数控车床液压系统设计【摘要】本论文针对目前国内外数控车床的现状、发展动态和发展方向及其在现代工业中的重要作用，运用液压元件的基本理论，对其主关键结构液压系统箱进行了原理分析和优化设计。
根据设计的实际需要，对车床液压系统开展研究，并进行了主油箱液压动力站、静压油箱液压动力站及液压卡盘的设计以及优化设计。
并对液压系统的结构元件和液压控制系统的结构进行了优化设计。
【关键词】数控车床、液压油泵、液压油缸、液压控制阀、性能分析、优化设计【ABSTRACT】The present paper in view of the present domestic and foreign numerical control lathe present situation, the development tendency and the development direction and in the modern industry vital role, the utilization hydraulic unit basic theory, has carried on the static analysis and the optimized design to its important structure lathe bed, then achieved the instruction designs and enhances the numerical control lathe technical performance the goal.According to the design actual need, to the lathe bed development research, the method of hydraulics systems used in the actual project the related theory and the realization principle has carried on the elaboration, and has carried on the lathe bed champing and drive module design as well as the optimized design.The research process mainly divides into hydraulic system analysis and hydraulic control of the optimization designs, analyzed the hydraulic tool to use hydraulic power station and hydraulic systems, obtained the lathe bed static stress and the strain, and has carried on the optimized design to the lathe bed structure, has carried on a more scientific appraisal to the product.【Key word】Numerical control lathe 、Hydraulic pumps 、Hydraulic cylinders 、control valves、performance analysis 、Optimized design目录1 绪论1.1 世界数控车床的现状 (3)1.2 国内数控车床的现状和发展前景 (3)1.3 研究对象和研究方法 (3)2 液压系统组件2.1液压系统组件的设计步骤 (4)2.1.1 技术参数确定 (4)2.1.2 主电动机功率的确定 (5)2.1.3 主传动系统方案的确定 (5)2.1.4 车床主传动功率、扭据和转速特性图 (6)2.1.5 主要规格与的技术参数 (6)2.2液压系统结构设计 (7)2.2.1液压系统箱总体结构设计 (7)2.2.2液压系统主油箱液压动力站结构组成 (8)2.2.3液压系统主油箱液压动力站实图 (9)2.2.4液压系统润滑油箱液压动力站结构原理图 (10)2.2.5液压系统润滑油箱液压动力站实图 (11)2.2.6液压系统润滑油箱液压动力站组成 (12)3 数控车床卡盘夹紧的原理分析3.1 数控车床卡盘夹紧结构分解说明 (13)3.2 数控车床卡盘夹紧方案的选用 (15)3.3 数控车床卡盘夹紧液压元件的选用及功能 (17)4 数控车床床体配重补偿4.1数控车床床体配重补偿的定义 (20)4.2数控车床床体配重补偿元件的特点 (22)4.3数控车床流量控制阀在液压回路对油缸和油马达速度控制 (23)5 液压系统液压油5.1 流体传动系统的重要特性 (24)5.2 液压系统的基本设计 (25)5.3 简单液压系统的设计 (25)5.4 液压系统液压油概述 (32)5.5. 对流体的要求 (32)6 液压元件的工作原理6.1. 液压回路中的液压缸 (36)6.1.2. 与功能相关的液压缸类型 (37)6.1.2.1 单作用液压缸 (37)6.1.2.1.1 杆柱式液压缸 (37)6.2. 液压泵6.2.1. 液压泵概述 (38)6.2.2 液压泵流量调节器 (39)6.3 液压马达 (40)6.3.1轴旋转的多行程轴向柱塞马达 (40)6.4 液控单向阀 (41)6.4.1液控单向阀原理 (41)6.5方向控制阀 (42)6.5.1方向控制阀的性能 (42)6.6 分析结论 (45)7 小结体会 (46)致谢 (46)参考文献 (46)绪论1.1世界数控车床的现状数控车床是当今世界机器制造业中实现机电一体化的代表性先进装备。
