2361 车床尾座套筒的机械加工工艺规程及专用夹具设计

2361 车床尾座套筒的机械加工工艺规程及专用夹具设计,车床,套筒,机械,加工,工艺,规程,专用,夹具,设计 机 械 加 工 工 序 卡 共 16 张 第 1 张长沙理工大学产品代号 车床尾座套筒 零（部）件代号 车床尾座套筒 零部件名称 车床尾座套筒 工序号 1设 备 材 料名 称 车床 名 称 45 钢型 号 C620 硬 度 20HRC夹具名称编号刀 具 量 具 辅 具名 称 规 格 名 称 名 称 规 格 名 称车刀 YT5 游标卡尺工时定额准备及终结时间工作地点服务时间基本时间辅助时间 单件时间班产量技术等级0.1 4.6 0.25 4.95加工表面尺寸 切 削 用 量工序号工 序 名 称 及 内 容 直径或宽度 长度加工计算长度切深 走刀量 转速或双行程数切速 走刀次数1 粗车 55 60mm 285mm 200mm 1 305 r/min 0.958 12 右端面 60mm 305 r/min 0.958 13 钻孔 30 60mm 188mm 272r/min 0.28 14 扩孔 30 60mm 188mm 272r/min 0.28 1编制 设计 审核 批准 描图 校核机 械 加 工 工 序 卡 共 16 张 第 10 张长沙理工大学产品代号 车床尾座套筒 零（部）件代号 车床尾座套筒 零部件名称 车床尾座套筒 工序号 10设 备 材 料名 称 钻床 名 称 45 钢型 号 Z512 硬 度 20HRC夹具名称编号刀 具 量 具 辅 具名 称 规 格 名 称 名 称 规 格 名 称什锦锉 游标卡尺工时定额准备及终结时间工作地点服务时间基本时间辅助时间 单件时间班产量技术等级0.1 0.13 0.25 0.48加工表面尺寸 切 削 用 量工序号工 序 名 称 及 内 容 直径或宽度 长度加工计算长度切深 走刀量 转速或双行程数切速 走刀次数1 修毛刺 55.5 276编制 设计 审核 批准 描图 校核机 械 加 工 工 序 卡 共 16 张 第 11 张长沙理工大学产品代号 车床尾座套筒 零（部）件代号 车床尾座套筒 零部件名称 车床尾座套筒 工序号 11设 备 材 料名 称 磨床 名 称 45 钢型 号 M1432A 硬 度 20HRC夹具名称编号刀 具 量 具 辅 具名 称 规 格 名 称 名 称 规 格 名 称砂轮工时定额准备及终结时间工作地点服务时间基本时间辅助时间 单件时间班产量技术等级0.1 0.13 0.25 0.48加工表面尺寸 切 削 用 量工序号工 序 名 称 及 内 容 直径或宽度 长度加工计算长度切深 走刀量 转速或双行程数切速 走刀次数1 研磨两端 60内锥面 36mm 2 2 0.01编制 设计 审核 批准 描图 校核机 械 加 工 工 序 卡 共 16 张 第 12 张长沙理工大学产品代号 车床尾座套筒 零（部）件代号 车床尾座套筒 零部件名称 车床尾座套筒 工序号 12设 备 材 料名 称 磨床 名 称 45 钢型 号 M2110A 硬 度 20HRC夹具名称编号刀 具 量 具 辅 具名 称 规 格 名 称 名 称 规 格 名 称砂轮工时定额准备及终结时间工作地点服务时间基本时间辅助时间 单件时间班产量技术等级0.1 0.13 0.25 0.48加工表面尺寸 切 削 用 量工序号工 序 名 称 及 内 容 直径或宽度 长度加工计算长度切深 走刀量 转速或双行程数切速 走刀次数1 粗磨莫氏 4 号锥孔 30.5 90 90 0.01编制 设计 审核 批准 描图 校核机 械 加 工 工 序 卡 共 16 张 第 13 张长沙理工大学产品代号 车床尾座套筒 零（部）件代号 车床尾座套筒 零部件名称 车床尾座套筒 工序号 13设 备 材 料名 称 磨床 名 称 45 钢型 号 M1432A 硬 度 20HRC夹具名称编号刀 具 量 具 辅 具名 称 规 格 名 称 名 称 规 格 名 称砂轮工时定额准备及终结时间工作地点服务时间基本时间辅助时间 单件时间班产量技术等级0.1 0.13 0.25 0.48加工表面尺寸 切 削 用 量工序号工 序 名 称 及 内 容 直径或宽度 长度加工计算长度切深 走刀量 转速或双行程数切速 走刀次数1 粗磨 55 外圆 55mm 276 276 0.01编制 设计 审核 批准 描图 校核机 械 加 工 工 序 卡 共 16 张 第 14 张长沙理工大学产品代号 车床尾座套筒 零（部）件代号 车床尾座套筒 零部件名称 车床尾座套筒 工序号 14设 备 材 料名 称 磨床 名 称 45 钢型 号 M2110A 硬 度 20HRC夹具名称编号刀 具 量 具 辅 具名 称 规 格 名 称 名 称 规 格 名 称砂轮工时定额准备及终结时间工作地点服务时间基本时间辅助时间 单件时间班产量技术等级0.1 0.13 0.25 0.48加工表面尺寸 切 削 用 量工序号工 序 名 称 及 内 容 直径或宽度 长度加工计算长度切深 走刀量 转速或双行程数切速 