數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

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1、 數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 本論文針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外數(shù)控車(chē)床的現(xiàn)狀、發(fā)展動(dòng)態(tài)和發(fā)展方向及其在現(xiàn)代工業(yè)中的重要作用，運(yùn)用液壓元件的基本理論，對(duì)其主關(guān)鍵結(jié)構(gòu)液壓系統(tǒng)箱進(jìn)行了原理分析和優(yōu)化設(shè)。根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)際需要，對(duì)車(chē)床液壓系統(tǒng)開(kāi)展研究，并對(duì)液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)元件和液壓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。并介紹了一種在三爪卡盤(pán)上加裝擺動(dòng)式液壓缸和平面螺旋機(jī)構(gòu)的螺旋擺動(dòng)式液壓缸增力機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。敘述了主要的設(shè)計(jì)步驟和參數(shù)的確定。 關(guān)鍵詞：數(shù)控車(chē)床 液壓油泵 液壓油缸 液壓控制閥 三爪卡盤(pán) 性能分析 參數(shù) 優(yōu)化設(shè)計(jì) Abstract The present paper in v

2、iew of the present domestic and foreign numerical control lathe present situation, the development tendency and the development direction and in the modern industry vital role, the utilization hydraulic unit basic theory, has carried on the static analysis and the optimized design to its important s

3、tructure lathe bed, then achieved the instruction designs and enhances the numerical control lathe technical performance the goal. According to the design actual need, the method of hydraulics systems used in the actual project the related theory and the realization principle has carried on the ela

4、boration, and has carried on the lathe bed champing and drive module design as well as the optimized design. The research process mainly divides into hydraulic system analysis and hydraulic control of the optimization designs, obtained the lathe bed static stress and the strain, and has carried on

5、the optimized design to the lathe bed structure, has carried on a more scientific appraisal to the product. Key word：Numerical control lathe ;Hydraulic pumps ;Hydraulic cylinders ;control valves;performance analysis ;Optimized design I 目錄 摘 要 I Abstract II 第一章 概 論 - 1 - 1.1 液

6、壓技術(shù)的歷史發(fā)展 - 1 - 1.2 國(guó)內(nèi)數(shù)控車(chē)床的現(xiàn)狀和發(fā)展前景 - 1 - 1.3研究的對(duì)象和研究的方法 - 3 - 第二章 液壓系統(tǒng)的組成 - 4 - 2.1液壓系統(tǒng)組件的設(shè)計(jì)步驟 - 4 - 2.2 技術(shù)參數(shù)確定 - 4 - 2.3主傳動(dòng)系統(tǒng)方案的確定 - 5 - 2.4液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 5 - 2.5擬定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖 - 6 - 第三章 液壓站的設(shè)計(jì) - 9 - 3.1液壓缸的參數(shù)及設(shè)計(jì) - 9 - 3.1.1液壓缸的分類(lèi) - 9 - 3.1.2液壓缸的主要參數(shù) - 9 - 3.1.3 液壓缸的設(shè)計(jì)和計(jì)算 - 11 - 3.2 液壓缸主要零件的材

7、料和技術(shù)要求 - 11 - 3.2.1 缸體 - 11 - 3.2.2 活塞 - 11 - 3.2.3活塞桿 - 12 - 3.2.4活塞桿直徑的計(jì)算 - 12 - 3.3 液壓泵 - 13 - 3.3.1液壓泵概述 - 13 - 3.3.2液壓泵的安裝方式 - 13 - 3.3.3液壓泵的選擇 - 13 - 3.3.4電動(dòng)機(jī)與液壓泵的連接方式 - 14 - 3.4 液壓油箱 - 14 - 3.4.1液壓油箱的作用 - 14 - 3.4.2液壓油箱的外形尺寸 - 14 - 3.4.3液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 14 - 3.5集成化設(shè)計(jì) - 15 - 3.6化

8、的工作要求 - 16 - 第四章 三爪卡盤(pán)的設(shè)計(jì) - 17 - 4.1夾具的特點(diǎn) - 17 - 4.2夾具的基本結(jié)構(gòu)和原理 - 20 - 4.3三爪卡盤(pán)螺旋擺動(dòng)式液壓缸增力機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和原理 - 20 - 4.4主要參數(shù)確定與結(jié)構(gòu)計(jì)算 - 22 - 4.5夾具在安裝和操作時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng) - 23 - 4.6誤差分析 - 24 - 第五章 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算及維護(hù) - 26 - 5.1性能驗(yàn)算 - 26 - 5.2系統(tǒng)維護(hù) - 26 - 小結(jié)體會(huì) - 27 - 致謝 - 28 - 參考文獻(xiàn) - 29 - 第一章 概 論 1.1 液壓技術(shù)的歷史發(fā)展

9、 液壓傳動(dòng)相對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)來(lái)說(shuō)是一門(mén)新技術(shù)，但從1650年巴斯卡提出靜壓傳遞遠(yuǎn)離，1795年英國(guó)的約瑟夫布拉默利用這一原理在英國(guó)制成了世界上第一臺(tái)水壓機(jī)，使液壓技術(shù)開(kāi)始進(jìn)入工程領(lǐng)域算起，已有兩三百年的歷史了。到了20世紀(jì)30年代才較普遍地用于機(jī)械、機(jī)床及工程領(lǐng)域。在第二次世界大戰(zhàn)期間，由于軍事工業(yè)迫切需要響應(yīng)迅速、精度高、功率大的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和伺服機(jī)構(gòu)，以裝備各種飛機(jī)、坦克、大炮和軍艦，提高它們的使用性能，因此各種高壓元件獲得了進(jìn)一步的發(fā)展，并出現(xiàn)了伺服閥。這里值得一提的是美國(guó)馬塞諸塞州理工學(xué)院的布萊克本、李等人對(duì)于高壓場(chǎng)合的液壓?jiǎn)栴}以及伺服控制問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究，大約于1958年他們研制出了

10、電液伺服閥。當(dāng)前液壓技術(shù)在高速、高壓、大功率、高效率、低噪聲、經(jīng)久耐用及高度集成化等各項(xiàng)要求方面都取得了重大進(jìn)展，在完善比例控制、伺服控制、數(shù)字控制等技術(shù)上也有了許多新成就。 由于伺服閥造價(jià)高、抗污染能力弱，后來(lái)又發(fā)展了比例閥和比例泵。我國(guó)路甬祥博士在比例技術(shù)上的5項(xiàng)發(fā)明，是20世紀(jì)80年代液壓技術(shù)的新突破。 1.2 國(guó)內(nèi)數(shù)控車(chē)床的現(xiàn)狀和發(fā)展前景 近年來(lái)，我國(guó)數(shù)控車(chē)床生產(chǎn)一直保持兩位數(shù)增長(zhǎng)。2002年產(chǎn)量居世界第四。但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)車(chē)床數(shù)控化率還不高，目前生產(chǎn)產(chǎn)值數(shù)控化率不到30％ ；消耗值數(shù)控化率還不到50％ ，而發(fā)達(dá)國(guó)家大多在70％ 左右。國(guó)產(chǎn)數(shù)控車(chē)床到2000年可供品

11、種為700多種，接近數(shù)控車(chē)床品種的50％ ，其中占產(chǎn)量70％ 的是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床。最高轉(zhuǎn)速一般在2000r／min，個(gè)別轉(zhuǎn)速達(dá)8000r／min， 坐標(biāo)定位精度一般在0．01mm，重復(fù)定位精度在0．005mm，工作精度圓度在0．01—0．005mm 之間， 表面粗糙度Ra0．8—1．61xm。長(zhǎng)城車(chē)床廠(chǎng)CK7815C液壓系統(tǒng)最高轉(zhuǎn)速3 500r／min，快速行程X軸9m／min，z軸12m／min，定位精度X軸0．016mm，z軸0．025mm， 工作精度圓度0．007mm，表面粗糙度Ra<1．6 m。國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)MTBF可靠性大都超過(guò)1萬(wàn)小時(shí)，但國(guó)際上先進(jìn)企業(yè)數(shù)控系統(tǒng)MTBF已達(dá)8萬(wàn)小時(shí)。國(guó)