它利用微电子、计算机等技术对复杂实现中、小批多品种的柔性生产自动化。
数控车床的设计制、制造、使用有其本身的特点与客观发展规律、简言之，要求有高的人员素质、精密的毛坯、严格的质量控制、科学的管理、车床本身和各配套环节必须要有高度的质量可靠性，否则难以顺利发展，在生产中也难以获得高的利用率，去切实提高劳动生产率。
目前在全世界车床拥有量1400万台中，数控车床约100万台，占7％。
世界车床年产量150万台中，数控车床约20万台，占13％，故87％为非数控车床。
在工业化国家，中、高效自动化车床居多数，在发展中国家，手动普通车床居多数。
数控车床分为经济型、普通型、高性能型三种不同档次。
目前在工业化国家的车床拥有量中，低（手动普通车床）、中（高效自动化车床）、高档（数控车床、高精度车床）之比约为20:70:10，在年产量中，三者之比约为5：65：30，而在发展中国家，分别为80:17:3和70:25:5。
机器制造业中生产率、劳动生产率的提高，依靠人员素质、先进设备、科学管理，由于工业化国家这三者优于发展中国家，且中、高档车床比重大，因此其生产率、劳动生产率约为发展中国家之数倍，甚至几百倍。
例如：1987年，日本车床（金切和成形）拥有量79万台，数控车床7万台，汽车产量为1200万辆；而中国1995年，车床拥有量383.5万台，数控车床7.27万台，汽车产量仅为146万辆。
1.2国内数控车床的现状与发展前景1.2.1 数控化水平低近年来，我国数控车床生产一直保持两位数增长。
2002年产量居世界第四。
但与发达国家相比，我国车床数控化率还不高，目前生产产值数控化率不到30％；消耗值数控化率还不到50％，而发达国家大多在70％左右。
国产数控车床到2000年可供品种为700多种，接近数控车床品种的50％，其中占产量70％的是经济型数控车床。
最高转速一般在2000r ／min，个别转速达8000r／min，坐标定位精度一般在0．01mm，重复定位精度在0．005mm，工作精度圆度在0．01—0．005mm 之间，表面粗糙度Ra0．8—1．61xm。
长城车床厂CK7815C 液压系统最高转速3 500r／min，快速行程X轴9m／min，z轴12m／min，定位精度X轴0．016mm，z轴0．025mm，工作精度圆度0．007mm，表面粗糙度Ra<1．6 m。
国产数控系统MTBF可靠性大都超过1万小时，但国际上先进企业数控系统MTBF已达8万小时。
国产数控车床、加工中心MTBF有少数厂达500h，但国际先进水平已达800h。
用户对国产加工中心刀库机械手、数控车床刀架仍不放心，其定位精度、特别是重复定位精度也有待提高。
此外，外观、漏油等老问题也与工业发达国家产品有差距。
1.2.2功能部件有差距数控功能部件是指数控系统、液压系统单元、数控刀架和转台、滚珠丝杠副和滚动直线导轨副、刀库和机械手、高速防护装置等，它们是数控车床的重要组成部分。
功能部件技术水平的高低、性能的优劣以及整体的社会配套水平直接决定和影响着数控车床整机的技术水平和性能，也制约着主机的发展速度。
相对数控车床主机来说，我国功能部件生产企业的发展更显滞后。
功能部件不仅决定着车床的整机性能，还占到整机成本的60％左右，其发展状况直接关系到车床的竞争力水平。
目前，我国的功能部件生产企业规模普遍较小，布局分散，有些还依附于主机厂或研究所。
从整体上看，我国功能部件生产发展缓慢，品种少，产业化程度低，从精度指标和性能指标都还不过硬。
滚珠丝杠、数控刀架、数控系统、电液压系统等数控车床功能部件虽已形成一定的生产规模，但仅能满足中低档数控车床的配套需要。
衡量数控车床水平的高级数控系统、高速精密电液压系统、高速滚动功能部件和数控动力刀架等还依赖进口。
理顺功能部件生产企业的体制，做大做强一批功能部件生产企业已迫在眉睫。
1.3研究对象和研究方法本课题研究对象是数控车床，着重研究车床液压系统的结构设计，并运用软件solidworks、COSMOS进行三维建模和有限元分析，针对液压系统箱的主关键零件进行静力分析和优化设计，为液压系统箱结构的合理和优化设计提供了重要的参考依据。
2液压系统2.1液压系统的设计步骤液压系统包括主泵动力站、和安装在主泵站上的控制件、附件等。
因为液压系统的执行装置带动工件或刀具直接参加工件表面形成运动，所以它的工件性能对加工质量和生产率产生直接的影响，是车床上最重要的部件之一。
2.1.1技术参数确定车床技术参数包括主参数和一般技术参数，一般技术参数又包括车床的尺寸参数，运动参数和动力参数。
主参数（或称主要规格）是车床最重要的一个或两个技术参数，它表示车床的规格和最大工作能力。
运动参数是车床执行件如夹具、刀架、工作台的运动速度，可分为主参数和进给运动参数两大类。