粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具的設計（全套圖紙）

畢業(yè)設計說明書論文(全套CAD圖紙)QQ36396305I本次設計題目為粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具設計。本文主要介紹零件所用夾具以及加工零件所用專用機床的設計過程并提供具體的設計參數(shù)。本文主要分為三部分，第一部分為緒論部分，主要對夾具以及專用機床進行簡要的介紹；第二部分為概述部分，本部分主要是對設計對象即零件進行具體分析；第三部分為具體設計部分，本部分為本文的重點，本部分主要展示各個參數(shù)的計算過程以及部分結構的設計原理，具體為機床動力選擇，機床刀具及相關參數(shù)計算，夾具設計計算，機床液壓滑臺設計計算，組合機床聯(lián)系尺寸的確定等。本文只對組合機床的聯(lián)系尺寸進行計算設計，對于具體結構不進行設計。關鍵詞：活塞，夾具，組合機床開題報告粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具設計MicrosoftWord9AutoCAI圖形文翻譯MicrosoftWord9畢業(yè)設計說明書論文(全套CAD圖紙)QQ36396305I重慶大學本科學生畢業(yè)設計(論文)ABSTRACTmachinesusedinthedesigmachinesforabriefintroduction;secondpartisanoverviewofpartofthiscomponentispartofthedesignobjectsthatcarryoutspecifiparametersofthispartofthemaindisplaypartofthestructurecalculationprocessandthedesignprinciple,thespecificpowerforthemachinetoolselection,andrelatedparametercalculation,calculationoffixturedesign,machinedesignandcalculationofhydraulicslider,combinationdeterminethesizeofmachinetocontactandsoon.Thislinkonlycombinationmachinesizecalculationdesign,theconcreteKeywords:Pistons,fixtures,machinetool畢業(yè)設計說明書論文(全套CAD圖紙)QQ36396305重慶大學本科學生畢業(yè)設計(論文)目錄 IABSTRACT Ⅱ 11.1機床夾具及其發(fā)展趨勢 11.2專用機床簡介及其特點 3 42.1畢業(yè)設計(論文)的內容和要求 42.2零件的工作條件和技術要求 42.3活塞主要技術條件分析 52.4活塞的材料及毛坯制造 52.5活塞銷孔的機械加工工藝過程的分析 6 73.1夾具的初步設計方案 73.2機床的初步設計 73.3夾具設計的計算 3.4機床的液壓滑臺系統(tǒng)的具體設計 3.5V帶傳動的設計 3.6組合機床聯(lián)系尺寸的確定 畢業(yè)設計說明書論文(全套CAD圖紙)QQ363963051重慶大學本科學生畢業(yè)設計(論文)機械制造過程中用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測的裝置。又稱卡具。從廣義上說，在工藝過程中的任何工序，用來迅速、方便、安全地安裝工件的裝置，都可稱為夾具。例如焊接夾具、檢驗夾具、裝配夾具、機床夾具等。其中機床夾具最為常見，常簡稱為夾具。在機床上加工工件時，為使工件的表面能達到圖紙規(guī)定的尺寸、幾何形狀以及與其他表面的相互位置精度等技術要求,加工前必須將工件裝好(定位)、夾牢(夾緊)。夾具通常由定位元件(確定工件在夾具中的正確位置)、夾緊裝置、對刀引導元件(確定刀具與工件的相對位置或導引刀具方向)、分度裝置(使工件在一次安裝中能完成數(shù)個工位的加工，有回轉分度裝置和直線移動分度裝置兩類)、連接元件以及夾具體(夾具底座)等組成。隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求相應提高。國際生產研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產的工件品種已占工件種類總數(shù)的85%左右?