机械毕业设计（论文）-全自动液压专用机床改造【全套图纸】

III 摘摘 要要 车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床,而专用机床一般采用多轴、多 刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式,生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于 通用部件已经标准化和系列化,可根据需要灵活配置,能缩短设计和制造周期。因此专用 机床兼有低成本和高效率的优点,在大批、大量生产中得到广泛应用,并可用以组成自动 生产线。 专用机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工时,工件一般不旋转,由刀具 的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动,来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削 平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋 转,由刀具作进给运动,也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的外圆和 端面加工。 本设计是把 6136 普通车床改造成全自动液压专用机床，对车床结构作了设计，在设 计过程中考虑到车床的形成工艺，床身的受力分析和床身的热态分析。该设计满足了全 自动液压专用机床的加工精度要求，整体性能稳定。 关键词：关键词：刀架拖板；液压缸；上料机构；分析 全套图纸，加全套图纸，加 153893706153893706 IV AbstractAbstract Lathe is mainly used tool for rotating workpiece turning processing machine tools, 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 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. When 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 face, 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 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, and overall stability. Key words:Tool carriage apron;hydraulic cylinder;Feeding institutions;analysis V V 目目 录录 摘 要 .III AbstractIV 目 录.V 1 绪论 .1 2 零件的工艺性分析 .2 3 总体方案的确定 .4 4 刀架拖板设计 .6 4.1 设计本部分的重要性 .6 4.2 本部分的设计方案 .6 4.2.1 纵向液压缸的安置 .6 4.2.2 横向液压缸的位置 .7 4.3 出屑 .9 5 结构设计及计算分析 .10 5.1 纵向液压缸的设计 .10 5.1.1 液压缸的类型和安装形式 .10 5.1.2 液压缸工作压力的确定 .10 5.1.3 液压缸内径及液压缸活塞杆直径的确定 .11 5.1.4 液压缸的推力和流量计算 .12 5.1.5 活塞杆直径的验算 .12 5.1.6 液压缸长度及壁厚的确定 .13 5.1.7 液压缸外径的计算 .13 5.1.8 液压缸进出油口尺寸的确定 .13 5.1.9 液压缸的结构设计 .13 5.2 横向液压缸的设计 .14 5.2.1 液压缸的类型和安装形式 .14 5.2.2 液压缸工作压力的确定 .15 5.2.3 液压缸内径及液压缸活塞杆直径的确定 .15 5.2.4 液压缸的推力和流量计算 .15 5.2.5 活塞杆直径的验算 .16 5.2.6 液压缸壁厚的计算和刹那高度的计算 .16 5.2.7 压缸外径液的计算 .16 5.2.8 液压缸进出油口尺寸的确定 .16 5.2.9 液压缸的结构设计 .17 5.3 弹簧的设计与计算 .17 5.4 螺杆的校核 .18 6 CAM 设计20 VI 6.1 衬套的 CAM.22 7 结论与展望 .24 7.1 结论 .24 7.2 展望 .24 致 谢 .25 参考文献 .26 附录 .27 全自动液压专用机床设计刀架和上料机构设计 1 1 绪论绪论 随着科学技术的发展，即使原来属于新颖，先进的机床也会逐渐变得陈旧，落后， 满足不了产品科类日益增加和质量不断提高的需要，因此， “技术老化”是客观规律。 