2015～2016学年第二学期液压与气压传动课程设计任务书一、课程设计目的液压课程设计是整机设计的重要组成部分,主要任务是综合运用前面各章的基础知识，学习液压系统的设计步骤、内容和方法。

通过学习，能根据工作要求确定液压系统的主要参数、系统原理图，能进行必要的设计计算，合理地选择和确定液压元件，对所设计的液压系统性能进行校验算，为进一步进行液压系统结构设计打下基础。

同时为毕业设计和今后工作中进行液压系统结构设计打下基础。

二、设计步骤和内容设计步骤如下：液压系统的设计步骤和内容大致如下：(1) 明确设计要求，进行工况分析，绘制工况图；(2) 确定液压系统的主要性能参数；(3) 拟订液压系统原理图；(4) 计算液压系统，选择标准液压元件，利用CAXA电子图板或fluidsim软件绘图；(5) 进行必要的结构设计及液压液压缸设计，绘制部分结构图及液压缸装配图；(6) 绘制工作图，编写技术文件，如果有些同学能力好，设计电气控制或PLC系统控制的原理图，而且利用液压仿真软件进行，如AMEsim软件、fluidsim 软件。

以上步骤中各项工作内容有时是互相穿插、交叉进行的。

对某些复杂的问题，需要进行多次反复才能最后确定。

在设计某些较简单的液压系统时，有些步骤可合并和简化处理。

设计内容如下：题目Ⅰ：卧式半自动组合机床总体结构及液压系统设计图1.组合机床总体结构参考图图2.定位销参考图图3.夹紧机构参考图1．机床系统应实现的自动工作循环(手工上料) →(手动启动) →工件定位(插销)→夹紧工件→动力头(工作台)快进→慢速工进→快退→停止→工件拔销→松开工件→（手工卸料）。

要求工进完了动力头无速度前冲现象。

工件的定位、夹紧应保证安全可靠，加工过程中及遇意外断电时工件不应松脱，工件夹紧压力、速度应可调，工件加工过程中夹紧压力稳定。

2．工件最大夹紧力为Fj；工件插销定位只要求到位，负载力小可不予计算。

3．动力头快进、快退速度v1；工进速度为v2可调，加工过程中速度稳定；快进行程为L1，工进行程为L2；工件定位、夹紧行程为L3，夹紧时间t=1s。

4．运动部件总重力为G，最大切削进给力（轴向）为Ft；5．动力头能在任意位置停止，其加速或减速时间为△t；；工作台采用水平放置的平导轨，静摩擦系数为fs，动摩擦系数为fd。

设计参数表序号Fj(N)Ft(N)G(N)v1(m/min)v2(mm/min)L1(mm)L2(mm)L3(mm)△t(s)fs fd1 6000 30000 5500 6 30～1000 140 60 40 0.12 0.22 0.12 6000 30000 5500 8 50～1000 150 70 50 0.12 0.22 0.130万t铜电解生产线是大冶有色冶炼厂从芬兰引进的，其传动方式主要采用了液压传动，分为阳极机组和阴极机组。

阳极机组用于预处理即将装入电解槽的阳极，即铜阳极板，保证阳极能垂直悬挂在电解槽中,并且导电良好,使电解作业达到最佳状态。

阳极机组可完成分片、矫耳、称重、压平、测量耳厚、除废板、铣耳、定距排板等工序。

铜阳极板尺寸：1000×960×45mm，质量380kg。

题目Ⅱ：铜阳极板垂直矫耳机总体结构及液压系统的设计总体结构及工作原理：图4.垂直矫耳机实物参考图图5.压模图5.垂直矫耳机总体结构参考图1、液压缸2、步进架3、推板4、导向柱总体结构及工作原理：铜阳极板垂直矫耳机如上图所示。

