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黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告
題 目 名 稱: M1432A萬(wàn)能外圓磨床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
院 系 名 稱: 機(jī)電工程學(xué)院
專 業(yè) 班 級(jí): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化08-12
學(xué) 生 姓 名: 姜長(zhǎng)志
導(dǎo) 師 姓 名: 張榮沂
開 題 時(shí) 間: 2012.02.27
指導(dǎo)委員會(huì)審查意見：
簽字： 年 月 日
M1432A萬(wàn)能外圓磨床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.選題的目的及研究意義
在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門、人民的日常生活中，使用者各種機(jī)器設(shè)備、儀器工具，這些機(jī)器、機(jī)械 、儀器設(shè)備和工具大部分是由一定的形狀和尺寸的金屬零件所組成的。生產(chǎn)這些零件并將它們裝配成機(jī)器、機(jī)械、儀器和工具的工業(yè)，稱為機(jī)械制造工業(yè)。在機(jī)械零件的制造過程中，采用鑄造、鍛壓、焊接、沖壓等制造方法，可以獲得低精度零件。對(duì)于精度要求高、表面粗糙度小的零件，主要依靠切削加工的方法獲得，尤其是加工精密零件時(shí)，需經(jīng)過多道工序的切削加工才能完成。因此，機(jī)械加工設(shè)備是機(jī)械制造業(yè)的主要加工設(shè)備。在一般的機(jī)器制造廠中，金屬切削機(jī)床所負(fù)擔(dān)的加工工作量，余額占總工作量的40%～60%。金屬切削機(jī)床的技術(shù)性能直接影響機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量及其制造的經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而決定著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平。。
機(jī)床是在人類認(rèn)識(shí)和改造自然的過程中產(chǎn)生，又隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而不斷發(fā)展、不斷完成的。最原始的機(jī)床是木制的，所有運(yùn)動(dòng)由人力或畜力驅(qū)動(dòng)，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它們實(shí)際上并不是一種完整的機(jī)器。現(xiàn)代意義上的用于加工金屬機(jī)械零件的機(jī)床，是在18世紀(jì)中葉開始發(fā)展起來(lái)的。
18世紀(jì)發(fā)明了機(jī)動(dòng)刀架，并以蒸汽機(jī)為動(dòng)力，對(duì)機(jī)床進(jìn)行驅(qū)動(dòng)或通過多軸對(duì)機(jī)床進(jìn)行集群驅(qū)動(dòng)，才形成了現(xiàn)代機(jī)床的雛形。19世紀(jì)至20世紀(jì)初，隨著電動(dòng)機(jī)的問世，電動(dòng)機(jī)取代了蒸汽機(jī)，經(jīng)過了多軸對(duì)機(jī)床進(jìn)行集群驅(qū)動(dòng)、單獨(dú)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的封閉齒輪箱的發(fā)展過程，才使機(jī)床具備了現(xiàn)代的結(jié)構(gòu)形式。上世紀(jì)40年代，隨著高速鋼的和硬質(zhì)合金工具的使用以及液壓技術(shù)的應(yīng)用，使機(jī)床在傳動(dòng)、機(jī)構(gòu)、控制等方面得到很大的改進(jìn)，加工精度和生產(chǎn)率得到顯著提高。自上世紀(jì)50年代以來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)開始應(yīng)用于機(jī)床中，先后出現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床、加工中心柔性制造系統(tǒng)等。計(jì)算機(jī)集成制造的出現(xiàn)，表明機(jī)械制造業(yè)正在走向一個(gè)新的變革時(shí)代。電火花加工、電解加工、超聲波加工、電子束加工等各種機(jī)械加工設(shè)備，表明特種加工設(shè)備也有了長(zhǎng)足的發(fā)展。
機(jī)床設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)人員根據(jù)不同使用部門的要求，運(yùn)用有關(guān)的科學(xué)技術(shù)知識(shí)，進(jìn)行創(chuàng)造性的勞動(dòng)。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，使用的要求也不斷地提高，而科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工藝水平的提高，從而使機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造獲得了迅速的發(fā)展。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，通過設(shè)計(jì)掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力，使學(xué)生成功的走向工作崗位。我設(shè)計(jì)的題目為：M1432A萬(wàn)能外圓磨床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過本次設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)普通機(jī)床組成、控制、結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)、設(shè)計(jì)加以了解；通過機(jī)床設(shè)計(jì)掌握普通機(jī)床設(shè)計(jì)的基本方法,并且對(duì)專用機(jī)床的設(shè)計(jì)作進(jìn)一步了解；通過機(jī)床設(shè)計(jì)培養(yǎng)和鍛煉自身的工程素質(zhì)和工程實(shí)踐能力。
2、課題研究現(xiàn)狀
2.1國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床研究現(xiàn)狀
20世紀(jì)人類社會(huì)最偉大的科技成果是計(jì)算機(jī)的發(fā)明與應(yīng)用，計(jì)算機(jī)及控制技術(shù)在機(jī)械制造設(shè)備中的應(yīng)用是世紀(jì)內(nèi)制造業(yè)發(fā)展的最重大的技術(shù)進(jìn)步。自從1952年美國(guó)第１臺(tái)數(shù)控銑床問世至今已經(jīng)歷了50個(gè)年頭。
數(shù)控設(shè)備包括：車、銑、加工中心、鏜、磨、沖壓、電加工以及各類專機(jī)，形成龐大的數(shù)控制造設(shè)備家族，每年全世界的產(chǎn)量有10～20萬(wàn)臺(tái)，產(chǎn)值上百億美元。 世界制造業(yè)在20世紀(jì)末的十幾年中經(jīng)歷了幾次反復(fù)，曾一度幾乎快成為夕陽(yáng)工業(yè)，所以美國(guó)人首先提出了要振興現(xiàn)代制造業(yè)。90年代的全世界數(shù)控機(jī)床制造業(yè)都經(jīng)過重大改組。如美國(guó)、德國(guó)等幾大制造商都經(jīng)過較大變動(dòng)，從90年代初開始已出現(xiàn)明顯的回升，在全世界制造業(yè)形成新的技術(shù)更新浪潮。如德國(guó)機(jī)床行業(yè)從2000年至今已接受３個(gè)月以后的訂貨合同，生產(chǎn)任務(wù)飽滿。
我國(guó)數(shù)控機(jī)床制造業(yè)在80年代曾有過高速發(fā)展的階段，許多機(jī)床廠從傳統(tǒng)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)向數(shù)控化產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型。但總的來(lái)說，技術(shù)水平不高，質(zhì)量不佳，所以在90年代初期面臨國(guó)家經(jīng)濟(jì)由計(jì)劃性經(jīng)濟(jì)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)移調(diào)整，經(jīng)歷了幾年最困難的蕭條時(shí)期，那時(shí)生產(chǎn)能力降到50％，庫(kù)存超過４個(gè)月。從1995年“九五”以后國(guó)家從擴(kuò)大內(nèi)需啟動(dòng)機(jī)床市場(chǎng)，加強(qiáng)限制進(jìn)口數(shù)控設(shè)備的審批，投資重點(diǎn)支持關(guān)鍵數(shù)控系統(tǒng)、設(shè)備、技術(shù)攻關(guān)，對(duì)數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)起到了很大的促進(jìn)作用，尤其是在1999年以后，國(guó)家向國(guó)防工業(yè)及關(guān)鍵民用工業(yè)部門投入大量技改資金，使數(shù)控設(shè)備制造市場(chǎng)一派繁榮。從2000年８月份的上海數(shù)控機(jī)床展覽會(huì)和2001年４月北京國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上，也可以看到多品種產(chǎn)品的繁榮景象。
數(shù)控技術(shù)經(jīng)過50年的２個(gè)階段和６代的發(fā)展： 第１階段：硬件數(shù)控（NC） 第１代：1952年的電子管 第２代：1959年晶體管分離元件 第３代：1965年的小規(guī)模集成電路。第２階段：軟件數(shù)控（CNC） 第４代：1970年的小型計(jì)算機(jī) 第５代：1974年的微處理器 第６代：1990年基于個(gè)人PC機(jī)（PC-BASEO） 第６代的系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)主要有：