目前，我国的工厂企业，除了一些新建单位外，大多数都存在设备老化问题，设备 役龄在 15 年以上，所占比重相当大，面对这么多的陈旧设备应该怎样办呢？一方面要创 造或引进新技术，新工艺，新设备，进行必要的设备更新。另一方面则要进行技术革新， 挖掘设备潜力，进行有效的技术改造，使旧设备适应新的生产需要。 本设计是把 6136 普通车床改造成全自动液压专用机床，这样生产锭脚时，生产率大 大提高，劳动强度大大降低。而且因为是在原有的旧设备进行改造，就能够充分利用原 机床的结构，避免了重新设计和制造许许多多的零部件，使工作量大大地减少，节省很 多物质，制造成本低，见效快。改造机床还有一个显著的特点是兴废利旧，使原先已淘 汰的机床重见阳光，充分发挥其使用价值。 改造后的机床为全自动液压专用机床。专用机床是加工某种特定零件，完成某些特 定工序的专门机床，他有利于实现单机自动化，组成生产自助线，提高劳动生产率的， 降低劳动强度。随着生产率的发展和自助化程度的提高，专用机床目前在生产中的应用 已越来越广。 本设计的主要要求为用 6136 普通车床改造为全自动液压专机加工锭脚的端面和外圆。 生产纲领：粗车为 600 件/班，精车为 680 件/班。 本设计的方案力求简单可行，工作可靠，便于调整。 由于设计时间有限，加之实践经验不足，设计中难免有些错误，请各位老师批评指 正。 无锡太湖学院学士学位论文 2 2 零件的工艺性分析零件的工艺性分析 工件是机床改造后的加工对象，也是改造机床工作的主要依据之一，故对工件进行 工艺性分析是必须的。 由于改造后的专用机床只加工零件的端面和外圆，故在此也只对这道工序的工艺性进 行分析。 根据工厂生产锭脚的工艺路线，在进行车端面和外圆加工前，C 端面，16+0.05 孔 和末端中心孔已经加工完毕。在这道工序中，要保证的尺寸精度有 110.1, 24 以及 21.5。要保证的位置精度是 D 端面相对于 16.25+0.035 的锥孔的圆跳动为 0.05mm,还 有在精车时，要车 0.5mm 的退刀槽。在这道工序中，要求达到的粗糙度为 6.3。 从以上的分析中可以看到，这道工序的加工要求并不太高，首先要保证的是位置精 度，其次是尺寸精度，粗糙度 6.3 在精车时就能够达到1。 针对杆类零件的加工特点和该零件的具体形状以及加工要求，我们决定采用短锥销 顶尖定位，短锥销定位可限制 x,y,z 三个移动自由度。顶尖可限制 y,z 方面的转动自 由度（如下图 2-1 所示） 。这样定位后，只剩下一个需要转动的 x 方向的转动自由度，故 此定位正确8。 图 2.1 短锥销 采用这样的定位方法之后，如何夹紧工件并使工件旋转呢？经过讨论，我们决定采 用这样的专用夹具（见下图 2.2） 。 全自动液压专用机床设计刀架和上料机构设计 3 图 2.2 专用夹具 在工装上装四个弹簧销，工件上料时，可以有两个压在工件下面，帮助落料，另两 个卡在零件的铣平面上，带动工件旋转。零件的末端有中心孔，故采用顶尖锁紧，以此 来夹紧工件。设计这个专用夹具，不仅可以完成爱动工件转动的重任，而且还可靠弹簧 销来帮助落料，真是一举两得。至此，工件的定位，夹紧已确定。 无锡太湖学院学士学位论文 4 3 总体方案的确定总体方案的确定 针对 6136 普通车床，根据对零件的工艺分析和给定的液压传动方式知道，由于采用 液压传动实现自动化，使用专用夹具夹紧定位，所以要拆掉溜板箱，进给齿轮箱，改造 刀架拖板和尾架，设计夹具和上下料机构，原来车床的床身，床头箱等则可利用。 根据以上的条件，我们设计了三套方案，一套是采用单刀靠模。采用一把车刀进行 车端面和两个外圆。同时在纵横方向上进行靠模。如下图 3-1 所示。 1主轴箱 2夹具 3死挡铁 4尾架 5刀架拖板 6镶条 7死挡铁 8顶针 图 3.1 单刀靠模 单刀靠模在纵横向都需要靠模，特别是纵向靠模比较麻烦，改造的机构增多。虽然 采用单刀靠模车床的抗振性较好，同时因为吃力相同，光洁度较好，但这样改造不但复 杂繁琐，不经济，而且生产率较低。另一套方案是采用双刀靠模。则采用两把刀同时车 外圆，开始时，利用第一把成形车刀进行车端面（精加工时通过靠模车刀可切出退刀槽） 。 