，F(xiàn)代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產的企業(yè)中，每隔3~4年就要更新50~80%左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10~20%左右。特別是近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)(FMS)等新加工技術的應用，就新技術而言，一些更細化的要求被提出1)能迅速而方便地裝備新產品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本；2)能裝夾一組具有相似性特征的工件；3)能適用于精密加工的高精度機床夾具；4)能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具；5)采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動6)提高機床夾具的標準化程度。為了適應不同行業(yè)的需要和經(jīng)濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟性，采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構性及可擴展性功能強，應用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，元件的功能強，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費用低，經(jīng)濟使用才有推廣的價值。在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟方向發(fā)展。畢業(yè)設計說明書論文(全套CAD圖紙)QQ363963052重慶大學本科學生畢業(yè)設計(論文)1緒論(1)、高精。隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度對夾具的制造精度要求更高高精度夾具的定位孔距精度高達±5μm,夾具支承面的垂直度達到(戴美樂)公司制造的4m長、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為±0.03mm;精密平口鉗的平行度和垂直度在5μm以內；夾具重復安裝的定位精度高達±5μm;瑞士EROWA柔性夾具的重復定位精度高達2～5μm。機床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制造公司都是精密機械制造企業(yè)。誠然，為了適應不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。(2)、高效。為了提高機床的生產效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產品越來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用1～2秒，夾具結構簡化，為機床進行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機床上安裝與調整夾具的時間，瑞典3R夾具僅用1分鐘，即可完成線切割機床夾具的安裝與校正。采用美國Jergens(杰金斯)公司的球鎖裝夾系統(tǒng)，1分鐘內就能將夾具定位和鎖緊在機床工作臺上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產線上更換夾具，起到縮短停機時間，提高生產效率的作用。(3)、模塊、組合夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎。利用模塊化設計的系列化標準化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術開發(fā)的基點。省工、省時，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設計為夾具的計算機輔助設計與組裝打下基礎，應用CAD技術，可建立元件庫、典型夾具庫、標準和用戶使用檔案庫，進行夾具優(yōu)化設計，為用戶三維實體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗，了解市場需求，不斷地改進和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會與華中科技大學合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產品咨詢與開發(fā)的公共平臺，爭取實現(xiàn)夾具設計與服務的通用化、遠程信息化和經(jīng)營電子商務化。