（１） 元器件集成度高，可靠性好，性能高，可靠性已可達(dá)到５萬(wàn)小時(shí)以上；
（2） 提供了開放式基礎(chǔ)，可供利用的軟、硬件資源豐富，使數(shù)控功能擴(kuò)展到很寬的領(lǐng)域（如CAD、CAM、CAPP，連接網(wǎng)卡、聲卡、打印機(jī)、攝影機(jī)等）；
（3） 對(duì)數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠來(lái)說，提供了優(yōu)良的開發(fā)環(huán)境，簡(jiǎn)化了硬件。 目前，國(guó)際上最大的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠是日本FANUC公司，１年生產(chǎn)５萬(wàn)套以上系統(tǒng)，占世界市場(chǎng)約40％左右，其次是德國(guó)的西門子公司約占15％以上，再次是德海德漢爾，西班牙發(fā)格，意大利菲亞，法國(guó)的ＮＵＭ，日本的三菱、安川。
2.2發(fā)展趨勢(shì)
制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，機(jī)械制造是制造業(yè)的核心。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用使得傳統(tǒng)的制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，它對(duì)國(guó)民生計(jì)起著越來(lái)與重要的作用。當(dāng)前數(shù)控技術(shù)及其裝備的發(fā)展的趨勢(shì)：1、高速、精密化 2、可靠性 3、數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)CAD化、功能多樣化 4、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化、集成化 5、開放性 6、復(fù)合性 7、串行總線計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) 8、重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立。
2.3機(jī)械裝備設(shè)計(jì)的方法
機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的步驟設(shè)計(jì)類型而不同。創(chuàng)新設(shè)計(jì)可分為產(chǎn)品規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)等四個(gè)階段。
2.3.1產(chǎn)品規(guī)劃階段
產(chǎn)品規(guī)劃階段的任務(wù)是明確設(shè)計(jì)任務(wù)，通常應(yīng)在市場(chǎng)調(diào)查與預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上識(shí)別產(chǎn)品需求，進(jìn)行可行性分析，制定設(shè)計(jì)任務(wù)書。
在產(chǎn)品規(guī)劃階段將綜合運(yùn)用技術(shù)預(yù)測(cè)、市場(chǎng)學(xué)、信息學(xué)等理論和方法來(lái)解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題。
2.3.1.1需求分析
產(chǎn)品設(shè)計(jì)是為了滿足市場(chǎng)的要求，而市場(chǎng)的需求往往是不具體的，有時(shí)是模糊的 、潛在的，甚至是不可能實(shí)現(xiàn)的。需求分析的任務(wù)是使這些需求具體化和恰到好處。明確設(shè)計(jì)任務(wù)的要求。需求分析的任務(wù)本身就是設(shè)計(jì)工作的一部分，是設(shè)計(jì)工作的一部分，是設(shè)計(jì)工作的開始，而且自始至終指導(dǎo)設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行。
需求分析一般包括對(duì)銷售市場(chǎng)和原材料市場(chǎng)的分析
2.3.1.2調(diào)查研究
調(diào)查研究包括市場(chǎng)調(diào)研、技術(shù)調(diào)研和社會(huì)環(huán)境調(diào)研三個(gè)部分
2.3.1.3預(yù)測(cè)
定性預(yù)測(cè)和定量預(yù)測(cè)
2.3.1.4可行性分析
2.3.1.5編制設(shè)計(jì)任務(wù)書
2.3.2方案設(shè)計(jì)階段
a、對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)的抽象
b、建立功能結(jié)構(gòu)
c、尋求原理與求解方法
d、初步設(shè)計(jì)方案的形成
e、設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)與賽選
2.3.3技術(shù)設(shè)計(jì)階段
1、確定結(jié)構(gòu)原理方案
2、總體設(shè)計(jì)
3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.3.4工藝設(shè)計(jì)階段
2.3.4.1零件圖設(shè)計(jì)
在零件圖中包含了為制造零件所需的全部信息，這些信息包括幾何形狀、全部尺寸、加工面的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度、材料和熱處理要求、其他特殊技術(shù)要求等。
2.3.4.2完善裝配圖
在繪制零件圖時(shí)，更加具體地從結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、工藝性和標(biāo)準(zhǔn)化等方面進(jìn)行零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不可避免地要對(duì)技術(shù)設(shè)計(jì)階段提供的裝配圖做些修改
2.3.4.3編寫技術(shù)文檔
3.基本內(nèi)容，擬解決問題
基本內(nèi)容；M1432A萬(wàn)能外圓磨床總體尺寸布局設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)過程中所需的技術(shù)參數(shù)，使主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)具有經(jīng)濟(jì)性，合理性。保證設(shè)計(jì)的工藝性，裝配的可行性，主要裝配精度的合理性，主要參數(shù)的可檢查性。
3.1本課題將要解決的主要問題
3.1.1 總體結(jié)構(gòu)布局的設(shè)計(jì)
M1432A萬(wàn)能外圓磨床主軸部件直接影響工件的精度和表面粗糙度，應(yīng)具有高的回轉(zhuǎn)精度、剛度、抗振性及耐磨性，是總體布局的關(guān)鍵部分。
裝在頭架主軸上的零件如皮帶輪、砂輪壓緊盤、砂輪等都應(yīng)仔細(xì)平衡，四根三角皮帶的長(zhǎng)度也應(yīng)一致，否則易引起砂輪主軸的振動(dòng)，直接影響磨削表面的表面粗糙度。
3.1.2液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
液壓系統(tǒng)傳遞比較平穩(wěn)，而且代價(jià)不高。液壓系統(tǒng)是由很多元器件組成，元器件的選擇要根據(jù)液壓系統(tǒng)的性能指標(biāo)進(jìn)行選擇。閥的規(guī)格用閥進(jìn)、出油口的名義通徑表示，單位為mm。相同的閥，其閥口的實(shí)際尺寸不一定完全相同。目前仍在使用的某些按舊標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的閥，其性能參數(shù)主要有額定壓力、額定流量、額定壓力損失、最小穩(wěn)定流量等數(shù)值參數(shù)。閥類元件的規(guī)格應(yīng)按閥所在的回路的最大工作壓力和通過該閥的最大流量從產(chǎn)品樣本上選定。選用閥類元件時(shí)應(yīng)考慮其結(jié)構(gòu)形式、特性、壓力等級(jí)、連接方式、集成方式及操縱方式等。選擇壓力控制閥時(shí)，應(yīng)考慮壓力閥的壓力調(diào)節(jié)范圍、流量范圍、流量變化范圍、所要求的壓力靈敏度進(jìn)和平穩(wěn)度等。特別是溢流閥的額定流量必須滿足液壓泵最大流量的要求。選擇流量控制閥時(shí)，應(yīng)考慮流量閥的流量調(diào)節(jié)范圍、流量——壓力特性、最小穩(wěn)定流量、壓力補(bǔ)償要求或溫度補(bǔ)償要求，對(duì)濾油器過濾精度的要求，閥進(jìn)、出口壓差大小及閥內(nèi)泄漏的大小等。
機(jī)床設(shè)計(jì)工作大體的可分為三個(gè)步驟：
3.2調(diào)查研究
調(diào)查研究的內(nèi)容一般包括有： ①學(xué)習(xí)有關(guān)機(jī)床設(shè)計(jì)的方針、政策，明確設(shè)計(jì)要求； ②到使用單位調(diào)查了解所涉及機(jī)床所要承擔(dān)的生產(chǎn)任務(wù)和加工工藝，了解使用單位的對(duì)機(jī)床的要求； ③到制造單位調(diào)查，了解制造廠的設(shè)備條件、技術(shù)能力和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)； ④收集國(guó)內(nèi)外同類型機(jī)床的技術(shù)文獻(xiàn)和圖紙資料，并注意調(diào)查它的結(jié)構(gòu)性能、使用和制造情況等，尤其注意了解新技術(shù)在同類機(jī)床上應(yīng)用的情況，以及在設(shè)計(jì)新機(jī)床時(shí)將要進(jìn)行那些科學(xué)試驗(yàn)。
3.3方案擬定
在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，通常可擬定出多個(gè)方案進(jìn)行比較分析。每個(gè)方案所包括的內(nèi)容有：工藝分析、主要技術(shù)參數(shù)、總體布局、主要部件的結(jié)構(gòu)草圖、試驗(yàn)結(jié)果及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等
在制定方案時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
①處理好使用和制造之間的關(guān)系：應(yīng)首先滿足使用要求，其次是盡可能便于制造。