之后两把刀同时进行两个外圆的车削，见下图 3.2 所示： 1主轴箱 2定位件 3尾架 4刀架拖板 5镶钢 6死挡铁 全自动液压专用机床设计刀架和上料机构设计 5 图 3.2 双刀靠模 这套方案比第一套方案设计简单，生产率高，粗糙度在精车时完全可以达到，加工 零件少，成本低。而且 C6136 车床能够承受的轴向抗力为 520Kg，径向抗力为 390Kg。 远远地小于 390Kg，所以可以看到机床的刚性是足够的，故决定采用第二套方案。 在这套方案中，刀具是由两把车刀组成的，第一把是成形车刀，进行车端面，切退 刀槽和车外圆。第二把是 60外圆车刀，车 21.5 的小外圆。安装时，两把刀的切削刃 间距等于 35mm，后一把刀比第一把刀进 1.75mm。切削时，先是第一把刀车端面，通过 靠模，切出退刀槽，遇到行程开关之后即进行纵车外圆，此时后面的一把刀也进行切削， 两把刀同时纵车外圆，到后一把刀加工完毕时，前一把早已切削完毕。这样这道工序即 加工完毕。 加工中，刀具的运动是通过行程开关发信，死挡铁限位，由掖压缸来驱动11。 无锡太湖学院学士学位论文 6 4 刀架拖板设计刀架拖板设计 4.1 设计本部分的重要性设计本部分的重要性 在车床上加工零件，其表面成形运动由两个运动所组成，一是工件的旋转运动，另 一个就是刀具的进给运动。刀具的进给运动直接参与切削过程，改变工件的形状，尺寸 和精度。本设计中，刀具的进给运动则是由刀架拖的运动来实现的。所以，刀架拖板传 动设计的合理与否，制造精确与否，直接关系到机床的加工质量和生产率，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设计来保证。可 以说本部分的设计在整个设计中占有重要地位12。 4.2 本部分的设计方案本部分的设计方案 根据总体方案来进行本部分的设计。首先按照课题把 C6136 改造成用来加工锭脚端 面和外圆的全自动液压专用机床设计以及锭脚的加工精度等，要求进行改装的 6136 车床 具有下列的精度要求： 1.溜板箱移动对主轴中心线的不平行度允差 0.03/300 2.导轨的直线性允差每米不可超过 0.010.05mm 3.导轨间的不平行性偏差每米不可超过 0.05mm 4.刀架横向移动对主轴轴线的垂直度允差为 0.03/300 5.主轴的轴向窜动允差 0.03/300 本部分的设计是如何来完成纵横向的进给运动。既然给定用液压传动，那么进给运 动就靠液压缸了。 4.2.1 纵向液压缸的安置纵向液压缸的安置 方案一： 1主轴箱 2刀架 3大拖板 4纵向液压缸 5锭脚 全自动液压专用机床设计刀架和上料机构设计 7 图 4.1 纵向液压缸安置在齿轮箱处 如图 4.1 所示，纵向液压缸安装在原来拖板齿轮箱处，液压缸采用杆固定的双出杆式。 在原来花键轴的位置上固定锭脚。液压缸则通过螺钉和定位销连接刀架溜板。纵向液压 缸这样放置，结构紧凑，但设计，安装，调试复杂。 方案二： 1主轴箱 2刀架拖板 3跳板 4支架 5液压缸 6滑板 图 4.2 纵向液压缸安置于床身导轨上 纵向液压缸安置在尾架后的床身导轨上，缸固定通过滑板利用调节螺钉固定在床身 导轨上，锭脚通过支架和跳板来拖动大拖板纵向移动（跳板分别与支架和大拖板相连接） 。 这样安置虽然看上去零散，但结构简单，安装调试方便，而且占据的空间位置并不影响 其他装置。对于旧机床改造，力求简单可行，调试方便，工作可靠，所以，决定采用本 方案。如图 4.2 所示。 4.2.2 横向液压缸的位置横向液压缸的位置 横向液压缸的安置有两种方案，一种是液压缸放在后导轨上，用支承板来固定液压 缸，这样安置就刀架拖板部分来讲，这样安置比较有利，对人的操作无影响，但是因为 本机床上有自动上下料机构，上料机构就安置在后面，要与横向液压缸相碰，故此方案 不能成立。另一种方案是横向液压缸安置在前导轨的大拖板上，用两个螺钉固定在大拖 板上。这样安装虽对工人操作有所影响，但却是可行的。事实上，这液压缸尺寸较小， 又是全自动机床，对工人操作的影响是微乎其微了。 所以，刀架拖板的液压缸布置如下图 4.3。 无锡太湖学院学士学位论文 8 图 4.3 横向及纵向液压缸安置 全自动液压专用机床设计刀架和上料机构设计 9 4.3 出屑出屑 在原来的 6136 车床上，铁屑是靠操作工人排屑的，现在改为自动车床后，不可能再 由工人来排屑。一是吸尘，因为工件材料为灰铸铁，加工时细小铁屑易风风扬扬，采用 吸尘措施可以改善这一情况，细小的铁屑都被吸走了，剩下较大的铁屑怎么办呢？