12、產(chǎn)數(shù)控車(chē)床、加工中心MTBF有少數(shù)廠(chǎng)達(dá)500h，但國(guó)際先進(jìn)水平已達(dá)800h。用戶(hù)對(duì)國(guó)產(chǎn)加工中心刀庫(kù)機(jī)械手、數(shù)控車(chē)床刀架仍不放心，其定位精度、特別是重復(fù)定位精度也有待提高。此外，外觀(guān)、漏油等老問(wèn)題也與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家產(chǎn)品有差距。 目前， 我國(guó)的功能部件生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模普遍較小，布局分散，有些還依附于主機(jī)廠(chǎng)或研究所。從整體上看，我國(guó)功能部件生產(chǎn)發(fā)展緩慢，品種少，產(chǎn)業(yè)化程度低，從精度指標(biāo)和性能指標(biāo)都還不過(guò)硬。滾珠絲杠、數(shù)控刀架、數(shù)控系統(tǒng)、電液壓系統(tǒng)等數(shù)控車(chē)床功能部件雖已形成一定的生產(chǎn)規(guī)模，但僅能滿(mǎn)足中低檔數(shù)控車(chē)床的配套需要。衡量數(shù)控車(chē)床水平的高級(jí)數(shù)控系統(tǒng)、高速精密電液壓系統(tǒng)、高速滾動(dòng)功能部件和數(shù)控動(dòng)力刀

13、架等還依賴(lài)進(jìn)口。理順功能部件生產(chǎn)企業(yè)的體制，做大做強(qiáng)一批功能部件生產(chǎn)企業(yè)已迫在眉睫。 圖1-1 CNC-6130數(shù)控機(jī)床實(shí)例 1.3研究的對(duì)象和研究的方法 本課題研究對(duì)象是數(shù)控車(chē)床，本著高效節(jié)能、機(jī)電一體化、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)控制、系統(tǒng)集成化與控制技術(shù)集結(jié)于一身的目的，著重研究液壓缸和液壓泵，對(duì)其進(jìn)行受力分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，是設(shè)計(jì)一個(gè)高效、節(jié)能車(chē)床的前提。 第二章 液壓系統(tǒng)的組成 2.1液壓系統(tǒng)組件的設(shè)計(jì)步驟 液壓系統(tǒng)包括主泵動(dòng)力站、和安裝在主泵站上的控制件、附件等。因?yàn)橐簤合到y(tǒng)的執(zhí)行裝置帶動(dòng)工件或刀具直接參加工件表面形成運(yùn)動(dòng)，所以它的工件性能對(duì)加工質(zhì)量

14、和生產(chǎn)率產(chǎn)生直接的影響，是車(chē)床上最重要的部件之一。 2.2 技術(shù)參數(shù)確定 車(chē)床技術(shù)參數(shù)包括主參數(shù)和一般技術(shù)參數(shù)，一般技術(shù)參數(shù)又包括車(chē)床的尺寸參數(shù)，運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)。 主參數(shù)（或稱(chēng)主要規(guī)格）是車(chē)床最重要的一個(gè)或兩個(gè)技術(shù)參數(shù)，它表示車(chē)床的規(guī)格和最大工作能力。 運(yùn)動(dòng)參數(shù)是車(chē)床執(zhí)行件如夾具、刀架、工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度，可分為主參數(shù)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)參數(shù)兩大類(lèi)。 主運(yùn)動(dòng)參數(shù)： 變速范圍Rn= nmax/ nmin=3500/160=21.875 dmax =kd=0.5135=67.5mm, dmin=Rddmax=0.2567.5=16.875 mm vmax=nmax3.14dmin

15、/1000=35003.1416.875/1000=185m/min vmin= nmin3.14dmax/1000=1603.1467.5/1000=33.9 m/min nmax、nmin:液壓系統(tǒng)最高、最低轉(zhuǎn)速（r/min）； vmax vmin：最高、最低切削速度（m/min）； dmax、dmin：最大、最小計(jì)算直徑 d：加工工件直徑（mm）; 2.3主傳動(dòng)系統(tǒng)方案的確定 主傳動(dòng)變速方式可分為無(wú)極變級(jí)和有級(jí)變速兩種，本車(chē)床采用無(wú)極變速的變速方式。 無(wú)級(jí)變速是指在一定速度（或轉(zhuǎn)速）范圍內(nèi)能連續(xù)、任意地變速?？蛇x用最合適的切削速度，沒(méi)有速度損失，生產(chǎn)率高；一般可在運(yùn)

16、轉(zhuǎn)中變速，減少輔助時(shí)間；操縱方便；傳動(dòng)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。這次設(shè)計(jì)采用了交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)，交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)通常采用變頻調(diào)速方式進(jìn)行調(diào)速。調(diào)速效率高，性能好，調(diào)速范圍較寬，恒功率調(diào)速范圍可達(dá)5甚至更大。額定轉(zhuǎn)速為1000r/min或1500r/min等。 2.4液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓系統(tǒng)組件的主要功能是夾持工件或刀具（包括砂輪）轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行切削加工、傳遞運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力及承受切削力等，并保證刀具或工件具有準(zhǔn)確定的運(yùn)動(dòng)軌跡。液壓系統(tǒng)組件是車(chē)床的執(zhí)行件，他它帶動(dòng)工件或刀具直接參與表面成形運(yùn)動(dòng)，其工作性能對(duì)車(chē)床的加工質(zhì)量及生產(chǎn)率有直接影響，它是車(chē)床的一個(gè)重要組件。 根據(jù)車(chē)床主參數(shù)、尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)、動(dòng)力參數(shù)，并

17、且遵循①旋轉(zhuǎn)精度；②剛度；③抗振性；④熱穩(wěn)定性；⑤耐磨性等基本要求的原則確定液壓系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)。 2.5擬定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖 圖2-1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)框圖 機(jī)床的液壓系統(tǒng)的采用限壓式變量葉片泵供油，工作壓力調(diào)到4MPa,壓力由壓力表15顯示。泵輸出的壓力油經(jīng)過(guò)單向閥進(jìn)入個(gè)子系統(tǒng)支路，其工作原理如下。 (1)卡盤(pán)的夾緊與松開(kāi) 在要求卡盤(pán)處于正卡（卡爪向內(nèi)夾緊工件外圓）且在高壓大夾緊力狀態(tài)下時(shí)，3YA失電，閥4左位工作，選擇減壓閥8工作。夾緊力的大小由減壓閥8來(lái)調(diào)整，夾緊壓力由壓力表14來(lái)顯示。 當(dāng)1YA通電時(shí)，閥3左位工作，系統(tǒng)壓力油從油泵→單向閥2→減壓閥8→換向閥4左位→換向閥

18、左位→液壓缸右腔；液壓缸左腔的油液經(jīng)閥3直接會(huì)油箱。這時(shí)，活塞桿左移，操縱卡盤(pán)夾緊。 當(dāng)2YA通電時(shí)，閥3右位工作，系統(tǒng)壓力油進(jìn)入液壓缸左腔，液壓缸右腔的油液經(jīng)閥3直接回油箱。這時(shí)，活塞桿右移，操縱卡盤(pán)松開(kāi)。 在要求卡盤(pán)處于正卡且在低壓小夾緊力狀態(tài)下時(shí)，3YA通電，閥4右位工作，選擇減壓閥9工作。夾緊力的大小由減壓閥9來(lái)調(diào)整，加緊壓力也由壓力表14來(lái)顯示，閥9調(diào)整壓力值小于閥8.換向閥3的工作情況與高壓大夾緊力時(shí)相同。 卡盤(pán)處于反卡（卡爪向外夾緊工件內(nèi)孔）時(shí)，動(dòng)作與正卡相反，即反卡的夾緊是正卡的松開(kāi)；反卡的松開(kāi)是正卡的夾緊。 (2) 回轉(zhuǎn)刀架的換刀 回轉(zhuǎn)刀架換刀時(shí)，首先是將刀架抬升

