裝配圖基于Y32-1000四柱壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計

裝配圖基于Y32-1000四柱壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計,裝配,基于,y32,四柱壓機,液壓,系統(tǒng),設(shè)計 摘 要 本文主要論述了液壓設(shè)計。因為液壓是活塞式發(fā)動機和壓縮機的主要零件之一，其大頭孔與曲軸連接，小頭孔通過活塞銷與活塞連接，其作用是將活塞的氣體壓力傳送給曲軸，又收曲軸驅(qū)動而帶動活塞壓縮汽缸中的氣體。連桿承受的是沖擊動載荷，因此要求連桿質(zhì)量小，強度高。所以在安排工藝過程時，按照“先基準(zhǔn)后一般”的加工原則。連桿的主要加工表面為大小頭孔和兩端面，較重要的加工表面為連桿體和蓋的結(jié)合面及螺栓孔定位面。 在夾具設(shè)計方面也要針對連桿結(jié)構(gòu)特點比較小，設(shè)計應(yīng)時應(yīng)注意夾具體結(jié)構(gòu)尺寸的大小等，最終就能達(dá)到零件的理想要求！ 關(guān)鍵詞: 液壓 變形 加工工藝 夾具設(shè)計 Abstract The diesel connecting rod treating handicraft the main body of a book has been discussed mainly and their grip design. Because of the connecting rod is one of dyadic engine of piston and main compression engine part, whose larger end hole and crank shaft link up , the small head hole links up by the wrist pin and the piston , whose effect is that the piston gas pressure is transmitted to the crank shaft , collect crank shaft gas in driving but setting a piston in motion to compress a cylinder. Being that the pole bears pounds a live load , request connecting rod mass is minor therefore , the intensity is high. Therefore when arranging procedure for, according to "first the criterion queen-like " treating principle. The connecting rod main part processes a surface being that head hole and both ends big or small are weak, more important faying face and bolt hole locating surface being the connecting rod body and cover treating outside. Also should be comparatively small specifically for connecting rod structure characteristic in the field of grip design , design that the size should pay attention to gripping the concrete structure dimension of the season waits, the ideal being therefore likely to reach a part ultimately demands! Keyword: Connecting rod Deformination Processing technology Design of clamping device 第一章 引言………………………………………………………………………1 1.1數(shù)控機床的特點………………………………………………………1 1.2 設(shè)計采用的方法……………………………………………………1 第二章 分度盤的加工與編程……………………………………………………2 2.1加工任務(wù)分析………………………………………………………2 2.2工藝處理……………………………………………………………4 2.2.1 毛坯準(zhǔn)備…………………………………………………………4 2.2.2 裝夾…………………………………………………………4 2.2.3 工藝設(shè)計…………………………………………………………5 2.3數(shù)控刀具……………………………………………………………7 2.4宏程序編程………………………………………………………9 2.5模擬仿真……………………………………………………………11 2.5.1 定義機床…………………………………………………………11 2.5.2 定義毛坯…………………………………………………………12 2.5.3 選擇夾具…………………………………………………………14 2.5.4 安裝工件…………………………………………………………16 2.5.5 定義刀具…………………………………………………………17 2.5.6 建立工件坐標(biāo)系…………………………………………………17 2.5.7 輸入代碼—輸入宏程序代碼進(jìn)行準(zhǔn)備模擬……………………17 2.5.8 空運行…………………………………………………………18 