MPa快退时回油腔中背压时选取压值05MPa
工进时液压缸推力计算公式
根已知参数液压缸杆腔效作面积计算
液压缸缸筒直径
前述差动液压缸缸筒活塞杆直径间关系d 0707D活塞杆直径d0707×8762mm取整取液压缸缸筒直径D90mm活塞杆直径d70mm
表25 工作压力选取dD
时液压缸两腔实际效面积分：
233 计算流量需求
工作台快进程中液压缸采差动连接时系统需流量
q快进 （A1A2）×v11414Lmin
工作台快退程中需流量
q快退 A2×v21767Lmin
工作台工进程中需流量
q工进 A1×v1’013~064 Lmin
中流量快进流量1767Lmin
根述液压缸直径流量计算结果进步计算液压缸工作阶段中压力流量功率值表3示
表25 工况参数值
工况
推力F’N
回油腔压力P2MPa
进油腔压力P1MPa
输入流量qLmin1
输入功率PKw
计算公式
快进
启动
4000
0
141
——
——
P1
q(A1A2)v1
Pp1q
p2p1+Δp
加速
2850
213
163
——
——
恒速
2000
183
133
1414
031
工进
15333
08
285
013～064
006～031
P1(F’+p2A2)A1
qA1v2
Pp1q
快退
起动
4000
0
113
——
——
P1(F’+p2A1)A2
qA2v3
Pp1q
加速
2850
05
171
——
——
恒速
2000
05
147
1767
049
表25中计算结果绘制成工况图图23示
图23 组合机床液压缸工况图
3 拟定液压系统原理图
根组合机床液压系统设计务工况分析设计机床调速范围低速稳定性定求速度控制该机床解决问题速度换接稳定性调节该机床液压系统设计核心外液压系统设计求样该组合机床液压系统应结构简单成低节约源工作
31 速度控制回路选择
工况图23表明设计组合机床液压系统整工作循环程中需功率较系统效率发热问题突出考虑采节流调速回路然节流调速回路效率低适合功率场合结构简单成低该机床进运动求较低速稳定性速度负载特性三种速度控制方案选择进口节流调速出口节流调速限压式变量泵加调速阀容积节流调速钻镗加工属连续切削加工加工程中切削力变化钻削程中负载变化采节流阀节流调速回路钻头钻入铸件表面孔钻通时瞬间存负载突变考虑工作进程中采具压差补偿进口调速阀调速方式回油路设置背压阀选定节流调速方案油路采开式循环回路提高散热效率防止油液温升高
32 换速度换接回路选择
设计轴钻床液压系统换稳性求高流量压力高选价格较低电磁换阀控制换回路便实现差动连接选三位五通电磁换阀调整方便便增设液压夹紧支路应考虑选Y型中位机前述计算知工作台快进转工进时进入液压缸流量1414 Lmin降013～064 Lmin选二位二通行程换阀进行速度换接减少速度换接程中液压击图31示工作压力较低控制阀均普通滑阀式结构工进转快退时回路联单阀实现速度换接控制轴加工尺寸提高换位置精度采死挡块加压力继电器行程终点转换控制
a换回路 b速度换接回路
图31 换速度切换回路选择
33 油源选择
流量流量约135快进需时间工进需时间少提高系统效率节省量角度采单单定量泵作油源显然适合宜采双泵供油系统选限压式变量泵作油源限压式变量泵结构复杂成高流量突变时液压击较工作稳性差确定选双联液压泵供油方案利降低耗生产成图32示
图32 双泵供油油源
34 压力控制回路选择
采双泵供油回路采液控序阀实现低压流量泵卸荷溢流阀调整高压流量泵供油压力便观察调整压力液压泵出口处背压阀液压缸杆腔进口处设测压点
述选定液压回路进行整理根需作必修改调整画出液压系统原理图图33示
解决滑台快进时回油路接通油箱法实现液压缸差动连接问题必须回油路串接液控序阀7阻止油液快进阶段返回油箱时阀8起背压阀作
避免机床停止工作时回路中油液流回油箱导致空气进入系统影响滑台运动稳性图中添置单阀13
考虑台机床钻孔（通孔通孔）加工位置定位精度求较高图中增设压力继电器14滑台碰死挡块系统压力升高压力继电器发出快退信号操电液换阀换
进油路设压力表开关压力表钻孔行程终点定位精度高采行行程开关控制
33(a)液压工作循环图
