空气压缩机机身铣三斜面专用机床夹紧系统、液压系统设计【含CAD图纸和文档所见所得】【JC系列】
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编编 号号无锡太湖学院毕毕业业设设计计（论论文文）题目：题目：空气压缩机机身铣三斜面专用机床空气压缩机机身铣三斜面专用机床夹夹紧系统、液压系统设计紧系统、液压系统设计 信机 系系 机械工程及自动化 专专 业业学 号： 0923803 学生姓名： 沈靖雯 指导教师：张大骏 （职称：高级工程师） （职称： ）II2013 年 5 月 25 日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚诚 信信 承承 诺诺 书书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 空气压缩机机身铣三斜面专用机床夹紧系统、液压系统设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 97 学 号： 0923803 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日I无无锡锡太太湖湖学学院院信信 机机系系 机机械械工工程程及及自自动动化化 专专业业毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书一、题目及专题：一、题目及专题：1、题目机体三斜面铣削专机设计 2、专题 夹紧系统及控制系统设计 二、课题来源及选题依据二、课题来源及选题依据1、课题来源：力源压缩机制造公司（原第二压缩机厂） 2、曲箱材料 3、压缩机曲箱图纸 4、年产量 3000 件 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：三、本设计（论文或其他）应达到的要求：1、部件设计总图 2、部件内零件图纸 （图纸总量折合不少于 3 张 0 号图纸） 3、设计说明书一份 （字数不少于 10000 字） 4、专业英语翻译 （不少于 10000 字符） 四、接受任务学生：四、接受任务学生： 机械 97 班班 姓名姓名 沈靖雯 五、开始及完成日期：五、开始及完成日期：II自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日六、设计（论文）指导（或顾问）：六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师指导教师签名签名 签名签名 签名签名教教研研室室主主任任学科组组长研究所学科组组长研究所所长所长签名签名 系主任系主任 签名签名2012 年年 11 月月 12 日日III摘摘 要要专用组合机床目前是一种普遍的机械装置，应用于大批量生产领域，具有相当的柔性，加工精度高，生产效率提高，劳动强度减轻。本文就是社会生产的实际需要提出的设计题目。根据现有的空气压缩机机身的相关资料，制定空气压缩机机身的加工工艺，组合铣机身三斜面的夹具设计、液压系统设计。在此基础上提出新的加工工艺和符合新工艺的加工专用机床方案，让改进和创新后的产品更适合工厂和顾客的需求。本文在对组合铣三斜面的工装设计过程中，对铣三个斜面及钻孔的专用夹具进行了全面的设计。从夹具的外型尺寸设计到具体的一面两销限制自由度定位方案再到加工面精度的计算：液压进给系统的设计，本文也用了不少的篇幅。重点根据液压系统的基本原理，画出合理的液压系统图；根据主要参数确定了液压元件的选择，在组合机床设计过程中结合具体实践和设计经验，阐述了通用件如（液压滑台）的选取及专用部件（如主轴箱）的设计计算。最后希望此次设计的夹具和液压系统能达到预期的设计要求，并能在实际的应用中取得良好的效果。关键词：关键词：组合机床；专用要求；工艺；钻夹具；液压IVAbstractSpecial combined machine tool is a mechanical device for universal, applicable to mass production, is quite flexible, high machining accuracy, improve production efficiency, reduce labor intensity.This paper is the design requirement of social production. According to the relevant data of the existing air compressor machine, machining process air compressor airframe design, fixture design, combination milling body three inclined planes of the hydraulic system. On the basis of this new processing technology is proposed and in line with the new technology of special machine tool for processing scheme, make improvement and innovation of the products more suitable for factories and customer needs.Based on the combination of the three bevel milling fixture design process, special fixture of milling three and inclined boreholes were comprehensive design. From the dimension design of fixture to the two side pin constrained degrees of freedom positioning scheme to the calculation of machining surface precision: the design of hydraulic feed system, this paper also use a lot of space. Key according to the basic principle of hydraulic system, draw the diagram of hydraulic system reasonable; according to the main parameters of hydraulic component has been selected, combined with the specific practice and experience in the design process in the design of the modular machine tool, describes the general parts (such as hydraulic slider) selection and special parts (such as the design and calculation of main spindle box).Finally, I hope this design fixture and hydraulic system can meet the design requirements, and can achieve good effect in actual application.Key words:unit built machine tool ;special requirements ;craftwork ;drill jig ;hydraulic pressureV目目 录录摘 要.IIIABSTRACT.IV目 录 .V1 绪论.11.1 力源压缩机有限公司简介.11.2 本课题的意义目的.11.3 本设计的技术要求.12 压缩机机身铣三斜面加工工艺规程设计.22.1 工艺方案的制定.22.2 产品图纸及结构分析.22.3 毛坯分析、要求及形式的确定.32.3.1 毛坯种类的选择.32.3.2 选择毛坯应考虑的因素.32.3.3 确定毛坯的制造形式.42.4 拟定加工工艺路线.42.4.1 定位基准的选择.42.4.2 表面加工方法的选择.52.4.3 加工顺序的安排.52.5 加工余量、工序尺寸及其公差和毛坯尺寸的确定.72.5.1 加工余量的拟定.72.5.2 加工余量及毛坯尺寸的确定.82.5.3 工序尺寸及其公差的确定.92.6 加工工艺规程.92.6.1 机械加工工艺规程的作用.92.6.2 制定机械加工工艺的原则.92.6.3 粗、精铣三斜面工序.92.7 工艺、主要工序卡片.123 空压机机身铣三斜面专用机床总体设计概述.173.1 机床总体设计.173.1.1 专用机床概述.173.1.2 机床设计应满足的要求.173.2 机床设计方法.183.3 机床设计步骤.193.4 机床对部件设计的要求.203.5 加工零件图的设计.213.5.1 被加工零件工序图的确定.214 夹紧系统设计.22VI4.1 机床夹具概述.224.1.1 工件装夹的实质.224.1.2 机床夹具的功能.224.1.3 机床夹具要点.224.2 夹具设计的主要依据.234.3 本工序夹具主要达到的目的.234.4 定位方案及定位基准的选择.234.4.1 工件的定位分析.234.4.2 工件定位方案及定位基准的选择.244.4.3 定位元件的选择.244.5 定位误差分析计算.244.5.1 定位误差产生的原因.244.5.2 定位误差的计算.254.6 夹紧方式及夹紧装置设计.254.6.2 夹压方向及夹压点选择.264.6.3 夹紧力的计算.274.6.4 具体结构设计.274.7 夹具体设计.294.7.1 对夹具体的要求.294.7.2 夹具体的结构设计.294.7.3 加工方案.314.8 夹具与机床的链接.314.8.1 对刀元件.314.8.2 夹具与机床的链接.315 液压系统的设计.335.1 对液压系统的要求.335.2 工件进给系统的计算.335.2.1 工况分析.335.2.2 液压缸的载荷组成与计算.335.2.3 液压缸的主要尺寸的确定.345.3 控制元件设计及液压系统图.365.3.1 流量控制设计.365.3.2 压力控制设计.375.3.3 能耗控制设计.375.3.4 拟定液压系统图.375.4 元、辅件规格的选择.385.4.1 泵及驱动电机规格选择.385.4.2 元辅件的选定.39VII5.4.3 结构配置设计.395.4.4 性能验算.395.5 工进进给系统分析.405.6 液压系统的调试与维修.415.6.1 液压系统的调试.415.6.2 液压系统的维修.426 结论与展望.436.1 结论.436.2 不足之处及未来展望.43致 谢.44参考文献.45机体三斜面铣削专机设计11 绪论绪论1.1 力源压缩机有限公司简介力源压缩机有限公司简介力源压缩机有限公司是在历史名城无锡，原第二压缩机厂改组建的有限责任公司，专业制造空气压缩机和空气净化设备的专业公司。