组合机床液压系统设计1 方案的确定1.1整体性分析要求此液压系统实现的工作循环是：工件夹紧工作台快进工作台1工进工作台2工进工作台快退工件松开。

运动部件重5800N，工作台快进、快退的速度 4.8m/min，工进的速度60—960mm/min，最大行程640mm，工进行程240mm。

最大切削力8000N。

夹紧缸行程30mm,夹紧力35000N。

对于铣削专用机床的液压系统而言，加工的零件需要精度高，定位准确。

所以整个系统的设计要求定位精度高，换向速度快。

在设计阀的时候，考虑这些方面变的尤其重要，要考虑到工作在最低速度时调速阀的最小调节流量能否满足要求。

在行程方面，应该比要求的工作行程大点，包括工作行程、最大行程和夹紧缸行程，主要是考虑到在安全方面和实际运用中。

在压力方面也要考虑到满足最大负载要求。

而且在液压系统能满足要求的前提下，使液压系统的成本较低。

1.2 拟定方案由上述分析可得以下两种方案：方案一液压系统中工作台的执行元件为伸缩缸，工件的夹紧用单杆活塞缸；工作台采用节流阀实现出油口节流调速，用行程阀实现工作台从快进到工进的转换，压力继电器控制一工进与二工进的转换，在工进回路上串接个背压阀；为了防止工件在加工过程中松动，在夹紧进油路上串接个单向阀；工作台的进、退采用电磁换向阀；夹紧缸的夹紧与放松用电磁阀控制。

方案二液压系统中工作台的执行元件为单杆活塞缸，工件的夹紧也采用单杆活塞缸；工作台采用调速阀实现进油口节流调速，也采用行程阀实现工作台从快进到工进的转换，压力继电器控制一工进与二工进的转换，工进时，为了避免前冲现象，在回路上串接个背压阀；夹紧缸上串接个蓄能器和单向阀，避免工件在加工过程中松动；工作台的进、退换向采用电液换向阀，工作台快进时，采用差动连接；夹紧缸的夹紧与放松用电磁阀控制。

方案比较：单杆活塞缸比伸缩缸结构简单，价格便宜，易维护，而且也能满足要求；调速阀的性能比节流阀稳定，调速较好，用于负载变化大而运动要求稳定的系统中；采用出油口调速回路中油液通过节流阀产生的热量直接排回油箱散热；夹紧缸进油口处串接蓄能器，更好的保证工件的夹紧力，使工件在加工过程中始终在夹紧状态。

电液换向阀的信号传递快，配合液压动力的输出力大、惯性小、反映快的优点使控制灵活、精度高、快速性好。

综上比较选择方案二较好。

2 工况分析2.1运动参数分析首先根据主机要求画出动作循环图（2.1）。

图2.1 动作循环图2.2动力参数分析计算各阶段的负载工作负载：由已知条件可知切削力8000t F N =。

惯性负载：58000.082379.80.2m G V F N g t ∆=⨯=⨯=∆ （参考机床的工作台加速时间，取t V =0.2s ）阻力负载：静摩擦阻力0.258001160fs F N =⨯=动摩擦阻力0.15800580fd F N =⨯=（滑动导轨：铸铁对铸铁—启动低速时0.1~0.20u =,v<0.16m/s ）表2.1 液压缸在各个工作阶段的负载值其中η=0.92.3负载图和速度图的绘制负载图按上面的数值绘制，如图 2.2所示。

速度图按已知数值14 4.8/min v vm ==，一工进的速度2900/min v mm =，二工进的速度380/min v mm =。

图2.2负载位移、速度位移图3 液压缸尺寸和所需流量3.1液压缸尺寸计算3.1.1工作压力的确定：工作压力可根据负载和主机类型确定，由《液压传动》表11—3得出：4a p MP = P —工作压力3.1.2计算液压缸尺寸：液压缸有效工作面积21695330.0024410F A m p ===⨯ 液压缸内径0.0552955.3D m mm ===≈由《液压设计手册》查得内径的标准值 D=50mm3.1.3活塞杆直径：因采用差动连接，所以取0.735d D =≈mm ，再根据《机床液压传动》中的表4—6选取标准值 d=36mm 。

3.1.4缸径、杆径取标准值后的有效工作面积：无杆腔有效面积 22119634A D mm π=≈ 活塞杆面积 22310174A d mm π=≈有杆腔有效面积 2213946A A A mm =-=3.2确定液压缸所需流量6633101710 4.8488210/min Q AV m --==⨯⨯=⨯快进快4.882/min = 663294610 4.8454110/min Q AV m --==⨯⨯=⨯快退快 4.451/min L =61221963100.080.157/min Q A V L -=⨯=⨯⨯=工进工进61111963100.9 1.767/min Q A V L -=⨯=⨯⨯=工进工进3.3夹紧缸的有效面积、工作压力和流量确定3.3.1确定夹紧缸的工作压力：根据最大夹紧力，由《液压传动》中的表11-2取工作压力 1.8P MPa =夹。

计算夹紧缸有效面积、缸径和杆径： 夹紧缸面积 6658003222101.810F A P --===⨯⨯夹夹夹夹紧缸直径0.064164D m mm ===≈夹取标准值 63D mm =夹活塞杆直径，一般取0.5D 夹。

