4×φ120残极压脱清理机的设计-机械毕业论文【答辩优秀】

I 毕业设计说明书 日 i 前 言 毕业设计是对我们大学学习的一次系统总结，对我们今后的学习和工作具有重大的意义。 这次设计集中于残极压脱清理机总装图及机架零件图的设计，因而在设计中我们要认真思考，计算有理有据，培养独立设计的能力。 我们的设计还是比较初级的模型，在实践中，只有经过不断的改进，才能达到高的生产效率，然而，基础的知识和原理是设计的源头，工具书的编者为我们提供了如此系统的、直观的资料，是难得的财富，要爱护藏书，让知识美化世界，让文明净化人类。 就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对 自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作、学习打下良好的基础。 ii 目 录 摘要 . 1 Abstract . 2 第一章 压脱机设计方案的选择 . 3 第一节 概述 . 3 第二节 压脱机设计结构与功能 . 3 一、方案设计和功能分析 . 3 二、设计结构及功能 . 4 第三节 液压驱动方案设计 . 6 第二章 液压缸的设计与选择 . 7 第一节 液压缸的设计选用说明 . 7 一、液压缸设计中应注意的问题 . 7 二、液压缸主要参数的选定 . 7 三、使用工况及安装条件 . 7 四、缓冲机构的选用 . 9 五、工作介质的选用 . 9 第二节 强度计算及校核 . 10 一、磷铁环的强度计算 . 10 二、校核承压钢板的抗压强度 . 10 第三节 液压缸的设计及其参数的计算 . 11 一、液压缸推力 F的选择 . 11 二、初选液压缸的工作压力 . 12 三、理论推力与理论拉力的确定 . 12 四、液压缸许用行程 S的确定 . 13 五、缸筒材料的选择 . 14 六、缸筒壁厚的计算 . 16 七、缸筒壁厚的验算 . 17 八、缸筒底部厚度的计算 . 19 九、缸筒头部法兰厚度的计算 . 19 十、拉杆的选择与校核， . 19 第三章 辅助元件的设计与选择 . 19 第一节 压脱机辅助元件的设计与选择 . 19 一、双耳环的安装尺寸的选择 . 19 二、柱销的选择 . 20 三、密封装置的选择 . 20 第二节 机架工作轴的校核及轴的直径的选择 . 21 第四章 液压泵与电动机的设计与选择及行走油缸的设计 . 22 第一节 液压泵与 电动机的选择 . 22 一、液压缸的最大流量的计算 . 22 二、液压泵与电动机的选择 . 22 第二节 平移油缸的设计 . 23 一、阳极碳块、阳极钢爪、阳极铝导杆等相关参数的计算 . 23 iii 二、平 移液压缸的选择 . 28 第五章 液压系统设计 . 30 第一节 液压传动与控制的优缺点 . 28 一、液压传动与控制的优点 . 28 二、液压 传动与控制的缺点 . 29 第二节 压脱机 液压系统工作原理 . 30 第三节 液压系统元、辅件的选择 . 31 一、阀的选择依据 . 31 二、选择控制阀应注意以下几个问题 . 31 第六章 夹具 的设计与选择 . 32 第一节 定位装置的设计 . 32 第二节 夹紧装置设计 . 33 一、夹紧装置的组成和基本要求 . 33 二、夹具体的选择与设计 . 36 结语 . 36 参考文献 . 37 中英文翻译资料 . 38 英文资料 . 38 中文翻译 . 44 致 谢 . 49 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 1 4 120 残极压脱清理机 摘 要 针对我国生产自动化程度不高的中小型企业的实际需要，设计出了一种结构简单、实用性强的新型残极压脱清理机，用来脱落残极碳块。本设计简要介绍了残极压脱清理机的用途及特点，并详细的介绍了结构设计、液压驱动方案的确立和试用效果等方面。 关键词 ： 残极压脱清理机 恒压驱动 压脱力 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 2 Pressure-disengaging Cleaning Machine For 4120Residual Anode Abstract In view of the production of a high degree of automation is not the actual needs of small and medium enterprises to design a simple structure, a new type of practical pressure-disengaging cleaning machine for residual anode, used to block off the residual carbon pole. The design brief the use of pressure-disengaging cleaning machine for residual anode and the characteristics of , and introduce the structural design,the establishment of hydraulic-driven program and trial results in detail. Keywords: pressure-disengaging cleaning machine for residual anode constant pressure-driven the pressure-disengaging force 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 3 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 4 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 5 第一章 压脱机设计方案的选择 第一篇、 概述 随着国内电解铝工业技术的迅猛发展和生产规模的不断扩大，如何安全、高效地脱落残极已成为各生产厂家急待解决的问题。目前，国内大规模的铝厂如贵铝、平果铝等都是从国外引进包括从残极脱落到新 阳极浇注的一整套全自动化的阳极组装线。该生产线功能完善、安全高效、自动化程度高，但成本极其昂贵，对于中小型铝厂来说难以接受。目前，我国中小型铝厂的残极脱落大都是采用原始的人工敲打方式，劳动强度大，安全隐患多，效率低，极大地制约了生产的发展和规模的扩大。为消除安全隐患、降低劳动强度、提高残极脱落效率，我们设计出了这么一种新型的残极脱落设备 残极压脱清理机。 残极压脱清理机 是电解铝厂阳极组装车间、阳极生产线上的关键设备之一，主要用途是将残留在阳极钢爪上的 残极碳块 从钢爪上剥离下来，以便钢爪经清刷，涂石墨烘干后再次 与新阳极块进行浇铸，制成新阳 级 机组，再由运输机械送到电解车间使用。此压脱机安全防范措施齐全、设备运行平稳，压脱后的导杆无豁口、断裂、变型等现象，使疤杆数量大减，减轻了工人的劳动强度，杜绝了因人工敲打引起的抨溅等伤人事故，效率高、见效快。 所设计的 残极压脱清理机 为双阳极四爪，一根导杆可以一次太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 6 压脱完成。效率比进口设备提高 了许多 ，成本 也 比进口设备降低了 许多 。 而后再设计一套设备专门负责用于清理附着在钢爪上的磷铁环以及少量的碳块残渣。 第二节 压脱机设计结构与功能 一、方案设计和功能分析 国外进口的同类产品尽 管结构各异，但均是采用静压压脱方式，结构上的差异只是实现的方法不同，以及为适应全自动化生产线的要求而已。我们所设计的液压缸，其实现的形式是采用双缸驱动双压板方式。单缸可提高 6t的压脱力，工作压力 10MPa。机架对称布置，但为了方便残极的进入、垂直方向的固定以及脱极后残渣的清运，本方案采用左机架固定，右机架可以水平移动的结构形式，右机架的移动通过一平移油缸来驱动。不论是垂直方向的压脱油缸还是水平方向的平移油缸，它们的行程均通过限位开关双重控制。在考虑压脱机的结构、尺寸、操作的方便性以及操作工的安全性等问题时， 均采取了人性化的设计方法。 对于整个残极压脱清理机的设计主要应从以下两个方面来重点考虑，其一就是要保证残极碳块在压脱机上的定位与夹紧，这就要求必须设计一套合理的夹具来满足此项要求，既要起到定位夹紧作用，还要保证残极的铝导杆与钢爪不能分离；其二就是采用的执行机构是液压缸，由于液压驱动力大，实现相对容易，而且操作方便，因此，本机采用液压驱动。 二、设计结构及功能 （一）残极压脱清理机的结构及功能，见图 1： 1.行走油缸，驱动行走机构左右运动。其极限位置由限位开关来控制。 2.行走机构，该机构向左运动，上下两块推 移钢板将残极推到预订位置固定夹紧，压脱过程开始；压脱完成后该机构向右运动到位，天车起吊，压脱完成。 3.右机架（带上下两块推板） 4.压板（左右各一） 5.压脱油缸，两压脱油缸同时驱动左、右压板向下运动，靠静压压脱残极碳块，完成脱落。压脱后，油缸复位。 6.左机架（带承压钢板） 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 7 图 1 残极压脱清理机 （二）残极压脱清理机工艺流程 残极压脱清理机工艺流程见图 2 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 8 图 2 残极压脱清 理机工艺流程图 第三节 液压驱动方案设计 确立液压驱动方案应充分考虑残极压脱的工艺要求，不论是普通液压油泵还是恒压泵，只要选型正确，均能满足要求的工作压力。但是，在工作时两者压力建立的过程是有区别的。如果以一恒值压力快速作用于残极碳块将会极大的提高压脱的成功率、减少压脱时间提高生产效率。因此，本方案采用恒压变量泵作为动力源。其压脱速度通过恒压泵与 调速阀 构成的容积节流调速回路来调节。该调速方式与普通的节流调速相比，既有回路无溢流损失、效率高和发热少的长处，比容积调速回路的速度稳定性好，而且泵的供油量自动 与液压缸所需的流量相适应，同时它的负载特性又非常符合压脱的工艺要求。 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 9 第二章 液压缸的设计与选择 第一节 液压缸的设计选用说明 一、液压缸设计中应注意的问题 液压缸的设计和使用是否正确与否，直接影响到它的性能和易否发生故障。在这方面经常碰到的是液压缸安装不当、活塞杆承受偏载、液压缸或活塞下垂以及活塞杆的压杆失稳的问题。