毕业设计CK6163数控车床液压系统设计.docx
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毕业设计CK6163数控车床液压系统设计
一、题目：
CK6163数控车床的液压系统设计
二、指导思想和目的要求：
CK6163系列数控车床可实现轴类、盘类的内外表面，锥面、圆弧、螺纹、镗孔、铰孔加工，也可以实现非圆曲线加工。
根据用户的需求，可选配不同的数控系统和附件。
鉴于以数控机床为代表的数控设备的生产与应用水平反映了一个国家的机械与电子工业水平，提高机床自动化水平，降低劳动强度，并提高机床生产率及加工成品，所以作为21世纪的技术员中的一员应该大力推广数控车床的应用性，还有对提高劳动生产率和产品的质量方面能促进我国现今落后于发达国家的现状起到举足轻重的作用。
三、主要技术指标：
CK6163系列数控车床是一种经济、实用的万能型加工机床，产品结构成熟，性能质量稳定可靠，可进行多次重复循环加工，广泛地应用于汽车，石油、军工等多种行业的机械加工，是国内用户首选产品。
床身上最大回转直径mm630，刀架上最大工件回转直径340mm，顶尖距750/1000/1500（标准）/2000/3000mm，主轴转速为12.5—1000r/min，机床轮廓尺寸（长×宽×高）mm3720×1580×1700
机床包装尺寸（长×宽×高）mm-最大承重kg2000，工件表面粗糙度μmRa1.6，工件精度-IT6-IT7。
四、进度与要求：
第一阶段：
在6月5号之内设计出大部分的设计内容。
第二阶段：
在6月5号到15号之间让辅导老师帮忙把整个设计不妥的地方进行合理的调整。
第三阶段：
最后在20号之前把整个论文和设计归纳整理成文，并进行打印
五、主要参考书及参考资料：
[1]曾祥荣，叶文柄，吴沛荣编著.液压传动.国防工业出版社，2007.7
[2]何存兴主编.液压与气压传动.华中科技大学出版社.2005.4，
[3]李壮云，葛宜主远编.液压元件与系统.机械工业出版社.2006.8
[4]李玉琳主编.液压元件与系统设计.北京航空航天大学出版社.2001.8
[5]明仁雄，万会雄主编.液压与气压传动．国防工业出版社.2006.8
[6]胜帆，罗志骏主编.液压技术基础.机械工业出版社.2006.8
[7]刘友才主编，机床夹具设计，机械工业出版社.1992
[8]王广环主编，液压技术应用，哈尔滨工业大学出版社.2001
班级：
_____08机电一班_________专业：
机电一体化
学生：
朱夏平 指导教师：
严厉萍
摘要
在现代的工业生产过程中，企业大多用数控车床以提高产品的精度和工作的效率，进入21世纪，我国大多企业也都进入了数控化的时代，目前国内数控车床的现状可以说是全方面落后，此论文研究的目的就是以液压各元件对液压系统进行工作原理上的分析，并综合企业实际的需求量，对ck6163数控车床液压系统进行深入研究，还有主要设计液压卡盘卡紧部分，设计的内容有液压系统原理、液压执行元件和液压站的设计构成，结合车床性能上的参数和经济条件来选择元件，在最后对系统进行试运行，这样足以满足涉及所需的要求。
自己结合自己知道的东西并且参考别人，所能汲取的东西，再通过图书资料的借阅，使设计的系统更加完善，令系统的元件指数达到设备所需的标准，所以提高企业设备的数控化进程，降低企业招工上的用人成本费用，所以不得不说对数控车床改造并改进液压卡盘，具有市场竞争化的意义，还有很好的发展前景。
关键词：
CK6163数控车床、液压系统、液压卡盘、液压站、液压缸
目录
摘要…………………………………………………………………………………
目录…………………………………………………………………………………
第一章绪论………………………………………………………………………
1.1液压技术的发展前景………………………………………………………1
1.2研究的目的和意义……………………………………………………….2
1.3国内外数控车床的对比………………………………………………………2
第二章公司进度管理现状及问题分析………………………………………….
2.1
第三章液压系统的组成…………………………………………………………
3.1液压系统的设计要求及选用类型………………………………………………………………………
3.2CK6163数控车床液压系统选型…………………………………………………………….
3.3执行元件的工作参数的确定…………………………………………………
第四章液压站的设计………………………………………………………….