19、松開(kāi)，然后刀架轉(zhuǎn)位到指定的位置，最后刀架下拉復(fù)位夾緊。 當(dāng)4YA通電時(shí)，換向閥6右位工作，刀架抬升松開(kāi)；8YA通電，液壓馬達(dá)正轉(zhuǎn)帶動(dòng)刀架換刀，轉(zhuǎn)速由單向調(diào)速閥11控制（若7YA通電，則液壓馬達(dá)帶動(dòng)刀架反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速由單向調(diào)速閥12控制），到位后4YA斷電，閥6左位工作，液壓缸使刀架夾緊。正轉(zhuǎn)換刀還是反轉(zhuǎn)換刀由數(shù)控系統(tǒng)按路徑最短原則判斷。 (3)尾座套筒的伸縮運(yùn)動(dòng) 當(dāng)6YA通電時(shí)，換向閥7左位工作，壓力油經(jīng)減壓閥10、換向閥7左位流向尾座套筒液壓缸的左腔；液壓缸右腔油液經(jīng)單向調(diào)速閥13和閥7流向油箱，液壓缸筒帶動(dòng)尾座套筒伸出，頂緊工作。頂緊力的大小通過(guò)減壓閥10調(diào)整，調(diào)整壓力值由壓力表16顯示

20、。 當(dāng)5YA通電時(shí)換向閥7右位工作，壓力油經(jīng)減壓閥10、換向閥右位、組合13的單向閥流向液壓缸右腔；液壓缸左腔的油液經(jīng)發(fā)7流向油箱，套筒快速縮回。 3.MJ-50型數(shù)控車(chē)床液壓系統(tǒng)的特點(diǎn) （1）采用限壓式變量液壓泵供油，自動(dòng)調(diào)整輸出流量，能量損失大小。 （2）采用減壓閥穩(wěn)定夾緊力，并用換向閥切換減壓閥，實(shí)現(xiàn)高壓和低壓夾緊的轉(zhuǎn)換，并且可分別調(diào)節(jié)高壓加緊或低壓夾緊力的大小。這樣可根據(jù)工藝要求調(diào)節(jié)夾緊力，操作也簡(jiǎn)單方便。 （3）采用液壓馬達(dá)實(shí)現(xiàn)刀架的轉(zhuǎn)位，可實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速，并能控制刀架正、反轉(zhuǎn)。 （4）采用換向閥控制尾座套筒液壓缸的換向，實(shí)現(xiàn)套筒的伸出或縮回，并能調(diào)

21、節(jié)尾座套筒伸出工作的頂緊力大小，以適應(yīng)不同工藝的要求。 （5）采用三個(gè)壓力計(jì)14、15、16可分別顯示系統(tǒng)相應(yīng)部位的壓力，便于調(diào)試和故障診斷。  表2-1 液壓元件明細(xì)表 序號(hào) 元件名稱(chēng) 型號(hào) 個(gè)數(shù) 1 調(diào)速閥 MRV-02-P1-K-20 3 2 二位四通電磁換向閥 WE-2B3-02-G-D2-30 3 3 三位四通電磁換向閥 WE-3C4-02-G-D2-30 2 4 單向節(jié)流閥 MCT-02-P-20 3 5 過(guò)濾器 XU-16-80-J 1 6 電機(jī) A02-8014-B3 1 7 油泵 CB-B6 1

22、 8 壓力表 YZT-60 1 第三章 液壓站的設(shè)計(jì) 液壓站是由液壓油箱、液壓泵裝置及液壓控制裝置三大部分組成。液壓油箱裝有空氣濾清器、濾油器、液面指示器和清洗孔等。液壓泵裝置包括不同類(lèi)型的液壓泵、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其它們之間的聯(lián)軸器等。液壓控制裝置是指組成液壓系統(tǒng)的各閥類(lèi)元件及其聯(lián)接體。 參考同類(lèi)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，本液壓站采用了集中式結(jié)構(gòu)。 3.1液壓缸的參數(shù)及設(shè)計(jì) 3.1.1液壓缸的分類(lèi) 液壓缸有多種分類(lèi)形式。按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)它可分為活塞式、柱塞式和擺動(dòng)式3大類(lèi)；按照作用方式又可分為單作用式和雙作用式兩種。單作用式液壓缸只能使活塞（或柱塞）做單方向運(yùn)動(dòng)，即壓力油只通向液壓缸的一腔

23、，而反方向運(yùn)動(dòng)則必須依靠外力來(lái)實(shí)現(xiàn)；雙作用式液壓缸，在兩個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)都由壓力油推動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。所以此次選用雙作用式液壓缸。 3.1.2液壓缸的主要參數(shù) 液壓缸的主要參數(shù)包括液壓缸的工程壓力、液壓缸內(nèi)徑、活塞桿直徑以及活塞行程等，見(jiàn)下表。  液壓缸公稱(chēng)壓力系列 （GB/T7938-1987）(MPa) 0.63，1.0，1.6，2.5，4，6.3，10，16，25，31.5，40.0 液壓缸內(nèi)徑系列 （GB/T2348-1993）(mm) 8,10,12,16,20,25,32,40,50,63,80,(90),100,(110),125,(140),160,20

24、0,250,2850,320,360,400,500 液壓缸活塞桿外徑尺寸系列（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 液壓缸行程系列（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

25、，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 注：1.括號(hào)內(nèi)尺寸為非優(yōu)先選用尺寸 2.活塞行程參數(shù)依優(yōu)先次序按表第一，第二，第三系列選用。 3.當(dāng)活塞行程〉4000mm時(shí)，按GB/T321《優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系》中R10數(shù)系選用，如

26、不能滿(mǎn)足要求，允許按R40數(shù)系選用。 3.1.3 液壓缸的設(shè)計(jì)和計(jì)算 缸筒是液壓缸的主要零件，它與端蓋、缸底、油口等零件構(gòu)成密封的容腔，用以容納壓力油，同時(shí)它還是活塞的運(yùn)動(dòng)軌道。設(shè)計(jì)液壓缸缸筒時(shí)，應(yīng)該正確確定各部分的尺寸，保證液壓缸有足夠的輸出力、運(yùn)動(dòng)速度和有效行程，同時(shí)還必須有一定的強(qiáng)度，能足以承受液壓力、負(fù)載力和干擾等沖擊力。另外，缸筒的內(nèi)表面應(yīng)該具有合適的配合精度、表面粗糙度和幾何精度，已足以保證液壓缸的密封性、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和耐用性。 1.液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算 （1）根據(jù)液壓缸的荷載力和系統(tǒng)工作壓力計(jì)算 D=3.57*0.01*√F/P

27、 =3.57*0.01*√42.4/4 =11.78（mm） 2.缸筒壁厚計(jì)算 t=p*D/{2[σ]} =3*11.78/(2*4) =4.41(mm) 根據(jù)GB/T2348-1993得，選用12mm內(nèi)徑的液壓缸。 3.2 液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求 3.2.1 缸體 1.缸體的材料 液壓缸缸體的常用材料是20、35和45號(hào)無(wú)縫鋼管。因20號(hào)鋼的力學(xué)性能較低，且不能調(diào)質(zhì)，應(yīng)用較少，一般情況下選用45號(hào)鋼，并調(diào)質(zhì)到241-285HB。 缸體的毛坯也可以采用鍛鋼、鑄鋼或

28、鑄鐵件。鑄鋼一般采用ZG25、ZG35和ZG45等。鑄鐵可采用HT200-HT350之間的幾個(gè)牌號(hào)或球墨鑄鐵QT500-05、QT600-02等。我采用鑄鋼ZG35。 2.主要表面粗糙度 當(dāng)活塞采用橡膠密封圈禰密封時(shí)，液壓缸內(nèi)表面粗糙度Ra為0.1～0.4um,當(dāng)活塞采用活塞密封圈時(shí)，液壓缸內(nèi)表面粗糙度Ra為0.2～0.4. 3.技術(shù)要求 （1）內(nèi)徑用H8～H9的配合。 （2）缸體內(nèi)徑D的圓度公差值可按9，10或11級(jí)精度選取，圓柱度公差值可按8級(jí)精度選取。 （3）缸體端面T的垂直公差度公差值可按7級(jí)精度選取。 （4）缸體與端蓋采用螺紋連接時(shí)，螺紋采用6H

