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4576-半闭环数控车床液压传动与控制设计【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】,闭环,数控车床,液压,传动,控制,节制,设计,机械,毕业设计,全套,资料,已经,通过,答辩

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编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 题目： 半 闭环数控车床液压 传动与控制设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923021 学生姓名： 陆文杰 指导教师： 许菊若 （职称： 副教授 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 无锡 太湖学院本科毕业设计（论文） 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 半闭环 数控车床液压传动与控制设计 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 91 学 号： 0923021 作者姓名： 陆文杰 2013 年 5 月 25 日 I 无锡 太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、 题目 半闭环数控车床液压传动与控制设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 课题来源：校企合作开发课题。选题依据：随着新型液压介质与相应元件的发展，液压传动向环保、高精度、低能耗与高效率方面发展，为了要适应此发展趋势，我们需要设计新 的液压传动原理来配合数控车床来进 一步的发展。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： （ 1）根据数控车床对液压部分的要求，完成液压系统图设计（控制卡盘 尾座 ）。 （ 2）设计完成尾座部分的装配图。 （ 3）设计该机床的液压站装配总图。 （ 4） 完成油箱设计。 5）完成设计说明书一分有必要的分析，计算，说明。 四、接受任务学生： 机械 91 班 姓名 陆文杰 五、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日 要 液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压传动和气压传动称为流体传动，是根据 17 世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。 如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。 液 压传动凭借与其他传动方式相比较具有独特的技术优势，应用领域几乎囊括了国民经济各工业部门。近 30 年来，由于控制技术、微电子技术、计算机技术、传感检测技术及材料科学的发展，极大的推动了液压传动与控制技术的发展，使其成为集传动、控制、计算机、传感检测、机电液为一体化的全新的自动控制技术。 本设计 根据液压系统的技术指标对数控 车床 液压 传动 系统进行整体方案设计，对其功能和工作原理进行动力分析和运动分析，初步确定了系统各回路的基本结构及主要元件，按照所给机构性能参数和液压性能参数进行元件的选择计算，通过对系统性能的验算和 发热校核，以满足该 车床 所要达到的要求。 关键词： 液压；数控车床；尾座 is to as to of is by 7th a is a in of a of by 0 to of of it a of of to of NC on s of to of of in to as to NC V 目 录 摘 要 . . 录 . V 1 绪论 . 1 究背景和意义 . 1 内外数控机床的发展现状 . 1 外数控机床发展现状 . 1 内数控机床发展现状 . 2 压传动的发展趋势 . 5 2 数控车床的介绍 . 7 控车床的总体方案 . 7 控车床总体布局图 . 7 3 数控车床对液压系统的要求 . 9 压控制的动作 . 9 盘的松开，卡紧 . 9 座套筒的伸缩运动 . 9 要设计的内容 . 10 压系统图 . 10 压站装置图 . 10 座设计 . 10 4 液压控制部分的设计 . 12 本方案的确定 . 