【正文】 還涉及了尾座精度、尾座體表面粗糙度、尾座與機床形位公差、底面及立導(dǎo)向面形位公差。還包括尾座體、套筒的設(shè)計、頂尖、尾座孔系的設(shè)計、尾座導(dǎo)軌的設(shè)計，撓度、轉(zhuǎn)角、液壓缸內(nèi)徑及壓板處螺栓直徑、鎖緊力的計算及校核。設(shè)計完成了系37 / 40統(tǒng)中的尺寸計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計，并對其進行一系列的校核，各項性能指標(biāo)完全滿足要求，說明設(shè)計的結(jié)構(gòu)是合理的。立導(dǎo)向面是與尾座底面上垂直的平面，在尾座的設(shè)計中不僅要求尾座可在導(dǎo)軌上橫向移動，同時為了加工錐體或其它形狀的零件，還需要尾座體在底板上作縱向移動，通過安裝在尾座底板上的螺栓與固定在尾座體下部的螺母孔相旋合使尾座體上部偏移。 底面及立導(dǎo)向面形位公差的確定尾座體底面設(shè)計精度的高低是尾座安裝在機床上以后定心精度高低的重要影響因素。而由于尾座對機床其它部件的幾何形狀誤差將導(dǎo)致在對工件的加工過程中使工件的尺寸、形狀精度降低，嚴(yán)重影響加工后工件的質(zhì)量。因而其表明粗糙度值大致取；尾座體兩端都有配合要求，因此我們選擇粗糙度值取 ； 尾座底面和立導(dǎo)向面同樣具有較高的形位精度，表面粗糙度多采用 并刮研。同時在實際工作經(jīng)驗不足的情況下還要注意表面粗糙度數(shù)值與形狀公差值的協(xié)調(diào)關(guān)系，結(jié)合有關(guān)表面粗糙度數(shù)值選用的實例作參考來初步確定尾座體各部位的表面粗糙度數(shù)值的大小。在選擇表面粗糙度的數(shù)值大小時還應(yīng)當(dāng)根據(jù)零件的功能要求和經(jīng)濟性結(jié)合有關(guān)的選用原則。此外粗糙度對接觸剛度、密封性、產(chǎn)品外觀及表面腐蝕能力等都有明顯的影響。同時粗糙度還影響到配合性質(zhì)的穩(wěn)定性。這種零件表面上具有的較小間距和峰谷所組成的微觀幾何特征稱為表面粗糙度。其長度可以根據(jù)尾座體和螺栓所在尾座體來確定，圖上有三個螺栓分別取 170mm，180mm，190mm。??d?于是可得 ][439。FN180??34 / 40由 可知作用在下箱體上的壓力Nf???fN??從而可得轉(zhuǎn)動凸輪軸端的方形部分所需要的力至少為 ，那么作用在每個螺栓上的力為 39。為了滿足加工后的工件的精度要求，在工件重量較大和切削力較大的情況下機床不發(fā)生共振，取軸向力 。由于螺栓需支撐的強度比較大并且其長度大于 160，而 M16 的螺栓的長度最高為 160，因此我們選 M20 的螺栓，下面我們來確定連接螺栓的直徑。?01.?rad5.? 壓板處螺栓的選擇及校核在機床尾座上通過一組兩個相同的螺栓連接尾座和導(dǎo)軌的，并用壓板固定。mm 撓度的計算 (32)EIPl3?? = =?許用撓度［ ］ ～ , [ ], 在范圍之內(nèi)。如果使用普通的圓軸不能拉動拉桿，起不到固定尾座的作用。2 偏心軸的設(shè)計在尾座的后半部分，有個手柄是短暫的控制尾座在導(dǎo)軌上的運動，即使尾座停在導(dǎo)軌上，此原理離不開偏心軸，首先偏心軸固定在尾座體上，手柄固定在安裝偏心軸的套筒上，當(dāng)搖動手柄時，手柄帶動偏心軸，偏心軸通過拉桿 29 使壓板 2 壓緊壓板 3，壓板3 緊緊壓在導(dǎo)軌上使尾座停止。推薦表面粗糙度值選擇 。安裝莫氏錐柄的套筒部32 / 40與尾座孔的配合精度要求最高，配合間隙很小，制造成本也高，最適合于不回轉(zhuǎn)的精密滑動配合，精度等級多用于 IT5～IT7 級。由于套筒的尺寸較大，又和尾座體有配合要求，所以要保證套筒的直線度和圓柱度，可選直線度為 、圓柱度為 。因此，我們分別確定其配合等級。其一，套筒與尾座體的配合，其二，套筒與頂尖、尾座活塞軸的配合。在對套筒上的滑鍵槽以及尾座上的安裝孔的設(shè)計中不僅需要保證滑鍵槽的對稱度要求,還要保證裝鍵孔對套筒孔中心軸線的對稱度和垂直度,因此在設(shè)計中結(jié)合有關(guān)原則和實際經(jīng)驗,初步確定安裝滑鍵的孔對套筒孔的對稱度要求為 。