走刀次数1 精磨莫氏 4 号锥孔 30.5 90 90 0.01编制 设计 审核 批准 描图 校核机 械 加 工 工 序 卡 共 16 张 第 15 张长沙理工大学产品代号 车床尾座套筒 零（部）件代号 车床尾座套筒 零部件名称 车床尾座套筒 工序号 15设 备 材 料名 称 车床 名 称 45 钢型 号 C620 硬 度 20HRC夹具名称编号刀 具 量 具 辅 具名 称 规 格 名 称 名 称 规 格 名 称车刀 YT115 游标卡尺工时定额准备及终结时间工作地点服务时间基本时间辅助时间 单件时间班产量技术等级0.1 0.33 0.25 0.69加工表面尺寸 切 削 用 量工序号工 序 名 称 及 内 容 直径或宽度 长度加工计算长度切深 走刀量 转速或双行程数切速 走刀次数1 精车 30mm 内孔 30.5 45 0.5 305r/min 0.958 1编制 设计 审核 批准 描图 校核机 械 加 工 工 序 卡 共 16 张 第 16 张长沙理工大学产品代号 车床尾座套筒 零（部）件代号 车床尾座套筒 零部件名称 车床尾座套筒 工序号 16设 备 材 料名 称 磨床 名 称 45 钢型 号 M1432A 硬 度 20HRC夹具名称编号刀 具 量 具 辅 具名 称 规 格 名 称 名 称 规 格 名 称砂轮工时定额准备及终结时间工作地点服务时间基本时间辅助时间 单件时间班产量技术等级0.5 4.36 0.9 5.76加工表面尺寸 切 削 用 量工序号工 序 名 称 及 内 容 直径或宽度 长度加工计算长度切深 走刀量 转速或双行程数切速 走刀次数1 精磨外 圆 55mm 55mm 276 276 0.01编制 设计 审核 批准 描图 校核机 械 加 工 工 序 卡 共 16 张 第 17 张长沙理工大学产品代号 车床尾座套筒 零（部）件代号 车床尾座套筒 零部件名称 车床尾座套筒 工序号 17设 备 材 料名 称 磨床 名 称 45 钢型 号 M1432A 硬 度 20HRC夹具名称编号刀 具 量 具 辅 具名 称 规 格 名 称 名 称 规 格 名 称游标卡尺工时定额准备及终结时间工作地点服务时间基本时间辅助时间 单件时间班产量技术等级0.5 4.36 0.9 5.76加工表面尺寸 切 削 用 量工序号工 序 名 称 及 内 容 直径或宽度 长度加工计算长度切深 走刀量 转速或双行程数切速 走刀次数1 按图样查各部尺寸及精度2 涂油入库编制 设计 审核 批准 描图 校核机 械 加 工 工 序 卡 共 16 张 第 2 张长沙理工大学产品代号 车床尾座套筒 零（部）件代号 车床尾座套筒 零部件名称 车床尾座套筒 工序号 2设 备 材 料名 称 车床 名 称 45 钢型 号 C620 硬 度 20HRC夹具名称编号刀 具 量 具 辅 具名 称 规 格 名 称 名 称 规 格 名 称车刀 YT5 游标卡尺工时定额准备及终结时间工作地点服务时间基本时间辅助时间 单件时间班产量技术等级0.1 2.9 0.25 3.25加工表面尺寸 切 削 用 量工序号工 序 名 称 及 内 容 直径或宽度 长度加工计算长度切深 走刀量 转速或双行程数切速 走刀次数1 粗车 55 60mm 280mm 85 1 305 r/min 0.958 12 左端面 60mm 5 305 r/min 0.958 23 钻 23.5 孔 23.5 92mm 272r/min 0.28 1编制 设计 审核 批准 描图 校核机 械 加 工 工 序 卡 共 16 张 第 3 张长沙理工大学产品代号 车床尾座套筒 零（部）件代号 车床尾座套筒 零部件名称 车床尾座套筒 工序号 3设 备 材 料名 称 车床 名 称 45 钢型 号 C620 硬 度 20HRC夹具名称编号刀 具 量 具 辅 具名 称 规 格 名 称 名 称 规 格 名 称车刀 YT5 游标卡尺工时定额准备及终结时间工作地点服务时间基本时间辅助时间 单件时间班产量技术等级0.1 6.8 0.25 7.15加工表面尺寸 切 削 用 量工序号工 序 名 称 及 内 容 直径或宽度 长度加工计算长度切深 走刀量 转速或双行程数切速 走刀次数1 右端面 58mm 2 370 r/min 1.123 12 扩孔 30 60mm 186mm 272r/min 0.28 1编制 设计 审核 批准 描图 校核机 械 加 工 工 序 卡 共 16 张 第 4 张长沙理工大学产品代号 车床尾座套筒 零（部）件代号 车床尾座套筒 零部件名称 车床尾座套筒 工序号 4设 备 材 料名 称 车床 名 称 45 钢型 号 C620 硬 度 20HRC夹具名称编号刀 具 量 具 辅 具名 称 规 格 名 称 名 称 规 格 名 称车刀 YT15 游标卡尺工时定额准备及终结时间工作地点服务时间基本时间辅助时间 单件时间班产量技术等级0.1 1.4 0.25 1.75加工表面尺寸 切 削 用 量工序号工 序 名 称 及 内 容 直径或宽度 长度加工计算长度切深 走刀量 