步进机构主要由液压缸1、步进架2、推板3、导向柱4等组成。

步进架由液压缸驱动，步进架在液压缸的推动下沿导向柱往复运动。

当液压缸的活塞伸出时，推板3推动竖直悬挂在导轨上的阳极板向前运动到位。

当液压缸的活塞杆缩回是，推板3绕转轴摆动，使步进架2退回时不至于带回阳极板。

步进架驱动缸活塞杆固定在中隔板上，中隔板与机架固连。

连接件1中部通过挂耳与驱动缸缸筒连接，两端套在导向柱上，保证缸筒运动的直线度，同时也避免了缸筒运动受到干涉。

步进架与驱动缸缸筒固连，中隔板上留有约为驱动缸一个有效行程的空间，保证连接件2的移动不受干涉。

液压缸无杆腔进油，缸筒向左运动，步进架退回；有杆腔进油，缸筒向右运动，步进架前进。

总体动作顺序：步进缸进给（右移）—矫耳缸快速下行—减速压制—泄压回程—步进缸退回（左移）。

设计参数: 1.步进机构。

步进缸进给（右移）—步进缸退回（左移）；步进缸行程400mm，进退时间均为7s，连接件和步进架自重200kg.要求进退速度可调。

2.垂直矫耳机构。

矫耳动作循环：快速下行—减速压制—泄压回程。

该系统压制力Fy=200000N, 压模重量G=12000N。

快速下行行程S=200mm,所需时间为2s，速度0.1m/s；减速压制行程S=10mm,所需时间为1s，速度为0.01m/s；泄压回程行程S=210mm,所需时间为2s，速度为0.11m/s；启动、制动时间为t=0.02s。

要求下行和上行速度可调，无超速动作且在任意位置可靠停留。

图6.铜阳极板整形机铜阳极板整形机如上图6所示，主要是由有固定梁1、左固定梁2、托板3、矫耳液压缸4、整形液压缸5（共有8个缸）及链接螺杆6和夹具7等组成。

题目Ⅲ：铜阳极板板面整形机总体结构及液压系统设计总体结构及工作原理：参见图6，步进机构送来的阳极板，用整形机的托板3托起，托板采用2个液压缸驱动，托板液压缸安装在左固定梁上。

工作时，一旦阳极板到达工作位，右固定梁上的8个整形液压缸伸出施压，进行多点整形。

接着2个矫耳液压缸伸出施压，进行矫耳。

8个液压缸活塞杆同时缩回时，托板将阳极板放到步进机构上，横向送到下一个工位。

板面整形采用卧式压力机，左固定梁与右固定梁采用24根螺杆链接。

8个整形液压缸中得8个缸体的尺寸大小均相同，其中4个液压缸对称布置在右固定梁上，另外4个围绕着右固定梁的中心位置均匀布置。

整形机的压力为5000KN。

由于整形时的液压缸总共有8个，因此采用的是8点板面整形的方式。

8个液压缸分别实行两级操作，低压高速时，液压缸快速接近阳极板；低速高压时，压板整形。

两级压力转换由液压系统的自控系统进行切换。

总体动作顺序：托板液压缸空载缩回（托板空转）—托板液压缸带载缩回（托板带载转至水平）-整形液压缸伸出—减速压制—泄压回程-托板液压缸带载伸出（托板带载回转）—托板液压缸空载伸出（托板空转复位）。

设计参数: 1.整形机构对阳极的本体进行压平，使其周边的飞边毛刺减少到最低限度，以保证悬挂在电解槽上时能正确定位并保持良好接触。

压制力达到500t，由8个独立的液压缸提供，每个液压缸压制力为625000N，为保证每个压模压制力相同需采用液压连通器。

要求阳极升降由两个液压缸驱动托板完成。

整形机构动作循环：整形液压缸伸出—减速压制—泄压回程。

压制力Fy=625000N, 压模重量G=20000N。

伸出行程S=90mm,所需时间为6s，速度0.015m/s；减速压制行程S=5mm,所需时间为3s，速度为0.002m/s；泄压回程行程S=95mm,所需时间为6s，速度为0.016m/s；启动、制动时间为t=0.02s。

