泰山学院
本科毕业设计
液压四爪单动卡盘设计
所在学院机械与工程学院
专业名称机械设计及其自动化
申请学士学位所属学科工学
年级 2011级（3+2）
学生姓名、学号张安国 2011170255 指导教师姓名、职称季绍琨副教授
完成日期 2013年5月30日
摘要
卡盘是机床上用来夹紧工件的机械装置。它通常安装在车床、外圆磨床和内圆磨床上使用，也可与各种分度装置配合，用于铣床和钻床上。
近年来，随着人们对工作效率越来越高的要求，液压卡盘逐渐取代手动卡盘，得到了广泛的应用；同时，为了满足不同的工件加工要求，如矩形面、圆柱毛坯面等一些不规则面的工件，以及一些夹持面与加工面存在偏心的工件，通常需要采用四爪液压卡盘来加工。液压四爪卡盘相对于其他卡盘，有着装夹迅速，夹持力大，夹持范围广，安全性高，可靠性强等优点。因此，液压四爪卡盘在加工，装夹各种矩形的、不规则的工件时具有非常大的应用空间。
对于普通机床而言,若是进行大批量生产,若工件能够实现自动装夹,将会降
低操作人员的劳动强度,节省时间,提高效率。对于力气较小的操作人员而言，装夹工件不仅费力，还会存在安全隐患。本设计针对四爪卡盘夹紧装置工作效率低，夹紧费力，安全、可靠性低等缺点，改为液压式夹紧，用齿条式活塞液压缸驱动丝杆上的小齿轮，从而带动卡爪夹紧、松开工件，完成装夹目的。
关键词：卡盘，液压，单动，四爪
I
ABSTRACT
Chuck is used for clamping workpieces on machine tool plant. It is usually installed in lathe, grinding machine and grinding machine, also with different indexing device, used for milling and drilling.
In recent years, as people’s work efficiency is higher and higher requirements, hydraulic chuck gradually replace manual chuck, has been widely used; At the same time, to meet the processing requirements of different artifacts, such as rectangular plane, cylindrical blank face some of the irregular surface of the workpiece, as well as some eccentric clamping surface and the machined surface existence of artifacts, usually requires four hydraulic chuck. Hydraulic four jaw chuck relative to other chuck, dress quickly, clamping force, clamping range wide, high safety, reliability, etc. Therefore, hydraulic four jaw chuck in the processing, the clamping of rectangular and irregular workpiece has the very big application space.
For ordinary machine tool, if for mass production, if can realize automatic clamping, the workpiece will reduce the labor intensity of operators, save time, improve efficiency. For the strength to smaller operators, the clamping workpiece effort, not only will pose a safety hazard. This design in view of the four jaw chuck clamping device of low working efficiency, clamping, low security, reliability, defect, hydraulic clamping instead, with the rack piston hydraulic cylinder drive pinion on the screw rod, thus promote jaw clamping, loosen the artifacts, the clamping end.