所以在设计液压缸时必须注意如下几点： （一）尽量使活塞杆在受拉状态下承受最大负载，或在受压状态下具有良好的纵向稳定性。 （二）考虑液压缸行程终了的制动问题和液压缸的排气问题。缸内如无缓冲和排气装置，系统中需要有相应的措施。但并非所有的液压缸都要考虑这些问题。 （三）正确确定液压缸的安装、固定方式。如承受弯曲的活塞杆不能用螺纹连接，要用止口连接。液压缸不能在两端用键或销定位，只能在一端定位，为的是不阻碍它在受热时的膨胀。 （四）液压缸各部分的结构须根据推荐的结构形式和设计标准进行设计，尽可能做到结构简单、紧凑，加工、装配和维修方便。 二、液压缸主要参数的选定 额定工作压力 pn，一般取决于整个液压系统，因此液压缸的主要参数就是缸 筒内径 D和活塞杆直径 d。此两数值按照国家标准所示的方法确立后，最后必须选用符合太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 10 国家标准 GB2348 80 的数值。这样才便于选用标准密封件和附件。 三、使用工况及安装条件 （一）工作中有剧烈冲击时，液压缸的缸筒、端盖不能用脆性的材料，如铸铁。 （二）排气阀须装在液压缸油液空腔的最高点，以便排除空气。 （三）采用长行程液压缸时，须综合考虑选用足够刚度的活塞杆和安装中隔圈。 （四）当工作环境污染严重，有较多的灰尘、砂、水份等杂质时，须采用活塞杆防护套。 （五）安装方式与负载导向 1.耳环安装 作用力处在一平面内， 如耳环带有球铰，则可在 4。 圆锥角内变向。 2.耳轴安装 作用力处在一平面内。通常较多采用的是前端耳轴和中间耳轴。后端耳轴只用于小型短行程液压缸上，因它的支承长度较大，影响活塞弯曲稳定性。 3.法兰安装 作用力与支承中心处在同一轴线上。法兰与支承座的链接应使法兰面承受作用力，而不应使固定螺钉承受拉力。 4.底座安装 前端底座须用定位螺钉或定位销，后端底座则用较松螺孔，以允许液压缸受热时，缸筒能伸缩。 当液压缸的轴线较高，离开支承面的距离较大时，底座螺钉及底座刚性应能承受倾覆力矩的作用。 5.负载导向 液压缸 活塞不应承受侧向负载力，否则，必然使活塞杆直径过大，导向套长度过长。因此通常对负载加装导向装置。 见表 1，按负载为重、中或轻型，推荐以下安装方式和导向条件； 表 1 负载与安装方式的对应关系 负载类型 推荐安装方式 作用力承受情况 负载导向条件 法兰安装 作用力与支承中心在同一轴线上 导向 耳轴安装 同上 导向 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 11 重型 底座安装 作用力与支承中心不在同一轴线上 导向 后球铰 作用力与支承中心在同一轴线上 不要求导向 中型 耳环安装 作用力与支承中心在同一轴线上 导向 法兰安装 同上 导向 耳轴安装 同上 导向 轻型 耳环安装 同上 可不导向 四、缓冲机构的选用 一般认为普通液压缸在工作压力 10MPa、活塞速度 0.1m/s 时，应当采用缓冲装置或其他缓冲办法。这只是一个参考条件，主要还是要看具体情况和液压缸的用途等来决定。例如 :要求速度变化缓慢的液压缸，当活塞速度 0.05 0.12m/s 时，也得采用缓冲装置。 缸外制动机构：当 smum /5.41时，缸内缓冲机构不可能吸收全部动能，须在缸外加装制动机构 ，如： （一）外部安装行程开关。当开始进入缓冲阶段时，开关即切断供油，使液压能等于零，但仍可能形成压力脉冲。 （二）在活塞杆与负载之间加装减震器。 （三）在液压缸出口加装液控调速阀。 此外，可按工作过程对活塞线速度变化的要求，确定缓冲机构的型式，如： （一）减速过渡过程要求十分柔和，如砂型操作，易碎物品托盘操作，精度磨床进给等，宜选用近似恒减速型缓冲机构如多孔缸筒或多孔柱塞型以及自调节流型。 （二）减速过程允许微量脉冲，如普通机床粗轧机等，可采用铣槽型、阶梯型缓冲机构。 （三）减速过程允许承受一定的脉冲，可 采用圆锥型或双圆锥型甚至圆柱型的缓冲机构。 五、工作介质的选用 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 12 按照环境温度可初步选定工作介质品种： （一）在常温（ -20 60）下工作的液压缸，一般采用石油型液压油。 （二）在高温（ 60）下工作的液压缸，须采用难燃液及特殊结构液压缸。 液压缸按不同结构对工作介质的粘度和过滤精度有不同的要求 . （一）工作介质粘度要求：大部分生产厂要求其生产的液压缸所用的工作介质粘度范围为 12 28cSt，个别生产厂允许到 2.8 380cSt。 （二）工作介质过滤精度要求：用一般弹性物密封件的液压缸： 20 25 m ；伺服液压缸： 10 m ；用活塞杆的液压缸： 200 m 。 第二节 强度计算及校核 一、磷铁环的强度计算 磷铁环， 如图 3 所示，取磷铁环的理想断面为 130 ，故磷铁环的面积为 S= 130 100=40820 2=0.040820 。 图 3 磷铁环 方案一：查机械设计手册 表 3.1-6 得： HT100 的抗拉强度 b 130MPa，由此可得破坏一个磷铁环至少需要： F1= b S=130MPa 0.040820 =5.3066 106N 破坏四个磷铁环至少需要： F= 4F1=4 b S=4 5.3066 106N =21.2264 106N 方案二：查机械设计手册 表 3.1-6 得： HT200 的抗拉强度 b 220MPa，由此可得破坏一个磷铁环至少需要： F2= b S=220MPa 0.040820 =8.9804 106N 破坏四个磷铁环至少需要： F = 4F2=4 b S=4 8.9804 106N =35.9216 106N 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 13 考虑此设备的经济性和合理性，故选用 HT100 代替磷铁环来进行压脱试验。由于磷铁环的屈服强度比碳块的屈服强度大，又由于压脱机的压板在压碳块的时候产生175mm 的偏心距，压板没有压到磷铁环上而压到碳块上，所以，本设计所采用的是压碳块的方法将碳块从阳极钢爪上掰裂，完成压脱任务。 二、校核承压钢板的抗压强度 由于所设计的方案是只用左机架上伸出来的钢板来承受重压，故 m1=F/10=2.12264 106 总质量： m=m1+m2 =2.12264 106 +921 =2.123552 106 m2为阳极电极总质量 F= m 10=21235520N s=F/S=21235520N/0.446 =47.6 MPa s=250 Mpa 0.446 为承压钢板的面积 故 100mm 的承压钢板足以支承被压件的重量和压脱力。 第三节 液压缸的设计及其参数的计算 一、液压缸推力 F 的选择 选择碳块的危险截面如图 4 所示 图 4 碳块的危险截面图 Wz=bh2/6=1.6 0.132/6=0.004507m3 h=0.13m 为碳块电解后的厚度 查阅矿山机械 2003.01 论文“ 500t 残极破碎机参数计算”可知： 碳块的耐压强度值为 32MPa；劈裂强度约为抗压强度的 1/（ 8 10）。 要使碳块像如图 5所示，沿其横截面断裂，则至少需要的弯矩值为： 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 14 M= Wz=1/10 32 MPa 0.004507 m3=14422.4N m 如图 5所示压脱力的作用线偏离残极中心线 l=175mm。 710510N O 图 5 受力分析图 由力矩平衡方程可得： F 脱 =M/l=14422.4N m /0.175m=8.24 104N 由图还可以看出活动压力板绕 N 点转动，由力偶矩平衡方程可得： M（ N） =0， F 油 510 F 脱 710=0 从而得出油缸推力和压脱力的关系： F 油 =1.39F 脱 若用单缸来破坏残极，则需要的油缸推力为： F 油 =1.39F 脱 =1.39 8.24 104N=1.15 105N 由于所选择的是用双缸来压脱残级碳块，故单缸所需的油缸的推力为 F 油 = F 油 /2=5.73 104N 二、初选液压缸的工作压力 液压缸工作压力的选择是否合理，直接影响到整个系统设计的合理性，确定时不能只考虑满足负载要求，应全面考虑液压装置的性能要求和经济性。如果液压缸的工作压力选定较高，则泵、缸、阀和管道尺寸可选的小些，这样结构较为紧凑、轻巧，加速时惯性负载也小，易于实现高速运动的要求。但工作压力太高，对系统的密封性能要求也相应提高了，制造较困难，同时缩短了液压装置的使用寿命。此外，高压会使构件弹性变形的影响增大，运动部件容易产生振动。 对于各类液压系统，由于各自特点和使用场合不同，其液压 缸的工作压力亦不相同，根据机械设计手册表 19-2-13及表 19-6-3 选择额定工作压力 Pn=10MPa。 三、理论推力与理论拉力的确定 根据机械设计手册表 19-6-4知 （一）当活塞前进时的理论推力： F1=A1 Pi 106（ N） 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 15 F1= /4 D2 Pi 106（ N） 式中： A1 活塞杆无杆侧有效面积（）； Pi 供油压力（ MPa）； D 活塞直径（即液压缸内径）（ m） F1=5.73 104N， Pi=10 MPa 则： 5.73 104N = /4 D2 10 106Pa 可得 D=0.085m=101mm，圆整得 D=85mm 根据机械设计手册表 19-6-3液压缸内径系列，取 D=100mm 综合考虑，选择拉杆型液压缸，因为这种液压缸结构简单，制造和安装均较方便。且其缸筒是用内径经过珩磨的无缝钢管半成品，按行程长度相应的尺寸切割。端盖与活塞均为通用件，因此制造成本较低。但这类液压缸受到行程长度、缸筒内径和额定工作压力的限制。行程长度即拉杆长度过大时，安装时容易偏歪致使缸筒端部泄漏。缸内径过大或额定工作压力过高时，由于径向布置尺寸和拆装问题，拉杆直径不能过大，致使拉杆的拉应力可能超过屈服强 度。因而拉杆型液压缸通常用于行程长度 1.5m，缸内径 D 250mm，额定工作压力 pn 20MPa 的场合。 