设计 时采用了第二条排屑措施，在大拖板设置出屑板，出屑板倾斜（和水平面）30,其高度 略小于加工高度，铁屑落下后就不会堆积在拖板上，而是顺斜坡滑到落料机构中，落料 机构中的板是网眼板，铁屑则通过网眼落到下面的容器内，这样排屑问题基本解决了13。 无锡太湖学院学士学位论文 10 5 结构设计及计算分析结构设计及计算分析 5.1 纵向液压缸的设计纵向液压缸的设计 5.1.1 液压缸的类型和安装形式液压缸的类型和安装形式 纵向液压缸是用来拖动刀架拖板在床身导轨上来回移动，根据总体设计，方案的要 求选用双作用单锭脚液压缸。安装形式因为是水平安装在床身导轨上，故采用切向底座 的安装方式，如下图 5.1 所示。 图 5.1 切向底座的安装方式 5.1.2 液压缸工作压力的确定液压缸工作压力的确定 工作载荷：F=Fx+fs N F Fx纵车时的轴向力 F在垂直方向上的力（包括重力，主求削力） N fs摩擦系数,取 0.2 纵车时，两把刀同时切削，故 Fx=Fx +Fx 12 成形车刀车外圆时 Kr=30,外圆车刀 Kr=60 0.4 1xpx FC ts 系数,因为 Kr=30，查表=36 px C px C t切深（mm）根据零件的尺寸要求，t=1mm S进给量（mm/转） ，根据总体计算，S=0.7(mm/转) 全自动液压专用机床设计刀架和上料机构设计 11 因为=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=1380N z F 1z F 2z F G-拖板重量，约 600N F= Fx+fs=754+0.2=1426N N F 600 1380 60 tan 2 所以工作负载 F=1562 小于 5000N，故选用工作压力为 1.2MPa （参考马恩液压与气 压传动M 69 页表 310 缸筒内径尺寸系列（GB2348-80） ）5 5.1.3 液压缸内径及液压缸活塞杆直径的确定液压缸内径及液压缸活塞杆直径的确定 液压缸内径和液压缸活塞杆的直径可以由公式得出： 当刀具进行切削时液压缸为有杆腔进油 D= 11 1212 4 3.14()() d pF pppp F-工作负载 -活塞杆直径为 0.5D 1 1 d D=液压缸内径（mm） -液压缸工作压力（MPa） 1 p p -液压缸回油腔压力（MPa）本设计中背景压力为 0.5MPa 2 无锡太湖学院学士学位论文 12 D= 带入数据得 D=67.5mm 取 D=70mm 11 1212 4 3.14()() d pF pppp 则活塞杆直径 d=0.570=35mm 5.1.4 液压缸的推力和流量计算 实际工作推力 P=PA（N） P=PA=3464N 22 3.14 1.2() 4 Dd 流量计算：Q=Av v-液压缸工作速度 根据总体设计，纵车快退时间为 1.5s v=3.2 s t 80 60 1.5 minm s-行程为 80mm Q=vA=12.3minL 取 Q=10minL 代入数据，则实际液压缸速度为： v=2.7 Q A minm t=1.78（s）10 s v 5.1.5 活塞杆直径的验算活塞杆直径的验算 按强度条件验算活塞杆的直径 活塞杆长度为 350mm，所以 d 必须大于或等于 4 3.14 P 公式中= s n -材料屈服极限（Pa）s n-安全系数，n1.4 活塞杆材料为 45 号钢，=353Mpa，n 取 2 s =3532=176.5Mpa D=35mm mm p 352 . 3 5 . 176 14264 4 所以活塞杆直径满足要求。 全自动液压专用机床设计刀架和上料机构设计 13 5.1.6 液压缸长度及壁厚的确定液压缸长度及壁厚的确定 液压缸长度由工作行程来确定，纵向液压缸的工作行程为 80mm，故液压缸的长度为 85mm，液压缸壁厚的计算 所以此液压缸为低压系统，其壁厚根据结构设计，取 =14mm4。 5.1.7 液压缸外径的计算液压缸外径的计算 D=D+2=70+214=98（mm） 5.1.8 液压缸进出油口尺寸的确定液压缸进出油口尺寸的确定 液压缸的进出口尺寸，是根据油管内的平均流速来确定的，注意要结构上的可能性， 按表选取连接螺纹为 M221.5,公称直径为 15mm。 5.1.9 液压缸的结构设计液压缸的结构设计 a.液压缸缸体与缸盖的连接结构 液压缸缸体与缸盖采用法兰连接，如下图 5.2 所示。 图 5.2 缸体及缸盖的法兰连接 采用法兰连接结构简单，容易加工，容易装卸，法兰连接在生产中使用广泛。 无锡太湖学院学士学位论文 14 b.