②注意傾聽各方面意見，經(jīng)過分析比較，去粗取精，最后形成一個(gè)比較使用方案。
③ 實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)必須以生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，凡是未經(jīng)實(shí)踐考驗(yàn)的方案，必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明可考后采用與設(shè)計(jì)。
④繼承性和創(chuàng)造性的相結(jié)合，盡量采用先進(jìn)技術(shù)，迅速提高生產(chǎn)力。
3.4工作圖設(shè)計(jì)
首先，繪制M1432A萬(wàn)能外圓磨床總裝配圖及液壓系統(tǒng)傳動(dòng)圖。一般應(yīng)畫出機(jī)床的總體尺寸參數(shù)圖，在圖中確定各部件的輪廓尺寸和各部件有聯(lián)系的相關(guān)尺寸，同時(shí)畫出機(jī)床的頭架裝配圖，并進(jìn)行必要的計(jì)算。其次，進(jìn)行液壓元器件的選擇，繪制液壓系統(tǒng)圖。
3.5說明書的撰寫
4、檢索與本課題有關(guān)參考文獻(xiàn)資料的簡(jiǎn)要說明
[1].《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 成大先 化學(xué)工業(yè)出版社 2002
[2].《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》 李洪 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社
[3].《機(jī)械最優(yōu)設(shè)計(jì)技術(shù)》 孟兆明 化學(xué)工業(yè)出版社 2002.4
[4].《機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)技術(shù)》 劉品 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社
[5].《電力拖動(dòng)基礎(chǔ)》 彭鴻才 機(jī)械工業(yè)出版社
[6].《金屬切削機(jī)床理論》 賈亞州 機(jī)械工業(yè)出版社
5、畢業(yè)論文進(jìn)程安排
1.2月27日——3月11日 查閱資料
2 3月12日——3月18日 消化資料
3.3月19日——4月1 日 撰寫開題報(bào)告
4.4月 2 日——4月20日 方案設(shè)計(jì)，寫說明書草稿
5 4月21日——5月5 日 畫草圖，寫說明書草稿
6 5月 6 日——5月27日 畫 cad圖，整理說明書
7 5月28日——6月10日 打印說明書
8 6月11日——6月15日 準(zhǔn)備答辯
指導(dǎo)教師（簽名）：
年 月 日
所在院（系）審查意見：
負(fù)責(zé)人簽字(蓋公章)
畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告
題 目 名 稱: M1432A萬(wàn)能外圓磨床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
院 系 名 稱: 機(jī)電工程學(xué)院
專 業(yè) 班 級(jí): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化08-12
學(xué) 生 姓 名: 姜長(zhǎng)志
導(dǎo) 師 姓 名: 張榮沂
開 題 時(shí) 間: 2012.02.27
指導(dǎo)委員會(huì)審查意見：
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黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘 要 在全面了解磨床結(jié)構(gòu)、工作原理、液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，論文對(duì)磨床總體尺寸進(jìn) 行布局及對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。M1432A 型萬(wàn)能外圓磨床主要以磨削圓柱形或圓錐 形（包括階梯形）的外圓表面和內(nèi)孔，成品的尺寸精度可達(dá) 12 級(jí)，表面光潔度可 達(dá) T8 T10。對(duì)機(jī)床液壓系統(tǒng)有著較高、較復(fù)雜的要求。用液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的 自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)、砂輪架的快速進(jìn)退、尾架頂尖的伸縮以及必要的聯(lián)鎖動(dòng)作。 本系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上采用了將開停閥、先導(dǎo)閥、換向閥、節(jié)流閥、抖動(dòng)缸等組合一 體的操縱箱。使結(jié)構(gòu)緊湊、管路減短、操縱方便，又便于制造和裝配修理。此操縱 箱屬行程制動(dòng)換向回路，具有較高的換向位置精度和換向平穩(wěn)性。而且采用活塞桿 固定式雙桿液壓缸，還對(duì)液壓系統(tǒng)的回路做了進(jìn)一步的設(shè)計(jì)和改進(jìn)。 關(guān)鍵詞：磨床；液壓缸；萬(wàn)能型外圓磨床；液壓系統(tǒng)；操縱箱 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) II ABSTRACT Based on understanding grinder structure, work principle, and the hydraulic system, the paper carries on the overall size layout of the grinder and the design of the hydraulic system. M1432A multifunction cylindrical grinding is mainly used to grind the cylindrical surface and the hole inside of cylinder and cone (including stepped appearance). The size precision of the final product may achieve 12grade. The finish degree of surface may achieve T8-T10. So it required higher and more complex requirement to the hydraulic pressure system of machine tool. Through hydraulic system, the automatically reciprocating motion of working table, the advance and retreat of grinding wheel rack, the expansion and contraction of tail stock center, as well as the essential interconnection movement can be realized. In the paper, the system adopt the control box which is composed of the opening and stopping valve, pilot valve, directional control valve, throttle valve, the vibration cylinder and so on. It makes the structure compact, the pipeline short, and the operation convenient, and it is convenient to manufacture, assemble and repair. This control box is a type of travel braking changeover circuit; it has higher commutation position precision and the commutation stability. Moreover, the system adopts the piston rod stationary type double pole hydraulic cylinder, and we also make the further design and change to the loop of hydraulic system. Key words:Grinder；Hydraulic Cylinder；Multi-purpose Cylindrical Grinder； Hydraulic System；Control Box 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 摘要 .......................................................................................................................................I Abstract ...............................................................................................................................II 第 1 章 緒論 ......................................................................................................................1 1.1 選題的背景目的及其意義 ......................................................................................1 1.1.1 背景 .................................................................................................................1 1.1.2 目的及其意義 .................................................................................................2 1.2 國(guó)內(nèi)外磨床研究狀況和相關(guān)領(lǐng)域中已有的研究成果 ..........................................2 1.3 對(duì)選題的研究設(shè)想、研究方法 ..............................................................................3 1.4 預(yù)期結(jié)果和意義 .......................................................................................................5 第 2 章 機(jī)床總體方案的確定 .....................................................................................6 2.1 總體設(shè)計(jì) ..................................................................................................................6 2.1.1 主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì) ........................................................................................6 2.1.2 總體方案設(shè)計(jì) ................................................................................................6 2.1.3 總體方案綜合評(píng)價(jià)和選擇 ............................................................................6 2.1.4 總體方案的設(shè)計(jì)修改和優(yōu)化 ........................................................................6 2.2 詳細(xì)設(shè)計(jì) ..................................................................................................................7 2.3 機(jī)床整體綜合評(píng)價(jià) ..................................................................................................7 2.4 本章小結(jié) ..................................................................................................................7 第 3 章 總體尺寸布局設(shè)計(jì) ..........................................................................................8 3.1 縱向尺寸關(guān)系圖的確定與繪制 ..............................................................................8 3.1.1 確定縱向尺寸的基準(zhǔn)線 ................................................................................8 3.1.2 確定砂輪對(duì)稱中心線位置 ............................................................................8 3.1.3 確定工作臺(tái)對(duì)稱中心線位置 ........................................................................9 3.1.4 確定上、下工作臺(tái)長(zhǎng)度 ................................................................................9 3.1.5 確定油壓筒用活塞桿的固定形式和長(zhǎng)度 ....................................................9 3.1.6 確定后床身上面的墊導(dǎo)板導(dǎo)軌尺寸位置 ..................................................10 3.1.7 確定橫進(jìn)給絲桿中心位置 ..........................................................................10 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3.1.8 確定手搖臺(tái)面機(jī)構(gòu)的手輪中心位置 ..........................................................11 3.1.9 確定齒條長(zhǎng)度及齒輪位置 ..........................................................................11 3.2 橫向尺寸關(guān)系圖的確定與繪制 ............................................................................11 3.2.1 確定橫向尺寸的基準(zhǔn)線 ..............................................................................11 3.2.2 確定上下工作臺(tái)厚度和寬度 ......................................................................11 3.2.3 確定頭尾架頂尖中心位置 ..........................................................................13 3.2.4 確定頭尾架頂尖中心至床身面的高度 ......................................................13 3.2.5 確定橫進(jìn)給機(jī)構(gòu)手輪中心的高度 ..............................................................13 3.2.6 確定油壓套中心位置 ..................................................................................13 3.2.7 確定工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心位置 ..........................................................................13 3.2.8 確定后床身有關(guān)的幾個(gè)尺寸 ......................................................................13 3.2.9 確定最大最小極限位置 ..............................................................................14 3.2.10 確定砂輪架橫向行程長(zhǎng)度 ........................................................................14 3.2.11 確定滑鞍長(zhǎng)度 ............................................................................................15 3.2.12 確定墊板長(zhǎng)度 ............................................................................................15 3.3 本章小結(jié) ................................................................................................................16 第 4 章 M1432A 萬(wàn)能外圓磨床液壓系統(tǒng) .............................................................17 4.1 設(shè)計(jì)步驟 ................................................................................................................17 4.2 液壓系統(tǒng)總體布局及其原理 ................................................................................17 4.2.1 工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng) ..........................................................................................17 4.2.2 砂輪架快速進(jìn)退 ..........................................................................................19 4.2.3 尾架頂尖的液動(dòng)夾緊 ..................................................................................19 