(2)使滑鍵在滑動中順利?；I槽的長度主要和滑鍵在套筒上的位置有關(guān)。在尾座上設(shè)計滑鍵的主要目的是防止頂尖在工作時轉(zhuǎn)動。本課題的設(shè)計中尾座套筒孔的兩端采取了一定的密封性設(shè)計,因此可采用比較簡單的壓配式注油杯系統(tǒng)來進行間歇性的潤滑即滿足尾座體孔和套筒、滑鍵與滑鍵槽的潤滑要求。采用潤滑油來潤滑時,潤滑油膜可起到緩沖，吸熱的功能；而采用膏狀的潤滑脂，即可防止內(nèi)部的潤滑劑的外泄，又可阻止雜質(zhì)侵入，避免加劇零件的磨損,起到密封作用。摩擦不僅損壞配合表面的品質(zhì)，31 / 40而且會導(dǎo)致疲勞裂紋的萌生，從而急劇地減低零件的疲勞強度。頂尖（死頂尖或活頂尖）的錐面（莫氏錐度或公制錐度）插入主軸錐孔和尾座頂尖套筒的錐孔內(nèi)要同心，既要保證設(shè)計時同軸度的要求，避免由于尾座的偏移使車削工件產(chǎn)生錐度，因此在設(shè)計中要保證莫氏錐孔軸心線與套筒軸心的同軸度公差為 ,端面徑向跳動公差為 。這是為了減少接觸面的單位面積壓力和不損壞死頂尖。根據(jù)技術(shù)參數(shù)的要求，確定套筒直徑為 85mm。 尾座孔系設(shè)計設(shè)計中所需提及的主要技術(shù)要求中，就其性質(zhì)而言，大致可分為兩類：一是各加工表面自身的尺寸精度、幾何形狀精度和表面粗糙度；二是為了保證定位基準(zhǔn)面的定位精度，以及為了減輕在加工中的定位誤差。燕尾形導(dǎo)軌剛度較差，加工、檢驗、和維修都不大方面。在本課題中，我選擇三角形導(dǎo)軌。通過對材料的類比，由于我設(shè)計的是 C6140 液壓尾座,考慮價格等原因，選用灰鑄鐵作為導(dǎo)軌材料。耐磨鑄鐵中應(yīng)用較多的是高磷鑄鐵、磷銅鈦鑄鐵及釩鈦鑄鐵。耐磨性高于灰鑄鐵，但較脆硬，不易刮研，且成本較高。適用于不經(jīng)常工作且對精度保持性要求不高的導(dǎo)軌。灰鑄鐵常用的牌號是 HT200。30 / 40為了提高耐磨性和防止咬焊，動導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌應(yīng)盡量采用不同的材料。常用的導(dǎo)軌材料有鑄鐵、鋼、有色金屬和塑料。導(dǎo)軌應(yīng)滿足導(dǎo)向精度高、精度保持性好、低速運動平穩(wěn)性好；摩擦阻力小、靈敏度高；剛度高、承載能力大；結(jié)構(gòu)簡單，便于加工、安裝、調(diào)配、調(diào)整和維修，成本低等要求。每種缸的工作原理幾乎都是相似的,拿一個手動千斤頂來說它的工作原理吧,(液壓手動泵)使液壓油經(jīng)過一個單向閥進入油缸,這時進入油缸的液壓油因為單向閥的原因不能再倒退回來,逼迫缸桿向上,然后在做工繼續(xù)使液壓油不斷進入液壓缸,就這樣不斷上上升,要降的時候就打開液壓閥,尾座的螺塞缸是安裝螺塞的，當(dāng)擰動螺塞時，螺塞再推動頂桿向前運動，進而退出頂尖，螺塞缸還有一個作用就是固定活塞，使活塞不動主軸來回運動，起支撐主軸的作用。又比如鉆孔的錐柄鉆，如果使用中需要拆卸鉆頭磨削，拆卸后重新裝上不會影響鉆頭的中心位置。利用的就是摩擦力的原理，在一定的錐度范圍內(nèi)，工件可以自由的拆裝，同時在工作時又不會影響到使用效果，比如鉆孔的錐柄鉆。莫氏錐度是一個錐度的國際標(biāo)準(zhǔn)，用于靜配合以精確定位。頂尖一般由專門的工廠生產(chǎn)，我們只要根據(jù)自己的需要買產(chǎn)品。頂尖的一端可頂中心孔或管料的內(nèi)孔，另一端則放入到尾座套筒內(nèi)。 尾座頂尖的設(shè)計車床的尾座頂尖，在車床的使用中經(jīng)常用到的定位元件，它可以幫助主軸一起限制的工件的自由度，并起到定心的作用，因此要求具有較高的精度，在使用中要使尾座的29 / 40軸心線與機床主軸的軸心線保證較高的同軸度在進行工件的加工過程中多采用前后頂尖來支承工件，來確定工件的旋轉(zhuǎn)中心并承受刀具作用在工件上的切削力。尾座主軸的尾部與固定環(huán)相連。從而提高了套筒的使用壽命。為了使套筒不隨工件一起轉(zhuǎn)動在套筒上部設(shè)計了滑鍵槽，在尾座體上設(shè)計有滑鍵。 