从20世纪60年代末开始生产微型、小型压缩机。20世纪80年代末开始批量出口微型压缩机主机，目前已成为中国微、小型压缩机主要出口企业之一。1.2 本课题的意义目的本课题的意义目的毕业设计是对每个即将毕业的大学生对自我能力的一次展示，具有十分重要的战略意义。我们需要对学校和家长做出一次总结性的汇报，我们需要对自身不足的一种审查，我们需要抓住这次机会好好的锻炼自己的能力。1.3 本设计的技术要求本设计的技术要求本次毕业设计的题目是“空气压缩机机身斜面铣削专机设计”，专题是“夹具设计和控制系统设计”，课题来源于无锡力源压缩机有限公司。本次设计的任务是：制定铣削工艺规程；夹具设计和液压系统设计。在此之后机床功能得到完善，加工精度和加工效率也要有相应的提高，加工成本能够降低。加工零件为曲轴箱，其材料为HT200，要求两班制生产，年产量3000件，本道工序内容：铣机身三斜面,使表粗糙度均达到Ra3.2。技术要求：运转平稳，结构简单，工作可靠，装卸方便，维修及调整便利是机床要求。主轴箱能满足机床总体法案的要求(转速、转向、功率、坐标要求)。加工精度应符合零件图要求。本课题就是从培养我们的工程实践意识、经济意识，树立正确的生产观出发，并结合机床厂的多年实践总结，该课题的设计由本人单独完成，故本人的设计说明书包括铣削的夹具系统设计和液压系统设计，附件有生产率计算卡、图的详细说明。无锡太湖学院学士学位论文22 压缩机机身铣三斜面加工工艺规程设计压缩机机身铣三斜面加工工艺规程设计2.1 工艺方案的制定工艺方案的制定机械加工工艺规程是生产管理的重要技术文件，他直接影响零件的加工质量、成本及生产效率。机械加工工艺规程是指用机械加工的方法改变生产对象（毛坯）的形状、尺寸和表面质量，使其成为零件的过程。它决定零件的质量和性能，对产品的成本、生产周期都有较大的影响，是整个工艺过程的重要组成部分。工艺过程有若干工序组成，工序是最基本的组成单元。每个工序又可依次细分为安装、工位、工步和走刀。对于机器中的某一零件，可以采用不同的工艺完成。在特定条件下，总存在一种相对而言最为合理的工艺规程，将此工艺过程用工艺文件的形势加以规定，由此得到的工艺文件统称为工艺规程。工艺规程的内容因生产类型的不同而详略不一，批量越大，越详细具体。工艺规程生产准备、生产组织、计划调度的主要依据，是指导工人操作的主要技术文件，也是工厂和车间进行设计或技术改造的重要原始资料。工艺规程的制定必须严格按照规定的程序和格式进行，并随着技术进步和企业发展，定期修改完善。机械加工工艺规程的编制编制必须以下列原始资料为依据：产品装配图及零件工件图、有关产品质量验收标准、产品产量计划、产品零件毛坯生产技术水平、本厂现有生产设备和工人技术水平、外协条件、工艺设计和夹具设计手册和资料、国内外同类产品的参考工艺资料等。另外要求工艺工程师能深入现场了解情况。2.2 产品图纸及结构分析产品图纸及结构分析灰铸铁是零件的材料，铸件应符合GB9439-88的规定。热处理：淬火+人工时效。最低抗拉强度为200MPa的灰铸铁也就是简称HT200。珠光体灰铸铁是在珠光体的基体上分布着均匀、细小的石墨片，其强度、硬度相对较高，常用于制造床身、机体等重要件需要进行人工时效处理。工作条件：1.承受较大应力 ； 2.承受摩擦面间的单位面积压力 ；3.气密性或耐弱腐蚀性介质 存在。加工出的工件应避免 有毛孔，砂眼，裂纹等缺陷， 要求表面光滑，轮廓分明；铸件内表面涂防锈油漆。大孔、小孔有同轴度的要求，三斜面表面粗糙度要求Ra=3.2微米，孔的表面粗糙度为Ra=1.6微米。大孔的端面与中心轴线向垂直，垂直度公差值为0.05mm。三个斜面与中心轴线相平行，平行度公差值为0.05mm，三斜面的表面粗糙度为Ra=3.2微米。 生产纲领为年产量3000件，双班制生产。机体三斜面铣削专机夹紧系统及控制系统设计3加工零件图2.3 毛坯分析、要求及形式的确定毛坯分析、要求及形式的确定2.3.1 毛坯种类的选择毛坯种类的选择常见的毛坯种类有： 1、铸件。多用于形状复杂、尺寸较大的零件。其吸震性好，但力学性能低。2、锻件。用于制造强度高、形状简单的零件（轴类和齿轮类）。3、型材。用于形状简单或尺寸不大的零件，热轧钢尺寸较大、规格多、精度低、冷拉刚材尺寸较小，精度较高，但规格不多、价格较贵。 4、焊接件。用于尺寸较大、形状较复杂的零件，多用型钢或锻件焊接而成，其制造简单、周期短、成本低、但抗震性差、容易变形、尺寸误差大。5、冷冲压件。用于形状复杂、生产批量较大的板料毛坯。6、其他。有工程塑料、粉末冶金件等毛坯。2.3.2 选择毛坯应考虑的因素选择毛坯应考虑的因素工艺设计时，毛坯的选择是指确定毛坯的种类以及制造的方法后，确定毛坯的形状和尺寸，并画出毛坯图。选择毛坯应考虑的因素如下。1、零件的材料及力学性能相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其力学性能有所不同。离心铸造、压力铸造、金属型铸造、砂型铸造的铸铁件的强度依次递减；钢制零件的锻造毛坯，其力学性能高于钢制棒料和铸钢件。2、零件的结构形状及其外形尺寸直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料，相差较大时宜采用锻件。对一些重要的零件，为保证良好的力学性能，无论形状简单或复杂，一般均需选择锻件毛坯，而不宜选择棒料。形状复杂、力学性能要求不高时可采用铸钢件。形状复杂和薄壁的毛坯不宜采用金属型铸造。尺寸较大的毛坯，不宜采用精铸、压铸和模锻，多采用砂型铸造和自由锻造。无锡太湖学院学士学位论文4外形复杂的小零件宜采用精密铸造方法，以避免加工的麻烦。3、生产纲领和批量当零件生产纲领较大时，应采用精度与生产率都比较高的毛坯制造方法。通过提高毛坯精度使毛坯的形状与尺寸尽量与成品接近，力求实现少、无切削加工。在单件小批量生产时，应尽量采用型材或用型材焊接件代替铸锻件。4、生产条件确定毛坯必须结合具体生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协作的可能性。有条件时，应积极组织专业化生产，统一供应毛坯，并应经过技术经济分析和论证。2.3.3 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式铸铁极易成形，切削性能好，价格低廉，且抗振性和耐磨性也较好，因此，一般箱体零件的材料大都采用铸铁，其牌号选用HT200，由于零件年生产量3000台，已达到成批生产的水平，对毛坯的精度要求较高，适当减少毛坯加工余量即可。2.4 拟定加工工艺路线拟定加工工艺路线零件加工工艺路线的拟定是制定工艺过程总体布局的非常关键的一步，其主要任务是选择定位基准，选择各个表面的加工方法和加工方案，确定各个表面的加工顺序以及整个工艺过程中工序数目的多少等。2.4.1 定位基准的选择定位基准的选择在各加工工序中，被加工表面位置精度的保证方法是制定工艺过程的重要任务，而定位基准的作用主要是保证工件各表面之间的相互位置精度。因此，在研究和选择各类工艺基准时，首先应选择定位基准。1、定位基准选择的基本原则(1)应保证定位基准的稳定性和可靠性，以确保工件相互位置表面之间的精度。(2)力求与设计基准重合，也就是尽可能从相互间有直接位置精度要求的表面中选择定位基准，以减小因基准不重合而引起的误差。(3)应使实现定位基准的夹具结构简单，工件装卸和夹紧方便。2、定位基准的分类按照工序性质和作用不同，定位基准分为粗基准和精基准两类。在最初的切削工序中，只能使用毛坯上未经加工的表面来定位，这种定位基准称为粗基准。在后序中，均采用已加工表面作为定位基准表面，这种定位基准称为精基准。3、粗基准的选择粗基准点的选择影响各加工面的余量分配及不加工表面与加工表面的位置精度。选择粗基准一般应遵循以下原则： (1)如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面为粗基准。(2)如果工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应选择该表面为粗基准。(3)零件上有较多加工面时，为使各加工表面都得到足够的加工余量，应选择毛坯上加工余量最小的表面做为粗基准。机体三斜面铣削专机夹紧系统及控制系统设计5(4)选作粗基准的表面，应尽可能平整、光洁，足够大的表面以便定位准确可靠。(5)基准应避免重复使用，在同一尺寸方向通常只允许使用一次，否则会造成定位误差 综上所述，以顶面和低脚作为粗基准定位。4、精基准的选择选择精基准时应考虑如何保证加工精度和装夹的准确方便。选择精基准一般遵循以下几项原则：(1)基准重合原则 应尽量选用被加工表面的设计基准作为精基准基准，这样可以避免由于基准不重合而引起的定位误差。(2)基准统一原则 应尽可能选择同一组精基准加工工件上尽可能多的加工表面，以保证各加工表面之间的相互位置关系。(3)互为基准原则 当工件上两个加工表面位置精度要求较高时，可以采用两个加工表面互为基准反复加工的方法。(4)自为基准原则 一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均匀，常以加工表面自身为精基准。