2.5.9 模擬加工…………………………………………………………20 2.5.10 模擬三維工件和刀具…………………………………………23 第三章 3 機械手液壓系統(tǒng)機構(gòu)設(shè)計計算………………………………………… 24 3.1負(fù)載分析…………………………………………………………………………… 25 3.2 液壓馬達(dá)的負(fù)載…………………………………………………………………28 3.3 執(zhí)行元件主要參數(shù)的確定…………………………………………………………30 3.4 計算液壓缸各工作階段的工作壓力、流量、功率………………………………36 3.5 擬定液壓原理圖……………………………………………………………………37 3.6選擇液壓元件……………………………………………………………………38 3.7液壓缸基本參數(shù)的確定……………………………………………………………40 3.8液壓缸結(jié)構(gòu)強度計算和穩(wěn)定校驗…………………………………………………42 3.9液壓傳動用油的選擇……………………………………………………………43 4.1 驗算系統(tǒng)液壓性能………………………………………………………43 4.2液壓系統(tǒng)發(fā)熱和溫升驗算……………………………………………………43 4.3濾油器的選擇………………………………………………………………………44 結(jié)論 ………………………………………………………………………… 45 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………46 第一章 引言 1.1數(shù)控機床的特點 在數(shù)控技術(shù)中，所謂的加工程序，就是把零件的加工工藝路線、工藝參數(shù)、刀具的運動軌跡、切削參數(shù)以及輔助動作等，按照數(shù)控機床規(guī)定的指令代碼及程序格式編寫成加工程序單，再把程序中的內(nèi)容通過控制介質(zhì)或直接輸入到數(shù)控機床的數(shù)控裝置中，從而控制機床加工零件。 數(shù)控編程分為手工編程和自動編程。手工編程是從零件圖樣確定工藝路線，計算數(shù)值和編寫零件加工程序單，制備控制介質(zhì)到校驗程序都由人工完成。對于形狀簡單零件的加工，計算比較簡單，程序較短，采用手工編程可以完成，但對于形狀復(fù)雜的零件，特別是具有非圓曲線，列表曲線的零件，用手工編程相當(dāng)困難，必須用自動變成完成.自動編程是編程人員根據(jù)加工零件圖紙要求，進(jìn)行參數(shù)選擇和設(shè)置，由計算機自動地進(jìn)行數(shù)值計算，后置處理，編寫出零件加工程序單，直至將加工程序通過直接通信的方式進(jìn)入數(shù)控機床，控制機床進(jìn)行加工。 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床得到了廣泛的應(yīng)用。目前，在機械行業(yè)中，單件小批量生產(chǎn)所占有的比例越來越大。這對工件的加工要求也提高了，目前在數(shù)控加工中比較廣泛的應(yīng)用了手工編程，它是按照事先編制好的加工程序，根據(jù)加工程序自動的對被加工零件進(jìn)行加工，我們把零件的加工工藝路線，工藝參數(shù)，刀具軌跡，切削參數(shù)以及輔助功能，按照數(shù)控機床規(guī)定的指令代碼及編寫成的加工程序單，然后輸入到數(shù)控機床中，從而控制機床完成對零件的加工，但這種手工編程只能加工一些簡單的面。面對具有復(fù)雜曲面的點位關(guān)系是無法完成的。例如在分度盤的加工過程中，孔的數(shù)量相當(dāng)多，而且加工精度要求高，在加工中還有很多變量，一般編程很難完成，但我們可以采用宏程序來完成。宏程序結(jié)構(gòu)類似于計算機高級語言，可以實現(xiàn)變量的算術(shù)運算，邏輯運算和條件轉(zhuǎn)移等操作。它可以很輕松的完成分度盤的加工。 1.2設(shè)計采用的方法 本設(shè)計采用宏程序進(jìn)行加工程序的編制，在分度盤的實際運用中比較適用，在運用過程中還可以采用算術(shù)運算和邏輯運算，能夠多次轉(zhuǎn)移和循環(huán)，極大的簡化了我們的操作過程，與普通加工相比，也減輕了編程人員的勞動強度和工作時間。 在這次設(shè)計分度盤的過程中，我們要感受到計算機在工業(yè)生產(chǎn)中的重要輔助作用。有些復(fù)雜的曲面和多孔零件在加工中必須要通過電腦軟件的幫助才能完成工件的加工，人工計算是很難得到的，而通過自動編程和宏程序就可以簡單快速的完成。通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我能更熟練的應(yīng)用宏程序進(jìn)行設(shè)計、加工等。 第二章 分度盤的加工與編程 2.1 任務(wù)分析 在加工編程前，必須按照加工工藝要求先對該零件進(jìn)行詳細(xì)的加工工藝分析，這是編程人員編輯程序的重要依據(jù)之一。由于分度盤的加工較復(fù)雜，如果用普通機床加工，必須先進(jìn)行人工畫線，打樣沖，鉆孔，再擴孔等工藝，而操作過程中需要人為干涉，不僅費時而且誤差較大，使其加工精度底，產(chǎn)品質(zhì)量不高，同時生產(chǎn)效率也大大降低。分度盤示意圖如圖一所示： 圖一 分度盤 采用數(shù)控機床加工，因數(shù)控機床對工件的加工是按事先編好的程序自動完成的，工件加工過程中不需要人為干涉，加工完成后自動停止，消除了操作者人為產(chǎn)生的誤差，提高了加工精度高，同時也減少了劃線，打樣沖等時間，提高了生產(chǎn)效率。 