转速或双行程数切速 走刀次数1 半精车 55 58mm 278 2.5 460r/min 1.400 12 左端面 58mm 2 370r/min 1.123 1编制 设计 审核 批准 描图 校核机 械 加 工 工 序 卡 共 16 张 第 5 张长沙理工大学产品代号 车床尾座套筒 零（部）件代号 车床尾座套筒 零部件名称 车床尾座套筒 工序号 5设 备 材 料名 称 车床 名 称 45 钢型 号 C620 硬 度 20HRC夹具名称编号刀 具 量 具 辅 具名 称 规 格 名 称 名 称 规 格 名 称车刀 YT15 游标卡尺工时定额准备及终结时间工作地点服务时间基本时间辅助时间 单件时间班产量技术等级0.1 1.4 0.25 1.75加工表面尺寸 切 削 用 量工序号工 序 名 称 及 内 容 直径或宽度 长度加工计算长度切深 走刀量 转速或双行程数切速 走刀次数1 精车 30 28mm 186 1.5 960r/min 1.406 12 车 34mm1.7 槽 58mm 2 600r/min 0.928 1编制 设计 审核 批准 描图 校核机 械 加 工 工 序 卡 共 16 张 第 6 张长沙理工大学产品代号 车床尾座套筒 零（部）件代号 车床尾座套筒 零部件名称 车床尾座套筒 工序号 6设 备 材 料名 称 车床 名 称 45 钢型 号 C620 硬 度 20HRC夹具名称编号刀 具 量 具 辅 具名 称 规 格 名 称 名 称 规 格 名 称车刀 YT15 游标卡尺工时定额准备及终结时间工作地点服务时间基本时间辅助时间 单件时间班产量技术等级0.1 1.4 0.25 1.75加工表面尺寸 切 削 用 量工序号工 序 名 称 及 内 容 直径或宽度 长度加工计算长度切深 走刀量 转速或双行程数切速 走刀次数1 车莫氏 4 号内锥孔 23.5 92 1.5 960r/min 1.406 4编制 设计 审核 批准 描图 校核机 械 加 工 工 序 卡 共 16 张 第 7 张长沙理工大学产品代号 车床尾座套筒 零（部）件代号 车床尾座套筒 零部件名称 车床尾座套筒 工序号 7设 备 材 料名 称 铣床 名 称 45 钢型 号 X62W 硬 度 20HRC夹具名称编号刀 具 量 具 辅 具名 称 规 格 名 称 名 称 规 格 名 称铣刀 YT5 游标卡尺工时定额准备及终结时间工作地点服务时间基本时间辅助时间 单件时间班产量技术等级0.1 2.33 0.25 2.68加工表面尺寸 切 削 用 量工序号工 序 名 称 及 内 容 直径或宽度 长度加工计算长度切深 走刀量 转速或双行程数切速 走刀次数1 铣 R2 深 2mm 圆弧槽 55.5 276 160 2 118r/min 0.495 1编制 设计 审核 批准 描图 校核机 械 加 工 工 序 卡 共 16 张 第 8 张长沙理工大学产品代号 车床尾座套筒 零（部）件代号 车床尾座套筒 零部件名称 车床尾座套筒 工序号 8设 备 材 料名 称 铣床 名 称 45 钢型 号 X62W 硬 度 20HRC夹具名称编号刀 具 量 具 辅 具名 称 规 格 名 称 名 称 规 格 名 称铣刀 YT5 游标卡尺工时定额准备及终结时间工作地点服务时间基本时间辅助时间 单件时间班产量技术等级0.1 2.41 0.25 2.76加工表面尺寸 切 削 用 量工序号工 序 名 称 及 内 容 直径或宽度 长度加工计算长度切深 走刀量 转速或双行程数切速 走刀次数1 铣 8mm 键槽 55.5 276 200 4.5 75r/min 0.313 1编制 设计 审核 批准 描图 校核机 械 加 工 工 序 卡 共 16 张 第 9 张长沙理工大学产品代号 车床尾座套筒 零（部）件代号 车床尾座套筒 零部件名称 车床尾座套筒 工序号 9设 备 材 料名 称 钻床 名 称 45 钢型 号 Z512 硬 度 20HRC夹具名称编号刀 具 量 具 辅 具名 称 规 格 名 称 名 称 规 格 名 称钻头 YT5 游标卡尺工时定额准备及终结时间工作地点服务时间基本时间辅助时间 单件时间班产量技术等级0.1 0.13 0.25 0.48加工表面尺寸 切 削 用 量工序号工 序 名 称 及 内 容 直径或宽度 长度加工计算长度切深 走刀量 转速或双行程数切速 走刀次数1 钻 6mm 孔 6 680r/min 0.213 1编制 设计 审核 批准 描图 校核 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 任 务 书城南 学院 机械制造及自动化 专业 06 级机电 班题 目 车床尾座套筒的机械加工工艺规程及专用夹具设计任务起止日期： 2009 年 3 月 22 日2009 年 6 月 26 日学 生 姓 名 吴迪 学 号 200679250123指 导 教 师 李旭宇 教 研 室 主 任 年 月 日审查院 长 年 月 日批准一、 毕业设计（论文）任务课题内容：根据车床尾座套筒的零件图，分析零件的用途和特点，选择合适的加工设备，编制零件的机械加工工艺规程；针对某一工序设计一套专用夹具；通过设计，了解加工零件所选用的设备、工装及机床的切削运动；课题任务要求：1）零件生产纲领：10000 件/年2）工艺参数的确定应有可靠的依据，说清确定参数的方法，使用资料的来源，参数修正的原因等；3）说明书应使用工程技术语言、国家标准规定的名词术语；3）经济性分析应以分析讨论为主，计算步骤可以简化；4）绘制零件图（一张） ；绘制零件的机械加工工艺过程综合卡片（一张）和工序卡片一套；5）专用夹具设计（一套） ；绘制专用夹具的装配图和主要零件图；。