数控专业——毕业设计——CK6163数控车床卡紧,尾座顶紧及预紧液压系统.doc

引 言液压传动相对机械传动来说是一门新兴技术，但却是机械设备中发展速度最快的技术之一。虽然从17世纪中叶帕斯卡提出静压传递原理、18世纪末英国制造出世界上第一台水压机算起，已有几百年历史，但液压传动在工业上被广泛采用和有较大幅度的发展却是20世纪中期以后的事情。近代液压传动是由19世纪崛起并蓬勃发展的石油工业推动起来的，最早实践成功的液压传动装置是第二次世界大战中应用于舰艇上的炮塔转位器，战后才在民用工业，尤其在机床上得到广泛的应用。20世纪60年代以后，随着电子技术、计算机技术、自动控制技术、微电子技术、磨擦磨损技术、可靠性技术及新工艺和新材料等方面的发展，液压技术发展成为包括传动、控制和检测在内的一门完整的自动化技术。至今，由于油缸内的油液具有作用力大，动作的反应速度快、精度高，而且便于自动化操作的特点，使得采用液压传动技术的程度已成为衡量一个国家工业的重要标志之一。如发达国家生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动线都采用了液压传动技术。由此可见，液压传动技术在自动化程度越来越高的今天越来越受人青睐，而且掌握液压传动技术是何等的重要。本次设计中在充分借鉴前人经验的同时，融入了在大学几年里学习到的液压传动及机械方面的知识，以及本人的一些创新，将工业上应用比较广泛的CK6163数控车床的卡盘卡紧，尾座顶紧，以及中心架夹紧三个动作，由常见的机械装置改装成由液压动力驱动的液压传动装置。其工作原理是：由油缸卡紧，尾座顶紧，及中心架夹紧系统，经吊头连接，通过液压油在油缸上下腔的施压与排放，推动活塞杆在油缸中伸缩，使其对系统实施推力或拉力，完成卡盘卡紧，尾座顶紧，及中心架夹紧三个动作。这样设计的优点是，一方面，数控机床的液压油为柔性工作介质，比机械传动时产生的振动要少的多，有利于数控机床的平稳运行。另一方面，由于液压系统采用的行程检测装置测量准确，可更加真实地反映数控机床在卡紧，尾座顶紧，及中心架夹紧三个动作完成的具体情况，并通过PLC可编程控制，实现卡紧，尾座顶紧，及中心架夹紧三个动作的自动化控制。其意义是,将液压系统应用于数控车床CK6163，使其与数控NC技术完美结合，从而实现了先进技术的推广，并且完成了机床动作由手动完成向半自动乃至全自动的推进，大大提高了CK6163数控机床的自动化程度，大大提高了劳动生产效率，为解放劳动力发展生产力迈出了重要的一步。本次设计的目的，毕业设计是对大学生活中从事机械及液压知识学习的一个总结，也是提高我们大学生综合运用所学知识和技能解决问题能力的一个重要环节，更是对大学阶段所学关于机械及液压知识和实际动手能力的一个考察。通过这次考察，不但可以提高我们的综合训练设计能力、科研能力，其中包括实际动手能力、查阅文献能力，撰写论文能力，还是一次十分难得的提高创新能力的机会，并且使我在以下几个方面得到训练：1、了解液压传动系统设计的基本方法和设计要求，培养学生运用所学理论知识解决具体工程技术问题的能力。2、掌握液压传动系统的设计步骤，熟悉设计的有关技术文件，规范设计手册及相关元件的国家标准。3、根据设计任务要求，进行工况分析和确定液压系统的液压元件拟定出液压系统，并对液压系统主要性能作必要的设计计算。针对大学中所学的机械及液压方面的知识，我选择这个课题来完成我的毕业设计，并进行了大量的实地调研考察，尝试和论证。本次设计中主要以课本和搜集来的各种资料作为依据，基于所学的知识，从简单入手，循序渐进，逐步掌握设计的一般方法和步骤，让我把知识掌握的更加牢固，并把所学的知识融成一个体系，以适应将来实际工作的需要。由于初次设计，所学知识又存在大量局限，实际经验也存在着大量的不足，因此对一些问题可能考虑不周，致使设计中难免会存在有某些缺点和错误，恳请各位老师批评指正。