0.531.5d D mm ==夹夹（不符合标准）取标准值d 夹=32mm3.3.2计算夹紧缸的流量：3693301032221096660101Q A V m s---⨯=⨯=⨯⨯=⨯夹夹夹0.097/min L ≈根据上述计算数据，可估算液压缸在各个工作段中的压力、流量和功率，如下表所示：4 拟定液压系统图4.1确定执行元件类型：4.1.1工作缸：根据组合机床特点和要求V V，所以选用无杆腔面积等于两倍的有杆腔退快面积的差动液压缸。

4.1.2夹紧缸：由于结构上的原因和为了有较大的有效工作面积，也采用单杆活塞液压缸。

4.2换向方式确定为了便于工作台在任意位置停止，使调整方便，所以采用三位换向阀；为了便于组成差动连接，应采用三位五通电液换向阀。

阀的中位机能的选择对保证系统工作性能有很大作用，为了满足本专机工作位置的调整方便性和采用液压夹紧的具体情况，决定采用“Y”型中位机能。

4.3调速方式的选择在组合机床的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或调速阀。

根据洗削类专机工作时对低速性能和速度负载特性都有一定的要求，因此决定采用调速阀进行调整。

为了便于实现压力控制，采用进油节流调速，同时为了满足低速进给时平稳性，以及避免出现前冲现象，在回路上设有背压阀。

4.4快进转工进、一工进转二工进控制方式和终点转换控制方式的选择为了保证转换平稳、可靠、精度高，采用行程阀控制快进转工进的控制和用压力开关控制一工进和二工进的转换。

为了安全和机器平稳的工作，采用行程开关和加死挡块控制。

4.5快速运动的实现和供油部分的设计因为快进、快退和工进的速度相差比较大，为了减少功率损耗，采用变量泵。

4.6夹紧回路的确定由于夹紧回路的压力大于进给系统压力。

为了防止夹紧系统的主压力下降，在夹紧系统串接个单向阀和蓄能器。

夹紧缸不用中间停留，故采用二位阀控制即可，这里采用二位五通电磁换向阀。

为了实现夹紧后才能让工作台快进的顺序动作，和保证进给系统工作时夹紧系统压力始终不低于最小夹紧压力，所以在夹紧回路上安装个压力继电器实现顺序控制。

当压力继电器动作时，工作台进给。

根据上述分析，画出液压系统草图，如下图所示：表4.1液压系统草图5 选择液压元件和确定辅助装置5.1选择液压泵5.1.1泵的工作压力的确定泵的工作压力可根据系统的实际工况来选择，为了提高系统的可靠性，延长泵的使用寿命，一般在固定设备中液压系统的正常工作压力可选为泵额定压力的25%～75%。

所以有：1.5 1.5 5.257.875p p MPa ==⨯=工泵还考虑到夹紧缸处的压力，因此取 8.9p MPa =泵5.1.2泵的流量的确定快进、快退时泵的流量：由于液压缸采用差动连接，而有杆腔有效面积2A 小于活塞杆面积3A ，故在速度相同的情况下，快退所需的流量小于快进所需的流量，所以按快进考虑。

63101710 4.8 4.881min Q AV L -==⨯⨯=快缸快1.1 4.882 5.37/min Q KQ L ==⨯=快泵快缸一工进时泵的流量：1.1 1.767 1.95/min Q KQ L ==⨯≈泵1一工进二工进时泵的流量：1.10.1570.173/min Q KQ L ==⨯≈泵2二工进5.1.3选择泵的类型在这个液压系统的工作循环内，液压缸要求油源交替地提供低压大流量和高压小流量的油液。

最大流量和最小流量之比约为29，而快进、快退所需的时间1t 和工进所需的时间2t 分别为141144006064060134.81000 4.81000l l t s v v ⨯⨯⎛⎫⎛⎫=+=+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⨯⨯ 32224140*********.330.910000.081000l l t s v v ⨯⨯⎛⎫⎛⎫=+=+=⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⨯⨯亦即216.5t t ≈，根据组合机床具体情况，从产品样本上选用变量叶片泵YBP 。

排量10～63ml/r ，压力6.3～10MPa ，转速600～1500r/min 。

5.2电动机的选择6.3 5.370.8055600.7P ppp q P KW KW η⨯===⨯电机根据此数值按JB/T8680.1—1998，查阅电动机产品样本选取Y90S —6型电动机，其额定功率为 1.1P KW =n ，额定转速910/min n r =n 。

5.3选择阀类元件阀的规格如下表所示：表3各类阀可通过最大流量和实际工作压力选择5.4确定油管尺寸5.4.1油管内径的确定可按下式计算： d =d---油管的内径 Q---油管的流量 泵的总流量为5.37L/min ，但快速时，部分回油管流量可达12L/min ，故按12L/min 计算：V 取4.8m/s0.0564d m == 5.64mm = 取标准值d=6.3mm ，壁厚为1mm 的紫铜管。

6 油箱的设计6.1油箱容量的确定中压系统中，油箱有效容积可按泵每分钟内公称流量的5～7倍来确定，查《机械设计手册》得油箱即油箱的容积V=（5～77 5.7340.11Q L=⨯=泵的标准值为63L。

6.2估算油箱的长、宽、高设油箱的长、宽、高比值范围为1：1：1～3：2：1，则根据油箱的容量可算出油箱的长、宽、高分别为a=b =c=400mm,由于在选择油箱的容量时系数选的较大，在此就不在考虑油箱的壁厚，即油箱的壁厚包括在上面计算的长、宽、高中。

6.3确定油箱壁厚400L以下容量的油箱箱壁厚取3mm。

箱底厚度应大于箱壁，取箱底厚度为6mm，箱盖厚度应为箱壁的3～4倍，取箱盖厚度为9mm。