毕业论文-车床薄壁卡盘设计

毕业设计车床用薄壁卡盘设计学生姓名：学号：系部：机械工程系专业：机械设计制造及其自动化指导教师：二零一五年六月诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名：年月日毕业设计任务书设计题目：车床用薄壁卡盘设计系部：机械工程系专业：机械设计制造及其自动化学号：学生：指导教师（含职称）：）1．课题意义及目标学生应通过本次毕业设计，综合运用所学过的基础理论知识。深入了解机械设计的各个过程。及设计规范、计算方法、设计思想等内容。为学生在毕业后从事产品设计、制造等技术工作打好基础。2．主要任务（1）根据题目要求，查阅相关资料。（2）进行详细的结构设计、计算、控制内容设计。（3）按照毕业设计说明书撰写要求，完成毕业论文的撰写。（4）绘制结构设计相关的零件图及工艺设计卡片或控制部分设计。（5）设计过程要按标准要求执行。3．主要参考资料[1]张世昌.机械制造技术基础[M].高等教育出版社.2006.[2]濮良贵.机械设计(第八版)[M].高等教育出版社.2010.[3]朱耀祥.浦林祥.现代夹具设计手册[M].机械工业出版社.2010.4．进度安排设计各阶段名称起止日期1根据题目要求，确定设计方案。3月3日—3月23日2结构设计，计算。3月24日—4月13日3完成50%以上的工作任务，准备中期检查。4月14日—5月4日4完成图纸的绘制，程序调整。5月5日—6月1日5撰写毕业论文，准备答辨。6月2日—6月22日审核人：2014年12月30日计算出。（参见下图）由所给数据可得:则可得外径锁紧力=85887-5652=80235N。内径锁紧力=85887+5652N=91539N。5液压工作原理的设计液压传动是为整个控制系统提供动力的主要来源，因此，它的设计也是整个设计的重要组成部分，须与其他部分的设计一块进行。在产品完成设计，当设计与它的动作要求、循环工作或其他要求的基础上，一定要经过设计人员的认真分析，还需要做大量的计算工作，采取合适的液压传动系统是方便控制的必要条件，不然会影响工件的制造精度，之后才能进试验性的工作。液压控制系统的设计须要从现实出发，特别是注重实际的调查研究，吸收先进的国内外高科技技术，采取多元化的设计思路，在满足客户的要求，可靠性也足够强的前提下，尽可能的地使控制系统的成本低廉、工作效率高、运行的精确度高、便于操作人员的使用、结构也要力求简单、可靠性强、使用寿命长。以下为该系统的液压回路图：上面部分为控制部分的液压缸，中间部分是电磁换向阀，下面有单向液压阀和提供动力源的液压泵。它的工作原理为：工作时，通过液压管接头连接液压管，单向阀此时处于打开状态，这时由操作人员把待加工的工件放在适当的位置，用手推动六个任意的换向阀手柄，液压油经换向阀的启动进入液压缸，这时相应的活塞向右匀速移动，这个换向阀所控制的卡爪向内夹紧工件，分别启动其余的换向阀，使六个卡爪同时夹紧工件，各个液压缸的右面部分从管路流回油箱，与之反之的操作，就可以实现活塞左移，并同时松开工件，然后再取下工件，完成一次加工工作。6薄壁卡盘在操作和安装前应注意的事项6.1卡盘操作时的注意事项为了确保工作的安全性，夹头的维修工作实行权力负责安全的原则。产品保养和维修过程中，遵守所有适用的安全和GE法定要求，避免人身安全受到损害，维修人员开始工作前对要这一规则阅读和理解。正确使用本标准产品满足于车床和其它旋转机床上工件的夹持。无意识和误操作，都会给操作者的人身和肢体带来伤害。规定的技术参数不能超过实际操作中的数据。该动力卡盘只能在技术参数范围内使用。