第一章 CK6163数控机床液压系统设计的立题依据及方案论证1.1液压系统设计的立题依据及课题来源现代机械一般多是机械、电气、液压三者紧密联系，结合的一个综合体。液压传动与机械传动、电气传动并列为三大传统形式，液压传动系统的设计在现代机械的设计工作中占有重要的地位，对于自动化程度要求越来越高的现代机床设计来说更是如此。对于在现代机械加工中应用比较广泛的CK6163数控车床，液压传动系统在提高其自动化程度同样具有相当重要的作用。请看下列一个实例：对于普通CK6163数控车床，采用手动卡紧的机械卡盘，在加工某一工件时，工人们最常做的动作就是手动卡紧卡盘及松开卡盘。因为数控系统自动加工需要3分钟，而装夹、卡紧工件及卸下工件需要1-2分钟，在这1-2分钟中，将会有一半以上的时间花在手动卡紧卡盘及松开卡盘上，这样算来，手动装夹、卡紧工件加工工件打开卡盘取出工件整个过程要花费4-5分钟。而采用液压传动系统代替手动卡紧、松开工件或，可节省0.5-1分钟甚至更多时间，则使上述加工过程花费的时间变为3.5-4分钟，这样算来加工100件，可节省将近100分钟，大约1.5个小时，对于零件加工来说，这是一笔十分可观的时间。这完全实现了提高加工效率，节省劳动时间的要求，而且大大降低了劳动强度。并且采用液压传动系统，由于其夹紧力稳定又可提高加工过程中卡紧的可靠性和稳定性，从而避免了因手动装夹时，卡紧力不足于抵抗切削力，从而导致工件加工精度不高，甚至报废和损坏刀具等设备的情况。而且随着液压传动技术越来越完备，完成上述自动化改装是完全可以的。基于上述诸多情况，本次设计将CK6163数控车床的卡盘卡紧，尾座顶紧，以及中心架夹紧三个动作全部设计成由液压传动系统来完成。1.2 液压系统方案的制定与论证1.2.1液压系统方案制定的背景和特点近年来，由于液压技术广泛应用了高技术成果，如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、磨擦磨损技术、可靠性技术及新工艺和新材料，使传统技术有了新的发展，也使液压系统和元件的质量、水平有一定的提高。液压传动技术在数控自动化机床上的应用也越来越广泛，而且也为机床工业的自动化程度的提高上起到了重要的力量。尽管如此，走向二十一世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。1.2.2多方案的比较和论证根据对液压传动系统有关知识的学习、调查和了解，并且借鉴前人经验，拟设计如下二个方案以供选择:（1）系统全部采用常规阀控制，液压缸动作顺序由手动换向阀来控制。其优点是性能可靠，安全性高。可以采用国内均可生产的常规阀，价格较便宜，较易购买。缺点是自动化程度低、不能适应数控高自动化程度的机床，而且移动速度较慢。（2）系统全部采用电磁铁驱动的电磁控制阀来控制，其优点是移动速度快，系统安全可靠，可连续长时间工作，是近年高自动化液压传动系统控制的发展趋势。但目前国内生产的电磁换向阀的安全性能还达到使用要求的还不多，因此需要进口或采用台湾产品，并且台湾产品价格不是很高，而且基本可以达到国际先进水平，完全可以满足使用要求。1.2.3最终方案的制定和说明从自动化的使用要求和安全方面考虑，第二种方案更适合本次设计。因此本次设计的液压系统采用了电磁铁驱动的电磁控制阀。在液压泵站的设计中，采用了独立的液压泵和供油集成块，用一个单向阀保证系统安全性。另外，在各个液压站集成块上，有三个压力继电器，可使系统更加安全可靠的工作。第二章 CK6163数控机床液压系统工况分析CK6163数控机床液压系统的工况分析是指对液压执行元件进行运动分析和负载分析，目的是查明每个执行元件在各自工作过程中的流量、压力、功率的变化规律，作为拟定液压系统方案，确定系统主要参数（压力和流量）的依据。