(4)、通用、經(jīng)濟夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng).一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構性及可擴展性功能強，應用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟性好。德國demmeler(戴美樂)公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費用低，經(jīng)濟實用才有推廣應用的價值。3重慶大學本科學生畢業(yè)設計(論文)1緒論1.2專用機床簡介及其特點機床是將金屬毛坯加工成機器零件的機器，它是制造機器的機器，所以又稱為”工作母機”或”工具機”,習慣上簡稱機床?，F(xiàn)代機械制造中加工機械零件的方法很多：除切削加工外，還有鑄造、鍛造、焊接、沖壓、擠壓等，但凡屬精度要求較高和表面粗糙度要求較細的零件，一般都需在機床上用切削的方法進行最終加工。在一般的機器制造中，機床所擔負的加工工作量占機器總制造工作量的40%-60%,機床在國民經(jīng)濟現(xiàn)代化的建設中起著重大作用。專用機床是一種專門適用于特定零件和特定工序加工的機床，而且往往是組成自動生產線式生產制造系統(tǒng)中，不可缺的機床品種。組合機床是專用機床的一種，它以標準化部件為基礎，配以少量的專用部件組成。專用機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生產效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標準化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設計和制造周期。因此專用機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產中得到廣泛應用，并可用以組成自動生產線。專用機床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時，工件一般不旋轉，由刀具的旋轉運動和刀具與工件的相對進給運動，來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉，由刀具作進給運動，也可實現(xiàn)某些回轉體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。畢業(yè)設計說明書論文(全套CAD圖紙)QQ363963054重慶大學本科學生畢業(yè)設計(論文)2概述2.1畢業(yè)設計(論文)的內容和要求：(1)進一步熟悉機床專用夾具設計的基本知識，熟悉機械制造工藝方面的知識，(2)繪制出活塞銷孔零件圖、加工示意圖、被加工零件工序圖、組合機床聯(lián)系尺寸圖和夾具結構圖等。(1)設計方案和計算正確。(2)對機械制造工藝即夾具設計方面的知識和機床設計進行更全面了解。2.2零件的工作條件和技術要求：工作條件：1)高溫—導致熱負荷大：活塞在氣缸內工作時，活塞頂面承受瞬變高溫燃氣的作用，燃氣的最高溫度可達2000～2500℃,因而活塞頂?shù)臏囟纫埠芨?。溫度分布不均勻，有很大的熱應力?)高壓—沖擊性的高機械負荷：高壓包括兩方面①活塞組在工作中受周期性變化的氣壓力直接作用，氣壓力Pz(MPa)一般在膨脹沖程開始的上止點后10°~20°達到最大。②活塞組在氣缸里作高速往復運動，產生很大的往復慣性力。3)高速滑動：內燃機在工作中所產生的側向力是較大的，特別是在短連桿內燃機中；4)交變的側壓力：活塞上下行程時活塞要改變壓力面，側向力方向不斷變化，造成了活塞在工作時承受交變的側向載荷。設計要求：1)選用熱強度好，散熱性好，膨脹系數(shù)小，耐磨、有良好減磨性和工藝性的材料2)形狀和壁厚合理，吸熱少，散熱好，強度和剛度符合要求，盡量避免應力集中，與缸套有最佳的配合間隙3)密封性好，摩擦損失小4)重量輕。畢業(yè)設計說明書論文(全套CAD圖紙)QQ363963055重慶大學本科學生畢業(yè)設計(論文)2概述技術要求：1、活塞裙橢圓度為0.08—0.13。2、裙橢圓長軸應與活塞銷孔中心線垂直，垂直度公差為100:0.035。3、環(huán)槽側面粗糙度小于0.4xm。4、橢圓長軸如下表分組出廠：組別裙部橢圓長軸A101.490—101.505mmB101.505—101.520mmC101.520—101.535mm2.3活塞主要技術條件分析：銷孔尺寸公差IT6級以上。