尾座主軸的設(shè)計數(shù)控臥式車床 C6140 的尾座套筒的主要尺寸是根據(jù)尾座體的尺寸選擇的。14 為鍵，此鍵的形狀為上面圓柱，下面為四面體，此鍵的作用是固定主軸，使其不能左右旋轉(zhuǎn)只能伸縮，在其旁邊有一定位螺釘，此作用是將鍵牢牢固定于殼體，防止鍵定位不準(zhǔn)。在數(shù)控臥式車床 C6140 的尾座設(shè)計中，首先設(shè)計出尾座殼體并設(shè)計出尾座臺，使其兩者結(jié)合固定在導(dǎo)軌上，這樣才能使尾座工作。尾座體的材料采用 HT200，鑄造加工而成。28 / 40 尾座體的設(shè)計數(shù)控臥式車床 C6140 的尾座體是尾座的主要的機械部分，設(shè)計時主要參看其他機床的尾座體和根據(jù)制造業(yè)在生產(chǎn)中所積累的經(jīng)驗，稍加改造而成的。當(dāng)給尾座油壓后座通液壓油時，液壓油通過油路進入尾座活塞軸上的一個腔，在進入套筒孔的錐形腔內(nèi)，此時壓力增大，套筒帶動頂尖向前移動。尾座油壓后座、尾座體和尾座活塞軸連接在一起，固定不動。結(jié)構(gòu)更加簡單、優(yōu)化、合理，整體式尾座將分體式尾座上、下體合為一個尾座整體，取消了分體式尾座聯(lián)結(jié)的定位鍵和把合螺釘，總零件數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)更少，取消了分體式尾座上、下體的配合加工面，取消了分體式尾座上、下體的裝配環(huán)節(jié)，加工、裝配工藝性更好，節(jié)約了加工、裝配總費用，降低了尾座的總重量和總成本。其優(yōu)點在于：剛度高、抗震性能好，精度高，精度保持性好，整體式尾座，將分體式尾座上、下體合為一個尾座整體，采用整體式箱形結(jié)構(gòu)設(shè)計，經(jīng)有限元分析、計算，通過對尾座內(nèi)部筋板的合理布置，提高了尾座的剛度和固有頻率，尾座采用高強度低應(yīng)力鑄鐵鑄造，經(jīng)良好的時效處理，熱變形小，在承受最大工件重量和最大額定切削力的情況下。C6140 數(shù)控臥式車床的尾座采用的是整體式結(jié)構(gòu)，整體式結(jié)構(gòu)尾座由尾座體、套筒、芯軸結(jié)構(gòu)、套筒液壓測力裝置、尾座和套筒移動機構(gòu)、尾座和套筒夾緊與放松結(jié)構(gòu)及液壓裝置等組成，芯軸結(jié)構(gòu)選用高精度的進口軸承支承，動、靜剛度好，精度高。導(dǎo)軌的作用是引導(dǎo)機床運動部件作直線或圓周運動，并承受運動部件包括工件的重力和切削力等載荷。套筒的主要尺寸是根據(jù)尾座體的尺寸選擇的，套筒的作用就是安裝尾座活塞軸和頂尖。因此，尾座具有足夠的剛性。在裝配圖中的左視圖中畫了輔助零件的輪廓即為導(dǎo)軌，此導(dǎo)軌為三角形導(dǎo)軌，選擇三角形導(dǎo)軌的原因是它的導(dǎo)向性和精度保持性都比較高，當(dāng)導(dǎo)軌有了磨損時會自動下沉補償磨損量，此導(dǎo)軌多用于精度要求較高的機床。尾座單元安裝在床身導(dǎo)軌上，可沿導(dǎo)軌縱向調(diào)整其位置。 尾座的整體設(shè)計機床采用標(biāo)準(zhǔn)液壓尾座，尾座套筒可編程控制，尾座體移動通過銷軸由托板帶動。 尾座精度的確定，包括尾座體表面粗糙度的確定、尾座與機床形位公差的確定、底面及立導(dǎo)向面形位公差的確定。 初步確定液壓尾座的總體布局，包括配置形式、液壓系統(tǒng)的布置及選擇液壓能源及相應(yīng)的附屬元件等。 論文的主要研究內(nèi)容 根據(jù)數(shù)控臥式車床 C6140 的整體要求，設(shè)計出與其相對應(yīng)的液壓尾座，使其滿足諸如旋轉(zhuǎn)精度等眾多要求，以使其達到預(yù)想的目的。為了保護環(huán)境，研究采用生物降解迅速的壓力流體，如采用菜油基和合成脂基或者水基海水等介質(zhì)替代礦物液壓油。下一個目標(biāo)是，利用 CAD 技術(shù)實現(xiàn)液壓產(chǎn)品快速設(shè)計，并把 CAD/CAM/CAPP/CAT，以及現(xiàn)代管理系統(tǒng)集成在一起建立集成計算機制造26 / 40系統(tǒng)（CIMS） ，使液壓設(shè)計與制造技術(shù)有一個突破性的發(fā)展。 