三爪卡盘螺旋式摆动液压缸增力机构的设计

河南理工河南理工大学万方科技学院本科毕业论文大学万方科技学院本科毕业论文I摘摘 要要 本论文设计一种在三爪卡盘上加装摆动式液压缸和平面螺旋机构的螺旋摆动式液压缸增力机构的结构。传统的机床如车床、铣床上三爪卡盘的工作一般依靠工人用手工进行夹紧，这不但增加了工人的劳动强度，而且所需夹紧力非常大，还常常有夹不紧的情况，阻碍了生产率的提高。通过在三爪卡盘加装摆动式液压缸和平面螺旋机构构成螺旋摆动式液压缸增力机构，可实现与原有卡盘体的较好结合，并使外加压力能转换成圆周运动，且其结构简单，工作可靠，能达到较高的增力比，具有良好的经济性和可行性。关键词：三爪卡盘，液压缸，夹具，增力河南理工河南理工大学万方科技学院本科毕业论文大学万方科技学院本科毕业论文IIAbstract This paper design a 3 Java Card the installation of the swing hydraulic pressure tank peace side spiral the spiral swing hydraulic pressure tank increased power structure. Traditional machine tools such as lathes， Miller， Chuck 3 Claws of workers in general rely on a manual for gripping， this will not only increase the intensity of the work of the workers， and the required gripping power is very great， but also a folder is not immediately are often the case， hinder the increase in productivity. The 3 Claws chuck the installation of the swing hydraulic pressure tank peace side spiral institutions constitute a spiral swing hydraulic pressure tank increased authority to achieve the original chuck the better，and the additional pressure can be converted into a circular movement and the simple，reliable，can achieve a higher increase to more than a sound economic and practical.KeyKey wordswords： Three-jaw chuck， hydraulic cylinders clamps force河南理工河南理工大学万方科技学院本科毕业论文大学万方科技学院本科毕业论文i目目 录录前前 言言.1 11 1 夹具简介夹具简介.2 21.1 夹具 .21.2 夹具的特点 .21.3 研究夹具的目的和意义 .71.4 夹具的国内外现状和发展趋势 .81.5 夹具的基本结构和工作原理 .92 2 卡盘卡盘.10102.1 卡盘概述 .102.2 卡盘分类 .112.3 卡盘的型号 .162.4 卡盘的保养方法 .172.5 卡盘的修复方法 .183 3 液压机构液压机构.19193.1 液压机构的概念 .193.2 液压机构的分类 .193.3 液压机构的结构 .204 4 三爪卡盘螺旋摆动式液压缸三爪卡盘螺旋摆动式液压缸 增力机构结构及原理设计增力机构结构及原理设计.26264.1 摆动式液压缸 .264.2 摆动式液压缸的构成 .274.3 摆动式液压缸的设计原则 .274.4 液压缸的主要部件材料选择 .284.4.1 缸体材料的选择及其加工工艺 .284.4.2 螺杆的选择及其加工工艺.284.4.3 密封件的选用.29河南理工河南理工大学万方科技学院本科毕业论文大学万方科技学院本科毕业论文ii4.5 增力机构的结构及原理设计 .305 5 主要参数确定与结构计算主要参数确定与结构计算.32325.1 液压腔的结构设计 .325.2 转子叶片数的设计 .325.3 摆动角的设计 .335.4 定子圆柱活塞杠面积的设计 .336 6 凹槽轮廓线的设计凹槽轮廓线的设计.33336.1 确定轮廓面段数 .346.2 活塞杠的升程 .346.3 参数1 的设计 .366.4 参数的设计 .377 7 夹具在安装和操作时应注意的事项夹具在安装和操作时应注意的事项 .38387.1 夹具的安装 .387.2 夹具在操作时应注意的事项 .398 8 夹具的经济效益分析夹具的经济效益分析.40409 9 单工位夹具与成组夹具的分析单工位夹具与成组夹具的分析.42429.1 定位基准与定位元件的选择 .439.2 夹紧元件与夹紧力的选择 .439.3 夹具基体的设计夹具基体 .439.4 成组夹具的误差分析 .459.5 成组夹具的经济效益分析 .461010 误差分析误差分析.474710.1 定位误差分析 .4710.2 装备误差分析 .48致致 谢谢.4949参考文献参考文献.5050河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文1前前 言言液力传动广泛地应用在各行各业的机械中，它可将油液压力转换为机械能去驱动机器运转，能够实现直线往复运动、连续运动和摆动运动，满足了绝大部分机械运动的需求。