【正文】 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 1 第一章 緒論 隨著我過經(jīng)濟的迅速發(fā)展，作為是 “ 世界工廠 ” 之稱的中國，制造也迎來了發(fā)展的春天，然 而，自主創(chuàng)新能力的不足，工業(yè)基礎(chǔ)的薄弱，特別是制造業(yè)人才的缺乏都成為影響和制約我 過工業(yè)快速發(fā)展的瓶頸， 這些也是我國是制造大國卻不是制造強國的原因， 商務(wù)部長薄熙來 曾說過我們需要出口幾百萬件衣服才能買得起一架波音客機， 我們的總理溫家寶也多次強調(diào) 發(fā)展制造業(yè)， 發(fā)展職業(yè)教育的急迫性和重要性。 國家也為職業(yè)教育提供了大量的資金及優(yōu)惠 政策以鼓勵其發(fā)展，作為祖國未來的建設(shè) 者，我們肩負著振興祖國工業(yè)，追趕先進的重任， 我相信，我們制造業(yè)將在我們這一代人身上發(fā)展壯大并逐步縮小與歐美日發(fā)達國家的差距。 泵在機械產(chǎn)品中是很重要而且應(yīng)用很廣泛的一種零部件，諸如汽油泵、變頻泵、液壓泵、潛 水泵、隔膜泵、轉(zhuǎn)向助力泵、雙作用葉片泵等，起作用是其他部件所不能取代的，故而選擇 與泵密切相關(guān)的泵蓋作為設(shè)計的主題， 在本次的設(shè)計過程中查閱了大量相關(guān)的工藝方面的書 籍資料， 綜合比較選擇最好的設(shè)計方案， 在完成此次設(shè)計任務(wù)中得到老師及同學(xué)們的大力幫 助，在此想他們表示衷心的感謝。 由于個人水平有限和 經(jīng)驗的不足，加之資料不夠全面，設(shè)計中難免存在錯誤和缺陷，還望讀 者給予指點更正。 零件的作用 題目所給定的零件是液壓油泵的泵蓋。屬于蓋體類零件，它和其他零件一起裝配液壓泵的一個腔體結(jié)構(gòu)用來儲存，輸入分配液壓油。工作中，零件內(nèi)表面要受到液壓力的沖擊，因此對零件的剛度有一定的要求，零件的 A面要與其他零件相配合的表面，要有一定的尺寸精度和形位精度。 零件的工藝分析 該零件圖主要由平面、外輪廓、孔系、凸臺、腰槽等組成。 其中孔的表面粗糙度要求比較高，該工件材料為硬鋁（ LY12），切削性能好， 從圖上要求看出，加工部分分別為橢圓形和方形凸臺、腰形槽和 Φ 30H7 的孔。其中凸臺輪廓曲線為非圓河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 2 曲線，需要用宏指令（參數(shù)）編程處理，Φ 30mm 的孔由于精度要求高，可以采用鉆— 擴 — 粗鏜 — 半精鏜 — 精鏜的加工方法。在加工過程中要保證表面粗糙度要求。也要提高裝夾高度，并且要滿足垂直度和平行度要求。 選擇加工機床 由于加工部位多，需要多種刀具，換刀次數(shù)較多，因此選用立式三坐標(biāo)數(shù)控銑加工中心較為合適。 工件裝夾 用平口虎鉗裝夾工件。 (2)選擇加工方法 ①上下表面的粗糙度可選擇“粗銑 —— 精銑”方案。 ②要注意孔加工方法 的選擇：孔加工前為了便于鉆頭引正，先用中心鉆加工中心孔，然后再鉆孔。內(nèi)孔表面的加工方案在很大程度上取決于內(nèi)孔表面本身的尺寸精度和粗糙度。對于精度較高、粗糙度值較小的表面，一般不能加工到規(guī)定尺寸而要劃分加工階段逐步進行。 (3)確定裝夾方案 該零件毛坯的外行比較規(guī)則，在加工上下表面、臺階面及空系時，選用平口虎鉗夾緊。銑削外輪廓時，要選好定位方式 (4)確定加工順序及走刀路線 按照“基面先行、先面后孔、先粗后精”的原則確定加工順序。 