数控加工中心液压和气动系统的设计

山东英才学院2008届本科生毕业设计（论文）

H 缸径代号 A BB D DD E EE TG F FA型 其它 Φ80

60 25 65 M20×1.5 145 ZG3/4 92 24 10 10 67 42 M39×1.5 85 45 22 35 218 J K KK L MM P W Y

图4.1.1

4.1.2机械手上下移动液压缸

（1）负载力的计算带动专用刀具8Kg刀具上下移动，但刀具有可能大于8kg，这里我们取m1=15kg，机械手m2=15kg，m3活塞和连杆m3=1kg

考虑受力情况我们只需考虑机械手上移时及活塞杆带动刀具往上匀速移动。 经受力分析的Fw=Ff+ m1g+ m2g=310N

Ff可忽略不计，因为缸筒是竖直向下的，几乎没有对内壁产生压力，所以忽略不计。

（2）初选液压缸的压力P2=0.16MPa，背压阀P1=0MPa

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F=

Fw?m= P2 A2

A2=

?（D2- d2） 4d=0.707D

计算的D=74mm，d=54mm

根据液压缸气缸的缸压力内、外径尺寸GB/T2348-1993选择内径为63mm外径80mm。

验算Fw=274.9N

减小内径d=50mm再验算Fw＞310N （3）活塞

活塞杆行程的确定根据GB/T2349-1980活塞行程为S=132mm。 (4)液压缸的流量计算

根据[2]p177表5-6-5小型系列缸内径在80～100mm的最大线速度极限为v=0.4m·s-1

q=v×A=v A2=0.1539m3/s=2.567L/min A为有效面积及A2 (5)液压壁厚的确定

δ＞P试D/2[σ]=1.5×0.3/84=0.00535m=5.35 δ-液压缸壁厚（mm）

P试液压缸实验压力当额定压力P1=0.3≦16MPa时P试=1.5 P1（MPa） [σ]缸筒材料的许用应力（MPa） [σ]= σσ

bb/n=84MPa

缸体材料的抗拉强度（MPa）根据【2】p197表5-6-30选用合金钢缸管

b牌号为Q345的σ为420MPa。

n安全系数一般取n=5。 δ=6mm

（5）油口尺寸根据【2】p207表5-6-36M27×2 (6)缓冲机构两级缓冲【2】p209图h

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（7）尺寸结合夹具夹紧缸的设计来设计

4.1.3主轴刀具夹紧液压缸

（1）分析负载所受的力 刀具重G=150N,活塞杆重m2=1kg Fw=G+ m2g=150+10=160N

（2）初选液压缸P2=0.315MPa，P1=0.1MPa F=

Fw?mn=P2 A2- P1 A1

?m=0.9机械效率

?2D （式4-1-2） 4?A2=（D2- d2） （式4-1-3）

4A1=

d=0.707D

n为安全系数此处取n=5

解得D=0.143m=143mm，d=0.992m=99.2mm 此中D=140，d=80mm 验算Fw＞160N

（3）活塞杆的行程s=150具体图纸见图

表4.1.2

H 缸径代号 A BB D DD E EE TG F FA其J K KK L MM P W Y 型 它 Φ140 110 38 105 M33×1.5 215 ZG1 160 36 6 11 77 52 M72×2 110 80 27 50 275

（4）根据[2]p177表5-6-5小型系列缸内径在80～100mm的最大线速度极限为、v=0.25m·s-1

q=v×A=v A2=0.259m3/s =4.317L/min A为有效面积及A2 (5)液压壁厚的确定

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δ＞P试D/2[σ]=1.5×0.3×1.4/84=0.00535m=7.49 δ-液压缸壁厚（mm）

P试液压缸实验压力当额定压力P1=0.3≦16MPa时P试=1.5 P1（MPa） [σ]缸筒材料的许用应力（MPa） [σ]= σσ

bb/n=84MPa

缸体材料的抗拉强度（MPa）根据【2】p197表5-6-30选用合金钢缸管

b牌号为Q345的σ为420MPa。

n安全系数一般取n=5。 δ=7.5mm

4.1.4机械手旋转液压马达

选择液压马达与电动机相比，其优点是运转平稳，容易实现无级调速，惯性小，结构紧凑，其缺点是效率低，尤其在低速运转的情况下。

液压马达选定要考虑的因素有工作压力、转速范围、运行扭矩、总效率、容积效率、滑差特性、寿命

选用摆动马达摆动马达的优点为是能使负载直接获得往复摆动运动，无需任何变速机构，已被广泛应用于各个领域，如舰用雷达天线稳定平台的驱动、声纳基本体的摆动、鱼雷发射架的开启、液压机械手、撞在机上的铲斗回转。 BMD-3排量30mL/r转角范围为0～270° 选用单片式摆动马达

图4.1.2

4.2液压阀的选择

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