12 路循环方式的分析与选择 . 12 速方案的分析与选择 . 13 路形式的分析和选择 . 13 压回路的分析，选择与合成 . 14 压原理图的拟定于设计 . 15 压装置的设计 . 17 压控制方式确定 . 17 压站设计 . 18 5 液压油箱的设计 . 19 压油箱有效容积的确定 . 19 压油箱的外形尺寸 . 19 压油箱的结构设计 . 19 板 . 19 油管与回油管 . 19 止杂质侵入 . 22 顶盖及清洗孔 . 24 压指示 . 25 压油箱得起吊 . 25 压油箱得防锈 . 25 压油箱的加热与冷却 . 25 6 结 论 . 27 致 谢 . 28 参考文献 . 29 附 录 . 30 半闭环数控车床液压传动与控制 1 1 绪论 究背景和意义 液压传动是以流体作为工作介质对能量进行传动和控制的一种传动形式。利用有压的液体经由一些机件控制之后来传递运动和动力。相对于电力拖动和机械传动而言，液压传动具有输出力大，重量轻，惯性小，调速方便以及易于控制等优点，因而广泛应用于工程机械，建筑机械和机床等设备上。 由于要使用原油炼制品来作为传动介质，近代液压传动技术是由 19 世纪崛起并蓬勃发展的石油工业推动起来的，最早实践成功的液压传动装置是舰船上的炮塔转位器，其后出现了液压六角车床和磨床，一些通用车床 到 20 世纪 30 年代末才用上了液压传动。第二次世界大战期间，在一些兵器上用上了功率大，反应快，动作准的液压传动和控制装置，大大提高了兵器的性能，也大大促进了液压技术的发展。战后，液压技术迅速转向民用，并随着各种标准的不断制订和完善，各类元件的标准化，规格化，系列化而在机械制造，工程机械，材料科学，控制技术，农业机械，汽车制造等行业中推广开来。由于军事及建设需要的刺激，液压技术日益成熟。 20 世纪 60 年代后，原子能技术，空间技术，计算机技术等的发展再次将液压技术推向前进，使它发展成为包括传动，控制，检测在内的一门完整的自动化技术，在国民经济的各个方面都得到了应用。如工程机械，数控加工中心，冶金自动线等。液压传动在某些领域内甚至已占有压倒性优势。 今天，为了和最新技术的发展保持同步，液压技术必须不断发展，不断提高和改进元件和系统的性能，以满足日益变化的市场需求。与世界上主要的工业国家相比，我国的液压工业还是相当落后的，标准化的工作有待于继续做好，优质化的工作须形成声势，智能化的工作则刚刚在准备起步，为此必须急起直追，才能迎头赶上。可以预见，为满足国民经济发展需要，液压技术也将继续获得飞速的发展，它在各个工也部门中的应 用越来越广泛。 在这样一种背景下，我的课题选择为 半闭式数控 车床液压 液压传动与控制 设计，用以提高生产效率，产品质量，降低工人劳动强度及降低企业成本。此外，力求完成课题之余，熟悉国内外数控技术及数控机床的现状及发展趋势 ,增强对如何发展民族数控机床产业的感性认识。 内外数控机床的发展现状 从 20 世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控 机床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求 100%检验的零件。数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。 外数控机床发展现状 以美、德、日三国为例简述国外数控机床的发展现状。美、德、日三国是当今世上在数控机床科研、设计、制造和使用上，技术最先进、经验最多的国家。因其社会条件不同，无锡太湖学院学士学位论文 2 各有特点。 （ 1） 美国的数控发展史 美国政府重视机床工业，美国国防部等部门因其军事方面的需求而不断提出机床的发展方向、科研任务 ,并且提供充足的经费，且网罗世界人才，特别讲究 “效率 ”和 “创新 ”，注重基础科研。因而在机床技术上不断创新，如 1952 年研制出世界第一台数控机床、 1958年创制出加工中心、 70 年代初研制成 1987 年首创开放式数控系统等。由于美国首先结合汽车、轴承生产需求，充分发展了大量大批生产自动化所需的自动线，而且电子、计算机技术在世界上领先，因此其数控机床的主机设计、制造及数控系统基础扎实，且一贯重 视科研和创新，故其高性能数控机床技术在世界也一直领先。当今美国生产宇航等使用的高性能数控机床，其存在的教训是，偏重於基础科研，忽视应用技术，且在上世纪 80代政府一度放松了引导，致使数控机床产量增加缓慢，于 1982 年被后进的日本超过，并大量进口。从 90 年代起，纠正过去偏向，数控机床技术上转向实用，产量又逐渐上升。 （ 2）德国的数控发展史 德国政府一贯重视机床工业的重要战略地位，在多方面大力扶植。