(5)便于装夹原则 所选择的精基准，应能保证定位可靠、准确夹紧机构简单，操作方便。综上所述，在镗大、小孔和铣小孔端面时，以底脚作为精基准定位；在粗、精铣三斜面和粗、精镗三斜孔时，以大孔、大孔端面作为精基准定位。2.4.2 表面加工方法的选择表面加工方法的选择选择零件表面加工方法时，要首先根据表面种类和技术要求，选出可供选用的最后精加工方法，在选定前面一系列的预备加工方法，最后确定从毛坯到最终成型的加工方法和路线。有几种加工方法可供选择时，应综合考虑各方面的因素，经分析比较后，再从中选出比较合理的加工方案。选择加工方法一般根据零件的经济精度和表面粗糙度来考虑。在正常生产条件下，经济精度和表面粗糙度是指某种加工方法在经济效果良好(成本合理)时所能达到的加工精度和表面粗糙度。正常生产条件是：设备完好；夹具、刀具合格；操作工人技术标准；工时定额合理。最后，选择孔的加工方法为：粗镗半精镗精镗，经济精度为IT78，经济粗糙度值Ra=0.81.6m；端面的加工方法为：粗铣精铣，经济精度为IT810，经济粗糙度值Ra=1.66.3m 。2.4.3 加工顺序的安排加工顺序的安排1）加工阶段的划分机械加工工艺过程一般可分为粗加工，半精加工和精加工三个阶段，当有些零件表面要求有很高的精度和很小的表面粗糙度时，尚需增加光整加工阶段。(1)粗加工阶段 此阶段的主要任务是高效切除各加工表面的大部分余量。使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，并加工出精基准。(2)半精加工阶段 此阶段的主要目的是使主要表面消除粗加工后留下的误差，使其无锡太湖学院学士学位论文6达到精度要求，为主要表面的精加工作好准备，并完成一些次要表面的加工。(3)精加工阶段 此阶段的任务是保证各主要加工表面达到图纸所规定的质量要求。完成各主要表面的最终，使零件的加工精度和加工表面质量达到图样规定的要求。2）工序的集中与分散通常把同一个零件工艺过程中工序多少的状况称为工序的集中和分散。工序集中就是在每个工序中的加工内容很多，尽可能再一次安装中加工许多表面，或尽量在同一台设备上连续完成较多的加工要求。这样，零件工艺过程中工序少，工艺路线短。工序集中的特点： (1)减少工件安装次数，有利于保证位置公差要求较高的工件加工的质量。(2)减少工件的装夹、运输等辅助时间，有利于采用高效专用设备和工装，显著提高劳动生产率。(3)减少设备数量、操作人员和生产面积，缩短工艺路线和生产周期，并简化计划管理。(4)采用复杂、专用设备及工装，投资大、调整和维修费事，生产准备工作量大。工序分散的特点：(1)工序多，每个工序内容少；工艺装备简单，容易调整；对工人技术水平要求不高，能较快的适应产品的变换。(2)有利于选择最合理的切削用量，减少机动时间。(3)机床结构简单，但数量多，占地面积大，工艺路线长。综上所述，工序集中与工序分散各有特点，究竟按何种原则确定工序数量，要根据生产纲领，机床设备及零件本身的结构和技术要求等作全面考虑。大批大量生产时，若使用多刀多轴的自动或半自动高效机床、加工中心，可用工序集中原则组织生产；若使用由专用机床和专用工艺装备组成的生产线，则应按工序分散的原则组织生产，这有利于专用设备和专用工装的结构简化和按节拍组织流水生产。单件小批量生产则在通用机床上按工序集中原则组织生产。成批生产两种原则均可用。3）加工顺序的确定1、机械加工顺序安排原则机械加工工序的顺序，应遵循下述原则安排： (1)基面先行 作为其他表面加工的精基准一般安排在工艺过程一开始就进行加工。(2)先主后次 零件的主要工作表面（一般是指加工精度和表面质量要求高的表面）、装配基面应先加工，从而及早发现毛坯中可能出现的缺陷。(3)先粗后精 一个零件的切削加工过程，总是先进行粗加工，再进行半精加工，最后是精加工和光整加工。(4)先面后孔 对于箱体零件，将零件上轮廓尺寸远比其他尺寸大的平面作为定位基准面稳定可靠，故一般先加工这些平面以作精基准，供加工孔和其他表面时使用。2、热处理工序的安排 热处理的目的在于：改变工艺材料的性能和消除内应力。热处理的目的不同，热处机体三斜面铣削专机夹紧系统及控制系统设计7理工序的内容及其在工艺过程中所安排的位置也不一样。(1)安排在切削前的热处理工序有：退火、正火、人工时效等。(2)安排在粗加工以后半精加工以前的热处理工序有：调质、时效、退火等。(3)安排在半精加工以后精加工以前的热处理工序有：渗碳、淬火、高频淬火，以及去应力退火等。(4)安排在精加工以后的热处理工序有：氮化、接触电加热淬火(如铸铁机床导轨)等。3、表面处理工序的安排表面处理是为了进一步提高表面的抗蚀能力；增加耐磨性以及使表面美观光泽；使零件表面覆盖一层金属镀层、非金属涂层和氧化膜等。金属镀层有镀铬、镀锌、镀镍、镀铜及镀金、银等；非金属涂层有涂油漆、磷化等；氧化膜有钢的发蓝、发黑、钝化，铝合金的阳极的氧化处理等。零件的表面处理工序一般都安排在工艺过程的最后进行。4、检验工序的安排，检验的作用是保证产品质量。每个操作工人在操作过程中和操作结束后都必须自检，一般还安排独立的检验工序。检验工序属于机械加工工艺过程中的辅助工序，辅助工序包括检查、检验工序，去毛刺、平衡、清洗工序等。2.5 加工余量、工序尺寸及其公差和毛坯尺寸的确定加工余量、工序尺寸及其公差和毛坯尺寸的确定2.5.1 加工余量的拟定加工余量的拟定零件机械加工工艺路线拟定后就要对其每一工序进行设计，具体包括确定每一工序的加工余量、计算工序尺寸及公差、选择机床及工装设备、确定切削用量以及计算时间定额等项工作内容。工序余量是相邻两工序的的工序尺寸之差。对于外圆和孔等旋转表面，工序余量是指双边余量。平面的工序余量是单边余量。由于设计尺寸、工序尺寸、毛坯尺寸都有公差，所以工序余量有基本工序余量、最大余量、最小余量之分。毛坯制造和各机械加工工序是有偏差的，因此，实际上切除的工序余量是变化的，有最小余量和最大余量之分。对于外表面：前工序最小极限尺寸与本工序最大极限尺寸之差是工序最小余量；前工序最大极限尺寸与本工序最小极限尺寸之差是工序最大余量。即zmin=aminbmaxzmax=amaxbmin对于内表面：本工序最小极限尺寸与前工序最大极限尺寸之差是工序最小余量；本工序最大极限尺寸与前工序最小极限尺寸之差是工序最大余量。即zmin=bminamaxzmax=bmaxamin在使零件从毛坯成为成品过程中，某一表面所切除的金属层总厚度，称为该表面的总余量。总余量也就是零件上同一表面毛坯尺寸与零件尺寸之差。总余量等于各工序余量之总和。确定加工余量的方法有分析计算法、查表修正法和经验估算法三种。在此选择查表无锡太湖学院学士学位论文8修正法，见表2-1和表2-2：表 2-1 镗削内孔的加工余量及公差表 2-2 铣平面加工余量及公差2.5.2 加工余量及毛坯尺寸的确定加工余量及毛坯尺寸的确定毛坯的外廓尺寸：考虑其加工外廓尺寸为 322198280mm，表面粗糙度要求RZ为3.2um，按公差等级 79级，取7级，加工余量等级取 F级确定：（1）底面、顶面：粗铣加工余量 a1=3mm，精铣加工余量 a2=1mm，总加工余量a=3+1=4mm，箱体毛坯尺寸高 280+42=288mm。（2）铣大小孔端面：单边加工余量为 3mm，毛坯底座尺寸 328mm204mm。（3）铣三斜面：粗铣加工余量为 3mm，精铣加工余量为 1mm，总加工余量为4mm，毛坯斜面到孔中心的距离为 125mm。（4）孔mm（毛坯铸孔 160mm）：总加工余量036. 00175=7.5mm，分三次加工。2152160175ap镗孔166mm，加工余量=3mm；1pa镗孔172mm，加工余量=3mm；2pa机体三斜面铣削专机夹紧系统及控制系统设计9镗孔175mm，加工余量=1.5mm；3pa（5）孔mm（毛坯铸孔 80mm）：总加工余量=5mm，014. 0011. 09021028090ap分两次加工。镗孔86mm，加工余量=3mm；1pa镗孔90mm，加工余量=2mm；2pa（6）孔3mm（毛坯铸孔 100mm）：总加工余量15. 00105=2.5mm，粗镗104mm，加工余量2mm；精镗105mm，加工余量252100105ap为0.5mm。2.5.3 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定一般都要经过工序加工才能得到，每道工序加工所应保证的尺寸称为工序尺寸。工序尺寸及偏差应标注在对应的工序卡的工序简图上，它们是零件加工和工序检验的依据。工序尺寸及偏差标注应符合“入体原则”。“入体原则”标注指的是内表面的工序尺寸公差取上偏差为零；外表面的工序尺寸公差取下偏差为零；而毛坯尺寸公差按双向布置上、下偏差。对于175H7，Ra=1.6m，加工工艺路线为：毛坯粗镗半精镗精镗粗铰精铰，各工序尺寸及其公差见表2-3：表 2-3 大孔工序尺寸及公差的计算2.6 加工工艺规程加工工艺规程2.6.1 机械加工工艺规程的作用机械加工工艺规程的作用工艺规程是生产设备、生产组织、计划调度的主要依据，是指导工人操作的主要技术文件，也是工厂和车间进行设计或技术改造的重要原始资料。工艺规程的制定必须严格按照规定的程序和格式进行，并随着技术进步和企业发展，定期修改完善。2.6.2 制定机械加工工艺的原则制定机械加工工艺的原则在一定的生产条件下，以最少的劳动消耗和最低的费用，按计划加工出符合图纸要求的零件，是制定机械加工工艺规程的基本原则。具体表现为保证产品质量，获得较高的生产率和最好的经济效益，并使工人具有良好而安全的劳动条件。做到技术上先进，经济上合理。无锡太湖学院学士学位论文102.6.3 粗、精铣三斜面工序粗、精铣三斜面工序粗铣工步：（1）加工条件：工件材料：HT200铸件。加工要求：粗铣三斜面，表面粗糙度Ra=3.2m，保证尺寸1200.1。（2）计算铣削用量：加工余量为a=3mm。 选择刀具：根据切削用量简明手册选择YG643硬质合金刀片。根据查表，切削宽度ae=120mm时，端铣刀直径选择d=200mm。由于采用标准硬质合金端铣刀，故齿数z=16。铣刀几何形状：假设硬度（HBS）为200250MPa。故选择主刃偏角Kr=60，过渡刃Kr=30，副刃偏角Kr=5，后角o=8，端铣刀副后角o=9，刀齿斜角s=-20，端铣刀前角o=0。 选择切削用量。