【正文】 的基礎上生產(chǎn)的，并隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展和科學技術(shù)的進步而漸趨完善。為使蒸汽機的發(fā)明付諸實用，1770年前后創(chuàng)制了鏜削蒸汽機汽缸內(nèi)孔用的鏜床。 上世紀初以來，由于高速鋼和硬質(zhì)合金等新型刀具材料相繼出現(xiàn)，刀具切削性能不斷提高，促使機床沿著提高主軸轉(zhuǎn)速、加大驅(qū)動功率和增強結(jié)構(gòu)剛度的方向發(fā)展。 綜觀機床的發(fā)展史，它總是隨著機械工業(yè)的擴大和科學技術(shù)的進步而發(fā)展，并始終圍繞著不斷提高生產(chǎn)效率、加工精度、自動化程度和擴大產(chǎn)品品種而進行的，現(xiàn)代機床總的趨勢仍然是繼續(xù)沿著這一方向發(fā)展。 經(jīng)過50多年的建設，我國機床工業(yè)從無到有，從小到大，現(xiàn)在已經(jīng)成門類比較齊全，具有一定實力的機床工業(yè)體系，能生產(chǎn)5000多種機床通用品種，數(shù)控機床1500多種；不僅裝備了國內(nèi)的工業(yè)，而且每年還有一定數(shù)量的機床出口。 組合機床的國內(nèi)外現(xiàn)狀 世界上第一臺組合機床于1908年在美國問世，30年代后組合機床在世界各國得到迅速發(fā)展。（1）行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化 組合機床行業(yè)企業(yè)主要針對汽車、摩托車、內(nèi)燃機、農(nóng)機、工程機械、化工機械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專用設備，隨著我國加入WTO后與世界機床進一步接軌，組合機床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開始向數(shù)控化、柔性化轉(zhuǎn)變?！苯M合機床行業(yè)企業(yè)正在以股份制、民營化等多種形式快速發(fā)展。組合機床的分類繁多，有大型組合機床和小型組合機床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺組合機床等；隨著技術(shù)的不斷是進步，一種新型的組合機床——柔性組合機床越來越受人們是親昧，它應用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換，配以可編程序控制器（PLC）、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動系統(tǒng)，并能靈活適應多種加工的可調(diào)可變的組合機床。工藝裝備的大量進口勢必導致投資規(guī)模的擴大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。組合機床技術(shù)的發(fā)展趨勢是： （1）廣泛應用數(shù)控技術(shù) 國外主要的組合機床生產(chǎn)廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控組合機床通用部件,在組合機床上不僅一般動力部件應用數(shù)控技術(shù),而且夾具的轉(zhuǎn)位或轉(zhuǎn)角、換箱裝置的自動分度與定位也都應用數(shù)控技術(shù),從而進一步提高了組合機床的工作可靠性和加工精度。同時根據(jù)加工中心的發(fā)展,開發(fā)了二坐標、三坐標模塊化的加工單元,并以此為基礎組成了柔性加工自動線(FTL)。該系統(tǒng)由兩條相似對稱布置的自動線組成,三班制工作,每條線日產(chǎn)2000件,節(jié)拍時間為40秒。 （4）進一步提高工序集中程度國外為了減少機床數(shù)量,節(jié)省占地面積,對組合機床這種工序集中程度高的產(chǎn)品,繼續(xù)采取各種措施,進一步提高工序集中程度。因此，課題設計的目的和意義在于，PLC控制方式的采用，提高了控制系統(tǒng)的靈活性、通用性、可靠性。其論文各章節(jié)內(nèi)容如下：1 緒論 主要介紹本文設計的目的和意義，提出課題的研究內(nèi)容和研究意義。 本章小結(jié)本章主要闡述了單面多軸組合鉆床液壓系統(tǒng)設計的目的、意義、背景及發(fā)展趨勢，提出了本課題的研究目標。 (3）控制元件——各種閥類 可控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的壓力、流量及液流方向，以改變執(zhí)行元件輸出的力、速度及運動方向。在此討論的是靜態(tài)的、經(jīng)驗的設計方法。液壓傳動具有顯著的優(yōu)點，它的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，慣性小，可以快速啟動和頻繁換向，且能傳遞較大的力和轉(zhuǎn)矩；能方便的實現(xiàn)無極調(diào)速，且調(diào)速范圍大；傳遞運動均勻平衡、方便可靠，負載變化時速度較穩(wěn)定；易于實現(xiàn)過載保護，用液壓傳動實現(xiàn)直線運動一般比機械傳動簡單。在設計過程中將通過全面方案論證，確定一部機器或機器的某一部分的傳動方式采用液壓傳動后，則考慮液壓傳動系統(tǒng)設計的基本內(nèi)容和一般流程。因此在拿到設計任務書后首先要了解主機設計人員對液壓部分提出的要求。這些負載的大小可按具體情況，根據(jù)有關材料、手冊、計算出來。Ft177。FfdFm177。 同樣，執(zhí)行機構(gòu)在各個工作階段的運動速度也可以計算出來，繪制出速度循環(huán)圖, （b）所示。通常的做法是：先按最大負載Fmax或Tmax和選取的工作壓力，由（）或式（）求出液壓缸的有效工作面積A或液壓馬達的排量。在容積調(diào)速系統(tǒng)中，決定于變量泵的最小穩(wěn)定流量。最后還需將各個執(zhí)行元件的qt圖，Pt圖綜合疊加，歸并成整個液壓系統(tǒng)的工況圖。選擇回路奧抓住各類主機液壓系統(tǒng)的特點和主要問題，從對主機的主要性能起決定性影響的回路開始。 （2）初擬液壓系統(tǒng)原理圖 將選定的各液壓回路組合、歸并在一起，再加上一些輔助元件或回路就初步形成了液壓系統(tǒng)原理圖。④盡量采用標準元件，減少制造周期和成本。 ③對穩(wěn)態(tài)功率以及整個運動過程的考慮。例如，對簡單的系統(tǒng)??；對復雜的系統(tǒng)取。根據(jù)設計要求和系統(tǒng)工況可確定液壓泵的類型，然后按上面計算出的和，參照產(chǎn)品樣本即可選擇液壓泵的規(guī)格型號。若在整個工作循環(huán)中，液壓泵的工作壓力和流量比較恒定，則液壓泵的驅(qū)動功率為 ()式中 —液壓泵的最大工作壓力； —液壓泵的輸出流量； —液壓泵的總效率，可由泵的產(chǎn)品樣本中查出。即各種閥的額定壓力和額定流量應與上述壓力和流量相接近。管式閥是靠螺紋管接頭的各進出油口與系統(tǒng)管路相連接。板式閥有兩種連接方式。塊內(nèi)有鉆出的油孔試固定在集成塊上的閥與閥之間按一定的要求連通。疊加閥式安裝連接是板式閥集成塊安裝連接的一種新型發(fā)展形式，用于液壓閥的集成化。（3）輔助元件的選擇選擇油管和管接頭的簡便方法是使它們的通徑與其所連接的液壓元件借口處的尺寸一致。 驗算液壓系統(tǒng)性能 液壓傳動系統(tǒng)的設計計算工作到這一步，還需要對所設計系統(tǒng)的技術(shù)性能進行驗算，判斷設計質(zhì)量，以便調(diào)整設計參數(shù)及方案。系統(tǒng)在不同工作階段的壓力損失要求分開計算。