機電液一體化 機電液一體化可實現(xiàn)液壓系統(tǒng)柔性化、智能化，充分發(fā)揮液壓傳動動力大、慣性小、響應(yīng)快等優(yōu)點，其主要發(fā)展方向如下：液壓系統(tǒng)將有過去的電液系統(tǒng)和開環(huán)比例控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)向閉環(huán)比例伺服系統(tǒng)，同時對壓力、流量、位置、溫度、速度等傳感器實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化；提高液壓元件性能，在性能、可靠性、智能化等方面更適應(yīng)機電液一體化需求，發(fā)展與計算機直接接口的高頻，低功耗的電磁電控元件；液壓系統(tǒng)的流量、壓力、溫度、油污染度等數(shù)值將實現(xiàn)自動測量和診斷；電子直接控制元件將得到廣泛采用，如電控液壓泵，可實現(xiàn)液壓泵的各種調(diào)節(jié)方式，實現(xiàn)軟啟動、合理分配功率、自動保護等；借助現(xiàn)場總線，實現(xiàn)高水平信息系統(tǒng)，簡化液壓系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、爭端和維護。 主動維護 開展液壓系統(tǒng)的故障預(yù)測，實現(xiàn)主動維護技術(shù)。同時開發(fā)耐污染能力強的高效濾材和過濾器。 污染控制 過去，液壓行業(yè)主要致力于控制固體顆粒的污染，而對水、空氣等的污染控制往往不夠重視，今后應(yīng)重視并解決。今后，將發(fā)展無泄漏元件和系統(tǒng)，如發(fā)展集成化和復(fù)合化的元件和系統(tǒng)，實現(xiàn)無管連接，研制新型密封和無泄漏管接頭，電機油泵組合裝置等。為減少能量的損失，必須解決下面幾個問題：減少元件和系統(tǒng)的內(nèi)部壓力損失，以減少功率損失；減少或消除系統(tǒng)的節(jié)流損失，盡量減少非安全需要的溢流量；采用靜壓技術(shù)和新型密封材料，減少摩擦損失；改善液壓系統(tǒng)性能，采用負(fù)荷傳感系統(tǒng)、二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)和蓄能器25 / 40回路。首先我們看下面的表格可清楚的看出國內(nèi)國外液壓技術(shù)發(fā)展的狀況。液壓技術(shù)是實現(xiàn)數(shù)字控制與機電液一體的關(guān)鍵技術(shù)之一，世界各國對液壓工業(yè)的發(fā)展都給予很大重視。以數(shù)控機床為代表的數(shù)控設(shè)備的生產(chǎn)與應(yīng)用水平反映了一個國家的機械與電子工業(yè)水平 [6]。液壓技術(shù)具有獨特的優(yōu)點，如:功率重量比大；可以實現(xiàn)大范圍的無級變速；體積小；頻響高；壓力、流量可控性好；可柔性傳送動力；易實現(xiàn)直線運動等優(yōu)點；并易與微電子、電氣技術(shù)相結(jié)合，形成自動控制系統(tǒng) [4]。此外，力求完成課題之余，熟悉國內(nèi)外數(shù)控技術(shù)及液壓技術(shù)的發(fā)展趨勢,增強對如何發(fā)展民族數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的感性認(rèn)識?？梢灶A(yù)見，為滿足國民經(jīng)濟發(fā)展需要，液壓技術(shù)也將繼續(xù)獲得飛速的發(fā)展，它在各個部門中的應(yīng)用越來越廣泛。今天，為了和最新技術(shù)的發(fā)展保持同步，液壓技術(shù)必須不斷發(fā)展，不斷提高和改進元件和系統(tǒng)的性能，以滿足日益變化的市場需求。其主要原因是液壓技術(shù)存在滲漏、維護性差等缺點。因此，液壓氣動技術(shù)廣泛用于國民經(jīng)濟各部門。 據(jù)統(tǒng)計，世界各主要國家液壓工業(yè)銷售額占機械工業(yè)產(chǎn)值