機械畢業(yè)設計（論文）-全自動液壓專用機床改造【全套圖紙】

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1、III 摘摘 要要 車床是主要用車刀對旋轉的工件進行車削加工的機床,而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(chǎn)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(chǎn)中得到廣泛應用,并可用以組成自動 生產(chǎn)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(nèi)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

2、,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。 本設計是把 6136 普通車床改造成全自動液壓專用機床，對車床結構作了設計，在設 計過程中考慮到車床的形成工藝，床身的受力分析和床身的熱態(tài)分析。該設計滿足了全 自動液壓專用機床的加工精度要求，整體性能穩(wěn)定。 關鍵詞：關鍵詞：刀架拖板；液壓缸；上料機構；分析 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706153893706 IV AbstractAbstract Lathe is mainly used tool for rotating workpiece turning processing machine tools,

3、 and special machine tools commonly used multi-spindle, multi-tool, process, surface or transfer process at the same time, the production efficiency is higher than general machine tools several times or more. Due to gm parts have standardization and seriation, can be flexibly configured according to

4、 need, to shorten design and manufacturing cycle. So dedicated machine tool has both the advantages of low cost and high efficiency, is widely used in large, mass production, and can be used to form automatic production line. Dedicated box is generally used in the machine or special shaped parts. Wh

5、en the workpieces are generally not rotate, the by the rotation of the tool movement and relative feed movement of cutting tool and workpiece, to implement a drilling, reaming, counter boring, reaming, boring, milling plane, cylindrical internal and external screw thread and cutting processing and f

6、ace, etc. Some combination machine tools using turning head clamping workpiece to rotate, the tool feed movement, also can achieve some of the revolving body parts, such as flywheel, vehicle driving axle half shaft, etc.) of the cylindrical and face processing. This design is put 6136 ordinary lathe

7、 to transform into a special machine, automatic hydraulic structure design of the lathe, in the design process of forming process considering lathe bed, bed of the thermal stress analysis and modal analysis. The design of automatic hydraulic meet the special machine machining accuracy requirement, a

8、nd overall stability. Key words:Tool carriage apron;hydraulic cylinder;Feeding institutions;analysis V V 目目 錄錄 摘 要 .III AbstractIV 目 錄.V 1 緒論 .1 2 零件的工藝性分析 .2 3 總體方案的確定 .4 4 刀架拖板設計 .6 4.1 設計本部分的重要性 .6 4.2 本部分的設計方案 .6 4.2.1 縱向液壓缸的安置 .6 4.2.2 橫向液壓缸的位置 .7 4.3 出屑 .9 5 結構設計及計算分析 .10 5.1 縱向液壓缸的設計 .10 5.1.

9、1 液壓缸的類型和安裝形式 .10 5.1.2 液壓缸工作壓力的確定 .10 5.1.3 液壓缸內(nèi)徑及液壓缸活塞桿直徑的確定 .11 5.1.4 液壓缸的推力和流量計算 .12 5.1.5 活塞桿直徑的驗算 .12 5.1.6 液壓缸長度及壁厚的確定 .13 5.1.7 液壓缸外徑的計算 .13 5.1.8 液壓缸進出油口尺寸的確定 .13 5.1.9 液壓缸的結構設計 .13 5.2 橫向液壓缸的設計 .14 5.2.1 液壓缸的類型和安裝形式 .14 5.2.2 液壓缸工作壓力的確定 .15 5.2.3 液壓缸內(nèi)徑及液壓缸活塞桿直徑的確定 .15 5.2.4 液壓缸的推力和流量計算 .15

10、 5.2.5 活塞桿直徑的驗算 .16 5.2.6 液壓缸壁厚的計算和剎那高度的計算 .16 5.2.7 壓缸外徑液的計算 .16 5.2.8 液壓缸進出油口尺寸的確定 .16 5.2.9 液壓缸的結構設計 .17 5.3 彈簧的設計與計算 .17 5.4 螺桿的校核 .18 6 CAM 設計20 VI 6.1 襯套的 CAM.22 7 結論與展望 .24 7.1 結論 .24 7.2 展望 .24 致 謝 .25 參考文獻 .26 附錄 .27 全自動液壓專用機床設計刀架和上料機構設計 1 1 緒論緒論 隨著科學技術的發(fā)展，即使原來屬于新穎，先進的機床也會逐漸變得陳舊，落后， 滿足不了產(chǎn)品科

11、類日益增加和質(zhì)量不斷提高的需要，因此， “技術老化”是客觀規(guī)律。 目前，我國的工廠企業(yè)，除了一些新建單位外，大多數(shù)都存在設備老化問題，設備 役齡在 15 年以上，所占比重相當大，面對這么多的陳舊設備應該怎樣辦呢？一方面要創(chuàng) 造或引進新技術，新工藝，新設備，進行必要的設備更新。另一方面則要進行技術革新， 挖掘設備潛力，進行有效的技術改造，使舊設備適應新的生產(chǎn)需要。 本設計是把 6136 普通車床改造成全自動液壓專用機床，這樣生產(chǎn)錠腳時，生產(chǎn)率大 大提高，勞動強度大大降低。而且因為是在原有的舊設備進行改造，就能夠充分利用原 機床的結構，避免了重新設計和制造許許多多的零部件，使工作量大大地減少，節(jié)省

12、很 多物質(zhì)，制造成本低，見效快。改造機床還有一個顯著的特點是興廢利舊，使原先已淘 汰的機床重見陽光，充分發(fā)揮其使用價值。 改造后的機床為全自動液壓專用機床。專用機床是加工某種特定零件，完成某些特 定工序的專門機床，他有利于實現(xiàn)單機自動化，組成生產(chǎn)自助線，提高勞動生產(chǎn)率的， 降低勞動強度。隨著生產(chǎn)率的發(fā)展和自助化程度的提高，專用機床目前在生產(chǎn)中的應用 已越來越廣。 本設計的主要要求為用 6136 普通車床改造為全自動液壓專機加工錠腳的端面和外圓。 生產(chǎn)綱領：粗車為 600 件/班，精車為 680 件/班。 本設計的方案力求簡單可行，工作可靠，便于調(diào)整。 由于設計時間有限，加之實踐經(jīng)驗不足，設計中

