托輥管體止口專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)

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V 形塊的尺寸計(jì)算 .133.2.2. 形塊的定位誤差計(jì)算.154. 托輥的夾緊 .184.1. 夾緊機(jī)構(gòu) .184.1.1. 夾緊機(jī)構(gòu)的要求.184.1.2. 夾緊機(jī)構(gòu)的動(dòng)力裝置.184.2. 4.2 夾緊力 .194.2.1. 夾緊力確定的基本原則.194.2.2. 夾緊力方向確定的基本原則.194.2.3. 夾緊力作用點(diǎn)的選擇.194.2.4. 工件受力分析.204.2.5. 夾緊力的計(jì)算.214.3. 夾緊力的自鎖 .255. 液壓 .255.1. 明確設(shè)計(jì)要求進(jìn)行工況分析 .255.2. 運(yùn)動(dòng)分析.275.2.1. 速度循環(huán)圖 VT(或 VL) .275.3. 動(dòng)力分析.275.4. 液壓缸的計(jì)算與選取.285.5. 液壓泵的計(jì)算與選取.31山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)I5.6. 液壓系統(tǒng)原理圖.325.7. 液壓系統(tǒng)的安裝.335.7.1. 安裝前的準(zhǔn)備工作 .335.7.2. 液壓設(shè)備的就位 .345.7.3. 液壓配管 .345.7.4. 管道的處理.375.7.5. 管道酸洗 .375.8. 液壓系統(tǒng)調(diào)試.375.8.1. 液壓系統(tǒng)調(diào)度前的準(zhǔn)備工作 .375.8.2. 液壓系統(tǒng)調(diào)度步驟 .386. 夾具體 .396.1. 裝配中的注意事項(xiàng).407. 使用說(shuō)明 .418. 結(jié)束語(yǔ) .429. 參 考 文 獻(xiàn) .4310. 致 謝 .44山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)II多工位托輥管體止口鏜削加工專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)摘要：托輥是帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)部件及重要組成部分，它的應(yīng)用十分廣泛，其生產(chǎn)屬專(zhuān)業(yè)化大批量生產(chǎn)類(lèi)型，那就要求其加工設(shè)備和輔助裝備能滿(mǎn)足大批量生產(chǎn)的要求。對(duì)于夾具來(lái)說(shuō)，應(yīng)從提高定位精度、減短裝夾時(shí)間、使裝卸自動(dòng)化、采用多工位加工等方面考慮來(lái)實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。本設(shè)計(jì)課題主要研究能實(shí)現(xiàn)四個(gè)托輥加工的夾具。四個(gè)托輥在有四根主軸的專(zhuān)用鏜床上同時(shí)加工，要求托輥夾具能同時(shí)對(duì)四個(gè)工件準(zhǔn)確定位、快速夾緊；實(shí)現(xiàn)不同系列托輥的加工；并且能在長(zhǎng)度方向?qū)χ?；還能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾緊。為了滿(mǎn)足上述要求，該托輥夾具采用自定心夾緊機(jī)構(gòu)，讓定位夾緊同步進(jìn)行；利用液壓的同步保壓回路實(shí)現(xiàn)四個(gè)工件的同時(shí)夾緊；該夾具有效的減少了工件加工的輔助時(shí)間，提高了加工效率。關(guān)鍵詞：夾具；自定心夾緊；同步保壓山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)IIIRoller tube body check mouth special jig designAbstract: Roller is the key parts of belt conveyor and important component, it is widely used, its production is the production of large quantities of specialized types, it requires the machining equipment and auxiliary equipment can meet the requirements of mass production. For fixture, should improve the positioning precision, reduce clamping time, make the automatic loading and unloading, the multi-position processing considerations to achieve mass production. This design main research topics of the four roller machining fixture. Four roller processing at the same time in special boring machine with four shaft, require roller clamp can simultaneously on four accurately locate the workpiece, the rapid clamping; the realization of different series of roller processing; and in the length direction of; can realize the automatic clamping. In order to meet the above requirements, the roller clamp with self-centering clamping mechanism, let the positioning clamp synchronization; using synchronous and four workpiece and clamping pressure to achieve loop hydraulic; the fixture can reduce the auxiliary time of workpiece processing, improve processing efficiency.Keywords: Roller; automatic centering fixture; 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)01. 引言托輥是帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)部件及重要組成部分，它的應(yīng)用十分廣泛，僅煤礦用托輥就占很大一部分。如沈陽(yáng)礦山機(jī)械集團(tuán)有限責(zé)任公司為中國(guó)國(guó)內(nèi)最大的托輥制造廠家之一，年產(chǎn)量 200,000 只，只占市場(chǎng)份額的 1.72%，可見(jiàn)煤礦用托輥的數(shù)目很大；其他行業(yè)在生產(chǎn)加工或運(yùn)輸中也要用到大量托輥。可見(jiàn)托輥生產(chǎn)屬專(zhuān)業(yè)化大批量生產(chǎn)類(lèi)型，那就要求其加工設(shè)備和輔助裝備能滿(mǎn)足大批量生產(chǎn)。由于各種場(chǎng)合大量使用的帶式輸送機(jī)日趨向大運(yùn)量、長(zhǎng)距離、高速度、節(jié)能、長(zhǎng)壽型的方向發(fā)展。為使帶式輸送機(jī)達(dá)到高速重載、低阻節(jié)能、長(zhǎng)壽的要求, 對(duì)影響帶式輸送機(jī)主要性能且數(shù)量較大的關(guān)鍵部件是托輥的結(jié)構(gòu)和加工工藝，高性能的帶式輸送機(jī)對(duì)托輥的性能參數(shù)提出了高的要求, 如運(yùn)行阻力系數(shù)、外圓徑向跳動(dòng)、使用壽命等, 這些參數(shù)直接影響整機(jī)的性能和運(yùn)營(yíng)成本。國(guó)內(nèi)帶式輸送機(jī)主要生產(chǎn)廠家自 80 年代開(kāi)始, 已先后采取了引進(jìn)國(guó)外技術(shù)、聘請(qǐng)國(guó)外專(zhuān)家指導(dǎo)生產(chǎn)、引進(jìn)部分國(guó)外專(zhuān)用設(shè)備等措施, 大力進(jìn)行托輥生產(chǎn)的技術(shù)改造。