钻孔组合机床液压系统的优化设计与分析(附件)【字数：15451】
摘 要摘 要钻孔组合机床作为专业的零件加工设备，在加工大中型箱体类、轴类和孔类零件时有着很高的效率，液压系统作为组合机床控制部件的重要组成部分，对其进行优化改进可以让组合机床的整体性能得到提升，能够有效的减少系统压力不稳定、速度失控、系统失灵、泄漏、温升异常、机床振动和噪声等常见故障产生的几率，提高零件加工效率。本文通过对钻孔组合机床液压系统结构以及仿真结果的分析，对液压系统管路结构进行优化。使用更高效的液压元件，使液压系统在小流量的工作状态下运动更稳定。并对优化前后的液压系统进行压力损失计算，结果显示优化后的液压系统的压力损失有明显的降低。优化后的液压系统修复了快退时，进给液压缸的压力和流量剧烈波动的问题。系统各个工况下的运动曲线更加平滑。机床作为各加工企业的基础设备，不断地更新换代，只会提高生产成本。通过对液压系统的改进，提高机床生产效率，减少企业经济损失。关键词钻孔组合机床；液压系统；优化；压力损失；AMESim仿真
Keywords:?drilling machine；hydraulic system；optimization；pressure loss； AMESim simulation 目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 国内外研究现状分析 1
1.3 本文的主要研究内容 2
1.4 本文的章节安排 3
第二章 基本钻孔组合机床液压系统分析及仿真 4
2.1 钻孔组合机床液压系统工作原理 4
2.2 液压系统仿真建模与参数设置 5
2.2.1 仿真建模 6
2.2.2 模型的参数设置 10
2.3 仿真分析与优化方案提出 13
2.3.1 仿真结果分析 13
2.3.2 系统压力损失计算 16
2.3.3 系统改进方向 20
第三章 钻孔组合机床液压系统优化设计 22
3.1 液压系统优化方案的建立 22
3.1.1 初步优化方案分析 22
3.1.2 改进后的优化方案 26
3.2 优化方案的仿真建模 28
3.3 优化方案压力 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
损失计算 30
第四章 优化方案与原系统分析比较 34
4.1 进给缸分析比较 34
4.2 系统性能及压力流量分析比较 35
结 论 38
致 谢 39
参考文献 40
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
近年来，随着科学技术的不断发展提高，机械制造业的生产技术水平也有了巨大的提升，为国家的基础建设提高了充足的原料，促进了经济的发展。机械加工作为制造业的一个重要组成部分，对其进行研究，优化也成为当前机械制造发展的重要需求。工业技术的提升到来的是需求的提高，如今，只具有单一性能的通用车床已经不能满足复杂零件加工的要求，而组合机床在加工精度，加工范围等方面均有巨大的提升优势[1]。但优秀的性能带来的是技术垄断与价格昂贵，受限于核心技术的垄断，新型机床只能通过进口的形式从国外引进，这就使制造成本大幅提升。通过对组合机床液压系统的优化改进研究，可以让机床通过更换少量零件或者改变管路连接的方式，在较低的成本下对其进行改良优化，以提高机床的加工性能。
液压系统作为组合机床控制部件的重要组成部分，在工程机械中有着广泛的应用。液压传动主要采用油管连接，而油管连接的方式让传动机构的布置更加灵活方便，通过在关键支路加装溢流阀可以有效地实现液压系统的过载保护，且液压传动通过各种控制阀可以实现自动化和各种复杂的自动循环工作过程。但液压传动相比机械传动也有其不足的地方，由于采用油液传递动力，系统必须面临油液泄漏的问题，并且油液对温度的变化也非常敏感，温度改变，油液粘性发生变化，系统稳定性也会受到影响，所以液压传动不适合用在温度变化明显的地方。因此机床液压系统的改良可以对组合机床整体起到优化作用[2]。
1.2 国内外研究现状分析
经过查阅发现，最早的组合机床是由美国在1911年研究制造出来，主要用来加工汽车零件，但其带来的加工优势使其在20世纪30年代被其他国家引进并迅速发展。随后通过制订通用部件标准，提高了不同制造商的通用部件的互换性，使用户对机床的使用和维修更加方便，对机床的发展与推广起到很大的作用[3]。
随着科技的发展，为了适应现代制造工程的要求，组合机床开始向高精度，高效率和高自动化方向发展。通过不断的创新研究与优化改良过程中，新技术不断成熟稳定得到实际的应用，组合机床结构组成也越发完善。80年代后，随着国外加工技术的发展，对组合机床的发展提出了综合性的要求。通过改良使组合机床在加工精度与配置的多样性有了极大地提升，机床加工工序的高效化与集中化，并实现了组合机床的智能化控制，组合机床技术的运用更加广泛与成熟。