液压缸装配如图 6所示 图 6 液压缸装配图 （二）当活塞退回时的理论拉力 F2： F2=A2 Pi 106（ N） = /4（ D2 d2） Pi 106（ N） 式中： A2 活塞杆有杆侧有效面积（）； d 活塞杆直 径（ m） （三）当活塞差动前进时（即活塞的两侧同时进压力相同的油液）的理论推力F3： 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 16 F3= /4 d2 Pi 106（ N） 由机械设计手册表 19-6-5常用标准液压缸理论推力和拉力可以知道 : d=45 ,F2=6.26 104N,A2=62.63 2,P2=10 MPa D=100 ,F1=7.85 104N,A1=78.54 2,P1=10 MPa 需要说明的是活塞杆直径 d 在此处有三种不同的系列，可以试选符合所设计的要求，在此选 d=45 。 四、液压缸许用行程 S 的确定 由机械设计手册 19-6-7 许用行程 S 与计算长度 L 的关系，可知，根据需要选用一端刚性固定，一端自由的液压缸， n=1/4 活塞杆的最大允许计算长度，由欧拉公式确定的 Lk的值： Lk=192.4d2/（ D P ） 式中： Lk 最大计算长度 ，； D 液压缸内径，； d 活塞杆直径，； P 工作压力， MPa 由所选的缸可知 D=100 ， d=45 ， P=10 MPa 则 Lk=192.4d2/（ D P ） =192.4 452/（ 100 10 ） =1232 L 与 Lk的关系式： L=Lk/2=1232/2=616 许用行程 S=L l1 根据缸径 100 的液压缸，查表机械设计手册表 19-6-8液压缸固定部分的参考尺寸可知 l1=150 ,故 S=L l1=616 150=466 ，根据机械设计手册表19-6-3，取 S=500 。 五、缸筒材料的选择 缸筒是液压缸的主要零件，它与缸盖、缸底、油口等零件构成密封腔，用以容纳压力油液，同时它还是活塞的运动的“轨道”。考虑到缸筒一般要求有足够的强度和冲击韧性，并且还必须足以保证活 塞密封件的密封性，根据液压缸的参数、用途和毛坯的来源等，参考机械设计手册表 19-6-11，、选择 45 钢作为缸筒的材料，由表知 b 600N/ 2, s 340N/ 2 六、缸筒壁厚的计算 参考机械设计手册表 19-6-12，可知缸筒壁厚 的计算公式为： 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 17 = 0 c1 c2 式中： 0 为缸筒材料强度要求的最小值， m； c1 为缸筒外径公差余量， m； c2 腐蚀余量， m； 缸筒材料的许用应力， N/ 2； Pmax 缸筒内最高工作压力， MPa； D 缸筒内径， m n 安全系数，通常取 n=5 = b/n=600 MPa/5=120 MPa 当 /D 0.08 时，可用薄壁缸筒的实用计算式： 0 Pmax D/（ 2 ） =10 MPa 0.1m/（ 2 120 MPa） =4.2 10-3m 当 /D=0.08 0.3 时，可用实用公式： 0 Pmax D/（ 2.3 3 Pmax） =10 MPa 0.1m/（ 2.3 120 MPa 3 10 MPa） =4.1 10-3m 当 /D 0.3 时，可用薄壁缸筒的实用计算式： 0D/2（ maxmax 3.14.0 1） =0.1m/2（ 103.1120104.0120 1） MPa=3.8 10-3m 0 D/2（ max3 1） =0.1m/2（ 103120120 1） MPa=4 10-3m 考虑缸筒外径公差余量和腐蚀余量： c1 c2=5.0 10-3m 选 /D=0.08 0.3 时的实用公式 = 0 c1 c2=4.1 10-3 +0.5 10-3 m =9.1 10-3m=9.1 因此可以初步确定缸筒的外径为 118 。 七、缸筒壁厚的验算 参考机械设计手册表 19-6-12，可知对最终采用的缸筒壁厚 应作四方面的验算 ： 额定工作压力 Pn应低于一定极限值，以保证工作安全： 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 18 Pn 0.35 s（ D21 D2） / D21 MPa 式中： Pn 液压缸的额定工作压力， MPa； s 缸筒材料屈服强度， N/ 2； D1 缸筒外径， m； D 缸筒内径， m； 液压缸的额定工作压力为 10 MPa，缸筒材料屈服强度为 340N/ 2，缸筒外径可以通过查 机械设计手册表 19-6-13知其为 121mm，符合我们计算所得的结果。 0.35 s（ D21 D2） / D21 =0.35 340（ 0.1212 0.12） / 0.1212 =37.72 MPa 很明显 Pn 37.72 MPa 同时额定工作压力也应与完全塑性变形压力有一定的比例范围，以避免塑性变形的发生： Pn （ 0.35 0.42） Prl 式中： Prl 缸筒发生完全塑性变形的压力， MPa Prl=2.3 slog（ D1/D） =2.3 340 log（ 121/100） =64.7 MPa （ 0.35 0.42） Prl=（ 0.35 0.42） 64.7 MPa=（ 22.66 27.17） MPa 很明显 Pn （ 22.66 27.17） MPa 此外，尚需验算缸筒径向变形 D应处在允许范围内 D=D Pr/E（ D21 D2） /（ D21 D2） ） m 式中： Pr 缸筒耐压试验压力， Pr =1.5Pn =1.5 10 MPa =15 MPa； E 缸筒材料弹性模量， 2.10 105N/ 2； 缸筒材料泊桑系数，对钢材， =0.3 D =D Pr/E（ D21 D2） /（ D21 D2） ） =0.1 15/2.10 105（ 0.1212 0.12） /（ 0.1212 0.12） 0.3） =4.0 10-5m 易知变形量 D不超过密封圈的允许范围。 最后，还应验算缸筒的爆裂压力 PE： PE=2.3 blog（ D1/D） MPa=2.3 600 log（ 121/100） MPa=114.2 MPa 很明显，计算的 PE值远远超过耐压试验压力 Pr 故所选择的缸筒 符合条件，满足要求。 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 19 八、缸筒底部厚度的计算 参考机械设计手册表 19-6-12，可知缸筒底部为平面时，其厚度 可以按照四周嵌住的圆盘强度公式进行近似的计算： 0.4330D P m 式中： P 筒内最大工作压力， 10MPa； 筒底材料许用应力， 120N/ 2； D 缸筒内径； 则 0.4330D P =0.4330 0.1 12012.5 =0.012m 考虑缸筒底部的强度和刚度以及实际要求，取 =0.05m=50 九、缸筒头部法兰厚度的计算 参考机械设计手册表 19-6-12，考虑螺孔，则法兰厚度 3104 La dr Fbh m 式中： F 法兰在缸筒最大内压下，所承受的轴向压力 F=PA1=10 MPa 78.54 2=10 106Pa 78.54 10-4 m2=78540N； ra 法兰外圆半径，取其为 0.14 m； b 取其为 0.018 m； dL 取其为 0.01 m； 缸筒头部材料许用应力， 120N/ 2； 则 1 1 m mm101.11012001.014.014.3 018.0785404 23 mh 同样也对其进行适当的加厚，取 h=20 ，缸筒头部取 50 。 十、拉杆的选择与校核， 为使结构简单，制造和安装均较方便，故用六根拉杆对两端盖和缸筒进行联接拉紧。 参考机械设计可知 受轴向载荷的螺栓组联接，每个螺栓所受的工作载荷为： F=F /z 式中： F 轴向载荷， 5.73 104N； 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 20 z 螺栓拉杆的个 数， 6 个 则 F=F /z=5.73 104N /6=9550N 螺栓小径： d1F4 式中： 松螺栓联接许用应力，我们所选的螺栓材料为 Q235，则 = s/s s 螺栓材料屈服强度， MPa 查表 11-6，根据 GB/T3098.1-2000 和 GB/T3098.2-2000 可知， s的公称值为 400 MPa，安全系数取 1.3 则 = s/s=400/1.3=308 MPa 有 d1 mm3.6m0063.01030814.3955046 m 故我们取 d1=8mm 查吴宗泽主编的机械零件设计手册，由表 4-17知 选择公称直径 d=10mm 的 M10 的粗牙六角头螺栓对两端盖和缸筒进行联接。 参考机械设计手册表 19-6-12，知螺栓或拉杆的强度计算： 螺纹处的拉应力： 2621 /N10zd4KF mm 式中 :F 缸筒端部承受的最大推力， 5.73 104N； D 缸筒内径， 0.1m； d1 螺纹底径， 0.008m； k 拧紧螺栓的系数，不变载荷取 k=1.25 1.5，此处取 1.25 代入数据可得：M P a238/N106008.04105 . 7 31 . 2 5/N10zd4KF 26242621 mmmm 许用应力 = s/ns MPa s 缸筒材料的屈服极限， 340 MPa； ns 安全系数， ns=1.2 2.5，取 ns=1.2 则 = s/ns=340/1.2=283 MPa 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 21 由于 ，故拉杆满足强度要求，符合条件 同理，也可以查表选用 M16 的粗牙六角头螺栓用来联接法兰与机体。 