33(b)电磁铁阀动作图
图33(c) 液压系统原理图
1—双联叶片泵 2—三位五通电液阀 3—行程阀
4—调速阀 561013—单阀 7—序阀
8—背压阀 9—溢流阀 11—滤器
12—压力开关 14—压力继电器
4 液压元件选择
设计液压元件均标准液压元件需确定液压元件参数规格然根现液压元件产品进行选择
41 确定液压泵电机规格
411计算液压泵工作压力
设计采双泵供油方式根图23液压系统工况图流量液压泵需快进快退阶段液压缸供油流量泵工作压力较低流量液压泵快速运动工进时液压缸供油液压缸工进时工作压力流量液压泵流量液压泵工作压力分进行计算
根液压泵工作压力计算方法液压泵工作压力表示液压缸工作压力液压泵液压缸间压力损失
调速阀进口节流调速回路选取进油路总压力损失时考虑压力继电器动作求压力继电器动作压力工作压力压差05MPa流量泵高工作压力估算
流量泵快进快退时液压缸供油图23表明快退时液压缸中工作压力快进时取进油路压力损失05MPa流量泵高工作压力：
412计算总流量
表25表明整工作循环程中液压油源应液压缸提供流量出现快退工作阶段1767 Lmin整回路中总泄漏量液压缸输入流量10计算液压油源需提供总流量：
工作进时液压缸需流量约19 Lmin考虑溢流阀稳定溢流量3 Lmin流量泵供油量少应49Lmin
液压油源工作压力总流量计算数值查阅液压设计手册确定PV2R型双联叶片泵够满足述设计求选取PV2R12626型双联叶片泵中泵排量6mLr泵排量26mLr取液压泵容积效率09泵转速940rmin时泵输出流量
qp6´940´0910005076 Lmin
该流量够满足液压缸工进速度需
泵输出流量
qp26*940*0910002200Lmin
双泵供油实际输出流量
该流量够满足液压缸快速动作需
液压泵参数表41示
表41 液压泵参数
元件名称
估计流量
规格
额定流量
额定压力MPa
型号
双联叶片泵
—
(51+22)
高工作压力21 MPa
PV2R12626
413电机选择
液压缸快退时输入功率时液压泵工作压力239MPa流量271Lmin取泵总效率液压泵驱动电动机需功率：
根述功率计算数JBT96161999系统选取Y100L6型电动机额定功率额定转速
42 阀类元件辅助元件选择
图33液压系统原理图中包括调速阀换阀单项阀等阀类元件滤油器空气滤清器等辅助元件
421．阀类元件选择
根述流量压力计算结果图33初步拟定液压系统原理图中种阀类元件辅助元件进行选择中调速阀选择应考虑调速阀稳定流量应液压缸工进需流量通图33中4单阀额定流量相选规格单阀
图33中溢流阀9背压阀8序阀7选择根调定压力流阀额定流量选择阀型式规格中溢流阀2作调定工作进程中流量液压泵供油压力该阀应选择先导式溢流阀连接流量液压泵出口处序阀7流量液压泵卸荷应选择外控式背压阀8作实现液压缸快进工进切换时工进程中做背压阀采控式序阀设计选择方案表42示表中出种液压阀型号技术参数
表42 阀类元件选择
序号
元件名称
通流量qLmin
规格
型号
额定流量qnLmin
额定压力PnMPa
额定压降∆PnMPa
1
双联叶片泵
—
PV2R12626
5122*
16
—
2
三位五通电液换阀
50
35DY—E10B
80
16
<05
3
行程阀
60
AXQFE10B
63
16
<03
4
调速阀
<1
AXQFE10B
007~50
16
—
5
单阀
60
AXQFE10B
63
16
02
6
单阀
25
AF3Ea10B
63
16
02
7
液控序阀
22
Y F3—E10B
63
16
03
8
背压阀
03
Y F3—E10B
63
16
—
9
溢流阀
51
Y F3—E10B
63
16
—
10
单阀
26
AF3Ea10B
63
16
02
11
滤油器
30
XU—63×80J
36
16
002
12
压力表开关
—
KF3E3B
—
—
—
13
单阀
60
AF3Ea10B
63
16
02
14
压力继电器
—
HED1KA10
—
10
—
43油选择