2.1液压系统的运动分析1、 液压卡盘的运动分析根据对普通CK6163数控车床机床卡盘卡紧动作的观察和分析可知，液压卡盘执行元件，即液压缸运动过程可分解为：向前卡紧，保持不动，向后松开。其运动循环图如下：向前卡紧保持不动原位停止向后松开图1 卡盘液压缸运动循环图2、 液压尾座的运动分析根据对普通CK6163数控车床机床尾座顶紧动作的观察和分析可知，液压尾座执行元件，即尾座油缸的运动过程可分解为：向前顶紧，保持不动，向后松开。其循环分析图如下： 向前顶紧保持不动原位停止向后松开图2 座液压缸运动循环图3、 液压中心架的运动分析根据对普通CK6163数控车床机床中心架压紧动作的观察和分析可知，液压中心架执行元件，即中心架油缸的运动过程可分解为：向前压紧，保持不动，向后松开。其运动循环图如下： 向前压紧原位停止保持不动向后松开图3 中心架液压缸运动循环图2.2液压系统的负载分析 1、 液压卡盘的负载分析根据对液压卡盘的运动分析，液压卡盘液压缸的负载可分为惯性负载、弹性负载、粘性负载、各种摩擦负载（如静摩擦、动摩擦等）以及其它不随时间、位置等参数变化的恒值负载等。但主要的负载有：（1）启动时的静摩擦负载；（2）向前卡紧工进时的工作负载；（3）后退时的动摩擦负载。这些负载都是单向负载，是与运动方向相反的正值负载，近似为恒定的负载，并且负载力的方向与液压缸活塞轴线重合。液压卡盘的主要作用是在加工工件时限制工件两个自由度，以卡紧工件，保证加工的顺利完成。2、液压尾座的负载分析液压尾座的负载类同于液压卡盘，在此不必再分析。液压尾座的主要作用是在加工时顶紧工件，以保证加工精度。3、液压中心架的负载分析液压中心架的负载类型与液压卡盘的类同，在次不必分析。液压中心架的主要作用是在加工长轴类工件时，在卡盘和尾座中间支撑工件，以保证工件的刚度，提高加工精度。第三章 CK6163数控机床液压系统设计计算3.1 CK6163数控机床液压系统的设计要求1、液压系统的设计要求是进行每项程序设计的依据。在制定基本方案并进行进一步着手液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚。（1）机床的概况：用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等；（2）液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此关系如何；（3）液压驱动机构的运动形式，运动速度；（4）各动作机构的载荷大小及其性质；（5）对调整范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求；（6）自动化程度、操作控制方式的要求；（7）对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求；（8）对效率、成本等方面的要求。2、各个液压传动装置的设计要求为：（1）液压卡盘夹持工件的范围为0630；最高压力为4.5MPa；液压卡盘夹紧时间：t=2.2s。 （2）液压尾座设计要求:最高压力4.5 MPa，换挡时间t=6s，尾座活塞杆最大行程L=280mm。（3）液压中心架设计要求：最高压力为4.5MPa，换挡时间t=1s，中心架液压缸最大行程L=80mm。（4）液压系统压力（0.24.5MPa），预计液压系统使用流量：23L/min。液压系统作为CK6163数控机床的传动装置， 应采用结构比较简单，设备外形尺寸小，能远距离传递大能量；能承受较大的载荷；没有复杂的传动机构；在室内的空气里能保证安全，动作迅速；操作、调节简单；过载保护简单可靠。3.2 CK6163机床液压系统选型1、液压回路的选择根据液压系统的设计要求，本液压系统采用开式回路，即执行元件（即液压缸）的排油回油箱，工作介质油液经过冷却、沉淀后再进入液压泵的进口，再进行循环工作。