數(shù)控加工編程分為自動編程和手工編程，手工編程無法完成具有較多變量的加工，而宏程序可以完成有較多變量的編程，所以我們選擇了宏程序編程，它是一固定功能，避免多次編程的繁瑣，減少了編程時間，提高了加工效率，并且其結(jié)構(gòu)類似于計算機高級語言，可以實現(xiàn)變量的算術(shù)運算，邏輯運算和條件轉(zhuǎn)移等操作。 按照工件的加工及實際應(yīng)用的基本要求，可以將該工件的加工主要分為三個部分： 外輪廓加工：外輪廓加工主要完成將工件毛坯加工到需要的尺寸精度，外輪廓加工一般需要經(jīng)過粗加工、半精加工、精加工等步驟才能達(dá)到需要的精度要求。由于本設(shè)計的分度盤零件對外圓沒有加工要求，因此這里只進(jìn)行了一次加工，即能滿足實際要求。 上表面加工：由于需要在上表面上進(jìn)行大量的孔加工，再加上鉆削過程中所產(chǎn)生的切削抗力較大以及較大的振動，因此在孔加工之前需要將上表面加工光整。 孔加工：孔加工是本設(shè)計的一個重點加工部位，本設(shè)計采用了兩個子程序的辦法來完成該加工，并作出了一個標(biāo)準(zhǔn)孔加工宏程序，在設(shè)計中通過反復(fù)調(diào)用即可完成。在調(diào)用宏程序時，只要改變其中任意一個參數(shù)，就可完成不同厚度，不同大小，不同孔數(shù)的分度盤或類似扇形的分度盤多孔的加工。在孔加工中，主要經(jīng)過了中心鉆鉆引入孔、麻花鉆鉆底孔等步驟。 2.2 工藝處理 由于加工分度盤較復(fù)雜，精度要求高，所以選擇數(shù)控加工中心進(jìn)行加工，這就可以保證較高的加工精度并滿足加工要求。 加工中心加工選擇定位基準(zhǔn)的基本要求： 1、所選基準(zhǔn)與各加工部位見的各個尺寸計算簡單。 2、保證各項加工精度。 3、選擇定位基準(zhǔn)應(yīng)遵循的原則： 盡量選擇分度盤的設(shè)計基準(zhǔn)為準(zhǔn)，選擇設(shè)計基準(zhǔn)做為定位基準(zhǔn)不僅可以避免因基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差，保證加工精度，可以簡化程序編制。當(dāng)在加工中心上無法同時完成包括設(shè)計基準(zhǔn)在內(nèi)的全部表面加工時，要考慮所選擇基準(zhǔn)定位后，一次裝夾能夠完成全部關(guān)鍵精度部位的加工。 由于加工分度盤較復(fù)雜，精度要求高，所以選擇數(shù)控加工中心進(jìn)行加工，這就可以保證較高的加工精度并滿足加工要求。 2．2．1毛坯準(zhǔn)備 毛坯如圖二所示： 1、08F低碳鋼材料 2、淬火后回火至HRC40-50 圖二 毛坯示意圖 2．2．2裝夾 對夾具的基本要求： 夾緊結(jié)構(gòu)或其他元件不得影響進(jìn)給，加工部位要敞開。為保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面在外，夾具要開敞。 為保持分度盤安裝方位與機床坐標(biāo)系及編程坐標(biāo)系方向的一致性，夾具應(yīng)能保證在機床上事項定向安裝，還要求能使零件定位面于機床之間保持一定的坐標(biāo)聯(lián)系。 夾具的剛性和穩(wěn)定性要好，在考慮夾緊方案時，夾緊力應(yīng)靠近主要支撐點或在支撐點所組成的三角形內(nèi)，靠近切削部位及剛性好的地方，盡量不要在被加工孔的上方。 加工中心夾具的選擇要根據(jù)零件精度等級，結(jié)構(gòu)特點，產(chǎn)品批量及機床精度等情況綜合考慮。在單件生產(chǎn)或產(chǎn)品研制中，應(yīng)廣泛采用通用夾具。我們在這次分度盤的設(shè)計中所選用的是通用夾具三爪卡盤。 為使其定位和裝夾準(zhǔn)確可靠，由于毛坯中已經(jīng)有中心空，不需要再加工中心孔。所以我們只需要限制零件的X軸的移動與轉(zhuǎn)動，Y軸的移動與轉(zhuǎn)動，Z軸的移動就可以保證零件的定位精度要求。能滿足這種要求的夾具就是三爪卡盤，所以采用三爪卡盤進(jìn)行定位安裝，數(shù)控加工工件和零件設(shè)定，見表一： 表一 工件安裝卡片 零件圖號 J30102-4 數(shù)控加工工件安裝卡片 工序號 零件名稱 分度盤 裝夾次數(shù) 一次 ? 裝夾零件 ?分度盤 鉆銑夾具 GS53-61 編制（日期） 審核（日期） 批準(zhǔn)（日期） 第1頁 表 一 三爪卡盤 0010 2007/6/20 2007/6/20 共4頁 序 號 夾具名稱 夾具圖號 2．2．3工藝設(shè)計 先對零件毛坯在熱處理，熱處理可以減少加工過程中內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生，提高加工精度。然后再進(jìn)行粗加工，為數(shù)控銑削加工工序提供了可靠的工藝基準(zhǔn)，用三爪卡盤裝夾零件時，零件的各孔，外圓，及端面均留0.2mm~0.5mm粗加工余量，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后對零件的內(nèi)孔進(jìn)行半精銑加工，外圓及端面均留1.0mm~2.0mm余量，其中數(shù)控加工工藝卡片詳見表二： 表二 工 序 卡 單位 數(shù)控加工工序卡片 產(chǎn)品名稱或代號 零件名稱 零件圖號 FW300 ?分度盤 ? 車 間 使用設(shè)備 數(shù)控車間? ?DA4565 工藝序號 程序編號 005? ?N0110 夾具名稱 夾具編號 三爪卡盤 HA2313? 工步號 工 步 作 業(yè) 內(nèi) 容 加工面 刀 具 號 刀 補 量 主軸轉(zhuǎn)速 進(jìn)給速度 背 吃 刀 量 備注 ?1 ?銑輪廓 ?X，Y T01? ?5mm 1200? 0.3? 0.5 ?2 ?銑平面 ?XY T02? 10 1200 0.3? 0.5 ?3 ?銑平面 ?XY T03 25? 1800? 0.3? 0.5? ?4 ?鉆孔 ?Z T04 20? 600? 0.2 0.5? ?5 ?倒角 ?Z T05 20 1600? 