但煤炭行業(yè)許多中小型帶式輸送機(jī)生產(chǎn)廠家, 無(wú)力從國(guó)外引進(jìn)成套技術(shù)和設(shè)備。所用生產(chǎn)設(shè)備多為國(guó)產(chǎn)的一般通用設(shè)備, 生產(chǎn)工藝落后, 產(chǎn)品質(zhì)量差。托輥生產(chǎn)質(zhì)量成為困擾企業(yè)打開(kāi)市場(chǎng), 參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的大問(wèn)題。雖然托輥部件較小, 結(jié)構(gòu)也非常簡(jiǎn)單, 但要制造出批量大、質(zhì)量高的托輥并非易事,而且托輥組分有各類(lèi)槽形托輥組，各類(lèi)平行托輥組，各類(lèi)調(diào)心托輥組，各類(lèi)緩沖托輥組。按材質(zhì)分為橡膠托輥、陶瓷托輥、尼龍托輥及絕緣托輥。有些輥?zhàn)拥慕Y(jié)構(gòu)先進(jìn)，性能可靠，輥皮用材經(jīng)嚴(yán)格挑選，采用優(yōu)質(zhì)專(zhuān)用焊管，有嚴(yán)格公差要求，軸材料采用冷拔圓鋼，軸承座采用優(yōu)質(zhì)鋼板沖壓，密封結(jié)構(gòu)采用 PDC型，三道密封裝置，防塵、防水性能均優(yōu)于國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。裝配后輥?zhàn)訌?qiáng)度好，經(jīng)向跳動(dòng)量小，旋轉(zhuǎn)阻力小，重量輕，能耗低，使用壽命長(zhǎng)，一般均超過(guò) 30000小時(shí)。因此加工不同類(lèi)型的托輥就要求有不同的設(shè)備或工裝夾具，不同類(lèi)型對(duì)夾具的精度要求也不同。我國(guó)有些托輥生產(chǎn)設(shè)備陳舊, 工藝落后, 加工精度和生產(chǎn)效率低且工人勞動(dòng)強(qiáng)度大, 托輥生產(chǎn)質(zhì)量很不穩(wěn)定。突出特點(diǎn)是旋轉(zhuǎn)阻力大, 徑向跳動(dòng)及軸向竄動(dòng)量大；輥皮壁厚嚴(yán)重不均, 壽命低, 缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。那就更需要改進(jìn)機(jī)床和工山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1裝夾具設(shè)備，以提高托輥的質(zhì)量。機(jī)床夾具對(duì)零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。因此,無(wú)論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中,夾具都是重要的工藝裝備，我們可以通過(guò)設(shè)計(jì)一套經(jīng)濟(jì)適用的夾具來(lái)減少托輥因裝夾造成的誤差。我們做的夾具就是和另一組的托輥機(jī)床配套設(shè)計(jì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)托輥的大批量生產(chǎn)。這次托輥夾具的設(shè)計(jì)是用于一臺(tái)同時(shí)加工四個(gè)工件的鏜床上，鏜床兩側(cè)各有四根主軸，并且能同時(shí)加工工件的兩端的止口，因此夾具必須滿(mǎn)足四個(gè)工件的定位夾緊。夾具的最基本作用就是保證工件準(zhǔn)確定位且?jiàn)A緊以利于加工，由于托輥有不同的直徑系列和不同的長(zhǎng)度系列，因此此夾具必須在長(zhǎng)度和直徑方向可調(diào)，還必須保證每一批工件能放置在兩主軸的中間，這就是對(duì)這個(gè)夾具最基本的設(shè)計(jì)要求。除了讓夾具滿(mǎn)足上述要求外，還應(yīng)盡量使夾具快速準(zhǔn)確定位夾緊，以節(jié)省輔助時(shí)間；盡量結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，解決由于托輥外徑允許偏差造成的止口圓面和外圓柱面的同軸度偏差。解決的大體方法采用虎鉗式定心夾緊機(jī)構(gòu)或螺旋傳動(dòng)定心夾緊機(jī)構(gòu)的原理，使四個(gè)工件同時(shí)定心夾緊，十分快速方便。設(shè)計(jì)一個(gè)專(zhuān)用可調(diào)的 V 型塊和夾具體在工件長(zhǎng)度方向可調(diào)，來(lái)分別使直徑和長(zhǎng)度方向可調(diào)。由于托輥兩端到機(jī)床主軸的距離不相同的話，就會(huì)導(dǎo)致兩面加工的長(zhǎng)度不同，因此必須設(shè)計(jì)一個(gè)限位裝置實(shí)現(xiàn)每批不同長(zhǎng)度的工件都能對(duì)中，以利于機(jī)床對(duì)托輥的加工。采用各種動(dòng)力源（如氣動(dòng)、液壓等）和液壓機(jī)械手，來(lái)提高自動(dòng)化程度，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，而且能夠快速易行。 本設(shè)計(jì)采用自定心夾緊機(jī)構(gòu)，讓定心定位夾緊同步進(jìn)行，節(jié)約了輔助加工時(shí)間，不僅能快速準(zhǔn)確定心、提高加工效率；還能解決上述問(wèn)題。如果時(shí)間允許的話,還可以設(shè)計(jì)往復(fù)多工位夾具體，上面放兩套夾具，一個(gè)加工，另一個(gè)裝零件，另一個(gè)卸時(shí)，下一個(gè)就開(kāi)始裝工件，使加工時(shí)間和裝卸料時(shí)間重合，節(jié)約輔助加工時(shí)間，利用機(jī)械手自動(dòng)裝卸或用自動(dòng)供料裝置，實(shí)現(xiàn)托輥加工的自動(dòng)化，這樣更適合托輥的大批量生產(chǎn)，滿(mǎn)足它的市場(chǎng)需求量。從另一方面也必須提高機(jī)床的山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2無(wú)論設(shè)計(jì)什么夾具，都要用更新的理念，從節(jié)約材料，提高質(zhì)量，降低成本，提高生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度等各方面綜合考慮夾具的設(shè)計(jì)。山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)32. 設(shè)計(jì)思路與方案確定2.1.托輥夾具要滿(mǎn)足的要求首先簡(jiǎn)單介紹一下托輥的加工生產(chǎn)流程和尺寸系列，以便與思考確定方案和后續(xù)計(jì)算中參數(shù)的確定。生產(chǎn)流程：剪床上圓鋼下料普通車(chē)床上平端面、打中心孔普通車(chē)床上掉頭平端面、打中心孔普通車(chē)床上粗車(chē)軸頸倒角普通車(chē)床上掉頭粗車(chē)軸頸倒角銑床（鉆床）上兩端銑扁（鉆孔）數(shù)控車(chē)床上車(chē)兩卡簧槽數(shù)控車(chē)床上精車(chē)兩軸頸，這是軸的加工。用切管機(jī)鋼管下料托輥專(zhuān)用鏜床上兩端鏜孔、倒角、平端面。與前面同步進(jìn)行；托輥管體的加工。外購(gòu)沖壓軸承座；用專(zhuān)用焊機(jī)組焊外購(gòu)軸承、密封圈等；用液壓壓裝機(jī)裝配；用噴漆設(shè)備噴漆、入庫(kù)。圖 21 托輥管體參數(shù)托輥尺寸系列：輸送帶寬 B 托輥直徑 d1 托輥長(zhǎng)度 L1500 76,89,108 200,600650 76,89,108 250,380,750800 89,108,133 315,465,9501000 108,133,159 380,600,11501200 108,133,159 465,700,14001400 108,133,159 530,800,16001600 33,159 670,1000,20002000 133,159,194 750,1100,2200山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)4托輥夾具要滿(mǎn)足的要求：如何定位才能保證工件軸線與主軸軸線重合；如何夾緊才能保證工件在正確定位的基礎(chǔ)上夾緊，而且使各工件所受夾緊力相同；如何實(shí)現(xiàn)快速定位和夾緊；如何實(shí)現(xiàn)加工不同直徑的工件時(shí)夾具在直徑方向的可調(diào)；如何實(shí)現(xiàn)加工不同長(zhǎng)度的工件時(shí)夾具在長(zhǎng)度方向的可調(diào)；如何實(shí)現(xiàn)工件相對(duì)主軸兩側(cè)居于中間位置；如何提高自動(dòng)化程度，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。