卡盘多刀半自动车床的液压系统.doc
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1、卡盘多刀半自动车床的液压系统设计摘 要卡盘多刀半自动车床是金属加工常用设备,它对于各种材料的盘套类零件的端面、外圆、内孔、内端面、切槽、外沟道表面、倒角、成型表面的车削,以及钻、扩、铰、精镗孔等,比普通万用车床生产效率高。机床具有半自动功能,降低了工人的劳动强度,提高了生产效率,机床多采用电气液压驱动。设计介绍了卡盘多刀半自动车床的优缺点以及国内外发展趋势,简述了卡盘多刀半自动车床的结构设计。根据液压系统的工作要求进行负载分析等,初选液压缸的工作压力以及计算液压缸的尺寸,确定液压缸的主要参数,并绘制出液压系统原理图。确定液压泵和电机的规格,选择液压元件、油管以及设计油箱,再进行系统的性能及温升
2、验算。设计卡盘多刀半自动车床的液压缸,分别设计缸筒、活塞杆、活塞、导向套、端盖、缸底、缓冲装置等部分。最后进行电气控制系统的设计,采用可编程控制器PLC进行控制并绘制出控制系统梯形图。关键词: 半自动;车床;液压 The Design of Hydraulic System in Semi-automatic multi-tool lathe chuck AbstractSemi-automatic lathe chuck is the multi-tool commonly used in metal processing equipment, which for a variety of
3、materials, parts of the face plate sleeve, cylindrical, inner hole, inner face, grooving, the outer channel surface, chamfer, forming the surface of the turning,well drilling, expansion, joints, fine boring, etc., general-purpose lathe production than efficient.Machine with semi-automatic function,
4、reduce labor intensity and improve production efficiency, the use of electro-hydraulic-driven machine tools and more. Design introduces multi-blade semi-automatic lathe chuck advantages and disadvantages of domestic and international trends, outlines the semi-automatic lathe chuck multi-tool structu
5、ral design.According to the requirements of the hydraulic system work load analysis, primary hydraulic cylinder pressure of work and to calculate the size of the hydraulic cylinder, hydraulic cylinder to determine the main parameters, and draw out the hydraulic system diagram.Determine the hydraulic
6、 pump and motor specifications, selection of hydraulic components, pipes and fuel tank design, then the system performance and temperature checking.Designed semi-automatic lathe chuck multi-tool hydraulic cylinder, are designed for cylinder, piston rod, piston, guide sleeve, cover, Bottom, part of t