13、難免有些錯誤，請各位老師批評指 正。 無錫太湖學院學士學位論文 2 2 零件的工藝性分析零件的工藝性分析 工件是機床改造后的加工對象，也是改造機床工作的主要依據(jù)之一，故對工件進行 工藝性分析是必須的。 由于改造后的專用機床只加工零件的端面和外圓，故在此也只對這道工序的工藝性進 行分析。 根據(jù)工廠生產(chǎn)錠腳的工藝路線，在進行車端面和外圓加工前，C 端面，16+0.05 孔 和末端中心孔已經(jīng)加工完畢。在這道工序中，要保證的尺寸精度有 110.1, 24 以及 21.5。要保證的位置精度是 D 端面相對于 16.25+0.035 的錐孔的圓跳動為 0.05mm,還 有在精車時，要車 0.5mm 的退刀

14、槽。在這道工序中，要求達到的粗糙度為 6.3。 從以上的分析中可以看到，這道工序的加工要求并不太高，首先要保證的是位置精 度，其次是尺寸精度，粗糙度 6.3 在精車時就能夠達到1。 針對桿類零件的加工特點和該零件的具體形狀以及加工要求，我們決定采用短錐銷 頂尖定位，短錐銷定位可限制 x,y,z 三個移動自由度。頂尖可限制 y,z 方面的轉動自 由度（如下圖 2-1 所示） 。這樣定位后，只剩下一個需要轉動的 x 方向的轉動自由度，故 此定位正確8。 圖 2.1 短錐銷 采用這樣的定位方法之后，如何夾緊工件并使工件旋轉呢？經(jīng)過討論，我們決定采 用這樣的專用夾具（見下圖 2.2） 。 全自動液壓專

15、用機床設計刀架和上料機構設計 3 圖 2.2 專用夾具 在工裝上裝四個彈簧銷，工件上料時，可以有兩個壓在工件下面，幫助落料，另兩 個卡在零件的銑平面上，帶動工件旋轉。零件的末端有中心孔，故采用頂尖鎖緊，以此 來夾緊工件。設計這個專用夾具，不僅可以完成愛動工件轉動的重任，而且還可靠彈簧 銷來幫助落料，真是一舉兩得。至此，工件的定位，夾緊已確定。 無錫太湖學院學士學位論文 4 3 總體方案的確定總體方案的確定 針對 6136 普通車床，根據(jù)對零件的工藝分析和給定的液壓傳動方式知道，由于采用 液壓傳動實現(xiàn)自動化，使用專用夾具夾緊定位，所以要拆掉溜板箱，進給齒輪箱，改造 刀架拖板和尾架，設計夾具和上下

16、料機構，原來車床的床身，床頭箱等則可利用。 根據(jù)以上的條件，我們設計了三套方案，一套是采用單刀靠模。采用一把車刀進行 車端面和兩個外圓。同時在縱橫方向上進行靠模。如下圖 3-1 所示。 1主軸箱 2夾具 3死擋鐵 4尾架 5刀架拖板 6鑲條 7死擋鐵 8頂針 圖 3.1 單刀靠模 單刀靠模在縱橫向都需要靠模，特別是縱向靠模比較麻煩，改造的機構增多。雖然 采用單刀靠模車床的抗振性較好，同時因為吃力相同，光潔度較好，但這樣改造不但復 雜繁瑣，不經(jīng)濟，而且生產(chǎn)率較低。另一套方案是采用雙刀靠模。則采用兩把刀同時車 外圓，開始時，利用第一把成形車刀進行車端面（精加工時通過靠模車刀可切出退刀槽） 。 之后

17、兩把刀同時進行兩個外圓的車削，見下圖 3.2 所示： 1主軸箱 2定位件 3尾架 4刀架拖板 5鑲鋼 6死擋鐵 全自動液壓專用機床設計刀架和上料機構設計 5 圖 3.2 雙刀靠模 這套方案比第一套方案設計簡單，生產(chǎn)率高，粗糙度在精車時完全可以達到，加工 零件少，成本低。而且 C6136 車床能夠承受的軸向抗力為 520Kg，徑向抗力為 390Kg。 遠遠地小于 390Kg，所以可以看到機床的剛性是足夠的，故決定采用第二套方案。 在這套方案中，刀具是由兩把車刀組成的，第一把是成形車刀，進行車端面，切退 刀槽和車外圓。第二把是 60外圓車刀，車 21.5 的小外圓。安裝時，兩把刀的切削刃 間距等于

18、 35mm，后一把刀比第一把刀進 1.75mm。切削時，先是第一把刀車端面，通過 靠模，切出退刀槽，遇到行程開關之后即進行縱車外圓，此時后面的一把刀也進行切削， 兩把刀同時縱車外圓，到后一把刀加工完畢時，前一把早已切削完畢。這樣這道工序即 加工完畢。 加工中，刀具的運動是通過行程開關發(fā)信，死擋鐵限位，由掖壓缸來驅動11。 無錫太湖學院學士學位論文 6 4 刀架拖板設計刀架拖板設計 4.1 設計本部分的重要性設計本部分的重要性 在車床上加工零件，其表面成形運動由兩個運動所組成，一是工件的旋轉運動，另 一個就是刀具的進給運動。刀具的進給運動直接參與切削過程，改變工件的形狀，尺寸 和精度。本設計中，

19、刀具的進給運動則是由刀架拖的運動來實現(xiàn)的。所以，刀架拖板傳 動設計的合理與否，制造精確與否，直接關系到機床的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率，反映到加工 工件上。工件的加工精度，尺寸要求，以及切削用量等都需要本部分的設計來保證?？?以說本部分的設計在整個設計中占有重要地位12。 4.2 本部分的設計方案本部分的設計方案 根據(jù)總體方案來進行本部分的設計。首先按照課題把 C6136 改造成用來加工錠腳端 面和外圓的全自動液壓專用機床設計以及錠腳的加工精度等，要求進行改裝的 6136 車床 具有下列的精度要求： 1.溜板箱移動對主軸中心線的不平行度允差 0.03/300 2.導軌的直線性允差每米不可超過 0.010