表 21 托輥管體技術(shù)條件節(jié)選（MT/T 1019-2006）外徑 d1外徑允許偏差760.50890.601080.701330.801590.901941.01? 45?88 103+0.10 108A 96306? 0.3 0.1 A 103+0.103.23.2 0.1A山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)5圖 2-2 托輥管體止口加工從表 21 說(shuō)明不同直徑的托輥的外徑允差不同；圖 22 中說(shuō)明加工止口要求與外圓柱面的同軸度為0.1；那么不同允差的直徑都要達(dá)到這個(gè)同軸度，就要求夾具能滿(mǎn)足這個(gè)要求。如果夾具只能調(diào)到加工給定托輥的直徑，那么由于 V 形塊的允差不能調(diào)，就會(huì)導(dǎo)致加工精度不高。必須采用一定方法避免，可以通過(guò)夾具微調(diào)，或讓設(shè)計(jì)方案把這項(xiàng)誤差給避免了。如采用自定心夾緊機(jī)構(gòu)這個(gè)方案，就不存在這項(xiàng)誤差。2.2. 托輥夾具的方案這是設(shè)計(jì)托輥夾具要解決的問(wèn)題，帶著這些問(wèn)題，我想了如下三種方案。圖 23 加工單一直徑系列的夾具第一種方案如上圖 23 所示，用液壓缸控制壓緊。將工件放在 V 形塊內(nèi)，蓋上壓板，壓板上有浮動(dòng)觸頭。山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)6圖 24 斜楔裝置優(yōu)點(diǎn)：壓緊點(diǎn)是可浮動(dòng)的能使每個(gè)工件均勻夾緊，因?yàn)楣ぜ亩ㄎ换嬗谐叽缙睿粲脛傂詨喊?，則各工件所受到的夾緊力有差異，會(huì)導(dǎo)致有的可能夾不緊，或有夾的太緊導(dǎo)致受力變形。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低，操作方便。缺點(diǎn)：不能適應(yīng)不同直徑的工件加工，如果做一個(gè)專(zhuān)用 V 形塊能夠放入不同直徑的工件，但還必須上下可調(diào)。如果想實(shí)現(xiàn)上下可調(diào)，必須在 V 形塊與夾具體中間加一個(gè)機(jī)構(gòu)，這個(gè)機(jī)構(gòu)必須是可升降的可調(diào)機(jī)構(gòu)，如圖 24 所示。即使加上可調(diào)機(jī)構(gòu)以后還是不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，因?yàn)殚L(zhǎng)度方向還必須可調(diào)；而且這個(gè)夾具取放工件也比較麻煩，浪費(fèi)輔助加工時(shí)間，不利于提高生產(chǎn)效率；因此，不采用這個(gè)方案。山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)7圖 25 螺旋自定心機(jī)構(gòu)第二種方案的原理如上圖 25 所示：具體實(shí)現(xiàn)是把螺桿做長(zhǎng) 4 倍，來(lái)實(shí)現(xiàn)四個(gè)同時(shí)加工。圖中的螺旋自定心裝置，它由固定在左右螺紋螺母上的 V 形口組成，當(dāng)旋轉(zhuǎn)手柄時(shí)，兩鉗口同時(shí)等速靠近，將工件定心并夾緊。翻轉(zhuǎn)螺桿時(shí)，則將工件松開(kāi)。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，快速方便，通用性好。缺點(diǎn)：由于螺桿與螺母的間隙、螺桿兩端螺紋的螺距誤差、螺桿中間的溝槽與，在裝配過(guò)程中的調(diào)整誤差，鉗口的兩定位面可能不對(duì)稱(chēng)于中心；而且不能加工其他直徑的工件；一次性托四個(gè)，誤差更大。因此該夾具適用于定心精度不高的工件。托輥加工止口雖是粗鏜，但要求工件軸心與主軸重合度高，否則導(dǎo)致加工的托輥壁厚不均勻，影響軸承壽命，從而影響帶式輸送機(jī)的穩(wěn)定性，因此不采用此方案。第三種方案的原理如圖 26 所示：下齒條靠液壓缸拖動(dòng)，液壓回路用同步保壓回路實(shí)現(xiàn)夾緊，并實(shí)現(xiàn)與另一端齒輪組的同步。其原理如下圖 27：優(yōu)點(diǎn)：對(duì)不同組直徑鋼管須變換相應(yīng)鉗口, 但托輥直徑系列變化品種不多, 且每一種每次的加工批量相對(duì)較大, 故對(duì)托輥加工效率影響很小。采用該夾具有山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)8效地提高了產(chǎn)品的合格率。液壓夾具分左右兩部分且可沿導(dǎo)軌面縱向任意調(diào)整其間距，以適應(yīng)不同長(zhǎng)度托輥管筒的加工需要。缺點(diǎn)：齒輪存在間隙，影響定位精度，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，因此不采用此方案。圖 26 齒輪齒條自定心夾緊機(jī)構(gòu)圖 27 總裝圖山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)9第四種方案的原理如圖 28 所示：圖 28 V 型槽夾緊機(jī)構(gòu)總裝圖鉗口可以使管筒外圓的中心與刀具回轉(zhuǎn)中心同軸，減小了徑向跳動(dòng)加工誤差，具有自動(dòng)定心功能。山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)10圖 29具體方案：用四個(gè) V 型槽夾緊裝置把兩組 V 型滑塊夾持住液壓油缸控制 V 型滑塊的位置，當(dāng)液壓油缸伸出時(shí)，V 型槽夾緊裝置外移帶動(dòng)通過(guò)銷(xiāo)軸帶動(dòng) V 型滑塊張開(kāi)，這時(shí)可以取出或是放入托輥，然后當(dāng)液壓油缸縮回時(shí)，V 型槽夾緊裝置外移帶動(dòng)通過(guò)銷(xiāo)軸帶動(dòng) V 型滑塊閉合夾緊。液壓原理如上圖 29 所示：3. 定位分析及其計(jì)算3.1.V 形塊定位本夾具用于托輥止口加工這道工序，加工止口可選用內(nèi)孔定位和外圓柱面定山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)11位，內(nèi)孔定位主要用于車(chē)床上加工單面止口用，因此采用外圓柱面定位，定位元件選 V 形塊。V 形塊的對(duì)中性好，能使工件的定位基準(zhǔn)軸線在 V 形塊兩斜面的對(duì)稱(chēng)面上，而不受定位直徑誤差的影響，并且安裝方便。由于兩端同時(shí)加工，因此只需限制四個(gè)自由度，所以選兩個(gè)短 V 形塊即可，不需要其他定位件。V 形塊的工作表面和底面需經(jīng)磨削，為方便加工 V 形面設(shè)中間退刀槽。組合V 形塊的表面應(yīng)在一次定位中磨出，以求一致。V 形塊的工作角度 越大，定位誤差越小；但工作角度 越大，定位穩(wěn)定性越差。據(jù)文獻(xiàn)1281 頁(yè)，由于要用雙 V 形塊定位，因此會(huì)增加定位穩(wěn)定性，所以 V 形塊的工作角度選 120。V 形塊用 20 鋼，表面滲碳淬火處理，滲碳深度為 0.82.2mm，HRC 為5864。V 形塊的形狀：圖 31 V 形塊的設(shè)計(jì)形狀用壓板把 V 型塊壓在底板上，是為了方便 V 形塊在支撐板上的滑動(dòng)，只有 V形塊滑動(dòng)才能保證可調(diào)節(jié)與主軸軸心的重合。圖 32 為支撐固定形塊的壓板。山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)12圖壓板3.2.3.2. V V 形塊的計(jì)算形塊的計(jì)算3.2.1.3.2.1. V V 形塊的尺寸計(jì)算形塊的尺寸計(jì)算據(jù)文獻(xiàn)2表 115V 形塊的工作角度 選 120V 形塊的標(biāo)準(zhǔn)定位高度 T=H+0.577D-0.289N （31）V 形塊的開(kāi)口尺寸 N=2D-3.46 （32）V 形塊的參數(shù) =(0.140.16)D （33）V 形塊的直徑系列 D=76,89，108,133,159，194V 形塊的高度 用于大直徑定位時(shí) H0.5D用于小直徑定位時(shí) H1.2D經(jīng)過(guò)初步計(jì)算分析，從工件直徑、工件長(zhǎng)度、夾具長(zhǎng)度等各方面考慮，如果用一套夾具能加工所有尺寸的工件，勢(shì)必會(huì)造成夾具太不緊湊，定位不準(zhǔn)確。因此決定把直徑系列分組，以 76，89，108 為一組用一個(gè)型號(hào)的夾具，以 133，154為一組用另一型號(hào)的夾具，194 的為一組。