液壓系統(tǒng)的效率是系統(tǒng)的輸出效率與其輸入效率之比，即 () 它也可以寫成 ()式中 ——液壓泵的總效率，油產(chǎn)品樣本查出； ——執(zhí)行元件的總效率，由產(chǎn)品樣本查出，； ——回路效率，它反映了泵出口到執(zhí)行元件進口這段油路的功率利用程度。對于不的主機，因環(huán)境條件與工況不同，最高允許油溫也不相同()。計算結(jié)果如果超出最高允許油溫，需增加油箱表面積，采取冷卻措施或改進液壓系統(tǒng)設計。表中標明各種液壓元件的型號和規(guī)格。 液壓傳動系統(tǒng)設計與計算設計一臺臥式單面多軸鉆床組合機床液壓傳動系統(tǒng)，設計工作的內(nèi)容和過程如下： 液壓系統(tǒng)的設計要求設計一臺臥式單面多軸鉆床組合機床液壓傳動系統(tǒng)，要求完成工件的定位與夾緊，所需夾緊力不得超過6000N。 組合機床工作情況分析，確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)（1） 負載分析1）工作負載 2）摩擦負載 靜摩擦負載 動摩擦負載 3）慣性負載 ==765N根據(jù)以上計算，(a)所示。在水平推力壓緊時，液壓缸回油腔應有一定的背壓，查液壓工程手冊取背壓為。由于管路中由壓力損失，取此項損失為。最大流量與最小流量之比約為50。 油源的選擇（2）調(diào)速方式的選擇在中小型專用機床的液壓系統(tǒng)中，進給速度的控制一般采用節(jié)流或調(diào)速閥。若要提高系統(tǒng)的換接平穩(wěn)性，則可改用行程閥切換的速度換接回路。即可組成液壓系統(tǒng)原理圖。由工況圖圖2. 6 單面多軸鉆床液壓系統(tǒng)原理圖知，流量泵的最大工作壓力為： 上述計算所得的是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各中工況的過渡階段出現(xiàn)的動態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力，另外考慮到一定的壓力貯備量，并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力（～）。 —系統(tǒng)泄露系數(shù)，一般取=～，現(xiàn)取=。同時還應注意到，為了使所選的電動機在經(jīng)過泵的流量特性曲線最大功率點時不致停轉(zhuǎn)，需進行驗算，即 （） 式中 —所選電動機的額定功率 —限壓式變量泵的限定壓力 —壓力為時，泵的輸出流量 首先計算快進時的功率，快進時的外負載為15000N， MPa，由式（2—3）可得 MPa = MPa 快進時所需電機功率為 工進時所需電動機功率為 查閱電動機產(chǎn)品樣本選用Y100L—6，=940r/min，p= 根據(jù)產(chǎn)品樣本可查得YBX—40的流量壓力特性曲線。 1）快進快進時，液壓缸差動連接。 （3）系統(tǒng)發(fā)熱與溫升計算 系統(tǒng)發(fā)熱和油液溫升可按工進時的工況來計算 工進時液壓缸的有效功率為： 液壓泵的總功率為： 按式可計算出液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為：按式，求出油液溫升為：，油液溫度沒有超過所允許的溫升值。 液壓站油箱集成塊電動機過濾器液壓泵聯(lián)軸器 液壓站設計框圖 液壓站的結(jié)構(gòu)設計液壓站結(jié)構(gòu)設計時應該注意的是，液壓裝置中各部件、元件布置要均勻、便于裝配、調(diào)整、維修和使用，并且要適當?shù)淖⒁馔庥^的整齊和美觀。換向閥之間應留有一定的軸向距離，以便進行手動調(diào)整或裝拆電磁鐵，壓力表及其開關應布置在便于觀察和調(diào)整的地方。隨工作部件運動的管道可采用軟管、伸縮管或彈性管。① 直接驅(qū)動型連接 直接驅(qū)動型連接可采用聯(lián)軸器或花鍵實現(xiàn)。此種連接方式也應滿足規(guī)定的同軸度要求。