20、.05mm 3.導軌間的不平行性偏差每米不可超過 0.05mm 4.刀架橫向移動對主軸軸線的垂直度允差為 0.03/300 5.主軸的軸向竄動允差 0.03/300 本部分的設計是如何來完成縱橫向的進給運動。既然給定用液壓傳動，那么進給運 動就靠液壓缸了。 4.2.1 縱向液壓缸的安置縱向液壓缸的安置 方案一： 1主軸箱 2刀架 3大拖板 4縱向液壓缸 5錠腳 全自動液壓專用機床設計刀架和上料機構設計 7 圖 4.1 縱向液壓缸安置在齒輪箱處 如圖 4.1 所示，縱向液壓缸安裝在原來拖板齒輪箱處，液壓缸采用桿固定的雙出桿式。 在原來花鍵軸的位置上固定錠腳。液壓缸則通過螺釘和定位銷連接刀架溜板。

21、縱向液壓 缸這樣放置，結構緊湊，但設計，安裝，調(diào)試復雜。 方案二： 1主軸箱 2刀架拖板 3跳板 4支架 5液壓缸 6滑板 圖 4.2 縱向液壓缸安置于床身導軌上 縱向液壓缸安置在尾架后的床身導軌上，缸固定通過滑板利用調(diào)節(jié)螺釘固定在床身 導軌上，錠腳通過支架和跳板來拖動大拖板縱向移動（跳板分別與支架和大拖板相連接） 。 這樣安置雖然看上去零散，但結構簡單，安裝調(diào)試方便，而且占據(jù)的空間位置并不影響 其他裝置。對于舊機床改造，力求簡單可行，調(diào)試方便，工作可靠，所以，決定采用本 方案。如圖 4.2 所示。 4.2.2 橫向液壓缸的位置橫向液壓缸的位置 橫向液壓缸的安置有兩種方案，一種是液壓缸放在后導

22、軌上，用支承板來固定液壓 缸，這樣安置就刀架拖板部分來講，這樣安置比較有利，對人的操作無影響，但是因為 本機床上有自動上下料機構，上料機構就安置在后面，要與橫向液壓缸相碰，故此方案 不能成立。另一種方案是橫向液壓缸安置在前導軌的大拖板上，用兩個螺釘固定在大拖 板上。這樣安裝雖對工人操作有所影響，但卻是可行的。事實上，這液壓缸尺寸較小， 又是全自動機床，對工人操作的影響是微乎其微了。 所以，刀架拖板的液壓缸布置如下圖 4.3。 無錫太湖學院學士學位論文 8 圖 4.3 橫向及縱向液壓缸安置 全自動液壓專用機床設計刀架和上料機構設計 9 4.3 出屑出屑 在原來的 6136 車床上，鐵屑是靠操作工

23、人排屑的，現(xiàn)在改為自動車床后，不可能再 由工人來排屑。一是吸塵，因為工件材料為灰鑄鐵，加工時細小鐵屑易風風揚揚，采用 吸塵措施可以改善這一情況，細小的鐵屑都被吸走了，剩下較大的鐵屑怎么辦呢？設計 時采用了第二條排屑措施，在大拖板設置出屑板，出屑板傾斜（和水平面）30,其高度 略小于加工高度，鐵屑落下后就不會堆積在拖板上，而是順斜坡滑到落料機構中，落料 機構中的板是網(wǎng)眼板，鐵屑則通過網(wǎng)眼落到下面的容器內(nèi)，這樣排屑問題基本解決了13。 無錫太湖學院學士學位論文 10 5 結構設計及計算分析結構設計及計算分析 5.1 縱向液壓缸的設計縱向液壓缸的設計 5.1.1 液壓缸的類型和安裝形式液壓缸的類型和

24、安裝形式 縱向液壓缸是用來拖動刀架拖板在床身導軌上來回移動，根據(jù)總體設計，方案的要 求選用雙作用單錠腳液壓缸。安裝形式因為是水平安裝在床身導軌上，故采用切向底座 的安裝方式，如下圖 5.1 所示。 圖 5.1 切向底座的安裝方式 5.1.2 液壓缸工作壓力的確定液壓缸工作壓力的確定 工作載荷：F=Fx+fs N F Fx縱車時的軸向力 F在垂直方向上的力（包括重力，主求削力） N fs摩擦系數(shù),取 0.2 縱車時，兩把刀同時切削，故 Fx=Fx +Fx 12 成形車刀車外圓時 Kr=30,外圓車刀 Kr=60 0.4 1xpx FC ts 系數(shù),因為 Kr=30，查表=36 px C px C

25、 t切深（mm）根據(jù)零件的尺寸要求，t=1mm S進給量（mm/轉） ，根據(jù)總體計算，S=0.7(mm/轉) 全自動液壓專用機床設計刀架和上料機構設計 11 因為=361=310N 1x F 0.4 px C ts 0.4 0.7 =511=442N 2x F 0.4 px C ts 0.4 0.7 所以 Fx= +=310+440=754N 1x F 2x F =991=758N 1z F 0.75 1pz Cts 0.75 0.75 查表得 99 1pz C =86.5 2pz C = =86.51=622N 2z F 2pz C 0.75 ts 0.75 0.75 = +=758+622

26、=1380N z F 1z F 2z F G-拖板重量，約 600N F= Fx+fs=754+0.2=1426N N F 600 1380 60 tan 2 所以工作負載 F=1562 小于 5000N，故選用工作壓力為 1.2MPa （參考馬恩液壓與氣 壓傳動M 69 頁表 310 缸筒內(nèi)徑尺寸系列（GB2348-80） ）5 5.1.3 液壓缸內(nèi)徑及液壓缸活塞桿直徑的確定液壓缸內(nèi)徑及液壓缸活塞桿直徑的確定 液壓缸內(nèi)徑和液壓缸活塞桿的直徑可以由公式得出： 當?shù)毒哌M行切削時液壓缸為有桿腔進油 D= 11 1212 4 3.14()() d pF pppp F-工作負載 -活塞桿直徑為 0.5