在实际操作中，液压系统又有传动平稳、质量轻、体积小、承载能力大、容易实现无级调速、易于实现过载保护、容易实现复杂的动作和便于实现自动化等一系列的优点。因此，液压传动在实际生产活动中占有十分重要的地位。本论文主要针对加工工具设计，在一定范围内又称“加工辅助设计”，即机床夹具体的设计。本论文设计一种在三爪卡盘上加装摆动式液压缸和平面螺旋机构的螺旋摆动式液压缸增力机构的结构。传统的机床如车床、铣床上三爪卡盘的工作一般依靠工人用手工进行夹紧，这不但增加了工人的劳动强度，而且所需夹紧力非常大，还常常有夹不紧的情况，阻碍了生产率的提高。通过在三爪卡盘加装摆动式液压缸和平面螺旋机构构成螺旋摆动式液压缸增力机构，可实现与原有卡盘体的较好结合，并使外加压力能转换成圆周运动，且其结构简单，工作可靠，能达到较高的增力比，具有良好的经济性和可行性。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文21 夹具简介夹具简介1.1 夹具夹具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。又称卡具。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。其中机床夹具最为常见，常简称为夹具 。在机床上加工工件时，为使工件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 ，加工前必须将工件装好（定位） 、夹牢（夹紧） 。夹具通常由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置） 、夹紧装置 、对刀引导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置（使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类） 、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。1.21.2 夹具的特点夹具的特点 在机床上加工工件时，我们可以看到两种不同的情况：一种是通过划针或指示表等量具，按工件的某一表面，或者按工件表面上所划的线进行找正，使工件在机床上处于所需要的正确位置，然后夹紧工件进行加工；另一种是把工件安装字夹具上进行加工。为了在工件的某一部位上加工出符合规定技术要求的表面，一般都按工件的结构形状，加工方法和生产批量的不同，采用各种不同的装置将工件准确，方便的而可靠地安装在机床上，然后进行加工.这种用来安装的工件以确定工件与切削刀具的相对位置并将工件夹紧的装置称为“机床夹具” 。在实际的生河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文3产中，例如活塞，连杆的生产线上，几乎每道工序中都采用了夹具。十分明显，如果不采用夹具，不但工件的加工精度难以保证，而且加工生产率也会大大降低，有时甚至会造成无法加工的情况。除了机床加工时需要使用夹具外，有时在检验，装配等的工序中也要用到夹具，因之在这种场合中用到的夹具可分别称为“检验夹具”和“装配夹具” 。 机床夹具通常是指装夹工件用的装置：至于装夹各种刀具用的装置，则一般称为“辅助工具” 。辅助工具有时也广义地包括在机床夹具的范围内。按照机床夹具的应用范围，一般可分为通用夹具，专用夹具和可调整式夹具等。通用夹具是在普通机床上一般都附有通用夹具，如车床上的卡盘，铣床上的回转工作台，分度头，顶尖座等。它们都一标准化了，具有一定的通用性，可以用来安装一定形状尺寸范围内的各种工件而不需要进行特殊的调整。但是，在实际生产中，通用夹具常常不能够满足各种零件加工的需要；或者因为生产率低而必须把通用夹具进行适当的改进；或者由于工件的形状，加工的要求等的不同须专门设计制造一种专用夹具，以解决生产实际的需要。 专用夹具是为了适应某一工件的某一工序加工的要求而专门设计制造的，其功用主要有下列几个方面： （1）保证工件被加工表面的位置精度，例如与其他表面间的距离精度，平行度，同轴度等。对于外行比较复杂，位置精度要求比较高的工件，使用通用夹具进行加工往往难以达到精度要求。 （2）缩短了工序时间，从而提高了劳动生产率。进行某一工序所需要的时间，其中主要包括加工工件所需要的机动时间和装卸工件等所需要的辅助时间两部分。采用专用夹具后，安装工件和转换工位的工作都河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文4可以大为简化，不再需要画线和找正，缩短了工序的辅助时间并且节省了画线这个工序，从而提高了劳动生产率.在生产中由于采用了多工件平行加工的夹具，使同时加工的几个工件的机动时间将与加工一个工件的机动时间相同。采用回转式多工位连续加工夹具，可以在进行切削加工某个工件的同时，进行其它工件的装卸工作，从而使辅助时间与机动时间相重合。总之，随着专用夹具的采用和进一步改善，可以有效地缩短工序时间，满足生产不断发展的需要。 （3）采用专用夹具还能扩大机床的工艺范围。例如在普通车床上附加镗模夹具后，便可以代替镗床工作；装上专用夹具后可以车削成型表面等，以充分发挥通用机床的作用。 （4）减轻劳动强度，保障安全生产。