图33中元件间连接道规格根元件接口处尺寸决定液压缸进出油规格输入排出油液流量进行计算液压泵具体选定液压缸阶段进出流量已原定数值应液压缸进油出油连接路重新进行计算表43示
表43 液压缸进出油流量运动速度
流量速度
快进
工进
快退
输入流量
排出流量
运动速度
根表43中数值油液压力中流速取3ms时算液压缸杆腔杆腔相连油径分：
液压缸相连两根油标准GBT23512005选公称通径缝钢高压软果液压缸采缸筒固定式两根连接采缝钢连接液压缸缸筒果液压缸采活塞杆固定式液压缸相连两根油采缝钢连接液压缸活塞杆采高压软连接缸筒
44 油箱设计
441油箱长宽高确定
油箱途贮存油液时起散热作参考相关文献设计资料油箱设计先根液压泵额定流量验计算方法计算油箱体积然根散热求油箱容积进行校核
油箱中够容纳油液容积JBT7938—1999标准估算取时求容积
JBT7938—1999规定取标准值V250L
果取油箱长l1宽w1高h1例3：2：1长：1107mm宽738mm高369mm
分离式油箱采普通钢板焊接钢板厚度分：油箱箱壁厚3mm隔板厚度3mm箱底厚度5mm箱盖需安装液压元件箱盖厚度取10mm易散热便油箱进行搬移维护保养取箱底离距离160mm油箱基体总长总宽总高：
长：
宽：
高：
更清洗油箱取油箱底面倾斜角度
442种油尺寸
油箱回油直径根前述液压缸进出油直径进行选取述油径20mm外径取28mm泄漏油尺寸远回油尺寸序阀液压泵等元件泄漏油口尺寸进行选取油箱吸油尺寸根液压泵流量中允许流速进行计算
取吸油中油液流速1ms：
液压泵吸油径应选择较尺寸防止液压泵气穴发生根述数标准取公称直径d28mm外径35mm
5 验算液压系统性
51验算系统压力损失
滑台快进工进快退工况压力损失计算：
1．快进
滑台快进时液压缸通电液换阀差动连接表8表9知进油路油液通单阀10流量22Lmin通电液换阀2流量271Lmin然液压缸杆腔回油汇合流量5124Lmin通行程阀3进入杆腔进油路总压降：
值会压力阀开启帮确保两泵流量全部进入液压缸
回油路液压缸杆腔中油液通电液换阀2单阀6流量2844Lmin然液压泵供油合行程阀3流入杆腔算出快进时杆腔压力杆腔压力差
值原估计值05MPa(见表25)安全
2．工进
滑台工进时进油路油液通电液换阀2调速阀4进入液压缸杆腔调速阀4处压力损失05MPa回油路油液通电液换阀2背压阀8流量泵卸荷油液起液控序阀7返回油箱背压阀8处压力损失05MPa通序阀7流量（025+22）2225Lmin时液压缸回油腔压力：
见值略原估计值08MPa表25中公式重新计算工进时液压缸进油腔压力
值表25中数值 285MPa相
考虑压力继电器动作求压差Dpe05MPa溢流阀9调压应：
3．快退
滑台快退时进油路油液通单阀1022Lmin电液换阀2271Lmin进入液压缸杆腔回油路油液通单阀5电液换阀2单阀13返回油箱流量5752Lmin进油路总压降
值远估计值液压泵驱动电动机功率足够
回油路总压降
值表25数值基相符必重算
快退时液压泵工作压力应
值调整液控序阀7调整压力参考数
52验算系统发热温升
工进整工作循环中占95系统发热温升工进工况计算
液压系统总输入功率液压泵输入功率
计算出系统发热功率
式计算工进时系统中油液温升
油温允许范围油箱散热面积符合求必设置冷器
6 设计总结
五天紧张课程设计终体会设计非想简单说设计原理图时里面零件设计时必需标准进行设计符合求四天课程设计深深知道事设计工作艰辛求事设计工作定耐性足够细心设计程中数断计算计算结果断修改需耐心更需足够细心稍慎会造成结果极错误造成失误重新觉必现开始培养样种耐心工作态度细心工作作风便更快进入工作中避免必错误
次课程设计学液压气压课实践检验队基础知识掌握情况知识运力扩展机械方面知识次设计实践检索相关资料机会提高计算机软件辅助设计力中深深体会基础知识足处液压许方面知识解
次设计出结果然理想定差距方足甚错误设计完善方没达善美通计算出数根出数做出设计通次设计更明白方面欠缺足处懂头尾设计出样东西容易想剩年时间里会针专业方面欠缺知识进行提高拓宽
7 参考文献
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