計(jì)算第一組的 V 形塊尺寸：（1） 計(jì)算 H: H0.5108=54mm 選 H=50mm；（2）當(dāng)=76 時(shí)： 1D=(0.140.16) 89=10.6412.16 取 =11山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)13N=2763.4611=113.94mm 取 114mmT=50+0.577760.289114=60.90mm圖 33 V 形塊尺寸據(jù)文獻(xiàn)1211 頁(yè)查的標(biāo)準(zhǔn) V 形塊直徑從 60100mm 的厚度都是 42mm，因此取 V 形塊的厚度為 50mm。（3）取 N=114,H=50 估算直徑是 89，108 時(shí)是否可用由圖 33 中幾何關(guān)系可知：A=1142tg30=32.9最大直徑 D=108， D2=54mmB=54sin30=27mmC=Btg30=15.6mmC 小于 A，說(shuō)明當(dāng)直徑為 108 時(shí)仍能在 V 形塊上定位，因此其他直徑的工件都能用此 V 形塊定位。（4）當(dāng) D=89,108 時(shí)在 V 形塊上的中心高：由圖 34 中幾何關(guān)系可知：=+(75A)maxDTmaxmaxcos30sin303022DDtg=+(50-32.9)10831081322223=79.37mm山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)14=89mm 時(shí)： 2D=+(50-32.9)=68.4mm2T893891322223圖 34 計(jì)算幾何關(guān)系（5）計(jì)算各直徑的工件圓心到 V 形塊表面的距離 A，陷進(jìn) V 形塊的距離 B 來(lái)確定每批工件從放松到加緊所需的行程；mm767660.95010.9ATH同理： mm898968.45018.4ATHmm10810879.35029.3ATHB=D/2A mm7676/2 10.927.1B同理: mm8989/2 18.426.1Bmm108108/229.324.63B3.2.2.3.2.2. 形塊的定位誤差計(jì)算形塊的定位誤差計(jì)算什么是定位誤差：任意一批工件，其中每個(gè)工件的尺寸、形狀和各表面的相互位置均有所差異(在公差范圍內(nèi))。因此，每個(gè)工件在夾具中定位時(shí)。工件各個(gè)表面都有不同的位置精度當(dāng)然工序基準(zhǔn)的位置也不會(huì)一致，加工后各個(gè)工件的工序尺寸。必然大小不一，形成誤差。這種只與工件定位有關(guān)的誤差，稱(chēng)為定位誤差。山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)15產(chǎn)生定位誤差的原因： 一批工件在夾具中定位時(shí)，引起工序基準(zhǔn)變動(dòng)。使工序尺寸產(chǎn)生定位誤差。其主要原因有：1)由于工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合，引起的同批工件工序基準(zhǔn)沿工序尺寸方向上的最大變動(dòng)范圍，稱(chēng)為基準(zhǔn)不重合誤差。2)由于定位基面和定位元件本身的制造誤差和最小配合間隙，所引起的同批工件定位基準(zhǔn)沿工序尺寸方向的最大變動(dòng)范圍，稱(chēng)為基準(zhǔn)位移誤差。上述兩項(xiàng)誤差之和(或代數(shù)和)，即為定位誤差。機(jī)械加工過(guò)程中，產(chǎn)生加工誤差的因素很多。在這些因素中，有一項(xiàng)因素與機(jī)床夾具有關(guān)。使用夾具時(shí)，加工表面的位置誤差與夾具在機(jī)床上的對(duì)定及工件在夾具中的定位密切相關(guān)。為了滿(mǎn)足工序的加工要求，必須使工序中各項(xiàng)加工誤差之總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。據(jù)文獻(xiàn)2表 1112 （34）jg 與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差；j 與工序中除夾具外其他因素有關(guān)的誤差； 工序公差。g與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：j （35）jW ZD AD Wj jj M 夾具相對(duì)于機(jī)床成形運(yùn)動(dòng)的位置誤差；W Z夾具相對(duì)于刀具位置的誤差；D A工件在夾具中的定位誤差；D W工件在夾具中被夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊誤差；j j夾具磨損所造成的加工誤差。j M由式（34）可知，使用夾具加工工件時(shí)，應(yīng)盡量減小與夾具有關(guān)的加工誤差，在保證工序加工要求情況下，留給加工過(guò)程中其他誤差因素的比例大一些，以便較易控制加工誤差。山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)16由式（35）可知，正確地計(jì)算出工件在夾具中的定位誤差和減小其他各項(xiàng)誤差，是設(shè)計(jì)夾具時(shí)必須認(rèn)真考慮的重要問(wèn)題之一。由于工件定位所造成的加工表面相對(duì)其工序基準(zhǔn)的位置誤差稱(chēng)為定位誤差。在加工時(shí)，夾具相對(duì)刀具及其切削成形的位置，經(jīng)調(diào)定后不再變動(dòng)，因此可以認(rèn)為加工表面的位置是固定的。在這種情況下，加工表面對(duì)其工序基準(zhǔn)的位置誤差，必然是工序基準(zhǔn)的位置變動(dòng)所引起的。所以，定位誤差也就是工件定位時(shí)工序基準(zhǔn)位置的最大變動(dòng)量在加工方向的投影。據(jù)文獻(xiàn)2表 31 知，V 形塊的定位誤差，即加工不同直徑0.577()yDd 時(shí)圓心距離 V 形塊表面的差值。托輥夾具采用自定心，原理上定位誤差已為零，只存在 V 形塊的安裝誤差，和由 V 形塊的對(duì)稱(chēng)精度引起的誤差。為了提高安裝精度，要在安裝時(shí)做調(diào)整。山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)174. 托輥的夾緊4.1.4.1. 夾緊機(jī)構(gòu)夾緊機(jī)構(gòu)在機(jī)械加工中，工件的安裝包括定位和夾緊兩個(gè)密切聯(lián)系的工作過(guò)程。在安裝工件時(shí)，先把工件放置在夾具的定位機(jī)構(gòu)中，使它獲得預(yù)定的正確位置，然后采用一定的機(jī)構(gòu)將它壓緊夾牢，以保證在加工過(guò)程中，不會(huì)由于切削力、向心力及工件重力等的影響而產(chǎn)生位置改變或振動(dòng)。這種將工件壓緊夾牢的機(jī)構(gòu)為夾緊機(jī)構(gòu)。4.1.1.4.1.1. 夾緊機(jī)構(gòu)的要求夾緊機(jī)構(gòu)的要求夾緊機(jī)構(gòu)對(duì)保證加工質(zhì)量，提高工作效率，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，均有很大影響，因此夾具機(jī)構(gòu)必須滿(mǎn)足以下基本要求：1）保證加工質(zhì)量，夾緊時(shí)不能破壞工件定位時(shí)所獲得的位置。2）夾緊力可靠適當(dāng)。既要使工件在加工過(guò)程中不產(chǎn)生移動(dòng)或振動(dòng)，有不能使工件產(chǎn)生不允許的變形和損傷。3）提高生產(chǎn)效率。即夾緊動(dòng)作要迅速，輔助時(shí)間要短。4）操作方便省力，使用安全可靠，改善工人勞動(dòng)條件，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，力求體積小，重量輕，構(gòu)件少，并盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件。構(gòu)件的復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)批量相適應(yīng)。6）具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，制造維修方便。4.1.2.4.1.2. 夾緊機(jī)構(gòu)的動(dòng)力裝置夾緊機(jī)構(gòu)的動(dòng)力裝置現(xiàn)代高效的夾具，大多數(shù)采用機(jī)械傳動(dòng)方式。在傳動(dòng)裝置中，一般都設(shè)有產(chǎn)生傳動(dòng)作用力的動(dòng)力裝置。如氣動(dòng)、液壓、氣液増力、真空、電動(dòng)、磁力等。其中以氣缸和液壓裝置應(yīng)用最為普遍。