0.2 0.5 ?6 ?絞孔 ?Z T06? 20? 230? 0.2 0.5 編制 楊 闖 審核 ? 批準(zhǔn) ? 07年6 月20 日 共4頁 第2頁 2.3數(shù)控刀具 刀具是機械制造系統(tǒng)中重要的組成部分之一，機械工業(yè)的生產(chǎn)過程中要涉及大量的金屬切削。數(shù)控機床于普通機床相比較，對刀具提出了更高的要求，不僅要精度高，剛性好，裝夾調(diào)整方便，而且要求切削性能強，耐用度高，因此數(shù)控加工中刀具的選擇是非常重要的內(nèi)容，刀具選擇合理于否不僅影響機床的加工效率，而且還直接影響加工余量，選擇刀具通常要考慮機床的加工能力，工序內(nèi)容，工件材料等多中因素。 數(shù)控刀具通常應(yīng)考慮的因素有： （1）被加工工件的材料及性能，如材料的硬度，耐磨度，韌性。 （2）切削工藝的類別。 （3）加工的幾何形狀，零件精度，加工余量等因素。 （4）要求刀具能承受的背吃刀量，進(jìn)給速度，切削速度等切削參數(shù)。 銑刀主要參數(shù)的選擇：粗銑時，銑刀直徑要小些，因為粗銑切削力大，選小直徑銑刀可減少切削按扭；精銑時，銑刀直徑要大些，盡量包容工件整個加工寬度，一提高加工精度和效率并減小相鄰兩次刀具的接刀痕跡。根據(jù)工件的材料，刀具材料及加工性質(zhì)的不同來確定銑刀的幾何參數(shù)。 刀柄的選擇是根據(jù)零件的加工工藝，盡量選用加工效率較高的刀柄和刀具，選用模塊式刀柄或復(fù)合刀柄要綜合考慮。 1、由于分度盤的加工精度要求較高、并且加工過程需要進(jìn)行多次換刀，因此對刀具的要求十分嚴(yán)格，刀具安裝時，一般要在機外對刀儀上預(yù)先調(diào)整刀具直徑和位置，這樣才能保證刀具的安裝精度要求。刀具卡反映了刀具編號和材料等。它是組裝刀具和調(diào)整刀具的依據(jù)，詳見表三： 表三 數(shù)控銑削刀具卡片 零件圖號 J30102-4 數(shù) 　控　 刀 　具 　卡 　片 使用設(shè)備 刀具名稱 銑刀 加工中心 刀具編號 T13006 換刀方式 自動 程序編號 O0001 刀 具 組 成 編號 刀具名稱 規(guī)格 數(shù)量 備注 7013960 拉釘 1 390．140-5063050 刀柄 1 391．35-4063110M 銑刀桿 1 448S-405628-11 銑刀體 1 TRMR110314-21SIP 銑刀頭 1 拉釘 刀柄 銑刀桿 銑刀體 銑刀頭 編制 楊 闖 審校 批準(zhǔn) 共4頁 第3 頁 2、分度盤加工中所用刀具和刀具尺寸、半徑長度補償。如表四： 文字說明？？ 表四 刀具卡片 序號 刀具編號 刀具名稱 尺寸 半徑補償 長度補償 1 T01 輪廓銑刀 d10mm 5mm 20.957mm 2 T02 盤銑刀 d180mm 90mm 45.527mm 3 T03 盤銑刀 d170mm 85mm 27.820mm 4 T04 鉆頭 d5.8mm 2mm 30.080mm 5 T05 倒角銑刀 d10mm 2.5mm 68.536mm 6 T06 絞刀 d6mm 3mm 12.535mm 2．4程序編制 宏程序是數(shù)控加工編程的特殊功能。FANUC?6M數(shù)控系統(tǒng)變量表示形式為#?后跟1～4位數(shù)字，變量種類有三種： （1）局部變量：#1～#33是在宏程序中局部使用的變量，它用于自變量轉(zhuǎn)移。 (2)?公用變量：用戶可以自由使用，它對于由主程序調(diào)用的各子程序及各宏程序來說是可以公用的。#100～#149在關(guān)掉電源后，變量值全部被清除，而#500～#509在關(guān)掉電源后，變量值則可以保存。 (3)?系統(tǒng)變量：由?#?后跟4位數(shù)字來定義，它能獲取包含在機床處理器或NC內(nèi)存中的只讀或讀/寫信息，包括與機床處理器有關(guān)的交換參數(shù)、機床狀態(tài)獲取參數(shù)、加工參數(shù)等系統(tǒng)信息。 根據(jù)宏程序編制程序程序，先經(jīng)過輪廓加工，再加工表面，最后進(jìn)行鉆孔加工。 本設(shè)計主要靠調(diào)用子程序來進(jìn)行加工，先進(jìn)行三次輪廓銑削，再進(jìn)行兩次平面加工，然后再經(jīng)過三次鉆孔，從而完成分度盤的加工。具體流程圖如圖三所示。 下面就根據(jù)圖三的流程圖進(jìn)行詳細(xì)的程序設(shè)計。 1、 主程序 文字說明？？ 圖三 流程圖 O0001； #101=300；X坐標(biāo) #102=-150；Y坐標(biāo) #103=340；Y坐標(biāo) #104=3；Z坐標(biāo) #105=140；X坐標(biāo) N0005 G92 X0 Y0 Z100；； 建立機床坐標(biāo)系 N0010 M03 S360 ； 主軸旋轉(zhuǎn) N0015 G65 P0002 A01 ； 調(diào)用子程序 N0020 G42 G00 X [#101] Y [#102]； Z [#104]； 建立刀具半徑補償 N0025 G65 P0003 D-5 E-150 F0； 調(diào)用子程序銑輪廓 　　　　 D-10； D-12； N0030 G40 G00 X[#101] Y[#102]；， 快速定位 N0035 G65 P0002 A02； N0040 G00 X[#105] Y[#102]； N0045 Z[#104]； N0050 G65 P0004 A-1.5 C[-#103] D[-#105] V[#104]；粗銑平面 N0055 G65 P0002 A03 ； N0060 G00 Z[#104] ； N0065 G65 P0004 A-2 C[-#103] D[-#105] V[#104]； 精銑平面 N0070 G65 P0002 A04 ； 換刀 N0075 G00 Z[#104]； N0080 M98 P1002； 鉆孔5.8mm N0085 G49 G00 Z[#104] 取消刀具長度補償 N0090 G65 P0002 A05； N0095 G00 Z [#104]； N0100 M98 P1002； 倒角 N0105 G49 G00 Z[#104]； N0110 G65 P0002 A06； N0115 M98 P1002； 絞孔6mm N0120 G49 G 00 Z[#104]； N0125 G92 X0 Y0 Z100； N0130 M30 2、換刀子程序 因為在加工中需要調(diào)用多把刀具，因此這里編制一換刀子程序以簡化編程。