课题完成后应提交的资料（或图表、设计图纸）（1（ 开题报告（2（ 零件图（一张） ；零件的机械加工工艺过程综合卡片（一张）和工序卡片一套（3（ 专用夹具的装配图和主要零件图。（4（ 设计说明书（5（ 外文翻译的原文和译文（6（ 上述资料的电子文档主要参考文献与外文翻译文件（由指导教师选定）参考文献1.王先逵 主编.机械制造工艺学M.北京：机械工业出版社，20062.崇 凯 主编. 机械制造技术基础课程设计指南M.北京：化学工业出版社，20063.邹 青 主编.机械制造技术基础课程设计指导教程M.北京：机械工业出版社，20044.孙丽媛 主编.机械制造工艺及专用夹具设计指导M.北京：冶金工业出版社，20075.郭克希 主编.机械制图.机械类、近机类M.北京：机械工业出版社，20046.徐学林 主编.互换性与测量技术基础M.长沙：湖南大学出版社，20077.吴宗泽 罗圣国 主编.机械设计课程设计手册M.北京：高等教育出版社，20068.余光国 马俊 主编.机床夹具设计M.重庆：重庆大学出版社，19959.程绪琦 主编.AutoCAD2008中文标准教程M.北京：电子工业出版社，2008.410.杨叔子 主编.机械加工工艺手册M.北京：机械工业出版社，2001.811.邓文英 主编.金属工艺学 上册M.北京：高等教育出版社，200112.邓文英 主编.金属工艺学 下册M.北京：高等教育出版社，200113.李益民 主编.机械制造工艺设计简明手册M.北京：机械工业出版社，1994.714.艾 兴 主编.切削用量简明手册第三版M.北京：机械工业出版社，1994.615.贾亚洲 主编.金属切削机床概论M.北京：机械工业出版社，1996.5外文翻译液压挖掘机的半自动控制系统同组设计者刘幼娇、龙鼎文注：1. 此任务书由指导教师填写。如不够填写，可另加页。2. 此任务书最迟必须在毕业设计（论文）开始前一周下达给学生。3. 此任务书可从教务处网页表格下载区下载二、毕业设计（论文）工作进度计划表工 作 进 度 日 程 安 排序号 毕 业 设 计（论 文）工 作 任 务 周次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 201 文献阅读，开题报告 - - -2 零件分析 - - -3 工艺规程编制 - - -4 夹具设计 - - - - - -5 毕业设计说明书的撰写 - - - -6 答辩 -78910注：1. 此表由指导教师填写；2. 此表每个学生人手一份，作为毕业设计（论文）检查工作进度之依据；3. 进度安排请用“一”在相应位置画出。三、学生完成毕业设计（论文）阶段任务情况检查表时间 第 一 阶 段 第 二 阶 段 第 三 阶 段内容 组织纪律 完成任务情况 组织纪律 完成任务情况 组织纪律 完成任务情况检查记录教师签字 签字 日期 签字 日期 签字 日期注：1. 此表应由指导教师认真填写。阶段分布由各学院自行决定。2. “组织纪律”一档应按长沙理工大学学生学籍管理实施办法精神，根据学生具体执行情况，如实填写。3. “完成任务情况”一档应按学生是否按进度保质保量完成任务的情况填写。包括优点，存在的问题与建议4. 对违纪和不能按时完成任务者，指导教师可根据情节轻重对该生提出忠告并督促其完成。四、学生毕业设计（论文）装袋要求：1. 毕业设计（论文）按以下排列顺序印刷与装订成一本（撰写规范见教务处网页）。(1) 封面 (2) 扉 页(3) 毕业设计（论文）任务书 (4) 中文摘要 (5) 英文摘要 (6) 目录 (7) 正文 (8) 参考文献(9) 致谢 (10) 附录（公式的推演、图表、程序等）(11) 附件 1：开题报告（文献综述） (12) 附件 2：译文及原文影印件2. 需单独装订的图纸（设计类）按顺序装订成一本。3. 修改稿（经、管、文法类专业）按顺序装订成一本。4.毕业设计(论文)成绩评定册一份。5论文电子文档由各学院收集保存。