【正文】 （ 2） 、在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)和 仿真時(shí)同樣也忽略了一些影響因素，在以后的工作中應(yīng)該完善模型使其更加接近自然狀態(tài)下的工作參數(shù)。 工作的缺點(diǎn)和建議： （ 1） 、由于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間不夠充足，在主軸箱設(shè)計(jì)時(shí)忽略了如床身、立柱、滑枕等部件對(duì)主軸箱的影響，設(shè)計(jì)的有些理想化。 （ 4）、通過(guò)仿真得到的數(shù)據(jù)具體的進(jìn)行分析。 （ 2）、重點(diǎn)研究重型機(jī)床的主軸箱重心平衡補(bǔ)償、滑枕變形補(bǔ)償、主軸箱夾緊、滑枕夾緊以及刀具松開的液壓系統(tǒng)并對(duì)上述液壓系統(tǒng)的液壓缸、液壓泵等液壓部件進(jìn)行設(shè)計(jì)和選型。 主要工作成果： （ 1）、根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)主軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括傳動(dòng)比的選擇、齒輪的選擇、軸的設(shè)計(jì)和校核、端蓋、鍵和軸承的設(shè)計(jì)。 某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 46 第四章 結(jié)論 全文工作總結(jié)： 隨著科技的進(jìn)步、生產(chǎn)的提高，大噸位機(jī)床的使用性能要求也逐步提高，對(duì) 重型數(shù)控鏜銑床的需求量也越來(lái)越大。我們可以利用 AMEsim進(jìn)行仿真分析，就可以十分直觀而且明確地得出液壓系統(tǒng)中各種部分的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)以及液壓參數(shù)。溢流閥出口流量圖 ，但隨著時(shí)間的推移，溢流趨于穩(wěn)定，整個(gè)液壓系統(tǒng)的性能也逐步趨于穩(wěn)定，說(shuō)明這個(gè)液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性良好。 （ 5） 、滑枕?yè)锨a(bǔ)償 液壓系統(tǒng)仿真分析： 首先輸入一個(gè)上力的信號(hào)，如圖 ： 圖 輸出與輸入比較結(jié)果為： 圖 由圖可以看出當(dāng)滑枕伸出時(shí)，受到的力逐漸變大，液壓系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)三位四通閥給液壓桿一個(gè)力從而拉動(dòng)拉桿來(lái)補(bǔ)償誤差，但是液壓桿上的力處于波動(dòng)狀態(tài)不利于實(shí)現(xiàn)精確的補(bǔ)償誤差，說(shuō)明這個(gè)液壓系統(tǒng)還存在缺陷，不夠穩(wěn)定，這就需要在穩(wěn)定性方面進(jìn)行研究。需要松開時(shí)恢復(fù)成初始信號(hào)，液壓桿就沒(méi)有力的輸出從而松開。上圖的仿真基本說(shuō)明此液壓系統(tǒng)能夠完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求，但是輸入信號(hào)和輸出信號(hào)間存在一定的滯后性，這就需要在快速響應(yīng)方面進(jìn)行研究。 （ 3） 、主軸箱 夾緊液壓系統(tǒng)仿真分析： 首先輸入一個(gè)模擬的信號(hào)，如 圖 ： 某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 42 圖 輸出與輸入比較結(jié)果為： 圖 由上圖可以看出，當(dāng)主軸箱需要加緊時(shí)，輸入一個(gè)信號(hào)，液壓系統(tǒng)可以通過(guò)調(diào)節(jié)三位四通閥使液壓桿或得一個(gè)力，并且保壓，從而實(shí)現(xiàn)夾緊。圖 16的出口 流量的大小， 2s內(nèi)有一定的流量實(shí)現(xiàn)雙向節(jié)流閥的壓力在 2s時(shí)突然躍變，在 2s8s時(shí)由于雙向節(jié)流閥的作用，不需要流量從而進(jìn)行保壓，在 8s10s液壓系統(tǒng)進(jìn)行泄壓，流量變成反方向泄壓。需要松開時(shí)恢復(fù)成初始信號(hào)，液壓桿就沒(méi)有力的輸出從而松開。 （ 4） 、點(diǎn)擊 ，進(jìn)行仿真分析。 圖 （ 2） 、點(diǎn)擊 ， 檢查錯(cuò)誤并對(duì)每個(gè)模型進(jìn)行命名。 根據(jù)液壓系統(tǒng)與維修設(shè)計(jì)手冊(cè) 157頁(yè)得液壓缸的型號(hào)為： AATRLBIWY 5801 （ 6） 、液壓泵的選擇 考慮到正常工作中進(jìn)油管路有一定的壓力損失，所以泵的壓力為 PPPp ???? 1 某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 38 式中： pP 為液壓泵最大工作壓力 1P 為執(zhí)行元件的最大工作壓力 P?? 為進(jìn)油管 路中損失的壓力，由于本系統(tǒng)較為為簡(jiǎn)單取 所以 M p aPPP p ??????? 上述 pP 為系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況過(guò)程中的損失，因此泵的額定壓力nP 應(yīng)該 pP)( ?? ，所以本系統(tǒng)選 M paPP pn ?? 液壓泵的最大流量應(yīng)為： max)( qKq lp ?? 注： pq 為液壓泵的最大流量 max)( q? 為同時(shí)動(dòng)作的個(gè)執(zhí)行元件所需的流量之和的最大值，如果溢流閥此時(shí) 正常工作需增加 3L/min2 lK 為系統(tǒng)泄漏系數(shù)，在 所以 m i n/)( m a x LqKq lp ????? 因?yàn)橄到y(tǒng)壓力較高，但系統(tǒng)較簡(jiǎn)單，故選用 NB型內(nèi)嚙合齒輪泵，考慮到容積效率等因素選用排量為 min/25mL ，額定壓力為 25Mpa，最大壓力為 32Mpa，額定轉(zhuǎn)速為 1500r/min，額定功率為 17Kw的齒輪泵，型號(hào)為： FGNBB 25? （ 7） 、電動(dòng)機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)的功率? nVPP pp ??? 注： pP 為系統(tǒng)壓力，考慮到系統(tǒng)管路損失，因此取系統(tǒng)壓力為 pV 為齒輪泵排量， rmLVp /25? n 為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使用四極電機(jī)， min/1500rn ? ? 為機(jī)械效率取 所以 KwnVPP pp 366 ??? ???????? ??? 電機(jī)采用臥式安裝方式，具體型號(hào)為： 4180 ?MY ： 油管尺寸一般由選用的液壓元件接口尺寸而定，也可以通過(guò)管路允許的流速進(jìn)行計(jì)算： 某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 39 取壓油管允許的流速為 4m/s， mmvqd ????，圓整為 d=12mm。 校核液壓缸可靠性： 因?yàn)?22222 40)70100()(4 cmdDA ?????? ? 且 23m inm in 510 cmvqA ???? ，所以液壓缸設(shè)計(jì)可靠。 取 Mpa100][ ?? 則 mmPD 101002 631020][2 66 ??? ???? ?? 缸體外徑為： mmDD ?????? ? 根據(jù)液 壓系統(tǒng)與維修設(shè)計(jì)手冊(cè) 157頁(yè)表選 mmD 751 ? 所以液壓缸的型號(hào)為： ARALBIWY 5014631 計(jì)算流量： m i n/ 232 LvDq ?????? ? ）（快進(jìn)快進(jìn) ? m i n/ 22 LvDq ????? ）（工進(jìn)工進(jìn) ? m i n/ 22 LvDq ????? ）（快退快退 ? m i n/ 22 LvDq ????? ）（夾緊夾緊 ? 某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 37 （ 4） 、主軸箱夾緊系統(tǒng)液壓缸的計(jì)算 根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 21確定液壓缸的工作壓力為 20Mpa、 ?Dd、最大負(fù)載為 F1=139350N、回油背壓力為零、 ?cm? 。 液壓缸內(nèi)徑 mmPFD cm 4 61 ???? ?????? ? 