根据生产需要，采用一些气动，液压或其它机械化，自动化程度较高的专用夹具，对于减轻工人的劳动强度，保障生产安全和产品的稳质高产都有很大作用。加工大型工件时，例如加工车床床身上，下两面上的螺孔，需要把床身工件翻转几次进行加工，劳动强度大而且不安全。采用电动回转式钻床家具后，就能够达到提高生产效率，减轻劳动强度，保障生产安全的目的。 专用夹具在生产上起着很大的作用，那么是不是在任何场合都要设计和采用呢？这个问题就是具体问题具体分析。上面说的关于专用夹具在生产中的作用，只是事物的一个方面。另一方面，由于夹具的设计，制造和所用的材料等须消耗一定的费用，增加了产品的成本。因之，在什么情况下采用什么样的夹具才是经济合算的，这是一个大问题，特别对于重大的，设计制造工作量大的专用夹具需与工人师傅等三结合共同研究解决。事物总是一分为二的，专用夹具也存在缺点，即专用夹具的专用性和产品多样性的矛盾。由于专用夹具只适用于一个工件加工的某河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文5一个工序，因而随着产品品种的不断增多，夹具数量也不断上升，造成存放和管理上的困难；而当某产品不再进行生产时，原来的夹具一般都无法重新利用，造成浪费.同时，专用夹具的设计生产时间周期长，与生产的迅速发展也有矛盾。但是在当前成批生产的机械工厂中，多数还是采用通用机床加上专用夹具进行工件的机械加工。 可调整夹具是为了扩大夹具的使用范围，弥补专用夹具只适用与一个工件的某一特定工序的缺点，正在逐步推广使用可调整式的夹具。可调整式夹具一般可分为标准化夹具，成组夹具和组合夹具等。 （1）标准化夹具：标准化夹具就是利用本厂已规格化了的部分或全部标准零件装配成的专用夹具。专用夹具中的大件，如夹具体，以及定位元件，夹紧件和机械夹紧用的气缸部件等，经过标准化，尺寸规格化后有利于工厂成批准备配件，成批加工，这样可使夹具的设计，制造工作加快， 节省费用。另外，当产品更改，夹具不再使用时可以拆开，把标准零件保存起来，备以后使用。 （2）成组夹具：多品种，小批量生产的机械加工车间中，往往可以采用成组加工法。采用成组加工法，是把多种产品的零件按加工所用的机床和刀具，夹具等工艺装备的共性分组，同一组的零件能在同一台机床上用共同的工艺装备和调整方法进行加工。例如分成轴类，套类，盘类，齿轮，杠杆，支架类等各种零件。成组夹具就是根据一组安装方法相类似的零件而设计的，只要稍作调整或更换夹具上的某些定位，夹紧件，就可以从加工某一工件转为加工另一工件。 （3）组合夹具：组合夹具是有一套专门设计制造，便于组装和拆卸的有各种不同的形状，不同尺寸规格并且有完全互换性和耐磨性的标准元件和合件所组成。利用这些元件和合件，根据加工工件的需要可以组河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文6装成车，磨，铣，刨，钻，镗等工序用的各种不同的机床夹具。夹具使用完毕，可以方便的拆开，洗净元件存放起来，留待以后组装新夹具时再用。因之组合夹具是具有高度标准化和系列化元件的新型工艺装备。关于组合夹具的问题，其设计原理基本相同。在实际生产中应用的夹具很多，分类方法也有很多种。通常还可按使用夹具的工序不同分为车床夹具，铣床夹具等；还可以根据在机床上运动的特点归并成以下几类： (1)车床类夹具：包括车床，内外圆磨床，螺纹磨床用夹具，其特点是夹具与工件一起作旋转运动。(2)铣床类夹具：包括铣床，刨床，平面磨床等机床用夹具，其特点是夹具固定字工作台上，只作纵向或横向往复运动或回转运动。(3)钻，镗床类夹具：用于在钻床上钻，扩，铰等工序或在镗孔工序，其实就是夹具固定在机床上，刀具通过夹具上的导向装置进行送进运动。上述的各种夹具都是固定在机床上的，但是在自动线加工中，有的夹具带着工件由生产线的输送装置，挨着每台机床逐步向前输送，这类夹具通常称为“随行夹具” 。自动线上的随行夹具除了完成工件的定位，支承和夹紧外，还带着工件沿自动线的加工机床进行定位(相对于每台机床的刀具位置)，夹紧，待加工完了再自动送至下一机床加工，以便通过自动线的各台机床，完成工件的全部工序加工。随行夹具主要适用于采用组合机床自动线加工，但又无良好的输送基面和定位基面的工件，以便将这种畸形工件先装夹于基面完整的随行夹具上，然后在通过自动线进行加工。对一些有色金属等软件性材料的工件，虽然具有良好的输送基面，但为了保护工件的基面不受划伤，有时也采用随行夹具。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文7 通用可调夹具，若产品中有若干零件具有相似性，有选用通用可调整夹具的可能，应进一步探索，应用下面三方面分析判断：(1)工件结构要素的相似性，主要是被加工表面形式和部位的相似，工序内容和技术要求基本相似；能有相似或相同的定位基准和定位方式。(2)有可能采用功能相同的定位方式和夹紧方式(包括夹紧动力源)。(3)工件尺寸要素相似，如定位基准和外廓尺寸的近似程度，看能否使用，可调夹具结构紧凑，布局协调的夹具。综上，机床夹具已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。随着我国机械工业生产的不断发展，机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务。1.31.3 研究夹具的目的和意义研究夹具的目的和意义 机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，是保证产品质量和提高劳动生产率的一项重要技术措施。