学生送交全部文件日期 2010.6.11学生（签名）指导教师验收（签名） CHENGNAN COLLEGE OF CUST毕业设计（论文）题目： 车床尾座套筒的机械加工工艺规程及专用夹具设计学生姓名： 吴 迪学 号： 200679250123班 级: 06-01专 业： 机械设计制造及其自动化指导教师： 李旭宇2010 年 6 月题目车床尾座套筒的机械加工 工艺规程及专用夹具设计学 生 姓 名 ： 吴 迪 学 号： 200679250123班 级： 06-01所 在 院 (系 ): 城南学院汽机系指 导 教 师 ： 李旭宇完 成 日 期 :毕业设计(论文)开题报告题目： 车床尾座套筒的机械加工工艺规程及专用夹具设计课 题 类 别： 设计 论文 学 生 姓 名： 吴迪学 号： 200679250123班 级： 机电 01专业（全称）： 机械设计制造及其自动化指 导 教 师： 李旭宇200 年 3 月一、本课题设计（研究）的目的： 本课题是在学完全部基础课、专业基础课和专业课并进行生产实习后之后的最后一个教学环节。通过毕业设计达到如下目的。1.综合运用本专业所学课程的理论和生产实践知识，进行车床尾座套筒的机械加工艺规程及专用夹具设计的实际训练，从而培养和提高学生独立工作能力。2.巩固与扩充“机械工艺学”等课程所学内容，掌握车床尾座套筒的机械加工艺规程及专用夹具设计的方法和步骤。3.掌握车床尾座套筒的机械加工艺规程及专用夹具设计的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉车床尾座套筒的设计标准及其他有关标准和规范并在设计设计中加以贯彻。二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）：机床是是人类进行生产劳动的重要工具也是社会生产力发展发展水平的重要标志。普通机床经经历了近两百年的历史。随着电子技术、计算机技术及自动化，精密机械与测量等技术的发展与综合应用，生产了机电一体化的新型机床一一数控机床。数控机床一经使用就显示出了它独特的优越性和强大生命力，使原来不能解决的许多问题，找到了科学解决的途径。但普通机床以其普及面广和操作方便，在市场上占有举足轻重的地位，到 2020年我国的工业化基本实现之时，作为工作母机，普通机床都是社会生产力发展的重要工具。随着数控技术的快速发展， “复合、高速、智能、精密、环保”已成为当今机床工业技术发展的主要趋势。其中，高速加工可以有效地提高机床的加工效率、缩短工件的加工周期。这就要求机床主轴及其相关部件要适应高速加工的需求。目前，数控机床主轴轴承基本上限定在角接触球轴承、圆柱滚子轴承、双向推力角接触球轴承和圆锥滚子轴承等四种结构类型。 伴随着数控机床主轴向高速化发展，陶瓷材料（主要指 Si3N4 工程陶瓷）因具有密度小、弹性模量高、热膨胀系数小、耐磨、耐高温、耐腐蚀等优良性能，从而成为制造高速精密轴承的理想材料。陶瓷轴承得到越来越广泛的应用，鉴于陶瓷材料的难加工性，精密陶瓷轴承多为滚动体是陶瓷、内外套圈仍由铬钢制造的混合陶瓷球轴承。 精密机床轴承技术含量高、附加值高、加工难度大，世界各大轴承公司都投入了极大的精力开展精密机床轴承的开发和研制。目前，国外生产精密机床轴承的生产厂家主要有德国 FAG 公司、法国 SNFA 公司、日本 NSK 公司、瑞典 SKF 公司、日本 NTN 公司等。 根据机床行业“十五”规划目标，到 2005 年，金属加工机床年产量达到2022 万台，其中数控机床增加到 33.5 万台（ 2003 年数控机床的生产和销售已突破 3 万台） ，占总产量的 15% ，国产机床的市场占有率达到 6065% 。由于近几年我国机床行业飞速发展，到 2005 年，金属加工机床的年产量肯定超过机床行业“十五”规划目标，另外，随着现代机床向高速、高效、复合化方向发展，精密机床所配精密轴承的占有量将大幅度增加。再考虑到巨大的机床改造和维修市场，经分析计算预测， 2005 年金属加工机床共需配套轴承将超过 5000 万套， P5 及其以上级精密轴承 300 万套左右，其中大约 150 万套用于机床主轴和滚珠丝杠。这些轴承用量较大的是深沟球轴承、角接触球轴承、圆柱滚子轴承、双向推力角接触球轴承和圆锥滚子轴承等。 机床主轴轴承和滚珠丝杠轴承作为机床的精度控制零件， P4 及其以上级超精密轴承和配对轴承的比例将大幅度上升，比重将由 2002 年的 20% 提高到 2005 年的 40%50% 左右，总量约为 70 万套。 目前机床行业对 P4 及其以上级超精密角接触球轴承约 15 万套的需求量中，一半左右来自诸如 FAG 、 NSK 、 SKF 、 SNFA 等国外著名轴承公司。除了心理因素和品牌效应以外，轴承的技术性能和可靠性是机床客户选择进口轴承的主要原因。如果国产超精密轴承的技术指标和可靠性水平能够与进口轴承相当，未来两年的市场潜力巨大。三、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段）：车床尾座套筒位于普通车床尾部，用于零件的同轴固定，对提高加工精度十分重要，其加工质量直接影响加工件质量，因为它是车床的重要部件。它位于车床的主轴上。主要作用是使工件前后同轴并定心加工，零件的一端有莫氏 4 号锥孔，用以装夹顶针，钻头，绞刀，等工具，由于锥孔锥度很小，利用摩擦力的原理，可以传递一定的扭距，又因为是锥度配合，所以可以方便的拆卸。