决定铣削深度ap：由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完，则ap=a=3mm。 确定每齿进给量fz。采用不对称端铣以提高进给量。根据切削用量简明手册，当使用YG6，铣床功率为7.5KW时（XA6132型卧式铣床），fz=0.140.24mm/z，但因采用不对称端铣，故取fz=0.20mm/z。 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简明手册，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.2mm。由于铣刀直径d=200mm，故刀具寿命t=240min。 决定切削速度Vc和每分钟进给量Vf。切削速度公式为=113.1（m/min）2 . 0e35. 0z15. 0p32. 02 . 0afatd396v =180（r/min）dv1000n根据切削用量简明手册，选择nc=190r/min，Vfc=150m/min。因此，实际切削速度为=119.38（m/min）1000dnvcc 校验机床功率。由切削用量简明手册（XA6132型卧式铣床），机床主轴允许的功率为Pcm=7.50.75=5.63（KW）根据切削用量简明手册，b=174207MPa，ae=120mm，ap=3mm，fz=0.20mm/z，Vfc=150m/min，近似Pcc=2.90KW。故PccPcm，因此所选择的切削用量可以采用，即取ap=3mm，fz=0.20mm/z，Vfc=150m/min，nc=190r/min，Vc=117.8m/min。 计算基本工时 fmvLt 式中，L=l+y+,l=120mm, 根据切削用量简明手册，不对称要安装铣刀，入切量及超切量y+=60mm，则L=l+y+=120+60=180（mm）机体三斜面铣削专机夹紧系统及控制系统设计11 故=1.2(min)150180vLtfm 辅助时间：tf=0.18tm=0.181.2=0.216（min） 其他时间计算：tb+tx=6%(1.2+0.216)=0.085（min） 故总时间为：T= tm+tf+tb+tx=1.2+0.216+0.085=1.5(min)精铣工步：（1）加工条件：工件材料：HT200铸件。加工要求：精铣三斜面，表面粗糙度Ra=3.2m,保证尺寸1200.1。（2）计算铣削用量：加工余量为a=1mm。 选择刀具：根据切削用量简明手册选择YG643硬质合金刀片。根据查表，切削宽度ae=120mm时，端铣刀直径选择d=200mm。由于采用标准硬质合金端铣刀，故齿数z=16。铣刀几何形状：假设硬度（HBS）为200250MPa。故选择主刃偏角Kr=60，过渡刃Kr=30，副刃偏角Kr=5，后角o=8，端铣刀副后角o=9，刀齿斜角s=-20，端铣刀前角o=0。 选择切削用量。决定铣削深度ap：由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完，则ap=a=1mm。 确定每齿进给量fz。精铣时，表面粗糙度要达到Ra=3.2m。根据切削用量简明手册，每齿进给量fz=0.13mm/z。 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简明手册，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.5mm。由于铣刀直径d=200mm，故刀具寿命t=240min。 决定切削速度Vc和每分钟进给量Vf。切削速度公式为=155.07（m/min）2 . 0e35. 0z15. 0p32. 02 . 0afatd396v =246.80（r/min）dv1000n根据切削用量简明手册，选择nc=235r/min，Vfc=190m/min。因此，实际切削速度为=147.65（m/min）1000dnvcc 校验机床功率。由切削用量简明手册（XA6132型卧式铣床），机床主轴允许的功率为Pcm=7.50.75=5.63（KW）根据切削用量简明手册，b=174207MPa，ae=120mm，ap=1mm，fz=0.13mm/z，Vfc=300m/min，近似Pcc=1.60KW。故PccPcm，因此所选择的切削用量可以采用，即取ap=1mm，fz=0.13mm/z，Vfc=190m/min，nc=235r/min，Vc=147.65m/min无锡太湖学院学士学位论文12 计算基本工时 fmvLt 式中，L=l+y+,l=120mm, 根据切削用量简明手册，不对称要安装铣刀，入切量及超切量y+=60mm，则L=l+y+=120+60=180（mm） 故=0.95(min)190180vLtfm 辅助时间：tf=0.18tm=0.180.95=0.171（min）其他时间计算：tb+tx=6%(0.95+0.171)=0.067（min） 故总时间为：T= tm+tf+tb+tx=0.95+0.171+0.067=1.188(min)2.7 工艺、主要工序卡片工艺、主要工序卡片机体三斜面铣削专机夹紧系统及控制系统设计13无锡太湖学院学士学位论文14机体三斜面铣削专机夹紧系统及控制系统设计15无锡太湖学院学士学位论文16机体三斜面铣削专机夹紧系统及控制系统设计173 空压机机身铣三斜面专用机床总体设计概述空压机机身铣三斜面专用机床总体设计概述3.1 机床总体设计机床总体设计机床总体设计就是针对具体的被加工零件，选定工艺和结构方案后，设计方案图纸的。这些图纸包括：被加工零件工序图， 加工示意图，机床联系尺寸图和生产计算卡片，统称 “三图一卡”设计。3.1.1 专用机床概述专用机床概述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。 它是根据工件加工需要以独立的系列化 、标准化设计的通用部件为基准，配以部分专用部件组成的专用机床。各个部件都设计成独立存在的，可以按照合理的规格尺寸系列，实现高度的系统化、标准化和通用化。专用机床的特点是：(1)主要用于加工箱体类零件的平面和孔(2)生产率高(3)加工精度稳定(4)周期短，便于设计、制造和维护，成本低(5)自动化程度高，劳动强度低3.1.2 机床设计应满足的要求机床设计应满足的要求(1) 工艺范围机床工艺范围是指机床适应不同生产要求的能力，也可称之为机床的加工功能。一般包括可加工的工件类型，加工方法，加工表面形状，材料，工件和加工尺寸范围，毛坯类型等。 (2) 柔性机床的柔性是指其适应加工对象变化的能力。随着时常经济的发展，对机床机器组成的生产线的柔性要求越来越高。机床的柔性包括空间上的柔性和时间上的柔性。所谓空间柔性是指一台机床的工艺范围相当于多台机床的工艺范围，即机床的运动功能和刀具的数目较多，工艺范围较广，机床能够在同一时期内完成。 (3) 与物流系统的可接近性（ Accessibility）可接近性是指机床与物流系统之间进行物料（工件，刀具，切屑等）流动的方便程度。对于普通机床，是由人工进行物料流动的，要求机床的使用，操作，清理和维护方便和安全。对于自动化制造系统，是采用工件传送带，自动换刀系统和自动排屑无锡太湖学院学士学位论文18系统等装置自动进行流动的，要求机床的结构便于物料的自动流动，可靠性好。(4) 刚度机床的刚度是指加工过程中，在切削力的作用下，抵抗刀具相对于工作在影响加工精度方向变形的能力。刚度包括静态刚度，动态刚度，热态刚度。机床的刚度直接影响机床的加工精度和生产率，因此机床应有足够的刚度。(5) 精度要保证能加工出一定精度的工件，作为工作母机的机床必须具有更高的精度要求。机床精度分为机床本身的精度，即空载条件下的精度（包括几何精度，运动精度，传动精度，定位精度等）和工作精度（加工精度）。（6）噪声噪声损坏人的听觉器官和生理能力，是一种环境污染。设计和制造过程中要设法降低噪声。（7）生产率机床的生产率通常是指单位时间内机床所能加工的工件数量。机床的切屑效率越高，辅助时间越短，则它的生产率越高。它是衡量生产技术的先进性，生产组织的合理性和工人劳动积极性的重要指标之一。对用户而言，使用高效率的机床，可以降低工件的加工成本。（8）自动化自动化机床可在无人工干预的情况下，按规定的动作要求，通过机械，电子或计算机的控制，自动完成全部或部分的加工。机床的自动化程度越高，加工精度的稳定性越好，还可以有效地降低工人的劳动强度，便于一个工人看管多台机床，大大地提高劳动生产率。（9）成本成本感念贯穿在产品的整个生命周期内，包括设计，制造，包装，运输，使用维护，再利用和报废处理等费用，是衡量产品市场竞争力的重要指标，应尽可能在保证机床性能要求的前提下，提高其性能价格比。（10）生产周期生产周期（包括产品开发和制造周期）是衡量产品市场竞争力的重要指标，为了快速响应市场需求变化，应尽可能缩短机床的生产周期。这就要求尽可能采用现代设计方法，缩短新产品的开发周期；尽可能采用现代制造和管理技术，缩短制造周期。（11）可能性应保证机床在规定的使用条件下，在规定的时间内，完成规定的加工功能时，无故障运行的概率要高。（12）造型与色彩机床的外观造型与色彩，要求简洁明快，美观大方，宜人性好。应根据机床功能，结构，工艺及操作控制等特点，按照人机工程学的要求进行设计。3.2 机床设计方法机床设计方法随着科学技术的进步和社会需求的变化，机床的设计理论和技术也在不断的发展。机体三斜面铣削专机夹紧系统及控制系统设计19计算机技术和分析技术的飞速进步，为机床设计方法的发展提供了有力的技术支撑。计算M机辅助设计（ CAD）和计算机辅助工程（ Computer Aided Engineering,缩写CAE0已在机床设计的各个阶段得到了应用，改变了传统的经验设计方法，使机床设计由传统的人工设计向计算机辅助设计，由定性设计向定量设计，有静态和线性分析向动态和非线性分析，由可行性设计向最佳设计过渡。数控技术的发展与应用，使得机床的传动与结构发生了重大变化。伺服驱动系统可以方便地实现机床的单轴运动及多轴联动，从而可以省去复杂笨重的机械传动系统，使其结构及布局产生很大的变化。机床的设计方法是根据其设计类型而定的。通用机床采用系列化设计方法。系列中基型产品属创新设计类型，其他属变型设计类型。有些机床，如组合机床属组合设计类型。