29、級(jí)精度。 （5）為防止腐蝕和提高壽命，內(nèi)徑表面可以鍍0.03～0.04mm厚的硬鉻，鍍后再進(jìn)行打磨和拋光，缸體外涂耐蝕油漆。 3.2.2 活塞 1.活塞的材料 缸體較小的整體式活塞一般用35鋼，45鋼；其它常用耐磨鑄鐵、灰鑄鐵HT300、HT350鋼以及鋁合金等。 2.主要表面粗糙度 活塞外圓柱表面粗糙度Ra為0.8～1.6um. 3.技術(shù)要求 （1）外徑D的圓度、圓柱度公差值，按9、10或11級(jí)精度選取。 （2）外徑D對(duì)內(nèi)徑D1的徑向跳動(dòng)公差值，按7、8級(jí)精度選取。 （3）端面T對(duì)內(nèi)孔D1軸線(xiàn)的垂直度公差值，按7級(jí)精度選取。 （4

30、）活塞外徑用橡膠密封時(shí)可取f7～f9配合，內(nèi)孔與活塞的配合可取H8。 3.2.3活塞桿 1.材料 實(shí)心活塞桿材料為35，35鋼；空心活塞桿材料為35，45缸的無(wú)縫鋼管。我采用實(shí)心45號(hào)鋼。 2.主要表面粗糙度 桿外圓面粗糙度Ra為0.4～0.8um。 3.技術(shù)要求 （1）活塞桿的熱處理：粗加工后調(diào)質(zhì)硬度為229～285HB，必要時(shí)再經(jīng)高頻淬火，硬度達(dá)45～55HRC。 （2）活塞桿d和d2的圓度公差值，按9、10或11 級(jí)精度選??；霍斯阿甘d的圓柱度公差值，應(yīng)按8級(jí)精度選取。 （3）端面T的垂直度公差值，則應(yīng)按7級(jí)精度選取。 （4）活塞桿與導(dǎo)向套采用H8/f7配合

31、，與活塞的連接可采用H8/h8配合。 （5）活塞桿上若有連接銷(xiāo)孔時(shí)，該孔應(yīng)該按H11級(jí)加工。該孔軸線(xiàn)與活塞桿軸線(xiàn)的垂直度公差值，按6級(jí)精度選取。 （6）活塞桿上的螺紋一般按6級(jí)精度加工，如載荷較小，機(jī)械震動(dòng)也較小時(shí)，允許按7級(jí)或8級(jí)精度制造。 （7）活塞桿上下工作表面必要時(shí)可以鍍鉻，鍍層厚度約為0.05mm，鍍后拋光。 3.2.4活塞桿直徑的計(jì)算 圖1-3 活塞桿受力圖 -缸筒內(nèi)徑；d-活塞桿直徑;F-軸向推力; 活塞桿徑的計(jì)算：d=D{1/3～1/5} =11.78*{1/3

32、～1/5} =23.56～39.3(mm) 根據(jù)查《機(jī)械手冊(cè)》可知，選用直徑為36mm的活塞桿。 3.3 液壓泵 3.3.1液壓泵概述 液壓泵是液壓系統(tǒng)中的能源裝置，即動(dòng)力元件。它的作用是把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成油液壓力能，向系統(tǒng)提供一定的壓力和流量的油液，拖動(dòng)外負(fù)載或做工。 3.3.2液壓泵的安裝方式 液壓泵裝置包括不同類(lèi)型的液壓泵、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其聯(lián)軸器等。其安裝方式分為立式和臥式兩種[ ]。 1、臥式安裝：將液壓泵和與之相聯(lián)的油管放在液壓油箱外，這種結(jié)構(gòu)型式緊湊、美觀(guān)，同時(shí)電動(dòng)機(jī)與液壓泵的同軸度能保證，吸油條件好，漏

33、油可直接回液壓油箱，并節(jié)省占地面積。本液壓站采用了臥式安裝。電機(jī)和泵均安裝在油箱的上側(cè)。 2、立式安裝：當(dāng)液壓支架所需要的功率很大且電動(dòng)機(jī)和泵的尺寸也很大時(shí)，宜采用此種安裝方式。 3.3.3液壓泵的選擇 液壓泵的選擇： Pp>=P+Σ?P P執(zhí)行元件的最大壓力； Σ?P管路總壓力，查《液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊(cè)》取Σ?P=0.8MPa 所以：Pp>=4.2+0.8=5 MPa 《二》計(jì)算泵的流量： Qp>=K(Σq)max 取k=1.1 Qmax=39.7 Qp>=1.1*39.7=43.67 L/min 液壓泵的選?。焊鶕?jù)上述計(jì)算的液壓系統(tǒng)的最高壓力和流量查《機(jī)械設(shè)

34、計(jì)手冊(cè)》選取額定轉(zhuǎn)速為1300r/min，排量為40ml/min的單作用葉片泵。其型號(hào)為PFE-330032知其泵的總效率為0.75.額定的流量為： Q=40*1300=52L/min 以上滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 3.3.4電動(dòng)機(jī)與液壓泵的連接方式 1、法蘭式：液壓泵安裝在法蘭上，法蘭再與帶法蘭盤(pán)的電機(jī)聯(lián)接，電動(dòng)機(jī)與液壓泵依靠法蘭盤(pán)上的止口來(lái)保證同軸度。這種結(jié)構(gòu)裝拆很方便。 2、液壓泵直接裝在支架的止口里，然后依靠支架的底面與底板相連，再與帶底座的電動(dòng)機(jī)相聯(lián)。 3、法蘭支架式：電動(dòng)機(jī)與液壓泵先以法蘭聯(lián)接，法蘭再與支架聯(lián)接，最后支架再裝在底板上，它的優(yōu)點(diǎn)是大底板不用加工，安裝方便，電

35、動(dòng)機(jī)與液壓泵的同軸度靠法蘭盤(pán)上的止口來(lái)保證。 本系統(tǒng)采用支架式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)對(duì)于保證同軸度比較困難，為避免安裝時(shí)產(chǎn)生同軸度誤差帶來(lái)的不良影響，該電機(jī)與液壓泵聯(lián)接時(shí)采用ML8梅花彈性柱塞聯(lián)軸器。為增加電機(jī)與液壓泵的聯(lián)接剛性，避免產(chǎn)生共振，把液壓泵和電機(jī)先裝在剛性較好的底板上使其成為一體，然后底板再焊接到油箱上側(cè)。 3.4 液壓油箱 3.4.1液壓油箱的作用 液壓油箱的作用是貯存液壓油、分離液壓油中的雜質(zhì)和空氣，同時(shí)還起到散熱作用。 3.4.2液壓油箱的外形尺寸 液壓油箱的有效容積確定以后，需設(shè)計(jì)液壓油箱的外形尺寸，這次采用的外型尺寸為：長(zhǎng)730mm；寬406mm；高295mm的外型

36、尺寸[7]。 3.4.3液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓油箱多采用鋼板焊接的分離式液壓油箱[ ]。 1.隔板 （1）作用：增長(zhǎng)液壓油流動(dòng)循環(huán)時(shí)間，除去沉淀雜質(zhì)，分離、清除水和空氣，調(diào)整溫度，吸收液壓油壓力的波動(dòng)及防止液面的波動(dòng)。 （2）安裝形式：隔板的安裝形式有多種，可以設(shè)計(jì)成高出液壓油面，使液壓油從隔板側(cè)面流過(guò)；還可以把隔板設(shè)計(jì)成低于液壓油面，其高度為最低油面的2/3，使液壓油從隔板上方流過(guò)。該液壓油箱設(shè)計(jì)時(shí)，采用了后一種方式。 （3）過(guò)濾網(wǎng)的配置：過(guò)濾網(wǎng)設(shè)計(jì)成將液壓油箱內(nèi)部一分為二，使吸油管與回油管隔開(kāi)，這樣液壓油可以經(jīng)過(guò)一次過(guò)濾。過(guò)濾網(wǎng)通常使用50—100目左右的金屬網(wǎng)。 2.