第三章 辅助元件的设计与选择 第一节 压脱机辅助元件的设计与选择 一、双耳环的安装尺寸的选择 参考液压工程手 册由表 7.3-19，根据 ISD/DIS8133 标准，见图 7，查得 : 单位， 图 7 双耳环 型号： 30 活塞杆直径： 45 缸筒内径： 100 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 22 公称力： 125000N KK： M33 2 CK（ H9）： 30 CM（ A16） :50 ER（ max） :50 CE（ Js13） :129 AV（ min） :45 LE（ min）： 54 CL（ max） :103 二、柱销的选择 见图 8由表 7.3-23可知，且根据 ISO 8132 标准，得 图 8 柱销 型号： 30 公称力： 50000N EK（ f8）： 30 EL（ H16）： 103 三、密封装置的选择 参考液压工程手册由表 7.5-2知 缸筒用静密封圈 O 型圈，见图 9 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 23 图 9 O 型圈 参考液压工程手册由表 7.5-3可知，见图 10 活塞和活塞杆的密封圈 O型圈 图 10 O 型圈 第二节 机架工作轴的校核及轴的直径的选择 此处我们选择 45 钢作为圆轴的材料 由公式 =M/Wz Wz= d3/32 知 3 M32d 式中： M 轴上任意一点处所受的弯矩值， N m； Wz 抗弯截面模量； 45 钢的许用应力值 ,640MPa； d 圆轴的直径， m ON510710 图 11 受力分析图 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 24 如图 11所示，列力的平衡方程可得： Fy=0, F=F 油 F 脱 =5.73 104N 4.12 104N =1.61 104N 以 O 点为中心，则 N 点相对 O点的力偶矩为 M= FlON=1.61 104N 0.51m=8211N m 则 3 M32d = mm51m051.01064014.3821132d 3 6 故所选工作轴的最小直径为 51 ，此处取 d=55 第四章 液压泵与电动机的设计与选择及行走油缸的设计 第一节 液压泵与电动机的选择 一、液压缸的最大流量的计算 参考机械设计手册表 19-6-4 知，根据已知参数选择中型系列，则活塞杆 最大运动线速度 vmax=0.6m/s=36m/min 单位时间内油液通过缸筒有效截面的体积，即流量 Q=vA= v /4 D2 103 L/min =36 /4 0.12 103 L/min =0.2826 103 L/min=4.71 10-3m3/s 二、液压泵与电动机的选择 使用一恒值压力快速作用于残极块将会极大的提高压脱的成功率、减少压脱时间提高生产效率。因此，在设计中采用恒压变量泵（柱塞泵）作为动力源，其压脱速度通过恒压泵与 调速阀 构成的容积节流调速回路来调节。 参考机械设计手册表 19-5-4，由部分液压泵和液压马达产品主要技术性能，在此首先试选 ZBP 型号的柱塞泵 试选供油压力 P=10MPa，转速 n=2880r/min 由于单个液压缸单独工作时所需的最大流量为 Q=0.2826 103 L/min=4.71 10-3m3/s 故单液压泵供给多个执行元件同时工作时，泵的流量 Qmax要大于液压执行元件所需最大流量的总和，则 Qmax=2Q=0.5652 103 L/min 则其排量 q0=Qmax/n=0.5652 103 L/min /2880r/min 196ml/r 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 25 故选 ZBP227 型号的柱塞泵 计算液压泵的驱动功率 参考机械设计手册，按液压泵的实际使用情况，计算其驱动功率： P= PNQN/103 p kw 式中： PN 液压泵的额定压力， 14MPa； QN 液压泵的额定流量， 1.1 10-2m3/s； p 液压泵的总效率，参考机床液压传动与控制，由表 8-10，各种泵在工程压力下的总效率：取 p=0.90； 转换系数， =0.4 将数据代入上面公式，整理可得 P= PNQN/103 p =0.4 14 106 Pa 1.1 10-2 m3/s /103 0.90=62.22 kw 由机械零件设计手册表 19-8 知， Y 系列（ IP23）电动机的技术数据，可以选择 Y225M-2 型号的额定功率为 75kw，同步转速为 3000r /min 的异步电动机。 第二节 平移油缸的设计 一、阳极碳块、阳极钢爪、阳极铝导杆等相关参数的计算 在未消耗前的整个阳极碳块的质量为： M1=V 其中 V 碳块的体积， 3； 碳块的密度， 1.5g/ 3 碳块，见图 12可知 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 26 图 12 碳 块 V=V1 V2 其中 V1 未铣碳块前的体积， 3； V2 铣出的四个圆柱孔的体积， 3； V1=50 50 160=4 105 3 V2=4 702 110 3=6769.84 3 则 V=V1 V2=4 105 3 6769.84 3=393230.16 3 故 M1=V =393230.16 3 1.5g/ 3=589845.24g 590 阳极钢爪，见图 13 图 13 阳极钢爪 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 27 阳极钢爪的质量 M2= M2 M2 其中 M2 四个圆柱钢爪头的质量，； M2 钢爪座的质量，； M2 = V2 钢 M2 = V2 钢 M2= M2 M2 = V2 钢 V2 钢 =（ V2 V2 ） 钢 =（ 4 602 410 602 1020） 3 7.8 g/ 3 =（ 18538.56 3 11530.08 3） 7.8 g/ 3 =30068.64 3 7.8 g/ 3 =234535.392 235 钢铝过渡头及铝导杆见图 14 图 14 钢铝过渡头及铝导杆 钢铝过渡头的质量 M3=V 钢 钢 V 铝 铝 =150 150 20mm3 7.8 g/ 3 150 150 20 mm3 2.7 g/ 3 =3510g 1215g =4725g=4.725 5 铝导杆的质量 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 28 M4=V 铝 铝 =130 130 2000 3 2.7 g/ 3 =33800 2.7=91.26 91 阳极电极的总质量为 M=M1 M2 M3 M4=590 235 5 91 =921 故可以这样设想，压脱机上的承压钢板至少应该可以承受 1t 重的物体。 二、平移液 压缸的选择 首先对右机架的质量进行估算 ,右机架，见图 15 图 15 右机架 机架下侧外伸出来的质量 m1=208 100 50 10-3 3 7.8g/ 3=8112g=8.112 机体两侧翼的质量为 m2=890 151 654 10-3 3 7.8g/ 3=685550.268g=685 机体后侧直板的质量为 m3=654 200 860 10-3 3 7.8g/ 3=877406.4g=877 机体上侧弯曲板按照直板约算为 m4=578 845 200 10-3 3 7.8g/ 3=761919.6g=762 机体上的加强筋约算为 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 29 m5=2 365 988 60 10-3 3 7.8g/ 3=2 168770g=2 169 =338 压板的质量约算为 m6=1434 387 60 10-3 3 7.8g/ 3=260 下端推移钢板的质量约算为 m7=1260 215 80 10-3 3 7.8g/ 3=169041.6g=169 上端推移钢板的质量约算为 m8=1573 145 70 10-3 3 7.8g/ 3=125 液压缸 的质量约算为 m9= 602 592 10-3 3 7.8g/ 3=52 夹具体的质量根据所选所设计的粗略估计 m10= 2 100 =200 故估算总的质量为 m= m1 m2 m3 m4 m5 m6 m7 m8 m9 m10 =8.112 685 877 762 338 260 169 125 52 200 =3476.112 由于是估算，适当地对其进行放大，则有 M=m 1.1=3476.112 1.1=3823.72 3.9t 故设计中仍就选择 拉杆型液 压缸，与前面所选一样，只不过是此次的液压缸是卧式的液压缸，也是用 M16 的双头螺柱将其固定到地面上的。 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 30 第五章 液压系统设计 第一节 液压传动与控制的优缺点 一、液压传动与控制的优点 液压传动系统中的传动介质是油，油本身的物理特性，使液压传动与机械传动、电气传动、气压传动相比，具有以下优点： （一）能方便地实现无级调速，调速范围大。在液压传动中，可以在工作时进行无级调速，调速方便且调速范围大，可达 100： 1 200： 1。 （二）运动传动平稳、均匀。液压传动中的工作介 质为液体，是无间隙传动且有吸振的能力，使液压传动工作平稳、均匀。不像机械传动装置，由于加工和装配误差总会存在传动间隙，从而会引起振动和冲击。 （三）易于获得很大的力或力矩。液压传动的工作压力较高（可达 350 105Pa甚至更高），液压缸或液压马达的有效承压面积亦可取得较大，因此可获得很大的力或力矩。 （四）单位功率的重量轻，体积小，结构紧凑，反应灵敏。在同等功率的情况下，液压泵或液压马达的重量为一般电机的 10% 20%，外形尺寸为电机的 15%左右。液压马达的运动惯量不超过同等功率电机的 10%，启动中等功率的 一般电动机需要 1 2s，而启动同功率的液压马达时间不超过 0.1s。液压传动反应灵敏，易于平稳地实现频率的启、停、换向或变速。 （五）易于实现过载保护，工作可靠。在液压传动中，作为工作介质的油液压力很容易由压力控制元件来控制。只要设法控制油液压力在规定限度就可达到防止过载及避免事故的目的，使工作可靠。 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 31 （六）易实现自动化。液压传动的控制、调节比较简单，操作比较方便、省力，易于实现自动化。当与电气或气压传动相配合使用时，更能实现远距离操纵和自动控制。 （七）自动润滑，元件寿命长。液压元件相对运动的表面因有液压油 ，能自行润滑，所以使用寿命较长。 （八）液压元件易于实现通用化、标准化、系列化，便于设计、制造和推广使用。 二、液压传动与控制的缺点 液压传动的主要缺点： （一）液压传动以液体作为工作介质，在相对运动的表面间无法避免泄漏，再加上液体具有微小的压缩性及油管产生弹性变形等原因，使液压传动不能实现严格的定比传动。泄漏使液压系统能量损失增加，效率降低；泄漏造成油液的浪费，污染周围环境。 （二）温度对液压系统的工作性能影响较大。液体的黏度和温度有密切关系，当黏度因温度的变化而变化时，将直接影响液压系统的泄漏、液压损 失和通过节流元件的流量等。故一般的液压系统不宜用于高温或低温的条件下。 （三）传动效率较低。液压传动在能量转换及传递过程中存在着机械摩擦损失、压力损失和谐了损失，传动效率往往较低。这一缺点，使液压传动在大功率系统中的使用受到限制，也不宜作远距离传动。 （四）空气混入液压系统后引起工作不良，如发生振动、爬行、噪声等，因此，必须采取措施防止空气渗入。 （五）为了防止泄漏以及满足某些性能上的要求，液压元件的制造精度要求高，使成本增加。 （六）液压设备故障原因不易查找。