根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 24將液壓缸的內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列 mmD 63? ，所以mmd 45? 。 校核液壓缸可靠性： 因?yàn)?22222 40)70100()(4 cmdDA ?????? ? 且 23m inm in 510 cmvqA ???? ，所以液壓缸設(shè)計(jì)可靠。 取 Mpa100][ ?? 則 mmPD 10101002 1001020][2 66 ??? ???? ?? 缸體外徑為： mmDD 1 2 02101 0 021 ?????? ? 根據(jù)液壓系統(tǒng)與維修設(shè)計(jì)手冊(cè) 157頁(yè)表選 mmD 1201 ? 所以液壓缸的型 號(hào)為： DRBLBIWY 1 0 0141 0 01 計(jì)算最大流量： m i n/ 22m a x LvDq ????? ? （ 2） 、刀具夾緊系統(tǒng)液壓缸的計(jì)算 根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 21確定液壓缸的工作壓力為 7Mpa、 ?Dd 、最大負(fù)載為 F1=50000N、回油背壓力為零、 ?cm? 。 液壓缸內(nèi)徑 mPFD cm 4 61 ???? ?????? ? 根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 24將液壓缸的內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列 mmD 100? ，所以mmd 70? 。 校核液壓缸可靠性： 因?yàn)?22222 )4563()(4 cmdDA ?????? ? 且 23m inm in 510 cmvqA ???? ，所以液壓缸設(shè)計(jì)可靠。 b) 滑枕的受力示意圖如下所示： 根據(jù)上圖列出受力方程組： 1. NNFF 1 6 0 0 06 3 0 045 ??? 2. )1 3 9 06601 1 6 0()6601 1 6 0(1 6 0 0 01 1 6 0 45 ???????? FNF 某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 33 聯(lián)立兩個(gè)方程求解： NF 1095005 ? 、 NF 305004 ? 液壓系統(tǒng)計(jì)算以及選型 由于本課題研究是機(jī)床整體的液壓系統(tǒng)的分析，所以將第三章設(shè)計(jì)的五部分液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)成一個(gè)大的液壓系統(tǒng)如圖 ： 圖 整體液壓系統(tǒng) 液壓缸 比例減壓閥 2單向閥 1 1 減壓閥 三位三通閥 1液控單向閥 1二位二通閥、 1 1 1三位四通閥 1 16雙向節(jié)流閥 2溢流閥 2液壓泵 2過(guò)濾器 液壓系統(tǒng)動(dòng)作順序表： ： （ 1） 、主軸箱平衡系統(tǒng)缸 4和 9的計(jì)算 某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 34 a) 缸 4的計(jì)算 根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 21確定液壓缸的工作壓力為 20Mpa、 ?Dd、最大 負(fù)載為 F1=40000N、回油背壓力為零、 ?cm? 。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以及查閱相關(guān)資料，靠近 銑軸方向承受的壓力為 3000N，后面導(dǎo)軌上承受的壓力為每個(gè) 2021N。 （ 3） 、楔鐵上靜油壓對(duì)主軸箱的作用力 滑枕與主軸箱之間的運(yùn)動(dòng)通過(guò)靜壓導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)，方向?yàn)樗竭\(yùn)動(dòng)。 （ 1） 、主軸箱的自身重力 TK6920重型數(shù)控鏜銑床主軸箱的箱體材料為 HT200，密度為 3/ mkg ，尺寸為mmmmmm 1 8 4 01 5 6 09 5 0 ?? ，根據(jù)第二章主軸箱的三維建模，運(yùn)用 Creo進(jìn)行重力分析，某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 32 得出自身重力為 4980N。 