Key words: Chuck, hydraulic pressure, single acting, efficiency, four claws
II
目录
引言 (1)
1 卡盘 (2)
1.1 卡盘简介 (2)
1.2卡盘分类 (2)
1.2.1 三爪卡盘 (2)
1.2.2 四爪卡盘 (3)
1.2.3 软爪卡盘 (4)
2 液压四爪单动卡盘 (5)
2.1液压四爪单动卡盘优点 (5)
2.2工作原理 (6)
3 机械零件设计与选用 (7)
3.1 标准件的选用 (7)
3.1.1卡盘体的选用 (7)
3.1.2 卡爪的选用 (8)
3.2.丝杆传动的设计与计算 (9)
3.2.1丝杆的尺寸选择 (9)
3.2.2丝杆的强度计算 (14)
3.3丝杆齿轮与活塞齿条的设计与计算 (15)
3.3.1齿轮齿条的概述 (15)
2
3.3.2齿轮齿条的材料选择 (15)
3.3.3齿轮齿条的设计与校核 (16)
4液压传动系统的设计计算 (18)
4.1液压缸系统主要参数的确定 (18)
4.1.1系统工作压力的确定 (18)
4.1.2液压缸尺寸的确定 (19)
4.1.3 液压缸壁厚的确定 (20)
4.2液压系统原理图的拟定 (20)
4.2.1选择液压回路 (21)
4.2.2液压回路的综合 (22)
4.2.3液压系统图的绘制 (22)
5设计总结 (24)
参考文献 (25)
致谢 (26)
3
引言
自20世纪70年代以来,德国、日本及其他等发达国家对液压卡盘投入了很大的人力和物力进行研究探究,如德国的Bruswik大学、日本东京工业大学、新加坡国文大学、瑞典大学等。德国和日本的液压动力卡盘技术全球领先,拥有世界上绝大多数的液压动力卡盘专利技术。
近年来中国四爪单动卡盘机行业取得了很大的发展，但是行业发展中也存在一些问题，和国外相比仍有很大的差距。我国从20世纪80年代开始生产自定心液压动力卡盘,但转速、夹持精度、寿命、可靠性等性能与国外产品有较大的差距,除了制造工艺水平低外,其主要原因是缺乏基础理论研究和创新。我国台湾的自定心液压动力卡盘也已达到中档技术水平,但与德国和日本相比仍有一定的差距。制造业在中国由于核心技术缺乏，“中国制造”仍是普遍的生存之道。在高端产品市场，很多产品表面上是中国生产的，但是其核心技术仍然是来自国外。我国“十二五”计划中明确指出必须坚持发挥政府引导推动作用与市场基础性相结合，坚持科技创新与产品产业实现相结合，把企业当做主体，推进产也学校研究所结合，变国民经济的先导产业和支柱产业为高端制造业。当前，制造业的升级与转型，对于四爪单动卡盘行业有着深远影响和重大意义。
1
1 卡盘
1.1 卡盘简介
卡盘是利用均匀分布在卡盘盘体上的卡爪的径向移动，将工件夹紧与定位的机床附件。卡盘一般都是由卡盘体、活动的卡爪和卡爪的驱动机构三部分组成。卡盘体中央有通孔，以方便工件或棒料从中通过，便于夹持；背部有圆柱形结构，直接或通过法兰盘装置与机床主轴的端部联接。卡盘通常是安装在车床、外圆磨床以及内圆磨床上使用，也可与各种分度装置配合，用于铣床和钻床上。
1.2卡盘分类
从卡盘爪数上面可以分为：两爪卡盘，三爪卡盘，四爪卡盘，六爪卡盘和特殊卡盘。
从使用动力上可以分为：手动卡盘，气动卡盘，液压卡盘，电动卡盘和机械卡盘。从结构上面还可以分为：中空型和中实型。
下面主要介绍几种常用的卡盘。
1.2.1 三爪卡盘
三爪卡盘又称三爪自定心卡盘，它根据工件被夹持部分的圆周来确定回转中心，但是它的定心精度不高。根据使用场合不同，在精车、磨削及使用万能分度头铣削等精度要求较高的情况下，一般选用夹持精度高的三爪卡盘，而在粗车和无形位精度要求的磨削、铣削等要求精度不高的加工中，使用装夹精度不是很高的三爪卡盘。
2
图1. 1三爪卡盘
1.2.2 四爪卡盘
四爪卡盘是手动四爪自定心卡盘简称，是由一个盘丝，四个小伞齿，一付卡爪组成。四个小伞齿和盘丝互相啮合，盘丝的背面有平面螺纹结构，卡爪等分安装在平面螺纹上。当用扳手扳动小伞齿时，盘丝便转动，它背面的平面螺纹就使卡爪同时向中心靠近或退出。因为盘丝上的平面矩形螺纹的螺距是相等的，所以四爪运动距离也相等，因此有自动定心的作用。
