【正文】 ................... 23 零件圖的技術(shù)與工藝分析 ............................................. 24 安排工序的原則 ............................................... 24 工藝階段的劃分 ............................................... 24 集成塊的工藝路線的擬定 ............................................. 25 機(jī)床，刀具 ，量具 及其夾具的選擇 ..................................... 26 機(jī)床的選擇 ................................................... 26 刀具和量具的選擇 ............................................. 26 夾具的選擇 ................................................... 26 結(jié)論 ...................................................................... 27 參考文獻(xiàn) .................................................................. 28 附錄 ...................................................................... 29 致謝 ...................................................................... 30 第一章 緒論 1 第 1 章 緒論 選題目的和意義 液壓系統(tǒng)是由若干液壓閥有機(jī)的組合在一起， 根據(jù)參考文獻(xiàn) [1]可知 各液壓 系統(tǒng) 間的連接方式有：管式連接、板式連接、集成式連接。 管式連接時(shí)管路交錯(cuò)，所占空間大，易造成漏油和滲入空氣。 板式連接時(shí)油管多，易造成縫隙，不易檢查故障，工藝較復(fù)雜。 集成式液壓系統(tǒng)（ Integrated Hydraulic Manifold SystemIHMS）的出現(xiàn)，從結(jié)構(gòu)上講，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變的緊湊，減少了管路連接和接頭，增加了系統(tǒng)的柔性，使系統(tǒng)方便控制，利于標(biāo)準(zhǔn)化；從性能上講，減少了系統(tǒng)的泄漏，減少了系統(tǒng)的震動(dòng) 和功率損失，因此，基于集成塊的集成式液壓系統(tǒng)已經(jīng)是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的趨勢(shì)。 根據(jù)參考文獻(xiàn) [2]相比較而言，選擇集成式連接有它獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)： （ 1）可利用原有的板式元件組合成各種各樣的液壓回路，完成各種動(dòng)作的要求； （ 2）由于液壓塊向空間發(fā)展，縮小了液壓設(shè)備的占用面積； （ 3）以塊內(nèi)孔道代替管道，簡(jiǎn)化了管路連接，便于安裝和管理； （ 4）縮短了管路，基本消除了漏油現(xiàn)象，提高了液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性； （ 5）如果變更回路，只要更換液壓塊即可，靈活性大，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化，便于成批生產(chǎn)。 本課題所研究的是臥式單面多軸組合鉆床液壓系 統(tǒng)集成塊 及其加工工藝 的設(shè)計(jì)，同時(shí)借助 solidworks 軟件輔助，完成液壓集成塊的回路 及其加工工藝的 設(shè)計(jì)。 國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 國(guó)際上利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行液壓系統(tǒng)和元件輔助設(shè)計(jì)工作，開(kāi)發(fā)出各類液壓 CAD 軟件數(shù)十種，目前研發(fā)出了具有自動(dòng)設(shè)計(jì)孔道，校核孔道和任意剖視圖等功能的軟件，同時(shí)還將人工智能和 CAD 技術(shù)相結(jié)合用以解決集成塊的元件布局和孔道設(shè)計(jì)問(wèn)題。 國(guó)內(nèi)液壓 CAD 技術(shù)研發(fā)起步比較晚，但是已取得很大發(fā)展，目前各大學(xué)府已經(jīng)成功研制出集成塊 CAD 三維造型技術(shù)，例如大連理工大學(xué)開(kāi)發(fā)出面向集成式液壓系統(tǒng)的YCADJ 軟件包，包括原理圖設(shè)計(jì)、閥體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等內(nèi)容，并采用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)計(jì)工藝孔。