4.1液压缸………………………………………………………………………
4.1.1液压缸的分类………………………………………………………
4.1.2液压缸的参数………………………………………………………
4.2液压泵………………………………………………………………………
4.2.1液压泵的介绍……………………………………………………….
4.2.2液压泵的选用……………………………………………………….
4.3液压油箱……………………………………………………………………
4.3.1液压油箱的结构………………………………………………………
4.3.2液压油箱的功用……………………………………………………..
第五章卡盘的设计…………………………………………………………….
5.1夹具的结构原理…………………………………………………………………….
5.2卡盘的运动及负载分析……………………………………………………………………
第六章液压系统的性能实践与维护…………………………………………….
6.1性能的试运行………………………………………………………………
6.2系统的维护…………………………………………………………………
参考文献……………………………………………………………………………
致谢…………………………………………………………………………………
第一章绪论
1.1液压技术的历史发展和发展前景
从公元前200多年前到17世纪初，包括希腊人发明的螺旋提水工具和中国出现的水枪等，可以说是液压技术最古老的应用。
液压传动相对于传统的机械传动来说是一门新型的技术，从十七世纪五十年代巴斯卡提出来静压传递原理，1795年英国约瑟夫.布拉默利用静压传递原理成功的制成了世界上第一台水压机，使液压技术开始进入工程化领域开始的话，至今已有两三百年的历史。
第二次世界大战期间，由于军事上的需要，出现了以电液伺服系统为代表的响应快、精度高的液压元件和控制系统，从而使液压技术得到了迅猛发展。
20世纪50年代，随着世界各国经济的恢复和发展，生产过程自动化的不断增长，使液压技术很快转入民用工业，在机械制造、起重运输机械及各类施工机械、船舶、航空等领域得到了广泛的发展和应用。
二十一世纪的液压技术在高速、高压、大功率、高效率、质量好相比原始的液压技术已经取得了重大的进展。
目前,我国企业大部分的液压举升设备规模偏小,“完成”是其中一个主要特性,而且也没有把产业发展的需求,重复生产成本低、技术水平的那些相对落后,易于制造的机械产品,存在于行业大约四分之一的企业有低水平重复生产现象。
这是一个巨大的资源浪费,导致液压提升设备的市场动荡,阻碍了行业的发展。
在社会和工程需求和机械和电力推动的挑战,传输和控制,液压传动与控制技术将依赖于科学,并不断地发挥自己的优势,符合客观需求,变得更加绿色和机械电子集成、模块化、智能和网络,将自己推到一个新的水平。
1.2研究目的和意义
当今工业高速发展的情况下，进一步提高工业生产效率，当机械、电气和液压相互联系起来则使其自动化程度大大提高，这三门技术的结合起到了举足轻重的作用，不可分割。
其中液压传动系统的设计在现代机械的设计工作中占极其重要的地位，对于自动化程度要求越来越高的现代机床设计来说少不了。
现在企业CK6163型数控车床用途广泛，操作灵活，适宜加工各种形状复杂的轴、套、盘类零件，如车削内、外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、切槽、倒角、车螺纹等，尤其适合多品种、小批量的轮番，工艺适应性强，加工效率高，废品率低、成品一致性好，编程容易，操作简单，可降低对工人技术熟练程度的要求，故其应用非常广泛。
在现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。
举个例子：
普工用手动卡紧的机械卡盘加工工件，数控车床自动加工零件、装夹和卡紧工件并卸下工件耗时四到五分钟，采用液压技术之后省了足足一分钟左右，如果连续加工100个元件的话，就可以省下一百分钟，由于现代社会的企业为了提高生产力并减轻工人们的负担，降低工人的劳动负荷越来越成为一个关键问题被设计师和国家所关注，并且运用液压系统方面的技术，为了以后能够更好的发展，所以我觉得我应该了解数控车床液压系统的组成及应用性。
因此，此设计主要以CK6163数控车床的卡盘卡紧部分为主要设计来完成液压传动系统。