2、液压油液的选择由于本次设计的液压系统为普通液压系统，因此选用矿油型液压油作为工作介质。又根据室内的工作状况，及北方冬夏工作温度变化较大的特点，冬季选用N32#液压油,夏季选用N46#液压油，通过液位计YWZ-80T可观察油位和油温。液压油需半年更换一次,并清理油箱。3、执行元件的选择根据液压系统的运动分析，本设计中要实现的运动均为直线运动，故可采用活塞液压缸或柱塞液压缸。又因为只要求一个方向工作，反向退回，故采用单活塞杆液压缸，并且由于负载力与活塞杆轴线重合，故不必采用柱塞缸。4、液压泵的选择根据液压系统的设计要求，该系统最高压力p=4.5Mpa，故可以采用双作用叶片泵或齿轮泵。3.3执行元件的工作参数的确定3.3.1确定液压缸的参数计算与结构设计1、CK6163液压传动系统中采用的液压缸及其参数为：（1）液压卡盘液压缸：外作用力R=800kg，最大工作压力p=4MPa;（2）液压尾座液压缸：外作用力R=800kg，最大工作压力p=4MPa;（3）液压中心架液压缸：外作用力R=200kg，最大工作压力p=4MPa;2、液压缸参数计算（1）卡盘液压缸参数计算 液压卡盘一般选用德川MS105-MS200，查阅资料可知流量为20L/min压力为4MPa由此可选出VPVC-F40中低压力叶片泵。根据其压力、流量特性曲线可知所需电动机功率最大可为1.5kw。根据流量和压力可选出液压阀规格和型号.我们选用直径为6通用液压阀,流量为40L/min,压力为20MPa。（2）尾座液压缸参数计算液压缸负载F，其受力分析如图4，查文献2表20-2-15中公式F= （1）式中 R液压缸外作用力液压缸总效率查参考文献2表20-6-3及参考文献1中的经验公式，在额定压力下的液压缸，总效率为=0.9-0.95 ，取=0.93，变档阶段液压缸所受外作用力F=800kg，代入公式（1）得： F= =860kg 计算油缸面积A=0.002107=2107图4 液压缸受力分析图F-负载力 -摩擦力 v-速度 D-液压缸直径 d-活塞杆直径 -液压油进口 -液压油出口计算液压缸直径D= =51.8mm,可圆整为D=80mm,活塞杆直径d=0.5D=40mm。 计算所需流量Q油缸无杆腔充满油液时油缸容积V=50.2428=1.407因为顶紧时间为300/50=6秒,也就是油缸的无杆腔充满油液需要6秒,因此计算流量QQ=V×60/6=1.407×60/6=14.07L/min根据压力和流量可选择流量为23L/min,压力调整范围为0.85Mpa的液压泵即可满足要求。（3）中心架液压缸参数计算液压缸负载F，其液压缸受力分析同图4，查文献2表20-2-15中公式F= （2）式中 R液压缸外作用力液压缸总效率查参考文献2表20-6-3及参考文献1中的经验公式，在额定压力下的液压缸，总效率为=0.9-0.95 ，取=0.93，中心架液压缸所受外作用力R=200kg，代入公式（2）得： F= =215kg 计算油缸面积A=0.00052675=526.75计算液压缸直径:D=25.9mm，可圆整为D=40mm,活塞杆直径d=0.5D=20mm。计算所需流量Q，油缸无杆腔充满油液时油缸容积V=100.5=0.1005因为换档时间为1秒,也就是油缸无杆腔充满油液需要1秒,因此计算流量QQ=V×60=0.1005×60=6.23L/min根据压力和流量可选择流量为8L/min，压力调整范围为0.85MPa的液压泵，即可满足要求。3、 液压缸的壁厚（1）液压缸的壁厚一般是指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同而各异。一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。