另外，該子程序作為標(biāo)準(zhǔn)字程序，也可作為在加工其他零件是調(diào)用，這是對加工中心編程中比較重要的一個子程序。 O0002； N0010 #111=#1 ；變量 N0020 T[#111]；刀具號 N0030 G28 Z50 N0035 M06；換刀 N0040 G29 X0 Y0； N0050 G43 Z20 H01； 長度補償 N0060 M99； 3、銑輪廓子程序 這是本設(shè)計編制的銑削圓形輪廓類零件的子程序，這一程序同樣可以用于以后任何圓形輪廓的銑削。 O0003； N0010 #112=#7；Z坐標(biāo)（銑削深度） N0020 #113=#8；X坐標(biāo) N0030 #114=#9；Y坐標(biāo) N0040 G01 Z[#112] F0.2； N0050 Y0； N0060 G03 X0 Y0 I[#113] J [#114] F0.2； 銑外圓 N0070 G49 G00 Z3 ； N0080 M99； 4、銑平面子程序 這是本設(shè)計編制的銑削平面零件的子程序，這一程序同樣可以用于以后任何大小平面的銑削。 O0004； N0010 #115=#1；銑削深度 N0020 #117=#3； N0030 #118=#7； N0060 #121=#22；退刀高度 N0070 G01 Z[#115]； N0080 Y [#117]； N0090 X [#118]； N0100 Y[-#117]； N0110 X[-#118]； N0120 G49 G00 Z [#121] ； N0130 M99； 5、鉆孔子程序 該鉆孔程序通過G65調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)孔加工宏程序（O1003），以后在加工同類零件進(jìn)行加工時，只需要修改其中的孔深、孔數(shù)、分布半徑、起始/中止角度等即可。 O1002； N0010 G65 P1003 Z－12 D0 B140 V360 U43 ； Z孔深，D起始角，B半徑，V終止角，U孔數(shù) N0020 B130 U42； N0030 B120 U41； N0040 B110 U39； N0050 B100 U38； N0060 B90 U37； N0070 B80 U34； N0080 B70 U30； N0090 B60 U28； N0100 B50 U25； N0110 B40 U24； N0120 M99； 6、孔加工宏程序 本設(shè)計完成孔加工宏程序，可作為一個加工中心的標(biāo)準(zhǔn)子程序，為以后加工同類零件提供編程方便。 O1003； N0010 #100=0；X坐標(biāo) N0020 #101=0；Y坐標(biāo) N0030 #109=#26；Z坐標(biāo) N0040 #102=#7；起始角 N0050 #103=#2；半徑 N0060 #105=#22；終止角 N0070 #106=#21；每一圈的孔數(shù) N0080 #104=[#105－#102]/#106；兩孔之間的夾角 N0110 #100=#103*COS[#102]；孔的X坐標(biāo) N0120 #101=#103*SIN[#102]；孔的Y坐標(biāo) N0130 G81 X[#100] Y[#101] Z[#109] R3 F0.3； 鉆孔循環(huán) N0140 #102=#102+#104； 角度增加 N0150 #110=#106-1； N0160 IF[#106GT#110] GOTO 0110； #106>#110 條件轉(zhuǎn)移 N0170 M99； 2．5模擬仿真 零件的數(shù)控加工程序完成后，我們需要對零件的的加工走刀軌跡有個大致了解，采用模擬軟件就可以解決問題了。我們可以清楚的知道刀具的走刀軌跡和零件的成型狀況。目前我們普遍采用斯沃6.0軟件進(jìn)行加工模擬，此軟件能夠根據(jù)所選擇的機床以及所定義的刀具毛坯，然后輸入宏程序進(jìn)行自動化模擬仿真，能夠讓我們清楚的看見刀具路徑和零件的成型情況，此軟件能夠讓我們掌握現(xiàn)實機床中所遇見的所有問題，避免我們在現(xiàn)實操作著中冒的風(fēng)險，所以我們在這次畢業(yè)設(shè)計中選擇了此軟件來模擬仿真， 具體操作過程如下： 2．5．1定義機床 運用北京第一機床廠XKA714\ B的FANUC0I系統(tǒng)進(jìn)行模擬加工。 性能、技術(shù)要求？ 2．5．2定義毛坯 圓柱形08F低碳鋼材料，高為90mm，直徑305mm的毛坯，如圖四所示： 圖四 定義毛坯 2．5．3選擇夾具 用長為75mm，高50mm，寬25mm的三爪卡盤裝夾工件，如圖五所示： 圖五 夾具 2．5．4安裝工件 對高為90mm，直徑為305mm的毛坯進(jìn)行安裝，如圖六所示： 圖六 安裝工件 2．5．5定義刀具 本設(shè)計選擇了直徑為10mm的輪廓銑刀，直徑為180mm和170mm的盤銑刀和直徑為4mm、5mm、6mm的鉆頭加工。 2．5．6建立工件坐標(biāo)系 由于分度盤的加工要求較高，為了提高零件的加工精度，在刀具安裝時，需要進(jìn)行對刀，對刀時，先把工件毛坯裝夾在工作臺夾具上，用手動方式分別回X軸，Y軸和Z軸到機床參考點。