在创新设计类型中，机床总体方案（包括运动功能方案和结构布局方案）的产生方法可采用分析式设计（又称试行设计）或创成式设计（又称解析式设计）。前者是用类比分析，推理方法产生方案，是目前创新设计一般采用的方法；后者则用创成解析的方法生成方案，创新能力强，这种方法尚在研究发展之中。3.3 机床设计步骤机床设计步骤机床的类型和要求不同，设计步骤也不同。按新的原理进行加工的机床应按创新设计的步骤进行；成系列的机床产品应按系列化设计的步骤进行；通用化程度较高的机床产品，例如组合机床应按模块化设计的步骤进行。(1) 确定结构原理根据初步设计方案，确定被设计机床结构原理方案的主要内容包括：1) 用途 即机床的工艺范围，包括加工件的材料类型，形状，质量和尺寸范围等。2) 生产率 包括加工件的类型，批量及所要求的生产率。3) 性能指标 加工件要求的精度（用户定货设计）或机床的精度，刚度，热变形，噪声等性能指标。4) 主要参数 即确定机床的加工空间和主要参数。5) 驱动方式 机床的驱动方式有电动机驱动和液压驱动方式。电动机驱动方式中又有普通电动机驱动，步进电动机驱动与伺服电动机驱动。驱动方式的确定不仅与机床的成本有关，还将直接影响传动方式的确定。6) 结构原理 主要零部件应满足的要求和结构原理，有时还需进行草图设计，确定关键零部件自制还是外协。7) 成本及生产周期 无论是订货还是工厂规划产品，都应确定成本及生产周期方面的指标。(2) 总体设计1) 总体设计的内容a)运动功能设计 包括确定机床所需运动的个数，形式（直线运动，回转运动），功能（主运动，进给运动，其它运动）及排列顺序，最后画出机床的运动功能图。无锡太湖学院学士学位论文20b)基本参数设计 包括尺寸参数，运动参数和动力参数设计。c)传动系统设计 包括传动方式，传动原理图及传动系统图设计。d)总体结构布局设计 包括运动功能分配，总体布局结构形式及总体结构方案图设计。e)控制系统设计 包括控制方式及控制原理，控制系统图设计。2) 总体方案综合评价与选择在总体方案设计阶段，对其各种方案进行综合评价，从中选择较好的方案。对所选择的方案进行进一步修改或优化，确定最终方案。上述设计内容，在设计过程中要交叉进行。(3) 结构设计设计机床的传动系统，确定各主要结构的原理方案，设计部件装配图，对主要零件进行分析计算或优化，设计液压原理和相应的液压部件装配图，设计电气控制系统原理图和相应的电气安装接线图，设计和完善机床总装图和总联系尺寸图。(4) 工艺设计该机床的全部自制零件图，编制标准件，通用件和自制件明细表，撰写设计说明书，使用说明书，指定机床的检验方法和标准等技术文档。(5) 机床整机综合评价对所设计的机床进行整机性能分析和综合评价。可对所设计的机床进行计算机建模，得到所谓的数学化样机，又称虚拟样机。采用虚拟样机对所设计的机床进行运动学仿真，在实际样机试造出来之前对其进行综合评价，可以大大减少新产品研制的风险，缩短研制的周期，提高研制的质量。上述步骤可以反复进行，知道达到设计结果满意为止。在设计过程中，设计与评价反复进行可以提高一次设计成功率。(6) 定型设计在上述步骤（三）完成后，可进行实物样机的制造，实验及评论。根据实物样机的评论结果进行修改设计，最终完成产品的定型设计。3.4 机床对部件设计的要求机床对部件设计的要求机床夹具应满足的基本要求包括下面几方面：(1) 保证加工精度 这是必须做到的最基本的要求。其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。(2) 夹具的总体方案应与年生产纲领相适应 在大批量生产时，尽量采用快速、高效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。在中、小批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多品种工件的加工。(3) 安全、方便、减轻劳动强度 机床夹具要有工作安全性考虑，必须时加保护装置。要符合工人的操作位置和习惯，要有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方便。大批量生产和工件笨重时，更需要减轻工人的劳动强度。(4) 排屑顺畅 机床夹具中积集切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间，降低生产率。因此夹具设机体三斜面铣削专机夹紧系统及控制系统设计21计中要给予排屑问题充分的重视。(5) 机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性 机床夹具设计时，需方便制造、检测、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。3.5 加工零件图的设计加工零件图的设计3.5.1 被加工零件工序图的确定被加工零件工序图的确定 本次毕业设计零件加工要求深铣三斜面，尺寸 120120，表面粗糙度 Ra=3.2微米。三孔中心距为 20mm，三斜面成60度角，三斜面与大小孔中心线的平行度为0.05mm。零件用大孔和大孔端面 ，即大平面短销定位，限制了零件的 5个自由度，即X、Y、Z轴的平移运动和 X、Y的转动。再通过机座与插销确定加工哪个斜面，从而限制了Z轴的转动。至此，工件的自由度得到合理的限制，没有欠定位，达到加工要求。根据定位基准的选择原则，选择工件的大孔和大孔端面为定位基准，利用压板压紧力夹紧工件，根据夹紧力作用方向应有利于工件的准确定位原则，一般要求主要夹紧力应垂直指向主要定位面，故此夹紧设备的设计与选择是合理的。根据以上的分析和论述，此工件的加工所需要的各方面要求均已达到，机床的可靠性稳定，设计合理。工件的工序图如图 3.1所示。图 3.1 加工零件工序图无锡太湖学院学士学位论文224 夹紧系统设计夹紧系统设计在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置，都可以统称为夹具。夹具是机床的重要组成部件，是根据机床工艺结构的具体要求而专门设计的。例如：焊接过程中用于拼焊的焊接夹具；检测过程中用的检验夹具，装配过程中用的装配夹具；机械加工过程中用的机床夹具等，都属于泛指的夹具范畴。4.1 机床夹具概述机床夹具概述4.1.1 工件装夹的实质工件装夹的实质在机床上加工工件时，为了要使该工序所加工的表面，能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求，在加工前，必须首先将工件装好夹牢。把工件装好，就是要在机床上确定工件相对刀具的正确加工位置。工件只有处在这一位置上接受加工，才能保证其被加工表面达到所规定的各项技术要求。在夹具设计的术语中，把工件装好成为定位。把工件夹牢，就是指在已经定好的位置上将工件可靠地夹住。以防在加工时工件因受到切削力、离心力、冲击和振动等的影响，发生不应有的位移而破坏了定位。在夹具设计的术语中把夹牢工件称为夹紧。由此可知，工件装夹的实质，就是在机床上对工件进行定位和夹紧。装夹的目的，则是通过定位和夹紧而使工件在加工过程中始终保持其正确的加工位置，以保证达到该工序所规定的加工技术要求。4.1.2 机床夹具的功能机床夹具的功能(1)保证加工精度工件通过机床夹具进行安装，包含了二层含义：一是工件通过夹具上的定位元件获得正确的位置，称为定位；二是通过夹紧机构使工件的既定位置在加工过程中保持不变，称为夹紧。这样，就可以准确确定工件与机床、刀具之间的相对位置，保证工件加工表面的位置精度，且精度稳定。(2) 提高生产率使用夹具来安装工件，可以免去工件逐个画线、找正对刀等辅助时间，且工件装夹方便。如采用多件、多工位夹具，以及气动、液压动力夹紧装置，可以进一步减少辅助时间，提高生产率。(3) 扩大机床的使用范围有些机床上配备专用夹具实质上是对机床进行了部分改造，扩大了原机床的功能和使用范围。如在车床床鞍上或在摇臂钻床工作台上安放镗模夹具，就可以进行箱体零件的孔系加工，使车床、钻床具有镗床的功能。(4) 保证生产安全可降低对工人技术水平的要求和减轻工人的劳动强度，保证生产安全。机体三斜面铣削专机夹紧系统及控制系统设计234.1.3 机床夹具要点机床夹具要点(1) 为提高铣床夹具在铣床上安装的稳固性，除要求夹具有足够的刚度和强度外，还应注意使工件的加工面尽可能靠近工作台面，以降低夹具重心。因此夹具的高度比H/B应限在11.25的范围内。 (2)对定位装置的设计和布置，应尽量使主要支承面大些；要尽量选取加工过的平面为定为基准；定位元件要用支承面，且布置尽可能远些，必要的时候可采用辅助支承，以免加工时发生振动。(3)铣床夹具的夹紧装置应有足够的夹紧力和良好的自锁性能。夹紧力的作用点要尽量靠近加工表面，并夹紧在工件刚性较好的部位，以保证夹紧可靠，定位稳定。必要时可采用浮动夹紧机构，以提高夹紧刚度。为减少装卸工件所需用的辅助时间，改善工人的劳动条件，在与夹具的复杂程度、工作效率和生产规模相适应的前提下，要注意采用快速夹紧、联动夹紧、气动液压夹紧装置和机械化传动装置等。4.2 夹具设计的主要依据夹具设计的主要依据机床夹具设计的依据主要有以下几个方面：（1）工装设计任务书。（2）工件的工艺规程。（3）产品样图和技术要求等。（4）有关国家标准、行业标准和企业标准。（5）国内外典型工装图样和有关资料。（6）企业的设备清单。（7）企业的生产技术条件。4.3 本工序夹具主要达到的目的本工序夹具主要达到的目的根据工装设计任务少数以及工艺规程的要求，本设计说要加工的是空压机机身三斜面的铣削，在加工过程中要达到一定的精度要求。加工面到孔中心线的距离为1000.1，三斜面可以分三次切削，在同一个工序中完成。通过调整夹具体的位置，完成其余斜面的加工。4.4 定位方案及定位基准的选择定位方案及定位基准的选择4.4.1 工件的定位分析工件的定位分析工件定位实质，就是要使工件在夹具中占有某个正确的位置，这一确定的位置可以通过定位支承限制相应的自由度来获得，一个物体在空间直角坐标系中具有六个自由度，即沿三个互相垂直的坐标轴移动自由度，以及围绕这三个坐标轴转动的自由度。如下图4.1所示：无锡太湖学院学士学位论文24图 4.1 六点定位工件 用一个支承点限制工件的一个自由度，用六个合理分布的支承点限制工件的六个自由度，使工件在机床或夹具中取得一个正确的加工位置，即为工件的六点定位原理。