起重运输机械和工程机械的液压缸，一般用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，查参考文献16表4-17，其壁厚按薄壁圆筒公式有为： （3）式中 液压缸壁厚，m； D 液压缸内径，m； 试验压力，一般取最大工作压力的12515倍，低压系统取1.5倍； 缸筒材料的许用应力。其值为：锻钢：110-120 MPa;无缝钢管100-110 MPa。采用无缝钢管，取110 MPa，试验压力=1.5×4=6 MPa。代入公式（3）得：尾座液压缸壁厚：= =0.0022m=2.2mm，故取其壁厚为7.5mm。中心架液压缸壁厚：= =0.0011m=1.1mm，故取其壁厚为5mm。（2）缸筒壁厚的验算液压缸的额定压力值应低于一定的极限值,保证工作安全。 （4）为避免缸筒在工作时发生塑性变形，液压缸的额定压力值应与塑性变形压力有一定的比例范围。 （5） （6）式中 D-缸筒内径（m）； -缸筒外径 (m) ,=D+2； -液压缸的额定压力 (MPa)； - 缸筒发生完全塑性变形时的压力 (MPa)； -缸筒材料的屈服点 (MPa)；查参考文献4表15-1，缸筒材料的屈服强度=285MPa，将代入公式（4）得：=30.48MPa将代入公式（6）得： =51.90MPa取=0.42×51.90=21.80 MPa液压缸的额定压力=4MPa，所以缸筒厚度合格。（3）缸底厚度计算设计缸筒底部为平面，其厚度可以按照四周的圆盘强度公式近似计算。查参考文献2表20-6-8，由公式： （7）式中 - 缸筒底部厚度（m）； - 缸筒底部内径（m）； -液压缸的额定压力 (MPa)；-缸筒底部材料的许用应力 (MPa)，取n=2，s=285 MPa，算得p=142.5 MPa；代入公式（7）得：所以，尾座液压缸缸底的壁厚0.433×0.08×=0.0058m，取6mm。中心架液压缸缸底的壁厚0.433×0.04×=0.0029m，取3mm。4、活塞杆的强度计算活塞杆在稳定工况下，只受轴向推力的作用，其受力如图4所示：查参考文献2，只受轴向推力的作用时，则可以近似地用直杆承受的简单强度计算公式进行计算： （8）式中 F活塞杆的作用力，N；d活塞杆直径，m； p材料的许用应力，无缝钢管p=100-110MPa；液压缸受轴向推力的作用，F，d带入公式（8），计算得：卡盘液压缸已选用成品件，不需要校核；尾座液压缸F=800kg，d=40mm，所以= =6.24MPap。中心架液压缸F=200kg，d=20mm，所以= =24.97 MPap。所以活塞杆强度满足要求。5、液压缸的结构设计液压缸主要尺寸确定以后，就进行各部分的结构设计。主要包括缸体与缸盖的连接结构、活塞杆与活塞的连接结构、活塞杆导向部分结构、密封装置及液压缸的安装连接结构等。由于工作条件不同，结构形式也各不相同。设计时根据具体情况进行选择。（1）缸体与缸盖的连接形式缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。常见的有法兰连接、螺纹连接、外半环连接、内半环连接。通过参考文献1 P14表2-7选择螺纹连接，其优点是：a 外形尺寸小 b较轻。缺点是：端部工艺要求较高，装卸时要用专用工具。（2）活塞杆与活塞的连接结构以中心架液压缸活塞杆与活塞为例分析其的连接结构，通过参考文献3，确定液压缸采用整体式结构，这种连接结构简单，适用于缸径较小的液压缸，如图5和图6。 图5 整体式结构（剖视图） 图6 整体式结构（外形图） 图7 螺纹连接结构后来考虑到这种结构，活塞的直径为40mm，活塞杆直径为20mm，加工中，先车削出活塞外径，再车削出活塞杆直径20mm，会造成很大的材料浪费，采用螺纹连接结构，结构简单，便于活塞、活塞杆的加工。如图7。（3）活塞杆导向部分的结构活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导向套的结构，以及密封、防尘和锁紧装置等。