粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具設計【說明書+CAD】

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文件一 畢業(yè)設計（論文）任務書 設計題目： 粗鏜活塞銷孔專用機床及 夾具設計 專 業(yè)： 機械制造及其自動化 班 級： 99機制5班 學生姓名： 李日新 指導教師： 李作全 職稱 高級工程師 設計起訖日期： 設計地點： 主設計室 2003 年 4 月 5 日 畢業(yè)設計（論文）任務書的內容和要求（包括原始數據、技術要求、工作要求等） 通過設計粗鏜活塞銷孔的專用機床和夾具，培養(yǎng)綜合運用 所學基本理論，基本知識，基本方法和基本技能，分析問題和解決 問題的能力， 原始數據： 粗鏜解放牌汽車用活塞Φ27±0.08兩個銷孔，具體的技術 參見《機械制造工藝學》（顧崇衡），P91—P105）。大量生產。 工作要求： 設計方案和計算正確，敘述清楚，圖紙符合制圖規(guī)范。翻譯 一篇有關的外文資料。 要求完成的圖紙內容及要求 1，活塞零件圖。 2，組合機床聯系尺寸圖。 3，被加工零件工序圖。 4，加工示意圖。 5，夾具結構圖。 要完成的實習內容及要求： 需要學習“制造工藝學”，“機床夾具設計”，“組合機床設計” 等方面知識和參考資料。 其他要提交的設計資料： 設計參考資料： 1，顧崇衡，《機械制造工藝學》，陜西科學技術出版。1995。 2，叢鳳廷，《組合機床設計》，上?？茖W技術出版社，1994。 3，哈爾濱工業(yè)大學，《機床夾具設計》，上?？茖W技術出版社，1990 4，東北重型機械學院，《機床夾具設計手冊》，上海科學技術出版，1987。 畢業(yè)設計（論文）進度計劃 設計起訖時間 工作內容 備注 4月5日—5月5日 5月5日—5月18日 5月19日—6月1日 6月2日—6月8日 實習，查找資料，制定設計方案。 夾具設計。 組合機床設計。 寫設計說明書。 文件三： 湛江海洋大學畢業(yè)設計（論文）成績評定表 指導教師評語： 指導教師簽名： 200 年 月 日 評閱教師評語： 評語教師簽名： 200 年 月 日 答辯小組評語 答辯組長簽名： 200 年 月 日 畢業(yè)設計成績： 系主任簽名： 審批單位（蓋章） 200 年 月 日 粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具設計 1 目 錄 目錄 1 中英文摘要 2 第一章 前言 2 第二章 概述 2 一、 畢業(yè)論文的內容和要求 2 二、 零件的工作條件和技術要求 2 三、 活塞主要技術條件分析 3 四、 活塞材料及毛坯的制造 3 五、 活塞銷孔的機械加工工藝過程的分析 4 第三章 粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具的設計 4 一、 夾具設計初步方案 4 二、 機床初步設計 5 1， 動力部件的選擇 5 2， 確定切削用量和選擇刀具 5 3， 確定切削力，切削扭矩，切削功率 6 三、 夾具設計的計算 7 1， 原動力計算 7 2， 扳手和螺栓的選用 8 四、 機床液壓滑臺系統(tǒng)的具體設計 9 1， 液壓缸所受的外負載 10 2， 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 12 3， 液壓系統(tǒng)的計算和選擇液壓元件 15 五、 v 帶輪傳動的設計 16 1， 確定切削功率 16 2， 選 取 窄 V 帶 帶 型 6 3， 確定帶輪基準直徑 16 4， 確定窄 V帶的基準長度和傳動中心距 6 5， 帶輪上的包角 α1 16 6， 計算窄 V帶的根數 Z 17 7， 計算預緊力 F0 17 8， 計算作用在軸上的壓軸力 Q 17 9， 帶輪結構設計 17 六、 組合機床聯系尺寸的確定 18 1， 組合機床裝料高度的確定 18 2， 具體輪廓尺寸的確定 18 鳴謝 20 參考文獻 20 粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具設計 2 粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具設計 機械設計制造及其自動化，99121515 李日新（指導教師：李作全） 摘 要: 本 文 主 要 介 紹 解 放 牌 汽 車 活 塞 銷 孔 的 加 工 工 藝 ， 并 設 計 粗 鏜 活 塞 銷 孔 的 組 合 專 用 機 床 和 專 用 夾 具 。 