于 1956 年研制出第一台数控机床后，德国特别注重科学试验，理论与实际相结合，基础科研与应用技术科研并重。企业 与大学科研部门紧密合作，对数控机床的共性和特性问题进行深入的研究，在质量上精益求精。德国的数控机床质量及性能良好、先进实用、货真价实，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密数控机床。德国特别重视数控机床主机及配套件之先进实用，其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功能部件，在质量、性能上居世界前列。如西门子公司之数控系统，均为世界闻名，竞相采用。 （ 3）日本的数控发展史 日本政府对机床工业之发展异常重视，通过规划、法规 (如 “机振法 ”、 “机电法 ”、 “机信等 )引导发展。在重视人才及机床元部件配套 上学习德国，在质量管理及数控机床技术上学习美国，甚至青出于蓝而胜于蓝。自 1958 年研制出第一台数控机床后， 1978 年产量 (7342台 )超过美国 (5688 台 )，至今产量、出口量一直居世界首位 (2001 年产量 46604 台，出口 27409台，占 59%)。战略上先仿后创，先生产量大而广的中档数控机床，大量出口，占去世界广大市场。在上世纪 80 年代开始进一步加强科研，向高性能数控机床发展。日本 司战略正确，仿创结合，针对性地发展市场所需各种低中高档数控系统，在技术上领先，在产量上居世界第一。该公司现有职工 3674 人，科研人员超过 600 人，月产能力 7000 套，销售额在世界市场上占 50%，在国内约占 70%，对加速日本和世界数控机床的发展起了重大促进作用 。 内数控机床发展现状 我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，中国于 1958 年研制出第一台数控机床，发展过程大致可分为两大阶段。在 1958 1979 年间为第一阶段，从 1979 年至今为第二阶段。第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识，在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、终因表现欠佳，无法用于生产而停顿。主要存在的问题是盲目性大，缺乏实事求是的科学精神。在第二阶段从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术，从日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奥、韩国、半闭环数控车床液压传动与控制 3 台湾省共 11 国 (地区 )引进数控机床先进技术和合作、合资生产，解决了可靠性、稳定性问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。通过六五期间引进数控技术，七五期间组织消化吸收 “科技攻关 ”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速， 1998 2004 年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为 尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从 2002 年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国 2004 年中国机床主机消费高达 美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显， 70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控 ,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数 控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距。 在 20 余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术 支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。存在的主要问题包括：缺乏象日本 “机电法 ”、 “机信法 ”那样的指引；严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。 