27、D 1 1 d D=液壓缸內(nèi)徑（mm） -液壓缸工作壓力（MPa） 1 p p -液壓缸回油腔壓力（MPa）本設計中背景壓力為 0.5MPa 2 無錫太湖學院學士學位論文 12 D= 帶入數(shù)據(jù)得 D=67.5mm 取 D=70mm 11 1212 4 3.14()() d pF pppp 則活塞桿直徑 d=0.570=35mm 5.1.4 液壓缸的推力和流量計算 實際工作推力 P=PA（N） P=PA=3464N 22 3.14 1.2() 4 Dd 流量計算：Q=Av v-液壓缸工作速度 根據(jù)總體設計，縱車快退時間為 1.5s v=3.2 s t 80 60 1.5 minm s-行程為 8

28、0mm Q=vA=12.3minL 取 Q=10minL 代入數(shù)據(jù)，則實際液壓缸速度為： v=2.7 Q A minm t=1.78（s）10 s v 5.1.5 活塞桿直徑的驗算活塞桿直徑的驗算 按強度條件驗算活塞桿的直徑 活塞桿長度為 350mm，所以 d 必須大于或等于 4 3.14 P 公式中= s n -材料屈服極限（Pa）s n-安全系數(shù)，n1.4 活塞桿材料為 45 號鋼，=353Mpa，n 取 2 s =3532=176.5Mpa D=35mm mm p 352 . 3 5 . 176 14264 4 所以活塞桿直徑滿足要求。 全自動液壓專用機床設計刀架和上料機構設計 13 5

29、.1.6 液壓缸長度及壁厚的確定液壓缸長度及壁厚的確定 液壓缸長度由工作行程來確定，縱向液壓缸的工作行程為 80mm，故液壓缸的長度為 85mm，液壓缸壁厚的計算 所以此液壓缸為低壓系統(tǒng)，其壁厚根據(jù)結構設計，取 =14mm4。 5.1.7 液壓缸外徑的計算液壓缸外徑的計算 D=D+2=70+214=98（mm） 5.1.8 液壓缸進出油口尺寸的確定液壓缸進出油口尺寸的確定 液壓缸的進出口尺寸，是根據(jù)油管內(nèi)的平均流速來確定的，注意要結構上的可能性， 按表選取連接螺紋為 M221.5,公稱直徑為 15mm。 5.1.9 液壓缸的結構設計液壓缸的結構設計 a.液壓缸缸體與缸蓋的連接結構 液壓缸缸體與

30、缸蓋采用法蘭連接，如下圖 5.2 所示。 圖 5.2 缸體及缸蓋的法蘭連接 采用法蘭連接結構簡單，容易加工，容易裝卸，法蘭連接在生產(chǎn)中使用廣泛。 無錫太湖學院學士學位論文 14 b.導向長度的確定 活塞桿的導向是利用前缸蓋來導向的，其最小導向長度為： LD H + 202 式中：H最小導向長度 mm L液壓缸最大工作行程 mm D液壓缸內(nèi)徑 mm H=4+35=39mm 8070 202 c.活塞與活塞桿的連接 圖 5.3 活塞與活塞桿的連接 采用螺紋連接，這種連接穩(wěn)固，活塞與錠腳之間無公差要求。 d.密封 液壓缸中的密封采用 O 形密封，因為液壓缸工作在低壓系統(tǒng)，而且其結構簡單，方 便安裝，

31、空間小，適用范圍廣3。 5.2 橫向液壓缸的設計橫向液壓缸的設計 5.2.1 液壓缸的類型和安裝形式液壓缸的類型和安裝形式 根據(jù)方案設計要求，選用雙作用單活塞桿液壓缸，安裝方式采用頭部外法蘭式，如 下圖 5.4 所示。 全自動液壓專用機床設計刀架和上料機構設計 15 圖 5.4 頭部外法蘭式 5.2.2 液壓缸工作壓力的確定液壓缸工作壓力的確定 工作負載： xsN FFf F 車端面時，成形車刀的 Kr=90 查表=123 pz C F =281=243N xpx C 0.4 ts 0.4 0.7 F =1231=908N Z 0.4 pz C ts 0.85 0.75 F= () xGZ F

32、f FF -刀架移動部分的重量，約為 30Kg=300N G F F= =243+0.2=726.2N() xsGZ FfFF 300908 60 tan 2 根據(jù)工作負載選定工作壓力F=726.2N5000N 故選用工作壓力為 1.2MPa 5.2.3 液壓缸內(nèi)徑及液壓缸活塞桿直徑的確定液壓缸內(nèi)徑及液壓缸活塞桿直徑的確定 當?shù)毒哌M行切削時，液壓缸為無桿腔進油直徑為： D= 2 2 1212 4 3.14()() d pF PPpp 液壓缸回油腔壓力（mPa）,本設計中背壓為 0.5mPa 2 p d活塞桿直徑,暫取 d=0.5D 無錫太湖學院學士學位論文 16 D= 2 2 1212 4 3

33、.14()() d pF pppp 2 4 726.20.50.5 3.14(1.20.5)1.20.5 D D=33.5mm 取 D=50mm 活塞桿直徑根據(jù)結構設計需要取 20mm 5.2.4 液壓缸的推力和流量計算液壓缸的推力和流量計算 實際工作推力 P=PA(N) P=PA=2356N 2 3.14 1.250 4 2 1.2502356 4 Pp AN A 流量計算：Q=Av 根據(jù)總體設計，橫向快退時間初定 0.5(s) v=4800=48 s t 40 60 0.5 minmmmindm s-行程，橫向液壓缸的行程為 40mm Q=vA=7.9 22 3.14 48(0.50.2