在设计过程中应深人实际，进行调查研究，吸取国内外的先进技术，制定出合理的设计方案，再进行具体的设计。而深入生产实际调查研究中，应当掌握下面的一些资料： （1）工件图纸；详细阅读工件的图纸，了解工件被加工表面是技术要求，该件在机器中的位置和作用，以及装置中的特殊要求。 （2）工艺文件：了解工件的工艺过程，本工序的加工要求，工件被加工表面及待加工面状况，基准面选择的情况，可用机床设备的主要规格，与夹具连接部分的尺寸及切削用量等。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文8 （3）生产纲领：夹具的结构形式应与工件的批量大小相适应，做到经济合理。 （4）制造与使用夹具的情况，有无通用零部件可供选用。工厂有无压缩空气站；制造和使用夹具的工人的技术状况等。 （5）夹具的出现可靠地保证加工精度，提高整体工作效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。1.41.4 夹具的国内外现状和发展趋势夹具的国内外现状和发展趋势 工业设计是人类社会发展和科学技术进步的产物，从英国莫里斯的“工艺美术运动” ，到德国的包豪斯设计革命以及美国的广泛传播与推广，工业设计经过了酝酿，探索，形成，发展百余年的历史沧桑。时至今日，工业设计已成为一门独立的专业学科，并且有一套完整的研究体系。1980 年国际工业设计协会理事会（ICSID）给工业作了明确定义：“就批量生产的工业产品而言，凭借训练，技术知识，经验及视觉感受，而预示材料、结构、构造、形态、色彩、表面加工，装饰以新的品质和规格，叫做工业设计。根据当时的具体情况，工业设计师应在上述工业产品全部侧面或其中几个方面进行工作，而且需要工业设计师对包装、宣传、展示，市场开发等问题的解决付出自己的技术知识和经验以及视觉评价能力时，这也属于工业设计的范畴” 。材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础，一方面，技术制约着设计；另一方面，技术也推动着设计。从设计美学的观点看，技术不仅仅是物质基础还具有其本身的“功能”作用，只要善于应用材料的特性，予以相应的结构形式和适当的加工工艺，就能够创造出实用，美观，河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文9经济的产品，即在产品中发挥技术潜在的“功能” 。任何设计都是时代的产物，它的不同的面貌，不同的特征反映着不同历史时期的科学技术水平。技术是产品形态发展的先导，新材料，新工艺的出现，必然给产品带来新的结构，新的形态和新的造型风格。材料，加工工艺，结构，产品形象有机地联系在一起的，某个环节的变革，便会引起整个机体的变化。1.51.5 夹具的基本结构和工作原理夹具的基本结构和工作原理 按在夹具中的作用，地位结构特点，组成夹具的元件可以划分为以下几类： 1定位元件及定位装置； (2)夹紧元件及定位装置(或者称夹紧机构)； (3)夹具体； (4)对刀，引导元件及装置(包括刀具导向元件，对刀装置及靠模装置等)； (5)动力装置； (6)分度，对定装置； (7)其它的元件及装置(包括夹具各部分相互连接用的以及夹具与机床相连接用的紧固螺钉，销钉，键和各种手柄等)；每个夹具不一定所有的各类元件都具备，如手动夹具就没有动力装置，一般的车床夹具不一定有刀具导向元件及分度装置。反之，按照加工等方面的要求，有些夹具上还需要设有其它装置及机构，例如在有的自动化夹具中必须有上下料装置。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文102 卡盘卡盘2.12.1 卡盘概述卡盘概述图 2-1 卡盘卡盘是机床上用来夹紧工件的机械装置。利用均布在卡盘体上的活动卡爪的径向移动，把工件夹紧和定位的机床附件。卡盘一般由卡盘体、活动卡爪和卡爪驱动机构 3 部分组成。卡盘体直径最小为 65 毫米，最大可达 1500 毫米，中央有通孔，以便通过工件或棒料；背部有圆柱形或短锥形结构，直接或通过法兰盘与机床主轴端部相联接。卡盘通常安装在车床、外圆磨床和内圆磨床上使用，也可与各种分度装置配合，用于铣床和钻床上。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文112.22.2 卡盘分类卡盘分类从卡盘爪数上面可以分为：两爪卡盘，三爪卡盘，四爪卡盘，六爪卡盘和特殊卡盘。从使用动力上可以分为：手动卡盘，气动卡盘，液压卡盘，电动卡盘和机械卡盘。从结构上面还可以分为：中空型和中实型。下面主要介绍几种常用的卡盘。图 2-2 三爪卡盘（1）三爪卡盘 又称三爪自定心卡盘，它根据工件装夹部分的圆周确定工件的回转中心，但它的定心精度不是 很高。一般根据使用场合，在精车、磨削及使用万能分度头铣削精度较高零件等情况下，选用装夹精度较高的三爪卡盘，而在粗车和无形位精度要求的磨削、铣削等 加工中，使用装夹精度较低的三爪卡盘。 三爪卡盘装夹工件的原理是，利用卡盘扳手转动圆周上的三个伞齿中的任一个。从而带动平面螺纹转动并带动三个卡爪一齐移动，起到自定心装夹工件作用；从 机械结构上看，卡盘的三个伞齿具有相同功能，但是经过仔细检测，三个伞齿装夹工件的精度并不一样，相差也较大。 在车床上使用的三爪卡盘，常因细小切屑进入伞齿轮副和盘香扣内，河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文12致使卡爪松紧不一甚至卡死，同时也加剧零件磨损，影响正常的工作。