關鍵詞 : 組 合 專 用 機 床 、 粗 鏜 、 夾 具 、 活 塞 銷 孔 ABSTRACT： This paper is central introduce the technology that process piston’s thole hole of JIE FANG automobile. And design the special-purpose lathe and fixture for boring the piston’s thole hole. KEY WORD： special-purpose lathe、 boring、 fixture、 piston’s thole hole. 第一章 前言 畢 業(yè) 設 計 是 高 等 工 業(yè) 院 校 學 生 畢 業(yè) 前 進 行 的 全 面 綜 合 訓 練 ， 是 培 養(yǎng) 學 生 綜 合 運 用 所 學 知 識 與 技 能 解 決 實 際 問 題 的 教 學 環(huán) 節(jié) ， 是 學 生 在 校 獲 得 的 最 后 訓 練 機 會 ， 也 是 對 學 生 在 校 期 間 所 獲 得 知 識 的 檢 驗 。 這 次 設 計 的 題 目 是 ： 粗 鏜 活 塞 銷 孔 專 用 機 床 及 夾 具 設 計 。 并 繪 制 出 解 放 牌 汽 車 用 鋁 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 系 尺 寸 圖 和 夾 具 結 構 圖 。 并 翻 譯 一 篇 有 關 的 外 文 資 料 。 在這次設計中，我明確設計目的，并決定好好把握和利用這踏上工作崗位前的 最后一次“演習”機會，仔細查閱資料，精心設計，努力工作，終于完成了這次設 計任務，但由于水平和時間有限，本設計只實現了組合機床的總體設計，并且設計 中錯誤難免，希望老師們批評指正，從而能得到不斷的進步。在設計過程中，得到 粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具設計 3 了李作全老師的精心講解和熱情幫助，對此，特表示衷心的感謝。 第二章 概述 一， 畢業(yè)設計（論 文 ）的內容和要求： 通 過 設 計 粗 鏜 活 塞 銷 孔 的 專 用 機 床 和 夾 具 。 培 養(yǎng) 綜 合 運 用 所 學 基 本 理 論 ， 基 本 知 識 ， 基 本 方 法 和 基 本 技 能 ， 分 析 問 題 和 解 決 問 題 的 能 力 。 設 計 方 案 和 計 標 正 確 ， 敘 述 清 楚 ， 圖 紙 符 合 制 圖 規(guī) 范 。 翻 譯 一 篇 有 關 的 外 文 資 料 。 需學習“機械制造工藝學” ， “機床夾具設計” ， “組合機床設計”等方面知 識和參考資料。 二， 零件的工作條件和技術要求： 工 作 條 件 ： 在 發(fā) 動 機 汽 缸 內 ， 活 塞 在 一 部 分 工 作 循 環(huán) 壓 縮 氣 體 ， 而 在 另 一 部 分 工 作 循 環(huán) ， 汽 缸 內 的 混 合 氣 體 燃 燒 膨 脹 ， 活 塞 承 受 高 溫 氣 體 的 壓 力 ， 并 把 壓 力 通 過 活 塞 銷 、 連 桿 傳 給 曲 軸 。 可 見 活 塞 是 在 高 溫 高 壓 下 作 長 時 間 變 負 荷 的 往 復 運 動 ， 活 塞 的 結 構 就 要 適 應 這 樣 的 工 作 條 件 。 技 術 要 求 ： 1． 銷 孔 圓 度 和 圓 柱 度 均 不 大 于 0.015 2． 銷 孔 軸 線 對 止 口 端 面 平 行 度 不 大 于 100： 0.04 3． 銷 孔 軸 線 與 止 口 內 圈 中 心 線 對 稱 度 不 大 于 0.20 4． 銷 孔 表 面 允 許 有 深 度 不 大 于 0.08 的 正 常 退 刀 痕 跡 三， 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≤ 0.2μ m。 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。 粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具設計 4 四， 活塞的材料及毛坯制造： 在 汽 油 發(fā) 動 機 和 高 速 柴 油 機 中 ， 為 了 減 少 往 復 直 線 運 動 部 分 的 慣 性 作 用 ， 都 采 用 銅 硅 鋁 合 金 作 為 活 塞 材 料 。 它 的 化 學 成 分 是 ： Si4~6%， Cu5~8%,Mg0.2~0.5%,Fe≤ 1%, 其 余 是 鋁 。 鋁 活 塞 毛 坯 采 用 金 屬 模 澆 鑄 。 毛 坯 的 精 度 較 高 ， 活 塞 銷 孔 也 能 鑄 出 ， 因 而 機 械 加 工 余 量 可 以 相 應 地 減 少 。 