导向长度的确定 活塞杆的导向是利用前缸盖来导向的，其最小导向长度为： LD H + 202 式中：H最小导向长度 mm L液压缸最大工作行程 mm D液压缸内径 mm H=4+35=39mm 8070 202 c.活塞与活塞杆的连接 图 5.3 活塞与活塞杆的连接 采用螺纹连接，这种连接稳固，活塞与锭脚之间无公差要求。 d.密封 液压缸中的密封采用 O 形密封，因为液压缸工作在低压系统，而且其结构简单，方 便安装，空间小，适用范围广3。 5.2 横向液压缸的设计横向液压缸的设计 5.2.1 液压缸的类型和安装形式液压缸的类型和安装形式 根据方案设计要求，选用双作用单活塞杆液压缸，安装方式采用头部外法兰式，如 下图 5.4 所示。 全自动液压专用机床设计刀架和上料机构设计 15 图 5.4 头部外法兰式 5.2.2 液压缸工作压力的确定液压缸工作压力的确定 工作负载： xsN FFf F 车端面时，成形车刀的 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 Ff FF -刀架移动部分的重量，约为 30Kg=300N G F F= =243+0.2=726.2N() xsGZ FfFF 300908 60 tan 2 根据工作负载选定工作压力F=726.2N5000N 故选用工作压力为 1.2MPa 5.2.3 液压缸内径及液压缸活塞杆直径的确定液压缸内径及液压缸活塞杆直径的确定 当刀具进行切削时，液压缸为无杆腔进油直径为： D= 2 2 1212 4 3.14()() d pF PPpp 液压缸回油腔压力（mPa）,本设计中背压为 0.5mPa 2 p d活塞杆直径,暂取 d=0.5D 无锡太湖学院学士学位论文 16 D= 2 2 1212 4 3.14()() d pF pppp 2 4 7 3.14(1.20.5)1.20.5 D D=33.5mm 取 D=50mm 活塞杆直径根据结构设计需要取 20mm 5.2.4 液压缸的推力和流量计算液压缸的推力和流量计算 实际工作推力 P=PA(N) P=PA=2356N 2 3.14 1.250 4 2 1.2502356 4 Pp AN A 流量计算：Q=Av 根据总体设计，横向快退时间初定 0.5(s) v=4800=48 s t 40 60 0.5 minmmmindm s-行程，横向液压缸的行程为 40mm Q=vA=7.9 22 3.14 48(0.50.2 ) 4 minL 取 Q= min L 则液压缸的实际速度为： 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 活塞杆活塞杆直径的验算直径的验算 按强度条件验算锭脚的直径。 因为活塞杆长度 L10d=200.故验算公式为 d 4 3.14 P =176.5Mpa =2.320mm 4 3.14 P 4 726.2 3.14 176.5 所以活塞杆满足要求 全自动液压专用机床设计刀架和上料机构设计 17 5.2.6 液压缸壁厚的计算和刹那高度的计算液压缸壁厚的计算和刹那高度的计算 因为此液压缸用语低压系统，其壁厚根据结构设计，取 =10mm 液压缸长度由工作行程 40mm 来确定，故液压缸长度为 45mm 5.2.7 压缸外径液的计算压缸外径液的计算 D=D+2=5 0+210=80（mm） 。 5.2.8 液压缸进出油口尺寸的确定液压缸进出油口尺寸的确定 查表液压缸进出油口的公称直径为 10mm.连接螺纹为 M181.5 5.2.9 液压缸的结构设计液压缸的结构设计 此液压缸的活塞杆比较短，而且活塞直径与杆直径相差不大，故决定采用活塞与活 塞杆做成一体的结构。 最小导向长度的确定： 4050 27 202202 LD Hmm 除以上两点外，横向液压缸的结构设计与纵向液压缸的结构设计相似6。 5.3 弹簧的设计与计算弹簧的设计与计算 根据胡克定律，高一时就已学到，定律内容是：在弹簧的弹性限度内，弹簧的伸长 与受到的拉力成正比。公式表示为： F=kx 式中的 x 表示弹簧的伸长，也就是弹簧的现在的长度减去原来的长度得到的数，k 是 比例系数，叫做弹性系数、劲度系数或倔强系数，F 表示弹簧的拉力大小。 以下大概介绍了弹簧的优势、特定的应用空间和材料选择原则及计算校核方法。在 结构设计上创造性地使用弹簧，可以实现其独特的功能，而先进的 CAD/CAE 计算手段有 助于弹簧的设计制造。 本次设计为防止换向时和拖板纵向快退到死挡铁时，液压缸产生冲击，故在支架之 前加一弹簧来起缓冲作用。 