夾緊裝置選液壓傳動(dòng)裝置，因?yàn)橐簤河偷墓ぷ鲏毫Ρ葔嚎s空氣工作壓力高度多，一般為（1.967.84）MPa，可達(dá)到 9.8MPa 以上，因而產(chǎn)生同樣大的作用力，液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸比汽缸的結(jié)構(gòu)尺寸小的多。而且液壓有不可壓縮性，因而比氣壓傳動(dòng)的剛度高，工作穩(wěn)定可靠；液壓油有吸振能力，因而噪聲小，便于實(shí)現(xiàn)頻繁換向。而且液壓有許多基本回路，且許多元件都已標(biāo)準(zhǔn)化，便于設(shè)計(jì)。由于托輥夾具是用兩套 V 形塊定位夾緊，因此必須實(shí)現(xiàn)兩邊同時(shí)夾緊，選擇山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)18兩邊 V 型槽夾緊裝置同時(shí)與液壓油缸相連來(lái)實(shí)現(xiàn)，兩邊為作用力和反作用力，大小相等方向相反，可以自動(dòng)平衡，夾緊用保壓回路來(lái)實(shí)現(xiàn)。4.2.4.2. 夾緊力夾緊力4.2.1.4.2.1. 夾緊力確定的基本原則夾緊力確定的基本原則夾緊力是由夾緊元件(裝置)產(chǎn)生的，夾緊力是根據(jù)工序圖或夾具設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中所提供的資料進(jìn)行計(jì)算。夾緊裝置所產(chǎn)生的夾緊力一般是按下述條件和順序進(jìn)行的：1)按靜力學(xué)的平衡條件，根據(jù)工件受外力的情況計(jì)算所需理論夾緊力。2)確定夾緊方式和夾緊裝置。3)確定夾緊裝置所能產(chǎn)生的實(shí)際夾緊力。實(shí)際夾緊力比理論夾緊力要大一些，這樣才能安全可靠，確定夾緊力的基本原則是正確選擇夾緊力的方向、著力點(diǎn)和夾緊力的大小。4.2.2.4.2.2. 夾緊力方向確定的基本原則夾緊力方向確定的基本原則夾緊力方向主要與定位基準(zhǔn)及工件所受外力的方向有關(guān)，確定的原則是：1)夾緊力方向應(yīng)保證工件定位的準(zhǔn)確性與可靠性2）夾緊力方向應(yīng)使工件變形最小因?yàn)橐环矫娈?dāng)承載表面不同時(shí)，接觸變形不同；另一方面工件在不同方向上的剛性不同。因此，要使工件夾緊變形小，在選擇夾緊力方向時(shí)，最好使承載力表面是定位件與工件定位基準(zhǔn)接觸面積較大的那個(gè)面，并在工件剛性較好的方向上將工件夾緊，以減小變形。加工薄壁套類(lèi)、盤(pán)類(lèi)工件時(shí)因?yàn)楣ぜS向比徑向剛性好，所以常采用均布載荷，而不用集中載荷。3）夾緊力方向所需夾緊力盡可能小4.2.3.4.2.3. 夾緊力作用點(diǎn)的選擇夾緊力作用點(diǎn)的選擇1）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)落在支承面中心或支承面內(nèi)使定位穩(wěn)定。2）夾緊力作用點(diǎn)盡可能靠近被加工表面，以使切削力作用點(diǎn)的力矩小，從而減輕振動(dòng)，防止翻轉(zhuǎn)。3）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)選在工件剛性較好的部位，以防工件產(chǎn)生夾緊變形。4）夾緊力作用點(diǎn)的數(shù)目應(yīng)盡量使工件在整個(gè)接觸面上夾的均勻，減小夾緊變形。綜上所述，夾緊力作用點(diǎn)選擇是否合理，對(duì)工件是夾緊變形影響極大。因此，山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)19在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)各種因素進(jìn)行分析，確定合理方案。4.2.4.4.2.4. 工件受力分析工件受力分析夾緊力的大小，對(duì)工件安裝的可靠性，工件與夾具的變形，夾緊機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度和傳動(dòng)裝置的選用等都有很大關(guān)系。因此，在夾緊力方向、作用點(diǎn)確定后，尚需確定夾緊力的大小。工件在加工過(guò)程中受到切削力、離心力、慣性力和工件自身的重力的作用，為保證工件安裝穩(wěn)定可靠，夾緊力必須與上述外力平衡。但在不同條件下，上述各種外力在平衡力系中所起的作用并不相同。如在一般的中小型工件加工起決定作用的是切削力，而重型工件起決定作用的則是工件的重力。此外，切削力在加工過(guò)程中是變化的，工藝系統(tǒng)的剛性和夾緊機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率又不同。因此，夾緊力大小的計(jì)算是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題，一般只作粗略估算。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，在計(jì)算夾緊力大小時(shí)，假定工藝系統(tǒng)是剛性的，切削過(guò)程穩(wěn)定不變，只考慮切削力（矩）對(duì)夾緊的影響，按靜力平衡原理求出夾緊力的大小。為保證安全再乘以安全系數(shù)。圖 41 一端受力1）工件一端某點(diǎn)受刀具的力受到徑向切削分力、軸向切削分力、切向切削分力三個(gè)力如圖 41。山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)20圖 42 兩端同時(shí)受力2）當(dāng)兩端同時(shí)加工時(shí)，受力如圖 42，夾緊力必須平衡它們，工件才能正常加工，兩端大小相等方向相反，已平衡；由于用短 V 形塊分別夾緊兩端，分別xP平衡兩端的；而兩端則分別會(huì)產(chǎn)生力矩使工件扭轉(zhuǎn)，這個(gè)扭轉(zhuǎn)力矩也需要夾yPzP緊力平衡。4.2.5.4.2.5. 夾緊力的計(jì)算夾緊力的計(jì)算據(jù)文獻(xiàn)1表 321：為防止工件在切削扭矩 M（kgf）的作用下打滑而轉(zhuǎn)動(dòng)所需的夾緊力：mm （kgf） (41)11sin22KMQRf為防止工件在軸向力 P 的作用下打滑而軸向移動(dòng)所需的夾緊力： （kgf） (42) 22sin22KPQf圖 43 工件所受夾緊力式中： 工件與 V 形塊間在圓周方向的摩擦系數(shù)；1f工件與 V 形塊間在軸向方向的摩擦系數(shù)；2f確定安全系數(shù) K 據(jù)文獻(xiàn)1306 頁(yè)山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)21 （43） 0123456KK K K K K K K基本安全系數(shù)，一般取 1.5；0K加工狀態(tài)系數(shù)。粗加工：=1.2；精加工：=1.0。由于是粗鏜，所1K1K1K以取 1.2；1K刀具鈍化系數(shù)（考慮刀具磨損的系數(shù)） ，一般取=1.01.9，據(jù)文獻(xiàn)2K2K1表 320 選取，粗鏜鋼件時(shí)方向?yàn)?1.0，方向?yàn)?1.6；zPxP切削特點(diǎn)系數(shù)（考慮切削情況的系數(shù)） ，連續(xù)切削：=1.0，斷續(xù)切削：3K3K=1.2。加工為連續(xù)切削，因此取 1.03K考慮夾緊動(dòng)力穩(wěn)定性系數(shù)。手動(dòng)夾緊：=1.3，機(jī)動(dòng)夾緊：=1.2，4K4K4K為液壓機(jī)動(dòng)夾緊，固選 1.0；考慮手動(dòng)夾緊時(shí)手柄位置的系數(shù)。若手柄操作方便，手柄旋轉(zhuǎn)范圍小時(shí)，5K取 1.0；若手柄位置操作不方便，手柄轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍大（90）時(shí)，取 1.2。由于是機(jī)動(dòng)夾緊，因此次項(xiàng)不考慮。僅在力矩企圖使工件回轉(zhuǎn)時(shí)，才考慮支承面接觸情況系數(shù)。若工件安裝6K在支承釘上，接觸面積小時(shí)取 1.0；若工件是安裝在支承板或其它接觸面較大元件上時(shí)取 1.5；因?yàn)楣ぜ惭b在 V 形塊上，屬線接觸，面積不大，因此取 1.0.方向上 K=1.51.21.01.01.01.0=1.8zP方向上 K=1.51.21.61.01.01.0=2.88xP計(jì)算切削力方法一：帶公式據(jù)文獻(xiàn)1表 350 查的切削力公式： （44）0.750.15300zpptsvK （45）0.50.4339xpPts vKt切削厚度（mm） s每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm) v切削速度 （mmin）山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)22圓周切削分力（kgf） ； 軸向切削分力（kgf） ；zPxP修正系數(shù)；pK據(jù)文獻(xiàn)6表 1132 查的粗鏜的情況下，用硬質(zhì)合金加工鋼件的切削用量：v=(4060)mmin (取 40) s=(0.31)mmr (取 0.3)t=1.5mm據(jù)文獻(xiàn)1表 351，表 352，表 353 確定pK （46）PmpppprpKKKKKK由于托輥的材料時(shí) Q235,據(jù)文獻(xiàn)6表 73 查的=375460，取 420baMP，則由表 352 查得指數(shù) n=0.75。 