这也包括要符合试运行，装配和操作的条件，同时运营商要提供环境和维修的条件。对于每个夹紧个体，允许的转速和要求的夹紧力必须确定各自的标准，而这个标准是由先进的科学和技术数据得出的。应用实例动力卡盘的应用案例是制造商/供应商和用户之间，通过合同达成的协议。包括产品描述和技术价值。动力刀盘的安全功能是可以预见的，可靠的，因为它作为预期的目标连同安全法规一起被应用于设计当中。动力刀的不恰当使用会导致以下后果：--操作者的生命和肢体的危害--卡盘的损坏，进一步是经营者或者是第三方的财产损失不经心和不正确使用卡盘实例--工件夹紧不正确--忽视安全法规，工人操作动力卡盘而机床没有额外的防护设施。--没有留意卡盘用于机床或工具卡盘使用不当，忽视安全法规会危及操作者的生命和肢体根据欧共体机械指令的保护规则，无论卡盘在旋转还是在静止的状态下，都必须穿戴防护设施，因此当松动工件，卸掉卡盘，或是排除故障的时候强制性的要求保护设施。加工过程中要确保工件要有足够的壁厚夹持在机床平面上，一定不能使用任何一种聚碳酸酯的玻璃作为防护窗，因为万一夹爪破碎将会给操作者的生命和肢体造成伤害。在运输和装卸卡盘的任一组件时，要遵守合适的安全措施。卡盘安装当向车床安装动力卡盘和油缸时，必须遵守下面的技术安全要求：--机床主轴只能在油缸产生夹紧力和在夹紧允许的范围内启动。--只能在机床主轴停止的状态下，松开工件。--一旦夹紧动力失效，在主轴停止之前工件必须保持在安全的夹紧状态。--即使动力失效再供给时，要保证当前的位置不发生改变。--在各自的指示里必须严格遵守安全要求。功能测试安装完动力卡盘之后，必须检测其正常功能。两个重要的要点：--夹紧力！卡盘的夹紧力必须达到最大的运行力/压力--行程控制！活塞行程的前后位置必须保证一个安全的范围内。只有在活塞已通过安全的区域时，主轴才可以开始夹紧。重要的是，只有限位开关符合VDE0113/12.73认证的7.1.3安全要求，才可用于监测夹紧行程。转速如果车床的最大转速大于夹紧装置或是夹紧油缸推荐的最大转速，要求设备需要配备一个限速装置。如果夹紧装置发生变化，重要的是要调整行程控制，以适应新的工况。当确定工件所需的夹紧力时，一定要考虑卡爪的离心力。维修要求正确执行操作指示里的维修说明就能保证卡盘设备的可靠性。尤其要注意以下几点：--对于夹紧装置的润滑，推荐经过我们测试过的重型油脂-利诺MAX。选择不适当的润滑剂会对夹紧装置的（夹紧力，摩擦系数，磨损）等产生负面影响。--所有要求润滑的表面都要润滑。（狭窄的组件要求高压注射压力，因此需要使用高压油枪）--为了确保润滑脂很好的分配，反复的运动活塞，重新润滑随后检查夹紧力。--建议在一批新的生产开始与维护检查前，使用压力表检查夹紧力。“只有正常检查可以保证最佳的安全”--设计卡盘时，测量的夹紧力作为参考条件之一，设计夹爪时，作为单个夹持任务，同一个夹爪的夹紧力也需要进行测量。还要考虑高速旋转会产生离心力，会损失掉一部分的夹紧力。所以说实际的夹紧力是一个动态的测量值。--对于夹紧行程是500的活塞，往返几次行走活塞是明智的。（虽然润滑剂被带走，但表面的压力依然存在，从而夹紧力保存了很长时间）维修时的安全--停止一切可能会威胁到安全的工作。--只有当所有的保护装置安装并投入使用时，才可以运行动力卡盘。--至少每一次的转变都要检查动力卡盘，以见外部可见的损坏和故障。--向负责任的地方/人立即报告卡盘的任何变化，包括运行状态的变化，如果必要使安装动力卡的机器盘即停。--只有当出现的问题解决时，才可以启动设备。环保要求在维修和保养期间，要遵守目前的环保要求。请考虑水，危险液体和环境保护的指示和法规。