37、吸油管：吸油管前設(shè)置濾油器，其精度為100—200目的網(wǎng)式或線(xiàn)隙式濾油器。濾油器與箱底距離為40mm。為防止吸油時(shí)卷吸空氣或因流入液壓油箱的液壓油攪動(dòng)油面，致使油中混入氣泡，吸油管插入液壓油面以下。 （1）吸油管與回油管的方向：為了使油液流動(dòng)具有方向性，綜合考慮隔板、吸油管和回油管的配置，盡量把吸油管和回油管用隔板隔開(kāi)，為了不使回油管的壓力波動(dòng)波及吸油管，吸油管及回油管的斜口方向一致。 3.頂蓋及清洗孔 （1）頂蓋：在液壓油箱頂蓋上裝設(shè)閥組、空氣濾清器時(shí)，必須十分牢固。液壓油箱同它們的接合面要平整光滑，將密封填料、耐油橡膠密封墊圈以及液壓密封膠襯入其間，以防雜質(zhì)、水和空氣侵入，并防止漏油

38、。同時(shí)，防止由閥和管道泄漏在箱蓋上的液壓油流回液壓油箱內(nèi)，電機(jī)和泵放在液壓油箱的的上面。 （2）清洗孔：液壓油箱上的清洗孔，最大限度地易于清掃液壓油箱內(nèi)的各個(gè)角落和取出箱內(nèi)的元件。 （3）雜質(zhì)和污油的排放：為了便于排放污油，液壓油箱底部做成了傾斜式箱底，并將放油塞安放在了最低處。 （4）液面指示：檢查液壓油箱內(nèi)的液面情況，在箱的側(cè)面安裝了液面指示計(jì)，指示最高、最低油位。 （5）液壓油箱的防銹：為了防止液壓油箱內(nèi)部生銹，應(yīng)在油箱內(nèi)壁涂耐油防銹涂料。 3.5集成化設(shè)計(jì) 使用集成塊可以將閥類(lèi)安裝在一起，便于集成控制，便于維修和調(diào)節(jié)壓力，方便油路的連接及控制線(xiàn)路的連接等。通常情況下，集

39、成塊由螺釘緊固在液壓油箱上。根據(jù)裝配圖可知,該液壓站由一個(gè)集成塊組成,由兩個(gè)螺釘將其緊固在液壓油箱上，組成一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)。下面簡(jiǎn)要地介紹其設(shè)計(jì)。 在這個(gè)集成塊上,與其連接的有兩組閥，一個(gè)油缸，因此需要設(shè)計(jì)P1, T1, P2, T2以及與油缸相連的A1, B1，A2, B2。具體設(shè)計(jì)過(guò)程見(jiàn)附的詳細(xì)設(shè)計(jì)圖紙。 3.6化的工作要求 集成塊的工作要求有如下幾個(gè)： （1）通道體及疊加閥中工作介質(zhì)為N32#或N46#液壓油，固密封性要求較高，各個(gè)連接件之間必須加密封圈； （2）塊內(nèi)油道縱橫分布，比較復(fù)雜，故應(yīng)注意各個(gè)油路中間的距離，兩孔中間的壁厚不得小于5mm； （3）以底面為基準(zhǔn)，上表

40、面與下表面的平行度公差不超過(guò)0.03mm，各個(gè)側(cè)面與底面垂直度公差不超過(guò)0.1mm。塊接合面光潔度0.8，其余面為3.2； （4）所有棱邊倒圓角，去毛刺； （5）表面鍍鉻處理； （6）鋼坯不得有影響使用的氣孔裂紋和雜質(zhì)等缺陷； （7）其余孔的定位尺寸公差為 0.2mm。  第四章 三爪卡盤(pán)的設(shè)計(jì) 4.1夾具的特點(diǎn) 在機(jī)床上加工工件時(shí),我們可以看到兩種不同的情況:一種是用劃針或指示表等量具,按工件的某一表面,或者按工件表面上所劃的線(xiàn)進(jìn)行找正,使工件在機(jī)床上處于所需要的正確位置,然后夾緊工件進(jìn)行加工;另一種是把工件安裝字夾具上進(jìn)行加工。為了在工件的某一部位上加工出符合規(guī)定技術(shù)要

41、求的表面,一般都按工件的結(jié)構(gòu)形狀,加工方法和生產(chǎn)批量的不同,采用各種不同的裝置將工件準(zhǔn)確,方便的而可靠地安裝在機(jī)床上,然后進(jìn)行加工.這種用來(lái)安裝的工件以確定工件與切削刀具的相對(duì)位置并將工件夾緊的裝置稱(chēng)為“機(jī)床夾具”。在實(shí)際的生產(chǎn)中,例如活塞,連桿的生產(chǎn)線(xiàn)上,幾乎每道工序中都采用了夾具。十分明顯,如果不采用夾具,不但工件的加工精度難以保證,而且加工生產(chǎn)率也會(huì)大大降低,有時(shí)甚至?xí)斐蔁o(wú)法加工的情況。除了機(jī)床加工時(shí)需要使用夾具外,有時(shí)在檢驗(yàn),裝配等的工序中也要用到夾具,因之在這種場(chǎng)合中用到的夾具可分別稱(chēng)為“檢驗(yàn)夾具”和“裝配夾具”。 機(jī)床夾具通常是指裝夾工件用的裝置:至于裝夾各種刀具用的裝置,則

42、一般稱(chēng)為“輔助工具”。輔助工具有時(shí)也廣義地包括在機(jī)床夾具的范圍內(nèi)。按照機(jī)床夾具的應(yīng)用范圍,一般可分為通用夾具,專(zhuān)用夾具和可調(diào)整式夾具等。 通用夾具是在普通機(jī)床上一般都附有通用夾具,如車(chē)床上的卡盤(pán),銑床上的回轉(zhuǎn)工作臺(tái),分度頭,頂尖座等。它們都一標(biāo)準(zhǔn)化了,具有一定的通用性,可以用來(lái)安裝一定形狀尺寸范圍內(nèi)的各種工件而不需要進(jìn)行特殊的調(diào)整。但是,在實(shí)際生產(chǎn)中,通用夾具常常不能夠滿(mǎn)足各種零件加工的需要;或者因?yàn)樯a(chǎn)率低而必須把通用夾具進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn);或者由于工件的形狀,加工的要求等的不同須專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)制造一種專(zhuān)用夾具,以解決生產(chǎn)實(shí)際的需要。 專(zhuān)用夾具是為了適應(yīng)某一工件的某一工序加工的要求而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)制造的

43、,其功用主要有下列幾個(gè)方面:1.保證工件被加工表面的位置精度,例如與其他表面間的距離精度,平行度,同軸度等。對(duì)于外行比較復(fù)雜,位置精度要求比較高的工件,使用通用夾具進(jìn)行加工往往難以達(dá)到精度要求。2.縮短了工序時(shí)間,從而提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。進(jìn)行某一工序所需要的時(shí)間,其中主要包括加工工件所需要的機(jī)動(dòng)時(shí)間和裝卸工件等所需要的輔助時(shí)間兩部分。采用專(zhuān)用夾具后,安裝工件和轉(zhuǎn)換工位的工作都可以大為簡(jiǎn)化,不再需要畫(huà)線(xiàn)和找正,縮短了工序的輔助時(shí)間并且節(jié)省了畫(huà)線(xiàn)這個(gè)工序,從而提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率.在生產(chǎn)中由于采用了多工件平行加工的夾具,使同時(shí)加工的幾個(gè)工件的機(jī)動(dòng)時(shí)間將與加工一個(gè)工件的機(jī)動(dòng)時(shí)間相同。采用回轉(zhuǎn)式多工位連續(xù)加

44、工夾具,可以在進(jìn)行切削加工某個(gè)工件的同時(shí),進(jìn)行其它工件的裝卸工作,從而使輔助時(shí)間與機(jī)動(dòng)時(shí)間相重合。總之,隨著專(zhuān)用夾具的采用和進(jìn)一步改善,可以有效地縮短工序時(shí)間,滿(mǎn)足生產(chǎn)不斷發(fā)展的需要。3.采用專(zhuān)用夾具還能擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍。例如在普通車(chē)床上附加鏜模夾具后,便可以代替鏜床工作;裝上專(zhuān)用夾具后可以車(chē)削成型表面等,以充分發(fā)揮通用機(jī)床的作用。4.減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,保障安全生產(chǎn)。根據(jù)生產(chǎn)需要,采用一些氣動(dòng),液壓或其它機(jī)械化,自動(dòng)化程度較高的專(zhuān)用夾具,對(duì)于減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,保障生產(chǎn)安全和產(chǎn)品的穩(wěn)質(zhì)高產(chǎn)都有很大作用。加工大型工件時(shí),例如加工車(chē)床床身上,下兩面上的螺孔,需要把床身工件翻轉(zhuǎn)幾次進(jìn)行加工,勞動(dòng)強(qiáng)度大