將百分表安裝在刀柄上，移動工作臺使主軸中心軸線大約移到工件的中心，在使百分表的觸頭接觸工件的外圓周，用手慢慢轉(zhuǎn)動主軸觀察百分表指針的偏移情況，慢慢移動工作臺的X軸和Y軸，反復(fù)多次后，若轉(zhuǎn)動主軸時百分表的指針基本在同一位置，這時主軸的中心就是X軸和Y軸的原點。在將機床工作方式轉(zhuǎn)換成手動數(shù)據(jù)輸入方式，輸入并執(zhí)行程序段“G92 X0 Y0 ”。這時刀具中心X軸坐標(biāo)和Y軸坐標(biāo)已設(shè)定好，都為零。Z軸的坐標(biāo)值同理可得。這樣就可以通過對刀建立設(shè)置工件坐標(biāo)系。 2．5．7輸入代碼——輸入宏程序代碼進(jìn)行準(zhǔn)備模擬 根據(jù)分度盤的所編程序輸入代碼，如圖八： 圖八 輸入代碼 2．5．8空運行 在程序完成后，利用模擬仿真軟件進(jìn)行加工，但是在沒有工件的前提下，掌握了工件的加工路徑，進(jìn)行的完整的運行過程。 2．5．9模擬加工 運用宏程序所編程序和模擬加工軟件進(jìn)行模擬加工。作用是可以預(yù)先知道工件的加工路線，可以預(yù)先看到會出現(xiàn)什么問題。例如，在加工中出現(xiàn)了撞刀，加工路線的錯誤等。 2．5．10模擬三維工件和刀具 利用宏程序編程后模擬加工后的分度盤三維實體和刀具，如圖九所示： 圖九 分度盤三維實體 3機械手液壓系統(tǒng)機構(gòu)設(shè)計計算 3．1負(fù)載分析 3．1．1載荷的組成和計算 如圖1表示一個以液壓缸為執(zhí)行元件的液壓系統(tǒng)計算簡圖。各參數(shù)標(biāo)注圖上，其中Fw是作用在活塞桿上的外部載荷，F(xiàn)m是活塞與缸壁以及活塞桿遇導(dǎo)向套之間的密封阻力。作用在活塞桿上的外部載荷Fg，導(dǎo)軌的摩擦力Ff和由速度變化而產(chǎn)生的慣性力Fa。 圖3-1液壓缸受力簡圖 （1）工作載荷Fd 常見的工作載荷有作用于活塞桿上的重力、切削力、擠壓力等，這些作用力與活塞的運動方向相同為負(fù)相反為正。 （2）導(dǎo)軌摩擦載荷 摩擦阻力是指液壓缸驅(qū)動工作機構(gòu)工作時所克服的機械摩擦阻力，對于機床來說，即導(dǎo)軌摩擦阻力，其值與導(dǎo)軌的形式，放置情況和運動狀態(tài)有關(guān)。 在機床上經(jīng)常使用的平導(dǎo)軌和V型導(dǎo)軌水平放置。 對于平道軌 ＝f× （3-1） 對于V型導(dǎo)軌 ＝f×/sin（Φ/2） （3-2） 式中Fn——作用在導(dǎo)軌上的法向力 Φ——V型導(dǎo)軌夾角 f——導(dǎo)軌摩擦因數(shù) 圖3-2 平導(dǎo)軌 圖3-3 V型導(dǎo)軌 本課題采用平軌，故： ＝f× f取滑動導(dǎo)軌（材料鑄鐵對鑄鐵）低速（v<10m/min）時的摩擦因數(shù)。 F＝0.1 ＝40×9.8＝392N 故：＝39.2 （3）慣性力 慣性力指運動部件在啟動或制動過程中的慣性力，其計算公式如下： （3-3） 式中m——運動部件的質(zhì)量 a——運動部件的加速度 ΔV——啟動或制動前后的速度差 Δt——啟動或制動時間 一般機床運動取0.25~0.5s 進(jìn)給運動取0.1~0.5s 故取Δt＝0.5s ＝40×0.8/0.5＝64N （4）重力 垂直或傾斜放置運動部件無平衡，其自重也是一種負(fù)載， ＝40×9.8＝392N （5）密封阻力 密封阻力指裝有密封件在相對移動中產(chǎn)生的摩擦力。它與密封類型、液壓缸的加工精度和油液的工作壓力有關(guān)。密封阻力難以計算，一般估算為 ＝（1-）×F （3-4） 式中 ——液壓缸的機械效率 一般取0.90~0.95 F——作用在活塞桿上的載荷 故 = / ——液壓缸的外載荷 （6）背壓力 它是指液壓回油路上的阻力。 （7）液壓港各個主要工作階段的總機械負(fù)載荷可按下列各式計算 啟動加速時＝（＋＋）/ 穩(wěn)態(tài)運動時＝（＋ ）/ 減速制動時＝（＋－）/ 將數(shù)值代入以上公式得： 啟動加速時＝（392＋39.2＋64）/0.9＝550.2N 穩(wěn)態(tài)運動時＝（392＋39.2）/0.9＝479.1N 減速制動時＝（392＋39.2－64）/0.9＝408N 3.2液壓馬達(dá)的負(fù)載 3.2.1工作載荷力矩Tg 常見的載荷力矩有被驅(qū)動輪的阻力距、液壓卷筒的阻力距等。 3.2.2軸頸摩擦力矩 ＝υGR N ．M （3-5） 式中 G——旋轉(zhuǎn)部件所受的重力 υ——摩擦系數(shù) R——旋轉(zhuǎn)軸的半徑 3.2.3慣性力矩Ta ＝J×ε＝J×Δω／Δt　　 N ．M （3-6） 式中ε——角加速度 rad/ Δω——角速度變化量 rad/s Δt　——啟動或制動的時間 s J＝GD/4g——回轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動慣量 GD——回轉(zhuǎn)部件的分輪效應(yīng) 3．3 執(zhí)行元件主要參數(shù)的確定 3.3.1初選液壓缸的工作壓力 參考同類型組合機床，初定液壓缸的工作壓力為P1＝40×10Pa 3.3.2 確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 設(shè)動力滑臺的快進(jìn)，快退速度相等，先采用缸體固定的單桿式液壓缸，快進(jìn)時采用差動連接，并取無干腔有效面積為A1等與有桿腔有效面積的2倍，即A1＝A2。為了防止在鉆孔鉆通時滑臺突然前沖，在回油路中裝有背壓閥，初選背壓Pb＝8×10Pa。 查表可知：最大負(fù)載為工進(jìn)階段的負(fù)載F＝22105N按此計算A1，則： A1＝＝ ＝6.14× ＝61.4cm 液壓缸直徑D＝＝＝8.84cm 由A1＝2A2可知活塞桿的直徑 d＝0.707D＝0.707×8.84＝6.25cm 按標(biāo)準(zhǔn)直徑算出 A1＝＝＝6.25cm A2＝ 按最底工進(jìn)速度驗算液壓缸的尺寸，查產(chǎn)品樣本，調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量 q＝0.05L/min 因工進(jìn)速度V＝0.05m/min為最小速度。