4.3 液壓系統(tǒng)的工作原理 ............................................................................................19 4.3.1 工作臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng) ......................................................................................19 4.3.2 砂輪架的快速進(jìn)退 ......................................................................................20 4.3.3 尾架頂尖的液動(dòng)夾緊 ..................................................................................21 4.4 液壓系統(tǒng)中的換向機(jī)構(gòu)及其性能 ........................................................................21 4.4.1 采用先導(dǎo)閥 ..................................................................................................21 4.4.2 選用行程控制式制動(dòng) ..................................................................................22 4.4.3 使換向閥分段變速移動(dòng) ..............................................................................22 4.4.4 使先導(dǎo)閥快跳 ..............................................................................................23 4.5 液壓系統(tǒng)的特點(diǎn) ....................................................................................................23 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4.6 液壓系統(tǒng)的計(jì)算 ....................................................................................................24 4.6.1 計(jì)算工作臺(tái)的負(fù)載 ......................................................................................24 4.6.2 選擇油缸的工作壓力和確定油泵的供油壓力 ..........................................25 4.6.3 計(jì)算工作臺(tái)油缸直徑 ..................................................................................25 4.6.4 計(jì)算各油缸的流量和油泵流量 ..................................................................26 4.6.5 計(jì)算油泵的電動(dòng)機(jī)功率 ..............................................................................26 4.6.6 計(jì)算油管內(nèi)徑 ..............................................................................................26 4.6.7 油池的容積計(jì)算 ..........................................................................................27 4.7 本章小結(jié) ................................................................................................................27 第 5 章 工作臺(tái)液壓操縱箱及液壓缸的設(shè)計(jì) .......................................................28 5.1 工作臺(tái)液壓系統(tǒng)的功能 ........................................................................................28 5.2 工作臺(tái)液壓系統(tǒng)的工作原理 ................................................................................28 5.3 操縱箱的系統(tǒng)的特點(diǎn) ............................................................................................28 5.4 液壓缸的典型結(jié)構(gòu) ................................................................................................29 5.5 液壓缸的組成 ........................................................................................................29 5.6 本章小結(jié) ................................................................................................................32 結(jié)論 ....................................................................................................................................33 參考文獻(xiàn) ...........................................................................................................................34 致謝 ....................................................................................................................................35 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 0 第 1 章 緒 論 1.1 選題的背景、目的及其意義 磨床是利用磨具對(duì)工件表面進(jìn)行磨削加工的機(jī)床。 大多數(shù)的磨床是使用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪進(jìn)行磨削加工，少數(shù)的是使用油石、砂帶 等其他磨具和游離磨料進(jìn)行加工，如珩磨機(jī)、超精加工機(jī)床、砂帶磨床、研磨機(jī)和 拋光機(jī)等。 1.1.1 背景 1.正在精磨軋輥的大型磨床 磨床能加工硬度較高的材料，如淬硬鋼、硬質(zhì)合金等；也能加工脆性材料，如 玻璃、花崗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能進(jìn)行高效率的磨削， 如強(qiáng)力磨削等。 十八世紀(jì) 30 年代，為了適應(yīng)鐘表、自行車、縫紉機(jī)和槍械等零件淬硬后的加工， 英國(guó)、德國(guó)和美國(guó)分別研制出使用天然磨料砂輪的磨床。這些磨床是在當(dāng)時(shí)現(xiàn)成的 機(jī)床如車床、刨床等上面加裝磨頭改制而成的，它們結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛度低，磨削時(shí)易 產(chǎn)生振動(dòng)，要求操作工人要有很高的技藝才能磨出精密的工件。 1876 年在巴黎博覽會(huì)展出的美國(guó)布朗-夏普公司制造的萬(wàn)能外圓磨床，是首次具 有現(xiàn)代磨床基本特征的機(jī)械。它的工件頭架和尾座安裝在往復(fù)移動(dòng)的工作臺(tái)上，箱 形床身提高了機(jī)床剛度，并帶有內(nèi)圓磨削附件。1883 年，這家公司制成磨頭裝在立 柱上、工作臺(tái)作往復(fù)移動(dòng)的平面磨床。 1900 年前后，人造磨料的發(fā)展和液壓傳動(dòng)的應(yīng)用，對(duì)磨床的發(fā)展有很大的推動(dòng) 作用。隨著近代工業(yè)特別是汽車工業(yè)的發(fā)展，各種不同類型的磨床相繼問世。例如 20 世紀(jì)初，先后研制出加工氣缸體的行星內(nèi)圓磨床、曲軸磨床、凸輪軸磨床和帶電 磁吸盤的活塞環(huán)磨床等。 自動(dòng)測(cè)量裝置于 1908 年開始應(yīng)用到磨床上。到了 1920 年前后，無(wú)心磨床、雙 端面磨床、軋輥磨床、導(dǎo)軌磨床，珩磨機(jī)和超精加工機(jī)床等相繼制成使用；50 年代 又出現(xiàn)了可作鏡面磨削的高精度外圓磨床；60 年代末又出現(xiàn)了砂輪線速度達(dá) 6080 米/ 秒的高速磨床和大切深、緩進(jìn)給磨削平面磨床； 70 年代，采用微處理機(jī)的數(shù)字控 制和適應(yīng)控制等技術(shù)在磨床上得到了廣泛的應(yīng)用 1。 2.