液压传动的大部分故障都是由于油液不洁所造成的 ，因此要求工作液体清洁、无杂质。液压传动中的工作液体一般为各种矿物油，经过一段时间的使用后会变质，并可能混入铁屑、尘埃等杂物，油液在压力状况下通过液压泵及控制阀的缝隙，分子链被剪切，黏度会逐步下降，因此必须定期换油。液压传动中的各种元件和工作液体都在封闭的油路内工作，故障原因一般较难查找。 总的来说，液压传动的优点较多，随着生产的发展，缺点正在逐步加以克服，因此液压传动有着广阔的发展前途。 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 32 第二节 压脱机 液压系统工作原理 压脱机液压系统的工作原 理，见图 16 1 压下油缸； 2 行走油缸； 3、 4 换向阀； 5 减压阀； 6 溢流阀； 7 单向 调速阀 ； 8恒压变量泵 图 16 压脱机液压系统原理图 如上图所示，系统通过恒压变量泵 8 将液压油从油箱经过滤器吸出；首先行走油缸先动作，用减压阀 5调整行走油缸压力，之后将电磁换向阀 3 动作至右位，液压油经电磁换向阀打开右边的液控单向阀，而后流向右边的单向 调速阀 7 进入液压缸 2的右腔，与此同时压力油进入左边液控单向阀的控制油口，将左边液控单向阀的阀芯顶开。液压缸 2左腔的油液经左边的单向 调速阀 、液控单 向阀与油箱连通。此时活塞太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 33 在压力油的作用下运动。当行走油缸达到固定的工作行程后，动作电磁换向阀 3 处于中位，此时液压缸 2处于自锁状态。然后再动作电磁换向阀 4至左位，这时液压油经电磁换向阀打开左边的液控单向阀，而后流向左边的单向 调速阀 7进入两个液压缸 1的上腔，与此同时压力油进入右边液控单向阀的控制油口，将右边液控单向阀的阀芯顶开。液压缸 1下腔的油液经右边的单向 调速阀 、液控单向阀与油箱连通。此时活塞在压力油的作用下会平稳地运动。当压脱油缸达到固定的工作行程后，动作电磁换向阀 4 处于中位，此时液压缸 1 处于自锁状态。当工 作结束后，先动作电磁换向阀 4至右位，液压油经电磁换向阀右位经液控单向阀、单向 调速阀 7流向压脱油缸的下腔，压力油进入左边液控单向阀的控制油口，将左边液控单向阀的阀芯顶开。液压缸 1上腔的油液经左边的单向 调速阀 、液控单向阀与油箱连通。此时活塞在压力油的作用下会平稳地运动并将压脱油缸的活塞杆收回。而后再动作电磁换向阀 4处于中位，此时液压缸 1处于自锁状态。最后动作电磁换向阀 3动作至左位，液压油经电磁换向阀打开左边的液控单向阀，而后流向左边的单向 调速阀 7进入液压缸 2 的左腔，与此同时压力油进入右边液控单向阀的控制油口，将 右边液控单向阀的阀芯顶开。液压缸 2右腔的油液经右边的单向 调速阀 、液控单向阀与油箱连通。此时活塞在压力油的作用下运动。当行走油缸达到固定的工作行程后，动作电磁换向阀 3 处于中位，此时液压缸 2处于自锁状态。 第三节 液压系统元、辅件的选择 一、阀的选择依据 阀的选择依据。主要依据是根据该阀在系统工作的最大工作压力和通过该阀的实际流量，其他还需要考虑阀的动作方式、安装固定方式、压力损失数值、工作性能参数和工作寿命等条件来选择标准阀类的规格。 二、选择控制阀应注意以下几个问题 （一）应尽量选择标准定型产品，要求 非标准元件尽量少，不得已时，才自行设计制造专用阀或其他液压元件。 （二）选择溢流阀是，按泵的最大流量选取，使泵的全部流量能回油箱，选择节流阀和调速阀时，要考虑其最小稳定流量满足压脱机执行机构低速性能的要求。 （三）一般选择控制阀的公称流量比管路系统实际通过的流量大一些。必要时允太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 34 许通过阀的流量超过公称流量的 20%。 （四）应注意差动液压缸由于面积差形成不同回油量对控制阀的影响。 此外还要根据实际情况来对滤油器、蓄能器等辅助元件进行选择。 第六章 夹具的设计与选择 第一节 定位装置的设计 （一 ）六点定位原理 工件定位的实质，就是要使工件在夹具中占有某个确定的位置。这一确定的位置可以通过定位支承限制相应的自由度来获得。一个物体在空间直角坐标系中具有六个自由度。即沿三个互相垂直的坐标轴的移动自由度，以及绕三个坐标轴的转动自由度，在定位分析中，习惯上用 X 、 Y 、 Z 分别表示沿 X轴、 Y 轴和 Z 轴的移动自由度；用X 、 Y 、 Z 分别表示绕 X 轴、 Y轴和 Z轴的转动自由度。由此可见，要使工件在夹具中占有确定的位置，就是要在空间直角坐标系中，通过定位元件的上述六个自由度。分析时可将具体的定位元件抽象化，转化为相应的定位支承点，用这些定位支承点来限制工件的自由度。 （二）完全定位与不完全定位 工件的六个自由度全部被限制而在空间占有完全确定的唯一位置，称为完全定位。如果根据该工序加工要求只需限制部分自由度，而其他自由度无需限制时，工件虽然不占有确定的唯一位置，但不影响该工 序的加工要求，此时称为不完全定位。应该采用完全定位还是不完全定位，主要有该工序的加工要求来决定。 （三）欠定位与过定位 欠定位，是指工件实际定位所限制的自由度数目，少于按该工序加工要求所必须限制的自由度数目。因此，欠定位的结果，将导致出现应该限制的自由度而未予限制的不合理现象，从而无法保证该工序所规定的加工要求。所以，在确定工件在夹具中太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 35 的定位方案时，不允许出现欠定位这样的原则性错误。 两个或两个以上的定位支承点重复限制同一个自由度，这种重复定位的现象叫做过定位。出现过定位时，将使工件位置不确定。同时，在夹紧 情况下，重复限制同一自由度的定位支承间所产生的矛盾、干涉和冲突必将造成工件或定位元件的变形，其结果都将破坏工件定位的要求，从而严重影响工件的定位精度。因此，在设计夹具时，一般情况下应避免出现过定位现象。如因某些结构上的原因，无法避免过定位时，应采取必要的相应措施，以减小由于过定位所造成的影响。 （四）定位支承点的配置 在六点定位中，定位支承的配置情况，对定位精度及稳定性的影响很大。工件上选作主要定位面的表面，应该力求其面积尽可能的大，定位支承点的分布也尽量分散（切不可放置在一条直线上），这样即可提高定位的稳 定性。工件上选作导向定位面的表面，应该力求面积狭而长，两个定位支承点的分布也应尽量远离。止推定位基准面的选择也应与其他两定位基准面相距较远为好。 （五）组合表面定位 以工件上两个或两个以上表面作为定位基准时，称为组合表面定位。采用组合表面定位时，如果各定位基准之间无紧密尺寸联系（即没有尺寸精度要求）时，是把各种单一几何表面的典型定位方式直接予以组合。如果各定位基准之间有紧密尺寸联系（即有一定尺寸精度要求）时，需要设法协调定位元件与定位基准的相互尺寸联系，以克服过定位现象。“一面两孔”就是最典型的例子。 第 二节 夹紧装置设计 一、夹紧装置的组成和基本要求 在机械加工过程中，工件将受到切削力、离心力、惯性力等外力的作用。为了保证在这些外力作用下，工件仍能在夹具中保持由定位元件所确定的加工位置，而不致发生振动或位移，一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置，将工件可靠地夹紧。 （一）夹紧装置的组成 典型的夹紧装置，由以下几个部分组成。 1力源装置。力源装置是产生夹紧作用力的装置。通常是指机动夹紧时所用的气动、液动、电动等动力装置。 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 36 2中间递力机构。中间递力机构是介于力源和夹紧元件之间的传力机构。它把力源装 置的夹紧作用力传递给夹紧元件，然后由夹紧元件最终完成对工件的夹紧。一般递力机构可以在传递夹紧作用力过程中，改变夹紧作用力的方向和大小，并根据需要亦可具有一定的自锁性能。 3夹紧元件与夹紧机构。夹紧元件是夹紧装置的最终执行元件。通过它和工件受压面的直接接触而完成夹紧动作。对于手动夹紧装置来说，夹紧机构是由中间递力机构和夹紧元件所组成的。 （二）夹紧装置的基本要求 1.在夹紧过程中，工件应能保持在既定位置，即在夹紧力的作用下，工件不应离开定位支承。 2. 夹紧力的大小要适当、可靠。既要使工件在加工过程中不产生 移动和振动，由不使工件产生不允许的变形和损伤。 3.夹紧装置应操作安全、方便、省力。 4.夹紧装置的自动化程度和复杂程度应与工件的产量和批量相适应。 二、夹具体的选择与设计 （一）问题的提出： 根据对压脱机的工作原理的分析可知，当碳块被压下时将会产生向上的力，这个力会影响阳极钢爪的使用寿命，为了将向上的缓冲力减少，必须设计夹具将阳极钢爪夹紧，阳极钢爪的定位基准为钢爪的梁，夹紧也是以钢爪的梁夹紧，在设计中使用了V 形块对钢爪进行夹紧。 如图 17所示，压脱机夹具体图 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 37 图 17 压脱机夹具体 （二）工件的定位： 碳块在被压下的过程中，必须使碳块在空间完全确定下来，为此，在设计中使用了两块钢板协同作用的定位方式 ,将固定在机架上的承压钢板和活动机架上的钢板合到一起对钢爪形成了完全定位。承压钢板限制了两个自由度，即 Z 的平动和 X 的转动，活动机架上的下方钢板则限制了 X、 Y 的平动和 Y、 Z 的转动 ,总共限制了六个自由度，属于完全定位。 （三）工件的夹紧 : 在设计夹具的时候采用两个 V形块对钢爪梁进行夹紧，因为阳极钢爪的梁为圆柱形， V 形块能很好 的压在圆柱形的梁上而不致使钢爪因为夹紧力的不平衡而移动。 （四）夹具的工作原理： 当把阳极钢爪平稳的放到承压钢板上时，活动机架动作，机架上的两块推板将钢爪推到预定的工作位置后，形成了完全定位，夹具通过夹紧手柄的转动推动楔块移动，楔块移动后会将压板的一端慢慢抬起，根据杠杆原理将安装有 V 形块的一端压下，使V 形块准确地压到钢爪的梁上进而将钢爪夹紧。 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 38 压脱机工作前后图，见图 18 图 18 压脱机工作前后图 结 语 大学毕业设计对我们今后的学习和工作 具有很大的意义，我们每一位同学都需要认真的去对待。 此次设计我学到了许多知识，有以前忘记的，也有没涉及到的，还有就是自己认识不全面的。通过设计学习，巩固了我的基础，提升了我的认识，加强了我的感性认识。在此我着重从以下四方面谈一谈自己的一些设计学习心得：首先就是要端正自己的设计学习态度，从思想上我们一开始就要认识到它的重要性及必要性，我们要相信自己一定可以做好设计；其次就是我们要善于设计，要会设计，要讲究方法。