我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过 “六五 ”期间引进数控技术， “七五 ”期间组织消化吸收科技攻关 ”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速， 1998 2004 年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为 尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从 2002 年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国， 2004 美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显， 70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺 、数控 ,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距。 2003 年开始，中国就成了全球最大的机床消费国，也是世界上最大的数控机床进口国。目前正在提高机械加工设备的数控化率， 1999 年，我们国家机械加工设备数控华率是 8，目前预计是 15 20之间。 车、铣、刨、磨、镗、钻、电火花、剪板、折弯、激光切割等等都是机械加工方法，所谓机械加工，就是把金属毛坯零件加工成所需要的形状，包含尺寸精度和几何精度两个 方面。能完成以上功能的设备都称为机床，数控机床就是在普通无锡太湖学院学士学位论文 4 机床上发展过来的，数控的意思就是数字控制。给机床装上数控系统后，机床就成了数控机床。当然，普通机床发展到数控机床不只是加装系统这么简单，例如：从铣床发展到加工中心，机床结构发生变化，最主要的是加了刀库，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是铣、镗、钻的功能。我们一般所说的数控设备，主要是指数控车床和加工中心。 我国目前各种门类的数控机床都能生产，水平参差不齐，有的是世界水平，有的比国外落后 10 15 年，但如果国家支持，追赶起来也 不是什么问题，例如：去年，沈阳机床集团收购了德国西思机床公司，意义很大，如果大力消化技术，可以缩短不少差距。大连机床公司也从德国引进了不少先进技术。上海一家企业购买日本著名的机床制造商池贝。 近几年随着中国制造的崛起，欧洲不少企业倒闭或者被兼并，如马毫、斯滨纳等。日本经济不景气，有不少在 80 年代很出名的机床制造商倒闭，例如：新泻铁工所。数控设备的发展方向六个方面：智能化、网络化、高速、高精度、符合、环保。目前德国和瑞士的机床精度最高，综合起来，德国的水平最高，日本的产值最大。美国的机床业一般。中国大 陆、韩国。台湾属于同一水平。但就门类、种类多少而言，我们应该能进世界前 4 名。数控系统由显示器、控制器伺服、伺服电机、和各种开关、传感器构成。目前世界最大的三家厂商是：日本发那客、德国西门子、日本三菱，其余还有法国扭姆、西班牙凡高等。国内有华中数控、航天数控等。国内的数控系统刚刚开始产业化、水平质量一般。高档次的系统全都是进口。华中数控这几年发展迅速，软件水平相当不错，但差就差在电器硬件上，故障率比较高。华中数控也有意向数控机床业进军，但机床的硬件方面不行，质量精度一般。目前国内一些大厂还没有采用华中数控的。 广州机床厂的简易数控系统也不错。我们国家机床业最薄弱的环节在数控系统。机床精度（ 1）机械加工机床精度分静精度、加工精度（包括尺寸精度和几何精度）、定位精度、重复定位精度等 5 种。（ 2）机床精度体系 目前我们国家内承认的大致是四种体系：德国 准、日本 准、国际标准准、国标 标和国际标准差不多。（ 3）看一台机床水平的高低，要看它的重复定位精度，一台机床的重复定位精度如果能达到 准 .、统计法 ),就是一台高精度机床，在 准 .、统计法 )以下，就是超高 精度机床，高精度的机床，要有最好的轴承、丝杠。（ 4）加工出高精度零件，不只要求机床精度高，还要有好的工艺方法、好的夹具、好的刀具。 目前世界著名机床厂商在我国的投资情况（ 1） 2000 年，世界最大的专业机床制造商马扎克（ 宁夏银川投资建了名为 “宁夏小巨人机床公司 ”的机床公司，生产数控车床、立式加工中心和车铣复合中心。机床质量不错，目前效益良好，年产 600 台，目前正在建 2 期工程，建成后可以年产 1200 台。（ 2） 2003 年，德国著名的机床制造商德马吉在上海投资建厂，目前年组装生产数控车床和立式 加工中心 120 台左右。