1.3国内外数控车床的对比
数控车床是当今机电一体化技术的典型代表，它利用微电子、计算机等技术对复杂实现中、小批多品种的柔性生产自动化。
数控车床的设计制、制造、使用都有很严格的要求，要求技术人员素质品德好、精密的毛坯、严格的质量控制、科学的管理、车床本身和各配套环节必须要有高度的质量可靠性，不然对车床本身也是一个伤害，在生产过程中较有难度获得很高的利用率，去切实提高劳动生产率。
在我国，大多因为机床企业的自主创新能力不强,在产品设计学位、质量、精度、功能和国外先进程度有5-10年的差异,高新技术产品的程度依赖当地进口技术或信息消费美元，在精度高、锋利的技术差距是到达了10到15年。
同时在使用下一个国家技术和技术集合到情报也低、相关的技术标准和规范绝对的滞后,国内数控机床还没有形成品牌效应,这些元素是严重地影响国内市场份额数控机床的进一步发展。
中国目前国产数控机床市场占有率仍非常低，数量只有50%,价值约30%,构成一定规模的消费企业不多，消费和社会化功能的专业配套部件也很大制约着企业,一些企业基于零件生产的制造商的CNC资本支出增加,特别是数控fragmentary-sort和功能少,稳固性不高,因此这成为国家数控机床的消费薄链接,严重影响数控机床的下一个国家的市场信誉。
同时,在我国的数控机床行业仍然缺乏完善的技术培训、服务网络支持系统、市场营销能力和运气阵营管理水平不高，这些都是重大影响数控机床的产业化下国家发展。
近年来,中国的数控车床生产保持了两位数的增长,2002年是世界上第四大产量国。
但与发达国家相比,中国的数控车床率不高,目前的产值数控化率不到30%。
数控系统、液压系统、数控工具和转盘、滚珠丝杠副和滚动直线导轨副刀库,高速保护装置及数控功能组件、功能组件在中国和外国技术也有着很大的区别玩,直接影响数控车床机的技术差异和机器性能、中国的数控机床功能部件生产发展缓慢,一些种类,工业化程度低。
在先进的数控系统在高速精密电动液压系统、高速滚动功能组件,数值控制权力的工具数控车床也依靠国外进口。
CK6163系列数控车床是一个经济实用的万能型机床,产品结构成熟,性能可靠的产品质量,可以重复循环处理,广泛应用于汽车、石油等行业机械加工,是国内用户的首选产品。
第二章公司进度管理现状及问题分析
2.1
2.1.1
第三章液压系统的组成
3.1ck6163数控车床液压系统的设计要求及选用类型
（1）机床的概括：
使用、性能、流程、工作环境、总体布置等;
（2）液压系统来完成行动,行动序列和彼此如何;
（3）液压传动机构的运动形式,运动速度;
（4）操作机构及其属性负载的大小;
（5）来调整范围,运动的稳定性和精度转换性能的要求;
（6）自动化程度高、操作控制方式的要求;
（7）防尘、防爆、寒冷、噪音、安全可靠性要求;
（8）对系统的效率、成本需求。
对于每个液压传动装置,设计要求如下几点:
（1）液压夹紧工件范围查克Φ0~Φ630;最高压力是4.5MPa;液压夹头时间:
t=2.2秒。
（2）液压尾座设计要求:
最高压力4.5MPa,调整时间t=6s,摇动最大的活塞杆时间表L=280毫米。
（3）液压中心框架设计要求:
最高压力是4.5MPa,调整时间t=1s,中心一个液压缸时间表L=80mm最大。
（4）液压系统压力（0.2~4.5帕）、液压系统预计将使用流量:
23L/分钟。
液压系统作为CK6163数控机床的传动装置,应该使用简单的结构、设备的外观体积小,可长时间使用能源。
能承受较大的负载;没有复杂的传导机构;在室内空气可以保证安全,动作灵敏,操作,调节简单;过载保护简单、可靠。
3.2CK6163数控车床液压系统选型
1液压回路的选择
根据液压系统的设计要求,液压系统采用开放的电路,即执行器（即液压缸）所以回油箱,工作介质通过冷却、油降水又进了进口液压泵,然后循环工作。
2液压油的选择
由于这种设计液压系统的普通液压系统,所以选择矿物油式液压油为介质。
根据室内的工作状况,而北方冬季和夏季的工作温度变化较大的特点,冬季选择N32机械混合#液压油,夏天选择N46#液压油,通过液体YWZ-80T可观察到的油位和油温。
液压油应该每六个月替换一次,清除油箱垃圾。
3实现元件的选择
根据运动分析液压系统,这种设计,实现运动是直线运动,它可以使用活塞式液压缸或活塞液压缸。
因为只有要求一个方向的工作,扭转回来,于是单一液压缸活塞杆,因为承载和活塞杆轴线并拢,故不必用柱塞缸。