零件键槽 8的作用是防止钻头和顶尖旋转，并可以传递扭矩。本次设计旨在保证和提高加工效率。首先进行工艺性分析，确定毛胚类型和毛胚尺寸，根据车床尾座套筒的零件图，分析零件的用途和特点，选择合适的加工设备，编制零件的机械加工工艺规程。采用 C620卧式床配以专用夹具，并尽量使工序集中起来提高生产率。为提高劳动生产效率，保证加工质量，降低劳动强度，需设计专用夹具。四、设计（研究）进度计划： 1.文献阅读，开题报告（第一、二、三周）2.零件分析（第四、五周）3.工艺规程编制（第六、七周）4.夹具设计（第八周）5.毕业说明书撰写（第九、十、十、十一、十二、十三周）6.答辩（第十四、十五、十六周）五、参考文献：1.王先逵 主编.机械制造工艺学M.北京：机械工业出版社，20062.崇 凯 主编. 机械制造技术基础课程设计指南M.北京：化学工业出版社，20063.邹 青 主编.机械制造技术基础课程设计指导教程M.北京：机械工业出版社，20044.孙丽媛 主编.机械制造工艺及专用夹具设计指导M.北京：冶金工业出版社，20075.郭克希 主编.机械制图.机械类、近机类M.北京：机械工业出版社，20046.徐学林 主编.互换性与测量技术基础M.长沙：湖南大学出版社，20077.吴宗泽 罗圣国 主编.机械设计课程设计手册M.北京：高等教育出版社，20068.余光国 马俊 主编.机床夹具设计M.重庆：重庆大学出版社，19959.程绪琦 主编.AutoCAD2008 中文标准教程M.北京：电子工业出版社，2008.410.杨叔子 主编.机械加工工艺手册M.北京：机械工业出版社，2001.811.邓文英 主编.金属工艺学 上册M.北京：高等教育出版社，200112.邓文英 主编.金属工艺学 下册M.北京：高等教育出版社，200113.李益民 主编.机械制造工艺设计简明手册M.北京：机械工业出版社，1994.714.艾 兴 主编.切削用量简明手册第三版M.北京：机械工业出版社，1994.6指导教师意见签名： 月 日教研室（学术小组）意见教研室主任（学术小组长） （签章）：月 日 液压挖掘机的半自动控制系统作者：Hirokazu Araya ,Masayuki Kagoshima日本机械工程研究实验室 Kobe Steel, Ltd., Nishi-ku, Kobe Hyogo 651 2271,2000年 7月 27日译者：吴迪摘 要开发出了一种应用于液压挖掘机的半自动控制系统。采用该系统，即使是不熟练的操作者也能容易和精确地操控液压挖掘机。构造出了具有控制器的液压挖掘机的精确数学控制模型，同时通过模拟实验研发出了其控制算法，并将其应用在液压挖掘机上，由此可以估算出它的工作效率。依照此法，可通过正反馈及前馈控制、非线性补偿、状态反馈和增益调度等各种手段获得较高的控制精度和稳定性能。关键词：施工机械；液压挖掘机；前馈；状态反馈；操作1引言液压挖掘机，被称为大型铰接式机器人，是一种施工机械。采用这种机器进行挖掘和装载操作，要求司机要具备高水平的操作技能，即便是熟练的司机也会相当的疲劳。另一方面，随着操作者年龄增大，熟练司机的数量因而也将会减少。开发出一种让任何人都能容易操控的液压挖掘机就非常必要了1-5。液压挖掘机之所以要求较高的操作技能，其理由如下。1.液压挖掘机的操作，至少有两个操作手柄必须同时操作并且要协调好。2.操作手柄的动作方向与其所控的臂杆组件的运动方向不同。例如，液压挖掘机的反铲水平动作，必须同时操控三个操作手柄（动臂，斗柄，铲斗）使铲斗的顶部沿着水平面（图 1）运动。在这种情况下，操作手柄的操作表明了执行元件的动作方向，但是这种方向与工作方向不同。如果司机只要操控一个操作杆，而其它自由杆臂自动的随动动作，操作就变得非常简单。这就是所谓的半自动控制系统。开发这种半自动控制系统，必须解决以下两个技术难题。1. 自动控制系统必须采用普通的控制阀。2. 液压挖掘机必须补偿其动态特性以提高其控制精度。现已经研发一种控制算法系统来解决这些技术问题，通过在实际的液压挖掘机上试验证实了该控制算法的作用。而且我们已采用这种控制算法，设计出了液压挖掘机的半自动控制系统。具体阐述如下。2液压挖掘机的模型为了研究液压挖掘机的控制算法,必须分析液压挖掘机的数学模型。液压挖掘机的动臂、斗柄、铲斗都是由液压力驱动，其模型如图 2所示。模型的具体描述如下。2.1 动态模型6 假定每一臂杆组件都是刚体，由拉格朗日运动方程可得以下表达式：g是重力加速度；i 铰接点角度；i 是提供的扭矩；li 组件的长度；lgi转轴中心到重心之距；mi 组件的质量；Ii 是重心处的转动惯量(下标 i=1-3;依次表示动臂，斗柄，铲斗)。2.2 挖掘机模型每一臂杆组件都是由液压缸驱动，液压缸的流量是滑阀控制的，如图 3所示。可作如下假设：1.液压阀的开度与阀芯的位移成比例。2.系统无液压油泄漏。3.液压油流经液压管道时无压力损失。4.液压缸的顶部与杆的两侧同样都是有效区域。