aMP=0.647mpK75nb0.754275據(jù)文獻(xiàn)3217 頁(yè)：鏜刀剛性差、易振，主偏角應(yīng)選大點(diǎn)，以減少?gòu)较蛄?。粗鏜一般選=6075，固定式鏜刀塊鏜盲孔一般=90，10，rKrK05r 0 312。據(jù)文獻(xiàn)4表 1.3：用硬質(zhì)合金刀具加工結(jié)構(gòu)鋼時(shí)，當(dāng)結(jié)構(gòu)鋼800Mpa 時(shí)，b前角1015，后角68，=015。0r 0 s綜上所述：按主偏角為 60選出=0.94； =1.11zpKxpK按前角為 10選出=1.0； =1.0zpKxpK按刃傾角為 0選出=1.0； =1.0zpKxpK刀具圓弧半徑不考慮。山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)23因此=0.6470.941.01.0=0.608zzzzzPmpppprpKKKKKK=0.6471.111.01.0=0.718xxxxxPmpppprpKKKKKK 分別帶入（44） ， （45）求切削力得：=3001.5400.608=63.77（kgf）0.750.15300zzpptsvK0.750.30.15=3391.5400.718=45.79（kgf）0.50.4339xxppts vK0.50.30.4 據(jù)文獻(xiàn)12493 頁(yè)查的：工件定位面未加工，夾具體定位面是交錯(cuò)網(wǎng)狀時(shí)，f=0.8把上述求的分別帶入（41） ， （42）得：= = = =62.13（kgf）11sin22KMQRf1sin22zKPRRf1sin22zKPf31.8 63.7722 0.8= = =71.38（kgf）21sin22xKPQf32.88 45.7922 0.8可見(jiàn)，軸向和切向所需的夾緊力差不多，但由于是兩端同時(shí)加工軸向力抵消，所以只考慮夾緊力要平衡的扭矩。1Q方法二：由靜力平衡推導(dǎo)由圖 44 可知：液壓缸傳給 V 形塊兩邊的力相等，因此和，和，和，和分1F8F2F7F4F5F3F6F別大小相等方向相反；V 形塊作用在工件上的八個(gè)夾緊分力都能平衡這幾個(gè)正壓力產(chǎn)生了四個(gè)摩擦力。這四個(gè)摩擦力的力矩用來(lái)平衡刀具2367,F F F F對(duì)工件的切向分力所產(chǎn)生的力矩。而且由于四個(gè)正壓力相等，摩擦系數(shù)也相等，因此摩擦力也相等即：4ZMfRPR4ZPf 可得：f=15.94（kgf）而 f=（=0.8）2F=19.93（kgf）2367FFFFf山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)24由幾何關(guān)系知：=34.52（kgf）22cos30FFQ=FK=34.521.8=62.13（kgf）與上一種經(jīng)驗(yàn)公式求出的值相同。4.3.4.3. 夾緊力的自鎖夾緊力的自鎖夾緊力的自鎖靠液壓回路保證，在蓄能器保壓回路中，蓄能器和單向閥的共同作用保證自鎖。而且要在定心夾緊機(jī)構(gòu)齒條板尾部加一個(gè)凸緣，用活動(dòng)手柄壓緊螺釘壓緊，起到雙保險(xiǎn)的作用。FFFFFFFFFFW14852637ffff圖 44 受力分析5. 液壓5.1. 明確設(shè)計(jì)要求進(jìn)行工況分析在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，首先應(yīng)明確以下問(wèn)題，并將其作為設(shè)計(jì)依據(jù)。1.用于托輥工裝的夾緊和松開(kāi)、工藝過(guò)程為啟動(dòng)電機(jī)把四個(gè)托輥依次放入工裝內(nèi)-按下閉合開(kāi)關(guān)-工裝夾緊-加工-加工完畢-按下張開(kāi)開(kāi)關(guān)-取下四個(gè)托輥-循環(huán)完成多個(gè)周期-關(guān)閉電機(jī)，作業(yè)環(huán)境良好，塵土量較少。2.總體布局以及對(duì)液壓傳動(dòng)裝置的位置和空間尺寸的要求如下圖，液壓油缸處于工裝體內(nèi)部，空間充足，液壓站外置，可以隨便布置。山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)25圖 51 總體布局2.液壓系統(tǒng)完成的動(dòng)作是，夾緊-保壓-松開(kāi)，工藝過(guò)程為啟動(dòng)電機(jī)把四個(gè)托輥依次放入工裝內(nèi)-按下閉合開(kāi)關(guān)-工裝夾緊-加工-加工完畢-按下張開(kāi)開(kāi)關(guān)-取下四個(gè)托輥-循環(huán)完成多個(gè)周期-關(guān)閉電機(jī)。3.夾緊負(fù)載為根據(jù)計(jì)算負(fù)荷為 1200N，為拉力。在上述工作的基礎(chǔ)上，應(yīng)對(duì)主機(jī)進(jìn)行工況分析，工況分析包括運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析，對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)還需編制負(fù)載和動(dòng)作循環(huán)圖，由此了解液壓缸或液壓馬達(dá)的負(fù)載和速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，以下對(duì)工況分析的內(nèi)容作具體介紹。山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)265.2. 運(yùn)動(dòng)分析主機(jī)的執(zhí)行元件按工藝要求的運(yùn)動(dòng)情況，速度循環(huán)圖(vt)，由此對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行分析。5.2.1. 速度循環(huán)圖工程中液壓缸的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)可歸納為三種類(lèi)型。圖 9-2 為三種類(lèi)型液壓缸的vt 圖，第一種如圖 9-2 中實(shí)線所示，液壓缸開(kāi)始作勻加速運(yùn)動(dòng)，然后勻速運(yùn)動(dòng)， 圖 5-2 速度循環(huán)圖 最后勻減速運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)；第二種，液壓缸在總行程的前一半作勻加速運(yùn)動(dòng)，在另一半作勻減速運(yùn)動(dòng)，且加速度的數(shù)值相等；第三種，液壓缸在總行程的一大半以上以較小的加速度作勻加速運(yùn)動(dòng)，然后勻減速至行程終點(diǎn)。vt 圖的三條速度曲線，不僅清楚地表明了三種類(lèi)型液壓缸的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，也間接地表明了三種工況的動(dòng)力特性,本裝置中液壓油缸屬于第二類(lèi)，先加速然后勻速，再后減速停止保壓。5.3. 動(dòng)力分析動(dòng)力分析，是研究機(jī)器在工作過(guò)程中，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的受力情況，對(duì)液壓系統(tǒng)而言，就是研究液壓負(fù)載情況。山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)27液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：1.在傳遞同等功率的情況下，液壓傳動(dòng)裝置體積小、重量輕、慣性小、結(jié)構(gòu)緊湊。2.工作平穩(wěn)、反應(yīng)快、沖擊小，能高速啟動(dòng)、制動(dòng)、換向。3.可進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速方便，調(diào)速范圍大，調(diào)速性能好。4.控制、調(diào)節(jié)比較簡(jiǎn)單，操縱方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。5.易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。