45、而且不安全。采用電動(dòng)回轉(zhuǎn)式鉆床家具后,就能夠達(dá)到提高生產(chǎn)效率,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,保障生產(chǎn)安全的目的。 專(zhuān)用夾具在生產(chǎn)上起著很大的作用,那么是不是在任何場(chǎng)合都要設(shè)計(jì)和采用呢!這個(gè)問(wèn)題就是具體問(wèn)題具體的分析。上面說(shuō)的關(guān)于專(zhuān)用夾具在生產(chǎn)中的作用,只是事物的一個(gè)方面。另一方面,由于夾具的設(shè)計(jì),制造和所用的材料等須消耗一定的費(fèi)用,增加了產(chǎn)品的成本。因之,在什么情況下采用什么樣的夾具才是經(jīng)濟(jì)合算的,這是一個(gè)大問(wèn)題,特別對(duì)于重大的,設(shè)計(jì)制造工作量大的專(zhuān)用夾具需與工人師傅等三結(jié)合共同研究解決。事物總是一分為二的,專(zhuān)用夾具也存在缺點(diǎn),即專(zhuān)用夾具的專(zhuān)用性和產(chǎn)品多樣性的矛盾。由于專(zhuān)用夾具只適用于一個(gè)工件加工的某一個(gè)工

46、序,因而隨著產(chǎn)品品種的不斷增多,夾具數(shù)量也不斷上升,造成存放和管理上的困難;而當(dāng)某產(chǎn)品不再進(jìn)行生產(chǎn)時(shí),原來(lái)的夾具一般都無(wú)法重新利用,造成浪費(fèi).同時(shí),專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)生產(chǎn)時(shí)間周期長(zhǎng),與生產(chǎn)的迅速發(fā)展也有矛盾。但是在當(dāng)前成批生產(chǎn)的機(jī)械工廠(chǎng)中,多數(shù)還是采用通用機(jī)床加上專(zhuān)用夾具進(jìn)行工件的機(jī)械加工。 可調(diào)整夾具是為了擴(kuò)大夾具的使用范圍,彌補(bǔ)專(zhuān)用夾具只適用與一個(gè)工件的某一特定工序的缺點(diǎn),正在逐步推廣使用可調(diào)整式的夾具?？烧{(diào)整式夾具一般可分為標(biāo)準(zhǔn)化夾具,成組夾具和組合夾具等。1.標(biāo)準(zhǔn)化夾具:標(biāo)準(zhǔn)化夾具就是利用本廠(chǎng)已規(guī)格化了的部分或全部標(biāo)準(zhǔn)零件裝配成的專(zhuān)用夾具。專(zhuān)用夾具中的大件,如夾具體,以及定位元件,夾緊件

47、和機(jī)械夾緊用的氣缸部件等,經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化,尺寸規(guī)格化后有利于工廠(chǎng)成批準(zhǔn)備配件,成批加工,這樣可使夾具的設(shè)計(jì),制造工作加快, 節(jié)省費(fèi)用。另外,當(dāng)產(chǎn)品更改,夾具不再使用時(shí)可以拆開(kāi),把標(biāo)準(zhǔn)零件保存起來(lái),備以后使用。2.成組夾具:多品種,小批量生產(chǎn)的機(jī)械加工車(chē)間中,往往可以采用成組加工法。采用成組加工法,是把多種產(chǎn)品的零件按加工所用的機(jī)床和刀具,夾具等工藝裝備的共性分組,同一組的零件能在同一臺(tái)機(jī)床上用共同的工藝裝備和調(diào)整方法進(jìn)行加工。例如分成軸類(lèi),套類(lèi),盤(pán)類(lèi),齒輪,杠桿,支架類(lèi)等各種零件。成組夾具就是根據(jù)一組安裝方法相類(lèi)似的零件而設(shè)計(jì)的,只要稍作調(diào)整或更換夾具上的某些定位,夾緊件,就可以從加工某一工件轉(zhuǎn)為

48、加工另一工件。3.組合夾具:組合夾具是有一套專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)制造,便于組裝和拆卸的有各種不同的形狀,不同尺寸規(guī)格并且有完全互換性和耐磨性的標(biāo)準(zhǔn)元件和合件所組成。利用這些元件和合件,根據(jù)加工工件的需要可以組裝成車(chē),磨,銑,刨,鉆,鏜等工序用的各種不同的機(jī)床夾具。夾具使用完畢,可以方便的拆開(kāi),洗凈元件存放起來(lái),留待以后組裝新夾具時(shí)再用。因之組合夾具是具有高度標(biāo)準(zhǔn)化和系列化元件的新型工藝裝備。關(guān)于組合夾具的問(wèn)題,其設(shè)計(jì)原理基本相同。 在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用的夾具很多,分類(lèi)方法也有很多種。通常還可按使用夾具的工序不同分為車(chē)床夾具,銑床夾具……等;還可以根據(jù)在機(jī)床上運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)歸并成以下幾類(lèi),(1)車(chē)床類(lèi)夾具:包括車(chē)

49、床,內(nèi)外圓磨床,螺紋磨床用夾具,其特點(diǎn)是夾具與工件一起作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。(2)銑床類(lèi)夾具:包括銑床,刨床,平面磨床等機(jī)床用夾具,其特點(diǎn)是夾具固定字工作臺(tái)上,只作縱向或橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。(3)鉆,鏜床類(lèi)夾具:用于在鉆床上鉆,擴(kuò),鉸等工序或在鏜孔工序,其實(shí)就是夾具固定在機(jī)床上,刀具通過(guò)夾具上的導(dǎo)向裝置進(jìn)行送進(jìn)運(yùn)動(dòng)。 上述的各種夾具都是固定在機(jī)床上的,但是在自動(dòng)線(xiàn)加工中,有的夾具帶著工件由生產(chǎn)線(xiàn)的輸送裝置,挨著每臺(tái)機(jī)床逐步向前輸送,這類(lèi)夾具通常稱(chēng)為“隨行夾具”。自動(dòng)線(xiàn)上的隨行夾具除了完成工件的定位,支承和夾緊外,還帶著工件沿自動(dòng)線(xiàn)的加工機(jī)床進(jìn)行定位(相對(duì)于每臺(tái)機(jī)床的刀具位置),夾緊,待加工完了再自

50、動(dòng)送至下一臺(tái)機(jī)床加工,以便通過(guò)自動(dòng)線(xiàn)的各臺(tái)機(jī)床,完成工件的全部工序加工。隨行夾具主要適用于采用組合機(jī)床自動(dòng)線(xiàn)加工,但又無(wú)良好的輸送基面和定位基面的工件,以便將這種畸形工件先裝夾于基面完整的隨行夾具上,然后在通過(guò)自動(dòng)線(xiàn)進(jìn)行加工。對(duì)一些有色金屬等軟件性材料的工件,雖然具有良好的輸送基面,但為了保護(hù)工件的基面不受劃傷,有時(shí)也采用隨行夾具。 通用可調(diào)夾具,若產(chǎn)品中有若干零件具有相似性,有選用通用可調(diào)整夾具的可能,應(yīng)進(jìn)一步探索,應(yīng)用下面三方面分析判斷(1)工件結(jié)構(gòu)要素的相似性,主要是被加工表面形式和部位的相似,工序內(nèi)容和技術(shù)要求基本相似;能有相似或相同的定位基準(zhǔn)和定位方式。(2)有可能采用功能相同的定

51、位方式和夾緊方式(包括夾緊動(dòng)力源)。(3)工件尺寸要素相似,如定位基準(zhǔn)和外廓尺寸的近似程度,看能否使用,可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)緊湊,布局協(xié)調(diào)的夾具。 綜上所述,機(jī)床夾具已成為機(jī)械加工中的重要裝備。機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)和使用是促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展的重要工藝措施之一。隨著我國(guó)機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展,機(jī)床夾具的改進(jìn)和創(chuàng)造已成為廣大機(jī)械工人和技術(shù)人員在技術(shù)革新中的一項(xiàng)重要任務(wù)。 4.2夾具的基本結(jié)構(gòu)和原理 按在夾具中的作用,地位結(jié)構(gòu)特點(diǎn),組成夾具的元件可以劃分為以下幾類(lèi): (1)定位元件及定位裝置； (2)夾緊元件及定位裝置(或者稱(chēng)夾緊機(jī)構(gòu))； (3)夾具體； (4)對(duì)刀,引導(dǎo)元件及裝置(包括刀具導(dǎo)向元件,對(duì)