苯是禁止使用的。它是高度易燃，静电充电并能形成爆炸性气体/空气混合物的。在选择润滑剂和润滑油时，要考虑它的环保，健康危害，处置要求和本地根据法律的规定如何处置这些产品。6.1.1产品特定安全注意事项重要事项本操作手册仅适用于介绍航动公司的动力旋转卡盘最大转速是在最大的驱动力和选用标准硬度的夹爪的条件下推荐的。在加工时，动力卡盘和被夹持工件必须加以充分的防护在设计时要选用未硬化的夹爪和夹爪座时要确保重量越轻越好。对于软顶爪或特别设计的爪的速度必须按照VDI3106的计算，达到切削要求。建议的最大速度可能不会超过的。计算值要同动态的测量值进行比较。监视功能（活塞运动，驱动压力）必须按照该行业协会制定。当选用特殊设计的夹爪时，要遵循以下规则：--夹爪设计越轻越好。夹紧点应尽可能靠近夹头前端。（夹持点距离越大，夹爪的表面应力也会更大，相对夹紧力会减少）--不要使用焊接夹爪。--特殊夹爪要求比阶梯状夹爪宽一些或是高一些时，在确定夹紧力和最大推荐转速时要考虑产生的更大的离心力。--选取紧固螺丝的时候要确保其能达到最大扭矩。--推荐的最大转速要和最大驱动力、适当的卡盘相结合。--只有在充分的防护之下，卡盘才可以实现高转速。--夹爪快换装置的卡盘是在内部有一个转换装置，而这个转换装置是一个能阻止夹爪未夹紧时，主轴不能运转的安全设施。--碰撞后在开机之前，夹紧装置利用透射电子显微镜检查是否有裂缝。损坏的部件必须是原航动备件更换。--当夹爪的紧固螺丝损坏或是磨损时要立即更换，使用的螺丝等级为12.9.6.2卡盘安装时的注意事项负责人必须审查主轴鼻端法兰的安装为了保证夹头的高同心度，机器安装前必须对齐法兰。并且用百分表检查主轴径向和安装表面上的同心度和跳动度。保证最大径向跳动误差为0.005毫米，最大轴向跳动误差为0.005毫米的精度。此外，还要对主轴配合面的平面度进行审查。注意，还应确保有效配合表面的孔去毛刺和清洁。6.2.1将卡盘安装在合适的法兰上如果夹头被拧紧在合适的法兰上，以下几点必须注意：将卡盘通过一个短锥安装在机床主轴鼻端自带的一个合适的法兰连接在上。在安装卡盘法兰，从机床主轴、安装中心和法兰接触面中去除污垢和切屑。在卡盘安装之前，由用户自己生产的法兰必须在机床主轴上加工为成品的，且必须平衡。安装后，必须确保的法兰牢固的安装在整个表面上。其次，径向和轴向跳动必须检查如第章所述。此时，开始进行安装如图描述法兰已对齐后安装卡盘。此时，必须确保在法兰和卡盘表面上的任何污染都被去除。注意当安装或拆卸卡盘时，可以通过起重机使用一个吊环升降卡盘。一定要从卡盘上卸去吊环，然后再开始进行工作或将卡盘安装在机器上。尺寸为250及250以上的卡盘吊装时需要提供吊环。将卡盘压到中间的法兰上。此时，必须确保用于连接夹头配合的法兰的螺纹孔与卡盘通孔对正。然后拧紧螺丝和紧张。检查轴向和径向跳动，并从外部用冲击锤进行调节。然后用扭矩扳手拧紧法兰盘与夹头上的螺杆。此时，注意螺栓拧紧的理论扭矩。然后，再次如图描述检查径向和轴向跳动。6.2.2直接装入卡盘当由螺纹连接方式直接装入卡盘时，首将法兰连接到卡盘上，然后再安装在主轴上。在此，必须遵守以下几点：再将卡盘装入法兰盘的止口之前，必须将围绕卡盘和法兰接触表面的灰尘和切屑清理干净。卡盘和法兰必须用螺栓稍微收紧,保证卡盘的首尾在一条直线上。然后，检查径向和轴向跳动。然后，必须在收紧螺丝指定的力矩。安装后，必须确保该法兰紧紧的配合在整个表面上。检查径向和轴向跳动。机床主轴上的法兰安装后的，再将卡盘安装在法兰上。在此，必须遵守下面点：将卡盘压到中间的法兰上。此时，必须确保用于连接夹头配合的法兰的螺纹孔与卡盘通孔对正。