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 3 (5)刀具選擇 ① 零件上下表面采用端銑刀加工，根據(jù)側(cè)吃刀量選擇端銑刀直 徑，使銑刀工作時有合理的切入 /切出角；且銑刀直徑應(yīng)盡量包容工件整個加工寬度，以提高加工精度和效率，并見減小相鄰兩次進給之間的接刀痕跡。 ②臺階面及其輪廓采用立銑刀加工，銑刀半徑只受輪廓最小曲率半徑限制。 ③孔加工各工步的刀具直徑根據(jù)加工余量忽然孔徑確定。 (6)切削用量選擇 選擇主軸轉(zhuǎn)速與進給速度時，先查切削用量手冊，確定切削速度與每齒進給量，然后計算主軸轉(zhuǎn)速與進給速度 (7)擬定數(shù)控銑削加工工序卡片 為了更好的指導(dǎo)編程和加工操作，把該零件的加工順序、所用刀具和切削用量等參數(shù)編入泵蓋零件數(shù)控加工工序卡片中。 河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 4 單位名稱 mm 產(chǎn)品名稱或代號 零件名稱 零件圖號 xxx 泵蓋 xxx 工序號 程序編號 夾具名稱 使用設(shè)備 車間 xxx xxx 平口虎鉗 加工中心 xxx 工步號 工 步 內(nèi) 容 刀具號 刀 具 規(guī) 格 主 軸 轉(zhuǎn) 速 進 給 速 度 切 深 1 粗銑凸臺 T02 216。20 800 160 4 2 精銑凸臺 T02 216。20 1100 176 3 打中心孔 T03 216。120 1400 50 5 4 鉆孔 T04 216。3 500 60 30 5 鉆孔 T05 216。13 200 60 30 6 精銑腰槽 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 5 7 T06 216。28 1400 170 8 粗鏜孔 T07 216。2538 200 60 38 9 半精鏜孔 T07 216。2538 200 60 38 10 精鏜孔 T07 216。2538 300 40 38 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 6 刀具和切削用量的選擇 伺服驅(qū)動器的發(fā)展除了直接與伺服電動機的發(fā)展相適應(yīng)外，主要依 賴于電力電子 器件、微電子技術(shù)的發(fā)展。電力電子器件是組成大功率電子裝置的核心，對整個裝置的性能、體積、重量和價格的影響非常大。 第 一 代電力電子器件的代表是門極不可關(guān)斷的晶閘管 (SCR)，由它構(gòu)成的變流裝置用于早期的直流伺服系統(tǒng)中，存在響應(yīng)慢和低速脈動大的缺點。 第二代的代表是雙極性全控器件大功率晶體管 (GTR)及其模塊化結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于直流電動機、交流電動機的驅(qū)動中，在中小容量的范圍內(nèi)取代了晶閘管的地位。但 GTR存在門極控制電流大、高頻開關(guān)損耗大、二次擊穿的缺點，致使驅(qū)動電路復(fù)雜，裝置體積大，效率低。 產(chǎn)品名稱或代號 零 件 名稱 平 面 零件 零件圖號 圖號 序號 刀具號 刀具規(guī)格名稱 數(shù)量 加工表面 備注 1 T02 216。20 的高速立銑刀 1 凸臺 2 T03 216。120 的高速立銑刀 （或鍵槽銑刀） 1 打中心孔 3 T04 216。3 的高速鋼中心鋸 1 鉆孔 4 T05 216。13 的高速鋼麻花鉆 1 粗銑腰槽 5 T06 216。28 的高速鋼麻花鉆 1 精銑腰槽 6 T07 216。2538的高速鋼鏜孔刀 1 鏜孔 編制 審核 批準(zhǔn) 共頁 第 頁 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 7 第三代電力電子器件 的主要特點是電壓門極控制，驅(qū)動的平均功率小，其代表器件為 IGBT，它集中了 MOSFET和 GTR的優(yōu)點，既有 MOSFET高輸入阻抗、高速開關(guān)特性，又具有 GTR大電流密度、低導(dǎo)通壓降的特性。 