开题报告-数控车床主轴卡盘液压系统设计

毕业设计(论文)开题报告题目：车床主轴卡盘液压装置设计院（系）机电工程学院专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号导师20XX 年3月7日

开题报告填写要求1．开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成。2．开题报告内容必须按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）填写并打印（禁止打印在其它纸上后剪贴），完成后应及时交给指导教师审阅。3．开题报告字数应在1500字以上，参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册，其中外文文献至少3篇），文中引用参考文献处应标出文献序号，“参考文献”应按附件中《参考文献“注释格式”》的要求书写。4．年、月、日的日期一律用阿拉伯数字书写，例：“2005年11月26日”。

1.毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）1.1题目背景现代制造技术向着高效率、高精密以及柔性制造方向发展，对数控机床及其夹具提出了高转速、高精度和柔性化要求。液压技术由于具有功率重量比大、响应速度快、易于实现标准化和自动化等特点，在工农业生产、航空航天以及国防建设等领域得到了广泛应用，为国民经济和社会生产力的发展发挥了不可磨灭的作用。在数控车床中，动力卡盘是最常用的工件夹具，它是机床电主轴与工件之间的连接接口，机床电主轴的转速、扭矩和旋转精度通过动力卡盘传递给工件。适应数控机床高速化发展的要求，液压动力卡盘从气动动力卡盘和电动动力卡盘中脱颖而出，成为中、高速数控机床的主流夹具。液压动力卡盘将液压传动技术和自定心卡盘技术结合为一体，利用液压传动功率密度比大的特点，具有夹紧力大、转速高、结构紧凑等优点。液压动力卡盘在数控机床中得到了非常广泛的应用，已成为中、高速数控车床、数控磨床以及数控车铣中心必不可少的基础性功能部件。1.2研究意义降低能耗，提高效率，适应环保需求，机电一体化，高可靠性等是液压气动技术继续努力的永恒目标，也是液压气动产品参与市场竞争是否取胜的关键，近年来，液压机技术发展迅猛，对作为其核心的液压系统的技术要求也愈来愈高。阀控液压系统由于其结构简单，响应速度高，造价低的特点广泛应用于中小功率伺服系统。但是阀控液压系统效率比较低，研究电液比例插装阀在阀控液压系统中的应用具有很大现实意义。同时我们可以把大学里所学的知识融会贯通，为以后学习和工作打下坚实的基础。1.3国内外相关研究情况随着数控机床的普及，全球高速高精度液压动力卡盘的需求量逐年增加，我国高速液压动力卡盘的需求量更是增长迅速，2008年我国液压动力卡盘的年需求量超过5万套，其中中高档液压动力卡盘占50%，受金融危机影响，低档液压动力卡盘的需求量降低，但中高档液压动力卡盘的需求量继续稳步增长。只是我国的液压动力卡盘技术相对落后，国产液压动力卡盘仅能满足中低端需求，中端液压动力卡盘的大部分国内市场被台湾企业占领，高端市场完全被欧洲和日本企业占领，进口的中高档液压动力卡盘占国内主机厂配套量的85%左右，形势非常严峻。为了迅速改变被动现状，应坚持以数控装备的需求为导向，选择市场容量大或市场占有率高、先进技术密集的数控机床用液压动力卡盘产品，进行国产化技术攻关和技术创新，重点突破关键共性技术。提高我国液压动力卡盘行业技术水平，缩小与世界先进水平的差距，满足国内巨大的市场需求。2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施2.1主要研究内容（1）完成车床主轴卡盘液压系统工作原理图的设计，以及工作原理的分析说明；（2）选择AutoCAD为设计开发工具，完成车床主机功能结构的总装设计；（3）完成车床主轴卡盘液压装置的液压站、液压缸等关键装置的设计。（4）主要参数如下表2.1.表2.1主要技术参数参数名称参数车床的切削用量0.1~0.3mm/r切削速度50~80m/min最大车削工件直径400mm最大加工长度350mm切削粗糙度Ra1.6~3.2μm2.2研究方案首先根据设计题目明确设计任务，了解车床主轴卡盘液压装置的工作原理、功能、工作环境以及国内外发展现状，理清设计思路和确定方向，拟定初步设计方案。

其次根据设计任务书给定参数和技术要求对卡盘液压装置整体结构设计、液压系统设计等要合理及满足生产要求，制造过程不易复杂，生产成本合理，制造过程安全，便于广泛应用批量生产。对液压系统要经过严格的设计、计算和校核。要满足可靠性设计，使用周期长等要求。