如果工件的六个自由度用六个支承点与工件接触使其完全消除，则该工件在空间的位置就完全确定了。4.4.2 工件定位方案及定位基准的选择工件定位方案及定位基准的选择在研究和分析工件定位问题时，定位基准的选择是一个关键问题。一般地说，工件的定位基准一旦被选中，则工件的定位方案也基本上被确定。定位方案是否合理，直接关系到工件的加工精度能否保证在加工时，用以确定工件在机床上或夹具中正确位置所采用的基准，称为定位基准。即与夹具定位元件接触的工件上的点、线、面。当接触的工件上的点、线、面为回转面、对称面时，称回转面、对称面为定位基面，其回转面、对称面的中心线称定位基准。注意要点：（1）定位就是限制自由度，通常用合理布置的定位支撑点来限制工件的自由度。（2）定位支撑点与工件定位基准面始终保持紧贴接触限制工件自由度的。（3）一个定位支撑点仅限制一个自由度，一个工件所设置的定位支撑点数目，原则上不超过六个。（4）分析定位支撑点的定位作用时，不考虑力的影响。定位和夹紧是两个概念。（5）定位支撑点是由定位元件抽象而来的，在夹具中，定位支撑点总是通过具体定位元件体现，至于具体的定位元件应转化为几个定位支撑点，需结合其结构进行分析。本设计为三斜面的铣削，需要限制的自由度为六个，即完全定位。定位基准为孔的中心线。4.4.3 定位元件的选择定位元件的选择平面定位原件，工件以平面在夹具中定位时，定位件有很多选择，零件以大底面定位，选用的定位原件为标准支承板A型，支承板常用装于一铸铁制造的或者其他不耐磨损的夹具上，支承板应尽可能做成狭而短，同时应有足够的刚度，是淬火时不易翘曲，支承板用紧定螺钉紧固在夹具体上，若受力较大或支承板有移动趋势时，应增加圆锥销或将支承板嵌入夹具体槽内，采用俩个以上支承板定位时，装配后应磨平工作表面，以保证等高性，孔定位原件：工件以圆柱孔定位时，夹具上常用的定位元件是芯轴和定位销，这种定位件可以直接做在夹具本体上。本设计采取的定位元件为短销大平面，和一个可调支撑板联合定位。 机体三斜面铣削专机夹紧系统及控制系统设计254.5 定位误差分析计算定位误差分析计算4.5.1 定位误差产生的原因定位误差产生的原因加工时，夹具相对刀具的位置经调整后不再变动，可认为加工表面的位置是固定的。加工表面相对其工序基准的位置误差必然是由工序基准的位置变动所引起的。所以定位误差就是工件定位时工序基准（一批工件的）在工序尺寸方向上的位置变动量。产生定位误差的原因包括定位基准位移误差和基准不重合误差两个方面。1）基准位移误差W 由于定位基准表面与定位元件工作表面有制造误差和装配间隙存在，以致使定位基准在夹具中相对于定位元件工作表面的位置产生位移。基准位移误差W的大小取决于定位基准和定位元件的精度，以及定位元件的结构形式。在定位基准已定的情况下，可通过选择适当的定位元件的结构形式，或提高其精度来减少W。所以W的大小可以按其定位方式进行计算，并能够在设计夹具时给予控制。2）基准不重合误差B 基准不重合误差是由于定位基准和工序基准不重合，所引起的工序基准相对于定位基准的最大可能变动范围。实质是设计基准相对于定位基准在加工尺寸方向上可能产生的最大位移量，其值等于定位尺寸公差在加工尺寸方向上的投影。基准不重合误差B的大小取决于定位基准的选择，以及定位基准与工序基准之间的精度高低，所以，B的大小是可以计算的。但为了得到本工序最大的加工允差，有利于降低夹具的制造精度，在设计夹具时，应尽可能采用工序基准与定位基准重合，使基准不重合误差为零（即B=0）。4.5.2 定位误差的计算定位误差的计算由于基准位移误差和基准不重合误差，有可能都与工序尺寸的方向不一致，因此定位误差计算就较复杂。需具体情况作出分析，并应按最不利的情况找出一批工件中工序基准的两个极端位置，把工序基准的最大变动量折算到工序尺寸上来，即为定位误差。其一般公式为：D=WB式中“+”或“”，按工件尺寸由一个极限到另一个极限，由W与B的实际方向决定。本设计中，由于定位基准和工序基准都是孔的中心线，所以不存在基准不重合误差，所以 D=W=( )/2 =(1+ + )/2式中： 定位孔最大直径； 定位销最小直径； 1销与孔的最小间隙； 销的公差； 孔的公差。 D=W=(175.036-175.027 )/2=0.0045mmmm12.0036.0031所以本设计是符合条件的。xminmaxdDggxmindmaxD无锡太湖学院学士学位论文264.6 夹紧方式及夹紧装置设计夹紧方式及夹紧装置设计由于定位元件的精度对工件的加工精度影响很大，所以在设计定位元件时，其材料的选择和技术条件应有较高要求，定位元件与工件定位基准面或与夹具体接触或配合的表面，一般不低于IT8，常选IT7甚至IT6制造；定位元件工作表面粗糙度一般不应大于Ra1.6微米，常选Ra0.8和Ra0.4微米；采用调整法和修配法提高装配精度，以保证支承钉和支承板的等高性以及夹具安装面的平行度或垂直度等要求；定位元件可选用45、40Cr等优质碳素结构钢或合金钢制造；或选用T8、T10等碳素工具钢制造，并经淬火处理提高表面硬度及耐磨性；对于尺寸较大或装配时需要做定位销孔的定位元件，如加紧力等负荷较大时可采用20、20Cr等低碳钢经渗碳并淬火后再磨制。在机械加工过程中，工件将受到切削力、离心力、惯性力等外力的作用。为保证在这些外力作用下，工件能在夹具中保持由定位元件所确定的加工位置，而不致发生振动或位移，一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧机构，将工件可靠的夹紧。4.6.1 夹紧方式选择夹紧方式选择夹紧机构的设计原则：（1）保证定位准确、可靠（不能破坏定位）；（2）工件与夹具的变形要在许可范围内；（3）夹紧机构必须可靠；（4）操作安全、省力、方便，符合习惯；（5）自动化程度与生产纲领适应。在本设计中，采用的是螺旋夹紧方式。由螺钉、螺母、螺栓或螺杆等带有螺旋结构的元件与垫圈、压板或压块等组成的夹紧机构称为螺旋夹紧机构。目前夹具上用得最多的一种。四种最常见的螺旋夹紧方式为：螺钉夹紧、螺母夹紧、螺旋压板夹紧、螺旋钩型压板夹紧，如下图4.2。本设计中采用的是螺母夹紧。图 4.2 螺旋夹紧机构a)螺钉夹紧 b)螺母夹紧 c)螺旋压板夹紧 d)螺旋钩形压板夹紧4.6.2 夹压方向及夹压点选择夹压方向及夹压点选择(1)夹紧力方向的确定在实际生产中，尽管工件的安装各式各样，但对夹紧力作用方向的选择必须考虑下机体三斜面铣削专机夹紧系统及控制系统设计27面几点：（一）夹紧力的作用方向应不破环工件定位的准确性和可靠性。夹紧力方向应朝向主要定位基准，把工件压向定位元件的主要定位表面上。（二）夹紧力方向应使工件变形尽可能小。由于工件在不同方向上刚度是不等的，不同的受力表面也因其接触面积大小而变形各异。（三）夹紧力方向因使所需要夹紧力尽可能小。在把保证夹紧可靠的情况下，减小夹紧力可以减轻工人的劳动强度，提高生产效率，同时可以使机构轻便、紧凑以及减小工件变形。为此，应使夹紧力的方向最好与切削力、工件的重力的方向重合的理想情况。一般在定位与夹紧同时考虑时，切削力、工件重力、夹紧力三力的方向与大小也要同时考虑。(2).夹紧力作用点的选择夹紧力作用点是指夹紧件与工件接触的一小块面积。选择作用点的问题是指在夹紧方向已定的情况下确定夹紧力作用点的位置和数目。合理选择夹紧力作用点必须注意一下几点：A 夹紧力应落在支承元件上或几个支承元件所形成的支承面内。B 夹紧力作用点应落在工件刚度较好的部件上。这对刚度较差的工件尤其重要。C 夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表面以减小切削力对工件造成的翻转力矩。必要时应在工件刚性较差的部位增加辅助支承并施加夹紧力，以免振动和变形。本设计中，夹紧力的方向就是螺母旋紧的方向，作用点就是小孔的端面，与压板相接触处的面。4.6.3 夹紧力的计算夹紧力的计算（1）夹紧力大小的确定夹紧力大小要确定，过大了会使工件变形，过小了则在加工时工件会松动造成报废甚至发生事故。采用手动加紧时，可凭人力来控制夹紧力的大小，一般不需要算出夹紧力的大小，以便决定动力部件的尺寸计算夹紧力时，一般根据切削原理的公式求出切削力的大小，必要时算出惯性力、离心力的大小，然后与工件重力及待求的夹紧力组成静平衡力系，列出平衡方程式，即可算出理论夹紧力，再乘以安全系数K，作为所需的实际夹紧力。K值在粗加工时取2.53，精加工时取1.52。（2）夹紧力的计算将夹具和工件看作刚性系统，以切削力的作用点、方向、大小处于最不利于夹紧时的状况为工件受力情况，计算理论夹紧力，乘以安全系数，作为实际所需夹紧力。 FJ =kF安全系数： k2-3 或 k = k1k2k3k4 （k1一般安全系数、材料性质1.52； k2加工性质：粗1.2，精1；无锡太湖学院学士学位论文28 k3刀具钝化：1.11.3； k4断续切削：连续1，断续1.2） 4.6.4 具体结构设计具体结构设计夹具体结构图4.3如下：机体三斜面铣削专机夹紧系统及控制系统设计29图 4.3 夹具结构图加工完一个斜面后继续加工剩下的两个斜面，旋转可旋转夹具，使其旋转到如下图4.4所示的位置：图 4.4 旋转后夹具图4.7 夹具体设计夹具体设计4.7.1 对夹具体的要求对夹具体的要求夹具体是夹具的基础件。在夹具体上，要安装组成该夹具所需要的各种元件、机构、装置，并且还必须便于装卸工件，因此夹具体应该具有一定的形状和尺寸。在加工过程中，夹具还要承受夹紧力、切削力和由此产生的冲击好振动。所以，夹具体应该具有必要的强度和刚度。加工过程中所产生的切屑，有一部分事落在夹具体上。若夹具体上积聚的切屑过多，将严重影响工件可靠地定位和夹紧。为此，在夹具体的结构设计中，还应考虑便于清除切屑的要求。此外，还要考虑夹具体结构的工艺性，使能合理、经济、方便地设计与制造出来。4.7.2 夹具体的结构设计夹具体的结构设计 一、夹具体的毛坯结构实际生产中所用夹具体的毛坯结构很多，但常见的有下列三种：1. 铸造结构 夹具体采用铸造结构时，具有下述优点：（1）可以铸出复杂的结构形状；无锡太湖学院学士学位论文30（2）铸铁件的抗压强度大、耐振性好，因此特别适用于加工时振动大、切削负荷大的场合；（3）铸铁件易于加工，价格低廉，可降低夹具成本。但是铸造的生产周期长，而且因铸造时的内应力缘故，易引起变形，从而影响夹具体精度的持久性。因此铸造夹具体必须进行时效处理。2.