6.液壓元件已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，便于設(shè)計(jì)選用。由于托輥夾具是用兩套 V 形塊定位夾緊，因此必須實(shí)現(xiàn)兩邊同時(shí)夾緊，夾緊用保壓回路。如下圖所示；圖中是利用蓄能器的保壓回路，當(dāng)主換向閥在左位時(shí)，液壓缸向前運(yùn)動(dòng)，開(kāi)始實(shí)現(xiàn)夾緊工件，當(dāng)達(dá)到夾緊力時(shí)，進(jìn)油路的壓力升高到調(diào)定值，壓力繼電器發(fā)信使二通閥換向通電，泵卸荷，單向閥關(guān)閉，液壓缸有蓄能器保壓。缸內(nèi)壓力不足時(shí)，壓力繼電器復(fù)位使泵重新工作。保壓時(shí)間取決于蓄能器容量。鎖緊回路主要用于要求執(zhí)行元件可靠的停在任意位置的液壓系統(tǒng)，對(duì)于重力負(fù)載系統(tǒng)，必須考慮鎖緊回路。最常用的鎖緊方法是采用液控單向閥鎖緊。在此回路中，為保證執(zhí)行元件在鎖緊時(shí)迅速可靠，其控制油路必須與油箱接通。壓力繼電器是將液壓系統(tǒng)的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的控制元件。它是液壓部分和電器元件兩部分組成，系統(tǒng)中的壓力達(dá)到壓力繼電器的調(diào)定值時(shí)，即發(fā)出電信號(hào)，控制電動(dòng)執(zhí)行元件動(dòng)作，完成各項(xiàng)預(yù)定任務(wù)。5.4.液壓缸的計(jì)算與選取1. 計(jì)算液壓缸的總機(jī)械載荷 F：據(jù)文獻(xiàn)17221 頁(yè)根據(jù)機(jī)構(gòu)的工作情況，作用在液壓活塞桿上的總機(jī)械載荷 F 包括兩部分：第一部分主要包括眼液壓缸活塞方向的工作阻力（即：夾緊力）和運(yùn)動(dòng)部件在啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中的慣性力。據(jù)文獻(xiàn)17式（131）： （7FFFFFF工回慣封摩1）夾緊力，609N；F工山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)28活塞上所受慣性力；F慣活塞阻力；F封導(dǎo)軌摩擦阻力；F摩回油背壓形成的阻力。F回(1) 按鋼的密度 7.8計(jì)算液壓帶動(dòng)的夾具部分的重量：3gcmV 形塊的體積：257 32.920 50575032.92 50290950mm =7.8290.5087.8=4.52kgvG連桿的重量：4018012087.8=53.6kgV 型槽夾緊裝置的重量：1204080167.8=48kgV 型定位塊重量：506047.8=6.4kg托輥的重量：1.56001087.84=9.52kg總重量：為 122kg 即 1200N(2) 的計(jì)算，據(jù)文獻(xiàn)17（136）：F慣 （72）()GvFNgt慣式中 G液壓缸所要移動(dòng)的重量，1200N；g重力加速度，9.81；2m s速度變化量，取=1.2=0.02；vvminmm s啟動(dòng)或制動(dòng)的時(shí)間，一般為 0.010.5s，因行程較短，取=0.1s。tt將上式各值帶入上式12000.02249.810.1GvFNgt慣(2)的計(jì)算，據(jù)文獻(xiàn)17式（137）：密封裝置的摩擦力的計(jì)算方法和密F封封裝置的類(lèi)型有關(guān)。當(dāng)工作壓力 p 小于 16MPa 時(shí)：FpA 工封摩（N ）山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)29克服液壓缸密封件摩擦阻力所需空載壓力（Pa） ，如該液壓缸選“Y”p摩形密封圈，設(shè)液壓缸工作壓力 p16Mpa，據(jù)文獻(xiàn)17132 查得0.3MPa,p摩取=0.1Mpa；p摩進(jìn)油工作腔有效面積（） ，此值屬于未定數(shù)值，初估 16A工2cm=160N60.1 100.0016fF （3）=156N；F摩鋼與鋼的摩擦系數(shù)，據(jù)文獻(xiàn)13 頁(yè) ，取 0.13=1229.810.13=156NF摩（4）的計(jì)算，據(jù)文獻(xiàn)17224 頁(yè)計(jì)算F回回油腔的背壓力，可如下選?。褐械蛪合到y(tǒng)的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)取0.20.5MPa；回油路有背壓閥的系統(tǒng)，背壓閥的調(diào)整壓力一般為 0.51.5MPa；帶調(diào)速和復(fù)雜的回油路系統(tǒng)，取大于等于 0.5MPa；拉床龍門(mén)刨床導(dǎo)軌磨床取0.81.5MPa；回油背壓形成的阻力：2FpA回出回油背壓,取=0.3MPa；p出p出有桿腔活塞面積，考慮兩邊傳動(dòng)比為 2，=82A2A2cm各值代人上式N62100.3 0.0008240FpA回出分析液壓缸各工作階段受力情況，得知在工作階段受力最大，作用在活塞上的總機(jī)械載荷為： N60924 160 1562401189FFFFFF工回慣封摩2. 確定液壓缸的機(jī)構(gòu)尺寸和工作壓力按 文獻(xiàn)17表 133 經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定系統(tǒng)工作壓力。工作壓力取=2MPaF工液壓缸工作腔有效工作面積；山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)302261189A0.000595m6cmp2.0 10F1工活塞直徑144 62.7627.6ADcmmm因差動(dòng)比為 1：2，所以活塞桿直徑 : d=0.7D=0.727.6=19.32mm按文獻(xiàn)18：取標(biāo)準(zhǔn)直徑 d=20，D=32,則工作壓力211891.5a0.0324PMP工5.5. 強(qiáng)度校核活塞桿直徑校核活塞桿直徑 d 可按下式校核4Fd (6-8)式中 F 為活塞桿所受負(fù)載=nb/，n 一般取 1.4。活塞桿一般材料為碳鋼，選用 Q235A，b=375MPa 外經(jīng)過(guò)研磨及硬度鍍鉻，厚度為 20um，外表公差 f7f8，表面硬度 HV700 以上，表面粗糙度 0.81.6。則=b/n=268。由公式 6-8 得 d8mm,而 d=20mm 滿(mǎn)足。(3)穩(wěn)定性校核對(duì)于受壓的活塞桿來(lái)說(shuō)，當(dāng)長(zhǎng)徑比 l/d15 時(shí)。應(yīng)對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性校核，應(yīng)使活塞桿承受的負(fù)載小于其保持工作穩(wěn)定的臨界負(fù)載力，而本次設(shè)計(jì)沒(méi)有15。因此無(wú)需穩(wěn)定相校核。所設(shè)計(jì)的液壓缸如圖所示，具體尺寸要求見(jiàn)零件圖。圖中布置有鋼珠鎖，其往復(fù)運(yùn)動(dòng)都是靠作用于活塞上的液壓力實(shí)現(xiàn)的，在其極限位置，為提高活塞桿固定可靠性，設(shè)有鋼珠鎖。為了液壓缸不泄露油，設(shè)有密封圈，使用 O 形封圈，它的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、可靠、體積小、動(dòng)摩擦阻力小、安裝方便、價(jià)格低等。所設(shè)計(jì)的液壓缸如圖 5-3 所示，具體尺寸要求見(jiàn)零件圖。圖中布置有鋼珠鎖，其往復(fù)運(yùn)動(dòng)都是靠作用于活塞上的液壓力實(shí)現(xiàn)的，在其極限位置，為提高活塞桿固定可靠性，設(shè)有鋼珠鎖。為了液壓缸不泄露油，設(shè)有密封圈，使用 O 形封圈，它的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、可靠、體積小、動(dòng)摩擦阻力小、安裝方便、價(jià)格低等。進(jìn)出油山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)31口螺紋標(biāo)準(zhǔn)系列見(jiàn)表 5-1。注：括號(hào)內(nèi)數(shù)值為非優(yōu)先選擇者表 5-1 液壓缸活塞行程系列（GB/T2349-1980）（mm）25（40）50（63）80（90）100（110）125（140）160（180）200（220）250（280）表 5-1 液壓油口螺紋聯(lián)接系列M50.8M81M101M121.5M141.5M161.5M181.5M201.5M221.5M272M332M422M502M602通過(guò)上面分析，選用缸徑安裝距 400 行程 200 液壓油缸。