4液压泵的选择
根据设计要求的液压系统,这个系统最高压力p=4.5帕,原因是可以采用双叶片泵功能或齿轮油泵。
3.3执行元件的工作参数的确定
此设计主要以卡盘为主，所以在液压系统中确定液压缸的参数计算与结构设计，省略了液压尾座液压缸、液压中心架液压缸的参数及计算
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;
液压缸参数计算：
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φ6通用液压阀,流量为40L/min,压力为20MPa。
液压卡盘一般选用德川MS105-MS200、获取信息流量为20分钟压力的L/4MPa可以当选VPVC-F40叶片泵低压。
根据其压力、流量特性曲线要求电机功率,最高1.5千瓦。
根据流量和压力可以选择液压阀规格型号。
我们选择直径为φ6一般液压阀、流动的40升/分钟,20MPa的压力。
图1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
第四章液压站的设计
4.1液压缸
4.1.1液压缸的分类
液压缸以压力液压泵输出可以转换的实现机械部件,它主要用于输出线性运动（包括摆动）。
液压缸有多种类型的分类。
根据结构特点,它可以分为活塞、柱塞式和摆动三类。
根据模式的行动,可以分为单作用类型和双作用式两种。
单一的作用式液压缸只能使活塞（或柱塞）做单一的方向,是只会导致压力油液压缸的一腔方向它必须靠外力来实现。
双作用液压缸类型,在两个方向上运动而产生的石油压力推动实现，所以选择双作用液压缸类型。
液压缸的主要参数,包括工程液压缸的压力,液压缸活塞杆直径直径和活塞最大行程
4.1.2液压缸的参数
表一、液压缸的具体参数
液压缸公称压力系列
（GB/T7938-1987）（MPa）
0.63，1.0，1.6，2.5，4，6.3，10，16，25，31.5，40.0
液压缸内径系列
（GB/T2348-1993）（mm）
8,10,12,16,20,25,32,40,50,63,80,（90）,100,（110）,125,（140）,160,200,250,2850,320,360,400,500
液压缸活塞杆外径尺寸系列（GB/2348-1993）（mm）
4，5，6，8，10，12，14，16，18，20，22，25，28，32，36，40，45，50，56，63，70，80，90，100，110，125，140，160，180，200，220，250，280，320，360
液压缸行程系列（GB/2349-1980）（mm）
第一系列
25，50，80，100，125，160，200，250，320，400，500，630，800，1000，1250，1600，2000，2500，3200，4000
第二系列
40，63，90，110，140，180，220，280，360，450，550，700，900，1100，1400，1800，2200，2800，3600
第三系列
240，260，300，340，380，420，480，530，600，650，750，850，950，1050，1200，1300，1500，1700，1900，2100，2400，2600，3000，3400，3800
4.2液压泵
4.2.1液压泵的介绍
液压泵是能源装置的液压系统,即权力组件。
为液压传动提供加压液体的一种液压元件，是泵的一种。
它的作用是将原动机的油的压力可以转换成机械能,系统提供一定的压力和流量的液压油,拖动负载或工作。
影响液压泵的使用寿命因素很多，除了泵自身设计、制造因素外和一些与泵使用相关元（如联轴器、滤油器等）的选用、试车运行过程中的操作等也有关。
常用的类型的液压泵:
1可以调整是否根据流量可分为:
变量泵、定量泵，输出流量可以根据需要调整称为变量泵,流量不能调节称为定量泵。
2根据液压系统中常用的泵的结构分为:
齿轮泵、叶片泵、柱塞泵。
3齿轮泵:
更小、更简单的结构,对液压油的清洁度要求不严,价格便宜,但泵轴是平衡,磨损得很厉害,渗漏是更大的。
叶片泵:
分为双叶片泵功能的单一功能和叶片泵。
该泵是即使、运转平稳、噪音小、压力和体积比齿轮泵效率高,结构比齿轮泵复杂。
液压泵的内部结构活塞泵:
容积效率高、渗漏、高压下可以小的工作,最大功率的液压系统;但复杂的结构、材料及加工精度高,石油的价格,纯洁的高需求。