（ 3） 2002 年，日本著名的机床生产商大隈公司和北京第一机床厂合资建厂，年生产能力为 1000 台，生产数控车床、立式加工中心、卧式加工中心。（ 4）韩国大宇在山东青岛投资建厂，目前生产能力不知。（ 5）台湾省的著名机床制造商友嘉在浙江萧山投资建厂，年生产能力 800 台 。民营企业进入机床行业情况（ 1）浙江日发公司， 2000 年投产，生产数控车床、加工中心，年生产能力 300 台。（ 2） 2004 年，浙江宁波著名的铸塑机厂商海天公司投资生产机床，主要是从日本引进技术，目前刚开始，起点比较高。（ 3） 2002 年，西安北村投产，名字像日半闭环数控车床液压传动与控制 5 本的，其实老板是中国人，采用日本技术，生产小型仪表数控车床，水平相当不错。军工企业技改情况军工企业得到国家拨款开始于当年 “大使馆被炸，后来台湾阿扁上台后，大规模技改开始了，军工企业进入新一轮的技改高峰，我们很多军工企业开始停止购买普通设备。尤其是近 3 年来，我们的军工企业从欧洲和日本买了大批量的先进数控机床。也从国内机床厂哪里采购了大批普通数控机床，国内机床厂商为了迎接这次大技改，也引进了不少先进技术，争取军工企业的高端订单。早在几年前，我国就已经把国防事业提到了和经济发展一样的高度 上，我们要建立和经济发展相适应的国防能力，相信再过 10 年，随着我国国防工业和汽车行业的发展，我们国家会诞生世界水平的机床制造商，也将会超越日本，成为世界第一机床生产大国 。 压传动的发展趋势 a. 液压传动的优点 ： （ 1）体积小、重量轻，例如同功率液压马达的重量只有电动机的 10% 20%。因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击； （ 2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无级调速，且调速范围最大可达 1： 2000(一般为 1： 100）。 （ 3）换向 容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换； （ 4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制； （ 5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用 寿命 长； （ 6）操纵控制简便，自动化程度高； （ 7）容易实现过载保护。 （ 8)液压元件实现了标准化、系列化、通用化、便于设计、制造和使用。 b. 液压传动的缺点 : （ 1）使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁； （ 2）对液压元件制造精度要求高，工 艺复杂，成本较高； （ 3）液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平； （ 4）液压传动对油温变化较敏感，这会影响它的工作稳定性。因此液压传动不宜在很高或很低的温度下工作，一般工作温度在 60范围内较合适。 （ 5）液压传动在能量转化的过程中，特别是在节流调速系统中，其压力大，流量损失大，故系统效率较低。 （ 6）由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格的传动比。 通过液压传动优缺点比较并且随着世界 技术不断迅速发展，各部门对液压传动提出更高要求，液压传动与电子技术配合在一 起广泛应用于智能机器人 、海洋开发、宇宙航行、地震预测与各种伺服系统， 使液压传动的应用提高到一个崭新高度。 液压传动是根据 17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。 目前，液压传动发展的动向，概括有以下几点： 无锡太湖学院学士学位论文 6 （ 1）节约能源，发展低能耗元件，提高元件效率； （ 2）发展新型液压介质和相应元件，如发展高境保护，降低液压元件噪声； （ 3）进一步发展电气 高控制性能 和操作性能； （ 4）重视发展密封技术，防止漏油； （ 5）重视液压油的污染控制； 其他方面，如元件微型化、复合化和系统集成化的趋势仍在继续发展，对液压系统元件的可靠性设计、逻辑设计，与电子技术高度结合，对故障的早期诊断、预测以及防止失效的早期警报等都越来越受到重视。 半闭环数控车床液压传动与控制 7 2 数控车床的介绍 本课题是对数控车床的液压传动部分的研究设计，应此先完成数控车床的总体方案设计。 