在这个问题上，对于每一臂杆组件，从液压缸的压力流量特性可得出以下方程：当时其中，Ai 是液压缸的有效横截面积;hi 是液压缸的长度;Xi 是滑芯的位置；Psi是供给压力;P1i 是液压缸的顶边压力；P2i 是液压缸的杆边压力；Vi 是在液压缸和管道的油量；Bi 是滑阀的宽度； 是油的密度；K 是油分子的黏度；c是流量系数。2.3 连杆关系在图 1所示模型中，液压缸长度改变率与杆臂的旋转角速度的关系如下：(1)动臂(2)斗柄(3)铲斗 当 时，2.4 扭矩关系从 2.3节的连杆关系可知，考虑到液压缸的摩擦力，提供的扭矩 i 如下 其中，Cci 是粘滞摩擦系数;Fi 是液压缸的动摩擦力。2.5 滑阀的反应特性 滑阀动作对液压挖掘机的控制特性产生会很大的影响。因而，假定滑阀相对参考输入有以下的一阶延迟。其中， 是滑芯位移的参考输入； 是时间常数。3 角度控制系统如图 4所示， 角基本上由随动参考输入角 通过位置反馈来控制。为了获得更精确的控制，非线性补偿和状态反馈均加入位置反馈中。以下详细讨论其控制算法。3.1 非线性补偿在普通的自动控制系统中，常使用如伺服阀这一类新的控制装置。在半自动控制系统中，为了实现自控与手控的协调，必须使用手动的主控阀。这一类阀中，阀芯的位移与阀的开度是非线性的关系。因此，自动控制操作中，利用这种关系，阀芯位移可由所要求的阀的开度反推出来。同时，非线性是可以补偿的（图 5）。3.2 状态反馈建立在第 2节所讨论的模型的基础上，若动臂角度控制动态特性以一定的标准位置逼近而线性化（滑芯位移 X 10，液压缸压力差 P 110，动臂夹角 10），则该闭环传递函数为其中，Kp 是位置反馈增益系数；由于系统有较小的系数 a1,所以反应是不稳定的。例如，大型液压挖掘机SK-16中。X10 是 0，给出的系数 a0=2.7 10 ,a1=6.0 10 ,a2=1.2 10 .加上加速度反馈放大系数 Ka，因而闭环（图 4 的上环）的传递函数就是加入这个因素,系数 S 就变大，系统趋于稳定。可见，利用加速度反馈来提高反应特性效果明显。但是，一般很难精确的测出加速度。为了避免这个问题，改用液压缸力反馈取代加速度反馈（图 4的下环）。于是，液压缸力由测出的缸内的压力计算而滤掉其低频部分7，8。这就是所谓的压力反馈。4 伺服控制系统当一联轴器是手动操控，而其它的联轴器是因此而被随动作控制时，这必须使用伺服控制系统。例如，如图 6所示，在反铲水平动作控制中，动臂的控制是通过保持斗柄底部 Z（由 1 与 2 计算所得）与 Zr 的高度。为了获得更精确的控制引入以下控制系统。4.1 前馈控制由图 1计算 Z，可以得到将方程（8）两边对时间求导，得到以下关系式，右边第一个式子看作是表达式（反馈部分）将 替换成 1，右边第二个式子是表达式（前馈部分）计算当 2 手动地改变时，1 的改变量。实际上，用不同的2 值可确定 1。通过调整改变前馈增益 Kff，可实现最佳的前馈率。采用测量斗柄操作手柄的位置（如角度）取代测斗柄的角速度，因为驱动斗柄的角速度与操作手柄的位置近似成比例。4.2 根据位置自适应增益调度类似液压挖掘机的铰接式机器人，其动态特性对位置非常敏感。因此，要在所有位置以恒定的增益稳定的控制机器是困难的。为了解决这个难题，根据位置的自适应增益调度并入反馈环中（图 6）。如图 7所示，自适应放大系数（KZ 或 K）作为函数的两个变量， 2和 Z 、 2表示斗柄的伸长量，Z 是表示铲斗的高度。5 模拟实验结论反铲水平动作控制的模拟实验是将本文第 4节所描述的控制算法用在本文第 2节所讨论的液压挖掘机的模型上。（在 SK-16大型液压挖掘机进行模拟实验。）图 8表示其中一组结果。控制系统启动 5秒以后，逐步加载扰动。图 9表示使用前馈控制能减少控制错误的产生.6 半自动控制系统建立在模拟实验的基础上，半自动控制系统已制造出来，应用在 SK-16型挖掘机上试验。通过现场试验可验证其操作性。这一节将讨论该控制系统的结构与功能。6.1 结构图 10的例子中，控制系统由控制器、传感器、人机接控制器是采用 16位的微处理器，能接收来自动臂、斗柄、铲斗传感器的角度输入信号，控制每一操作手柄的位置，选择相应的控制模式和计算其实际改变量，将来自放大器的信号以电信号形式输出结果。液压控制系统控制产生的液压力与电磁比例阀的电信号成比例，主控阀的滑芯的位置控制流入液压缸液压油的流量。为获得高速度、高精度控制，在控制器上采用数字处理芯片，传感器上使用高分辨率的磁编码器。除此之外，在每一液压缸上安装压力传感器以便获得压力反馈信号。以上处理后的数据都存在存储器上，可以从通信端口中读出。6.2 控制功能控制系统有三种控制模式，能根据操作杆和选择开关自动切换。其具体功能如下。（1）反铲水平动作模式：用水平反铲切换开关，在手控斗柄推动操作中，系统自动的控制斗柄以及保持斗柄底部的水平运动。在这种情况下，当斗柄操作杆开始操控时，其参考位置是从地面到斗柄底部的高度。对动臂操作杆的手控操作能暂时中断自动控制，因为手控操作的优先级高于自动控制。（2）铲斗水平举升模式：用铲斗水平举升切换开关，在手控动臂举升操作中，系统自动控制铲斗。