导向套的结构可以做成端盖整体式直接导向，也可做成与端盖分开的导向套结构。后者导向套磨损后便于更换，所以应用较普遍。导向变的位置可安装在密封圈的内侧，也可以在外侧。机床和工程机械中一般采用装在内侧的结构，有利于导向套的润滑；而油压机常采用装在外侧，防止在高压下工作时，密封固有足够的油压将唇边张开，这样提高了密封性能。其特点是：a 端部与活塞杆直接触导向，结构简单，但磨损后只能更换整个端盖。b 盖与杆的密封常用O型、Y型密封圈。c 防尘圈选用无骨架的防尘圈。（4）密封圈选用 密封的分类：可分为静密封和动密封两种。a 静密封 在正常工作的时候，无相对运动的零件的配合表面之间的密封叫静密封。b 动密封 在正常工作的时候，具有相对运动的零件配合表面之间的密封叫动密封。静密封和动密封都可以达到完全密封，但某些动密封部位有一定的泄漏量，可以起到润滑作用，减小摩擦和磨损。活塞及活塞杆处的密封圈的选用，应根据密封的部位、使用的压力、温度、运动速度的范围不同而选择不同类型的密封圈，通过参考文献3 P17，选用O型圈加挡圈的形式。3.3.2拟定系统原理图1、 注意事项在拟定液压系统时，注意了以下几方面向题：（1）防止回路间可能存在的相互干扰。（2）确保系统安全可靠 液压系统运行中的不安全因素是多种多样的。例如异常的负载、停电，外部环境条件的急剧变化，操作人员的误操作等，都必须有相应的安全回路或措施，确保人身及设备安全。例如，为了防止工作部件的漂移、下滑、超速等，应有锁紧、平衡、限速等回路；为了防止由于操作者的误操作，或由于液压元件失灵而产生误动作，应有误动作防止回路等。2、将各个回路图合成，整个设计的液压系统图就初步绘制了，再检查并加以补充完善，便可以绘制出正式的液压系统原理图。如图8： 表1 电磁体动作表电磁铁油缸1VB2VB3VB4VB5VB6VBSP1SP2SP3液压卡盘夹件夹紧撑件松开+夹件松开撑件夹紧+尾座油缸向前+向后+中心架油缸向前+向后+原位 “+”表示电磁铁得电。将继电器SP1或SP2的压力调至夹紧或撑紧工件所需要的（0-4MPa），SP3调至尾座所需要的压力（0-4MPa），当油液中的压力低于继电器SP1、SP3或SP3的设定压力时（0.6-4MPa）。SP1、SP2或SP3发出信号，使主轴停止运转，待调好压力后再重新启动。尾座油缸中心架油缸卡盘油缸123541176891012图8 液压系统原理图1VB-6VB为电磁换向阀的电磁铁 SP1-SP3为压力继电器 1-12名称见表23.4液压元件和装置的选择3.4.1液压阀的选择根据所拟定的液压原理图及设计要求，按流过各元件的最大流量来选择液压元件的规格。本液压系统的最高压力为4.5MPa,最大流量为32L/min。查参考数目16中的选择方法及选择标准。考虑到本系统作为数控机床设备对性能具有特殊要求，所以大多数阀类元件均采用台湾生产的较先进的液压元件。所选择的阀类元件及其他元件清单如下表： 表2 液压系统元件清单序号 名称 型号 数量 备注1 油箱 专用件 12 滤油器 W-08 1 0-5.5Mpa3 电机泵组 SMVP-40-3-3 14 单向阀 CI-T04-05-10 15 通道体 专用件 1 见CAD图纸56 单向节流阀 MTC-02P-K-20 17 节流阀 MT-02B-K-20 28 压力继电器 MPS-02A-K-1-20 1 0.6-4Mpa9 压力继电器 MPS-02W-K-1-20 1 0.6-4Mpa10 减压阀 MPR-02P-K-1-20 3 0.3-4Mpa11 压力表 YN-63-I 412 换向阀 SWH-G02-C2-D24-20 33.4.2定管道尺寸油管内径尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸而定，也可安管路允许流速进行计算。