34、) 4 minL 取 Q= min L 則液壓缸的實際速度為： v=6.1 Q A22 10 3.14 (0.50.2 ) 4 minm t=60=0.4（s） s v 0.04 6.1 5.2.5 活塞桿活塞桿直徑的驗算直徑的驗算 按強度條件驗算錠腳的直徑。 因為活塞桿長度 L10d=200.故驗算公式為 d 4 3.14 P =176.5Mpa =2.320mm 4 3.14 P 4 726.2 3.14 176.5 所以活塞桿滿足要求 全自動液壓專用機床設計刀架和上料機構設計 17 5.2.6 液壓缸壁厚的計算和剎那高度的計算液壓缸壁厚的計算和剎那高度的計算 因為此液壓缸用語低壓系統(tǒng)，其

35、壁厚根據(jù)結構設計，取 =10mm 液壓缸長度由工作行程 40mm 來確定，故液壓缸長度為 45mm 5.2.7 壓缸外徑液的計算壓缸外徑液的計算 D=D+2=5 0+210=80（mm） 。 5.2.8 液壓缸進出油口尺寸的確定液壓缸進出油口尺寸的確定 查表液壓缸進出油口的公稱直徑為 10mm.連接螺紋為 M181.5 5.2.9 液壓缸的結構設計液壓缸的結構設計 此液壓缸的活塞桿比較短，而且活塞直徑與桿直徑相差不大，故決定采用活塞與活 塞桿做成一體的結構。 最小導向長度的確定： 4050 27 202202 LD Hmm 除以上兩點外，橫向液壓缸的結構設計與縱向液壓缸的結構設計相似6。 5.

36、3 彈簧的設計與計算彈簧的設計與計算 根據(jù)胡克定律，高一時就已學到，定律內(nèi)容是：在彈簧的彈性限度內(nèi)，彈簧的伸長 與受到的拉力成正比。公式表示為： F=kx 式中的 x 表示彈簧的伸長，也就是彈簧的現(xiàn)在的長度減去原來的長度得到的數(shù)，k 是 比例系數(shù)，叫做彈性系數(shù)、勁度系數(shù)或倔強系數(shù)，F(xiàn) 表示彈簧的拉力大小。 以下大概介紹了彈簧的優(yōu)勢、特定的應用空間和材料選擇原則及計算校核方法。在 結構設計上創(chuàng)造性地使用彈簧，可以實現(xiàn)其獨特的功能，而先進的 CAD/CAE 計算手段有 助于彈簧的設計制造。 本次設計為防止換向時和拖板縱向快退到死擋鐵時，液壓缸產(chǎn)生沖擊，故在支架之 前加一彈簧來起緩沖作用。 根據(jù)工作

37、條件已知： 最大工作負荷；在最大工作負荷下的變形量 h=14mm;彈簧材料為碳素彈24.2 n PKgf 簧鋼絲；端部并緊不磨平；主要參數(shù)的制造精度為 2 級。 計算：根據(jù)，以及錠腳的結構設計，查手冊得：如下表 5-1 中數(shù)據(jù)所示：24.2 n PKgf 無錫太湖學院學士學位論文 18 表 5-1 數(shù)據(jù) 彈簧絲直 徑 d 中徑 D 2 節(jié)距 L Pn 單圈變形量單圈展開長 度 單圈剛度 P ， n 重量 Q 3.5mm28mm9.95mm31.487Kg f 4.606 n 87926.8360.065Kg 1 00 0 024.2 . 1.729/ 14 6.836 .3.954 1.729

38、 6.836 1.71/ 4 2426 1.54 9.95 1.5 3.545.05.45 1.545 1.5 3.5 9.9375. 4 n d d P P Pkg mm n P nnn P P P Pkg mm n nn HntdmmHmm Hd tmm n 彈簧要求剛度 有效圈數(shù)取 彈簧實際剛度 總圈數(shù) 自由高度取 彈簧實際節(jié)距 最 0 1 0 2 24.2 14 1.73 45 1431 87.92 6527.52. 45 1.62.6. 28 n n nn P F p HHFmm Ll nmm H b D A 大工作負荷下的變形 最大工作負荷下高度 展開長度 細長比故穩(wěn)定。 5.4

39、螺桿的校核螺桿的校核 圖 5.5 螺桿校核 當橫向液壓缸有桿腔進油時，刀架快退，T 形槽帶動螺桿快退，此時螺桿受剪切力， I 處為危險截面。 全自動液壓專用機床設計刀架和上料機構設計 19 危險截面受到的力為摩擦力。 F=fG G=300N f=0.2 F=fG=0.2 300=60N 圖 5.6 螺桿截面 危險截面面積 A= 222 2 103473.6mm 剪切應力： 44 60 3.145 76.3 F mPa A 螺桿的材料為鋼，其許用剪切應力為 # 4580 p mPa 因為 p 所以螺桿校核合格16。 無錫太湖學院學士學位論文 20 6 CAMCAM 設計設計 CAM (compu

40、ter Aided Manufacturing，計算機輔助制造)的核心是計算機數(shù)值控制(簡 稱數(shù)控)，是將計算機應用于制造生產(chǎn)過程的過程或系統(tǒng)。1952 年美國麻省理工學院首先 研制成數(shù)控銑床。數(shù)控的特征是由編碼在穿孔紙帶上的程序指令來控制機床。此后發(fā)展 了一系列的數(shù)控機床，包括稱為“加工中心”的多功能機床，能從刀庫中自動換刀和自動轉 換工作位置，能連續(xù)完成銳、鉆、餃、攻絲等多道工序，這些都是通過程序指令控制運 作的，只要改變程序指令就可改變加工過程，數(shù)控的這種加工靈活性稱之為“柔性”。加工 程序的編制不但需要相當多的人工，而且容易出錯，最早的 CAM 便是計算機輔助加工零 件編程工作。麻省理