焊接结构 与铸造相比，焊接结构的优点为：（1）容易制造，生产周期短；（2）采用钢板，型材组成，如结构合理，布置得当，可减轻夹具重量。根据这两个优点，焊接结构的夹具体特别适用于新产品的试制或其他临时急用的场合，以缩短生产周期。此外，一些结构简单的小型夹具，采用焊接结构也十分有利。焊接结构的主要缺点，是焊接过程中的热变形以及残余应力对夹具工作精度的不利影响。因此，应于焊接玩进行退火处理。此外，焊接结构一般需增设加强肋来提高刚性。具体选择夹具体毛坯结构时，必须根据夹具体本身的要求和工厂的实际生产技术情况综合考虑。一般精度要求高，结构相当复杂，加工时有较大振动的，宜选用铸造结构；否则，应考虑充分利用焊接结构。3.由标准毛坯件组合成夹具体毛坯，或由标准零部件组合成夹具体为克服铸件制造周期长、单件生产成本高、经济性差的缺点，发展了选用标准毛坯件或标准零部件组合成夹具体的结构。这样不仅大大缩短了夹具体的制造周期，而且可组织专业化生产，有利于降低生产成本。为此，就必须是夹具体的结构标准化、系列化。至于用标准毛坯组成夹具体，无非是于圆棒、圆盘、工字钢、角铁、U型槽钢等各种标准型材，截取所需尺寸的坯料，来组成夹具体毛坯。本设计中，铣削时切削力较大，而且振动也大，因此，夹具要有足够的刚度和强度。采用铸造和标准毛坯件组成的夹具体。二、夹具体外形尺寸的确定夹具制造属单件生产性质，为缩短设计和制造周期，减小设计和制作费用，所以夹具体设计，按经验类比法估计确定。在绘制夹具总图时，根据工件、定位元件、夹紧装置、对刀 导引元件以及其他辅助机构和装置在总体上的配置 ，确定夹具体得外形尺寸。为具体确定夹具体结构尺寸，特提供以下数据供参考：（1）采用铸造结构的夹具体，其壁厚一般取为 825mm，过厚处应挖空；（2）选用钢板和型材制造焊接结构的夹具体时，一般板厚取为610mm。若刚度不足，可增加加强肋；（3）夹具体上不加工的毛面与工件表面之间应有一定间隙，以保证工件与夹具体之间不致干涉。三、夹具体的排屑结构为了便于排除切屑，不使积聚在定位元件表面上而影响工件正确定位，一般在夹机体三斜面铣削专机夹紧系统及控制系统设计31具体结构设计时，可从以下方面考虑排屑：1.增加容纳切屑的空间在夹具体上增加切屑空间，使落在定位元件上的少量切屑，可向容屑空间中排除。2.采用切屑自动排除在夹具体上专门设计排屑用的斜面和缺口，使切屑自动由斜面处滑下而排至夹具体外。即使不能使切屑全部排除，也便于操作者来清除。对于加工时产生大量切屑的夹具来说，应尽可能考虑这种排屑结构。本设计中，尽量把工件待加工面放到夹具体的边缘，靠近盘铣刀的一侧，这样不仅可以让切屑自然掉落，也不需要考虑排屑的问题。4.7.3 加工方案加工方案对于与工件直接接触的面要进行精加工，以保证工件的准确定位。本设计中的夹具体大都是铸造而成的，由于铸造的毛坯尺寸和精度都不一定能达到要求，对于必要的表面需要进行加工处理。为了加工的方便，也为了节省材料，夹具体不能太厚。有时需要铸造出3-5mm凹凸台，不但减少材料和工时消耗，且使接触面更良好。4.8 夹具与机床的链接夹具与机床的链接4.8.1 对刀元件对刀元件本设计中，由于夹具和铣刀不在同一个装置上，需要进行夹具与机床的对刀装置。对刀元件是铣床夹具中重要的组成部分，有了对刀元件，可以准确而迅速地调整好夹具与刀具的相对位置。对刀块对刀面的位置应以定位元件的定位表面来标注，该位置尺寸加塞尺厚度等于工件加工面与定位基准面间的尺寸。常用的对刀块和塞尺已标准化，可以直接选用。特殊形式的对刀块也可以自行设计。对刀装置应设置在工件的切人一端便于对刀的位置。在批量加工中，为简化夹具结构，采用标准工件对刀或试切法对刀。试切法对刀时，不用对刀块。对刀时移动机床工作台，使刀具靠近对刀块。在刀具与对刀块之间塞进一规定尺寸的塞尺，让刀刃轻轻靠紧塞尺，抽动塞尺感觉到有一定的阻力时，即可确定刀具在该对刀方向上的位置。抽去塞尺，就可以开动机床进行加工。4.8.2 夹具与机床的链接夹具与机床的链接夹具在机床上安装时，一种是安装在机床工作台上，如铣床、钻床和镗床夹具等，另一种是安装在机床主轴上，如车床和内、外圆磨床夹具等。1.为了保证夹具(含工件)相对于机床运动导轨、机床主轴(或刀具)有准确的位置和方向，夹具上需要设计与机床相连接的装置。2. 夹具体底面是主要安装基准面。该面应足够大，且尽可能作成周边接触、两端接触或四角接触的形式。底面的对称中心线上开有定向键槽，两端各安装上一个定向键，通过定向键与机床工作台T形槽的配合来保证夹具在工作台上的正确方向。3.夹具体上还设有U形耳座，供T形槽螺栓穿过，将夹具紧固在工作台上。具体安装方法如图4.5：无锡太湖学院学士学位论文32图 4.5 铣床夹具的安装1夹具体 2定向键 3螺钉 4工作台 5T 型槽螺栓机体三斜面铣削专机夹紧系统及控制系统设计335 液压系统的设计液压系统的设计5.1 对液压系统的要求对液压系统的要求设计一台卧式单面动力滑动台，加工滑动上工件的三斜面铣削。工作循环要求是：动力滑动台快速趋近盘铣刀，按选定的工作进给速度先铣出一个面，然后自动快速退回至原始位置，停止；旋转工作台，继续重复以上动作加工另外两个斜面；快进快退速度要求达到v1=0.1m/s，工进速度v=1mm/s工件为灰铸铁，材料硬度240HBS；含工件在内的整个运动部分在重力G=9.8kN作用下，滑台采用滑动平导轨，其静、动摩擦系数分别为s=0.2，d=0.1，快速行程L1=100mm，工作行程L2=130mm；往复运动加速、加速时间要求在0.2s内完成。要求设计能全面适应以上功能的专用滑台液压驱动控制系统。5.2 工件进给系统的计算工件进给系统的计算5.2.1 工况分析工况分析根据已知条件，绘制运动部件的速度循环图，计算各阶段的外负载并绘制负载图.液压缸所受外负载包括三种类型，即Fg、Ff、Fa式中Fg工作负载，对金属切削机床来说，为沿活塞运动方向的切削力Fa 运动部件速度变化时的惯性负载Fa=Gvgtg 重力加速度 时间内的速度变化量vt 加速或减速时间，一般=0.010.05sttFf 导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力，启动后为动摩擦阻力，对于平导轨Ff为Ff=（G+Frn）G 运动部件重力Frn 垂直于导轨的工作负载，本设计中为零 导轨摩擦系数，本设计中取静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.15.2.2 液压缸的载荷组成与计算液压缸的载荷组成与计算常见的工作载荷有作用于活塞杆轴线上的重力、切削力、挤压力等。这些作用力的方向如与活塞运动方向相同为负，相反为正。Fg=30 000N对于平导轨：静摩擦阻力 Ffs=s（G+Fm）=1 960 N动摩擦阻力 Ffd=d（G+Fm）=980 N惯性负载计算 Fa=9800*0.1/(9.8*0.2)=500 NGvgt1）各工况负载计算 受液压缸效率的影响，驱动力应高于总外力负载。设液压效率0.9，结果见表5-1。无锡太湖学院学士学位论文34表 5-1 各工况负载计算各工况负载计算工况计算公式液压缸负载F/N液压缸驱动力 F0/N起动加速快进F=sGF=dG+GvgtF=dG1 9601 4809802 1801 6501 090工进F=Fg+dG30 98034 450反向起动加速快退F=sGF=dG+GvgtF=dG1 9601 4809802 1801 650 1 0902）各工步运行时间估算快进 t1=L1/v1=10010-3/0.1=1 s工进 t2=L2/v=13010-3/(110-3)=130 s快退 t3= (L1+ L2)/v1=(100+130)10-3/0.1=2.3 s5.2.3 液压缸的主要尺寸的确定液压缸的主要尺寸的确定a）工作压力的p的确定。工作压力p可以根据负载大小及及其类型来初步确定压力的选择要根据载荷大小和设备类型而定。还要考虑执行元件的装配空间、经济条件及元件供应情况等的限制。在载荷一定的情况下，工作压力低，势必要加大执行元件的结构尺寸，对某些设备来说，尺寸要受到限制，从材料消耗角度看也不经济；反之，压力选的越高，对泵、缸、阀等元件的材质、密封、制造精度也要求很高，必然要提高设备成本。一般来说，对于固定的尺寸不太受限的设备，压力可以选低一些，行走机械重载设备压力要选的高一些。参考表5-2，暂选用4MPa为液压缸进油工作压力。表 5-2 液压设备常用的工作压力机 床机械类型磨床组合机 床龙门刨 床拉床农业机械小型工程机械建筑机械液压凿岩机液压机大中型挖掘机重型机械起重运输机械工作压力/Mpa0.82352881010182032机体三斜面铣削专机夹紧系统及控制系统设计35b）确定液压缸型式及规格 由于工作进给速度与快速运动速差较大，且快进、快退速度要求相等，从降低需求量考虑，确定采用最适合的差动液压缸。利用这时活塞杆较粗可以通油的有利条件，沿用活塞杆固定，缸体随滑台运动的常用典型安装形式。按液压缸的规格选择要求，并考虑到差动缸特征A1=2A2，和防铣削力突然消失而设置的回油缸背压0.6MPa，可以算出工作腔需要的工作面积A1，设m=0.9。A1=F/m（p1-p2/2）=30980/0.9(4-0.6/2)=9.3 10-3m2D= =cm=10.9cm/41A/93*4取标准值，如表5-3，杆径D=110mm，因A1=2A2，d=0.7D=77mm取标准值，如表5-3，杆径d=80mm两腔实际有效面积计算A1=222954/114/cmDA2=222.7444/8-11cm）（表 5-3 液压缸内径尺寸系列810121620253240506380（90）100（110）125（140）160（180）200（220）250320400500630c）最大流量需求qmax=(A1-A2)vmax=(50.3 0.1/10)L/s=0.5L/s此流量较为适中可以接受。d）液压缸壁厚和外径的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般指缸筒结构中最薄处得到厚度。从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同而各异。液压缸的内径D与其壁厚的比值10的D圆筒为薄壁圆筒，本设计选用薄壁圆筒。