由公式得： A1＝ A1＝63.6cm>10cm滿足最底速度的要求。 3.4計算液壓缸各工作階段的工作壓力，流量，功率 根據(jù)液壓缸的負(fù)載圖和速度圖以及液壓缸的有效面積，可以算出液壓缸工作過程各階段的壓力，在計算時工進(jìn)時的背壓力按Pb＝8×10Pa代入，快退時按 Pb＝5×10Pa 代入公式和計算結(jié)果如下表： 表3-1各工作階段的工作壓力，流量，功率 工作循環(huán) 計算公式 負(fù)載 進(jìn)油壓力 回油壓力 所需流量 輸入功率 F(N) P(Pa) Pn (Pa) L/min P(KW) 差動快進(jìn) Pj＝ q＝v(A1－A2) P＝P 550.2 8.5×10 13.5×10 12.5 0.174 工進(jìn) 479.1 38.5×10 8×10 0.32 0.021 快退 408 13.1×10 5×10 12.9 0.218 注：1.差動連接時，液壓缸的回油口到進(jìn)油口之間的壓力損失ΔP＝5×10Pa，而 Pn＝P＋ΔP 2．快退時，液壓缸有桿腔進(jìn)油。壓力為P，無桿腔回油，壓力為Pn。 3.5 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 3.5.1 選擇液壓基本回路 1．確定調(diào)速方式及供油形式 在液壓缸的初步計算前，已經(jīng)確定了采用調(diào)速閥的進(jìn)口節(jié)流調(diào)速，因此相應(yīng)采用開式循環(huán)系統(tǒng)，這種調(diào)速回路具有較好的低速穩(wěn)定性和速度負(fù)載特性。 2．快速運動回路和速度換接回路 根據(jù)本設(shè)計的運動方式和要求，采用差動連接和雙泵供油，兩種快速回路來實現(xiàn)快速運動，即快進(jìn)時，由大小泵同時供油，液壓缸實現(xiàn)差動連接。 采用二位三通電磁閥的速度換接回路，控制由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)，與采用行程閥相比，電磁閥可直接安裝在液壓站上，由工作臺行程開關(guān)控制，管路較簡單，行程大小餓容易調(diào)整，另外采用液壓控制順序閥與單項閥來切斷差動油路，因此速度換接回路為形成和壓力聯(lián)合控制形式。 3．換向回路選擇 本系統(tǒng)對換向的平穩(wěn)性沒嚴(yán)格的要求，所以選用電磁換向閥的換向回路。為提高換向的位置精度，采用壓力繼電器的行程終點反程控制。 3.5.2 組成液壓系統(tǒng) 將選定的液壓回路進(jìn)行組合，并做出休整，即組成液壓系統(tǒng)圖。 3.6選擇液壓元件 3.6.1選擇液壓泵 液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般用定量泵供油，再無其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥同時起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)是采用變量泵供油。對長時間所需油量較小的情況，可增設(shè)蓄能器作輔助油源。 工進(jìn)階段液壓缸工作壓力最大。若取壓力損失＝5×10 Pa壓力繼電器可靠動作需要壓力差為5×10 Pa液壓泵最高工作液壓可按： 因此泵的額定壓力可取 Pa 工進(jìn)所需的流量最小是0.32L/min，設(shè)備流量最小流量為2.5L/min，則小流量泵的流量按公式即 ＝2.85L/min 快進(jìn)快退時液壓缸所需的最大流量是12.9L/min，則泵的總流量為： 即大流量泵的流量： 根據(jù)上面計算的壓力和流量，查產(chǎn)品樣本選用YB-4/12型的雙聯(lián)葉片泵，該泵的額定壓力為6.3MP，額定轉(zhuǎn)速為960r/min。 3.6.2電動機的選擇 系統(tǒng)為雙泵供油系統(tǒng)，其中小泵1的流量為： 大泵的流量為： 差動快進(jìn)快退時兩個泵同時向系統(tǒng)供油，工進(jìn)時，小泵向系統(tǒng)供油，大泵卸載，下面計算三個階段所需要的電動機功率P。 1.差動快進(jìn) 差動快進(jìn)時，大泵2m出口油經(jīng)單向閥與小泵匯合，然后經(jīng)單向閥2，三位五通閥3，二位三通閥4進(jìn)入液壓缸大腔，大腔的壓力查樣本可知，小泵的出口壓力損失，于是計算可得小泵的出口壓力（總效率），大泵出口壓力（總效率）。電動機效率為： 2．工進(jìn) 考慮到調(diào)速閥所需最小壓力壓力繼電器可靠動作所需壓力差因此工進(jìn)時小泵的出口壓力而大泵的卸載壓力?。ㄐ”玫目傂剩╇妱訖C功率： 綜合比較 快退時所需功率最大，因此選用Y90l-6異步電動機，電動機功率1.1KW，額定轉(zhuǎn)速 910r/min. 3.6.3 選擇液壓閥 根據(jù)液壓閥在系統(tǒng)中最高的工作壓力與通過的最大流量，可選出這些元件的型號及規(guī)格，本設(shè)計中所有閥是壓力為63×10額定流量根據(jù)通過的流量是確定為10L/min，30L/min和63L/min三種規(guī)格。 