7、he buffer devices.Finally, the electrical control system design using programmable logic controller PLC to control and draw control system ladder. Key words: semi-automatic; lathe; hydraulic 目 录摘要Abstract1 绪论 11.1卡盘多刀半自动车床优缺点11.2 卡盘多刀半自动车床国的内外发展趋势22 卡盘多刀半自动车床的结构设计 32.1 车床主要技术参数32.2 车床主要结构43 卡盘多刀半自动车
8、床的液压系统设计 63.1 液压系统的工作要求63.2 负载分析63.3 负载图和速度循环图的绘制63.4 液压缸主要参数的确定83.4.1初选液压缸的工作压力 83.4.2计算液压缸的尺寸 83.4.3确定液压缸所需流量 93.5 拟定液压系统原理图 103.5.1液压泵型式的选择 103.5.2卡盘夹紧中保压回路的选择 113.5.3前、后刀架进给中速度控制回路的选择113.5.4前、后刀架进给中换向和速度换接回路的选择123.5.5夹紧回路的确定 123.5.6液压系统工作原理图 123.6 液压元件的选择 153.6.1确定液压泵和电机规格 153.6.2阀类元件和辅助元件的选择 15
9、毕业设计3.6.3油管的选择 163.6.4油箱的设计 173.7 液压系统的性能验算 183.7.1验算系统压力损失及调定压力的确定 183.7.2验算系统发热与温升 204 卡盘多刀半自动车床的液压缸设计 214.1液压缸缸筒的设计和计算 214.2活塞杆的设计和计算 214.3液压缸工作行程的确定 224.4活塞的设计 224.5导向套的设计与计算 234.6端盖和缸底的设计与计算 234.7缓冲装置的设计 245 PLC在卡盘多刀半自动车床控制系统中的应用 255.1车床工作原理 255.2 PLC输入、输出点连接 255.3 控制系统设计 266 结论 28参考文献致谢28卡盘多刀半
10、自动车床液压系统设计1 绪论卡盘多刀半自动车床是机械行业拥有量较多的一种半自动机床,主要适用于盘类、环形、锥体、阶梯、短轴等大批量零部件加工,机床配有液压卡紧系统,松卡方便、效率高、劳动强度低,机床主导轨具有良好的钢性及耐磨性,可确保机床的强度及精度。目前卡盘多刀半自动车床广泛应用在汽车行业中的刹车盘、活塞、汽门,轴承行业中的各类轴承车加工,齿轮行业中的各种齿轮、链轮,农机行业中的各种飞轮、皮带轮及电机、电扇、板钳工具、矿山冶金、电声配件等行业。在很早以前,国内外就已经开始进行机床设备的整修和技术的改造,不断提升机床的品质,不断改进机床的性能,以提高生产效率。1.1卡盘多刀半自动车床的优缺点机
11、械车床按用途和结构的不同,主要分为卧式车床和落地车床、立式车床、转塔车床、单轴自动车床、多轴自动和半自动车床、仿形车床及多刀车床和各种专门化车床,如凸轮轴车床、曲轴车床、车轮车床、铲齿车床。在所有车床中,以卧式车床应用最为广泛。卧式车床加工尺寸公差等级可达IT8IT7,表面粗糙度Ra值可达1.6微米。近年来,计算机技术被广泛运用到机床制造业,随之出现了数控车床、车削加工中心等机电一体化的产品,而卡盘多刀半自动车床的特点如下:此车床是以液压驱动的高效车床,刀架采用镶钢导轨结构,耐磨性能好,集中润滑泵强力润滑,使用寿命长。自动化程度高,切削常常在封闭环境中进行,所以在车削过程中很难对大量切屑进行人
12、工处置。车床切屑断得不好,它就会缠绕在刀头上,既可能挤坏刀片,也会把切削表面拉伤。我们平常在普通车床用的硬质合金刀片一般是两维断屑槽,而数控车削刀片常采用三维断屑槽。卡盘多刀半自动车床三维断屑槽的形式很多,在刀片制造厂内一般是定型成若干种标准。这种类型的共同特点是断屑性能好、断屑范围宽。对于具体材质的零件,在切削参数定下之后,要注意选好刀片的槽型。选择过程中可以作一些理论探讨,但更主要的是进行实切试验。有些地方也可以根据已有刀片的槽型来修改切削参数。要求刀片有高的耐用度,这是不用置疑的。车床还要求刀片耐用度的一致性好,以便于我们使用刀具寿命管理功能。在我们使用刀具寿命管理时,刀片耐用度的设定原
13、则是把该批刀片中耐用度最低的刀片作为依据的。这时候刀片耐用度的一致性甚至比其平均寿命更重要。至于精度,同样要求各刀片之间精度一致性好。车床是采用液压和电气实现半自动循环的专用车床,运行稳定可靠。刀架进给为无级调速,行程终了利用单触点死撞定位,准确无误,工件装夹采用液压夹紧系统,松卡方便,操作轻快。液压系统采用集成块组装、易拆卸、维修方便。特别适用于多工序,大批量的劳动密集型企业,且车床操作简单,只需完成装、卸工件的操作。生产效率高,劳动强度底,不需要高级技术工人,并对工作现场的条件要求不高,是普通类车床加工以上产品的理想而又经济的替代产品。此外,卡盘多刀半自动车床的变型产品,分别具有不同的刀架