當銷孔直徑小于50mm時銷孔圓度誤差不大于0.0015mm,圓柱度誤差不大于0.003mm。銷孔內圓表面粗糙度Ra≤0.2μm活塞銷孔軸心線到頂面的距離定為56±0.08mm。銷孔軸心線對裙部軸心線的垂直度在100mm長度上公差為0.35mm。銷孔軸心線在裙部軸心線的對稱度為0.2mm(具體請參考零件圖附件)。2.4活塞的材料及毛坯制造：材料普遍采用硅鋁合金，柴油機活塞則多用銅鎳鎂鋁合金。硅鋁的主要化學成分是(國標108號鋁):Si含量10.5%--13.0%,Cu含量1.0%--1.8%,Mg含量0.4%--1.0%,Mn含量0.3%--0.9%,Fe含量0.2%--0.7%,其余是鋁。硅鋁合金材料與鑄鐵材料相比有以下優(yōu)點：(1)導熱性好，使活塞頂面降溫快，可以提高發(fā)動機的壓縮比，不至于引起混合氣體自燃，可以提高發(fā)動機的效率；(2)重量輕，慣性力??；(3)切削性能好；(4)鑄造流動性好，可以得到精確的毛坯。毛坯制造：由于是大批量生產，為了提高毛坯的精度，鑄出活塞銷孔及燃燒室，減少機加工余量，故而毛坯的鑄造是采用金屬模鑄造。畢業(yè)設計說明書論文(全套CAD圖紙)QQ363963056重慶大學本科學生畢業(yè)設計(論文)2概述內燃機活塞毛坯制造方法包括以下步驟：1、配置活塞材料，制作與活塞油道形狀吻合的合金型芯，所述合金型芯的熔點低于活塞材料的固熔處理溫度；2、將所述合金型芯對應放置于冷壓模具型腔，然后放入活塞材料，冷壓成形形成活塞坯料；3、將所述的活塞坯料頂部朝下燒結形成燒結毛坯；4、將所述的燒結毛坯放入對應模具中，擠壓形成活塞精坯；5、進行固熔處理及時效處理，固熔處理時將所述活塞精坯頂部向上放置，使合金芯熔化后流出，形成活塞的冷卻油道。固溶溫度約是660度，時效280度。2.5活塞銷孔的機械加工工藝過程的分析：零件名稱：解放牌汽車活塞材料：鋁合金HB95~140年產量：25~30萬件鋁活塞的毛坯一般都鑄出錐形銷孔(便于拔模)。由于銷孔是許多工序施加夾緊力的部分，所以在粗車止口工序之后即對銷孔進行粗鏜，以便在其后的工序，夾緊力能較均2技術要求及檢變要求：1銷孔圓度誤差不大于0.0015mn,圓柱度誤差不大于0.003mm2銷孔內圓表面粗糙度Ra不大于0.2μm3銷孔軸心線在裙部軸心線的對稱度為0.2mm4活塞銷孔軸心線到頂面的跑離定為56土0.08nm 畢業(yè)設計說明書論文(全套CAD圖紙)QQ363963057重慶大學本科學生畢業(yè)設計(論文)3粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具設計3粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具設計3.1夾具的初步設計方案：作為夾具部分的設計主要是考慮定位基準的選擇?；鶞适怯脕泶_定生產對象上幾何要素間的幾何關系所要依據(jù)的那些點、線、面。定位基準的選擇會直接影響到零件表面間的位置精度，并且會對加工工序的安排產生重要影響，從而直接影響到零件的加工精度。根據(jù)粗基準，精基準的選擇原則：遵循基準統(tǒng)一、基準重合、互為基準、自為基準粗基準的選取原則：以不加工的表面作為粗基準；選擇要求加工余量均勻的表面作為粗基準；選擇余量最小的表面作為粗基準；選擇平整、光潔、尺寸足夠大的表面作為粗基準；粗基準應盡量避免重復使用。精基準的選取原則：基準重合；基準統(tǒng)一；應盡量選擇尺寸較大的表面作為精基準?；钊麑儆诒”谛土慵?，故而在外力作用下易變形，同時活塞主要的尺寸及位置精度都要求很高，所以應該采用統(tǒng)一的定位基準來加工零件，由于薄壁件的原因，假設采用外圓定位則極易產生變形。因此采用活塞止口與端面作為統(tǒng)一的基準。采用止口和端面作為基面有下列優(yōu)點：(1)用這種定位方法可以加工裙部、頭部、頂面、銷孔等主要及其他次要表面，而且在一道工序中，一次安裝就可以車削外圓、頂面、環(huán)槽，實現(xiàn)了工序的集中。既可提高生產率，又能保證這些表面的位置精度。(2)活塞裙部在半徑方向剛性差，利用止口和端面定位可以沿活塞軸向夾緊，就不至于引起嚴重的變形，,同時又可以進行多刀切削提高生產效率。利用止口和活塞銷可以限制5個自由度，最后一個轉動自由度則有削邊銷來進行限3.2機床的初步設計：根據(jù)零件加工工序的需要選擇具有固定式夾具的主軸箱橫向進給的臥式單工位專用機床：1、動力部件的選擇：選定機床的動力部件主要分為兩部分。第一部分是傳遞主運動的部件，主要包括動力源和主軸箱。第二部分則主要為傳遞進給運動部件，主要包括液壓滑臺。畢業(yè)設計說明書論文(全套CAD圖紙)QQ363963058重慶大學本科學生畢業(yè)設計(論文)3.2機床的初步設計(1)液壓滑臺液壓滑臺是組合機床的重要通用部件之一，用于實現(xiàn)進給運動，液壓滑臺由滑臺，滑座，油缸三部分組成。