为此，不得不将卡盘卸下进行清洗，十分麻烦。针对这一情况，将卡盘体的内孔车成外大里小斜度为 1的顺锥，使切屑碰到卡盘内孔时，得到一个向外飞戮的分力而甩出去。从而就大大减少了切屑进人卡盘内部的机会，使卡盘顺利正常工作。 卡盘嵌屑的另一个原因，是卡盘法兰止口高度不够，造成法兰盘与卡盘后而的压盖间隙过大，这要求在配制法兰时，使间隙控制在 0.1mm以内，以消除切屑的进入。图 2-3 四爪卡盘（2）四爪卡盘 四爪自定心卡盘全称是机床用手动四爪自定心卡盘，是由一个盘丝，四个小伞齿，一付卡爪组成。四个小伞齿和盘丝啮合，盘丝的背面有平面螺纹结构，卡爪等分安装在平面螺纹上。当用扳手扳动小伞齿时，盘丝便转动，它背面的平面螺纹就使卡爪同时向中心靠近或退出。因为盘丝上的平面矩形螺纹的螺距相等，所以四爪运动距离相等，有自动定心的作用。 四爪单动卡盘全称是机床用手动四爪单动卡盘，是由一个盘体，四个丝杆，一付卡爪组成的。工作时是用四个丝杠分别带动四爪，因此常见的四爪单动卡盘没有自动定心的作用。但可以通过调整四爪位置，装夹各种矩形的、不规则的工件，每个卡爪都可单独运动。（3）软爪卡盘河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文13 在车削批量较大的工件时，为了提高工件在加工时的定位精度和节约工件安装时的辅助时间，可利用软爪卡盘。为了根据实际需要随时改变爪面圆弧直径与形状，把三爪卡盘淬火的卡爪，改换为低碳钢、铜或铝合金卡爪。如卡盘爪是两体的，可把爪部换成软金属；如卡爪是一体的，可在卡爪上固定一个软金属块。 软爪卡盘的卡爪加工后，可以提高工件的定位精度，如是新三爪卡盘，工件安装后的定位精度小于 0.01mm。如三爪卡盘的平面螺纹磨损较严重，精度较差，换上软爪轻加工后，工件安装后的定位精度仍能保持在 0.05mm 以内。软爪卡盘装夹已加工表面或软金属，不易夹伤表面。对于薄壁工件，可用扇形爪，增大与工件接触面积而减小工件变形。软爪卡盘适用于已加工表面作为定位精基准，在大批量生产时进行工件的半精车与精车。 软爪卡盘正确的调整与车削，是保证软爪卡盘精度的首要条件。软爪的底面和定位台，应与卡爪底座滑配和正确地定位。软爪用于装夹工件的部分比硬爪加长(1015)mm，以备多次车削，并要对号装配；车削软爪的直径最好与被装夹工件直径一致，或大或小，都不能保证装夹精度。一般卡爪车削直径比工件直径大 0.2mm 左右，也即是被卡的工件直径，要控制在一定公差范围内；车削软爪时，为了消除间隙，必须在卡爪内或卡爪外安装一适当直径的圆柱或圆环，它们在软爪安装的位置，应和工件夹紧的方向一致，否则不能保证工件定位精度。当工件为夹紧时，圆柱应夹紧在卡盘爪里面进行车软爪爪面，当工件为涨紧时，圆环应安装在卡盘爪外面，车削软爪外面。 （4）电动卡盘 一种电动卡盘装置，涉及广泛应用于机械领域的一类夹持工件的通河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文14用夹具。由电动卡盘装置夹持功能单元，电动卡盘装置动力功能单元，电磁摩擦离合器组件，卡盘体外壳及电磁制动器组件等组成。当电磁制动器组件通电时，电动卡盘装置夹持功能单元与床头箱联接为一体且不旋转；电磁摩擦离合器组件通电，电动卡盘装置动力功能单元把旋转运动传递给卡爪夹紧或松开工件。加工过程中，仅电动卡盘装置夹持功能单元随主轴旋转，而电动卡盘装置动力功能单元不随主轴旋转。本发明与已有技术相比较，有效减少随主轴旋转部分零件数量及旋转的质量，有利于提高主轴动平衡质量，易于系列化和标准化设计制造、装置结构简单紧凑，便于安装和维护。（5）气动卡盘 它的性能优势主要表现在： 装夹迅速 提高工效 与手动卡盘相比，气动卡盘只需按一下按钮，瞬间即可自动定心，夹紧工件，且夹持力稳定可调，除提高工作效率外，还可实现一人操作多台数控机床，大大降低了人力资源成本，同时也减少了固定设备投入，广泛适用于批量性机械加工企业。另可根据客户需求订做难以装夹的异形件（如阀、泵等铸件）非标类气动夹具。 降低劳动强度 提升企业形象 使用气动卡盘，在提高生产效率的同时，既可大幅度降低工人的劳动强度，让您的企业成为体恤工人的典范，也可为企业人员招聘和提高产品市场竞争力增添新的亮点，还可以提高设备档次，提升企业整体形象，是超强度机械加工企业设备改良的首选品。 结构简单 安装方便 气动卡盘整套配置为卡盘、气压回转器和电控部分，安装时无须配河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文15拉杆，改变了传统气动和液压卡盘结构复杂、安装麻烦等不足（一般情况专业人员安装需 2 个工作日），用户通过阅读安装说明和示意图，1小时左右即可完成安装全过程，既可为广大用户节约高昂的安装费和制作成本，也为用户提高了机床运营效率。无需使用耗材 投资一步到位 与液压卡盘相比，气动卡盘结构简单，使用成本和故障率低，且环保无污染，主要以空气为动力源，仅一台 1 立方的气泵可同时操作 8-10台气动卡盘，而且气压回转器部分夹紧松开均无漏气现象，可节省气源，更减少了使用液压卡盘所发生的使用成本和维护成本（如液压油） ，让您的投资一步到位，是目前国内最经济实用的气动卡盘。 夹持力大 夹持范围广 气动卡盘自主创新，独特设计，改善了传统气动卡盘夹持力小、力量不稳定的缺点，如200 的气动卡盘正常夹持 45 号钢单边切削 5mm不打滑，并且夹持力稳定可靠、可调大小，客户可选配梳齿软爪、硬爪、定做异型爪等，并可根据工件尺寸自行调节梳齿位置以加工各类零件。 