四爪单动卡盘全称是手动四爪单动卡盘，是由一个盘体，四个丝杆和一付卡爪组成的。工作时是由四个丝杠分别带动四爪，故常见的四爪单动卡盘没有自动定心的作用。但可以通过调整四爪位置，装夹各种矩形的、不规则的工件，每个卡爪都可单独运动。
K72系列四爪单动卡盘，一个卡爪可单独移动适用于夹持偏心零件和不规则形状零件，常用于普通车床、经济型数控车床、磨床、铣床、钻床及机床附件—分度头回转台等。
3
图1.2四爪卡盘
1.2.3 软爪卡盘
在车削批量较大的工件时，为了提高工件在加工时的定位精度和节约工件安装时的辅助时间，可利用软爪卡盘。为了根据实际需要随时改变爪面圆弧直径与形状，把三爪卡盘淬火的卡爪，改换为低碳钢、铜或铝合金卡爪。如卡盘爪是两体的，可把爪部换成软金属；如卡爪是一体的，可在卡爪上固定一个软金属块。
软爪卡盘的卡爪加工后，可以提高工件的定位精度，如是新三爪卡盘，工件安装后的定位精度小于0.01mm。如三爪卡盘的平面螺纹磨损较严重，精度较差，换上软爪轻加工后，工件安装后的定位精度仍能保持在0.05mm以内。软爪卡盘装夹已加工表面或软金属，不易夹伤表面。对于薄壁工件，可用扇形爪，增大与工件接触面积而减小工件变形。软爪卡盘适用于已加工表面作为定位精基准，在大批量生产时进行工件的半精车与精车。
1.2.4 电动卡盘
一种电动卡盘装置，涉及广泛应用于机械领域的一类夹持工件的通用夹具。由电动卡盘装置夹持功能单元，电动卡盘装置动力功能单元，电磁摩擦离合器组件，卡盘体外壳及电磁制动器组件等组成。当电磁制动器组件通电时，电动卡盘装置夹持功能单元与床头箱联接为一体且不旋转；电磁摩擦离合器组件通电，电动卡盘装置动力功能单元把旋转运动传递给卡爪夹紧或松开工件。加工过程中，仅电动卡盘装置夹持功能单元随主轴旋转，而电动卡盘装置动力功能单元不随主轴旋
4
转。本发明与已有技术相比较，有效减少随主轴旋转部分零件数量及旋转的质量，有利于提高主轴动平衡质量，易于系列化和标准化设计制造、装置结构简单紧凑，便于安装和维护。
2 液压四爪单动卡盘
2.1液压四爪单动卡盘优点
1）装夹迅速、提高工效
与手动卡盘相比，该卡盘只需按一下按钮，瞬间即可夹紧工件，且夹持力稳定可调，除提高工作效率外，还可实现一人操作多台数控机床，大大降低了人力资源成本，同时也减少了固定设备投入，广泛适用于批量性机械加工企业。
2）降低劳动强度、提升企业形象
使用该卡盘，在提高生产效率的同时，既可大幅度降低工人的劳动强度，让您的企业成为体恤工人的典范，也可为企业人员招聘和提高产品市场竞争力增添新的亮点，还可以提高设备档次，提升企业整体形象，是超强度机械加工企业设备改良的首选品。
3）结构简单、安装方便
该液压四爪单动卡盘整套配置为卡盘、液压装置，安装时无须配拉杆，改变了传统液压和气压卡盘结构复杂、安装麻烦等不足，用户通过阅读安装说明和示意图，较短时间即可完成安装全过程，既可为广大用户节约高昂的安装费和制作成本，也为用户提高了机床运营效率。
4）夹持力大、夹持范围广
该卡盘结构创新，设计独特，改善了传统卡盘夹持力小、力量不稳定的缺点，并且夹持力稳定可靠、可调大小，客户可选配梳齿软爪、硬爪、定做异型爪等，并可根据工件尺寸自行调节梳齿位置以加工各类零件。
5)安全性、可靠性强：
该卡盘通过液压缸，齿轮齿条以及丝杆产生力的转换，除夹持力大之外还具有自
5
锁功能，夹紧工件后取走进出油管，能牢牢夹紧工件进行切削，彻底为客户解决了安全性可靠性方面的一系列问题。
2.2工作原理
该卡盘动力元件由机械机构与液压机构共同作用实现运动。
机械工作原理为：单活塞式液压缸对称布置，放置于卡盘体内部，液压缸活塞杆加工为齿条状，分别与卡盘丝杆加工为一体的丝杆齿轮啮合，液压缸通过液压站提供压力驱动活塞齿条往复运动，齿条带动丝杆齿轮运动，四个丝杆又分别带动卡爪（图2.1）在卡槽内做螺旋传动，从而夹紧，松开工件。
图2.1卡爪
液压工作原理为：工作时，连上管路打开单向阀，依次打开换向阀1、2、3、4，液压油经不同换向阀分别进入液压缸左腔，各液压缸右腔液压油经管路回油箱，
活塞右移，分别控制机械机构实现夹紧工件。反之，活塞左移，松开工件。
6
7
图2.2液压系统简图
3 机械零件设计与选用
3.1 标准件的选用
该卡盘是以四爪单动卡盘K72320为主体，因此该卡盘部分附件为标准件，卡
盘主体部分结构与卡盘K72320类似，只是在动力结构部分做了改动，而在夹紧机
构上将其手动夹紧部分改为液压夹紧，做了较大改动。
3.1.1卡盘体的选用
由给定参数，最大工作外圆直径300mm ，根据机床设计手册查阅，选取ф
D=320mm ，фD1=160mm ， H=445mm 。
8
图3.1卡盘体
3.1.2 卡爪的选用
查机床设计手册，卡爪L=110mm ，B=34mm ，H=79mm ，h=18mm,卡爪齿数