鋁 活 塞 毛 坯 在 機 械 加 工 前 要 切 去 澆 冒 口 ， 并 進 行 時 效 處 理 ， 消 除 鑄 造 時 因 冷 卻 不 均 勻 而 產 生 的 內 應 力 。 時 效 處 理 時 將 活 塞 加 熱 至 180~200℃ ， 保 溫 6~8 小 時 ， 自 然 冷 卻 。 活 塞 經 過 時 效 處 理 后 還 能 增 加 強 度 和 硬 度 。 五， 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， 夾緊力能較均勻地分布，而不至于壓壞銷孔所在的搭子。 第三章 粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具設計 一，夾 具 的 初 步 設 計 方 案 ： 粗 鏜 活 塞 銷 孔 專 用 夾 具 的 自 由 度 ： 它 用 止 口 及 端 面 定 位 ， 消 去 ５ 個 自 由 度 ， 剩 下 的 轉 動 自 由 度 用 一 根 裝 在 尾 座 套 筒 中 的 削 邊 銷 插 入 銷 孔 中 來 定 位 ， 從 而 保 證 鏜 孔 的 加 工 余 量 均 勻 。 當 用 螺 母 與 螺 桿 及 壓 塊 將 活 塞 壓 緊 后 ， 再 將 削 邊 銷 從 銷 孔 中 退 出 ， 即 可 進 行 加 工 。 粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具設計 5 二 ， 機 床 的 初 步 設 計 ： 根 據 加 工 工 序 的 需 要 決 定 采 用 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： 采 用 通 用 部 件 。 第 一 種 動 力 部 件 是 傳 遞 主 運 動 的 部 件 ， 包 括 動 力 源 和 主 軸 箱 。 第 二 種 傳 遞 進 給 運 動 的 部 件 ， 包 括 液 壓 滑 臺 。 （ 1） ， 液 壓 滑 臺 液 壓 滑 臺 由 滑 臺 ， 滑 座 ， 油 缸 三 部 分 組 成 。 滑 臺 與 滑 座 配 置 雙 矩 形 導 軌 ， 初 選 HY20A 型 液 壓 滑 臺 ， 導 軌 為 “矩 － 矩 ”型 式 。 液 壓 滑 臺 技 術 性 能 ： 臺 面 寬 (mm) 行 程 (mm) 進 給 力 (N) 油 缸 內 徑 / 活 塞 直 徑 (mm) 油 泵 流 量 (升 / 分 ) 快 進 流 量 (升 / 分 ) 最 小 進 給 量 (mm/ 分 ) 工 進 速 度 （ mm/min） 200 400 6300 50/35 12 12 40 40~1000 （ 2） ， 動 力 源 動 力 源 是 為 主 軸 箱 的 刀 具 提 供 切 削 主 運 動 的 驅 動 裝 置 它 與 主 軸 配 套 使 用 。 因 為 對 鋁 及 其 合 金 等 輕 金 屬 進 行 粗 鏜 削 時 ， 根 據 《 組 合 機 床 設 計 》 p20 對 傳 動 裝 置 的 選 擇 ， 應 采 用 皮 帶 輪 傳 動 裝 置 ， 所 以 現 決 定 采 用 皮 帶 輪 傳 動 裝 置 的 型 號 為 TXxx-F42。 （ 3） ， 主 軸 箱 主 軸 箱 安 裝 在 滑 臺 上 ， 鏜 刀 桿 上 安 裝 多 個 鏜 刀 進 行 鏜 削 。 本 設 計 采 用 自 行 設 計 的 主 軸 箱 和 TX20A-F42 皮 帶 輪 傳 動 裝 置 。 2， 確定切削用量及選擇刀具： 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 120。 每 粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具設計 6 轉 進 給 量 f（ mm/轉 ） 在 0.5~1.5 范 圍 內 選 取 ， 但 考 慮 到 液 壓 滑 臺 的 進 給 速 度 v （ 40—1000mm/min） 的 限 制 要 取 合 適 的 值 。f 由 公 式 n=1000v/π D 得 ： n=1000×120/π ×27=1414.7(r/min) v =f×n 取 滑 臺 的 進 給 速 度 為 1000， 則 f=v /n=1000/1414.7=0.7（ mm/r）f 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 ： 初 定 鏜 刀 裝 在 鏜 桿 上 的 幾 何 參 數 為 ： 主 偏 角 Kψ =45°， 前 角 Ψ 。 =20°， 刃 傾 角 λ s＝ 0°， 刀 尖 圓 弧 半 徑 Υ ε =20（ mm） ,初 定 鏜 孔 加 工 余 量 ap=1.5mm （ 1） ， 切 削 力 Fc=9.81×CFC×apXFC×fyFC×KFC =9.81×40×1.51×0.70.75×1200×KFC 其 中 KFC= KMFC × KΥ 0FC × KKΥ FC × Kλ sFC × KΥ ε FC 查 《 機 械 制 造 技 術 》 p48 表 2-3， 得 KMFC=1 查 表 2-4 得 KΥ 0FC=1.0 KKΥ FC=1.0 Kλ sFC=1.0 KΥ ε FC=1.0 ∴ KFC= KMFC × KΥ 0FC ×KKΥ FC × Kλ sFC × KΥ ε FC =1×1.0×1.0×1.0×1.0×1.0 =1 ∴ Fc=9.81×CFC×apXFC×fyFC×KFC =9.81×40×1.51×0.70.75×1200×KFC =9.81×40×1.51×0.70.75×1200×1 =450.4(N) （ 2） ， 切 削 功 率 ： Pc=Fc×Vc/60×103 粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具設計 7 =450.4×120/60000 =0.895(kW) （ 3） ， 快 速 運 動 速 度 的 確 定 ： 由 HY20A 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 BXB=8×8(mmXmm) 主 軸 直 徑 d=25(mm) 由 式 d=B 4√ (M/100) 查 《 組 合 機 床 設 計 》 p59 表 3-15 得 ,取 系 B=7.3 ∴M=(d/B) 4×100=(25/7.3)4×100 =13755.25(N.mm) （ 5） ， 電 動 機 的 選 用 ： 根據上面算出的轉速為 1414.7(r/min)和功率為 0.895×2=1.79(kW)?，F決定選用型號為 Y100L2-4 的電動 機。其額定功率為 3(kW)，轉速為 1420(r/min)。 三 ， 夾 具 設 計 的 計 算 ： （ 本 設 計 查 表 選 擇 東 北 重 型 機 械 學 院 ， 《 機 床 夾 具 設 計 手 冊 》 ， 上 海 科 學 技 術 出 版 ， 1987） 1， 原動力計算： ∵ Me=Wk【 r`tgρ 1+rztg(α +ρ `2)】 /η 0(N.mm) 其 中 ： 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 粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具設計 8 ∴ r`=0 ρ 1-螺 桿 端 部 與 工 件 的 摩 擦 角 （ o） rz-螺 紋 中 徑 之 半 (mm)， 初 選 M10， P=1， 查 表 1-2-21 得 rz=4.675 α -螺 紋 升 角 （ o） ， 初 選 M10， P=1， 查 表 1-2-21 得 α =1o57` ρ `2-螺 旋 副 當 量 摩 擦 角 。 當 選 用 三 角 螺 紋 時 ， 由 表 1-2-22 查 得 ρ `2=9o50` η 0-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) ∴ Me=450.4【 0+4.675tg(1o57`+9o50`)】 /0.9 =484.7(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 450.4N） ∴用 M10 的螺栓，并用扳手長度 L=120(mm)的扳手的方案符合要求。 四， 機床的液壓滑臺系統(tǒng)的具體設計：（本節(jié)的設計參照楊培元主編的〈〈液壓 系統(tǒng)設計簡明手冊〉 〉 。 ） 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)， 切 出 長 度 取 8(mm)。 粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具設計 9 ∴ 工 進 長 度 =7+102+8=117(mm) 快 進 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 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 N1=9.8×400×200×80×7300×10-9 =457.86(N) 估 算 主 軸 箱 和 動 力 源 的 重 力 N2=9.8×200×472×388×7300×10-9 =2799.78(N) 即 運 動 部 件 的 重 力 N= N1 +N2=3257.64(N) 取 N=4000(N) 1， 液 壓 缸 所 受 的 外 負 載 ： F 包 括 三 種 類 型 ： Fω -工 作 負 載 Fω =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) Ff-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 Ff=fG 在 本 設 計 中 取 靜 摩 擦 系 數 為 0.18， 動 摩 擦 系 數 為 0.1 ∴ Ffs=0.18×4000=720(N) Ffa=0.1×4000=400(N) ∴ 工 作 循 環(huán) 各 階 段 的 外 負 載 為 ： 啟 動 加 速 ： F= Ffs +Fa = 720+1632.65=2352.65(N) 工 進 ： F= Ffa+ Fω =400+6300=6700(N) 快 進 ： F= Ffa=400(N) 快 退 ： F= Ffa=400(N) 粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具設計 10 速度循環(huán)圖： 負載循環(huán)圖： 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 。 現 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 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 平 穩(wěn) 性 。 （ 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 ： 粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具設計 11 1） ， 快 進 按 下 啟 動 按 鈕 ， 電 磁 鐵 1YA 通 電 吸 合 控 制 油 路 有 泵 16 經 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 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 。 回 油 路 從 液 壓 缸 的 右 腔 —閥 14 的 左 位 —單 向 閥 3—閥 9—液 壓 缸 的 左 腔 。 2） ， 工 進 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 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 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 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 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 ： 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 。 回 油 ： 液 壓 缸 的 左 腔 — 單 向 閥 7—閥 14 右 位 —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 。 粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具設計 12 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 負 載 大 小 及 機 器 的 類 型 來 初 步 確 定 ， 現 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： 按 HY20A 液 壓 滑 臺 的 參 數 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 由 式 A＞ (qmin/vmin) 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 調 速 閥 AQF3-E10B 的 最 小 穩(wěn) 定 流 量 為 50(mL/min)， vmin=4(cm/min) ∴ A＞ (qmin/vmin)=50/4=12.5(cm2) 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） × D2=（ π /4） × 52 =19.63(cm2) ∵ 19.63＞ 12.5 ∴ 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 ： q 快 進 =（ π /4） ×d2×V 快 進 =（ π /4） ×(3.5X10-2)2×12 =11.5(L/min) q 工 進 =（ π /4） ×D2 ×V 工 進 =（ π /4） ×(5×10-2)2 ×1 =2 (L/min) q 快 退 =（ π /4） × (D2－ d2) × V 快 退 =（ π /4） × (0.052－ 0.0352) ×12 粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具設計 13 =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 ： pp=p1+∑ ⊿ p 式 中 pp—液 壓 泵 的 最 大 工 作 壓 力 p1—執(zhí) 行 元 件 最 大 工 作 壓 力 ∑ ⊿ p—進 油 管 路 中 的 壓 力 損 失 ， 初 算 時 簡 單 系 統(tǒng) 可 取 0.2~0.5（ Mpa） ， 復 雜 系 統(tǒng) 取 0.5~1.5（ Mpa） 。 本 設 計 中 取 0.5 （ Mpa） 。 pp=p1+∑ ⊿ p=4+0.5=4.5 （ Mpa） 上 述 計 算 所 得 的 pp 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 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） pp。 本 設 計 中 pn= 1.25pp=5.625 （ Mpa） 2） ， 泵 的 流 量 的 確 定 ： 由 HY20A 液 壓 滑 臺 的 技 術 性 能 參 數 可 知 油 泵 的 流 量 為 qp=12（ L/min） 3） ， 選 擇 液 壓 泵 的 規(guī) 格 ： 根 據 以 上 算 得 的 pp 和 qp， 再 查 閱 《 液 壓 系 統(tǒng) 設 計 簡 明 手 冊 》 p81， 現 選 用 YBX-16 限 壓 式 變 量 葉 片 泵 ， 該 泵 的 基 本 參 數 為 ： 每 轉 排 量 q0=16m（ L/r） ， 泵 的 額 定 壓 力 pn=6.3（ Mpa） ， 電 動 機 轉 速 nH=1450（ r/min） ， 容 積 效 率 η v=0.85， 總 效 率 η =0.7 4） ， 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 ， 由 于 在 慢 進 時 泵 輸 出 的 流 量 粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具設計 14 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 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 pB×qp/η ≤ 2pn 式 中 pn—所 選 電 動 機 額 定 功 率 pB—限 壓 式 變 量 泵 的 限 定 壓 力 qp—壓 力 為 pB 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 為 0.3 （ Mpa） ， 由 式 pp=p1+∑ ⊿ p 得 pp=400/（ （ π /4） ×0.0352） ×10-6+0.3 =0.40(Mpa) 快 進 時 所 需 電 動 機 的 功 率 為 ： P= pp× qp/η =0.40×11.5/60/0.7 =0.11(kW) 工 進 時 所 需 電 動 機 功 率 為 ： P= pp× qp/η =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 為 ： 滿 載 時功 率 (kW) 電 流 （ A） 轉 速 （ r/min） 效 率 （ %） 功 率 因 數 （ COSΦ ） 額 定 電 流 額 定 轉 矩 粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具設計 15 1.1 2.7 1400 79 0.78 6.5 2.2 根 據 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 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 。 1.背 壓 閥 2.液 控 順 序 閥 3.7.11.1215.-單 向 閥 AF3-EA10B 4， 10 節(jié) 流 閥 5.-壓 力 繼 電 器 DP1-63B 6.調 速 閥 AQF3-E10B 9.