控车床的总体方案 （ 1）车床为机，电，液三位一体，按照人体工程学宜人化进行布局设计，全封闭防护，操作简捷，使用方便。 （ 2）机床采用卧式车身， 45倾斜导轨布局形式，以利于排屑。床身为整体高刚性结构。 （ 3）矩形轨道，采用宽支撑窄导向的设计以增强运动的平稳性。 （ 4）床身左端为主轴箱，其结构简单，无齿轮传动，主轴由交流调速主轴电机驱动，机床在低速下也具有高功率输出，恒功率区宽。机床可以无级调速和恒线速度切削，有利于降低端面加工时的表面粗糙度，且便于选取最能发挥刀具切削性能的切削速度。 （ 5）主轴轴承为超精密角接触 球轴承和双列圆柱滚子轴承以保证主轴的刚度和精度。主轴轴承采用高润滑，低温度，热变形小。 （ 6）机床纵向和横向运动均采用交流伺服电机，它们两者均直接采用消隙联轴器把电机与滚珠丝杠连接起来。纵向驱动直接安装在纵向床身导轨之间。电机采用直接配有脉冲解码器的，可以直接反应滚珠丝杠的精度。机床采用节歇润滑系统对床身轨道，床鞍和滚珠丝杠等部件集中润滑。 （ 7）机床卡盘采用液压控制。液压夹紧油缸为高速卡盘液压缸。卡盘为高速液压卡盘。卡盘的松紧由控制面板上的按钮来控制。 （ 8）机床尾座亦采用液压控制。通过液压油来控制尾 座套筒的进退，它是由控制面板上的按钮来控制的。 （ 9）车床的床鞍溜板导轨上装有 8 位的电动轨塔刀架，具有分度转位快，平稳可靠，无渗透等优点。分度控制采用编码器和接近开关，电气设计上增加了双保险安全保护环节以确定电机的安全，换刀准确。 （ 10）机床配有自动对刀仪，通过接触式传感器，可以快而准确的测出刀具安装时的偏差值，传输给计算机系统，在加工时可以进行刀具的自动补偿。 （ 11）机床具有良好的扩展性，机床配有排屑器，实现自动排屑。机床配有防护外壳。（ 12）机床数控系统配有日本 6T 统。 控车床总体布局图 无锡太湖学院学士学位论文 8 部分主要部件名称： 1 窗玻璃 23 精密滚珠丝杠（ Z 轴） 2 尾架顶尖 24 Z 向拖板 3 液压尾架 25 X 向拖板 4 通油管 26 电动刀架 5 排屑装置 28 机壳 7 移门 29 带轮 8 主轴 30 张紧轮 9 液压卡盘 33 冷却泵源 10 主轴箱 34 减压阀 13 主电机 38 电气柜 14 接头 40 底板 15 回转油缸 41 油箱 16 楔形带 42 油箱部件 17 同步带 43 电动机（液压站） 半闭环数控车床液压传动与控制 9 3 数控车床对液压系统的要求 压控制的动作 盘的松开，卡紧 数控车床一般用液压卡盘来夹紧工件。液压卡盘通常都配备有未经淬火的卡爪，即所谓软爪。软爪分为内夹和外夹两种形式，卡盘闭合时夹紧工件的软爪为内夹式软爪，卡盘张开时撑紧工件的软爪为外夹式软爪。如图 1 所示，软爪 1 是以端面齿槽与卡爪座 3 定位，通过螺钉和卡爪座中的 T 型螺母，固定在卡爪座 3 上。液压卡盘工作时，通过改变在卡爪座上的位置来改变液压卡盘的夹紧 尺寸。 螺母 图 1 液压卡盘 在加工批量较大的轴类或盘类零件时，为防止工件以加工表面，保证工件被夹持面和被加工面的同轴度要求，须将液压卡盘软爪的夹持面车削一下。车削内夹式软爪的传统方法如图 1 所示，先在液压卡盘软爪内侧夹持一个圆形支撑板 5 来支撑软爪，然后再对软爪的夹持面进行车削加工，使软爪夹持面直径尺寸与工件被夹持部位直径尺寸大致相等。为使软爪行程的中央部位成为夹持工件的位置，车削夹持尺寸不同的软爪就要用不同直径尺寸的支撑板，因此车削内夹式软爪 前，需要准备多种不同尺寸的支撑板。因为软爪内侧夹持有支撑板，软爪的夹持面不可能全部被车削加工，而且加工尺寸一旦过量，就得更换新的支撑板对软爪重新进行加工。车削软爪时，支撑板被夹持在软爪内侧，而液压卡盘实际工作时，工件却被夹持在软爪外侧。由于软爪被支撑的位置不同，实际夹持工件时软爪夹持面将变成喇叭口形状，从而影响工件的可靠定位和夹紧。 座套筒的伸缩运动 用于长轴类零件的加工以及钻孔、扩孔等。数控车床一般有手动尾座和可编程尾座两种。尾座套筒的动作与主轴互锁，即在主轴转动时，按尾座套筒退 出按钮，套筒不动作。只有在主轴停止状态下，尾座套筒才能退出，以保证安全。 无锡太湖学院学士学位论文 10 要设计的内容 压系统图 拟定液压系统原理图是液压系统设计的一个重要步骤。这一步的工作就是根据主机要求的性能和执行元件的动作要求，正确选择基本回路，并将这些基本回路进行有机的组合，以形成完整的液压系统。设计液压系统图要注意以下几个问题 : (1)组合基本回路时，注意防止回路间可能存在的相互干扰。 （ 2）要确保液压系统安全可靠 液压系统运行中可能出现的不安全因素是多种多样的，如负载的异常变化、操作 人员的误操作等，所以必须考虑相应的安全回路或措施，确保人身和设备的安全。 (3)液压系统设计应符合标准化、系列化和通用化要求 为缩短设计周期，降低成本，应尽量采用标准化元件，至少应使自行设计的元件减少到最低限度，且自行设计的元件其参数也应符合“三化”要求。 压站装置图 液压系统原理图确定之后，根据所选用的液压元件、辅件，便可进行液压装置的结构设计。 1) 液压装置的结构形式 液压装置按配置形式可分为分散配置和集中配置两种。 分散配置是将液压系 统的动力源、控制及调节装置按主机的布局分散安装，主要用于行走机械。这种形式的优点是节省安装空间，缺点是安装及维修较复杂。 集中配置将液压系统的动力源、控制及调节装置集中安装在主机外，即集中设置所谓的液压站，主要用于固定设备。这种形式的优点是装配及维修方便，缺点是单独设置液压站，占地面积较大。 2) 液压元件的配置形式 液压元件的配置形式可分为管式、板式与集成配置三种。 (1)管式配置 将管式元件直接用管接头和油管连接，多用于分散装置系统。这种形式安装麻烦，管路部分压力损失较 大，但排除故障较容易。 (2)板式配置 将板式元件与其连接底板用螺钉固定在平板上，个元件之间的油路连接仍用管接头和油管，优点是元件拆装方便。 (3)集成配置 借用于某种专用或通用的辅助件，将板式元件组合在一起。有箱体式、集成块式和叠加式三种形式。 由于集成配置为无油管连接，节省了管接头和油管，减低了压力损失，且结构紧凑、元件拆装方便，外形美观，所以在液压系统中广泛应用。 座设计 尾座是卧式车床的重要附件，其主要作用是为轴类零件定心，同时具有辅助支撑和夹紧的功 能。数控卧式车床的尾座采用的是整体式结构，整体式结构尾座由尾座体、套筒、芯轴结构、套筒液压测力装置、尾座和套筒移动机构、尾座和套筒夹紧与放松结构及液压装置等组成，芯轴结构选用高精度的进口轴承支承，动、静刚度好，精度高。套筒和尾座的移动均为机动，套筒和尾座的夹紧、放松均采用碟形弹簧夹紧，液压放松的机动夹紧、半闭环数控车床液压传动与控制 11 放松结构，夹紧力足够大，安全可靠，工人操作简单、方便、效率高。其优点在于： （ 1）刚度高、抗震性能好，精度高，精度保持性好，整体式尾座，将分体式尾座上、下体合为一个尾座整体，采用整体式箱形结构设计， 经有限元分析、计算，通过对尾座内部筋板的合理布置，提高了尾座的刚度和固有频率，尾座采用高强度低应力铸铁铸造，经良好的时效处理，热变形小，在承受最大工件重量和最大额定切编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 相 关 资 料 题目： 半闭环数控车床液压传动与 控制设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923021 学生姓名： 陆文杰 指导教师： 许菊若 （职称： 副教授 ） （职称： ） 2013年 5月 25日 目 录 一、毕业设计（论文）开题报告 二、毕业设计（论 文）外文资料翻译及原文 三、学生 “毕业论文（论文）计划、进度、检查及落实表 ” 四、实习鉴定表 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 开 题 报 告 题目： 半闭环 数控车床液压传动 与控制设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923021 学生姓名： 陆文杰 指导教师： 许菊若 （职称： 副教授 ） （职称： ） 2012年 11 月 25日 课题来源 校企合作开发课题 科学依据 （包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等） 随着世界 技术不断迅速发展，各部门对液压传动提出更高要求，液压传动与电子技术配合在一起广泛应用于智能机器人 、海洋开发、宇宙航行、地震预测与各种伺服系统， 使液压传动的应用提高到一个崭新高度。 液压传动是根据 17 世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高 低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。 1795 年英国约瑟夫布拉曼，在伦敦用水作为介质，以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机。 1905 年将工作介质水改为油，有进一步得到改善。 第一次世纪大战后液压传动广为应用，特别是 1920 年以后，发展更为迅速。液压元件大约在 19 世纪末 20 世纪初的 20 年间，才开始进入正规的工业生产阶段。 