能做鏡面磨削的精密磨床 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 隨著高精度、高硬度機(jī)械零件數(shù)量的增加，以及精密鑄造和精密鍛造工藝的發(fā) 展，磨床的性能、品種和產(chǎn)量都在不斷的提高和增長(zhǎng)。 磨床是各類金屬切削機(jī)床中品種最多的一類，主要類型有外圓磨床、內(nèi)圓磨床、 平面磨床、無(wú)心磨床、工具磨床等。 外圓磨床是使用的最廣泛的，能加工各種圓柱形和圓錐形外表面及軸肩端面的 磨床。萬(wàn)能外圓磨床還帶有內(nèi)圓磨削附件，可磨削內(nèi)孔和錐度較大的內(nèi)、外錐面。 不過外圓磨床的自動(dòng)化程度較低，只適用于中小批單件生產(chǎn)和修配工作。 內(nèi)圓磨床的砂輪主軸轉(zhuǎn)速很高，可磨削圓柱、圓錐形內(nèi)孔表面。普通內(nèi)圓磨床 僅適于單件、小批生產(chǎn)。自動(dòng)和半自動(dòng)內(nèi)圓磨床除工作循環(huán)自動(dòng)進(jìn)行外，還可在加 工中自動(dòng)測(cè)量，大多用于大批量的生產(chǎn)中。 平面磨床的工件一般是夾緊在工作臺(tái)上，或靠電磁吸力固定在電磁工作臺(tái)上， 然后用砂輪的周邊或端面磨削工件平面的磨床；無(wú)心磨床通常指無(wú)心外圓磨床，即 工件不用頂尖或卡盤定心和支承，而以工件被磨削外圓面作定位面，工件位于砂輪 和導(dǎo)輪之間，由托板支承，這種磨床的生產(chǎn)效率較高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，多用在大 批量生產(chǎn)中。 3.大型曲軸磨床 工具磨床是專門用于工具制造和刀具刃磨的磨床，有萬(wàn)能工具磨床、鉆頭刃磨 床、拉刀刃磨床、工具曲線磨床等，多用于工具制造廠和機(jī)械制造廠的工具車間。 砂帶磨床是以快速運(yùn)動(dòng)的砂帶作為磨具，工件由輸送帶支承，效率比其他磨床 高數(shù)倍，功率消耗僅為其他磨床的幾分之一，主要用于加工大尺寸板材、耐熱難加 工材料和大量生產(chǎn)的平面零件等。 專門化磨床是專門磨削某一類零件，如曲軸、凸輪軸、花鍵軸、導(dǎo)軌、葉片、 軸承滾道及齒輪和螺紋等的磨床。除以上幾類外，還有珩磨機(jī)、研磨機(jī)、坐標(biāo)磨床 和鋼坯磨床等多種類型。 1.1.2 目的及意義 磨床是金屬切削行業(yè)的一個(gè)重要分支，隨著工業(yè)的發(fā)展，對(duì)機(jī)械零件的加工精 度及表面粗糙度的要求日益提高，磨削加工顯得更加重要。尤其在汽車、電力、船 舶、冶金、軍工、航空航天等行業(yè)，國(guó)產(chǎn)數(shù)控磨床正在發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。 1.2 國(guó)內(nèi)外磨床研究狀況和相關(guān)領(lǐng)域中已有的研究成果 隨著生產(chǎn)的發(fā)展，社會(huì)需求也在發(fā)生變化。在機(jī)械制造業(yè)中，多品種、小批量 生產(chǎn)的需求日益增加，因此出現(xiàn)了與之相適應(yīng)的 FMS 等先進(jìn)制造系統(tǒng)。機(jī)床是 FMS 的核心裝備。前期的 FMS，可以說是“以機(jī)床為主的系統(tǒng)”設(shè)計(jì)，即根據(jù)現(xiàn)有機(jī) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 床的特點(diǎn)來(lái)構(gòu)成 FMS，但是傳統(tǒng)的機(jī)床（包括數(shù)控機(jī)床）設(shè)計(jì)時(shí)并未考慮到它在 FMS 中的應(yīng)用，因此在功能上制約了 FMS 的發(fā)展。FMS 的發(fā)展對(duì)機(jī)床提出了新的 要求，要求機(jī)床設(shè)計(jì)向“ 以系統(tǒng)為主的機(jī)床設(shè)計(jì) ”方向發(fā)展，即在機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)就要考 慮到它如何更好地適應(yīng) FMS 等先進(jìn)制造系統(tǒng)的要求，例如要求具有時(shí)、空柔性，與 物流的可親性等等，這就機(jī)床設(shè)計(jì)的方法學(xué)提出了新的要求。 國(guó)產(chǎn)數(shù)控磨床正在發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。 “十一五” 期間，經(jīng)過調(diào)整和整合期后 的磨床行業(yè)，將會(huì)迎來(lái)新一輪的發(fā)展期。 2003 年和 2004 年兩年的磨床市場(chǎng)交易量(內(nèi)銷、進(jìn)口、出口量的總和)為 64756 臺(tái)，其中內(nèi)銷量占 63.63%、進(jìn)口量為 23.44%、出口量為 12.92%；市場(chǎng)交易額為 108.06 億元，其中內(nèi)銷額占 34.34%、進(jìn)口額占 63.80%、出口額占 1.86%。從而可知， 進(jìn)口量占磨床市場(chǎng)交易量的 23.44%，而進(jìn)口額占磨床市場(chǎng)交易額的 63.6%，可見進(jìn) 口磨床的技術(shù)檔次或附加值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出內(nèi)銷磨床。目前汽車制造廠曲軸線上的磨床主 要依賴進(jìn)口，而國(guó)產(chǎn)磨床基本供汽車零配件廠使用 5。 1.3 對(duì)選題的研究設(shè)想、研究方法 機(jī)床的設(shè)計(jì)方法是根據(jù)其設(shè)計(jì)類型而定。通用機(jī)床采用系列化設(shè)計(jì)方法。 1.工藝范圍 機(jī)床是用來(lái)完成工件表面加工的，應(yīng)該具備完成一定工藝范圍（包括加工方法、 工件類型、加工表面形狀、尺寸等）的加工功能，因此，也可以把工藝范圍稱之為 機(jī)床的加工功能。 對(duì)于專用機(jī)床，工藝范圍較窄，相應(yīng)的功能也較少。而普通機(jī)床，工藝范圍較 寬，功能較強(qiáng)，特別是多品種，小批量生產(chǎn)需求的增加，要求擴(kuò)大機(jī)床的功能。 機(jī)床功能的增加，將使機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度增加，制造難度、制造周期及制造 成本增加。對(duì)于生產(chǎn)率，就機(jī)床本身而言，功能增加，可能會(huì)使生產(chǎn)率下降，但就 機(jī)械制造系統(tǒng)（或工件的制造全過程）而言，機(jī)床功能的增加，將會(huì)減少工件的裝 卸次數(shù)，減少安裝、搬運(yùn)等輔助時(shí)間，會(huì)使總的生產(chǎn)率提高。機(jī)床的功能主要根據(jù) 被加工對(duì)象的批量來(lái)選擇。大批量生產(chǎn)用的專用機(jī)床的功能設(shè)置較少，只要滿足特 定的工藝范圍要求就行了，以獲得提高生產(chǎn)率、縮短機(jī)床制造周期及降低機(jī)床成本 等效果。單件小批量生產(chǎn)用的通用機(jī)床則應(yīng)擴(kuò)大機(jī)床的功能。 2.柔性 隨著多品種小批量生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)機(jī)床的柔性要求越來(lái)越高。機(jī)床的柔性，是 指其適應(yīng)加工對(duì)象變化的能力，包括空間上的柔性和時(shí)間上的柔性。所謂空間柔性 也就是功能柔性，指的是在同一時(shí)期內(nèi)，機(jī)床能夠適應(yīng)多品種小批量的加工，即機(jī) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 床的運(yùn)動(dòng)功能和刀具數(shù)目多，工藝范圍廣，一臺(tái)機(jī)床具備有幾臺(tái)機(jī)床的功能，因此 在空間上布置一臺(tái)高柔性機(jī)床，其作用等于布置了幾臺(tái)機(jī)床。所謂時(shí)間上的柔性也 就是結(jié)構(gòu)柔性，指的是在不同時(shí)期，機(jī)床各部分重新組合，構(gòu)成新的機(jī)床功能，即 通過機(jī)床重構(gòu)，改變其功能，以適應(yīng)產(chǎn)品更新變化快的要求。又如，有的單件或小 批量 FMS 作業(yè)線上，經(jīng)過識(shí)別裝置對(duì)下一個(gè)待加工的工件進(jìn)行識(shí)別，根據(jù)其加工要 求，在作業(yè)線上就可自動(dòng)進(jìn)行機(jī)床功能重構(gòu)，有些重構(gòu)幾秒鐘內(nèi)即可完成，這就要 求機(jī)床的功能部件具有快速分離與組合的功能。 3.與物流系統(tǒng)的可親性 可親性就是指機(jī)床與物流系統(tǒng)之間進(jìn)行物料（工件、刀具、切屑等）交接的方 便程度。對(duì)于單機(jī)工作形式的普通機(jī)床，是由人進(jìn)行物料交接的，要求機(jī)床的使用、 操作、清理、維護(hù)方便。對(duì)于自動(dòng)化柔性制造系統(tǒng)，機(jī)床與物流系統(tǒng)（如輸送線） 是自動(dòng)進(jìn)行物料交接的，要求機(jī)床結(jié)構(gòu)形式開放性好，物料交接方便。 4.剛度 機(jī)床的剛度將影響機(jī)床的加工精度和生產(chǎn)率，因此機(jī)床應(yīng)有足夠的剛度。剛度 包括靜態(tài)剛度、動(dòng)態(tài)剛度、熱態(tài)剛度。 5.精度 為保證能加工出一定精度的工件，作為工作母機(jī)的機(jī)床必須具有更高的精度要 求。機(jī)床精度分為機(jī)床本身的精度，即空載條件下的精度（包括幾何精度、運(yùn)動(dòng)精 度、傳動(dòng)精度、定位精度等）和工作精度（加工精度） 。 6.噪聲 噪聲損壞人的聽覺器官和生理功能，是一種環(huán)境污染。設(shè)計(jì)和制造過程中要設(shè) 法降低噪聲。 7.生產(chǎn)率和自動(dòng)化 機(jī)床的生產(chǎn)率用單位時(shí)間內(nèi)機(jī)床所能加工的工件數(shù)量來(lái)表示。機(jī)床的切削效率 越高，輔助時(shí)間越短，則它的生產(chǎn)率越高。對(duì)用戶而言，使用高效率的機(jī)床，可以 降低工件的加工成本，機(jī)床的自動(dòng)化程度越高，則它的生產(chǎn)率越高，加工精度的穩(wěn) 定性越好，越容易適應(yīng)自動(dòng)化制造系統(tǒng)的要求。 8.成本 成本概念貫穿在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期內(nèi)，包括設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用 維護(hù)和報(bào)廢處理等的費(fèi)用，是衡量產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要指標(biāo)，應(yīng)在盡可能保證機(jī) 床性能要求的前提下，提高其性能價(jià)格比。 