夹持精度高 使用寿命长 气动卡盘采用全封闭结构，零部件精挑细选，所有配合面均具有防尘功能，加之独到的选材和热处理工艺，大大超过手动卡盘的使用寿命（手动卡盘使用寿命一般为半年至 1 年） ，比优特气动卡盘维护使用得当，使用寿命可达 3 年以上，并能长期保持出厂精度，使您的投资长期保值，重复装夹精度一般为 0.01-0.03mm。 安全性、可靠性强 气动卡盘通过气压与斜楔角度产生力的转换，除夹持力大之外还具有超强的自锁功能，通过国家权威机构检测试验，3Mpa 水压试验卡盘河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文16结构不变形，所有零部件不受损，并且在断开气源的情况下，仍能牢牢夹紧工件进行切削，彻底为客户解决了安全性可靠性方面的。2.32.3 卡盘的型号卡盘的型号 机床用手动自定心卡盘按其与机床主轴端部的连接式分为短圆柱和短圆锥卡盘。 短圆柱卡盘一般通过过渡盘连接；短圆锥卡盘可与机床主轴端部直接连接，短圆锥卡盘连接又分为 A1、A2、C、D 四种连接形式。A2 型因为与机床主轴端部分外圈螺纹连接，所以强度较 A1 好，但因卡盘内部结构的限制，除小部分可选用外，大部分只能选用 A1 型可与机床主轴端部的内圈螺纺纹连接。C 型与机床主轴端部连接采用插销螺栓固紧，它属于快换卡盘的一种，可快速装卸。D 型与机床主轴端部边接采用拉杆，由主轴端部凸轮销紧，它属于快换卡盘的另一种。短锥卡盘的锥孔设计在卡盘的压盖上，并采用内外两圈螺钉与卡盘体装配在一起，形成封闭式结构，因此定心精度高、刚性好。悬伸短。目前国外机床主轴端部已广泛采用短圆锥，因此短圆锥卡盘就是机床选用唯一不可缺少的功能部件，国内依据国际标准，短锥卡盘已开始普及。短锥卡盘虽然比短圆柱卡盘价格相差 25%左右，但减过渡盘成本，实际差价不到 10%，而短锥卡盘的使用价值远高于短圆柱卡盘。短圆柱和短圆锥卡盘的卡爪结构分为整体爪和分离爪两种；整体爪基本爪和顶爪为一体的卡爪，与基爪是由圆柱头内六角螺钉连接，可调整为正爪或反爪使用。 分离爪又分为 A 型和 C 型两种： 比如 K11250 或 K11250C 又可分别表示： K11 250 A K11 250 C K72 系列四爪单动卡盘与机床主轴端部连接形式分为短圆柱和短圆锥两种；短圆锥连接采用 A2 型，因为 A2 型与机床主轴端部外圈螺纹连接强度好。 类别 功能 适用机床及附件 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文17K10 系列二爪自定心卡盘 两爪同步移动适用于夹持各种对称零件 普通车床、经济型数控车床、磨床、铣床、钻床及机床附件分度头回转台等 K11 系列自定心卡盘 三爪同步移动适用于夹挂轴类、盘类、等边三角形等零件 普通车床、经济型数控车床、磨床、铣床、钻床及机床附件分度头回转台等 K12 系列四爪自定心卡盘 四爪同步移动适用于夹持四方、四方形零件,也适用于轴类,盘类零件 普通车床、经济型数控车床、磨床、铣床、钻床及机床附件分度头回转台等 K72 系列四爪单动卡盘 一个卡爪可单独移动适用于夹持偏心零件和不规则形状零件 普通车床、经济型数控车床、磨床、铣床、钻床及机床附件分度头回转台等。2.42.4 卡盘的保养方法卡盘的保养方法 （1）为了常保车床卡盘常时间使用后，仍然有良好精度，润滑工作很重要。不正确或不合适润滑将导致一些问题，例如低压时不正常功能，夹持力减弱，夹持精度不良，不正常磨损及卡住，所以必须正确润滑卡盘。 （2）每天至少打一次二硫化钼油脂(颜色为黑色)，将油脂打入卡盘油嘴内直到油脂溢出夹爪面或卡盘内孔处(内孔保护套与连结螺帽处)，但如果卡盘高旋转或大量水性切削油于加工使用时，需要更多润滑，须依照不同情况来决定。 （3）作业终了时务必以风枪或类似工具来清洁卡盘本体及滑道面。 （4）至少每 6 个月拆下卡盘分解清洗，保持夹爪滑动面干净并给予润滑，使卡盘寿命增长。但如果切削铸铁每 2 个月至少一次或多次来澈底清洁，检查各部零件有无破裂及磨损之情形，严重者立刻更换新品。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文18检查完毕后，要充份给油，才能组立。 （5）针对不同工件，必须使用不同夹持方式或选择制作特殊夹具。三爪卡盘只泛用型一种挟治具，勉强使用它去夹不规则或奇怪工件，会造成卡盘损坏!若卡盘压力不正常，会使卡盘处于高压力下，或机台关机后卡盘还将工件夹住，这都会降低卡盘寿命!所以当你发现卡盘间隙过大时，必须立即更换新卡盘。 （6）使用具有防锈效果切削油，可以预防卡盘内部生锈，因为卡盘生锈会降低夹持力，而无法将工件夹紧。2.52.5 卡盘的修复方法卡盘的修复方法卡盘由于长时间的使用，卡爪内日磨损，往往呈喇叭形，且定心不好，影响工件的装卡和加工精度。为此，采用了研磨方法，对三爪卡盘卡爪的内口进行修复。这种方法简单、经济，使用效果好。 研磨时，先选择直径小于卡盘体内孔的砂轮，其磨料为白刚玉，粒度为 46#60#，安装在带有莫氏锥柄的磨杆上，以便于安装在车床尾座上。然后将卡盘爪移至与砂轮接触，开动车床，使卡盘以大于960r/min 的速度旋转，再驱动尾座手轮，使砂轮前后移动。往复研磨几次后，把卡爪适当收紧，这样反复研磨几次，视爪面都研磨好，即可。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文193 3 液压机构液压机构3.13.1 液压机构的概念液压机构的概念液压机构是用液压油做为能源来进行操作的。 