52、刀裝置及靠模裝置等)； (5)分度,對(duì)定裝置； (6)其它的元件及裝置(包括夾具各部分相互連接用的以及夾具與機(jī)床相連接用的緊固螺釘,銷(xiāo)釘,鍵和各種手柄等)； 每個(gè)夾具不一定所有的各類(lèi)元件都具備,如手動(dòng)夾具就沒(méi)有動(dòng)力裝置,一般的車(chē)床夾具不一定有刀具導(dǎo)向元件及分度裝置。反之,按照加工等方面的要求,有些夾具上還需要設(shè)有其它裝置及機(jī)構(gòu),例如在有的自動(dòng)化夾具中必須有上下料裝置。 4.3三爪卡盤(pán)螺旋擺動(dòng)式液壓缸增力機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和原理 本設(shè)計(jì)是在三爪卡盤(pán)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增設(shè)一個(gè)液壓機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)夾緊省力的，設(shè)計(jì)方案如圖1所示，主要是在原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)螺旋盤(pán)，一個(gè)擺動(dòng)油缸及柱塞等。大錐齒輪背面加工出

53、凹槽，圓柱活塞一端與槽配合，另一端裝在液壓缸定子葉片的孔中，端部裝有彈簧，柱塞在彈簧作用下，一端始終與凹槽接觸。 工作時(shí)利用轉(zhuǎn)動(dòng)杠轉(zhuǎn)動(dòng)小錐齒輪2帶動(dòng)大錐齒輪3,當(dāng)卡爪7未接觸工件時(shí),圓錐螺旋彈簧5所受載荷較小,圓柱活塞4與大錐齒輪3無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng),缸體6隨之一起轉(zhuǎn)動(dòng),卡爪7徑向移動(dòng),接近工件,此為空行程。當(dāng)卡爪7接觸工件后,所受阻力激增,進(jìn)給激減，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，活塞4受力增大，當(dāng)其達(dá)到一定程度時(shí)，圓錐螺旋彈簧5被壓縮，活塞4與大錐齒輪3產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，活塞4向定子孔中運(yùn)動(dòng)，液壓油12被加壓縮，液體推動(dòng)轉(zhuǎn)子葉片10旋轉(zhuǎn)，卡爪7徑向微進(jìn)給，此為夾緊行程。當(dāng)大錐齒輪3繼續(xù)旋轉(zhuǎn)至某一角度，活塞4將復(fù)位

54、，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，將重復(fù)上一次的運(yùn)動(dòng)直到把工件完全夾緊。 圖 4-1 卡盤(pán)結(jié)構(gòu)方案簡(jiǎn)圖 - 29 - 數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.4主要參數(shù)確定與結(jié)構(gòu)計(jì)算 （1） 液壓腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)其具體的安裝條件和強(qiáng)度剛度要求，擬對(duì)其尺寸初步?。? 外壁厚： n1=16mm 內(nèi)壁厚： n2=8mm 油腔寬： a=30mm 空隙寬： x=1mm 故液壓腔的面積： S1=a(D/2-d/2-L1-L2-x-n1-n2) =1350mm （

55、3.1） 其中：卡盤(pán)體大徑D=320mm 小徑d=100mm 卡盤(pán)體外壁厚L1=25mm 卡盤(pán)體內(nèi)壁厚L2=15mm （2）轉(zhuǎn)子葉片數(shù)的設(shè)計(jì) 擺動(dòng)缸中轉(zhuǎn)子葉片的作用是得到盡可能大的扭矩,其輸出扭矩的表達(dá)式為： M=Zb(-)Pym (N.m) （3.2） 其中 Z：葉片數(shù) b：軸間寬度 D1：油腔大徑 d1：油腔小徑 P：進(jìn)油口壓力(Pa) Ym：機(jī)械效率 D1=D-2L1-2X1-2n1=236mm

56、 d1=d+2L1+2L2=146mm 在b、D1、d1、P及Ym等一定的情況下，理論上葉片數(shù)越大，得到的輸出扭矩也越大。 在本設(shè)計(jì)中，擺動(dòng)液壓缸是利用液體壓強(qiáng)向各個(gè)方向等壓強(qiáng)傳遞的原理，來(lái)實(shí)現(xiàn)軸向運(yùn)動(dòng)向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換。由于已知結(jié)構(gòu)特定，故在本方案中其輸出扭矩并不隨葉片數(shù)的增大而增大，在外力一定的情況下，M只與油腔軸向面積成正比。葉片數(shù)Z只影響壓力油壓強(qiáng)，但最終扭矩不變。故為了便于制造、安裝和密封，取 Z=3. (3)擺動(dòng)角的設(shè)計(jì) 由經(jīng)驗(yàn)可知，在通常情況下，工件被夾緊時(shí)其變形B≤1mm,取每次夾緊行程中卡爪進(jìn)給0.05mm,故可得擺動(dòng)角θ=360∕tf=1.5 其中 平面螺旋

57、機(jī)構(gòu)的升程t=12　　　　　　卡爪每次進(jìn)給量f=0.05 （4）定子圓柱活塞杠面積的設(shè)計(jì) 由結(jié)構(gòu)可知，葉片輸出扭矩M=P?S1?r?Z1?Ym （3.3） 其中 P：進(jìn)油口壓強(qiáng) S：葉片面積 Z：葉片數(shù) r：葉片面積的幾何中心到軸心線(xiàn)的距離 Ym：機(jī)械效率 油液壓強(qiáng) P=F2/S2（3.4） 其中 F2=F/Z （3.5） 每個(gè)葉片受力 F1=PS1 （3.6） F1/F2=S1/S2=σ1 （3.

58、7） 其中σ1為增力比,為一常數(shù),故S2=S1/σ1 （3.8） 4.5夾具在安裝和操作時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng) 一．夾具的安裝 當(dāng)夾具的各個(gè)零件生產(chǎn)出來(lái)后，就要對(duì)它進(jìn)行安裝。安裝夾具看起來(lái)是非常簡(jiǎn)單的事情，但是不同的人安裝同樣的夾具，其安裝的夾具誤差都不一樣。(從瑞士手表的安裝準(zhǔn)確度，其秒針走時(shí)誤差一年相隔一秒與一星期相隔一秒的例子得啟示)公司有專(zhuān)人安裝夾具的隊(duì)伍，在某些程度上提高了安裝精度。在安裝夾具的過(guò)程中要注意一些事項(xiàng)： (1)先以平衡的方式把鉆模板和夾具體以?xún)蓚€(gè)錐銷(xiāo)定位，接著依次上固定螺釘。 (2)墊鐵留有余量，在安裝上去后，等檢驗(yàn)精度的時(shí)候再磨削部分余量至達(dá)

59、到要求。按照磨損規(guī)則是盡量的初次磨削最少的余量，可以使使用時(shí)間加長(zhǎng),減少成本。 (3)襯套用專(zhuān)用的夾鉗裝入，實(shí)際裝入時(shí)應(yīng)有一定的阻力，最佳效果是一次性裝入。鉆套以旋轉(zhuǎn)的方式逐漸裝入，當(dāng)裝入大約2/3時(shí)候旋出，再完全裝入。 (4)定位柱套入后即旋緊螺母，當(dāng)需要調(diào)整精度時(shí)再作更換，一般情況是不需要調(diào)整和更換的。 (5)安裝夾緊座時(shí)，需同時(shí)上兩個(gè)固定螺釘。如果螺孔已經(jīng)回孔，就有一次性裝入，未回孔的先獨(dú)立旋進(jìn)1/2后旋出，然后整體旋進(jìn)即可。 (6)裝支板對(duì)照總裝圖的形式裝入，其中有一反向螺栓，裝在第2支板上即可(支板序號(hào)以總裝圖從左往右為序) 。 (7)最后,以總裝圖的標(biāo)準(zhǔn)配上夾緊螺釘。