行 程 閥 13， 電 磁 先 導 閥 14， 液 動 換 向 閥 16， 液 壓 泵 YBX-16 17， 濾 油 器 XU-B32X100 （ 4） ， 確 定 管 道 尺 寸 ： 油 管 內 徑 尺 寸 可 參 照 選 用 的 液 壓 元 件 的 接 口 尺 寸 而 定 。 （ 5） ， 液 壓 油 箱 容 積 的 確 定 ： 粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具設計 16 本 設 計 為 中 壓 系 統(tǒng) 。 液 壓 油 箱 有 效 容 量 按 泵 的 流 量 的 5~7 倍 來 確 定 。 現 選 用 容 量 為 160L 的 油 箱 。 五 ， V 帶 輪 傳 動 的 設 計 ： （ 本 設 計 的 的 查 表 數 據 參 照 濮 良 貴 主 編 的 《 機 械 設 計 》 ， 高 等 教 育 出 版 社 ， 1996） 已 知 電 動 機 型 號 為 Y100L2-4， 額 定 功 率 為 （ 3kW） ， 轉 速 n1=1420（ r/min） ， 傳 動 比 i=1.014 1， 確 定 計 算 功 率 Pca： 由 公 式 Pca=KAP 得 其 中 KA 為 工 作 情 況 系 數 ， P 為 電 動 機 額 定 功 率 ， 已 知 P=3（ kW） 由 《 機 械 設 計 》 p157 表 8-7， 查 得 KA=1.2 故 Pca=1.2×3=3.6 （ kW） 2， 選 取 窄 V 帶 帶 型 ： 根 據 Pca、 n1， 由 圖 8-8 確 定 選 用 SPZ 型 窄 V 帶 型 。 3， 確 定 帶 輪 基 準 直 徑 ： 由 表 8-4 和 表 8-8 取 主 動 輪 基 準 直 徑 D1=75(mm) 根 據 式 D2=i× D1 =1.014×75=76.05(mm) 根 據 表 8-8， 取 D2=80(mm) 按 式 v=π X D1× n1/60/1000 驗 算 帶 的 速 度 5(m/s)＜ v=π X75× 1420/60/1000=5.5735＜ 35 (m/s) ∴ 帶 的 速 度 合 適 。 4， 確 定 窄 V 帶 的 基 準 長 度 和 傳 動 中 心 距 ： 根 據 0.7×(D1+ D2) ＜ a0＜ 2×(D1+ D2)， 初 步 確 定 中 心 距 a0=300(mm) 計 算 帶 所 需 的 基 準 長 度 L`d=2×a0+(π /2) ×(D1+ D2)+ (D2 － D1)2/(4×a0) =2×300+(π /2)×(75+80)+(80-75) 2/(4×300) 粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具設計 17 =844(mm) 由 表 8-3 選 帶 的 基 準 長 度 Ld=800(mm) 計 算 實 際 中 心 距 a a= a0+(Ld－ L`d)/2 =300+(800－ 844)/2 =256(mm) 5， 帶 輪 上 的 包 角 α 1： α 1=180°－ (D2－ D1)/a×60° =180°－ (80－ 75)/256×60° =178.8°＞ 120° ∴ 主 動 輪 上 的 包 角 合 適 。 6， 計 算 窄 V 帶 的 根 數 Z： 由 式 Z＝ Pca/（ P0+⊿ P0） /Kα /KL 其 中 Kα -包 角 系 數 KL-長 度 系 數 P0-單 根 V 帶 的 基 本 額 定 功 率 ⊿ P0-單 根 V 帶 的 基 本 額 定 功 率 的 增 量 由 n1=1420（ r/min） ， D1=75(mm)， i=1.014， 查 表 8- 6C 和 表 8-6d 得 ： P0=1.41(kW) ⊿ P0=0.02(kW) 查 表 8-9 得 Kα =0.995， 查 表 8-10 得 KL=0.86 則 Z＝ 3.6/（ 1.41+0.02） /0.995/0.86 =2.94 取 Z=3 根 7， 計 算 預 緊 力 F0： 由 式 F0=500×（ Pca/V/Z） ×(2.5/Kα -1)+qXv2 由 表 8-5， 得 q=0.07kg/m 粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具設計 18 故 F0=500（ 3.6/5.5375/3） ×(2.5/0.995-1) +0.07×5.53752 =166(N) 8， 計 算 作 用 在 軸 上 的 壓 軸 力 Q： 由 式 Q=2×Z×F0 ×sin(α 1/2) =2×3×166× sin(178.8°/2) =995.95(N) 9， 帶 輪 結 構 設 計 ： 帶 輪 的 材 料 選 用 牌 號 為 HT200 的 鑄 鐵 。 ∵ D≤ 300(mm) ∴ 帶 輪 采 用 整 體 式 結 構 帶 輪 輪 寬 的 設 計 ： 帶 輪 輪 寬 B=(Z－ 1)e+2Xf 其 中 f-第 一 槽 對 稱 面 至 端 面 的 距 離 ， 查 表 8-12， 取 f=8(mm) B=(Z－ 1)×e+2×f =(3－ 1)×12+2×8 =40(mm) 帶 輪 外 徑 的 確 定 查 表 8-8 得 Dw1=79 (mm) Dw2=84(mm) 六 ， 組 合 機 床 聯 系 尺 寸 的 確 定 ： 1， 機 床 裝 料 高 度 的 確 定 ： 根 據 我 國 普 通 機 床 提 供 的 數 字 取 H4=850(mm) 2， 具 體 輪 廓 尺 寸 的 確 定 ： 鏜 模 架 厚 度 為 75(mm) 工 件 寬 度 為 102(mm) 工 件 和 鏜 模 架 間 的 距 離 為 27(mm) 夾 具 底 座 的 總 長 尺 寸 （ 加 上 補 償 鑄 件 的 鑄 造 誤 差 15mm,再 加 上 夾 具 座 往 中 間 底 座 上 固 定 用 的 凸 臺 尺 寸 ， 每 邊 粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具設計 19 48mm） A=75+102+27+15+48X2=315(mm) 夾 具 座 高 度 定 為 250(mm) L1=45+134+21+40=240(mm) L2=138(mm) L3=102(mm) L4=27+75=102(mm) 其 中 ： L1-工 件 端 面 至 主 軸 箱 端 面 在 加 工 終 了 時 的 距 離 L2-主 軸 箱 厚 度 L3-工 件 沿 機 床 長 度 方 向 的 尺 寸 L4-工 件 的 另 一 端 面 至 鏜 套 座 端 面 的 距 離 l1-機 床 長 度 方 向 上 ， 主 軸 箱 與 動 力 滑 臺 的 重 合 長 度 ， 取 l 1=138(mm) l2-加 工 終 了 位 置 ， 滑 臺 前 端 面 至 滑 座 端 面 的 距 離 ， 取 l2=20(mm) l3-滑 座 前 端 面 至 側 底 座 前 端 面 的 距 離 ， 取 l3=100(mm) L=(2X L1+2X L2+ L3)－ 2X l1－ 2X l2－ 2X l3 =(2X240+2X 138+ 102)－ 2X 138－ 2X20－ 2X100 =342(mm) a=(L－ A)/2 =(342－ 315)/2 =13.5(mm) 通 常 ， 當 機 床 不 用 冷 卻 液 時 ， a 的 尺 寸 最 小 可 取 10~15(mm)。 粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具設計 20 ∴ a 的 尺 寸 大 小 符 合 要 求 。 鳴 謝 經 過 一 個 多 月 的 艱 苦 工 作 ， 我 的 畢 業(yè) 設 計 在 各 位 老 師 的 悉 心 指 點 下 ， 終 于 圓 滿 地 完 成 了 設 計 任 務 。 這 次 畢 業(yè) 設 計 對 我 有 重 要 意 義 ， 我 即 將 離 開 學 校 ， 踏 上 自 己 的 工 作 崗 位 。 它 不 僅 對 我 未 來 將 從 事 的 工 作 進 行 了 一 次 適 應 性 訓 練 ， 而 且 鍛 煉 了 我 的 分 析 能 力 、 解 決 問 題 能 力 ， 為 自 己 今 后 參 加 祖 國 “四 化 ”建 設 打 下 了 一 個 良 好 的 基 礎 。 這 次 設 計 也 暴 露 了 自 己 知 識 面 不 足 的 情 況 。 在 自 己 將 來 的 學 習 中 ， 一 定 要 注 意 彌 補 。 在 設 計 得 到 了 李 作 全 老 師 的 指 導 和 幫 助 ， 在 此 表 示 我 最 深 的 謝 意 ！ 粗鏜活塞銷孔專用機床及夾具設計 21 參考文獻 １ ． 顧 崇 衡 ， 《 機 械 制 造 工 藝 學 》 ， 陜 西 科 學 出 版 社 ， 1995。 ２ ． 叢 鳳 廷 ， 《 組 合 機 床 設 計 》 ， 上 海 科 學 技 術 出 版 社 ， 1994。 ３ ． 哈 爾 濱 工 業(yè) 大 學 ， 《 機 床 夾 具 設 計 》 ， 上 海 科 學 技 術 出 版 社 ， 1990。 ４ ． 東 北 重 型 機 械 學 院 ， 《 機 床 夾 具 設 計 手 冊 》 ， 上 海 科 學 技 術 出 版 ， 1987。 ５ ． 周 開 勤 ， 《 機 械 零 件 手 冊 》 ， 高 等 教 育 出 版 社 ， 1994。 ６ ． 濮 良 貴 ， 《 機 械 設 計 》 ， 高 等 教 育 出 版 社 ， 1996。 ７ ． 大 連 組 合 機 床 研 究 所 ， 《 組 合 機 床 設 計 》 ， 機 械 工 業(yè) 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