21世纪后，世界经济进入飞速发展阶段，机械制造业的发展迎来了最大的一次挑战，也是一次很好的改进机会。我国作为发展中国家，组合机床制造水平与发达国家仍有着很大的差距，特别是高精度机床与专用机床极度依赖进口，这就使得制造成本的大幅提高。所以根据市场要求对组合机床的优化研究有着很大的必要。
组合机床最早被研究生产出来是用于汽车零件的加工制造，而我国人民对出行要求的提高促进了汽车的销售，使得汽车制造行业的需求得到了提高，这无疑是促进了机械加工技术的发展[4]。在我国，组合机床也已经有30多年的发展历史，对组合机床各方面的研究和生产都具备相当的基础，其应用也已经深入到各个行业。可以说组合机床是目前实现机械制造业产品更新，改造机械加工技术，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。同时基于市场需求，企业工厂一方面需要提升工厂产能，一方面也要降低生产成本，减少能源消耗，降低污染，因此组合机床作为工序集中的生产机器，仍然有必要对其进行改进，提高工序集中程度。如对其控制系统进行改良，改变支承结构，从而提高生产产能，降低成本获得更大的经济效益。
1.3 本文的主要研究内容
本文通过仿真建模对组合机床的液压系统进行分析，改善其管路结构，使系统整体性能提升。钻孔组合机床是以独立的的通用部件为基础，并装配有按工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床[5]。它一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍，由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期，因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线钻孔组合机床应用范围较广，机加工攻丝、钻孔环节作为深加工的必要环节，具有使用普遍性，而加工专用方面，钻孔组合机床一次可以加工几个乃至十几个孔或螺纹，不需要频繁使用夹具定位，既减少了误差，也可大批量生产[6]。因此企业需要选择效率、性能优秀的组合机床来提高生产效率、降低生产成本。液压系统作为钻孔组合机床传动系统的重要组成部分，其性能的高低影响到机床传动系统乃至整个机床的工作表现，必须经过科学严谨的设计来使液压系统更好地满足机床的使用要求。通过对液压系统的优化设计可以有效的减少压力不稳定、速度失控、系统失灵、泄漏、温度升高异常和振动与噪声等常见故障产生的几率。通过AMESim软件的建模仿真可以直观的分析出液压系统在工作过程中出现的问题，并由此提出初级方案，最后通过比较得出优化方案。
Keywords:?drilling machine；hydraulic system；optimization；pressure loss； AMESim simulation 目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 国内外研究现状分析 1
1.3 本文的主要研究内容 2
1.4 本文的章节安排 3
第二章 基本钻孔组合机床液压系统分析及仿真 4
2.1 钻孔组合机床液压系统工作原理 4
2.2 液压系统仿真建模与参数设置 5
2.2.1 仿真建模 6
2.2.2 模型的参数设置 10
2.3 仿真分析与优化方案提出 13
2.3.1 仿真结果分析 13
2.3.2 系统压力损失计算 16
2.3.3 系统改进方向 20
第三章 钻孔组合机床液压系统优化设计 22
3.1 液压系统优化方案的建立 22
3.1.1 初步优化方案分析 22
3.1.2 改进后的优化方案 26
3.2 优化方案的仿真建模 28
3.3 优化方案压力 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
损失计算 30
第四章 优化方案与原系统分析比较 34
4.1 进给缸分析比较 34
4.2 系统性能及压力流量分析比较 35
结 论 38
致 谢 39
参考文献 40
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