14、动作形式,以适应各种用途和被加工零件的不同工艺要求。1.2 卡盘多刀半自动车床的国内外发展趋势近年来,随着经济的飞速发展和工业现代化的需要,各种自动化生产设备应运而生,液压半自动车床工业也有了飞跃的发展,体现在新技术的广泛应用与企业效益的明显改善。目前液压半自动车床行业的消费主流是数控液压半自动车床。从国内外市场对数控液压半自动车床的需求来看,以后数控液压半自动车床市场具有以下的特征,一是经济型数控液压半自动车床是以后的主流产品。二就是采用新技术,降低它的成本,提高产品的稳定性是企业生存的关键。主要表现在几个方面:不断开发新工艺、新材料、新结构、新元件,比如开发硬面车削工艺(HRC50-68)
15、,公差带在5微米,表面粗糙度达Ra 0.4微米,又如开发倒立式车磨结合的车削中心等;进一步提高加工精度,发展精密化、超精密化车床;提高效率,加速发展高速化,尤其是复合化;在现有自动化基础上进一步发展智能化、无人化、集成化;发展网络化,与车间、工厂、外界联网;发展环保化车床,实现节能、省地等。 我们所研究的卡盘多刀半自动车床总的发展趋势是工序集中、高速、高效、高精度以及方便使用、提高可靠性等。最普遍使用的卡盘多刀半自动车床型号为C7620,20世纪50年代末期,在一般C7620液压半自动车床的基础上开发了数控加工中心,即自备刀具库的自动换刀C7620液压半自动车床。在加工中心机床上,工件一次装夹
16、后,机床的机械手可以自动更换刀具,连续的对工件进行多种工序加工。目前,C7620液压半自动车床的刀具库容量可达到100多把刀具,自动换刀装置的换刀时间仅需0.52秒。加工中心机床使工序集中在一台机床上完成,减少了由于工序分散,工件多次安装引起的定位误差,提高了加工精度,同时也减少了机床的台数与占地面积,压缩了半成品的库存量,减少了工序间的辅助时间,有效提高了C7620液压半自动车床的生产效率和数控加工的经济效益。我们所采用的液压控制系统是以电机提供动力基础,使用液压泵将机械能转化为压力,推动液压油。通过控制各种阀门改变液压油的流向,从而推动液压缸做出不同行程、不同方向的动作,完成各种设备不同的
17、动作需要。而采用液压控制有明显的优势:(1)可以在运行过程中实现大范围的无级调速。 (2)在同等输出功率下,液压传动装置的体积小、重量轻、运动惯量小、动态性能好。 (3)采用液压传动可实现无间隙传动,运动平稳。 (4)便于实现自动工作循环和自动过载保护。 (5)由于一般采用油作为传动介质,因此 液压元件有自我润滑作用,有较长的使用寿命。 (6)液压元件都是标准化、系列化的产品,便于设计、制造和推广应用。 2 卡盘多刀半自动车床的结构设计2.1 车床主要技术参数最大加工直径200mm最大回转直径350mm最大行程长度: 前刀架纵向350mm后刀架横向100mm加转角度:前刀架顺时针35逆时针60
18、后刀架顺时针45逆时针20最小进给量10mm/min快速行程速度4.5m/min主轴转速范围(8级)901000r/min主轴孔径48mm主轴前端锥孔莫氏6号主电机:功率7.5/10KW转速710/1440 r/min外形尺寸(长*宽*高)1880*1940*1500卡盘多刀半自动车床的外形如图2-1所示。图2-1 卡盘多刀半自动车床外型2.2 车床主要结构车床主要由床身、主轴箱、刀架结构、卡紧油缸、制动器、液压及油泵装置等部分组成。1)床身设计床身为一箱体铸件,内为油箱,即是支承部件,又是连接部件,其前、后、左开有窗口,前窗口装液压元件,左窗口装油泵,后窗口用以维修液压系统。2)主轴箱主轴箱
19、为一箱体铸件,主电动机通过三角皮带将动力传递主油箱的I轴,经过II轴传递给主轴,主轴箱内为齿轮变速系统,可通过一双联滑移齿轮,两个固定齿轮,一对交换齿轮,实现四级转速,变速时,通过操纵主轴箱正面的手柄及交换箱内的交换齿轮来实现。3)刀架结构后刀架除底板结构不同处,其余结构相同,整体刀架由上滑板、下滑板、下导轨及底板等组成,刀架油缸驱动下滑板完成切削运动,辅助油缸驱动上滑板完成让刀动作,下导轨可以在底板上搬角度,用以加工锥度零件。横向溜板前进和后退行程的终点位置,分别由行程挡铁实现准确定位,并可根据需要进行调整,前进行程终点位置有两种调整方法:一是粗调,即移动挡铁座的位置,将其上的定位销插入转台
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