保持铲斗角度等于其刚开始举升时角度以阻止原材料从铲斗中泄漏。（3）手控操作模式：当既没有选择反铲水平动作模式，也没有选择铲斗水平举升模式时，动臂，斗柄，铲斗都只能通过手动操作。系统主要采用 C语言编程来实现这些功能，以构建稳定模组提高系统的运行稳定性。7 现场试验结果与分析通过对系统进行现场试验，证实该系统能准确工作。核实本文第 3、4 节所阐述的控制算法的作用，如下所述。7.1 单个组件的自动控制测试对于动臂、斗柄、铲斗每一组件，以5 的梯度从最初始值开始改变其参考角度值，测量其反应，从而确定第 3节所描述的控制算法的作用。7.1.1 非线性补偿的作用图 11 表明动臂下降时的测试结果。因为电液系统存在不灵敏区，当只有简单的位置反馈而无补偿时（图 11中的关）稳态错误仍然存在。加入非线性补偿后（图 11中的开）能减少这种错误的产生。7.1.2 状态反馈控制的作用对于斗柄和铲斗，只需位置反馈就可获得稳定响应，但是增加加速度或压力反馈能提高响应速度。以动臂为例，仅只有位置反馈时，响应趋向不稳定。加入加速度或压力反馈后，响应的稳定性得到改进。例如，图 12表示动臂下降时，采用压力反馈补偿时的测试结果。7.2 反铲水平控制测试在不同的控制和操作位置下进行控制测验，观察其控制特性，同时确定最优控制参数（如图 6所示的控制放大系数）。7.2.1 前馈控制作用在只有位置反馈的情况下，增大放大系数 Kp，减少Z 错误，引起系统不稳定，导致系统延时，例如图 13所示的“关”，也就是 Kp不能减小。采用第4.1节所描述的斗柄臂杆前馈控制能减少错误而不致于增大 Kp。如图示的“开”。7.2.2 位置的补偿作用当反铲处在上升位置或者反铲动作完成时，反铲水平动作趋于不稳定。不稳定振荡可根据其位置改变放大系数 Kp来消除，如第 4.2节所讨论的。图 14 表示其作用，表明反铲在离地大约 2米时水平动作结果。与不装补偿装置的情况相比较，图中的关表示不装时，开的情况具有补偿提供稳定响应。7.2.3 控制间隔的作用关于控制操作的控制间隔的作用，研究结果如下： 1.当控制间隔设置在超过 100ms时，不稳定振荡因运动的惯性随位置而加剧。2.当控制间隔低于 50ms时，其控制操作不能作如此大提高。因此，考虑到计算精度，控制系统选定控制间隔为 50ms。7.2.4 受载作用利用控制系统，使液压挖掘机执行实际挖掘动作，以研究其受载时的影响。在控制精度方面没有发现与不加载荷时有很大的不同。 8 结论本文表明状态反馈与前馈控制组合，使精确控制液压挖掘机成为可能。同时也证实了非线性补偿能使普通控制阀应用在自动控制系统中。因而应用这些控制技术，允许即使是不熟练的司机也能容易和精确地操控液压挖掘机。将这些控制技术应用在其它结构的机器上，如履带式起重机，能使普通结构的机器改进成为可让任何人容易操控的机器。参考文献1 J. Chiba, T. Takeda, Automatic control in construction machines, Journal of SICE 21 8 1982 4046.2 H. Nakamura, A. Matsuzaki, Automation in construction machinery, Hitachi Review 57 3 1975 5562.3 T. Nakano et al., Development of large hydraulic excavator,. Mitsubishi Heavy Industries Technical Review 22 2 1985 4251.4 T. Morita, Y. Sakawa, Modeling and control of power shovel, Transactions of SICE 22 1 1986 6975.5 H. Araya et al., Automatic control system for hydraulic excavator, R&D Kobe Steel Engineering Reports 37 2 1987 7478.6 P.K. Vaha, M.J. Skibniewski, Dynamic model of excavator, Journal of Aerospace Engineering 6 2 1990 April.7 H. Hanafusa, Design of electro-hydraulic servo system for articulated robot, Journal of the Japan Hydraulics and Pneumatics Society 13 7 1982 18.8 H.B. Kuntze et al., On the model-based control of a hydraulic large range robot, IFAC Robot Control 1991 207212.