要求整形液压缸伸出和回程速度可调。

2.升降机构阳极升降动作循环：空载缩回（托板空转）—带载缩回（托板带载转至水平）；带载伸出（托板带载回转）—空载伸出（托板空转复位）。

托板转臂长初定230mm，活塞杆距转动中心臂长初定50mm，托板等附重质量初定20kg并应考虑惯性转矩。

初定空载缩回行程S=50mm,所需时间为5s；带载缩回行程S=30mm,所需时间为2s；带载伸出行程S=30mm,所需时间为1s；空载伸出行程S=50mm,所需时间为2s；启动、制动时间为t=0.02s。

要求托板伸出和缩回速度可调，阳极板升降过程稳定，无超速动作且在任意位置可靠停留。

题目Ⅳ：铜阳极板水平矫耳机构总体结构及液压系统的设计总体结构及工作原理：参见图6，铜阳极板中部左右各有一夹具，由液压缸驱动。

托板将铜阳极板移送到位后，夹具液压缸动作，将铜阳极板夹紧，右固定梁上的8个整形液压缸伸出施压，进行多点整形。

接着2个矫耳液压缸伸出施压，水平矫耳液压缸伸出，压平耳部后退回，夹具液压缸退回复位。

总体动作顺序：夹具液压缸伸出—夹紧—……—矫耳缸水平伸出—减速压制—泄压回程—夹具缸退回。

设计参数:1. 水平矫耳机构。

压制力Fy=200000N, 压头重量G=10000N。

伸出行程S=90mm,所需时间为1s，速度0.09m/s；减速压制行程S=5mm,所需时间为1s，速度为0.005m/s；泄压回程行程S=95mm,所需时间为1s，速度为0.095m/s；启动、制动时间为t=0.02s。

2. 夹持机构。

系统夹紧力，通过查阅相关资料为Fj=30000N，夹持机构重力G=480N。

快进快退行程S=22mm，所需要时间均为1.3s，快进快退阶段速度为169mm/s;夹紧即底铣时间为约4s，启动、制动时间为t=0.02s。

要求所有动作伸出和缩回速度可调，过程稳定，无超速动作且在任意位置可靠停留。

题目Ⅴ：铜阳极板耳部底面铣削机总体结构及液压系统设计图7.铜阳极板耳部底面铣削机总体结构图1—夹持机构 2—输送链 3—铣刀 4—铜阳极铣耳包括耳厚铣削和底面铣削，底铣即铣削阳极板挂耳的下表面，使具有良好的接触平面，并使阳极能在电解槽中垂直悬挂。

总体结构及工作原理：参见图7，阳极板呈立式布置，耳部悬挂在导轨上。

主要由铣削动力头、耳部定位夹紧机构、机架、对中夹紧机构、阳极板等组成。

立式步进装置将阳极板送入铣耳部位，由耳部定位夹紧机构和对中定位机构将板面定位夹紧。

铣耳机从左右两端将两个挂耳的下表面铣削平直，使其具有理想的悬挂状态和良好的接触平面，由丝杠螺母驱动铣削动力头完成进给运动.总体动作顺序：夹具液压缸伸出—夹紧—铣削动力头进给（液压马达正转）—铣削动力头退回（液压马达反转）—夹具缸退回。

阳极板底铣系统主要由阳极夹具、铣削进给两部分组成。

1.铣削进给机构。

铣削进给是液压系统完成主动作之一，考虑到两套铣削系统在不大的空间内布置，可考虑采用液压马达驱动丝杠螺母进给的方式，可避免采用液压滑台进给时成本和安装空间问题。

由左右两个液压马达驱动完成。

液压马达进给时的负载转矩初定8.3Nm，刀具、电机及底座自重G=2000N，据此推导退回时负载转矩。

左液压马达：进给： 300r/min；退回： 600r/min；右液压马达：进给： 300r/min；退回： 360r/min。

要求进给速度可调。

2.夹持机构。

阳极板的夹紧是由四个液压驱动的夹持机构（阳极上方两个，下方左右各一个）来执行，这种机构设计要求非常高，要求它既能够满足快速的生产节拍，又能够保证可靠地装夹工件，还要在输送时避开工件、刀具及输送链，以适应该全自动化生产线的工艺要求。