IGBT電力電子器件發(fā)展至今，性能更趨優(yōu)良，容量不斷提高，己經(jīng)成為伺服驅(qū)動器的首選功率開關(guān)器件，使伺服驅(qū)動器 PWM開關(guān)頻率提高到 10KHZ以上，從而實現(xiàn)了伺服驅(qū)動器的高頻化，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，而且對降低電動機噪聲、減小轉(zhuǎn)矩脈動極為有利，在性能上獲得較大的改善。電力電子器件的應(yīng)用難點在于設(shè)計合理的驅(qū)動和保護電路，新一代的智 能功率模塊(IPM)是集功率器件 IGBT、驅(qū)動電路、檢測電路和保護電路于一體，實現(xiàn)過流、短路、過熱、欠壓保護，模塊包含三相橋逆變器，從而使裝置體積縮小，可靠性提高。 DSP 在交流伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用 微處理器的應(yīng)用把伺服驅(qū)動器推向數(shù)字化的發(fā)展新階段，使伺服驅(qū)動器的實現(xiàn)手段發(fā)生了根本性變化。 80年代初，伺服系統(tǒng)開始使用 Z80等通用型微處理器，并輔以相當(dāng)數(shù)量的外圍接口電路構(gòu)成實時控制系統(tǒng)。 Intel公司 1987年推出 8OC196系列單片機，在功能和速度提高的同時，抗干擾及可靠性也有可較大提高，能滿足數(shù) ?；旌闲退欧?qū)動器的要求，實現(xiàn)位置、速度的數(shù)字控制。由于伺服系統(tǒng)應(yīng)用廣泛 ,國外公司還推出一些專用微處理器，有 Intel的 8O196MC系列、 NEC的 PD783系列和日立的SH7000系列，它們都具有帶死區(qū)功能的三相 PWM發(fā)生器、光電編碼器輸入接口、 A/D轉(zhuǎn)換器、豐富的 I/O和中斷資源。這類微處理器基本上滿足高性能交流伺服驅(qū)動的需要，但由于市場的原因，價格比較昂貴。 九十年代初， DSP開始在交流伺服系統(tǒng)中出現(xiàn)，主要有 TI公司的 TMS320系列、MOTOROLA公司的 68000系列以及 NEC公司的 PD7720系 列等等。 DSP是一種高速的微處理器，其最大特點就是運算速度非常快，它比目前的 16/32位微處理器的運算速度至少快一個數(shù)量級，而且它內(nèi)部也集成了足夠豐富的外設(shè)模塊。因此，具有很強運算處理能力的 DSP能滿足電流環(huán)的實時控制的高要求。 近年來，各種集成化的單片 DSP的性能越來越完善，軟件和開發(fā)工具也越來越多，越來越好，價格卻大幅度下滑。目前低端產(chǎn)品已接近單片機的價格水平，且具有更高的性能價格比，從而使得 DSP器件及技術(shù)更容易使用，價格也能夠為廣大用戶接受。越來越多的單片機用戶開始選用 DSP器件來提高產(chǎn)品性能， DSP器件取代高檔單片機河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 8 的時機己經(jīng)成熟。而且隨著 DSP在各行各業(yè)中的廣泛普及，專業(yè)人才方面的供需矛盾也會很快解決。 與單片機相比 DSP器件具有以下優(yōu)點 : l) DSP具有更高的集成度，更快的 CPU，更大容量的存儲器，內(nèi)置有波特率發(fā)生器和FIFO(First In First Out)緩沖器。提供高速、同步串口和標(biāo)準(zhǔn)異步串口。