近年来，随着科学技术的不断发展提高，机械制造业的生产技术水平也有了巨大的提升，为国家的基础建设提高了充足的原料，促进了经济的发展。机械加工作为制造业的一个重要组成部分，对其进行研究，优化也成为当前机械制造发展的重要需求。工业技术的提升到来的是需求的提高，如今，只具有单一性能的通用车床已经不能满足复杂零件加工的要求，而组合机床在加工精度，加工范围等方面均有巨大的提升优势[1]。但优秀的性能带来的是技术垄断与价格昂贵，受限于核心技术的垄断，新型机床只能通过进口的形式从国外引进，这就使制造成本大幅提升。通过对组合机床液压系统的优化改进研究，可以让机床通过更换少量零件或者改变管路连接的方式，在较低的成本下对其进行改良优化，以提高机床的加工性能。
液压系统作为组合机床控制部件的重要组成部分，在工程机械中有着广泛的应用。液压传动主要采用油管连接，而油管连接的方式让传动机构的布置更加灵活方便，通过在关键支路加装溢流阀可以有效地实现液压系统的过载保护，且液压传动通过各种控制阀可以实现自动化和各种复杂的自动循环工作过程。但液压传动相比机械传动也有其不足的地方，由于采用油液传递动力，系统必须面临油液泄漏的问题，并且油液对温度的变化也非常敏感，温度改变，油液粘性发生变化，系统稳定性也会受到影响，所以液压传动不适合用在温度变化明显的地方。因此机床液压系统的改良可以对组合机床整体起到优化作用[2]。
1.2 国内外研究现状分析
经过查阅发现，最早的组合机床是由美国在1911年研究制造出来，主要用来加工汽车零件，但其带来的加工优势使其在20世纪30年代被其他国家引进并迅速发展。随后通过制订通用部件标准，提高了不同制造商的通用部件的互换性，使用户对机床的使用和维修更加方便，对机床的发展与推广起到很大的作用[3]。
随着科技的发展，为了适应现代制造工程的要求，组合机床开始向高精度，高效率和高自动化方向发展。通过不断的创新研究与优化改良过程中，新技术不断成熟稳定得到实际的应用，组合机床结构组成也越发完善。80年代后，随着国外加工技术的发展，对组合机床的发展提出了综合性的要求。通过改良使组合机床在加工精度与配置的多样性有了极大地提升，机床加工工序的高效化与集中化，并实现了组合机床的智能化控制，组合机床技术的运用更加广泛与成熟。
21世纪后，世界经济进入飞速发展阶段，机械制造业的发展迎来了最大的一次挑战，也是一次很好的改进机会。我国作为发展中国家，组合机床制造水平与发达国家仍有着很大的差距，特别是高精度机床与专用机床极度依赖进口，这就使得制造成本的大幅提高。所以根据市场要求对组合机床的优化研究有着很大的必要。
组合机床最早被研究生产出来是用于汽车零件的加工制造，而我国人民对出行要求的提高促进了汽车的销售，使得汽车制造行业的需求得到了提高，这无疑是促进了机械加工技术的发展[4]。在我国，组合机床也已经有30多年的发展历史，对组合机床各方面的研究和生产都具备相当的基础，其应用也已经深入到各个行业。可以说组合机床是目前实现机械制造业产品更新，改造机械加工技术，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。同时基于市场需求，企业工厂一方面需要提升工厂产能，一方面也要降低生产成本，减少能源消耗，降低污染，因此组合机床作为工序集中的生产机器，仍然有必要对其进行改进，提高工序集中程度。如对其控制系统进行改良，改变支承结构，从而提高生产产能，降低成本获得更大的经济效益。
1.3 本文的主要研究内容
本文通过仿真建模对组合机床的液压系统进行分析，改善其管路结构，使系统整体性能提升。钻孔组合机床是以独立的的通用部件为基础，并装配有按工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床[5]。它一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍，由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期，因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线钻孔组合机床应用范围较广，机加工攻丝、钻孔环节作为深加工的必要环节，具有使用普遍性，而加工专用方面，钻孔组合机床一次可以加工几个乃至十几个孔或螺纹，不需要频繁使用夹具定位，既减少了误差，也可大批量生产[6]。因此企业需要选择效率、性能优秀的组合机床来提高生产效率、降低生产成本。液压系统作为钻孔组合机床传动系统的重要组成部分，其性能的高低影响到机床传动系统乃至整个机床的工作表现，必须经过科学严谨的设计来使液压系统更好地满足机床的使用要求。通过对液压系统的优化设计可以有效的减少压力不稳定、速度失控、系统失灵、泄漏、温度升高异常和振动与噪声等常见故障产生的几率。通过AMESim软件的建模仿真可以直观的分析出液压系统在工作过程中出现的问题，并由此提出初级方案，最后通过比较得出优化方案。
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