液壓原理圖如 ： 某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 31 圖 拉桿 液壓缸 滑枕 溢流閥 單向閥 液壓泵 過(guò)濾器 主軸箱 比例減壓閥 減壓閥 滑枕補(bǔ)償原理：在滑枕的上端對(duì)稱安裝兩個(gè)拉桿，拉桿前端連接拉套，拉桿 后端通過(guò)鎖緊螺母連接液壓油缸和拉桿，通過(guò)比例減壓閥 9控制液壓缸的壓力大小從而改變拉桿的拉力的大小，進(jìn)而補(bǔ)償因?yàn)橹亓?dǎo)致的滑枕的撓曲變形。當(dāng) YB6接通時(shí)液壓油進(jìn)過(guò)三位四通閥的右端回到液壓箱使液壓桿縮回，液壓桿松開從而使主軸箱或滑枕有一個(gè)自由度可以向相關(guān)方向移動(dòng)。 主軸箱以及滑枕夾緊液壓系統(tǒng) TK6920機(jī)床的主軸箱沿 Y軸上下運(yùn)動(dòng)，滑枕沿 Z軸水平運(yùn)動(dòng)，自由度為 1，當(dāng)進(jìn)行切削 工某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 30 作時(shí)只需限制這一個(gè)自由度就可實(shí)現(xiàn)夾緊。液壓原理 圖如 ： 某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 29 圖 刀具夾緊原理圖 圖 單向閥 溢流閥 減壓閥 三位四通閥 雙向節(jié)流閥 液壓缸 液壓泵 過(guò)濾器 刀具夾緊原理：當(dāng) YB2接通時(shí)液壓油經(jīng)過(guò)減壓閥 3，三位四通閥右腔進(jìn)入液壓缸左端使液壓桿縮回，拉釘拉緊從而使刀具夾緊。當(dāng)滑枕縮回時(shí)， YB5接通，打開液控單向閥，同時(shí) YB YB4接通，液壓缸 4中的液壓油經(jīng)過(guò)液控單向閥 12的右腔流回油箱，降低主軸箱的前端補(bǔ)償主軸箱在伸出時(shí)前端鋼絲繩的拉力大于后端鋼絲繩的拉力產(chǎn)生的翹起誤差。液壓系統(tǒng)圖如 ： 某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 28 圖 主軸箱 定滑輪 鋼絲繩 液壓缸 動(dòng)滑輪組 鏜桿 支架（連接滑輪）行程油缸 液控單向閥 1電磁換向閥 1伺服閥 1單向閥 1液壓泵 1 過(guò)濾器 1溢流閥 注：液壓缸 9固定在立柱上，鋼絲繩兩端分別連接主軸箱前后兩端。由于本機(jī)床是重型數(shù)控機(jī)床，主軸箱、滑枕、鏜軸以及銑軸的重量較大，當(dāng)滑枕伸出時(shí)，受重力影響，使主軸箱前端向下傾斜，并且對(duì)立柱施加了一個(gè)逆時(shí)針的力矩，這降 低了銑軸、鏜軸、立柱的剛度，從而降低了機(jī)床的加工精度，使刀具磨損嚴(yán)重。 主軸箱平衡液壓系統(tǒng) TK6920重型數(shù)控落地銑鏜床主軸箱的工作原理是：主軸箱通過(guò)絲杠傳動(dòng)，沿著立柱靜壓導(dǎo)軌 (Y軸 )上下運(yùn)動(dòng)。 第三部分提供機(jī)床靜壓，其中包括：滑座靜壓、主軸箱靜壓、滑枕靜壓 第四部分提供機(jī)床滑枕部件潤(rùn)滑，其中包括： 滑枕潤(rùn)滑、鏜軸拖架潤(rùn)滑。 圖 主軸 箱 某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 26 附圖： 圖 主軸箱裝配圖 某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 27 第三章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真分析 機(jī)床液壓系統(tǒng)介紹 TK6920重型數(shù)控落鏜銑床的液壓系統(tǒng)由四個(gè)獨(dú)立的部分組成： 第一部分提供機(jī)床精度補(bǔ)償，其中包括：主軸箱重心平衡補(bǔ)償、滑枕變形補(bǔ)償、附件重量補(bǔ)償。 9是軸 IV以及齒輪 08。 7是軸 II以及齒輪 0 03和 04。 12是為減少主軸箱重量加強(qiáng)主軸箱強(qiáng)度的筋板。10是用來(lái)支撐軸 I、軸 II和軸 III滾動(dòng)軸承的基座同時(shí)對(duì)主軸箱起支撐作用。 8是用來(lái)支撐軸 III滾動(dòng)軸承的基座同時(shí)對(duì)主軸箱起支撐作用。 （ 2） 、初選深