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目 录
一、设计要求及工况分析………………………… 1、设计要求……………………… 2、负载分析…………………………
3、负载图和速度图的绘制…………………………… 二、液压缸的参数计算………………………… 1、回油背压p2的确定……………………… 2、工作压力的确定……………………
3、确定液压缸的主要结构尺寸……………………
4、计算液压缸各工作阶段的工作压力、流量和功率…………………… 三、拟定液压系统原理图……………………… 1．选择基本回路………………………… 2．组成液压系统……………………… 四、计算和选择液压件…………………………
1．确定液压泵的规格和电动机功率………………………………… 2．确定其它元件及辅件………………………… 五、验算液压系统性能……………………………………… 1．验算系统压力损失…………………………… 2．验算系统发热与温升………………………… 设计总结…………………………………… 参考文献
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一、设计要求及工况分析
1、设计要求
试为某厂汽缸加工自动线上设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统。机床有主轴16根，钻14个φ13.9mm的孔，2个φ8.5mm的孔。
1）机床要求的工作循环是：
快速接近工件，然后以工作速度钻孔，加工完毕后快速退回原始位置，最后自动停止。动力滑台采用平导轨，往复运动的加速、减速时间为0.2s。 2）机床的工作参数（十）如下：
假设运动部件重G＝10000N，切削力Fw=30000N；快进快退速度v1＝0.1m/s； 动力滑台采用平导轨，静、动摩擦因数μs=0.2，μd=0.1；往复运动的加速、减速时间为0.2s；快进行程L1=100mm；工进行程L2=50mm。试设计计算其液压系统。
3）机床自动化要求：
要求系统采用电液结合，实现自动循环，速度换接无冲击，且速度要稳定，能承受一定量的反向负荷。 4）完成如下工作：
①按机床要求设计液压系统，绘出液压系统图。 ②确定滑台液压缸的结构参数。
③计算系统各参数，列出电磁铁动作顺序表。 ④选择液压元件型号，列出元件明细表。 ⑤验算液压系统性能。
2、负载分析
系统的负载包括切削负载、惯性负载及摩擦阻力负载。 负载分析中，暂不考虑回油腔的背压力，液压缸的密封装置产生的摩擦阻力在机械效率中加以考虑。因工作部件是卧式放置，重力的水平分力为零，这样需要考虑的力有：切削力、导轨摩擦力和惯性力。导轨的正压力等于动力部件的重力，设导轨的静摩擦力为Ffs。动摩擦力为Ffd，则
静摩擦力 Ffs=fs*FN=0.2x10000=2000N 动摩擦力 Ffd=fd*FN=0.1x10000=1000N
切削负载 Fw=30000N
惯性力 Fm=m*?V/?T=（10000x0.1）/（9.8x0.2）=510N 如果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ηm=0.9，则液压缸在各个工作阶段的总机械负载可以算出，见表1-1。
表1-1 液压缸在各工作阶段的负载FL
工况 启动 加速 快进 负载组成 Ffs Ffd+Fm Ffd 负载值F（N） 2000 1510 1000 液压缸的推力F（N） 2222 1677 1111 .
工进 快退 Ffd+Fw Ffd 31000 1000 34444 1111
3、负载图和速度图的绘制
负载图按上面数值绘制，如图1-1（a）所示。速度图按已知数值V1=V3=0.1m/s、L1=100mm、L2=50mm、快退行程L3=L1+L2=150mm和工进速度V2等绘制。如图1-1（b）所示。其中V2有主轴转速及每转进给量求出。
根据组合机床的加工特点，钻孔时主轴转速n和每转进给量s可选用下列数值： 对Ф13.9mm的孔来说 n1=360r/min s1=0.147mm/r
对Ф8.5mm的孔来说 n2=550r/min s2=0.096mm/r V2=n1*s2=n2*s2≈0.88x10-3m/s
图1-1
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二、液压缸的参数计算
1.回油背压p2的确定
在钻孔加工时，液压缸回油路上必须具有背压p2，以防止孔钻通时滑台突然前冲。
按表2-3液压缸回油背压推荐值取p2 = 0.8MPa。
表2-3 执行元件背压力
系统类型 简单系统或轻载节流调速系统 回油路带调速阀的系统 回油路设置有背压阀的系统 用补油泵的闭式回路 回油路较复杂的工程机械 回油路较短且直接回油 背压力/MPa 0.2~0.5 0.4~0.6 0.5~1.5 0.8~1.5 1.2~3 可忽略不计
快进是液压缸虽然作差动连接，但由于油管中有压降ΔP存在，有杆腔的压力必须大于无杆腔，估算时可取ΔP≈0.5MPa。快退时回油腔中是有背压的，这时P2可按0.5MPa估算
2.工作压力的确定
由表2-1、2-2，及参考同类型组合机床，初选定当组合机床在最大负载约为34444N时，取液压系统工作压力p1 = 4MPa.。
表2-1 按负载选择系统工作压力
负载（kN） ＜5 5～10 1.6～2 10～20 2.5～3 20～30 30～50 3～4 4～5 ＞50 ＞5～7 系统压力(MPa) ＜0.8～1 设备 类型 磨床 表2-2 按主机类型选择系统工作压力 机 床 车床 铣床 镗床 珩磨 机床 拉床 龙门 刨床 农业机械 汽车工业 小型工程 机械及 辅助机械 工程机械 重型机械 锻压设备 液压支架 船用 系统 组合机床 牛头刨床 插床 齿轮加工 机床 .
压力 (MPa) ≤2.5 ＜6.3 2.5～6.3 ＜10 10～16 16～32 14～25 3、确定液压缸的主要结构尺寸
鉴于要求动力滑台快进、快退速度相等，液压缸可选用双作用单活塞杆式，并在快进时作差动连接。在种情况下，通常液压缸无杆腔的工作面积A1为有杆腔工作面积A2的两倍，即由表2-4、2-5可得 d/D=0.707
表2-4 按工作压力选取d/D 工作压力/MPa ≤5.0 0.5~0.55
表2-5 按速比要求确定d/D
5.0~7.0 0.62~0.70 ≥7.0 0.7 d/D ?2/?1 d/D
1.15 0.3 1.25 0.4 1.33 0.5 1.46 0.55 1.61 0.62 2 0.71 注：?1—无杆腔进油时活塞运动速度；
?2
—有杆腔进油时活塞运动速度。
用最大(如:工进时)的负载值计算液压缸面积（取液压缸的机械效率ηm=0.9） F/ηm=A1*P1-A2*P2=A1P1-(A1/2)P2 A1?F?m/(p1?pb2)?34444?32=53.2cm2 ?5.32?10m0.9(4?2?0.8)?106液压缸的直径D?4A1??8.23cm
d?0.707D?5.84cm将直径按GB/T2348-93所计算的D与d分别整圆到相近的标准直径，以便采用标准的密封装置。查表2-6得
D =9c m；d =6.3cm
表2-6 液压缸内外径尺寸
卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统