比如说，就拿查工具书来说吧，并不是说书上所写的我们都需要去看，都需要去彻底的理解，而是我们需要哪查哪 ，要有针对性，这样搞起设计也就不会很盲目了，而是有条不紊，太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 39 循序渐进；再者就是要持之以恒，；最后就是要谦虚谨慎，要多与同学们交流，要多向大家学习，要有团队精神，要互助，切不可夜郎自大，不可一世。 通过本次毕业设计，不仅使我在大学里所学的知识有了更进一步的巩固与提高，同时也增强了自己查阅资料和独立分析问题与解决问题的能力，为今后更好地工作与学习打下了坚实的基础。 参考文献 1吴宗泽主编 . 机械设计 北京 : 高等教育出版社， 2005 2何存兴主编 . 液压元件 . 机械工业出版社 3张群生主编 . 液压与气压传动 . 机械工业出版社 4曾志新、吕明主编 . 机械制造技术基础 . 武汉：武汉理工大学出版社， 2004 5雷天觉主编 . 液压工程手册 .北京：机械工业出版社， 1993 6成大先主编 . 机械设计手册 .第三版 第四卷， 北京：化学工业出版社， 2001 7孙训方主编 . 材料力学（） . 第四版，北京：高等教育出版社 2005 8机械制造技术 . 机械工业出版社 9机械加工技术 . 机械工业出版社 10王光斗、王春福主编 . 机床夹具设计手册 . 上海：上海科学技术出 版社， 2000 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 40 11吴宗泽主编 . 机械零件设计手册 . 北京 :机械工业出版社， 2003 12黃元峰、谈宏华、刘源 . 一种新型的残极压脱清理机 . 轻金属 . 2002 年 .第 8 期 13颜奇光 . 双阳极残极压脱清理机设计 . 轻金属 . 2000 年 .第 7 期 14程敏 . 新型残极压脱清理机的设计 . 有色金属设计 . 1999 年 .第 25 卷 .第 3 期 15500t 残极破碎机参数计算 . 矿山机械 . 2003.01 16卢光贤主编 . 机床液压传动与控制 . 第三版，西安：西北工业出版社， 2006 中英文翻译资料 The basis of machining Have a shape as a processing method, all machining process for the production of the most commonly used and most important method. Machining process is a process generated shape, in this process, Drivers device on the workpiece material to be in the form of chip removal. Although in some occasions, the workpiece under no circumstances, the use of mobile equipment to the processing, However, the majority of the machining is not only supporting the workpiece also supporting tools and equipment to complete. Machining know the process has two aspects. Small group of low-cost production. For casting, forging and machining pressure, every production of a specific shape of the workpiece, even a spare parts, almost have to spend the high cost of processing. Welding to 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 41 rely on the shape of the structure, to a large extent, depend on effective in the form of raw materials. In general, through the use of expensive equipment and without special processing conditions, can be almost any type of raw materials, mechanical processing to convert the raw materials processed into the arbitrary shape of the structure, as long as the external dimensions large enough, it is possible. Because of a production of spare parts, even when the parts and structure of the production batch sizes are suitable for the original casting, Forging or pressure processing to produce, but usually prefer machining. Strict precision and good surface finish, machining the second purpose is the establishment of the high precision and surface finish possible on the basis of. Many parts, if any other means of production belonging to the large-scale production, Well machining is a low-tolerance and can meet the requirements of small batch production. Besides, many parts on the production and processing of coarse process to improve its general shape of the surface. It is only necessary precision and choose only the surface machining. For instance, thread, in addition to mechanical processing, almost no other processing method for processing. Another example is the blacksmith pieces keyhole processing, as well as training to be conducted immediately after the mechanical completion of the processing. Primary Cutting Parameters Cutting the work piece and tool based on the basic relationship between the following four elements to fully describe : the tool geometry, cutting speed, feed rate, depth and penetration of a cutting tool. Cutting Tools must be of a suitable material to manufacture, it must be strong, tough, hard and wear-resistant. Tool geometry - to the tip plane and cutter angle characteristics - for each cutting process must be correct. Cutting speed is the cutting edge of work piece surface rate, it is inches per minute to show. In order to effectively processing, and cutting speed must adapt to the level of specific parts - with knives. Generally, the more hard work piece material, the lower the rate. Progressive Tool to speed is cut into the work piece speed. If the work piece or tool for rotating movement, feed rate per round over the number of inches to the measurement. When the work piece or tool for reciprocating movement and feed rate on each trip through the measurement of inches. Generally, in other conditions, feed rate and cutting speed is inversely proportional to。 