60、二．夾具在操作時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng) 現(xiàn)代化生產(chǎn)要想有好的經(jīng)濟(jì)效益，必須提高勞動(dòng)生產(chǎn)率而影響生產(chǎn)率的因素很多,金屬加工中一個(gè)重要的影響因素就是工件在夾具上的裝夾。夾具設(shè)計(jì)依據(jù)的原則是簡(jiǎn)捷、實(shí)用、快速、可靠.這里的“快速”指的就是快速裝夾。根據(jù)工件的種類(lèi)、結(jié)構(gòu)特征的不同，可采用不同的形式。合理的裝夾形式不但能達(dá)到快速、高效的目的而且能減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，一般夾具設(shè)計(jì)出來(lái)成為產(chǎn)品后,就有一個(gè)裝夾模式。 裝夾模式在快速裝夾的過(guò)程中，應(yīng)該注意一些事項(xiàng): (1)分別松開(kāi)支板1和2的上下螺栓(只需要稍微松一點(diǎn)，約2~3毫米)，依次旋轉(zhuǎn)扳開(kāi)支板1和2，逆時(shí)針?biāo)蓜?dòng)夾緊座的的夾緊螺釘。 (2)把工件以10~15

61、度傾斜角靠定位柱放入夾具內(nèi)，同時(shí)旋轉(zhuǎn)支板2并相應(yīng)的擰緊螺栓和輕微的擰夾緊螺釘至與工件接觸水平?；匚恢О?及其上的夾緊螺釘，一次性旋緊夾緊座上的夾緊螺釘，最后依次擰緊支板1和2的夾緊螺釘。 (3)工件加工過(guò)程中不要手去接觸鐵屑，讓其自動(dòng)排屑.按規(guī)定是每間隔1小時(shí)有工人清除鐵屑。 (4)取工件時(shí)是先松支板1和2的夾緊螺釘，再松螺栓后旋轉(zhuǎn)支板至水平，一手扶工件，一手松夾緊座的夾緊螺釘,方可取出工件。 (5)定位柱有明顯的磨損后，更換新定位柱或調(diào)整定位柱 (原則上該公司每隔一段時(shí)間就檢驗(yàn)一次精度，不需要操作工負(fù)責(zé)) 。 4.6誤差分析 （1）定位誤差分析 工件的定位就是使同一工序中的所有工

62、件逐次放置到夾具中，使之占有正確的位置的工藝過(guò)程。一批工件逐個(gè)在夾具中定位時(shí)，由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合、定位副制造不準(zhǔn)確等原因，使得各個(gè)工件在夾具中占據(jù)的位置不可能完全一致，勢(shì)必產(chǎn)生定位誤差，即工件在夾具中因定位不準(zhǔn)確而產(chǎn)生的工件加工誤差。 定位誤差實(shí)際上是一批工件采用調(diào)整法加工時(shí)，由于定位所造成的工件加工面相對(duì)于工序基準(zhǔn)的位置誤差。假定在加工時(shí)，夾具相對(duì)于刀具及切削成形運(yùn)動(dòng)的位置經(jīng)調(diào)整后不再變動(dòng)，那么可以認(rèn)為加工面的位置是固定的，這樣工件加工面相對(duì)于其工序基準(zhǔn)的位置誤差就是由于工序基準(zhǔn)的位置變動(dòng)所引起的。所以，定位誤差也就是工件定位時(shí)工序基準(zhǔn)在工序加工要求(位置尺寸或位置精度)方向上的

63、位置變動(dòng)量。 應(yīng)用夾具CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)夾具時(shí)，在未選定夾具定位方案的具體結(jié)構(gòu)之前，尚不能建立定位尺寸鏈。在系統(tǒng)確定了夾具定位結(jié)構(gòu)之后，就可以根據(jù)具體結(jié)構(gòu)建立定位尺寸鏈進(jìn)行正計(jì)算或反計(jì)算。a)正計(jì)算就是當(dāng)已知定位結(jié)構(gòu)中有關(guān)定位元件尺寸的公差時(shí)，用定位尺寸鏈求解封閉環(huán)公差(即定位誤差)。如果所求的定位誤差值在允許的公差范圍之內(nèi)，則表明所確定的定位元件的尺寸公差能滿(mǎn)足精度要求。否則不能保證精度，就需調(diào)整定位結(jié)構(gòu)中定位元件的尺寸公差。如果這些公差無(wú)調(diào)整的余地則需考慮重新確定定位結(jié)構(gòu)。b)反計(jì)算就是已知封閉環(huán)的尺寸及公差,確定各組成環(huán)的公差,即將允許的定位誤差合理地分配到各組成環(huán)中去。 (2)裝備誤差

64、分析 “機(jī)床夾具裝配調(diào)整及夾具精度檢驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)到夾具制造工藝特點(diǎn)和工件加工精度的保證方法，認(rèn)識(shí)到夾具總裝圖公差配合與技術(shù)要求的實(shí)際意義。從而使我在進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)時(shí)明白到底應(yīng)標(biāo)注哪些技術(shù)要求有其意義。 安裝誤差與定位誤差：在應(yīng)用夾具安裝工件時(shí),往往由于下列幾種因數(shù)引起工件的安裝誤差： 1.夾具本身的誤差; 2.夾具在機(jī)床上的安裝,調(diào)整誤差; 3.夾緊時(shí),整個(gè)夾具或其它元件受力后產(chǎn)生彈性變形; 4.工件的定位基準(zhǔn)與定位元件接觸后的變形; 5.由于工件的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的誤差; 6.由于工件的定位基準(zhǔn)面與定位元件之間的間隙(如內(nèi),外圓柱面定位時(shí))引起的工件可能的最大的

65、位移。 小結(jié):在實(shí)際工作中，應(yīng)多讀些典型機(jī)床夾具總圖，多調(diào)試一些夾具，多了解一些夾具結(jié)構(gòu)方案，從中多學(xué)習(xí)一些結(jié)構(gòu)工藝性方面的知識(shí)，使設(shè)計(jì)能力有所提高。 第五章 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算及維護(hù) 5.1性能驗(yàn)算 液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算： 一.壓力損失驗(yàn)算：因?yàn)樵撓到y(tǒng)為簡(jiǎn)單液壓回路，取其損失系數(shù)0.1 故：泵的實(shí)際流量q=52*（1-0.1）=46.8>39.7L/min 功率驗(yàn)算損失：P額定=5.5KW P實(shí)際=5.5*0.75=4.125>3.6 KW 二．由于本液壓系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，系統(tǒng)的溫升不大，故不必進(jìn)行系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算。 所以該設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)要求。 5.2系

66、統(tǒng)維護(hù) （1）本系統(tǒng)用純凈的20號(hào)機(jī)械油（N32#液壓油)，當(dāng)油溫在50。C時(shí)其運(yùn)動(dòng)粘度約為：27－57厘泊,如用其他油代用粘度不宜過(guò)大； （2）油箱加油必須先經(jīng)過(guò)濾油器； （3）為保證油的清潔及良好潤(rùn)滑性，要定期清洗濾油器,油箱，同時(shí)要按時(shí)換油(每三個(gè)月?lián)Q一次油)； （4）為保證工作可靠，系統(tǒng)中不應(yīng)出現(xiàn)漏油現(xiàn)象； （5）油壓的調(diào)整不宜過(guò)大，在保證正常工作情況下，宜調(diào)在下限。 小結(jié)體會(huì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是考驗(yàn)我們大學(xué)三年來(lái)所學(xué)知識(shí)的一個(gè)綜合性環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)我們資料收集能力、自學(xué)能力、觀(guān)察能力等綜合能力的一個(gè)練習(xí)，它包括了畢業(yè)實(shí)習(xí)、資料收集、外文翻譯、課題設(shè)計(jì)等過(guò)程，歷經(jīng)一個(gè)多月，到此結(jié)束。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，綜合運(yùn)用過(guò)去幾年所學(xué)的知識(shí)，有目的地學(xué)習(xí)當(dāng)前液壓系統(tǒng)領(lǐng)域的新技術(shù)，在本設(shè)計(jì)當(dāng)中，完成了本專(zhuān)業(yè)一個(gè)具體的設(shè)計(jì)任務(wù)。進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識(shí)、加深和拓寬了知識(shí)面，培養(yǎng)和鍛煉了分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，提高了團(tuán)結(jié)協(xié)作精神。 為了能圓滿(mǎn)的完成數(shù)控車(chē)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，我翻閱了大量液壓傳動(dòng)、控制等相關(guān)的書(shū)籍和網(wǎng)上的資料，在李志彪老師悉心指導(dǎo)及其他同學(xué)