10牙。
图3.2 卡爪
3.2.丝杆传动的设计与计算
丝杆传动的结构主要是指丝杆、卡盘的结构形式。它是利用丝杆与卡盘卡齿组成的螺旋副来实现传动要求的。它主要用于将回转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力。
3.2.1丝杆的尺寸选择
卡盘螺旋机构工作时，主要承载转矩和轴向压力。同时在丝杆和卡爪的旋合螺纹间有较大的相对滑动。其失效形式主要是螺纹磨损。因此，丝杆的直径，通常是根据耐磨性确定的。
9）丝杆上轴向力的确定
=75KN,又卡爪厚度B=32mm，假设丝由已知参数，该四爪卡盘最大夹紧力为F
夹
=29mm。对丝杆，卡爪受力分析如图3.3。
杆中径d
2
9
图3.3
由受力图分析得，丝杆所受轴向力Q与丝杆对卡爪的推力Q1为相互作用力。卡爪所受工件的反作用力和丝杆对卡爪的推力Q1，相对于丝杆中心二力所产生的力矩
平衡即 SxF
夹x【（L-L
1
）+L
1
/2+d
2
/2】=Q1*d
2
/2
式中， S为安全系数， S=1.2；
L为卡爪的宽度，L=79mm；
L1为卡爪露出卡盘体的部分的尺寸，L1=44
10
则，丝杆所受轴向力Q=Q1=1.2x6500x【（79-44）+22+14.5】/14.5=38500N
2）根据传动的耐磨性计算设计丝杆尺寸
滑动螺旋的磨损与螺纹工作面上的压力、滑动速度、螺纹表面粗糙度以及润滑状态等因素有关。其中最主要的是螺纹工作面上的压力，压力越大螺旋副间越容易形成过度磨损。因此，滑动螺旋的耐磨性计算，主要为限制螺纹的工作面上的压力p，使它小于材料的许用压力[p]。
如图3.4所示，作用于丝杆的轴向力为Q（N），螺纹的承压面积（指螺纹工作表面投影到垂直于轴向力的平面上的面积）为A（mm2），螺纹的中径是d（mm），螺纹工作高度是H（mm），螺纹的螺距是P（mm），螺母的高度是D（mm），螺纹工件圈数是u＝H/P 。
11
图3.4
则螺纹工作面上的耐磨性条件为
（公式一）
上式可作为校核计算用。为了导出设计计算式，令ф=H/d
2，则H=фd
2
，，代入
式整理后可得丝杆中径为：
（公式二）
对于梯形螺纹，h=0.5P,则
（公式三）
式中，【p】为材料的许用压力，丝杆和卡爪的材料均为优质结构钢，【p】=10Mpa,则丝杆中径为
d
2
=0.8x√【38500/（3x10）】=28.7mm。
按国家标准选取相应的尺寸为：
3）自锁性能校核
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要验证该机构能否自锁，首先确定钢对钢的摩擦系数，由于该机构要求自锁，
所以取摩擦系数偏小些，故取?=0.1。则摩擦角?=5?43’。丝杆的螺旋升角α 根据公式 tan α=nP/2πr 1 （公式四）
式中，n 为丝杆螺旋头数，n=1；
P 为丝杆螺距，P=6mm ；
r2为丝杆中径，r 1=14.5mm
因此，tan α=0.08785 则α=5?1’。
根据自锁条件，螺旋升角α应小于摩擦角?，这里满足了这个条件，所以该夹紧
机构是自锁的。
4）丝杆水平推力及所受扭矩的确定
螺旋机构是斜面机构的一种特殊形式，它是将升角为α的斜面绕在圆柱上形
成的，.如图3.5所示。
图3.5
该螺旋机构是方牙螺旋，所以螺旋机构的受力分析同斜面机构完全相同。图
中滑块1相当于卡爪卡齿的一部分，它沿下降的运动相当于卡爪在丝杆上旋动，即夹紧工件。Q是夹紧工件时所受的轴向力，它相当于斜面机构中
滑块1的载荷。水平推力P是夹紧工件时由丝杠齿轮上传来的动力，假定作用在齿轮中经上。当夹紧工件时，可计算出水平推力F的大小为：
F=Qtan（α+?）（公式五）
=38500xtan（5?43+3?46’）=6431N 故，水平推力对丝杆所产生的扭矩为
T=Fr=6431x14.5=93249.5N2mm
3.2.2丝杆的强度计算
丝杆工作时，承受轴向压力Q和扭矩T的作用。丝杆危险截面上既有压缩应力又有切应力。故，校核丝杆强度时，应根据第四强度理论求出危险截面的设计，其强度条件为
计算应力σ
ca Array（公式六）式中，Q——丝杆所受的轴向压力，N；
2/4，mm；
A——丝杆螺纹的危险截面面积；A=πd
1
——丝杆螺纹的小径，mm
d
1
T——丝杆所受的扭矩，N*mm；
【σ】——丝杆材料的许用应力，Mpa，此处取丝杆材料为Q345B合金结构
钢，故【σ】=98.6Mpa。
14
计算得，σ
=94.5<【σ】因此，所选丝杆材料尺寸符合条件。
ca
3.3丝杆齿轮与活塞齿条的设计与计算
