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摘要本論文針對目前市場上大部分類型轉(zhuǎn)塔車床的現(xiàn)狀、發(fā)展的動態(tài)以及發(fā)展的方向，和其在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用，運用到了液壓元件的基本理論，對其主要關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)液壓系統(tǒng)箱進(jìn)行了原理分析和優(yōu)化。根據(jù)設(shè)計本轉(zhuǎn)塔車床液壓系統(tǒng)的實際需要，對車床液壓系統(tǒng)開展研究，并且對液壓系統(tǒng)中的結(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。介紹了一種在三爪卡盤上加裝擺動式液壓缸和平面螺旋機(jī)構(gòu)的螺旋擺動式液壓缸增力機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。以及主要的設(shè)計步驟和參數(shù)的確定。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)塔車床；液壓缸參數(shù)；優(yōu)化設(shè)計AbstractInthispaperaccordingtothepresentmosttypeonthemarketthepresentsituationofthecapstanlathe,thedynamicdevelopmentandthedirectionofdevelopment,anditsimportantroleinthemodernindustrialproduction,usingthebasictheoryofhydrauliccomponents,hydraulicsystemaboutthestructureofthemainkeyboxontheprincipleanalysisandoptimization.Accordingtothedesignofthehydraulicsystemofthepracticalneedofturretlathe,thelathehydraulicsystemresearch,andthestructurecomponentsinthehydraulicsystemandthestructureofthehydrauliccontrolsystem,theoptimizationdesign.Introducesamountedonathreejawchuckoscillatinghydrauliccylinderandflatscrewmechanismofinstitutionofspiralswinghydrauliccylinderstructure.Aswellasthedeterminationofmaindesignstepsandparameters.Keywords:capstanlathe;hydrauliccylinder;parameteroptimaldesign目錄TOC\o"1-3"\h\z\u11180第一章概論 第一章概論1.1液壓技術(shù)的歷史發(fā)展液壓技術(shù)相對于機(jī)械傳動來說是一個比較新的技術(shù)，可是從1650年巴斯卡提出靜壓傳遞遠(yuǎn)離，1795年英國的約瑟夫·布拉默利用這一原理在英國制成了世界上第一臺水壓機(jī)，使液壓技術(shù)開始進(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)的需要響應(yīng)迅速、精度高、功率大的液壓傳動系統(tǒng)和伺服機(jī)構(gòu)，用來裝備各種飛機(jī)、坦克、大炮和軍艦，從而提高它們的使用性能，所以各種高壓元件得到了進(jìn)一步的發(fā)展，同時出現(xiàn)了伺服閥。這里意義重要的是美國馬塞諸塞州理工學(xué)院的布萊克本、李等人對于高壓場合的液壓問題以及伺服控制問題進(jìn)行了深入的研究，最后在1958年布萊克本、李等人研制出了電液伺服閥。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。1.2國內(nèi)數(shù)控車床的現(xiàn)狀和發(fā)展前景最近幾年來，我國數(shù)控車床生產(chǎn)一直保持速度較快的增長。直到2002年產(chǎn)量居世界第四。但是我們與發(fā)達(dá)國家相比，我們國家的機(jī)械車床數(shù)控化率暫時還不是很高，現(xiàn)在而言生產(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)國家大多在70％左右。