其主要元件有液壓泵、電液換向閥、順序閥、背壓閥、液壓缸?；_與滑座配置雙矩形導軌，優(yōu)點是結構簡單，制造、檢驗、修理都很方便；導軌面較寬，承載能力強，并且剛度較高，預選臺面寬行程進給力油缸內徑/活塞直徑油泵流量(升/快進流量(升/最小進給量工進速度40~1000(2)動力源動力源是為刀具提供切削主運動的驅動裝置，在機床中與主軸相配套。通過查閱《組合機床設計》中關于傳動裝置選擇的相關內容可知，由于零件材料是采用鋁合金，針對鋁及其合金等輕金屬進行粗鏜削，應當選擇采用皮帶輪傳動裝置。帶傳動的特點是運轉平穩(wěn)，噪聲小，并有吸振、緩沖作用，過載時帶與帶輪之間將發(fā)生打滑而不致?lián)p壞其他零件，即有過載保護功能。帶傳動結構簡單，制造、安裝過程及維護均較方便，所以廣泛應用于各種機器中。帶傳動的缺點是效率低(一般平帶傳動0.96;V帶傳動0.95),外形尺寸大，帶的壽命較短，不宜于易燃易爆場合。帶傳動工作時由于有彈性滑動，所以不能保證準確的傳動比。(3)主軸箱主軸箱安裝于液壓滑臺上。本次設計將采用自行設計的主軸箱和皮帶輪傳動裝置。查《組合機床設計》表3-11得。粗鏜的鏜刀的材料高速鋼，切削速度v(m/min)在100~150范圍內選取，初步定為110。每轉進給量f(mm/轉)畢業(yè)設計說明書論文(全套CAD圖紙)9重慶大學本科學生畢業(yè)設計(論文)3.2機床的初步設計1000mm/min)的限制要取合適的值。由公式n=1000v/πD得：n=1000×120/π×27=1297.4(r/min)mm/r)vr=f×n取滑臺的進給速度為1000,則f=vrmm/r)3、確定切削力，切削扭矩，切削功率：切削力Fc,切削扭矩M,切削功率N,刀具耐用度T的計算公式：(1)切削力Fc=9.81×Crc×apf*Krc查《機械制造技術》得KMFc=1KcoFc=1.0Kkorc=1.0KlsFc=1.0Kerc=1.0∴K=KFc×Kcorc×KKor×KF×KOFC=1×1.0×1.0×1.0×1.0×1.0=450.4(N)(2)切削功率：Pc=Fc×Vc/60×103=450.4×120/60000=0.895(kW)(3)快速運動速度的確定：由HY2OA液壓滑臺技術性能可知快進速度為12米/分。(4)選擇刀具結構及切削扭矩：鏜桿直徑及鏜刀截面尺寸：查《組合機床設計》p60表3-16得由鏜孔直徑D=27(mm),取鏜桿直徑=22(mm),鏜刀截面主軸直徑d=25(mm)畢業(yè)設計說明書論文(全套CAD圖紙)QQ36396305重慶大學本科學生畢業(yè)設計(論文)3.3夾具設計的計算查《組合機床設計》p59表3-15得，取系B=7.3(5)電動機的選用：根據(jù)上面算出的轉速為1297.4(r/min)和功率為0.895×2=1.79(kW)?，F(xiàn)決定選用型號為Y100L2-4的電動機。其額定功率為3(kW),轉速為1400(r/min)。3.3夾具設計的計算[3]:Wk-實際所需夾緊力(N)r`-螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑(mm),參見表1-2-20∵螺桿端部的結構形式為點接觸p1螺桿端部與工件的摩擦角(°)r?-螺紋中徑之半(mm),初選M10,P=1,查表1-2-21得r=4.675α-螺紋升角(°),初選M10,P=1,查表1-2-21得α=1°57`p`2-螺旋副當量摩擦角。當選用三角螺紋時，由表1-2-22查得p`2=9°50`ηo-除螺旋外機構的效率，其值為0.85~0.95,取0.90由表1-2-24中，初選螺紋公稱直徑為10(mm)的螺栓，查得其許用夾緊力為3924(N),加在螺母上的夾緊扭矩為9.320(N·mm)M10的許用夾緊力=3924>450.4(N)∴M10的螺栓滿足強度要求。2、扳手和螺栓的選用：當用扳手扳動M10螺栓上的六角螺母時，查表1-2-25得，柄長度L=120(mm),作用力為45(N),而夾緊力為3550(N),遠大于畢業(yè)設計說明書論文(全套CAD圖紙)QQ36396305重慶大學本科學生畢業(yè)設計(論文)3.4機床的液壓滑臺系統(tǒng)的具體設計3.4機床的液壓滑臺系統(tǒng)的具體設計工進長度的確定：工進長度=切入長度+加工孔長度+切出長度取切入長度為7(mm),加工孔長度為102(mm),∴工進長度=7+102+8=117(mm)切出長度取8(mm)?？爝M長度，初定為283(mm)快退長度=快進長度+工進長度=283+117=400(mm)“滑臺式后帶“A”表示滑座導軌為鑄鐵導軌。又∵球墨鑄鐵的密度為7300kg/m3∴可根據(jù)滑座的外形尺寸和密度來估算其重力。