9.生產(chǎn)周期 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 為了快速響應(yīng)市場(chǎng)需求變化，生產(chǎn)周期（包括設(shè)計(jì)和制造）是衡量產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng) 爭(zhēng)力的重要指標(biāo)，應(yīng)盡可能縮短機(jī)床的生產(chǎn)周期。這就要求機(jī)床設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能采用 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，如 CAD、模塊化設(shè)計(jì)等。 10.可靠性 應(yīng)保證機(jī)床在規(guī)定的使用條件下、在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定的加工功能時(shí)， 無(wú)故障運(yùn)行的概率要高。 11.造型與色彩 機(jī)床的外觀造型與色彩，要求簡(jiǎn)潔明快、美觀大方、宜人性好。應(yīng)根據(jù)機(jī)床功 能、結(jié)構(gòu)、工藝及操作控制等特點(diǎn)，按照人機(jī)工程學(xué)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì) 6。 1.4 預(yù)期結(jié)果和意義 M1432A 液壓系統(tǒng)最終實(shí)現(xiàn)， 1.能實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并能在 0.054m/min 之間無(wú)級(jí)調(diào)速，工作臺(tái) 換向平穩(wěn)，起動(dòng)制動(dòng)迅速，換向精度高。 2.在裝卸工件和測(cè)量工件時(shí)，為縮短輔助時(shí)間，砂輪架具有快速進(jìn)退動(dòng)作，為 避免慣性沖擊，控制砂輪架快速進(jìn)退的液壓缸設(shè)置有緩沖裝置。 3.為方便裝卸工件，尾架頂尖的伸縮采用液壓傳動(dòng)。 4.工作臺(tái)可作微量抖動(dòng)： 切入磨削或加工工件略大于砂輪寬度時(shí)，為了提高生產(chǎn)率和改善表面粗糙度， 工作臺(tái)可作短距離(13mm)、頻繁往復(fù)運(yùn)動(dòng)(100150 次/min)。 5.傳動(dòng)系統(tǒng)具有必要的聯(lián)鎖動(dòng)作： (1)工作臺(tái)的液動(dòng)與手動(dòng)聯(lián)鎖，以免液動(dòng)時(shí)帶動(dòng)手輪旋轉(zhuǎn)引起工傷事故。 (2)砂輪架快速前進(jìn)時(shí)，可保證尾架頂尖不后退，以免加工時(shí)工件脫落。 (3)磨內(nèi)孔時(shí)，為使砂輪不后退，傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置有與砂輪架快速后退聯(lián)鎖的機(jī) 構(gòu)，以免撞壞工件或砂輪。 (4)砂輪架快進(jìn)時(shí)，頭架帶動(dòng)工件轉(zhuǎn)動(dòng)，冷卻泵啟動(dòng)；砂輪架快速后退時(shí)，頭架 與冷卻泵電機(jī)停轉(zhuǎn)。 從而使 M1432A 型萬(wàn)能外圓磨床更加穩(wěn)定的工作。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 第 2 章 機(jī)床總體方案的確定 2.1 總體設(shè)計(jì) 2.1.1 主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì) 主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)是后續(xù)設(shè)計(jì)的前提和依據(jù)。設(shè)計(jì)任務(wù)的來(lái)源不同，如工廠的 規(guī)劃產(chǎn)品，或根據(jù)機(jī)床系列型譜進(jìn)行設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，或用戶訂貨等，具體的要求不同， 但所要進(jìn)行的內(nèi)容大致相同。主要技術(shù)指標(biāo)包括： 1.用途 即機(jī)床的工藝范圍，包括加工對(duì)象的材料、質(zhì)量、形狀及尺寸等。 2.生產(chǎn)率 包括加工對(duì)象的種類、批量、及所要求的生產(chǎn)率。 3.性能指標(biāo) 加工對(duì)象所要求的精度（用戶訂貨設(shè)計(jì)）或機(jī)床的精度、剛度、熱 變形、噪聲等性能指標(biāo)。 4.主要參數(shù) 即確定機(jī)床的加工空間和主參數(shù)。 5.驅(qū)動(dòng)方式 機(jī)床的驅(qū)動(dòng)方式有電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)方式。電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式中又 有普通電機(jī)驅(qū)動(dòng)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)方式的確定不僅與機(jī)床的成 本有關(guān)，還將直接影響運(yùn)動(dòng)方式的確定。 6.成本及生產(chǎn)周期 無(wú)論是訂貨還是工廠規(guī)劃產(chǎn)品，都應(yīng)確定成本及生產(chǎn)周期 方面的指標(biāo)。 2.1.2 總體方案設(shè)計(jì) 總體方案設(shè)計(jì)包括： 1.M1432A 萬(wàn)能外圓磨床總體尺寸關(guān)系，包括縱向尺寸關(guān)系(正視圖)，橫向尺寸 關(guān)系圖( 側(cè)視圖 )，和頂視圖。 2.M1432A 萬(wàn)能外圓磨床液壓系統(tǒng)，包括工作臺(tái)液壓系統(tǒng)，砂輪架液壓系統(tǒng),尾 架液壓系統(tǒng)。 3.操縱箱設(shè)計(jì)，將開停閥、先導(dǎo)閥、換向閥、節(jié)流閥、抖動(dòng)缸等組合一體的操 縱箱。 2.1.3 總體方案綜合評(píng)價(jià)和選擇 在總體方案設(shè)計(jì)階段，對(duì)其各種方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，從中選擇較好的方案。 2.1.4 總體方案的設(shè)計(jì)修改和優(yōu)化 對(duì)所選擇的方案進(jìn)行進(jìn)一步的修改或優(yōu)化，確定最終方案。上述設(shè)計(jì)內(nèi)容，在 設(shè)計(jì)過程中要交叉進(jìn)行。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 2.2 詳細(xì)設(shè)計(jì) 1.技術(shù)設(shè)計(jì) 包括確定結(jié)構(gòu)原理方案、裝配圖設(shè)計(jì)、分析計(jì)算或優(yōu)化。 2.施工設(shè)計(jì) 包括零件圖設(shè)計(jì)、商品化設(shè)計(jì)、編制技術(shù)文檔等。 2.3 機(jī)床整體綜合評(píng)價(jià) 上述步驟可反復(fù)進(jìn)行，直到達(dá)到技術(shù)結(jié)果滿意為止。在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)和評(píng) 價(jià)反復(fù)進(jìn)行，可以提高一次設(shè)計(jì)成功率。 2.4 本章小結(jié) 本章介紹了機(jī)床以及液壓系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行了主要技術(shù)指標(biāo)的設(shè)計(jì)、 總體方案綜合評(píng)價(jià)、機(jī)床整體綜合評(píng)價(jià)。根據(jù)任務(wù)書中的要求，做出自己的設(shè)計(jì)方 案和理念。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 第 3 章 總體尺寸布局設(shè)計(jì) 3.1 縱向尺寸關(guān)系圖的確定與繪制 3.1.1 確定縱向尺寸的基準(zhǔn)線 畫出床身對(duì)稱中心線（OO） ，它是縱向尺寸的基準(zhǔn)線（圖 3.1） 。ol2下 臺(tái) 橫 進(jìn) 給手 輪 中心手 搖 臺(tái)面 機(jī) 構(gòu)小 齒 輪中 心手 搖 臺(tái) 面機(jī) 構(gòu) 手 輪中 心 baL支 架 l6L油 壓 筒活 塞 右 蓋床齒 條頭 頂 尖 尾l4B12363786中 心5 圖 3.1 縱向尺寸圖 3.1.2 確定砂輪對(duì)稱中心線位置 1l 由于頭架的縱向尺寸一般大于尾架的縱向尺寸，所以砂輪對(duì)稱中心線位置偏于 床身對(duì)稱中心線的右側(cè)，其偏離值根據(jù)頭、尾架縱向尺寸的大小而定。為避免頭架 伸出床身太多，考慮頭架處磨內(nèi)孔時(shí)要安放夾具，尾架處磨長(zhǎng)工件時(shí)要砂輪修整器， 故只 取 mm 定 mm143015lL尾頭 105l 式中： 頭架縱向尺寸；L頭 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 尾架縱向尺寸。L尾 由圖 3.1 知 1()2aobL尾頂 尖 頭 得 mm2 (479l尾頭 頂 尖 頭 式中： 頭、尾架最大頂尖距L頂 尖 而 mm0.75150LL頂 尖 式中： 最大磨削長(zhǎng)度 =1000mm。 3.1.3 確定工作臺(tái)對(duì)稱中心線位置 通常工作臺(tái)對(duì)稱中心線放在床身對(duì)稱中心線同一位置（圖 3.1） 。 3.1.4 確定上、下工作臺(tái)長(zhǎng)度 上工作臺(tái)長(zhǎng)度應(yīng)考慮除了能容納頭、尾架最大頂尖距和頭、尾架長(zhǎng)度外，其二 端需有暢流的水槽和壓板的弧形邊。按經(jīng)驗(yàn)推薦，后者一般為前者 1/10 左右。 