國產(chǎn)數(shù)控車床到2000年可供品種為700多種，接近數(shù)控車床品種的50％，其中占產(chǎn)量70％的是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床。最高轉(zhuǎn)速一般在2000r／min，個別轉(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。長城車床廠CK7815C液壓系統(tǒng)最高轉(zhuǎn)速3500r／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<1．6m。國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)MTBF可靠性大都超過1萬小時，但國際上先進(jìn)企業(yè)數(shù)控系統(tǒng)MTBF已達(dá)8萬小時。國產(chǎn)數(shù)控車床、加工中心MTBF有少數(shù)廠達(dá)500h，但國際先進(jìn)水平已達(dá)800h。用戶對國產(chǎn)加工中心刀庫機(jī)械手、數(shù)控車床刀架仍不放心，其定位精度、特別是重復(fù)定位精度也有待提高。此外，外觀、漏油等老問題也與工業(yè)發(fā)達(dá)國家產(chǎn)品有差距。目前，我國的功能部件生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模普遍較小，布局分散，有些還依附于主機(jī)廠或研究所。從整體上看，我國功能部件生產(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)控車床功能部件雖已形成一定的生產(chǎn)規(guī)模，但僅能滿足中低檔數(shù)控車床的配套需要。衡量數(shù)控車床水平的高級數(shù)控系統(tǒng)、高速精密電液壓系統(tǒng)、高速滾動功能部件和數(shù)控動力刀架等還依賴進(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。1.3研究的對象和研究的方法本課題研究對象是數(shù)控車床，本著高效節(jié)能、機(jī)電一體化、計算機(jī)輔助設(shè)計及計算機(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，對其進(jìn)行受力分析和優(yōu)化設(shè)計，是設(shè)計一個高效、節(jié)能車床的前提。沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第二章液壓系統(tǒng)的組成沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位第二章液壓系統(tǒng)的組成第二章液壓系統(tǒng)的組成2.1液壓系統(tǒng)組件的設(shè)計步驟液壓系統(tǒng)包括主泵動力站、和安裝在主泵站上的控制件、附件等。因為液壓系統(tǒng)的執(zhí)行裝置帶動工件或刀具直接參加工件表面形成運動，所以它的工件性能對加工質(zhì)量和生產(chǎn)率產(chǎn)生直接的影響，是車床上最重要的部件之一。2.2技術(shù)參數(shù)的確定轉(zhuǎn)塔車床為程序控制半自動組合式車床.他適合于加工各種盤類,套類零件.他工藝范圍廣,能進(jìn)行外圓,內(nèi)孔,外端面,內(nèi)端面,錐面,倒角,切槽,切斷,鉆孔,擴(kuò)孔,鉸孔及成形表面等粗,半精和精加工.它的加工精度為2級,車削光潔度▽6.要求機(jī)床運動平穩(wěn),能無級調(diào)速,自動化程度,效率高,系統(tǒng)發(fā)熱少.機(jī)床的主要參數(shù)如表14-8所示,他能完成表14-9中的所有工作循環(huán).為了高效率自動地完成上述任務(wù),機(jī)床采用機(jī),電,液聯(lián)合控制.主軸運動采用雙速電機(jī)和液壓離合器,能變換四種轉(zhuǎn)速.工件的加緊,主軸制動,前后刀架及轉(zhuǎn)塔均采取液壓傳動.表14-8機(jī)床主要參數(shù)項目主要技術(shù)參數(shù)加工最大棒料直徑40mm直達(dá)加工直徑200mm前刀架(水平)橫向最大行程縱向最大行程快速進(jìn)退速度橫向工進(jìn)速度縱向100mm60mm4m/min8~180mm/min12~180mm/min后刀架(傾斜30°)橫向最大行程讓刀最大行程快速進(jìn)退速度切斷面速度100mm8mm4m/min8~200mm/min轉(zhuǎn)塔刀架縱向最大行程刀架微抬快速進(jìn)退工進(jìn)速度350mm0.25mm3~3.5m/’min8~500mm/min主運動主軸轉(zhuǎn)速范圍主電動機(jī)功率40~1100r/min(12級)5~6.5Kwn=400r/minn=800r/min表14-9機(jī)床的工作循環(huán)切外圓工進(jìn)讓刀快退縱工進(jìn)縱快進(jìn)橫橫快快退縱快退進(jìn)鉆擴(kuò)餃孔工進(jìn)快進(jìn)快退鏜孔快退讓刀工進(jìn)快進(jìn)縱快退橫橫快快退縱工進(jìn)縱快進(jìn)退切斷面縱橫快退橫工進(jìn)橫快進(jìn)縱快進(jìn)切內(nèi)端面橫縱快進(jìn)工橫進(jìn)橫快合成快退快進(jìn)退加工成形表面縱向快退退進(jìn)刀刀仿形進(jìn)給切槽橫橫工進(jìn)快橫快進(jìn)進(jìn) 橫橫快工退縱快退進(jìn)縱快進(jìn)切內(nèi)溝造縱快進(jìn)橫橫工橫縱快退快進(jìn)快快退退圖14-2前刀架液壓原理圖2.3主傳動系統(tǒng)方案的確定主傳動變速方式可分為無極變級和有級變速兩種，本車床采用無極變速的變速方式。