然后拧紧螺丝和紧张。检查轴向和径向跳动，并从外部用冲击锤进行调节。然后用扭矩扳手拧紧法兰盘与夹头上的螺杆。此时，注意螺栓拧紧的理论扭矩。然后，再次如图描述检查径向和轴向跳动。下表显示了最高可达到径向和轴向跳动公差6.3安装航动的卡盘直接安装去掉卡盘包装并检查卡盘是否损坏，确认其完好无损。将拉管推到其最突出位置上。卡盘尺寸165和200螺丝插入活塞确保他们不能被打开。夹头完全拧入拉杆。交替紧固螺丝，以确保夹头与主轴鼻子被安全的收紧。检查径向和轴向跳动误差。检查卡爪运动是否顺畅和卡爪的是否满行程运行。将上下卡爪根据标记固定在合适的位置上。500较大规模卡盘-移除螺丝和开起包装。-从活塞完全拧下螺丝。注意：分别锁紧松动的螺栓。拉一拉，将夹头螺栓孔与与主轴中心对齐。用组合扳手，将旋转螺丝尽可能的拧紧推拉管重引。将夹头紧固螺丝交替拧紧。检查径向和轴向跳动误差。检查卡爪运动是否顺畅和卡爪的基础行程安放盖并拧紧螺丝。上下卡爪根据标记禁锢在合适的位置上。主轴进行拆卸的顺序相反。精度检验:径向/轴向跳动误差允许值:夹头尺寸mm1652002503154005006308001000径向跳动误差mm0.020.020.030.030.040.050.060.080.1轴向跳动误差mm0.020.020.020.030.040.040.040.050.06总体安装图:7结论六爪摆体补偿动力卡盘ROTANCR，发现它主要应用在加工环状工件和薄壁工件上，随着它们越来越被应用于齿轮行业或传动部件的行业上使用。工件表面可以是粗糙的（这时为浮动夹紧），也或是预先加工的（这时为定心夹紧）。使用车床薄壁卡盘ROTANCR是一个完美的解决方案，弥补了三爪或四爪卡盘的缺点，并且优化了现有的加工工艺，并尽量的减少了工件的变形量。在车削加工中，一般情况下需要考虑工件的变形问题，以解决轴承内外环的夹紧变形的问题,由以上实验的分析结果得知，可以采用人工所设计的可以尽量的增多个别的夹持点数目的卡盘，或增加卡爪与工件的接触面积，以加工出符合要求的产品，也可以使用静压膨胀夹具，也可以利用薄壁工件的特点,以达到高精度的要求，一般静压的膨胀得夹具，其定位精度要求≤0.005mm。在加工中要解决相关问题,即工件的变形问题，要根据相应的加工条件，或者是相应的加工过程来决定。参考文献[1]张世昌.机械制造技术基础[M].高等教育出版社.2006.[2]濮良贵.机械设计(第八版)[M].高等教育出版社.2010.[3]朱耀祥.浦林祥.现代夹具设计手册[M].机械工业出版社.2010.[4]邓文英．金属工艺学[M]．北京：高等教育出版社，2001(4)：58[5]陈立德．机械设计基础[M]．北京：高等教育出版社，2004(2)：48-59[6]濮良贵，纪名刚．机械设计[M]．北京：高等教育出版社，2006(8)：93-100[7]赵晓峰．机械设计手册新标准应用手册[M]．北京：北京科学技术出版社，1993：409-512[8]王峰起．常见机构的原理及应用[M]．北京：机械工业出版社，1980：61-69.[9]刘延俊．液压与气压传动[M]．北京：机械工业出版社，2006：218-226.[10]周长城．液压技术基础[M]．北京：机械工业出版社，2011：106-109.[11]成大先．机械设计手册[M]．北京：化学工业出版社，1994：422-541．[12]王守城．液压传动[M]．北京：北京大学出版社，2007：215-219．[13]俞启荣．机床液压传动[M]．北京：机械工业出版社，2009：145-1[14]王光环.液压技术应用[M].哈尔滨工业大学出版社，2