估算液壓滑臺的重力N?估算主軸箱和動力源的重力N=9.8×200×472×388×7300×10即運動部件的重力N=N,+N=3257.64(N)取N=4000(N)1、液壓缸所受的外負載：F包括三種類型：F-工作負載F=6300(N)Fa-運動部件速度變化時的慣性負載Fa=G×△v/gX△t一般取△t=0.05(s)Fa=4000×12/9.8/0.05/60=1632.65(N)F-導軌摩擦阻力負載，啟動時為靜摩擦阻力，啟動后為動摩擦阻力在本設計中取靜摩擦系數(shù)為0.18,動摩擦系數(shù)為0.1∴工作循環(huán)各階段的外負載為：畢業(yè)設計說明書論文(全套CAD圖紙)QQ36396305重慶大學本科學生畢業(yè)設計(論文)3.4機床的液壓滑臺系統(tǒng)的具體設計2、擬定液壓系統(tǒng)原理圖：(1)、確定供油方式：考慮到該機床在工作進給時負載較大，速度較低。而在快進，快退時負載較小，速度較高。從節(jié)省能量，減少發(fā)熱考慮，泵源系統(tǒng)宜選用變量泵供油?，F(xiàn)采用限壓式變量葉片泵。(2)、調速方式的選擇：在中小型專用機床的液壓系統(tǒng)中，進給速度的控制一般采用節(jié)流閥或調速閥。根據(jù)鏜削類專用機床的特點，決定采用限壓式變量泵和調速閥組成的容積節(jié)流調速。這種調速回路具有效率高、發(fā)熱少和速度剛性好的特點。(3)、速度換接方式的選擇：本系統(tǒng)采用行程閥切換的速度換接回路，它的特點是可提高系統(tǒng)的換接(4)、最后把所選擇的液壓回路組合起來，即可組成圖紙所示的液壓系統(tǒng)原理圖。其工作原理如下：按下啟動按鈕，電磁鐵1YA通電吸合控制油路有泵16經(jīng)電磁先導閥13的左位，單向閥11,進入液動閥14的左端油腔，液動閥14左位接入系統(tǒng)。液動閥14右端回油經(jīng)過節(jié)流器和閥13回油箱。閥14處于左位。主油路從泵16—單向閥15—液動閥14左位—行程閥9(常態(tài))—液壓缸左腔?；赜吐窂囊簤焊椎挠仪弧y14的左位—單向閥3—閥9—液壓缸的左腔。壓下行程閥9,則油路不能通過而只能通過調速閥6,此時系統(tǒng)的壓力升高，壓力的升高使順序控制閥2打開而且也會另限量葉片泵的流量減少，直到與經(jīng)過調速閥6流量相同為止。液壓的有杠腔的油液則通過液動閥14,經(jīng)順序閥2和背壓閥1回油路。(兩側的壓力差使單向閥3關閉)3)死檔鐵停留：滑臺工進終了，滑臺體前端頂上固定在滑座體上的死檔鐵，滑臺不能前進，而油路系統(tǒng)還在供油，迫使油缸大腔油壓升高，壓力繼電器5發(fā)出信號，使2YA通電，1YA斷電，實現(xiàn)滑臺快退。壓力繼電器7延時的過程就是滑臺在死擋鐵停留的時間。4)滑臺快退及原位停止：畢業(yè)設計說明書論文(全套CAD圖紙)QQ36396305重慶大學本科學生畢業(yè)設計(論文)3.4機床的液壓滑臺系統(tǒng)的具體設計2YA的通電使閥14接入系統(tǒng)，進油路有泵16—閥15—液動閥14右路—液壓缸右腔?；赜停阂簤焊椎淖笄弧獑蜗蜷y7—閥14右位一回油缸。由于此時空載，系統(tǒng)的壓力很低，泵輸出的流量最大，滑臺快退。當滑臺快退到原位時，檔塊壓下原位的行程開關，使電磁鐵都斷電，閥13和14都處于中位，滑臺停止運動。泵通過閥14的中位卸荷。3、液壓系統(tǒng)的計算和選擇液壓元件：(1)液壓缸主要尺寸的確定：1)工作壓力P的確定：工作壓力P可根據(jù)負載大小及機器的類型來初步確定，現(xiàn)參閱《液壓系統(tǒng)設計簡明手冊》p10表2-1取液壓缸工作壓力為4(Mpa)。2)計算液壓缸內徑D和活塞杠直徑d:液壓滑臺的參數(shù)定D/d為50/35按最低工作速度驗算液壓缸的最小穩(wěn)定速度式中A為液壓缸節(jié)流腔的有效工作面積，qmin是由產品樣本查得GE系列的最小穩(wěn)定流量為50(mL/min),vmin=4(cm/min)∴A>(qmin/vmin)=50/4=12.5(cm)2由于調速閥是安裝在油路上的，故液壓缸節(jié)流腔有效工作面積應選液壓缸無杠腔的實際面積。即A=(π/4)×D≥(π/4)×5=19.63(cm)∴液壓缸能選到所需流速。3)計算在各工作階段液壓缸所需的流量：=11.5(L/min)=2(L/min)0.035)×12=12(L/min)(2)確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格：1)泵的工作壓力的確定：畢業(yè)設計說明書論文(全套CAD圖紙)QQ36396305重慶大學本科學生畢業(yè)設計(論文)3.4機床的液壓滑臺系統(tǒng)的具體設計pp=p?