無級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。可選用最合適的切削速度，沒有速度損失，生產(chǎn)率高；一般可在運轉(zhuǎn)中變速，減少輔助時間；操縱方便；傳動平穩(wěn)等優(yōu)點。這次設(shè)計采用了交流調(diào)速電動機(jī)，交流調(diào)速電動機(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)動進(jìn)行切削加工、傳遞運動、動力及承受切削力等，并保證刀具或工件具有準(zhǔn)確定的運動軌跡。液壓系統(tǒng)組件是車床的執(zhí)行件，他它帶動工件或刀具直接參與表面成形運動，其工作性能對車床的加工質(zhì)量及生產(chǎn)率有直接影響，它是車床的一個重要組件。根據(jù)車床主參數(shù)、尺寸參數(shù)、運動參數(shù)、動力參數(shù)，并且遵循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擬定液壓傳動系統(tǒng)圖圖2-1液壓傳動系統(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)過單向閥進(jìn)入個子系統(tǒng)支路，其工作原理如下。(1)卡盤的夾緊與松開在要求卡盤處于正卡（卡爪向內(nèi)夾緊工件外圓）且在高壓大夾緊力狀態(tài)下時，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來調(diào)整，夾緊壓力由壓力表14來顯示。在要求卡盤處于正卡且在低壓小夾緊力狀態(tài)下時，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來調(diào)整，加緊壓力也由壓力表14來顯示，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相同。卡盤處于反卡（卡爪向外夾緊工件內(nèi)孔）時，動作與正卡相反，即反卡的夾緊是正卡的松開；反卡的松開是正卡的夾緊。(2)回轉(zhuǎn)刀架的換刀回轉(zhuǎn)刀架換刀時，首先是將刀架抬升松開，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，換向閥6右位工作，刀架抬升松開；8YA通電，液壓馬達(dá)正轉(zhuǎn)帶動刀架換刀，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)尾座套筒的伸縮運動當(dāng)6YA通電時，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，液壓缸筒帶動尾座套筒伸出，頂緊工作。頂緊力的大小通過減壓閥10調(diào)整，調(diào)整壓力值由壓力表16顯示。沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第三章液壓缸的設(shè)計沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位第三章液壓缸的設(shè)計第三章液壓缸的設(shè)計3.1液壓缸的分類液壓缸有多種分類形式。按結(jié)構(gòu)特點它可分為活塞式、柱塞式和擺動式3大類；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）做單方向運動，即壓力油只通向液壓缸的一腔，而反方向運動則必須依靠外力來實現(xiàn)；雙作用式液壓缸，在兩個方向上的運動都由壓力油推動來實現(xiàn)。所以此次選用雙作用式液壓缸。3.1.1液壓缸的設(shè)計和計算缸筒是液壓缸的主要零件，缸筒與端蓋、缸底、油口等零件構(gòu)成密封的容腔，用以容納壓力油，同時它還是活塞的運動軌道。設(shè)計液壓缸缸筒時，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、運動速度和有效行程，同時還必須有一定的強(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、運動平穩(wěn)性和耐用性。（1）液壓缸內(nèi)徑的計算