在设计过程中要按照制定的工作流程，运用各种方法和结合多门相关学科知识。在选用液压系统各部件设计时，拟定详细方案，认真分析其功能，明确个部分的结构。通过本次设计把所学各学科充分融会贯通在一起，最终完成设计任务。数控机床液压卡盘机械结构液压卡盘主要由油缸、活塞、卡圈、支承套、卡瓦座、碟形弹簧、卡瓦、保护套、防护罩、推力球轴承、密封圈等零件和标件组成。液压卡盘的工作原理：利用一个液压工作站提供工作动力，连接回转油缸完成伸缩动作，从而控制液压卡盘的夹紧与松开，电路进行系统连接，实现系统控制和人工控制两种方式并用。元件的精选配合同心度的安装，保证卡盘夹持精度。卡盘液压系统原理图如图2.1：图2.1卡盘液压系统原理图1.油箱；2.滤油器；3.液压泵；4.电机；5.单向阀；6.溢流阀；7、11.压力表；8、9.减压阀；10、12、14.电磁换向阀，13.单向节流阀；15.液压缸卡盘系统主要由3个二位四通换向阀10、12、14，两个减压阀8、9及一个液压缸组成。高压加紧1YA得电，3YA失电，换向阀10和12均位于左位，加紧力的大小可通过减压阀8调节，这时液压缸活塞左移使卡盘加紧，减压阀8的调定值高于减压阀9，卡盘处于高压加紧状态。液压卡盘可以实现自动加紧与松开运动，松开时，使1YA失电，2YA得电，阀12切换至右位。活塞右移，卡盘松开。数控车床卡盘电磁铁动作顺序表动作顺序电磁铁1YA2YA3YA卡盘正卡高压夹紧+--松开-+-低压夹紧+-+松开-++卡盘反卡高压夹紧-+-松开+-+低压夹紧-++松开+-+注：“+”表示磁铁通电；“-”表示磁铁断电3.本课题研究的重点及难点，前期已开展工作3.1研究的重点及难点拟定液压系统原理图是设计液压系统的关键，也是整个液压系统设计中最重要的一步，它是从油路原理上来具体体现设计任务中提出的各项性能要求的。拟定液压系统原理图包括两项内容：1.分析、对比选出合适的液压回路：根据工况图上压力、流量和功率的大小以及系统对温升、工作平稳性等方面的要求选择调速回路，调速回路一旦确定，快速回路也基本上就确定了，选择压力控制回路时，应该仔细推敲这种回路在选用时所考虑的问题以及各种方案的特点和适用场合；2.把选出的回路组成液压系统，常采用经验法。3.2前期已展开的工作查阅并下载相关资料，熟悉课本知识，了解车床主轴卡盘的液压装置的工作原理，并且完成开题报告。完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）4.1工作方案(1)明确液压系统的工作要求；（2）拟定液压系统的方案：根据液压系统的工作循环、工作环境、经济性等因素，油源类型的选择、液压回路的分析与确定、特殊元件的选定以及液压系统原理草图的绘制;（3）计算液压系统和选择液压元件：液压执行元件、液压动力元件、液压控制元件以及辅助元件，如：液压油箱、滤油器、压力表、温度表、流量表等；（4）对液压系统进行必要的性能验算；（5）绘制正式工作图和编写技术文件。4.2进度计划阶段应完成的主要任务备注第1~2周查阅收集相关资料，熟悉课本知识第3周完成开题报告第4~5周熟悉AutoCAD设计开发工具，确定总体系统方案第6~7周完成液压缸的设计第8~9周完成液压站和集成油路的设计第10~11周总计结构方案的详细设计及完善第12周完成外文翻译及中期报告第13~15周完成CAD零件图及装配图第16~17周整理资料、撰写毕业论文、准备答辩参考文献[1]周城.数控机床高速液压动力卡盘的研究[D].浙江大学,2011.[2]刘宝珠.数控车床液压卡盘的改造[J].制造技术与机床,2004,09:137-140.[3]杨建国.以数控车床为本体的液压实验台液压系统设计[J].机械,2015,03:51-55.[4]张志英.数控车床液压系统设计[J].机械制造与自动化,2010,01:33-35+60.[5]周城.数控机床高速液压动力卡盘的研究[D].浙江大学,2011.[6]周亚军.液压卡盘的工作原理及主要参数的设计[J].地质装备,2011,01:17-18+22.[7]王俊峰,张崴汉,刘宗军.三爪自定心液压动力卡盘研制与计算[J].一重技术,2003,01:19-20.[8]孙晓艳,左毅.数控车床液压卡盘的双压控制[J].制造技术与机床,1998,10:14.[9]沈健.液压动力卡盘的结构和性能分析[J].组合机床与自动化加工技术,2004,12:106-107.[10]张文亭.数控车床液压卡盘夹紧控制系统的研究[J].工业仪表与自动化装置,2014,02:74-76+86.[11]唐霞,谢利民.数控车床动力卡盘液压回路的控制与实现[J].液压与气动,2010,10:41-43.[12]郝春玲.基于液压系统的数控车床液压三爪卡盘改造研究[J].价值工程,2013,17:39-40.[13]魏喜新.液压技术手册.上海：上海科学技术出版社，2013，5[14]张利平.液压传动系统设计与使用.北京：化学工业出版社，2010.3[15]机械设计手册编委会.机械设计手册.北京：机械工业出版社，2004.8[16]JohnsonP.HelpYourFiltersSaveMoney.Hydraulics&Pneum