+P式中po—液壓泵的最大工作壓力p—執(zhí)行元件最大工作壓力0.2~0.5(Mpa),復雜系統(tǒng)取0.5~1.5(Mpa)。本設計中取0.5(Mpa)。p=p+P=4+0.5=4.5(Mpa)上述計算所得的p。是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)有各種工況的過渡階段出現(xiàn)的動態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力。另外考慮到一定的壓力儲備量，并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力pn應滿足pn≥(1.25~1.6)po。本設計中pu=1.25po=5.625(Mpa)2)泵的流量的確定：液壓滑臺的技術性能參數(shù)可知油泵的流量為q=12(L/min)3)選擇液壓泵的規(guī)格：根據(jù)以上算得的po和qo,再查閱《液壓系統(tǒng)設計簡明手冊》p81,現(xiàn)選用YBX-16限壓式變量葉片泵，該泵的基本參數(shù)為：每轉排量qo=16m(L/r),泵的額定壓力p=6.3(Mpa),電動機轉速nu=1450(r/min),容積效率ηv=0.85,總效率η=0.74)與液壓泵匹配的電動機的選定：首先分別算出快進與工進兩種不同工況時的功率，取兩者較大值為選擇電動機規(guī)格的依據(jù)，由于在慢進時泵輸出的流量減少，泵的效率急劇降低，一般當流量在0.2~1L/min范圍內，可取η=0.03~0.14。同時還應該注意到，為了使所選擇的電動機在經(jīng)過泵的流量特性曲線最大功率點時不致停轉，需進行驗算，即pg×qo/η≤2pnpe—限壓式變量泵的限定壓力qo—壓力為pε時，泵的輸出流量首先計算快進時的功率，快進時的外負載為400N,進油路的壓力損失定po=400/((π/4)×0.035)×10+0.^3=0.40(Mpa)快進時所需電動機的功率為：畢業(yè)設計說明書論文(全套CAD圖紙)QQ36396305重慶大學本科學生畢業(yè)設計(論文)3.4機床的液壓滑臺系統(tǒng)的具體設計P=pp×qo/n=0.40×11.5/60/0.7=0.11(kW)工進時所需電動機功率為：P=po×q/n=4.5×2/60/0.7=0.22(kW)查閱電動機產品樣本，選用Y90S-4型電動機，其具體參數(shù)為：功率滿載時額定電額電流(A)功率因數(shù)(COS中)根據(jù)產品樣本可查得YBX-16的流量壓力特性曲線。再由已知的快進時的流量為11.5(L/min),工進時的流量為2(L/min),壓力為4.5(Mpa),作出泵的實際工作時的流量壓力特性曲線，查得該曲線拐點處的流量為24(L/min),壓力為2.9(Mpa),該工作點處對應的功率為P=2.9×24/60/0.7=1.66(kW)≤2×1.1=2.2(kW)∴所選的電動機在拐點處能正常工作。(3)液壓閥的選擇：本設計均用GE系列閥，根據(jù)擬定的液壓系統(tǒng)圖。按通過各元件的最大流量來選擇液壓元件的規(guī)格。名稱對應零件號備注背壓閥1液控順序閥2單向閥AF3-EA1OB節(jié)流閥壓力繼電器5調速閥6AQF3-E10B行程閥9電磁先導閥液動換向閥8液壓泵畢業(yè)設計說明書論文(全套CAD圖紙)QQ36396305重慶大學本科學生畢業(yè)設計(論文)3.4機床的液壓滑臺系統(tǒng)的具體設計濾油器XU-B32X100(4)液壓油箱容積的確定：本設計為中壓系統(tǒng)。液壓油箱有效容量按泵的流量的選用容量為160L的油箱。5~7倍來確定?，F(xiàn)3.5V帶傳動的設計[5]:V帶傳動由于傳動帶的橫截面為梯形，帶輪上有相應的輪槽，其兩側面為工作面，根據(jù)楔形摩擦原理，在相同的初拉力或相同的正壓力F?作用下，V帶的傳動較平帶傳動能產生較大的摩擦力，從而提高了V帶傳動的工作能力。通過V帶傳動適用于較小中心距和較大傳動比的場合，其結構較為緊在已知電動機型號為Y100L2-4,額定功率為(3kW),轉速n=1420(r/min),傳動比i=1.0521、確定計算功率Pca:其中K?為工作情況系數(shù)，P為電動機額定功率，已知P=3(kW)由《機械設計》p136表7-7,查得K=1.2故Pca=1.2×3=3.6(kW)2、選取窄V帶帶型：根據(jù)Pca、ni,由圖7-14確定選用SPA型窄V帶型。3、確定帶輪基準直徑：為了減小帶的彎曲應力應采用較大的帶輪直徑，但這使帶輪的輪廓尺寸增大。一般取dεdmin(表7-3),比規(guī)定的最小直徑略大些。大帶輪直徑可以按d?=(nin?)d?計算。大小帶輪直徑一般均應按照帶輪基準直徑系列圓整(表7-8)。