41、工學院于 1950 年研究開發(fā)數(shù)控機床的加工零件編程語言 APT，它是 類似 FORTRAN 的高級語言。增強了幾何定義、刀具運動等語句，應用 APT 使編寫程序 變得簡單。這種計算機輔助編程是批處理的14。 CAM 系統(tǒng)一般具有數(shù)據(jù)轉換和過程自動化兩方面的功能。CAM 所涉及的范圍，包 括計算機數(shù)控，計算機輔助過程設計。 數(shù)控除了在機床應用以外，還廣泛地用于其它各種設備的控制，如沖壓機、火焰或 等離子弧切割、激光束加工、自動繪圖儀、焊接機、裝配機、檢查機、自動編織機、電 腦繡花和服裝裁剪等，成為各個相應行業(yè) CAM 的基礎2。 計算機輔助制造系統(tǒng)是通過計算機分級結構控制和管理制造過程的多方面

42、工作，它 的目標是開發(fā)一個集成的信息網(wǎng)絡來監(jiān)測一個廣闊的相互關聯(lián)的制造作業(yè)范圍，并根據(jù) 一個總體的管理策略控制每項作業(yè)。 從自動化的角度看，數(shù)控機床加工是一個工序自動化的加工過程，加工中心是實現(xiàn) 零件部分或全部機械加工過程自動化，計算機直接控制和柔性制造系統(tǒng)是完成一族零件 或不同族零件的自動化加工過程，而計算機輔助制造是計算機進入制造過程這樣一個總 的概念。 一個大規(guī)模的計算機輔助制造系統(tǒng)是一個計算機分級結構的網(wǎng)絡，它由兩級或三級 計算機組成，中央計算機控制全局，提供經(jīng)過處理的信息，主計算機管理某一方面的工 作，并對下屬的計算機工作站或微型計算機發(fā)布指令和進行監(jiān)控，計算機工作站或微型 計算機承

43、擔單一的工藝控制過程或管理工作15。 計算機輔助制造系統(tǒng)的組成可以分為硬件和軟件兩方面：硬件方面有數(shù)控機床、加 工中心、輸送裝置、裝卸裝置、存儲裝置、檢測裝置、計算機等，軟件方面有數(shù)據(jù)庫、 計算機輔助工藝過程設計、計算機輔助數(shù)控程序編制、計算機輔助工裝設計、計算機輔 全自動液壓專用機床設計刀架和上料機構設計 21 助作業(yè)計劃編制與調(diào)度、計算機輔助質(zhì)量控制等。 到目前為止，計算機輔助制造（CAM，Computer Aided Manufacturing）有狹義和廣 義的兩個概念。CAM 的狹義概念指的是從產(chǎn)品設計到加工制造之間的一切生產(chǎn)準備活動， 它包括 CAPP、NC 編程、工時定額的計算、生

44、產(chǎn)計劃的制訂、資源需求計劃的制訂等。 這是最初 CAM 系統(tǒng)的狹義概念。到今天，CAM 的狹義概念甚至更進一步縮小為 NC 編 程的同義詞。CAPP 已被作為一個專門的子系統(tǒng)，而工時定額的計算、生產(chǎn)計劃的制訂、 資源需求計劃的制訂則劃分給 MRP/ERP 系統(tǒng)來完成。CAM 的廣義概念包括的內(nèi)容則 多得多，除了上述 CAM 狹義定義所包含的所有內(nèi)容外，它還包括制造活動中與物流有關 的所有過程（加工、裝配、檢驗、存貯、輸送）的監(jiān)視、控制和管理。 數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控系統(tǒng)是機床的控制部分，它根據(jù)輸入的零件圖紙信息、工藝過程和工藝參數(shù)， 按照人機交互的方式生成數(shù)控加工程序，然后通過電脈沖數(shù)，再經(jīng)伺服驅動系

45、統(tǒng)帶動機 床部件作相應的運動9。 傳統(tǒng)的數(shù)控機床（NC）上，零件的加工信息是存儲在數(shù)控紙帶上的，通過光電閱讀 機讀取數(shù)控紙帶上的信息，實現(xiàn)機床的加工控制。后來發(fā)展到計算機數(shù)控（CNC） ，功能 得到很大的提高，可以將一次加工的所有信息一次性讀入計算機內(nèi)存，從而避免了頻繁 的啟動閱讀機。更先進的 CNC 機床甚至可以去掉光電閱讀機，直接在計算機上編程，或 者直接接收來自 CAPP 的信息，實現(xiàn)自動編程。后一種 CNC 機床是計算機集成制造系統(tǒng) 的基礎設備?，F(xiàn)代 CNC 系統(tǒng)常具有以下功能： (1) 多坐標軸聯(lián)動控制; (2) 刀具位置補償; (3) 系統(tǒng)故障診斷; (4) 在線編程; (5) 加

46、工、編程并行作業(yè); (6) 加工仿真; (7) 刀具管理和監(jiān)控; (8) 在線檢測。 所謂數(shù)控編程是根據(jù)來自 CAD 的零件幾何信息和來自 CAPP 的零件工藝信息自動或 在人工干預下生成數(shù)控代碼的過程。常用的數(shù)控代碼有 ISO（國際標準化組織）和 EIA（美國電子工業(yè)協(xié)會）兩種系統(tǒng)。其中 ISO 代碼是七位補偶代碼，即第 8 位為補偶位； 而 EIA 代碼是六位補奇碼，即第 5 列為補奇位。補偶和補奇的目的是為了便于檢驗紙帶 閱讀機的讀錯信息。一般的數(shù)控程序是由程序字組成，而程序字則是由用英文字母代表 的地址碼和地址碼后的數(shù)字和符號組成。每個程序都代表著一個特殊功能，如 G00 表示 點位控

47、制，G33 表示等螺距螺紋切削，M05 表示主軸停轉等。一般情況下，一條數(shù)控加 工指令是若干個程序字組成的，如 N012G00G49X070Y055T21 中的 N012 表示第 12 條指 令，G00 表示點位控制，G49 表示刀補準備功能，X070 和 Y055 表示 X 和 Y 的坐標值， T21 表示刀具編號指令。整個指令的意義是：快速運動到點（70，55） ，一號刀取 2 號撥 盤上刀補值7。 無錫太湖學院學士學位論文 22 數(shù)控編程的方式一般有四種： （1） 手工編程； （2） 數(shù)控語言編程； （3） CAD/CAM 系統(tǒng)編程； （4） 自動編程。 6.1 襯套的襯套的 CAM 該