同時(shí)在此基礎(chǔ)上建立了基于特征的零件產(chǎn)品模型，對(duì)液壓集成塊的開(kāi)發(fā)做了一定研究。 隨著三維 CAD 軟件的普及應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)基于三維 CAD 軟件的液壓集成塊設(shè)計(jì)，液壓集成塊油路智能優(yōu)化設(shè)計(jì)，油路聯(lián)通關(guān)系的校核等進(jìn)行了廣泛的研究。 運(yùn)城學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 第 2 章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 設(shè)計(jì) 技術(shù) 要求 系統(tǒng)主要的技術(shù)參數(shù)和工作任務(wù)： （ 1）實(shí)現(xiàn)工件定位、夾緊、夾緊行程； （ 2）滑臺(tái)進(jìn)給系統(tǒng)的工作循環(huán)為：快進(jìn)、工進(jìn)、快退以及拔銷松開(kāi)。 工作臺(tái)快 進(jìn)速度： ；快退速度： ；工進(jìn)速度： ； 工進(jìn)行程： 200mm；最大行程 320mm； 運(yùn)動(dòng)部件的重量為 30000N； 機(jī)床上有主軸 16 個(gè)，加工 mm 的孔 14 個(gè)， 的孔 2 個(gè)。刀具材料為高速鋼，工件材料為鑄鐵，硬度為 240HBS； 采用平導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)為 ，動(dòng)摩擦系數(shù)為 ；工作臺(tái)加減速時(shí)間不大于 。 系統(tǒng)性能要求： （ 1）夾緊后在工作中突然停電，要保證安全可靠，當(dāng)油路壓力瞬時(shí)下降時(shí)，夾緊缸應(yīng)保證夾緊力不變； （ 2）滑臺(tái)由快進(jìn)轉(zhuǎn) 換為工進(jìn)時(shí)，動(dòng)作換接要平穩(wěn)可靠； （ 3）當(dāng)工作臺(tái)鉆削時(shí)，速度應(yīng)平穩(wěn)；鉆透時(shí)，工作臺(tái)不能前沖。 系統(tǒng)工況分析 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行工況分析可以了解執(zhí)行元件的速度、負(fù)載變化規(guī)律，更進(jìn)一步方便確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)。 機(jī)床的工作循環(huán)為快進(jìn) → 工進(jìn) → 快退 → 制動(dòng)，根據(jù)參考文獻(xiàn) [1]中其工作循環(huán)圖如圖21 所示。 圖 21 臥式單面多軸組合鉆床的動(dòng)力滑臺(tái)及定位、夾緊機(jī)構(gòu)示意圖 第 2 章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 3 負(fù)載分析 負(fù)載分析中，暫不考慮回油腔的背壓力和液壓缸的密封裝置產(chǎn)生的摩擦阻力（可在確定系統(tǒng)的機(jī)械效率中加以考慮）。 因工作部件是臥式放置，重力的水平分力為零，這樣需要考慮的力有：夾緊力，導(dǎo)軌摩擦力，慣性力。 工作負(fù)載 LF 對(duì)于金屬切削機(jī)床液壓系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，沿液壓缸軸線方向的切削力即為工作負(fù)載 。 切削負(fù)載 (確定切削負(fù)載應(yīng)具備機(jī)械切削加工方面的知識(shí) )用高速鋼鉆頭 (單個(gè) )鉆鑄鐵孔時(shí)的軸向切削力 Ft(單位為 N)為 )H B S( DsF ? （ 21） 式中： D——鉆頭直徑，單位為 mm； s——每轉(zhuǎn)進(jìn)給 量，單位為 mm／ r； HBS——鑄件硬度。 根據(jù)組合機(jī)床加工特點(diǎn)，鉆孔時(shí)主軸轉(zhuǎn)速 n 和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 s 按 ―組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) ‖?。? 對(duì) 的孔： n1=360r／ min， s l=／ r； 對(duì) 的孔： n2=550r／ min， s 2=／ r； 所以，系統(tǒng)總的切削負(fù)載 Ft 為： 0 . 8 0 . 6 0 . 8 0 . 6F t = 1 4 x 2 5 . 5 x 1 7 . 4 x 0 . 1 4 7 x 2 4 0 + 2 2 5 .5 . 0 0 . 0 9 6 = 3 7795Nｘ x 9 x x 2 4 0 令 Ft=FL=37795N 摩擦阻力負(fù)載 Ff 阻力負(fù)載主要來(lái)自于工作臺(tái)的機(jī)械摩擦阻力，分為靜摩擦阻力 fsF 和動(dòng)摩擦阻力 fdF 兩部分。導(dǎo)軌的正壓力等于動(dòng)力部件的重力，則 啟動(dòng)時(shí)，靜摩擦阻力 ： fsF = NF?? （ 22） = 30KN? =6KN 運(yùn)動(dòng) 后，動(dòng)摩擦阻力： fdF = NF?? （ 23） = 30KN? =3KN 慣性負(fù)載 aF 最大慣性負(fù)載取決于移動(dòng)部件的質(zhì)量和最大加速度，其中最大加速度可通過(guò)工作臺(tái)最大移動(dòng)速度和加速時(shí)間進(jìn)行計(jì)算。