僅當傳動比要求較精確時，才考慮滑動率∑來計算大輪直徑，即d?=(ninz)d(12),這時候d?可不按表7-8圓整。由表7-3取主動輪基準直徑d=75(mm)畢業(yè)設計說明書論文(全套CAD圖紙)QQ36396305重慶大學本科學生畢業(yè)設計(論文)3.5V帶傳動的設計根據(jù)式d?=i×d?=1.052×75=78.90(mm)根據(jù)表7-8,取d?=80(mm)4、驗證帶的速度v由P=Fv1000可知，當傳遞的功率一定時，帶速愈高，則所需的有效圓帶的根數(shù)可以減少。但帶速過高，帶的離心力顯著增大，減小了帶與帶輪的接觸壓力，從而降低了傳動的工作能力。同時，帶速過高，使帶在單位時間內繞過帶的次數(shù)增加，應力變化頻繁，從而降低了帶的疲勞壽命。且當帶的速度達到一定值后，不利因素將使基本額定功率降低。所以帶速一般在v=5~25ms內為宜，在v=20~25ms范圍內最有利。如帶速過高(Y、Z、A、B、C型v>25m/s;D、E型v>30m/s)時，應重新選擇較小的帶輪基準直徑。按式v=πXd?×ni/60/1000驗算帶的速度5(m/s)<v=πX75×1400/60/1000=5.5735<25(m/s)∴帶的速度合適。5、確定窄V帶的基準長度和傳動中心距：根據(jù)結構功能要求初定中心距ao。中心距小則結構緊湊，但使小帶輪上的包角較小，降低帶傳動的工作能力，同時由于中心距小，V帶的長度短，在一定速度下，單位時間內的應力循環(huán)次數(shù)增多而導致使用壽命的降低，所以中心距不宜取的太小。但也不宜太大，太大除了有相反的利弊外，速度較高時還易引起帶的顫動。根據(jù)0.7×(d?+d?)<ao<2×(d?+d?),初步確定中心距ao=300(mm)計算帶所需的基準長度L`a=2×ao+(π/2)×(d?+d?)+(d?-d)/(4×ao)=2×300+(π/2)×(75+80)+(80-75)/(4×300)由表7-2選帶的基準長度La=800(mm)計算實際中心距aa=ao+(La-L`a)/2=300+(800-844)/26、帶輪上的包角αi:小帶輪上的包角6可按照以下式計算畢業(yè)設計說明書論文(全套CAD圖紙)QQ36396305重慶大學本科學生畢業(yè)設計(論文)3.5V帶傳動的設計a?=180°-(d?-d?)/a×60°為了使帶傳動有一定的工作能力，一般要求(,=90)。如〈,小于此值，可適當加大中心距a;e120(特殊情況允許若中心距不可調時，可加張緊輪。從上式可以看出，(也與傳動比有關，d?與d?相差越大，即i越大，則〈,越小。通常為了在中心距不過大的條件下保證包角不致過小，所以傳動比不宜過大。普通V帶傳動一般推薦iδ7,必要時可到10。a?=180°-(d?-d)/a×57.3°=180°—(80-75)/256×57.3°=178.8°>120°∴主動輪上的包角合適。7、計算窄V帶的根數(shù)Z:由式Z=Pca/(P?+△P?)/K其中Ka-包角系數(shù)K?-長度系數(shù)P?-單根V帶的基本額定功率△P?-單根V帶的基本額定功率的增量由n=1400(r/min),d?=75(mm),i=1.052查表7-4得：P?=0.68(kW)P?=0.04(kW)查表7-5得K。=0.995,查表7-6得K=0.86則Z=3.6/(0.68+0.04)/0.995/0.86=5.84取Z=6根8、確定初拉力Fo:適當?shù)某趵κ潜ＷC能夠傳動正常工作的重要因素之一。初拉力小，則摩擦力小，易出現(xiàn)打滑。反之，初拉力過大，會使V帶的拉應力增加而降低壽命，并使軸和軸承的壓力增大。對于非自動張緊的帶傳動，由于帶的松弛作用，過高的初拉力也不易保持。為了保證所需的傳遞功率，又不出現(xiàn)打滑，并考慮離心力的不利影響時，單根V帶適當?shù)某趵?為Fo=500×(Pca/V/Z)×(2.5/Kα-1)+qv由表7-3,得q=0.07kg/m故Fo=500(3.6/5.5375/6)×(2.5/0.995-1)+0.07×5.53759、計算作用在軸上的壓軸力Fo:傳動帶的緊邊拉力和松邊拉力對軸產生壓力，它等于緊邊和松邊拉力的畢業(yè)設計說明書論文(全套CAD圖紙)QQ36396305重慶大學本科學生畢業(yè)設計(論文)3.5V帶傳動的設計向量和。但一般多用初拉力Fo,近似的用下式求得F?(N)式中〈,為小帶輪上的包角Z為V帶根數(shù)故Fo=2×Z×F?×sin(a=1007.95(N)對帶輪的主要要求就是重量輕、加工工藝性好、質量分布均勻、與普通V帶接觸的槽面應光潔，以減輕帶的磨損。對于鑄造和焊接的帶輪，內應力要小。帶輪常用的材料有灰鑄鐵、鋼、鋁合金或工程塑料等?；诣T鐵應用最廣。在vδ30m/s時，用HT200;在ve25~40m/s時