根据工作条件已知： 最大工作负荷；在最大工作负荷下的变形量 h=14mm;弹簧材料为碳素弹24.2 n PKgf 簧钢丝；端部并紧不磨平；主要参数的制造精度为 2 级。 计算：根据，以及锭脚的结构设计，查手册得：如下表 5-1 中数据所示：24.2 n PKgf 无锡太湖学院学士学位论文 18 表 5-1 数据 弹簧丝直 径 d 中径 D 2 节距 L Pn 单圈变形量单圈展开长 度 单圈刚度 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 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 弹簧要求刚度 有效圈数取 弹簧实际刚度 总圈数 自由高度取 弹簧实际节距 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 大工作负荷下的变形 最大工作负荷下高度 展开长度 细长比故稳定。 5.4 螺杆的校核螺杆的校核 图 5.5 螺杆校核 当横向液压缸有杆腔进油时，刀架快退，T 形槽带动螺杆快退，此时螺杆受剪切力， I 处为危险截面。 全自动液压专用机床设计刀架和上料机构设计 19 危险截面受到的力为摩擦力。 F=fG G=300N f=0.2 F=fG=0.2 300=60N 图 5.6 螺杆截面 危险截面面积 A= 222 2 103473.6mm 剪切应力： 44 60 3.145 76.3 F mPa A 螺杆的材料为钢，其许用剪切应力为 # 4580 p mPa 因为 p 所以螺杆校核合格16。 无锡太湖学院学士学位论文 20 6 CAMCAM 设计设计 CAM (computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造)的核心是计算机数值控制(简 称数控)，是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。1952 年美国麻省理工学院首先 研制成数控铣床。数控的特征是由编码在穿孔纸带上的程序指令来控制机床。此后发展 了一系列的数控机床，包括称为“加工中心”的多功能机床，能从刀库中自动换刀和自动转 换工作位置，能连续完成锐、钻、饺、攻丝等多道工序，这些都是通过程序指令控制运 作的，只要改变程序指令就可改变加工过程，数控的这种加工灵活性称之为“柔性”。加工 程序的编制不但需要相当多的人工，而且容易出错，最早的 CAM 便是计算机辅助加工零 件编程工作。麻省理工学院于 1950 年研究开发数控机床的加工零件编程语言 APT，它是 类似 FORTRAN 的高级语言。增强了几何定义、刀具运动等语句，应用 APT 使编写程序 变得简单。这种计算机辅助编程是批处理的14。 CAM 系统一般具有数据转换和过程自动化两方面的功能。CAM 所涉及的范围，包 括计算机数控，计算机辅助过程设计。 数控除了在机床应用以外，还广泛地用于其它各种设备的控制，如冲压机、火焰或 等离子弧切割、激光束加工、自动绘图仪、焊接机、装配机、检查机、自动编织机、电 脑绣花和服装裁剪等，成为各个相应行业 CAM 的基础2。 计算机辅助制造系统是通过计算机分级结构控制和管理制造过程的多方面工作，它 的目标是开发一个集成的信息网络来监测一个广阔的相互关联的制造作业范围，并根据 一个总体的管理策略控制每项作业。 从自动化的角度看，数控机床加工是一个工序自动化的加工过程，加工中心是实现 零件部分或全部机械加工过程自动化，计算机直接控制和柔性制造系统是完成一族零件 或不同族零件的自动化加工过程，而计算机辅助制造是计算机进入制造过程这样一个总 的概念。 一个大规模的计算机辅助制造系统是一个计算机分级结构的网络，它由两级或三级 计算机组成，中央计算机控制全局，提供经过处理的信息，主计算机管理某一方面的工 作，并对下属的计算机工作站或微型计算机发布指令和进行监控，计算机工作站或微型 计算机承担单一的工艺控制过程或管理工作15。 计算机辅助制造系统的组成可以分为硬件和软件两方面：硬件方面有数控机床、加 工中心、输送装置、装卸装置、存储装置、检测装置、计算机等，软件方面有数据库、 计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助数控程序编制、计算机辅助工装设计、计算机辅 全自动液压专用机床设计刀架和上料机构设计 21 助作业计划编制与调度、计算机辅助质量控制等。 到目前为止，计算机辅助制造（CAM，Computer Aided Manufacturing）有狭义和广 义的两个概念。