已知啟動(dòng)換 向時(shí)間為 ，工作臺(tái)最大移動(dòng)速度，即快進(jìn)速度為 min/m ，快退速度為 min/m ，因此慣性負(fù)載可表示為： 運(yùn)城學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 tvmFa ???? （ 24） =23 0 0 0 5 .5 / m in9 .8 / 0 .2Nm Nm s s? =1402N ? 如果忽略切削力引起 的顛覆力矩對(duì)導(dǎo)軌摩擦力的影響，并假設(shè)液壓缸的機(jī)械效率w? =, 根據(jù)上述負(fù)載力計(jì)算結(jié)果，可得出液壓缸在各個(gè)工況下所受到的負(fù)載力和液壓缸所需推力情況，如表 21 所示 ： 表 21 液壓缸總運(yùn)動(dòng)階段負(fù)載表（單位： N ） 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)確定 工作壓力可根據(jù)負(fù)載大小及裝備類型來(lái)初步確定， 根據(jù) 參考文獻(xiàn) [2]中表 23 和表 24可得知，組合機(jī)床液壓系統(tǒng)最大負(fù)載約為 時(shí)宜選 5MPa 。 表 22 按負(fù)載選執(zhí)行元件的工作壓力 負(fù)載 / KN 5 5~10 10~20 20~30 30~50 50 工作壓力 / MPa ~1 ~2 ~3 3~4 4~5 ≥5 工況 負(fù)載組成 負(fù)載值 /N 推力 /N 啟動(dòng) fsFF? 6000 6667 加速 FaFF ?? fd 4402 4891 快進(jìn) fdFF? 3000 3333 工進(jìn) Lfd FFF ?? 40795 45328 快退 fdFF? 3000 3333 制動(dòng) FaFF ?? fd 1598 1776 第 2 章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 5 表 23 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力 機(jī)械類型 機(jī) 床 農(nóng)業(yè)機(jī)械、小型工程機(jī)械、建筑機(jī)械、液壓鑿巖機(jī) 液壓機(jī)、大中型挖掘機(jī)、重型機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械 磨床 組合機(jī)床 龍門刨床 拉床 工作壓力MPa ~2 3~5 2~8 8~10 10~18 20~32 液壓缸由于系統(tǒng)往返速度不一樣，故采用單桿雙作用液壓缸，并且采用活塞桿固定液壓缸體隨 滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的常用安裝形式。 初算活塞面積 A 為 : PFA? 453285MPa? 329 10 m??? （ 25） 初算活塞直徑為 ?AD 4?34 9 10???? 107mm? （ 26） 根據(jù)參考文獻(xiàn) [3]中查表，按標(biāo)準(zhǔn)取 110D mm? 初算活塞桿直徑 根據(jù)快進(jìn) 1v 、快退 2v 相等 d/D=,可得 出活塞桿直徑 110 77d ? ? ?， 根據(jù)參考文獻(xiàn) [3]查中表，按標(biāo)準(zhǔn)取 80d mm? 無(wú)桿腔面積 21 41 DA ?? 221 3 .1 4 1 1 04 cm? ? ? ? （ 27） 有桿腔面積 )(41 222 dDA ?? ? 221 3 .1 4 (1 1 0 8 0 )4? ? ? ? ? （ 28） 、流量和功率 快進(jìn)時(shí)液壓缸雖然作差動(dòng)連接（即有桿腔與無(wú)桿腔均與液壓泵的來(lái)油連接），但連接管路中不可避免地存在著壓降 P? ，且有桿腔的壓力必須大于無(wú)桿腔，估算時(shí)取 MPa?? ,根據(jù)參考文獻(xiàn) [4]中表 24 可得知回油路設(shè)置背壓閥的系統(tǒng) 背壓力為運(yùn)城學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 ~ ,因此選回油腔壓力為 。則可估算出液壓缸各工作階段中的壓力、流量和功率，如表 25 所示。 表 24 執(zhí)行元件背壓力 系統(tǒng)類型 背壓力 /MPa 簡(jiǎn)單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) ~ 回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng) ~ 回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng) ~ 用補(bǔ)油泵的閉式回路 ~ 回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械 ~3 回油路較短且直接回油 可忽略不計(jì) 表 25 液壓缸工作循環(huán)各階段壓力、流量和功率計(jì)算表 工況 推力39。F /N 回油腔壓力2P /MPa 進(jìn)油腔壓力1P /MPa 輸入流量??min/Lq 輸入功率P/Kw 計(jì)算公式 啟動(dòng) 6667 0 —— —— ? ? ? ?1 m 2 1 2//p F A p A