5.6.5.6. 液壓控制閥的選擇液壓控制閥的選擇5.7.液壓泵的計(jì)算與選取1. 確定液壓泵的實(shí)際工作壓力BPBPPP工總圖 5-3 液壓缸總裝圖山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)32式中前已選定為 1.5MPaP工之和，按文獻(xiàn)17240 頁(yè)：可估為（0.51.5）P總PP沿程局部P總MPa，取 0.5MPa。因此，可確定液壓泵的實(shí)際工作壓力為1.50.52BPPPMPa工總2.確定液壓泵的流量按文獻(xiàn)18式（1318）maxBqK q式中 K泄漏系數(shù)，取 1.1；兩切削頭快進(jìn)時(shí)所需最大流量之和。maxq的計(jì)算如下:maxqmax2qAv差動(dòng)快=22 12042=0.75（L/min）代人上式得，由于是兩個(gè)液壓缸需乘 22=21.10.75=1.65L/minBq按壓力為 2MPa，流量為 1.65L/min， ，選 1000r/min 的電動(dòng)機(jī)，流量為0.165L/r。選擇液壓泵。5.8. 液壓系統(tǒng)原理圖根據(jù)工況和使用要求，繪制液壓原理圖如下：山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)335.9. 液壓系統(tǒng)的安裝 液壓系統(tǒng)安裝質(zhì)量的好壞是關(guān)系到液壓系統(tǒng)能否可靠工作的關(guān)鍵。必須科學(xué)、正常、合理地完成安裝過(guò)程中的每個(gè)環(huán)節(jié)，才能使液壓系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行；充分發(fā)揮其效能。5.9.1. 安裝前的準(zhǔn)備工作 1）明確安裝現(xiàn)場(chǎng)施工程序及施工進(jìn)度方案。 2）熟悉安裝圖樣，掌握設(shè)備分布及設(shè)備基礎(chǔ)情況。 3）落實(shí)好安裝所需人員、機(jī)械、物資材料的準(zhǔn)備工作。山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)34 4）做好液壓設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)交貨驗(yàn)收工作，根據(jù)設(shè)備清單進(jìn)行驗(yàn)收。通過(guò)驗(yàn)收掌握設(shè)備名稱(chēng)、數(shù)量、隨機(jī)備件、外觀質(zhì)量等情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。 5）根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)設(shè)備基礎(chǔ)和預(yù)埋件進(jìn)行曲檢查，對(duì)液壓設(shè)備地腳尺寸進(jìn)行復(fù)核，對(duì)不符合要求的地方進(jìn)行處理，防止影響施工進(jìn)度。5.9.2. 液壓設(shè)備的就位 1）液壓設(shè)備應(yīng)根據(jù)平面布置圖對(duì)號(hào)吊裝就位，大型成套液壓設(shè)備，應(yīng)由里向外依次進(jìn)行吊裝。 2）根據(jù)平面布置圖測(cè)量調(diào)整設(shè)備安裝中心線及標(biāo)高點(diǎn)，可通過(guò)調(diào)整安裝螺栓旁的墊板達(dá)到將設(shè)備調(diào)平找正，達(dá)到圖紙要求。 3）由于設(shè)備基礎(chǔ)相關(guān)尺寸存在誤差，需在設(shè)備就位后進(jìn)行微調(diào)，保證泵吸油管處于水平、正直對(duì)接狀態(tài)， 4）油箱放油口及各裝置集油盤(pán)放污口應(yīng)在設(shè)備微調(diào)時(shí)給予考慮，應(yīng)是設(shè)備水平狀態(tài)時(shí)的最低點(diǎn)。 5）應(yīng)對(duì)安裝好的設(shè)備做適當(dāng)防護(hù)，防止現(xiàn)場(chǎng)臟物污染系統(tǒng)。 6）設(shè)備就位調(diào)整完成后，一般需對(duì)設(shè)備底座下面進(jìn)行混凝土澆灌，即二次灌漿。5.9.3. 液壓配管 （1）管材選擇 應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)壓力及使用場(chǎng)合來(lái)選擇管材。必須注意管子的強(qiáng)度是否足夠，管徑和壁厚是否符合圖紙要求，所選用的無(wú)縫鋼管內(nèi)壁必須光潔、無(wú)銹蝕、無(wú)氧化皮、無(wú)夾皮等缺陷。若發(fā)現(xiàn)下列情況不能使用：管子內(nèi)外壁已嚴(yán)重銹蝕。管體劃痕深度為壁厚的 10%以上；管體表面凹入達(dá)管徑的 20%以上；管斷面壁厚不均、橢圓度比較明顯等。 中、高壓系統(tǒng)配管一般采用無(wú)縫鋼管，因其具有強(qiáng)度高、價(jià)格低、易于實(shí)現(xiàn)無(wú)泄漏連接等優(yōu)點(diǎn)，在液壓系統(tǒng)中被廣泛使用。普通液壓系統(tǒng)常采用冷拔低碳鋼 10、15、20 號(hào)無(wú)縫管，此鋼號(hào)配管時(shí)能可靠地與各種標(biāo)準(zhǔn)管件焊接。液壓伺服系統(tǒng)及航空液壓系統(tǒng)常采用普通不銹鋼管，具有耐腐蝕，內(nèi)、外表面光潔，尺寸精確，但價(jià)格較高。低壓系統(tǒng)也可采用紫銅管、鋁管、尼龍管等管材，因其易彎曲給配管帶來(lái)了方便，也被一部分低壓系統(tǒng)所采用。山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)35 （2）管子加工 管子的加工包括切割、打坡口、彎管等內(nèi)容。管子的加工好壞對(duì)管道系統(tǒng)參數(shù)影響較大，并關(guān)系到液壓系統(tǒng)能否可靠運(yùn)行。因此，必須采用科學(xué)、合理的加工方法，才能保證加工質(zhì)量。 1）管子的切割 管子的切割原則上采用機(jī)械方法切割，如切割機(jī)、據(jù)床或?qū)Ｓ脵C(jī)床等，嚴(yán)禁用手工電焊、氧氣切割方法，無(wú)條件時(shí)允許用手工鋸切割。切割后的管子端面與軸向中心線應(yīng)盡量保持垂直，誤差控制在 900.5。切割后需將銳邊倒鈍，并清除鐵屑。 2）管子的彎曲 管子的彎曲加工最好在機(jī)械或液壓彎管機(jī)上進(jìn)行。用彎管機(jī)在冷狀態(tài)下彎管，可避免產(chǎn)生氧化皮而影響管子質(zhì)量。如無(wú)冷彎設(shè)備時(shí)也可采用熱彎曲方法，熱彎時(shí)容易產(chǎn)生變形、管壁減薄及產(chǎn)生氧化皮等現(xiàn)象。熱彎前需將管內(nèi)注實(shí)干燥河砂，用木塞封閉管口，用氣焊或高頻感應(yīng)加熱法對(duì)需彎曲部位加熱，加熱長(zhǎng)度取決于管徑和彎曲角度。直徑為 28mm 的管子彎成 30、45、60和 90時(shí)，加熱長(zhǎng)度分別為 60mm、100mm、120mm、和 160mm；彎曲直徑為34mm、42mm 的管子，加熱長(zhǎng)度需比上述尺寸分別增加 2535mm。熱彎后的管子需進(jìn)行清砂并采用化學(xué)酸洗方法處理，清除氧化皮。彎曲管子應(yīng)考慮彎曲半徑。當(dāng)彎曲半徑過(guò)小時(shí)，會(huì)導(dǎo)致管路應(yīng)力集中，降低管路強(qiáng)度。表 1 給出鋼管最小彎曲半徑。表 1 鋼管最小彎曲半徑（mm）鋼管外徑 D14182228344250637689102冷彎70100135150200250300360450540700最小彎曲半徑 R熱彎35506575100130150180230270350 （3）管路的敷設(shè) 管路敷設(shè)前，應(yīng)認(rèn)真熟悉配管圖，明確各管路排列順序、間距與走向，在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)照配管圖，確定閥門(mén)、接頭、法蘭及管夾的位置并劃線、定位、管夾一般固定在預(yù)埋件上，管夾之間距離應(yīng)適當(dāng)，過(guò)小會(huì)造成浪費(fèi)，過(guò)大將發(fā)生振動(dòng)。推山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)36薦的管夾距離見(jiàn)表 2。表 2 推薦管夾間距離（mm）管子外徑 D1418222834425063管夾間最大距離L4505006007008008509001000管路敷設(shè)一般遵循的原則： 大口徑的管子或靠近配管支架里側(cè)的管子，應(yīng)考慮優(yōu)先敷設(shè)。 管子盡量成水平或垂