一般在齿轮泵和叶片泵不能满足测量要求使用活塞式水泵。
还有其他形式的液压泵,如螺杆泵,等等,但是作为上述三种常见的液压泵。
4.2.2液压泵的选用
液压泵在选用时一般有三种选择，联轴器、液压油箱、滤油器。
油压泵轴驱动不能承受径向力和轴向力,所以不允许直接安装滑轮轴、齿轮、链轮,通常用联轴器来连接驱动轴和泵轴驱动。
制造业的原因,泵和耦合同轴超标、装配和偏见与速度的离心泵改善增加变形耦合、畸形和离心力的增加。
导致恶性循环,结果振动噪声,从而影响了泵的使用寿命。
此外,还有如耦合列销松动失败收紧,橡胶圈磨损破裂不及时更换和影响因素。
液压油缸液压系统中的主要角色是进行存储、散热、分离液压油包含在空气和消除泡沫。
选择要考虑其容量的油箱第一、通用移动设备的最大程度的利用流泵2~3次,固定设备需要3~4倍，其次考虑油箱油的油量,当系统所有液压油缸在油罐出表面不得小于最小油位,当油缸后缩油面不得高于最高油位，最后考虑油箱结构,传统的燃料箱的隔板和不能降低污垢,沿纵向轴线油箱应该安装一个垂直分区，分隔板一端和油箱端板之间留有空位使隔板两边空间连通,液压泵油的进出油口的连接方面装饰分区两侧,使进油和回油距离最远，液压油缸更多一些的冷却效果。
油过滤器的选择一般在10个μm颗粒大小的影响污染物泵不明显,超过了10个μm,尤其是在40μm以上泵的使用寿命将有明显影响。
液压油污染的固体颗粒在泵极易相对运动部件表面磨损加剧,以此来减少石油管道安装的污染水平。
过滤精度要求:
轴向柱塞泵10~15μm,25μm叶片泵、齿轮泵40μm。
泵磨损可以控制污染在允许范围之内。
目前广泛使用管精度高,可以延长寿命的水泵。
4.3液压油箱
1、隔板
（1）作用液压油流量增长周期时间,去除杂质沉淀,分离,消除水、空气和调整温度,吸收液压油压力波动及防止液体表面波。
（2）安装形式安装多种形式的分区,可以把隔板设计成低于液压油的表面,它的高度是最低的油面三分之二,使液压油从上面隔板通过，还可以设计成高于液压油的表面,即使隔板和油箱为一体,到吸出油管和返回油管以下，使液压油经沉淀冷却后从隔板侧面流过。
，这种方式更便于处理和清洗油箱，液压油缸设计,使用此方法。
（3）过滤网的配置过滤网设计成液压油缸内部在两个位置,使吸油管与回油管是分开的,所以液压油可以通过一个过滤器。
过滤网经常使用50-about100次的金属网。
2、吸油管与回油管
（1）回油管出口回油管形式有直口、出口斜口、弯管口、用直扩压器出口的几种形式,斜口的应用很广泛,一般就是
斜口。
为了防止液面波动,可以在回油管口装扩散器。
回油管放置在液体表面以下,与油箱底部的距离是400毫米,回油管放置在液体表面以下。
（2）吸油管吸入管前设置油过滤器,其精度为100-200目的网类型或行间距类型机油滤清器。
油过滤器和内胆底部,声音为40毫米的距离。
防止吸油纸卷成液压空气吸入或液压油缸油面搅拌,油混合气泡,吸进下面的吸油管液压油。
（3）吸油管与回油管的方向为了使油有流动的流方向,综合考虑隔板、真空软管和返回管道配置,尽可能把吸油软管和回油管分开使用,只是为了不让回油管压力波动影响到吸油管吸油,吸油管和回油管的斜口方向应该保持同一方向。
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。
油箱在液压系统中的主要功用是：
存储共系统循环油、分销系统工作过程中产生的热量、释放混在油液中的气体、为系统中安装的组件提供的位置，除去油箱里的油都应及时降水污垢,油必须制作油箱与液压系统清洁度要求的油
第五章卡盘的设计
5.1夹具的结构原理
根据夹具的作用,结构特征的夹具的组件可以分为以下几类:
（1）位置组件和定位装置;
（2）夹紧组件和定位装置（或说夹紧机构）;
（3）夹具体;
（4）刀、指导组件和设备（包括工具以指导组件,刀装置和建模设备等）;
（5）分裂的设备;
（6）其他组件和设备（包括固定在每部分的相互联系和机床夹具和连接cinch的紧固螺钉、销、键和各种处理等）;
每个夹具并不是所有的各种各样的组件,比如手夹具是没有动力装置,普通车床夹具未必是一个指导组件和索引工具设备。
相反地,根据加工要求,一些夹具还需要其他设备和机构,例如在一些自动化的夹具必须有上下
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