上工作臺(tái)長(zhǎng)度 0.1()LLL尾 尾上 臺(tái) 頂 尖 頭 頂 尖 頭 mm18202 故取 mm上 臺(tái) 同樣在確定下工作臺(tái)長(zhǎng)度（L 下臺(tái) ）時(shí)，需考慮上、下工作臺(tái)間壓板及二頭裝導(dǎo) 軌防護(hù)罩的位置，故定 0.5.1LL下 臺(tái) 上 臺(tái) 上 臺(tái) =2195mm 3.1.5 確定油壓筒用活塞桿的固定形式和長(zhǎng)度 確定工作臺(tái)最大行程 L工 作 行 程 故定 mm工 作 行 程 頂 尖 10L工 作 行 程 由此能確定油壓筒長(zhǎng)度 L油 壓 筒 工 作 行 程 活 塞 mm185 式中： 活塞長(zhǎng)度，定為 85mm。L活 塞 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 確定活塞桿的固定在床身上，即活塞桿固定，如圖（3.1） ，則：45L左 蓋 m mm4118205.2lLL工 作 行 程 活 塞 蓋 定 mm405l 式中： 油壓筒端蓋厚度。L蓋 這樣床身的長(zhǎng)度（ ）可以初步確定：L床 mm422856l床 支 架 定 mm90床 式中： 活塞桿支架長(zhǎng)度。L支 架 3.1.6 確定后床身上面的墊導(dǎo)板導(dǎo)軌尺寸位置 從砂輪對(duì)稱中心線引出后床身墊板 V 開導(dǎo)軌中心線位置 ，再根據(jù)已確定的砂5l 輪架墊板導(dǎo)軌參數(shù) B1、B 2、 中心 ，繪制 V-平導(dǎo)軌（圖 3.1） 。 5 的大小決定于下列二l 個(gè)因素。 在可能情況下， 5 盡可能取小些，避免主軸懸伸過長(zhǎng)，這對(duì)提高砂輪主軸剛性l 有利，查文獻(xiàn)2 得： 531230lB mm=070.34l5中 心符 合 l的 要 求 式中： V 形導(dǎo)軌中心線到墊板側(cè)面的距離，通常:3B mm31(230B)7512.=0 B mm(砂輪寬)=50 3.1.7 確定橫向進(jìn)給絲桿中心位置 6l 根據(jù)理論分析的要求，橫向進(jìn)給絲桿中心最好安排在砂輪架的中心位置上，而 砂輪架的中心偏于 V 形導(dǎo)軌一邊，故過去其位置均按 設(shè)計(jì)，而不考60.415l中 心 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 慮具體條件，如導(dǎo)軌是滾動(dòng)還是滑動(dòng)，以及其他有關(guān)因素。 在設(shè)計(jì) M1432A 萬(wàn)能外圓磨床時(shí)，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為絲桿和消除間隙的閘鋼 應(yīng)盡可能安置離 V 形導(dǎo)軌近一些，可以提高進(jìn)給剛性和平穩(wěn)性，而兩者中以閘鋼的 影響比較大。把消除間隙的閘剛放在絲桿與 V 形導(dǎo)軌之間，由于結(jié)構(gòu)關(guān)系將絲桿中 心位置移到偏近平導(dǎo)軌一邊（圖 3.1） ，M1432A 萬(wàn)能外圓磨床的效果更穩(wěn)定。 3.1.8 確定手搖臺(tái)面機(jī)構(gòu)的手輪中心位置 7l 一般進(jìn)給機(jī)構(gòu)手輪中心與橫進(jìn)給絲桿中心在同一垂直平面內(nèi)，而手搖臺(tái)面機(jī)構(gòu) 手輪中心與橫進(jìn)給機(jī)構(gòu)手輪中心在同一水平面內(nèi)（圖 3.1） 。兩個(gè)手輪中心接近一些 較好，這樣造作方便，但須考慮能安置液壓操縱扳的地位，故兩輪的中心距： 7650l毫 米 則 M1432A 萬(wàn)能外圓磨床的 mm。70l 3.1.9 確定齒條長(zhǎng)度及齒輪位置 齒條的長(zhǎng)度必須大于油壓套的工作長(zhǎng)度，以保持小齒輪與齒條不脫開。 (3.1)82ll齒 條 工 作 行 程80.5D小 齒 式中： D小 齒 小 齒 輪 節(jié) 徑 齒條的安裝位置以小齒輪的中心為基準(zhǔn)。一般小齒輪的中心與手搖臺(tái)面機(jī)構(gòu)的 手輪中心在同一垂直平面內(nèi)，根據(jù)油壓套的兩端行程而定（圖 3.1） 。 3.2 橫向尺寸關(guān)系圖的確定與繪制 3.2.1 確定橫向尺寸的基準(zhǔn)線 畫出床身的 V 形導(dǎo)軌中心線，作為橫向尺寸的基準(zhǔn)線，畫機(jī)床的平導(dǎo)軌面，作 為高度尺寸的基準(zhǔn)線。根據(jù)已確定的工作臺(tái)導(dǎo)軌參數(shù) 、 、 ，畫出導(dǎo)軌（圖1B2l中 心 3.2） 。 3.2.2 確定上、下工作臺(tái)厚度和寬度 1.厚度 工作臺(tái)在運(yùn)動(dòng)時(shí)的精度穩(wěn)定性和過重問題，構(gòu)成上下工作臺(tái)厚度的一對(duì)矛盾， 因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)合理考慮內(nèi)部結(jié)構(gòu)。此外還需考慮在工作臺(tái)二端加上工藝“搭子” ， 備加工時(shí)壓緊用。外圓磨床的工作臺(tái)厚度可按類比法確定： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 一般取下工作臺(tái)厚度 1(0.34)hl中 心 （3.2） 上臺(tái)工作臺(tái)厚度 2(.5.)l中 心 （3.3） B76l中 心L墊 板s絲 桿 +余 量快 速 21h1H32489aD砂 輪 最 大 D工 最 小工 最 大砂 輪 最 小10S絲 桿砂 輪 最 大 +工 最 大H5h4d滾 9滑 鞍 床 圖 3.2 橫向尺寸關(guān)系圖 具體選定厚度時(shí)要按照工作臺(tái)長(zhǎng)短而定，工作臺(tái)長(zhǎng)則適當(dāng)放厚些，還需考慮水 槽的高度不宜太低，否則冷卻液會(huì)溢出。 則 M1432A 萬(wàn)能外圓磨床下工作臺(tái)厚度 mm175h 上工作臺(tái)厚度 mm23 上工作臺(tái)型面有不同的傾斜，習(xí)慣上尺寸注法不一，為便于計(jì)算，這里的厚度 （ 是指地面到斜面最低點(diǎn)的尺寸（圖 3.2） 。2h 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 2.寬度 mm4521049531BlB工 作 臺(tái) 中 心 式中： 下工作臺(tái)平導(dǎo)軌中心線到前側(cè)的寬度（圖 3.2） ；4 46B 下工作臺(tái) V 形導(dǎo)軌中心線到前側(cè)面的寬度 ；5 57 床身平導(dǎo)軌中心線到前側(cè)面的寬度 ；6B 621(30) 床身 V 形導(dǎo)軌中心線到邊緣的寬度 。7 71B 3.2.3 確定頭、尾架頂尖中心位置 對(duì)于一般外圓磨床，由于加工工件范圍較大，故其頭、尾架頂尖中心（即工件 中心）位置常安排在 V 形導(dǎo)軌中心線上，這樣使砂輪在磨最小直徑時(shí)，砂輪架趨近 工作臺(tái)致相碰，但卻使 V 形導(dǎo)軌承載壓力較大，故通常適當(dāng)加寬 V 形導(dǎo)軌寬度來(lái)彌 補(bǔ)。 延伸 V 形導(dǎo)軌中心線，根據(jù)中心高（H） ，可畫出頭、尾架頂尖中心位置。 3.2.4 確定頭、尾架頂尖中心至床身面的高度（ ）1H 根據(jù)一般操作工人的身長(zhǎng)來(lái)決定。所以 取 mm,M1432A 萬(wàn)能外圓0 磨床取 1010mm。 由此可以確定平導(dǎo)軌面到床身底面的高度（ ） ，2 mm212(/cos)70HhH 式中： 工作臺(tái)型面傾斜度。 3.2.5 確定橫進(jìn)給機(jī)構(gòu)手輪中心的高度 3 橫進(jìn)給機(jī)構(gòu)手輪中心的高度（ 3） ，直接影響操作時(shí)的勞動(dòng)條件，一般取 3 mm，M1432A 萬(wàn)能外圓磨床取 580mm。H607 3.2.6 確定油壓套中心位置 8B 油壓桶中心安置在移動(dòng)件的重心或接近中心的位置，由于它常偏于與 V 形導(dǎo)軌 中心，故?。?mm80.4.50.432190l中 心 3.2.7 確定工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心位置 9B 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心處于 V平導(dǎo)軌的中間，即 mm912015Bl中 心 3.2.8 確定后床身有關(guān)的幾個(gè)尺寸 確定后床身頂面至前床身平導(dǎo)軌的高度以及到砂輪架中心高之間的幾個(gè)厚度尺 寸（圖 3.2） 。 墊板厚度 3、滑鞍厚度 4、砂輪中心至砂輪架底面的高度 5 與后身頂面至平hhH 導(dǎo)軌的高度 4，相互關(guān)系比較復(fù)雜，應(yīng)同時(shí)考慮，不能孤立地定下哪一個(gè)尺寸。因H 為后床身上面的幾個(gè)部件的結(jié)構(gòu)形式并不完全一致，如外圓磨床沒有滑鞍，砂輪架 用不用轉(zhuǎn)動(dòng)；又如墊板在保證加工剛性條件，本來(lái)可以薄一些，但其中需安裝橫向 快速進(jìn)退油缸，同時(shí)為了滿足產(chǎn)品系列化，擴(kuò)大部件通用化，常以墊板厚度作高度 尺寸調(diào)整的環(huán)節(jié)。 為了避免上工作臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)與墊板相碰，安裝在后床身上的墊板頂面需低于下工 作臺(tái)的頂面；同時(shí)還應(yīng)考慮橫進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)穿過床身的位置等等。一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù) 據(jù)，其后身頂面至平導(dǎo)軌的高度： mm 取 120mm。4105H 墊板厚度 mm3.160hl中 心 式中： 砂輪架墊板導(dǎo)軌中心距（毫米） 。l中 心 滑鞍頂面與砂輪架底面接觸，做回轉(zhuǎn)調(diào)整或直線移動(dòng)；而滑鞍底面與墊板導(dǎo)軌 接觸，若是滾動(dòng)導(dǎo)軌，中間還隔有滾柱 mm。確定滑鞍厚度 時(shí)，一般按類10d滾 4h 比法?。?mm4(.23.)hl中 心 6 在確定砂輪中心至砂輪底面的高度 時(shí)，應(yīng)注意，砂輪架底面與滑鞍接觸的回5H 轉(zhuǎn)面是圓盤式的，則： mm52016D砂 3.2.9 確定最大最小極限位置 最大砂輪磨削最大工件和最小砂輪磨削最小工件時(shí)的極限位置（圖 3.2） 。 mm mm40砂 輪 最 大 280砂 輪 最 小 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 mm mm320D工 最 大 8D工 最 小 3.2.10 確定砂輪架橫向行程長(zhǎng)度 一般砂輪架橫向行程長(zhǎng)度 mm0.1274SS絲 桿 快 速 快 速 式中： 砂輪架工作行程（mm） ；S