CAM 的狭义概念指的是从产品设计到加工制造之间的一切生产准备活动， 它包括 CAPP、NC 编程、工时定额的计算、生产计划的制订、资源需求计划的制订等。 这是最初 CAM 系统的狭义概念。到今天，CAM 的狭义概念甚至更进一步缩小为 NC 编 程的同义词。CAPP 已被作为一个专门的子系统，而工时定额的计算、生产计划的制订、 资源需求计划的制订则划分给 MRP/ERP 系统来完成。CAM 的广义概念包括的内容则 多得多，除了上述 CAM 狭义定义所包含的所有内容外，它还包括制造活动中与物流有关 的所有过程（加工、装配、检验、存贮、输送）的监视、控制和管理。 数控系统 数控系统是机床的控制部分，它根据输入的零件图纸信息、工艺过程和工艺参数， 按照人机交互的方式生成数控加工程序，然后通过电脉冲数，再经伺服驱动系统带动机 床部件作相应的运动9。 传统的数控机床（NC）上，零件的加工信息是存储在数控纸带上的，通过光电阅读 机读取数控纸带上的信息，实现机床的加工控制。后来发展到计算机数控（CNC） ，功能 得到很大的提高，可以将一次加工的所有信息一次性读入计算机内存，从而避免了频繁 的启动阅读机。更先进的 CNC 机床甚至可以去掉光电阅读机，直接在计算机上编程，或 者直接接收来自 CAPP 的信息，实现自动编程。后一种 CNC 机床是计算机集成制造系统 的基础设备。现代 CNC 系统常具有以下功能： (1) 多坐标轴联动控制; (2) 刀具位置补偿; (3) 系统故障诊断; (4) 在线编程; (5) 加工、编程并行作业; (6) 加工仿真; (7) 刀具管理和监控; (8) 在线检测。 所谓数控编程是根据来自 CAD 的零件几何信息和来自 CAPP 的零件工艺信息自动或 在人工干预下生成数控代码的过程。常用的数控代码有 ISO（国际标准化组织）和 EIA（美国电子工业协会）两种系统。其中 ISO 代码是七位补偶代码，即第 8 位为补偶位； 而 EIA 代码是六位补奇码，即第 5 列为补奇位。补偶和补奇的目的是为了便于检验纸带 阅读机的读错信息。一般的数控程序是由程序字组成，而程序字则是由用英文字母代表 的地址码和地址码后的数字和符号组成。每个程序都代表着一个特殊功能，如 G00 表示 点位控制，G33 表示等螺距螺纹切削，M05 表示主轴停转等。一般情况下，一条数控加 工指令是若干个程序字组成的，如 N012G00G49X070Y055T21 中的 N012 表示第 12 条指 令，G00 表示点位控制，G49 表示刀补准备功能，X070 和 Y055 表示 X 和 Y 的坐标值， T21 表示刀具编号指令。整个指令的意义是：快速运动到点（70，55） ，一号刀取 2 号拨 盘上刀补值7。 无锡太湖学院学士学位论文 22 数控编程的方式一般有四种： （1） 手工编程； （2） 数控语言编程； （3） CAD/CAM 系统编程； （4） 自动编程。 6.1 衬套的衬套的 CAM 该衬套材料为 45 钢，对同轴度和粗糙度要求较高，所以选择 CAM 制造。 如图 6.1 为所需要制造的零件： 图 6.1 衬套 模拟加工图，如图 6.2： 全自动液压专用机床设计刀架和上料机构设计 23 图 6.2 衬套模拟加工 衬套 CAM 制作步骤： 1.进行三维造型； 2.选材料，其材料为 45 钢； 3.为满足表面粗糙度要求，确定为铣削后进行精车削； 4.选择适合刀具及切削量； 5.进行模拟加工； 6.系统对其进行计算； 7.自动生成加工数控数据（见附录） 。 无锡太湖学院学士学位论文 24 7 结论与展望结论与展望 7.1 结论结论 大学四年学习中，屠德刚老师给予了我们许多帮助，教给我们许多为人处世的道理， 传授给我们许多理论知识，我们在各方面都得到了很大的进步。我们从心底感谢四年来 老师对我们的谆谆教诲，感谢学校为我们提供了一个良好的学习环境。四年中我们所学 到的扎实的专业理论知识，为我们能拟写出优秀的毕业论文打下了坚实的基础，也为我 们能顺利地走上工作岗位提供了保障。 就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应 性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力。因此在设计过程中，需仔细分析、 计算各种参数，确保设计的合理性、经济性、可加工性等。可以在今后的工作中在知识、 能力和素质方面得到进一步提高。为今后参加祖国的四个现代化建设打下一个良好的基 础,为祖国的发展出一份力量。 