3.3.1齿轮齿条的概述
齿轮齿条机构是圆柱齿轮机构的特殊情况，在生产生活中应用很广。齿条的分度线是牙齿工作高度的平分线，也称中线，在此线上齿厚和齿槽宽相等。由于齿条轮廓为直线，齿廓上各点的法线都为平行的直线，因此它们各点的压力角均和分度线上的压力角相等。
3.3.2齿轮齿条的材料选择
齿条材料的种类很多，在选择过程中应考虑的因素也很多，主要以以下几点
作为参考原则：
1 齿轮齿条的材料必须满足工作条件的要求。
2 应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成形方法及热处理和制造工艺。
3 正火碳钢，不论毛坯制作方法如何，只能用于制作载荷平稳或轻度冲击，工作下的齿轮，不能承受大的冲击载荷，调制碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。
4 合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。
5 金属制的软齿面齿轮配对，两轮齿面的硬度差应保持为30—50HBS或更多。由于钢材的韧性好，还可通过热处理改善其力学性能及提高齿面硬度。故适用于来制造齿轮。由于本设计中齿轮承受载荷比较大，应采用硬齿面硬度≥350HBS。故选取合金钢，齿轮选用20MnCr5或15CrNi6材料制造并经渗碳淬火，硬度在
56-62HRC之间,取值60HRC，硬度为300HBS。以满足强度要求，进行设计计算。
15
三爪卡盘组成及原理 “卡盘”是机床上用来夹紧工件的机械装置。从卡盘爪数上面可以分为：两爪卡盘，三爪卡盘，四爪卡盘，六爪卡盘和特殊卡盘。从使用动力上可以分为：手动卡盘，气动卡盘，液压卡盘，电 卡盘 动卡盘和机械卡盘。从结构上面还可以分为：中空型和中实型。 卡盘分类 利用均布在卡盘体上的活动卡爪的径向移动﹐把工件夹紧和定位的机床附件。卡盘一般由卡盘体﹑活动卡爪和卡爪驱动机构 3部分组成。卡盘体直径最小为65毫米﹐最大可达1500毫米﹐中央有通孔﹐以便通过工件或棒料﹔背部有圆柱形或短锥形结构﹐直接或通过法兰盘与机床主轴端部相联接。卡盘通常安装在车床﹑外圆磨床和内圆磨床上使用﹐也可与各种分度装置配合﹐用于铣床和钻床上。卡盘按驱动卡爪所用动力不同﹐分为手动卡盘和动力卡盘两种。①手动卡盘﹕为通用附件﹐常用的有自动定心的三爪卡盘和每个卡爪可以单独移动的四爪卡盘。三爪卡盘(图1 三爪卡盘)由小锥齿轮驱动大锥齿轮。大锥齿轮的背面有阿基米德螺旋槽﹐与3个卡爪相啮合。因此用扳手转动小锥齿轮﹐便能使3个卡爪同时沿径向移动﹐实现自动定心和夹紧﹐适于夹持圆形﹑正三角形或正六边形等的工件。
图1 图2 四爪卡盘(图2 )的每个卡爪底面有内螺纹与螺杆连接﹐用扳手转动各个螺杆便能分别地使相连的卡爪作径向移动﹐适于夹持四边形或不对称形状的工件。
图3 ②动力卡盘﹕属于自动定心卡盘﹐配以不同的动力装置(气缸﹑油缸或电机)﹐便可组成气动卡盘﹑液压卡盘或电动卡盘。气缸或油缸装在机床主轴后端﹐用穿在主轴孔内的拉杆或拉管﹐推拉主轴前端卡盘体内的楔形套﹐由楔形套的轴向进退使3个卡爪同时径向移动﹐图3 楔套式动力卡盘为楔套式动力卡盘。这种卡盘动作迅速﹐卡爪移动量小﹐适于在大批量生产中使用。 三爪卡盘的结构 三爪卡盘是由爪盘体、小锥齿轮、大锥齿轮（另一端是平面螺纹）和三个卡爪组成。如图 3-1所示。三个卡爪上有与平面螺纹相同螺牙与之配合，三个卡爪在爪盘体中的导槽中呈120°均布。爪盘体的锥孔与车床主轴前端的外锥面配合，起对中作用，通过键来传递扭矩，最后用螺母将卡盘体锁紧在主轴上。 图3-1 三爪卡盘的结构 当转动其中一个小伞齿轮时，即带动大伞齿轮转动，其上的平面螺纹又带动三个卡爪同时向中心或向外移动，从而实现自动定心。定心精度不高，约为～。三个卡爪有正爪和反爪之分，有的卡盘可将卡爪反装即成反爪，当换上反爪即可安装较大直径的工件。装夹方法如图3-1所示。当直径较小时，工件置于三个长爪之间装夹（图3-2a），可将三个卡爪伸入工件内孔中利用长爪的径向张力装夹盘、套、环状零件（图3-1b），当工件直径较大，用顺爪不便装夹时，可将三个顺爪换成反爪进行装夹（图3-2c），当工件长度大于4倍直径时，应在工件右端用尾架顶尖支撑（图3-2d）