表3-2液壓閥的流量、型號和規(guī)格 序號 元件名稱 通過流量（L/min） 額定流量（L/min） 額定壓力（MPa） 額定壓降（MPa） 型號、規(guī)格 1 過濾器 34.8 63 1.6 0.07 XU-A63×50 2 單向閥 34.8 30 6.3 <0.2 I-30B 3 溢流閥 3 30 6.3 Y-30B 4 節(jié)流閥 22.2 30 6.3 <0.3 L-30B 5 節(jié)流閥 3.78/2.4/1 10 6.3 <0.3 L-10B 6 三位四通電磁閥 22.2 30 6.3 <0.4 34D-30B 7 二位四通電磁閥 2.4 10 6.3 <0.4 24D-10B 8 二位二通電磁閥 3.78 10 6.3 <0.4 22D-10B 9 減壓閥 22.2 30 6.3 J-30B 10 三位四通電磁閥 3.78/0.96 10 6.3 <0.4 34D-10B 11 減壓閥 2.4 10 6.3 J-10B 3.7 液壓缸基本參數(shù)的確定 3.7.1 工作負(fù)載 液壓缸的工作負(fù)載是指工作機構(gòu)在滿負(fù)載情況下，以一定的加速度啟動時對液壓缸產(chǎn)生的總阻力。 F=K （3-7） ——工作機構(gòu)的要求的負(fù)載力； K——考慮缸本身的各種負(fù)載力的系數(shù)； K=1.2 F——缸的輸出力。 由原始參數(shù)F=1.83N, 則F=1.21.8310=2.210N 3.7.2 定活塞桿直徑 按簡單拉伸或壓縮的受力條件來確定活塞桿的直徑。 （3-8） ——材料的許用應(yīng)力。 計算出的d 值如果太小，允許根據(jù)結(jié)構(gòu)要求加大。若遇到明顯過細(xì)過長的活塞桿，活塞桿又受壓，則須按壓桿穩(wěn)定的條件來確定活塞桿直徑。 計算出的活桿直徑查GB2348-80圓整。 ==108.2 mm 圓整后,取桿徑d=110mm. 3.7.3 根據(jù)速比定出缸筒直徑D 速比根據(jù)工作機構(gòu)的要求提出作為已知參數(shù)。若工作機構(gòu)對無明顯要求可按表3-1選取。 表3-3速比的推薦值 1.06 1.12 1.25 1.4 1.6 2 2.5 5 缸內(nèi)徑公式： 取=2， =155.56（mm） 計算出的D值按表3-3 圓整 表3-4 缸內(nèi)徑D系列（GB2348-80）(mm) 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250 320 400 圓整后取港的內(nèi)徑D=160mm。 3.7.4 選擇設(shè)計壓力p 液壓件的額定壓力是在指定的運轉(zhuǎn)條件下液壓件能長期正常工作的壓力。又叫公稱壓力。 液壓件的工作壓力是指在真實系統(tǒng)中承受的壓力。若負(fù)載變化工作壓力的大小也會發(fā)生變化。系統(tǒng)的額定壓力可參照和現(xiàn)正設(shè)計的主機相同或類似的機器的系統(tǒng)壓力來選定缸的設(shè)計壓力。參見表3-5。 表3-5 各類主機常用系統(tǒng)壓力 主 機 類 型 系統(tǒng)壓力（MPa） 精加工機床 半精加工機床 精加工或重型機床 農(nóng)業(yè)機械，小型工程機械、工程機械的輔助機構(gòu) 液壓機、重型機械、超重機、大中型工程機械 0.8-2 3-5 5-10 10-16 20-32 表3-6 液壓缸公稱壓力系列（GB2346-80）(MPa) 0.63 1 1.6 2.5 4 6.3 10 16 25 40 本設(shè)計中選設(shè)計壓力為p=10MPa. 3.7.5 最小導(dǎo)向長度的確定 當(dāng)活塞桿全部外伸時，從活塞支撐面中點到導(dǎo)向套滑動面中點的距離稱為最小導(dǎo)向 長度 H（圖3-4）。 圖3-4 最小導(dǎo)向長度 H示意圖 如果導(dǎo)向長度過小，將使液壓缸的初始饒度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此在設(shè)計時必須保證有一定的最小導(dǎo)向長度。 對于一般的液壓缸，其最小導(dǎo)向長度應(yīng)滿足下式要求： （m） （3-9） 式中 L——液壓缸最大工作行程(m)； D——缸筒內(nèi)徑（m）. 本設(shè)計中，L=1750mm=1.75m; D=160mm=0.16m. =0.1675m 符合要求。 3.8 液壓缸結(jié)構(gòu)強度計算和穩(wěn)定校驗 3.8.1 缸筒外徑計算 缸內(nèi)徑確定之后，由強度條件來計算缸筒壁厚，然后計算出缸筒的外徑，按JB2183-77或其它相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)圓整為標(biāo)準(zhǔn)外徑。 1.缸筒壁厚的計算 (1)薄壁缸筒 缸筒壁厚與內(nèi)徑D之比小于1/10者，稱為薄壁缸筒，壁厚按薄壁筒公式計算，則 (m) （3-10） 式中 p——液壓缸的最大工作壓力（Pa）; D——缸筒內(nèi)徑（m）; ——缸筒材料的許用應(yīng)力（Pa）; = ——缸筒材料的抗拉強度極限（Pa）; n——安全系數(shù)，一般取n=5. 本設(shè)計中：===47 MPa 圓整后，取 2.缸筒外徑的確定: 3.8.2 缸底厚度 缸底為平底時，可由材料力學(xué)中圓盤計算公式導(dǎo)出。 缸底厚度: 取 3.8.3 液壓缸的穩(wěn)定性和活塞桿強度的驗算 前面對活塞桿直徑僅按速比作了初步確定，活塞直徑還必須同時滿足液壓缸的穩(wěn)定性及其本身的強度要求。 1.液壓缸穩(wěn)定性驗算 根據(jù)材料力學(xué)概念，液壓缸的穩(wěn)定條件為 （N） （3-11） 式中 P——活塞桿的最大推力（N）; ——液壓缸穩(wěn)定臨界力（N）; ——穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般取=2-4。 液壓缸的穩(wěn)定臨界力值與活塞桿和缸體的材料、長度、剛度以及兩端承狀況有關(guān)。一般l/d大于10以后就要進(jìn)行穩(wěn)定校驗。 圖3-5 液壓缸的安裝形式和活塞桿計算長度 用歐拉公式計算 ==110/4=27.5 mm ==101.8 當(dāng)時，由歐拉公式 （N） （3-12） 式中 ——活塞桿計算柔度（柔性系數(shù)）； ——長度折算系數(shù)，取決于液壓缸的支承在狀況，如圖4-5所示；