壁厚按薄壁圆筒公式计算=2.5 mm 2pyD 式中 液压缸壁厚（m）； D 液压缸内径（m）； Py 试验压力，一般去最大工作压力的（1.251.5）倍Mpa； 缸筒材料的许用应力 ，铸钢：=100110Mpa e）最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点的距离H称为最小导向长度。如果导向长度过小，将使液压缸的初始扰度增大，影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保持保证有一定的最小导向长度。对一般的液压缸，最小导向长度H应满足以下要求：H=66.5 mm202LD无锡太湖学院学士学位论文36式中 L液压缸的最大行程； D液压缸的内径。f）液压缸缸体长度的确定液压缸刚体内部长度等于活塞行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑两端盖的厚度，一般液压缸缸体长度不应大于内径的2030倍,也就是液压缸的缸体长度不大于20D30D.g）压缸的结构设计液压缸的结构设计主要包括：缸体与缸盖的连接结构、活塞杆与活塞的连接结构、活塞杆导向部分结构、密封装置、缓冲装置、排气装置及液压缸的安装连接结构。（1） 缸体与缸盖的连接形式 缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力以及工作条有关，选用螺纹连接，优点是外形尺寸小，重量较轻。（2）活塞杆与活塞的连接结构活塞杆与活塞的几种连接形式有整体式结构和组合式结构，组合式结构分为螺纹连接、半环结构和推销连接，本设计选用螺纹连接，优点是结构简单。（3）活塞杆导向部分的结构活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导向套的结构，以及密封、防尘和锁紧装置等。导向套的结构选用与端盖分开的导向套结构，该导向套磨损后便于更换，导向套的位置安装在密封圈的外侧。 h）绘出液压缸工况表 为简化工作循环中各阶段的压力、流量、功率数据计算过程，公式及结果汇总于表5-4。表 5-4 各工况所需压力、流量和功率 工 况 计算公式 F0/N回油腔压力 p2/MPa进油腔压力 p1/MPa输入流量q/L1s输入功率P/kW起动2 180_0.48_加速1 6501.270.77_快进恒速p1=2120AApAFq=Av1P=p1q1 0901.160.660.50.33工进p1=1120AApF q= Av P= p1q30 9800.63.2712-100.033起动p1=1120AApF 2 1800.48加速q=A2v11 6500.71.86快退恒速P=p1q1 0900.71.730.450.78机体三斜面铣削专机夹紧系统及控制系统设计375.3 控制元件设计及液压系统图控制元件设计及液压系统图5.3.1 流量控制设计流量控制设计铣削负载为阻力负载，在滑台进退等影响下，负载存在突变的可能。但功率较小，故工作进给采用具有压差补偿的进口调速阀调速方式。快速进给采用与调速阀并联的两位二通阀切换实现。差动液压缸实现快进时，需要能利用回流的差动回路配合，故选用三位五通阀实现通断、换向、差动连接等功能。由于流量及功率均较小，控制阀均采用普通滑阀式结构。另外尚需采用二个单向阀配合控制油流方向。5.3.2 压力控制设计压力控制设计系统工作压力由溢流阀控制调节；负载阻力在铣削过程中的突变，特别是加工完毕负载突然消失，采用附有压差补偿控制的调速阀，而不用节流阀，再配合回流路上附加可调背压阀，使工作速度稳定和避免前冲现象。5.3.3 能耗控制设计能耗控制设计本设计已决定采用差动液压缸为执行元件，不仅使泵的最大供油量减半，且除少数元件，多数元辅件规格均可减少或降低压力和流量损失，有利于改善能量转换效率和传输效率。由工况表5-4可知，在整个工作循环中，快速进退与工作进给之间所需的压力、流量、功率以及占用时间均存在巨大差异。以快趋近工步与工作进给时比较q、t差别最大。qmax/qmin=0.5/1=502-10=130/(1+2.3)39)/(312ttt数据表明：本系统大部分时间在高压小流量下工作，显然采用单定量泵溢流动力源，长时大量溢流会造成能量大量损失，不可取。故采用双联泵分工供油动力源，有利于降低能耗。5.3.4 拟定液压系统图拟定液压系统图上述采用的降耗措施仍不足以完全克服节流调速系统的低效率弊端，故应选用开式循环系统以提供较好的散热条件。为了防止快进转工进时速差达v1/v=100倍变化太大而产生压力冲击，故切换用的二位二通阀选用行程控制型同理工进转换。同理工进转换快退用三位五通阀，选用电液控制型，以利于按要求调节换向过程的时间，防止压力冲击。背压阀亦选用可调式。在进油路上设有压力表开关和压力表。钻孔行程终点定位精度要求不高，采用行程开关控制方式即可。综合以上设计可绘出液压系统图5.1。无锡太湖学院学士学位论文38图 5.1 液压系统图5.4 元、辅件规格的选择元、辅件规格的选择包括图5.1中除已选用差动液压缸以外的所有编号的11种元辅件。5.4.1 泵及驱动电机规格选择泵及驱动电机规格选择本系统中采用典型的双泵供油，靠系统压力变化而自动切换的油源回路。左侧高压小流量叶泵为工进时供油泵，工作压力由溢流阀10调定；右侧低压大流量泵为快速进给时的低压增量供油泵，通过单向阀9与左泵供油汇合，但当系统压力升至工作压力时，借助于卸荷阀8，使低压大流量泵卸荷。参照表5-1及补充必要数据就可进行相应流道部位的工作参数计算，作为相关元辅件规格选择的依据。小泵最高工作压力计算 设进油路上总压力损失为0.5MPa。Pp1=(3.96+0.5)MPa=4.46MPa大泵供压计算 设管路压降为0.4MPa。PP2=（1.86+0.4）MPa=2.26MPa2) 总需供油量 设系统内泄为5%。qP=min/5 .31/10525. 0/10.505.013333-Lsmsm工作进给时需供油仅为，但必须考虑溢流阀的最小稳定流量为min)/5 . 0(/1012-LsL（2L/min）的限制。故小流量泵的供油量至少应达到机体三斜面铣削专机夹紧系统及控制系统设计39min/6 . 2min/)26 . 0(1LLqp因此选用YB1-2.6/30型双联叶片泵。最大功率 从液压缸工况表知，最大功率应出现在快退工况。这时所需电机功率可以按相应工况下的系统压力及所选双联泵的总流量算出，设泵的总效率为0.8。kWkWqpppp53. 1)8 . 01060/(10)306 . 2(1026. 2/336按产品样本选用相近2.2kW的Y-100L1-4电动机。5.4.2 元辅件的选定元辅件的选定按系统工作压力及流经各元件的实际流量逐一选定，列于表5-5中。表 5-5 液压元件表规格序号元件名称通过阀的最大流量 q/L1min型号额定流量/ L1min额定压力/MPa1双联叶片泵YB1-2.6/302.6/306.32三位五通电液换向阀6935DY-100BY1006.33行程阀6222C-100BH1006.34调速阀1Q-6B66.35单向阀691-100B1006.36单向阀32.51-63B636.37背压阀1B-10B106.38顺序阀30XY-63B636.39单向阀301-63B636.310溢流阀2.5Y-10B106.311过滤器32.5XU-50x200506.312压力表开关K-6B邮箱容积 取V=6qP= LL19530.626）（5.4.3 结构配置设计结构配置设计除行程阀需安装在滑台基座上外，其余均集中配置在以油箱为基础独立动力站上。一率选用标准板式元件，采用集成块式配置，全部块外联接，采用冷拔钢管。5.4.4 性能验算性能验算本系统属于压力不高的中低压范围，无迅速起动、制动需求，设计中已考虑了防冲击可调环节及相应防冲措施。故不必进行冲击验算。仅作系统工作效率及发热验算。按效率算式15. 010301068. 0105 . 2106 .4460101106 .39)/(353556221111ppppsqpqpqp p1、q1数据取自表5-4；1pq 、采用已选定双联叶片泵额定流量；2pq2pp为小泵工作时，大泵经顺序阀 8的卸荷压力损失，按下面式算：无锡太湖学院学士学位论文40 2pp=PaPa523108.606330103）（设查知双联叶片泵效率=0.8，缸为=0.95，则工作进给时的整个液压系统的pa总效率。114. 095. 015. 08 . 0asp由于工作进给在整个工作循环周期中，占约 97.5%的工作时间，而进退仅占约2.5%。所以完全可以用工作进给时的效率近似地视为整个工作循环的效率，据此进行发热和温升验算。工进工况时液压泵消耗的功率piPWWqpqpppppp.82748 . 0601010)3068. 05 . 26 .44(/ )(352211系统产生热量Q=WWPpi5 .243)114. 01 (8 .274)1 (估计工进时温升CCVkQt43. 7)19515065. 0/5 .243(065. 0/3232设工作环境通风良好，故其中传热系数 k取为15W/（m2.），计算结果温升很C低。设计符合要求。5.5 工进进给系统分析工进进给系统分析该工件进给系统滑台要完成的动作循环为快进 工进快退原位停止。根据滑台系统的动作循环对该系统动作原理进行分析，给出进油和回油路线，列出电磁铁动作顺序表。a) 快进如果滑台要完成前进的动作，则液压缸左腔进油，右腔回油，如果要实现液压缸路快速前进，油源需要供给液压缸大量油液，此时应由过滤器和液压泵同时供油，且液压泵应最大起始流量供油，以满足大流量的需要。因此滑台快进时，右侧低压增量供油泵，通过单向阀 9与左供油汇合。 电液换向阀2工作在左位，行程阀3通，由于快进时压力低，液控顺序阀无法导通，回油背压很小。进油和回油路线可表示为：进油路: 过滤器11液压双联泵1（右低压大排量泵） 单向阀9电液换向阀2左位行程阀3液压缸右腔回油路: 液压缸左腔电液换向阀2左位背压阀7油箱b) 工进当滑台完成快进工作后，液压缸处于工进开始的位置，行程阀3关闭，原来流经行程阀3的油液只能流经调速阀 4，调速阀4可以起到调节工进速度的目的。由于油液流经调速阀 4后再进入液压缸，此时液压缸运动速度降低，调速阀4进口压力升高，压
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