摘 要

刀具刃磨机是进行自动磨削操作的机床。设备液压系统主要涉及的是液压系统的设计与计算，包括：集成块零件与装配设计、液压站的装配设计以及液压缸与油箱等部件的设计与计算等等。本课题应用CAD制图代替传统手绘，图纸更加精确。同时采用集成块设计，缩短了开发周期，易于修改。在设计的过程中根据相关设计参数获取相关数据，并参考有关专业资料，吸取前人的设计经验，并根据客观实际和掌握的知识加以改进，最终在指导老师的帮助下完成刀具刃磨机液压系统的整个设计。

本课题所设计的液压系统采用2.5MPa的系统压力，不仅简化了整个集成块以及液压系统的设计，而且设计出的液压系统易于维修、操作安全、结构简单、移动方便、成本低廉。

关键词：车刀刃磨机；液压系统设计；集成块；液压站

DESIGN OF HYDRAULIC SYSTEM OF TOOL SHARPENING MACHINE

ABSTRACT

The title of this subject is the design of hydraulic system of tool sharpening machine. The main part of hydraulic system are design and calculation of hydraulic system. They are include design of integrated block parts and assembly, hydraulic station and the units of hydraulic cylinder and tank. This subject uses CAD drawings instead of traditional drawings, making it more accurate. Also, it adopts integrated block design, cutting down the development cycle and becoming easier for modify. According the relevant parameters to access relevant data during the process of design, and consulting lots of domestic and foreign data, the subject finally finished in the help of guiding professor.

This design of hydraulic system uses 2.5 MPa system pressures, so as to simplify the whole design of integrated block and hydraulic system, and have more advantages such as easy for maintenance, safer operation and simple construction, low cost and convenient to move.

Key words: Cutting machine tools; Hydraulic system design; Integrated block; Hydraulic station