本系统最大流量为32L/min,压油管的允许流速取v=5m/s,则内径d=4.6为d =4.6=11.6mm综合诸因素，现取油管的内径d为12mm。现参照泵的吸油口尺寸，取吸油管内径d为12mm。第四章 液压控制装置集成块的设计4.1液压控制装置的总体设计根据液压系统设计手册及本系统的原理图,液压站上液压控制装置的集成方式可以设计一个叠加阀式集成,包括一个通道体,三个叠加阀集成块。各由四个紧固螺柱把它们连接在通道体上，再由四个螺钉将其整体紧固在油箱盖上，组成一个完整的液压供油控制装置。叠加阀式集成的优点是标准化、通用化和集成化程度高，设计、加工及装配周期短，便于进行计算机辅助设计；体积小、重量轻、占地面积小；配置灵活、安装维护方便，便于通过增减叠加阀，实现液压系统原理的变更；减少了管件和阀之间的连接辅助件，耗材少，成本低；压力损失小，消除了漏油、振动和噪声，系统稳定性高，使用安全可靠等。其主要缺点是回路形式较少，一般通径32mm，故不能满足复杂和大功率液压系统的需要。但由于本系统压力和功率较小，且回路较简单，因此完全可以满足使用要求，并充分发挥了该集成方式的优点，故完全可以采用该种形式的设计。具体安装方式见液压系统装配图。4.2通道体设计的技术要求1、通道体及叠加阀中工作介质为N32#或N46#，固密封性要求较高，各个连接件之间必须加密封圈。2、通道体内油道纵横分布，比较复杂，故应注意各个油路间的距离，使其满足强度条件，以保证工作时在油压作用下不被击穿。通常两孔间的最小壁厚不得小于5mm。3、以底面为基准，上表面与下表面的平行度公差不超过0.03mm，各个侧面与底面垂直度公差不超过0.1mm。块间接合面光洁度0.8，其余面为3.2。4、所有棱边倒圆角，去毛刺，表面发蓝处理。5、钢坯不得有影响使用的气孔裂纹和杂质等缺陷。6、所有螺孔的螺纹按GB19663规定，精度按GB19763中三级制造，不允许有碰伤毛刺及影响使用的双牙尖划痕和螺纹不完善等缺陷。7、工作压力为4.5MP a ,试验压力为工作压力的1.5倍，保压5分钟。8、其余孔的定位尺寸公差为 0.2mm。4.3通道体设计通道体是连接从液压泵传来的油管与叠加阀的零件，它将液压泵传来的压力油分配给控制三个不同液压缸运动的叠加阀集成块。在这个通道体上,有两个通孔分别是P口和T口,同样是通径为14mm的孔。油液就是通过这两个孔进入和流出液压控制元件和执行元件，进行工作的 。其内部其他的油孔，其具体尺寸和形状参考叠加阀及液压油箱的大小而设计，以保证系统流量和压力为准，具体式样参考CAD零件图纸5。4.4叠加阀的选择根据3.4节液压阀的选择，结合通道体的尺寸，通过对叠加阀系列型谱进行调查研究，选择如表2中的叠加阀与之配合。其具体装配顺序参见装配图。第五章 液压站的设计液压站是由液压油箱、液压电机泵组装置及液压控制装置三大部分组成。液压油箱装有空气滤清器、加油孔（即滤油器）、液位计，清洗孔等元件。液压电机泵组装置包括液压泵、驱动电机及其它们之间的联轴器等。液压控制装置是指液压系统的各类控制阀元件及其联接体。参考同类产品的设计，本液压站采用了集中式结构。5.1液压油箱的设计液压油箱的作用是贮存液压油、分离液压油中的杂质和空气，同时还起到散热作用。通过借鉴前人经验及个人创新，设计的油箱见装配图。5.1.1液压油箱有效容积的确定液压油箱在不同的工作条件下，影响散热的条件很多，通常按压力来考虑。液压油箱的有效容量V可确定为：在低压系统中（0-2.5MPa） 可取：V=（24） 在中压系统中（2.5-6.3MPa） 可取: V=(57) 在高压系统中（6-12MP a） 可取:V=(612)式中 V液压油箱有效容积液压泵额定流量。由于本系统压力为4Mpa，属于中压系统，因此油箱的容积可按上式计算。与泵的流量结合起来，选用V=200L即可满足使用要求。