1925 年维克斯发明了压力平衡式叶片泵，为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础， 20 世纪初康斯坦丁尼斯克对能量波动传递所进行的理论及实际的研究； 1910 年对液压传动夜里连轴节液力变矩器等方面的贡献，是这两方面领域得到了发展。 我国液压技术在 50 年代刚刚兴起， 60 年代得到较大的发展。 76 年制定了元件型诺，设计了部分基型，近十几年液压技术得到普遍应用，目前应用范围之广，已涉及到各个领域。 在国际市场，德国、美国、日本等几个国家基本掌控了先进液压传动。但我国相对较落后，可是最近发展迅速，逐渐追上德国、美国、日本等几个国家基本掌控了先进液压传动的脚步。 目前，液压传动发展的动向，概括有以下几点： （ 1） 节约能源，发展低能耗元件，提高元件效率； （ 2） 发展新型液压介 质和相应元件，如发展高水基液压介质和元件，新型石油基液压介质； （ 3） 注意环境保护，降低液压元件噪声； （ 4） 进一步发展电气 高控制性能和操作性能； （ 5） 重视发展密封技术，防止漏油； （ 6） 重视液压油的污染控制； （ 7） 其他方面，如元件微型化 、复合化和系统集成化的趋势仍在继续发展，对液压系统元件的可靠性设计、逻辑设计，与电子技术高度结合，对故障的早期诊断、预测以及防止失效的早期警报等都越来越受到重视。 研究内容 (1) 明确工作循环并做工况分析。 (2) 明确主机的具体性能要求，进行负载分析和运动分析。 (3) 拟定液压系 统原理图。确定系统的回路方式执行元件及液压泵类型调速调压及换向方式。 (4) 液压元件选择。 (5) 液压系统验算。压力计算系统容积效率计算和发热估算。 (6) 液压系统主要元件设计。 (7) 绘制图纸并编写设计说明书。 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析 研究办法：通过查阅专业文献资料初步掌握数液压传动与控制的相关知识； （ 2）结合前期工作及其所掌握的理论知识对液压系统进行设计，并完成其应用前景的研究。（ 3）图纸绘制以及进行整个液压系统设计的审查，编写设计计算说明书 可行性分析：对平面布置简明、合理。 研究计划及预期成果 20012 年 11 月 12 日 12 月 25 日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书。 2013 年 1 月 11 日 3 月 5 日：填写毕业实习报告。 2013 年 3 月 8 日 3 月 14 日：按照要求修改毕业设计开题报告。 2013 年 3 月 15 日 3 月 21 日：学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。 2013 年 3 月 22 日 4 月 11 日： 液压系统图的 设计。 2013 年 4 月 12 日 4 月 25 日： 尾座及液压站的设计 。 2013 年 4 月 26 日 5 月 20 日：毕业论文撰写和修改工作。 预期成果： 预期成果设计出符合机械厂要求的通用型的，半闭环数控车床液压传动与控制系统并且满足生产需要。 特色或创新之处 设计过程中要重视设计方法和设计工具的现代化，积极推广应用价值工程。 通过阅读大量的资料，参考一系列液压传动，设计出尽量使液压传动的可靠性，加工精度，变速范围，操作宜人性，工作效率及防护结构适合实际使用 已具备的条件和尚需解决的问题 根据调研情况，半闭式数控车床液压系统图已经确定，尾座也设计完成。 尚需解决的问题： 采用半闭环 控制其调式比开环要复杂，设计上也要有其自身的特点，技术难度较大。 指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日 教研室（学科组、研究所）意见 教研室主任签名： 年 月 日 系意见 主管领导签名： 年 月 日 英文原文 ) as a be to is to Of is of of is a of To of So or is in of to do in is : 1, is a of to to 2, 3, to a or is to of of of as is to of ) of in in of of an of in of in to to of to of of to of of as as of to of of to of so is in of at of is a it to 3) it of to In us of of in of 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