收稿日期：２００６－１０－３１；改回日期：２００７－１０－３０ 作者简介：胡仲杰（１９６６－），男（汉族），陕西韩城人，西安探矿机械厂副总工程师，机械设计及制造专业，从事钻探机械的研发工作，陕西省西安市吉祥路６６号。 杠杆式液压卡盘的设计及应用 胡仲杰１ ，张利明２ ，邓小军 ２ （１．西安探矿机械厂，陕西西安７１００６５；２．北京宏凌技术开发有限公司，北京１０００１３） 摘要：在分析了杠杆式液压卡盘的结构原理的基础上，对其技术参数进行了详细的计算设计，并针对试机中存在 的问题对其结构进行了改进和完善，使杠杆式液压卡盘达到了结构简单、工作可靠、拆卸方便的效果。关键词：杠杆式液压卡盘；钻机；结构参数；设计中图分类号：Ｐ６３４．３文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－７４２８（２００７）１１－００５１－０３ ＤｅｓｉｇｎａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＬｅｖｅｒＴｙｐｅｄＨｙｄｒａｕｌｉｃＣｈｕｃｋ／ＨＵＺｈｏｎｇ－ｊｉｅ１，ＺＨＡＮＧＬｉ－ｍｉｎｇ２，ＤＥＮＧＸｉａｏ－ｊｕｎ２ （１．Ｘｉ’ａｎＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＭａｃｈｉｎｅｒｙＰｌａｎｔ，Ｘｉ’ａｎＳｈａｎｘｉ７１００６５，Ｃｈｉｎａ；２．ＢｅｉｊｉｎｇＨｏｎ
ｇｌｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣｏ．Ｌｔｄ，Ｂｅｉ－ｊｉｎｇ１０００１３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｔｏｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｌｅｖｅｒｔｙｐｅｄｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｈｕｃｋ，ｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｃａｒｅｆｕｌｌｙｃａｌｃｕｌａｔｅｄ，ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｗａｓｍａｄｅｏｎｔｈｅｔｅｓｔｉｎｇｃｈｕｃｋ，ｗｈｉｃｈｃａｎｍａｋｅｔｈｅｌｅｖｅｒｔｙｐｅｄｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｈｕｃｋｈａｖｅｓｉｍｐｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｒｅｌｉａｂｌｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｅｖｅｒｔｙｐｅｄｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｈｕｃｋ；ｄｒｉｌｌｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ；ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒａｍｅｔｅｒ；ｄｅｓｉｇｎ 卡盘作为钻机的一个重要部件，其功能是夹紧主动钻杆，向钻杆传递扭矩及轴向力，实现钻头的回转，同时在给进油缸的作用下，完成加、减压钻进。 杠杆式液压卡盘因其夹持力大、径向补偿能力强、寿命长等优点，已被应用到ＨＸＹ－１５００、ＣＤ－２、ＣＤ－３型等岩心钻机中，并取得预期效果，而且形式上也在不断地完善和创新，向结构简单、拆装方便、夹持可靠的实用化方向发展。对这类卡盘的设计，除要考虑其结构形式外，优化确定卡盘的技术参数也非常重要。 １杠杆式液压卡盘的结构原理 杠杆式液压卡盘主要由上缸体、缸座、活塞、上下托盘、内外连轴、连板、卡瓦座、卡瓦、碟簧等零件组成，是碟簧夹紧、液压松开的常闭式结构，见图１。高压油经上缸体的油口注入由上缸体、缸座和活塞构成的密闭容腔Ａ中，活塞向上运动，经推力轴承推动下托盘、外连轴、上托盘，使碟簧受到压缩。外连轴上升同时
摘要 本论文设计一种在三爪卡盘上加装摆动式液压缸和平面螺旋机构的螺旋摆动式液压缸增力机构的结构。传统的机床如车床、铣床上三爪卡盘的工作一般依靠工人用手工进行夹紧,这不但增加了工人的劳动强度，而且所需夹紧力非常大,还常常有夹不紧的情况，阻碍了生产率的提高。通过在三爪卡盘加装摆动式液压缸和平面螺旋机构构成螺旋摆动式液压缸增力机构，可实现与原有卡盘体的较好结合,并使外加压力能转换成圆周运动,且其结构简单,工作可靠,能达到较高的增力比，具有良好的经济性和可行性。 关键词三爪卡盘，液压缸，夹具，增力