這種結(jié)構(gòu)型式緊湊、美觀，同時電動機與液壓泵的同軸度能保證，吸油條件好，漏油可直接回液壓油箱，并節(jié)省占地面積。 鐘罩形立式安裝 油箱的設計液壓油箱的作用是貯存液壓油，分離液壓油中的雜質(zhì)和空氣，同時還起到散熱的作用。油箱的制造一般采用焊接和鑄造兩種方式之一，多數(shù)油箱采用焊接技術(shù)獲得。通常油箱應包括箱頂、箱壁、隔板、放油螺塞、吊耳、支腳等零件。 油箱焊接前，板邊要加工出坡口。如果有，可用氣動工具等挖去后補焊，然后再焊另一層。 （1）隔板 1）作用 增長液壓油流動循環(huán)時間，除去沉淀的雜質(zhì)，分離、清除水和雜質(zhì)，調(diào)節(jié)溫度，吸收液壓油壓力的波動及防止液面的波動?；赜凸鼙仨毞胖迷谝好嬉韵拢话憔嚯x液壓油箱底面的距離大于300mm，回油管出口絕對不允許放在液面以上。吸油管應插入液壓油面以下，防止吸油時卷入空氣或因流入液壓油箱的液壓油攪動油面，致使油中混入氣泡。在結(jié)構(gòu)上應注意以下幾點： 1）不要將配置管簡單的插入液壓油箱，這樣空氣、雜質(zhì)和水分等便會從其周圍的間隙浸入。 3）為保證液壓油箱通大氣并凈化抽吸空氣，需配置空氣濾清器。同時，不允許有閥和管道泄露在油箱蓋上的液壓油流回油箱內(nèi)。液位計的上刻線對應著油液的容量。為了便于搬遷、放油和散熱，應將油箱架起來。查《簡明手冊》表47，可得管子外徑D=27壁厚S=2mm。 油路塊的三維造型設計 液壓集成回路設計液壓塊的集成有兩種板式集成和塊式集成。它是將液壓閥安裝在六面體集成塊上，集成塊一方面起安裝底板作用，另一方面起內(nèi)部油路通道作用，故集成塊又稱為油路塊或通道塊。設計液壓單元集成回路時，優(yōu)先選用通用液壓單元集成回路，以減少集成塊設計工作量，提高通用性。在液壓控制裝置中各類油路塊的設計中，使用計算機輔助設計技術(shù)，對于實現(xiàn)油路塊設計自動化、提高設計效率及質(zhì)量，均具有重要意義。 液壓元件分配表序號集成塊名稱安裝元件規(guī)格1底板、定位塊直通管接頭2夾緊塊二位四通電磁換向閥單向閥減壓閥24D—25BI—63BJI—25B3壓力塊單向閥I10B三位四通電磁換向閥34D—63B4方向調(diào)速塊單向節(jié)流閥LDF—B32C二位三通電磁換向閥23D—63B壓力繼電器DP—63B5頂蓋壓力表Y—60（2）利用Pro/E設計油路塊油路塊的三維造型是本設計的核心，因此利用Pro/E實體設計軟件進行油路塊的設計。打開Pro/E實體設計軟件，生成一個新的設計環(huán)境（），三維造型設計的所有內(nèi)容將全部在此環(huán)境中完成。按通過流量計算要求壓力油口P和回油口T的直徑均為φ14。先設計前面減壓閥的孔道，再設計右面單向閥的孔道，最后設計后面二位四通電磁換向閥的孔道。與其相距18mm處為其回油口。與其相距25mm處為其回油口。e． 安裝減壓閥之后的實體圖 安裝單向閥的油路塊右面的孔道設計之后的實體圖 安裝二位四通電磁換向閥的油路塊后面的孔道設計圖 設計后夾緊塊的實體圖 2）底塊的設計底塊的主要作用是連接，將油路塊與油箱連接起來。從而提高了系統(tǒng)的傳動效率，減少了壓力的損失。當需與執(zhí)行器連接時，三個側(cè)面安裝元件，一個側(cè)面安裝管接頭。液壓元件的布置應以在集成塊上加工的孔最少為好。 設計后的頂蓋實體圖 工程圖的轉(zhuǎn)換根據(jù)題目要求，我們在Pro/E的環(huán)境下進行了各實體塊的工程圖轉(zhuǎn)換，將各其三維實體轉(zhuǎn)換成了二維平面圖如下： 底塊 夾緊塊 壓力塊 方向調(diào)速塊 液壓站裝配圖的繪制通過以上設計，完成了液壓站總裝配圖的繪制，其結(jié)構(gòu)裝配圖見附錄。因此，在臥式單面多軸鉆孔組合機床的控制上選擇PLC控制。同時，PLC控制系統(tǒng)中的控制電路時由軟件編程完成的，只要對應用程序進行修改就可以滿足不同的控制要求，因此PLC具有在線修改能力，功能易于擴展，給生產(chǎn)帶