Depth of penetration of a cutting tool - to inches dollars - is the tool to the work piece distance. Rotary cutting it to the chip or equal to the width of the linear cutting chip 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 42 thickness. Rough than finishing, deeper penetration of a cutting tool depth. The Effect of Changes in Cutting Parameters on Cutting Temperatures In metal cutting operations heat is generated in the primary and secondary deformation zones and these results in a complex temperature distribution throughout the tool, workpiece and chip. A typical set of isotherms is shown in figure where it can be seen that, as could be expected, there is a very large temperature gradient throughout the width of the chip as the workpiece material is sheared in primary deformation and there is a further large temperature in the chip adjacent to the face as the chip is sheared in secondary deformation. This leads to a maximum cutting temperature a short distance up the face from the cutting edge and a small distance into the chip. Since virtually all the work done in metal cutting is converted into heat, it could be expected that factors which increase the power consumed per unit volume of metal removed will increase the cutting temperature. Thus an increase in the rake angle, all other parameters remaining constant, will reduce the power per unit volume of metal removed and cutting temperatures will reduce. When considering increase in undeformed chip thickness and cutting speed the situation is more complicated. An increase in undeformed chip thickness and cutting speed the situation is more complex. An increase in undeformed chip thickness tends to be a scale effect where the amounts of heat which pass to the workpiece, the tool and chip remain in fixed proportions and the changes in cutting temperature tend to be small. Increase in cutting speed, however, reduce the amount of heat which passes into the workpiece and this increase the temperature rise of the chip in primary deformation. Further, the secondary deformation zone tends to be smaller and this has the effect of increasing the temperatures in this zone. Other changes in cutting parameters have virtually no effect on the power consumed per unit volume of metal removed and consequently have virtually no effect on the power consumed per unit volume of metal removed and consequently have virtually no effect on the cutting temperatures. Since it has been shown that even small changes in cutting temperature have a significant effect on tool wear rate, it is appropriate to indicate how cutting temperatures can be assessed from cutting data. The most direct and accurate method for measuring temperatures in high-speed-steel cutting tools is that of Wright&Trent which also yields detailed information on temperature distributions in high-speed-steel tools which relates microstructural changes to thermal history. Trent has described measurements of cutting temperatures and temperature 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 43 distributions for high-speed-steel tools when machining a wide range of workpiece materials. This technique has been further developed by using scanning electron microscopy to study fine-scale microstructural changes srising from over tempering of the tempered martensitic matrix of various high-speed-steels. This technique has also been used to study temperature distributions in both high-speed-steel single point turning tools and twist drills. Wears of Cutting Tool We already have been processed and the rattle of the countless cracks edge tool, we learn that tool wear are basically three forms : flank wear, the former flank wear and V-Notch wear. Flank wear occurred in both the main blade occurred vice blade. On the main blade, shoulder removed because most metal chip mandate, which resulted in an increase cutting force and cutting temperature increase, If not allowed to check, That could lead to the work piece and the tool vibration and provide for efficient cutting conditions may no longer exist. Vice-bladed on, it is determined work piece dimensions and surface finish. Flank wear size of the possible failure of the product and surface finish are also inferior. In most actual cutting conditions, as the principal in the former first deputy flank before flank wear, wear arrival enough, Tool will be effective, the results are made unqualified parts. As Tool stress on the surface uneven, chip and flank before sliding contact zone between stress, in sliding contact the start of the largest, and in contact with the tail of zero, so abrasive wear in the region occurred. This is because the card cutting edge than the nearby