5.1.2 液压油箱的外形尺寸液压油箱的有效容积确定以后，需设计液压油箱的外形尺寸，这次采用的外型尺寸为：长650mm;宽400mm；高900mm的外型尺寸，见装配图。5.1.3液压油箱的结构设计为了减少液压站的震动及发热等问题对机床的影响，液压油箱的结构多采用钢板焊接的分离式液压油箱。1、隔板（1）作用 增长液压油流动循环时间，除去沉淀杂质，分离、清除水和空气，调整温度，吸收液压油压力的波动及防止液面的波动。（2）安装形式 隔板的安装形式有多种，可以把隔板设计成低于液压油面，其高度为最低油面的2/3，使液压油从隔板上方流过；还可以设计成高出液压油面，即使隔板与油箱该连为一体，向下伸到吸油管及回油管以下，使液压油经沉淀冷却后从隔板侧面流过。这种方式更便于加工和清洗油箱。本液压油箱设计时，采用了此种方式。（3）过滤网的配置 过滤网设计成将液压油箱内部一分为二，使吸油管与回油管隔开，这样液压油可以经过一次过滤。过滤网通常使用50100目左右的金属网。2、吸油管与回油管（1）回油管出口 回油管出口形式有直口、斜口、弯管直口、带扩散器的出口等几种形式，斜口应用得较多，一般为斜口。为了防止液面波动，可以在回油管出口装扩散器。回 油管放置在液面以下，与油箱底面相距400mm，回油管放在液面以下。 （2）吸油管 吸油管前设置滤油器，其精度为100200目的网式或线隙式滤油器。滤油器与箱底音质距离为40mm。为防止吸油时卷吸空气或因流入液压油箱的液压油搅动油面，致使油中混入气泡，吸油管插入液压油面以下。（3）吸油管与回油管的方向 为了使油液的流动具有方向性，综合考虑隔板、吸油管和回油管的配置，尽量把吸油管和回油管用隔板隔开，为了不使回油管的压力波动波及吸油管，吸油管及回油管的斜口方向一致。3、顶盖及清洗孔（1）顶盖 在液压油箱顶盖上装设阀组、空气滤清器时，必须十分牢固。液压油箱同它们的接合面要平整光滑，将密封填料、耐油橡胶密封垫圈以及液压密封橡胶衬入其间，以防杂质、水和空气侵入，并防止漏油。同时，不允许油阀和管道泄漏在箱盖上的液压油流回液压油箱内。由于电机和泵的尺寸均较大，所以放在液压油箱的侧面。（2）清洗孔 本次设计中的油箱上没有设计专用的清洗孔，为最大限度地易于清扫液压油箱内的各个角落和取出箱内的元件，将整个顶盖设计成活动式，由螺钉、垫片连接并密封。（3）杂质和污油的排放 为了便于排放污油，液压油箱底部做成了倾斜式箱底，并将放油塞安放在了最低处。（4）液面指示 为了观察液压油箱内的液面情况，在箱的侧面安装了液位计YWZ-80T，指示最高、最低油位。（5）液压油箱的起吊 对液压装置而言，从工厂装配开始，到最终送到用户，要经过反复装卸，所以在整个液压站设计了较高的四个支脚，以便于装卸。（6）液压油箱的防锈 为了防止液压油箱内部生锈，应在油箱内外壁涂耐油防锈涂料。5.2泵-电动机装置的选择 液压泵-电动机装置包括液压泵、电动机、泵用联轴器等，又称为泵组。其计算选择如下：5.2.1 确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格1、泵的工作压力的确定考虑到正常工作中进油管路有一定的压力损失，所以泵的工作压力 （9）式中 液压泵的最大工作压力；执行元件的最大工作压力；油管路中的压力损失，简单系统可取0.20.5MPa,复杂系统取0.51.5MPa,在此系统中我们取0.5MPa.则=4+0.5=4.5（MPa)上述计算所得的是系统的静态压力,考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的动态压力往往超过静态压力。另外考虑到一定的压力贮备量,并确保泵的寿命,因此选项泵的额定压力Pn应满足Pn1.2532=4Mpa2、泵的流量确定液压泵的最大流量应为,式中 液压泵的最大流量；系数,一般取=1.11.3，取=1.1，则三个液压缸同时工作（即流量取最大）时，=1.1(20+15