有的片內(nèi)集成 CAN控制器及 A/D和采樣 /保持電路，可提供 PWM(PulseWidthModulation)輸出。此外，有的片內(nèi)集成了 CAN控制器，為伺服系統(tǒng)進行 實時通訊并進一步構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)提供了條件。 2) DSP器件為精簡指令系統(tǒng)計算機 (RISC)器件，大多數(shù)指令都能在一個指令周期內(nèi)完成，并且通過并行處理技術(shù)，使一個指令周期內(nèi)可完成多條指令。 DSP采用改進的哈佛結(jié)構(gòu)，具有獨立的程序和數(shù)據(jù)存儲空間，允許同時存取程序和數(shù)據(jù)。內(nèi)置高速的硬件乘法器，增強的多級流水線，使 DSP器件具有高速的數(shù)據(jù)運算能力。而單片機多為復(fù)雜指令系統(tǒng)計算機 (CISC)，多數(shù)指令要 23個指令周期來完成。單片機采用馮 .諾依曼結(jié)構(gòu)，程序和數(shù)據(jù)在同一空間存取，同一時刻只能單獨訪問指令或數(shù)據(jù)。 ALU只能做加法，乘法需要由軟件來實現(xiàn)，因此占用較多的指令周期，也就是說速度比較慢。所以，結(jié)構(gòu)上的差異使 DSP器件比 16位單片機單指令執(zhí)行時間快 810倍，完成一次乘加運算快 1630倍。簡單地說，就是 DSP器件運算功能強，而單片機的事務(wù)處理能力強。 己的實力，推出電機控制器專用 DSPTMS320LF24Ox。 新的 TMS320LF240x DSP采用 T320C2x16位定點 DSP內(nèi)核，處理速度達每秒 3000萬條 (30MIPS)，集成了兩個電機控制事件管理器，后者的特點是可以最佳方式實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)向的電子控制 。該器件利用 TI的可重用 DSP核心技術(shù)，顯示出 TI 的特殊能力 —— 通過在單一芯片上集成一個 DSP核及其數(shù)字和混合信號外設(shè)件，制造出面向各種應(yīng)用的 DSP方案。 TMS32OLF240x是專門用于數(shù)字電機控制器的專用 DSP系列，可支持電機的轉(zhuǎn)向、指令的產(chǎn)生、控制算法的處理、數(shù)據(jù)交流和系統(tǒng)監(jiān)控等功能。集成化 DSP核、最佳化電機控制器事件管理器和單片式 A/D設(shè)計等諸多因素加在一起，就可提供一個單芯片式數(shù)字電機控制方案。 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 9 采用基于 DSP的電機專用集成電路的另一個好處是，可以降低對傳感器等外圍器件的要求。通過復(fù)雜的算 法達到同樣的控制性能，降低成本，可靠性高，有利于專利技術(shù)的保密。 伺服系統(tǒng)發(fā)展趨勢 根據(jù)目前國內(nèi)外的研究及使用狀況，可歸納出以下幾種發(fā)展趨勢： 1)交流化 從伺服電動機的比較可以看出，交流伺服系統(tǒng)的優(yōu)勢明顯，隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，新一代高性能微處理器的不斷推出，可以預(yù)見，在不遠的將來交流伺服系統(tǒng)將最終取代直流伺服系統(tǒng)。交流伺服系統(tǒng)又有兩大發(fā)展方向 : 一個方向是向高性能的全數(shù)字化、智能化軟件伺服的方向發(fā)展，這就交流伺服系統(tǒng)的發(fā)展主流，代表其發(fā)展的水平和主導(dǎo)方向，以滿足高精度數(shù)控機床、機器人、特種加工裝備精細進給的需要。與此相反，另一個方向是使用簡單、低成本、少維護的交流伺