settlements near the more serious wear, and bladed chip due to the vicinity of the former flank and lost contact wear lighter. This results from a certain distance from the cutting edge of the surface formed before the knife point Ma pit, which is usually considered before wear. Under normal circumstances, this is wear cross-sectional shape of an arc. In many instances and for the actual cutting conditions, the former flank wear compared to flank wear light, Therefore flank wear more generally as a tool failure of scale signs. But because many authors have said in the cutting speed of the increase, frontal surface temperature than the posterior surface temperatures have risen faster. but because any form of wear rate is essentially temperature changes by the significant impact. Therefore, the former usually wear in high-speed cutting happen. The main tool flank wear the tail is not processed with the work piece surface in contact, Therefore flank wear than wear along with the ends more visible, which is the most common. This is because the local effect, which is as rough on the surface has 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 44 hardened layer, This effect is by cutting in front of the hardening of the work piece. Not just cutting, and as oxidation skin, the blade local high temperature will also cause this effect. This partial wear normally referred to as pit sexual wear, but occasionally it is very serious. Despite the emergence of the pits on the Cutting Tool nature is not meaningful impact, but often pits gradually become darker If cutting continued the case, then there cutter fracture crisis. If any form of sexual allowed to wear, eventually wear rate increase obviously will be a tool to destroy failure destruction, that will no longer tool for cutting, cause the work piece scrapped, it is good, can cause serious damage machine. For various carbide cutting tools and for the various types of wear, in the event of a serious lapse, on the tool that has reached the end of the life cycle. But for various high-speed steel cutting tools and wear belonging to the non-uniformity of wear, has been found : When the wear and even to allow for a serious lapse, the most meaningful is that the tool can re-mill use, of course, In practice, cutting the time to use than the short time lapse. Several phenomena are one tool serious lapse began features : the most common is the sudden increase cutting force, appeared on the work piece burning ring patterns and an increase in noise. Automatic Fixture Design Assembly equipment used in the traditional synchronous fixture put parts of the fixture mobile center, to ensure that components from transmission from the plane or equipment plate placed after removal has been scheduled for position. However, in certain applications, mobile mandatory parts of the center line, it may cause parts or equipment damage. When parts vulnerability and may lead to a small vibration abandoned, or when their location is by machine spindle or specific to die, Tolerance again or when the request is a sophisticated, it would rather let the fixture to adapt to the location of parts, and not the contrary. For these tasks, Elyria, Ohio, the company has developed Zaytran a general non-functional data synchronization West category FLEXIBILITY fixture. Fixture because of the interaction and synchronization devices is independent, The synchronous device can use sophisticated equipment to replace the slip without affecting the fixture force. Fixture specification range from 0.2 inches itinerary, 5 pounds clamping force of the six-inch trip, 400-inch clamping force. The characteristics of modern production is becoming smaller and smaller quantities and product specifications biggest changes. Therefore, in the final stages of production, assembly of production, quantity and product design changes appear to be particularly vulnerable. This situation is forcing many companies to make greater efforts to rationalize 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 45 the extensive reform and the previously mentioned case of assembly automation. Despite flexible fixture behind the rapid development of flexible transport and handling devices, such as backward in the development of industrial robots, it is still expected to increase the flexibility fixture. In fact the important fixture devices - the production of the devices to strengthen investment on the fixture so that more flexibility in economic support holders. According to their f