目 录

摘 要

ABSTRACT

第1章 绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究的发展及现状

1.2.1国外研究的发展及现状

1.2.2国内研究的发展及现状

1.3课题的主要研究目标及内容

1.3.1课题的研究目标

1.3.2课题的研究内容

1.4论文的主要结构

1.5本章小结

第2章 设计简介及概述

2.1 刀具刃磨机的原理概述

2.1.1 主机功能简介

2.1.2 液压系统的组成及工作原理

2.1.3 液压泵组

2.1.4 液压缸工作回路原理

2.2液压传动与控制的优缺点

2.2.1 主要优点

2.2.2 主要缺点

2.2.3 电控系统

2.3 液压系统的特点

第3章 液压系统的设计与计算

3.1 液压系统的设计原则及依据

3.1.1 液压系统的设计原则

3.1.2 液压系统的设计依据

3.2 液压系统的计算

3.2.1明确设计要求，进行工况分析

3.2.2液压系统主要参数

3.2.3液压缸几何参数确定

3.2.4液压缸推力和流量计算

3.2.5活塞杆直径验算

3.2.6液压缸长度及壁厚确定

3.2.6液压缸外径的计算

3.2.7液压缸缸底和缸盖的计算

3.2.8液压缸进出油口尺寸的确定

3.3 液压系统的设计

3.3.1液压泵和电动机的选择

3.3.2电机选择

3.3.3确定各类控制阀

3.3.4确定油箱容量与结构

3.3.5选用液压油

第4章 液压传动机构的设计与计算

4.1液压缸结构设计

4.1.1液压缸缸体与缸盖的连接结构

4.1.2活塞与活塞杆的连接结构

4.1.3活塞与缸体的密封形式

4.1.4活塞杆的导向装置与密封、防尘装置

4.1.5最小导向长度确定

4.1.6防尘装置

4.1.7液压缸的缓冲装置

4.1.8液压缸的排气装置

4.2液压缸的主要零件的材料和技术要求

4.2.1缸体选用45号的铸钢

4.2.2缸盖选用Q235

4.2.3活塞选用耐磨铸铁

4.2.4活塞杆选用实心杆材料为45号钢

第5章 集成块装置的设计

5.1 概述及特点

5.1.1 集成块的一般结构与设计原则

5.1.2 集成块的特点

5.2 集成块回路设计

5.2.1集成块装置的设计步骤

5.3 集成块的设计

5.3.1公用油道孔的选定

5.3.2集成块块数的确定

5.3.3油孔直径的确定

5.4.4油孔最小间隙的确定

5.4.5集成块外形尺寸的确定

5.4.6元件在集成块上的布置

5.4.7底板和顶盖的设计

第6章 液压站装置的设计

6.1油箱装置的设计

6.1.1油箱有效容积的确定

6.1.2油箱容积的验算

6.1.3油箱的结构设计

6.1.4油箱体

6.1.5油箱底部

6.1.6油箱隔板

6.1.7油箱盖

6.1.8油箱的防噪音问题

6.1.9其它注意事项

6.2液压泵装置的设计

6.2.1液压泵的安装方式

6.2.2液压泵与电机的联接

6.2.3电机的安装

6.3其它辅助元件的选择

6.3.1空气过滤器的选择

6.3.2液位计的选择

6.3.3管路和管接头的选择

6.3.4蓄能器的选择

6.3.5布置液压系统管道时应注意的问题

7总结与展望

7.1总结

7.2展望

致 谢

参考文献

绪论

1.1研究背景

液压技术作为实现传动与控制的现代机械设备中的重要技术手段在世界各工业、经济领域得到了十分广泛的应用[^[1]]。与其他传动控制技术相比，液压技术有很多优势：能量密度更高、速性更好、调速范围更大、配置更加灵活方便、工作更稳快、更便于控制、拥有良好的过载保护、实现自动化和机电液一体化整合更加完全且系统设计制造和维护操作方便等[^[2]]。以上的种种优势其成为现代机械中不可或缺的重要一部分。

数控车刀刃磨机床是一种按输入程序进行自动磨削操作的机床，可以调整：车刀个角度的刃磨、车刀前刀面的刃磨、车刀断屑槽的刃磨、车刀刃口形式的修磨、车刀刀尖的修磨、车刀的研磨、车刀的重磨以及粗精车刀的刃磨[^[3]]。刀片的分度依靠步进电机实现，刀片的形状依靠凸轮靠模来实现，刀片的后角由工作台的回转来实现，刀片的定位依靠V形块来实现[^[4]]。据不同的刀片更换不同的凸轮、V形块。在机床的运动中，除上料、刀片夹紧、下料为手动外，其余运动都按设计人员编写的程序自动控制[^[5]]。该机床中，刀片的定位、夹紧、工作台的回转、锁紧等动作，都是依靠液压系统来实现。

1.2国内外研究的发展及现状

数控车刀刃磨机床的出现打破了以往刀具只能依靠人工在砂轮机上修磨，或是由刀具厂家回收修磨的局限，解放和发展了生产力[^[6]]。随着机械行业的蓬勃发展，各类机械都在越来越自动化，操作越来越便捷。而现代机床向自动化方向发展的趋势则也在日益加强，过去的美好愿望——用高性能的机床简单地加工出高精度的零件终于得以实现[^[7]]。高速发展的现代化的机械加工对刀具的要求则变的更高，相对于刀具的成本也就在不断增加，所以刀具的重新修磨就显得更加重要！在切削加工中，随着切削的进行，刀尖逐渐磨损，虽然一部分磨损严重的的刀具必须要报废，但大部分刀具经重磨后还可继续使用一段时间[^[8]]。不仅如此，对刀具的精度、使用寿命和刀具的结构等要求越来越严格，刀具成为了影响加工能力和生产效率的关键因素[^[9]]。而不断更换昂贵的刀具带来的生产成本增大问题也是急需解决的。因此，用于修磨刀具的刃磨机行业越来越得到加工制造业的需要和认可。同时液压传动与控制系统是一项现代发展起来的新技术，为生产发展带来了更加方便，安全的动力[^[10]]。因此在今后的发展中，我们能否真正完全掌握这门新兴技术就显得尤为重要。

1.2.1国外研究的发展及现状

国外的刀具刃磨技术发展较早，到目前已经得到了相对完善的推广，发展到今天形成了以矫正性刃磨、维护性刃磨和预防性刃磨为主的多种打磨方式[^[11]][^[12]]。三种方式交叉使用，其中预防性刃磨是应用最普遍、打磨效果最好的一种方式。小型人刃磨机一般指含有6个一下摸头的刃磨机，该种设备多为手扶式或固定式打磨机[^[13]][^[14]]。大型及中型设备的生产研究一般多集中于德国、美国、澳大利亚、日本等发达国家，而我国在这方面的研究还远远落后于这些国家[^[15]]。

1.2.2国内研究的发展及现状

我国的数控刃磨机技术相对于国外起步较晚，国内主要以手动小型刃磨机设备对刀具进行维护[^[16]][^[17]]。近些年，通过向国外学习，引进国外先进的数控刃磨机，国内开始了对刃磨机系统的大量研究，尤其在液压传动、数控技术等方面发展更为迅速[^[18]][^[19]]。为了更好的提高机械行业的整体水平，我国积极开展对基础技术的研究，因此在数控刀具刃磨技术方面的研究具有重大的意义[^[20]][^[21]]。

1.3课题的主要研究目标及内容

1.3.1课题的研究目标

本车刀刃磨机液压系统设计目标为，要求可调整多边形刀片的主刃、刀尖圆角及其后角，主机与油箱分离，便于油箱清理，并且油液的温度不影响主机的精度，所有液压元件采用块式集成，装在油箱上，便于保养维护，操作简便。

1.3.2课题的研究内容

主要设计技术内容：