48、襯套材料為 45 鋼，對同軸度和粗糙度要求較高，所以選擇 CAM 制造。 如圖 6.1 為所需要制造的零件： 圖 6.1 襯套 模擬加工圖，如圖 6.2： 全自動液壓專用機床設計刀架和上料機構設計 23 圖 6.2 襯套模擬加工 襯套 CAM 制作步驟： 1.進行三維造型； 2.選材料，其材料為 45 鋼； 3.為滿足表面粗糙度要求，確定為銑削后進行精車削； 4.選擇適合刀具及切削量； 5.進行模擬加工； 6.系統(tǒng)對其進行計算； 7.自動生成加工數(shù)控數(shù)據(jù)（見附錄） 。 無錫太湖學院學士學位論文 24 7 結論與展望結論與展望 7.1 結論結論 大學四年學習中，屠德剛老師給予了我們許多幫助，教給

49、我們許多為人處世的道理， 傳授給我們許多理論知識，我們在各方面都得到了很大的進步。我們從心底感謝四年來 老師對我們的諄諄教誨，感謝學校為我們提供了一個良好的學習環(huán)境。四年中我們所學 到的扎實的專業(yè)理論知識，為我們能擬寫出優(yōu)秀的畢業(yè)論文打下了堅實的基礎，也為我 們能順利地走上工作崗位提供了保障。 就我個人而言，我希望能通過這次畢業(yè)設計對自己未來將從事的工作進行一次適應 性訓練，從中鍛煉自己分析問題，解決問題的能力。因此在設計過程中，需仔細分析、 計算各種參數(shù)，確保設計的合理性、經(jīng)濟性、可加工性等。可以在今后的工作中在知識、 能力和素質(zhì)方面得到進一步提高。為今后參加祖國的四個現(xiàn)代化建設打下一個良好

50、的基 礎,為祖國的發(fā)展出一份力量。 在本次設計過程中還有許多不足的地方，懇請各位老師給予指導和幫助。 全自動液壓專用機床設計刀架和上料機構設計 25 7.2 展望展望 數(shù)控技術和專用化改造的應用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成 為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控和改造技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，對國計民生 的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些 行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢，對提高產(chǎn)品質(zhì)量、勞動生產(chǎn)率、自動化、 無污染、減少材料消耗等起到愈來愈重要的作用。 致致 謝謝 在屠德剛老師的精心指導和幫助下，經(jīng)過自己幾個月地認真設計，最終

51、完成了大四 畢業(yè)設計階段的所有任務全自動液壓專用機床改造設計。 這次做論文的經(jīng)歷也會使我終身受益，我感受到做論文是要真真正正用心去做的一 件事情，是真正的自己學習的過程和研究的過程，沒有學習就不可能有研究的能力，沒 有自己的研究，就不會有所突破，那也就不叫論文了。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學 習中激勵我繼續(xù)進步。不積跬步何以至千里，本次設計能夠順利的完成，也歸功于各位 任課老師的認真負責，使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設計中得以體現(xiàn)。正 是有了他們的悉心的幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成，在此，我還要感謝 每一位關心我的老師，使我在大學四年過完了一個充實而又開心的生活。 最后，

52、我要向太湖學院的全體老師表示由衷的謝意。感謝他們四年來的辛勤栽培。 無錫太湖學院學士學位論文 26 參考文獻參考文獻 1 楊叔子機械加工工藝師手冊M北京：機械工業(yè)出版社，2004：21-22 2 韓鳳起UG NX 3.0 中文版機械設計范例解析M 北京：機械工業(yè)出版社，2006.1：214-217. 3 方昆凡公差與配合手冊M北京：機械工業(yè)出版社，1999：74-78. 4 方桂花液壓傳動M北京：地震出版社，2002：1-6. 5 馬恩液壓與氣壓傳動M北京：電子工業(yè)出版社，2002：1-6 ,65-81. 6 黃如林切削加工簡明實用手冊M北京：化學工業(yè)出版社，2004：64-68. 7 杜華，

53、王敏機械工程專業(yè)英語 M成都：西南交通大學出版社，2005：95-100. 8 東北重型機械學院等機床夾具設計手冊M上海：上海科學技術出版社，1979：67-71. 9 胡仁喜，夏德偉，曹永剛Unigraphics NX3.0 中文版機械設計高級應用實例M北京：機械工業(yè) 出版社，2005：235-333. 10 劉文劍，曹天河，趙維夾具工程師手冊M，哈爾濱：黑龍江科學技術出版社，1987：29-31. 11 周永強，高等學校畢業(yè)設計指導M北京：中國建材工業(yè)出版社，2002：23-25. 12 Philips Semiconductors and Electronics North Americ

54、a Corporation. DATA HANDBOOK 80C51 Based 8 Bit Microcontrollers. USA,1994：78-79. 13 Intel.Intel Architecture Software Developers Manual Volumel:Basic Architecture.http:/dereloper. I,1999：67-71. 14 Intel.Intel Architecture Software Developers Manual(Volume 13).1997：87-88. 15 Crawford J H.Programming

55、the 80386.SYBEX Ine,1987：101-104. 16 Donald heard,M Pauline Baker.Computer Graphics,Prentice Hal.1997：57-60. 全自動液壓專用機床設計刀架和上料機構設計 27 無錫太湖學院學士學位論文 28 附錄附錄 G40 G17 G49 G80 (Tool_Name:D8 Tool_No:0 Cavity Milling ) G91 G28 Z0.0 G00 G90 G54 X3.095 Y3.526 S0 M03 G43 Z33. H00 M08 G03 X-.031 Y-1.955 Z29. R3