在本次设计过程中还有许多不足的地方，恳请各位老师给予指导和帮助。 全自动液压专用机床设计刀架和上料机构设计 25 7.2 展望展望 数控技术和专用化改造的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成 为工业化的象征，而且随着数控和改造技术的不断发展和应用领域的扩大，对国计民生 的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些 行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势，对提高产品质量、劳动生产率、自动化、 无污染、减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用。 致致 谢谢 在屠德刚老师的精心指导和帮助下，经过自己几个月地认真设计，最终完成了大四 毕业设计阶段的所有任务全自动液压专用机床改造设计。 这次做论文的经历也会使我终身受益，我感受到做论文是要真真正正用心去做的一 件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没 有自己的研究，就不会有所突破，那也就不叫论文了。希望这次的经历能让我在以后学 习中激励我继续进步。不积跬步何以至千里，本次设计能够顺利的完成，也归功于各位 任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。正 是有了他们的悉心的帮助和支持，才使我的毕业论文工作顺利完成，在此，我还要感谢 每一位关心我的老师，使我在大学四年过完了一个充实而又开心的生活。 最后，我要向太湖学院的全体老师表示由衷的谢意。感谢他们四年来的辛勤栽培。 无锡太湖学院学士学位论文 26 参考文献参考文献 1 杨叔子机械加工工艺师手册M北京：机械工业出版社，2004：21-22 2 韩凤起UG NX 3.0 中文版机械设计范例解析M 北京：机械工业出版社，2006.1：214-217. 3 方昆凡公差与配合手册M北京：机械工业出版社，1999：74-78. 4 方桂花液压传动M北京：地震出版社，2002：1-6. 5 马恩液压与气压传动M北京：电子工业出版社，2002：1-6 ,65-81. 6 黄如林切削加工简明实用手册M北京：化学工业出版社，2004：64-68. 7 杜华，王敏机械工程专业英语 M成都：西南交通大学出版社，2005：95-100. 8 东北重型机械学院等机床夹具设计手册M上海：上海科学技术出版社，1979：67-71. 9 胡仁喜，夏德伟，曹永刚Unigraphics NX3.0 中文版机械设计高级应用实例M北京：机械工业 出版社，2005：235-333. 10 刘文剑，曹天河，赵维夹具工程师手册M，哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1987：29-31. 11 周永强，高等学校毕业设计指导M北京：中国建材工业出版社，2002：23-25. 12 Philips Semiconductors and Electronics North America 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 the 80386.SYBEX Ine,1987：101-104. 16 Donald heard,M Pauline Baker.Computer Graphics,Prentice Hal.1997：57-60. 全自动液压专用机床设计刀架和上料机构设计 27 无锡太湖学院学士学位论文 28 附录附录 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. R3.6 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-9.954 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 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-.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 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 Y