目前，我国生产的 断路器用的液压机构采用储能常充压差动工作原理。高压油泵把油储存在储压器中，断路器的运动是由工作缸活塞操作，活塞的运动靠阀门控制。工作缸的左侧直接与储压筒的常压油相连接。 右边接阀门，也与高压油相连通，两侧均有高压油，但活塞两侧的受力面积不等，在这一压差作用下，活塞运动使开关合分闸。液压机构的优点是：（1）可以方便地实现频繁的往复运动；（2）能在大范围内方便地实现无级调速，而其结构则比常用的齿轮变速机构等简单得多；（3）便宜采用电液联合控制实现自动化；（4）结构紧凑且能获得很大的传动力或力矩；（5）液压机构的部件大多已系列化，标准化，因此便于设计制造。3.23.2 液压机构的分类液压机构的分类（1）按传动方式分为全液压与半液压。全体液：就是液压油直接操纵主触头进行合闸，省去了连动拉杆，减少了机构的静止阻力,速度快。半液压：液压油只到工作缸的一侧，操动活塞将液压能转化为机械河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文20能带动联动拉杆，使开关进行分、合闸。目前我国多采用此。（2）按其充压方式分为常充压和瞬间充压常充压：即分闸管道中，无论是合闸、分闸状态皆充高压油，而合闸管道中，仅在合闸状态才充高压，分闸状态管道中油压全部泄掉。瞬时充压：无论在合闸位置和分闸位置，在液压工作缸两侧 都是低压油，仅在动作过程中才充高压油。我国目前生产的属常高压半液油型液压机构。3.3 液压机构的结构液压机构的结构液压机构主要包括：机构箱、储压器、阀系统、工作缸、油泵、控制板等组成。 （1）机构箱：支撑整体机器及保护外壳。箱内底部设有加热器。5以下投入，20以上切断。 （2）储压器：液压机构的储能元件。油不可能压缩，能量靠压缩氮气储存。储压器采用高碳素钢管加工制成，内表面光洁度要求很高。而氮气是一种无色、无味气体，充入氮气可避免腐蚀损坏；另储压筒中可使用橡胶密封件。在氮气中老化慢，可提高使用寿命。使用的 N2 必须是高纯度的，纯度最低为 99.9%以上，最好的达到99.99%，含水量小于 30mg/C。 储压器分类:液压机构中使用的储压筒，在结构上分为双筒、单筒两种。单筒只河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文21有一个筒结构，活塞上部为氮气腔；下部为高压油腔。活塞上装有双向V 形密封器圈。它的特点是加工方便，密封性能好。缺点是氮气腔容积较小，断路器分合闸一次活塞下降行程较大。压力幅度变化也大，只适用于分合闸功要求不太大的断路器。双筒结构的储压筒，它由一只专用的储气缸和一个带活塞的储压筒并列组成，两筒之间由充气块联为一体。双筒的特点是储气容积可以做的较大，适用分合闸功要求较大的开关。此时分合闸操作时的油压变化幅度小。另该结构充气方便，无需专用充氮装置。缺点是结构复杂，氮气腔和外界密封面较多。储压筒活塞上部为什么必须加一定容积的航空液压油? 有两方面原因： 提高活塞上部氮气和下部液压油之间的密封性能。当活塞上部加入一定高度（2cm）的油后，形成了油封密封层。氮气就不直接作用于橡胶模范圈上，而是作用在油层上，气体不易渗漏至活塞下部。 液压油可以改善活塞上氮气侧密封圈上与筒壁间的润滑效果，在油中滑动而不易损坏。为什么要用航空液压油?液压操动机构是用油来作为机械能传递的媒介，但油粘大小油的影响很大，当油流截面一定时，油的粘度越大，单位时间内的油量就越小，工作缸活塞的运动速度就越慢。在 20以上时，航空液压油的粘度不比变压器油和透平油的粘度小，但在低温随着温度的降低，粘度增大的速率比其他油小的多（一年四季粘度变化不太大） ，所以，它能保证在允许的工作环境温度（35c40c）范围内，分合闸速度变化不大。另外润滑性能比较河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文22好。机构一般宜用 10航空液压油，而在东北地区宜用 20航空液压油。(3)阀系统：滤油器、放油阀、控制阀等。放油阀包括高压放油阀、低压放油阀。控制阀包括一级阀、二级阀。液压机构阀系统常见阀有钢球阀、锥阀、片状阀。钢球阀的结构、特点：简称球阀,它是靠钢球阀和阀座之间的一道密封线（实际为面）实现封闭的。它的封闭性能主要是： 由密封线与纵轴线的夹角 （钢球直径、阀孔直径的相对大小，Cos=d / D）钢球质量：园整度、光洁度阀座上密封线的密度和完整性密封面上的压强大小优点：采用标准件，加工量小。缺点：全自动翻转，密封线不固定。选球时必须选一级品，经过严格筛选。 阀座上的密封线一般用所配钢球放在阀孔上面敲击而成,宽度 0.15-0.2mm，而且清晰可见,不能有缺口。阀座上密封线与纵轴线夹角一般为 45较好。即阀孔直径与钢球直径之比约为 0.7。不能随变扩大阀孔或更换球的规格。阀口密封面上的压强要适当，压强小密封性能降低，压强大阀口易变形。阀口密封面的压强表现为高油压作用在钢球上的力。当阀孔直径和工作油压一定时，阀口面积越大，压强越小。密封面不能太宽。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文23锥阀的结构及特点：其原理与球阀相同，在锥阀芯上与阀座之间形成一到密封面。优点：导向性能好，不易自动翻动，密封面稳定。如果阀芯和阀座的同心度在允许公差内，可获得较好的密封性能，否则密封得不到保证。（它是我国初期液压机构大量使用球阀的原因）.