56、.6 F250. G01 X0.0 G03 X1.955 Y0.0 R1.955 X0.0 Y1.955 R1.955 X-1.955 Y0.0 R1.955 X-.031 Y-1.955 R1.955 G01 X-.094 Y-5.954 G03 X0.0 Y-5.955 R5.955 X5.955 Y0.0 R5.955 X0.0 Y5.955 R5.955 X-5.955 Y0.0 R5.955 X-.094 Y-5.954 R5.955 G01 X-7.531 Y-1.005 G03 X-7.779 Y-2.85 R7. X-2.625 Y-9.603 R7. X-.156 Y-9.9

57、54 R9.955 X0.0 Y-9.955 R9.955 X9.955 Y0.0 R9.955 X0.0 Y9.955 R9.955 X-9.955 Y0.0 R9.955 X0.0 Y-9.955 R9.955 X2.322 Y-9.68 R9.955 X7.208 Y-5.423 R7. G00 Z32. X3.095 Y3.526 G03 X-.031 Y-1.955 Z28. R3.6 G01 X0.0 G03 X1.955 Y0.0 R1.955 X0.0 Y1.955 R1.955 X-1.955 Y0.0 R1.955 X-.031 Y-1.955 R1.955 G01 X-.

58、094 Y-5.954 G03 X0.0 Y-5.955 R5.955 X5.955 Y0.0 R5.955 X0.0 Y5.955 R5.955 X-5.955 Y0.0 R5.955 X-.094 Y-5.954 R5.955 G01 X-7.531 Y-1.005 G03 X-7.779 Y-2.85 R7. X-2.625 Y-9.603 R7. X-.156 Y-9.954 R9.955 X0.0 Y-9.955 R9.955 X9.955 Y0.0 R9.955 X0.0 Y9.955 R9.955 X-9.955 Y0.0 R9.955 X0.0 Y-9.955 R9.955 X

59、2.322 Y-9.68 R9.955 X7.208 Y-5.423 R7. G00 Z31. X3.095 Y3.526 G03 X-.031 Y-1.955 Z27. R3.6 G01 X0.0 G03 X1.955 Y0.0 R1.955 X0.0 Y1.955 R1.955 X-1.955 Y0.0 R1.955 X-.031 Y-1.955 R1.955 G01 X-.094 Y-5.954 G03 X0.0 Y-5.955 R5.955 X5.955 Y0.0 R5.955 X0.0 Y5.955 R5.955 X-5.955 Y0.0 R5.955 X-.094 Y-5.954

60、R5.955 G01 X-7.531 Y-1.005 G03 X-7.779 Y-2.85 R7. X-2.625 Y-9.603 R7. X-.156 Y-9.954 R9.955 X0.0 Y-9.955 R9.955 X9.955 Y0.0 R9.955 X0.0 Y9.955 R9.955 X-9.955 Y0.0 R9.955 X0.0 Y-9.955 R9.955 X2.322 Y-9.68 R9.955 X7.208 Y-5.423 R7. G00 Z30. X3.095 Y3.526 G03 X-.031 Y-1.955 Z26. R3.6 G01 X0.0 G03 X1.95

61、5 Y0.0 R1.955 X0.0 Y1.955 R1.955 X-1.955 Y0.0 R1.955 X-.031 Y-1.955 R1.955 G01 X-.094 Y-5.954 G03 X0.0 Y-5.955 R5.955 X5.955 Y0.0 R5.955 X0.0 Y5.955 R5.955 X-5.955 Y0.0 R5.955 X-.094 Y-5.954 R5.955 G01 X-7.531 Y-1.005 G03 X-7.779 Y-2.85 R7. X-2.625 Y-9.603 R7. X-.156 Y-9.954 R9.955 X0.0 Y-9.955 R9.9

62、55 X9.955 Y0.0 R9.955 X0.0 Y9.955 R9.955 X-9.955 Y0.0 R9.955 X0.0 Y-9.955 R9.955 X2.322 Y-9.68 R9.955 X7.208 Y-5.423 R7. G00 Z29. 全自動液壓專用機床設計刀架和上料機構設計 29 X3.095 Y3.526 G03 X-.031 Y-1.955 Z25. R3.6 G01 X0.0 G03 X1.955 Y0.0 R1.955 X0.0 Y1.955 R1.955 X-1.955 Y0.0 R1.955 X-.031 Y-1.955 R1.955 G01 X-.094

63、 Y-5.954 G03 X0.0 Y-5.955 R5.955 X5.955 Y0.0 R5.955 X0.0 Y5.955 R5.955 X-5.955 Y0.0 R5.955 X-.094 Y-5.954 R5.955 G01 X-7.531 Y-1.005 G03 X-7.779 Y-2.85 R7. X-2.625 Y-9.603 R7. X-.156 Y-9.954 R9.955 X0.0 Y-9.955 R9.955 X9.955 Y0.0 R9.955 X0.0 Y9.955 R9.955 X-9.955 Y0.0 R9.955 X0.0 Y-9.955 R9.955 X2.3

64、22 Y-9.68 R9.955 X7.208 Y-5.423 R7. G00 Z28. X3.095 Y3.526 G03 X-.031 Y-1.955 Z24. R3.6 G01 X0.0 G03 X1.955 Y0.0 R1.955 X0.0 Y1.955 R1.955 X-1.955 Y0.0 R1.955 X-.031 Y-1.955 R1.955 G01 X-.094 Y-5.954 G03 X0.0 Y-5.955 R5.955 X5.955 Y0.0 R5.955 X0.0 Y5.955 R5.955 X-5.955 Y0.0 R5.955 X-.094 Y-5.954 R5.955 G01 X-7.531 Y-1.005 G03 X-7.779 Y-2.85 R7. X-2.625 Y-9.603 R7. X-.156 Y-9.954 R9.955 X0.0 Y-9.955 R9.955 X9.955 Y0.0 R9.955 X0.0 Y9.955 R9.955 X-9.955 Y0.0 R9.955 X0.0 Y-9.955 R9.955 X2.322 Y-9.68 R9.955 X7.208 Y-5.423 R7. G00 Z27. X3.095 Y3.526 G03 X-.031 Y-1.955 Z23. R3.