锥阀的密封性能主要由阀心的锥面和阀座封口之间的密封宽度 H,密封面上压强大小，密封面的光洁度及清晰程度决定。通常，阀孔密封面是用磨床精加工成 90形成,并在阀孔略带很小的倒角。阀芯椎面与纵轴线的夹角一般为 45-60.当受压力大时，角度稍小一些为好。如：二级阀的锥阀芯由于受高压油作用的面积比较大，该角度为 45左右。而合分闸一级阀受压力较小，该角度宜大一些。阀口密封面是用所配阀芯配对研磨而成。配磨时，必须使锥阀芯上出现一道宽 0.15-0.2mm，清晰而完整的密封面。检修如更换新品，必须重新配磨。阀孔密封面不符合要求，可用车床将阀口重新加工，如没有条件，要更换阀座。 电磁阀结构性能有何要求？分合闸结构一级阀阀杆都是由分合闸电磁铁的铁芯所驱动 可以移动电磁阀。分闸一级阀钢球打开所需的作用 必须与所配电磁铁的吸力相匹配。目前国产所有型号液压机构的分合闸电磁铁线圈安匝数为 4000 左右 V=220v Ve=110v Ie=2A Ie=4A 作用力还应满足：当操作机构处在高工作油压时，分闸一级阀的动作电压 Vd65%Ve； 当机构处于低闭锁油压时，分闸一级阀最低动作电压 Vd30%Ve.河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文24结构上：分闸一级阀的阀孔直径为 3-3.5mm,钢球直径 5-5.5mm，当 D=3.5mm 和额定工作油压为 20 mp 时，作用力即为 98N，它相当于 50%Ve 时的电磁吸合力。机构的固有动作时间与分闸一级闸口的油流截面大直接关系，阀孔越大，在单位时间内流过的油量越多，动作时间越短。如 CY3 完善化之前，产品的分闸一级阀孔内径为 3mm，配 SW6I 开关时，动作时间不满足要求，改进时，将阀孔径增大到 3.5mm，阀座上的排油孔由一个增到二个，动作时间就能满足。阀口开距：要适当，一般为 11.5mm，阀口完全打开后的排油接面大与阀孔的截面，以防在阀口处因出现节流影响动作时间。也不宜过大，否则将有副作用。如：阀口关闭时间增长，复位弹簧过压等。对二级阀结构性能有哪些要求？二级阀采用零压动作原理：阀芯上部受压面积远大于其下部受压面积。 二级阀在完成合闸动作后，其阀芯上、下部同时受到液压油的作用，但因受压面积不同而保持在合闸位置。上阀口有足够的关闭力，以保证良好的密封性。具体结构还设置了自保护高压油补充回路。 CY3在阀系统外管路以形成补充油回路，并在回路中装有 0.5mm 的节流孔。CY4、CY5 则在二级阀锥阀芯上打一个直径 0.5mm 的小孔，使下部的高压油直接由该孔补充到上部合闸自保护腔中。油泵：将机械能变为液压能的能量转换装置，供给机构所需的高压油。为何用柱塞式油泵？ 目前使用的油泵在结构上有齿轮泵和柱塞泵两种。齿轮泵一般额河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文25定工作压力不超过 1Mpa，适用于压力不太高而流量大的场所。柱塞泵工作压力高，可达几十 Mpa，但打油量较少，适用于液压机构使用，因为液压机构油压都在 20Mpa 以上。储压筒的储压油容积只有 25005000cm3，要求从零表压打到额定油压时间不超过35min，打油量在 1500cm3/min 即可。双柱塞打油，电机旋转一周两次打油。工作缸：由缸体、活塞组成，将储压油中储存的气体势能转变为运动的机械能，供开关操作。接线板：辅助开关、中间继电器、压力表等。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文264 4 三爪卡盘螺旋摆动式液压缸三爪卡盘螺旋摆动式液压缸增力机构结构及原理设计增力机构结构及原理设计4.14.1 摆动式液压缸摆动式液压缸 图 4-1 摆动式液压缸压摆动马达又称液压摆动缸，是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件，结构简单、工作可靠。它是利用大螺旋升角的双螺旋副实现旋转运动的特殊液压执行装置，输出轴的螺旋棒与缸体固定，活塞内表面螺旋齿与螺旋棒的螺旋齿啮合，输出轴的螺旋棒表面形状与活塞外表面形状相同。因此，当活塞在转动套内液压力作用下，活塞既沿螺旋棒直线运动又转动，带输出轴的螺旋棒同时也随之转动。从而摆动运动得以实现。螺旋摆动缸具有结构紧凑、安全可靠、占位空间小，易于设计、输出扭矩和摆动角度大等优点。摆动式液压缸有单叶片和双叶片两种形式。定子块固定在缸体上，而叶片和转子连接在一起。根据进油方向，叶片将带动转子作往复摆动。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文27用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。摆动液压缸的输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比。4.24.2 摆动式液压缸的构成摆动式液压缸的构成摆动液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置与排气装置组成。缓冲装置与排气装置视具体应用场合而定，其他装置则必不可少。4.34.3 摆动式液压缸的设计原则摆动式液压缸的设计原则摆动式液压缸归根结底是液压缸的一种，故其设计可以参照普通液压缸的要求进行设计。液压缸的设计应注意以下几个原则：（1） 保证液压缸的输出扭矩、行程和输出转速满足要求。（2） 保证液压缸的每个零件有足够的强度。刚度和耐用性。（3） 在满足以上两个原则