目录 前言............................................................... ３第1章选题背景.................................................... ４ 1.1 夹具的特点................................................. ４ 1.2 研究夹具的目的和意义....................................... ７ 1.3 夹具的国内外现状和发展趋势................................. ７ 1.4 夹具的基本结构和工作原理.................................. ８第2章三爪卡盘螺旋摆动式液压缸增力机构的结构及原理设计........... ９第3章主要参数确定与结构计算.................................. １０ 3.1 液压腔的结构设计......................................... １０ 3.2 转子叶片数的设计......................................... １０ 3.3 摆动角的设计............................................ １０ 3.4 定子圆柱活塞杠面积的设计 ................................... １０第4章. 凹槽轮廓线的设计......................................... １２ 4.1确定轮廓面段数........................................... １２ 4.2 活塞杠的升程............................................. １２ 的设计............................................ １３ 4.3参数θ 1 4.4参数β的设计............................................. １４第5章夹具在安装和操作时应注意的事项.......................... １６ 5.1夹具的安装............................................... １６ 5.2夹具在操作时应注意的事项................................. １６第6章夹具的经济效益分析........................................ １８第7章单工位夹具与成组夹具的分析................................ ２０ 7.1定位基准与定位元件的选择................................. ２０ 7.2夹紧元件与夹紧力的选择................................... ２１ 7.3夹具基体的设计........................................... ２１ 7.4机壳成组夹具结构......................................... ２１第8章误差分析.................................................. ２４ 8.1定位误差分析............................................. ２４ 8.2 装备误差分析............................................. ２４第9章机床夹具公差的灰色综合设计理论与方法...................... ２６结束语........................................................... ３２附录1 参考文献............................................ ３３致谢............................................................. ３４
毕业设计(论文) 课题名称三爪卡盘增力机构夹具设计专业名称 所在班级 学生学号 学生姓名 指导教师 完成日期： 20**年5月
摘要 本论文设计一种在三爪卡盘上加装摆动式液压缸和平面螺旋机构的螺旋摆动式液压缸增力机构的结构。传统的机床如车床、铣床上三爪卡盘的工作一般依靠工人用手工进行夹紧,这不但增加了工人的劳动强度，而且所需夹紧力非常大,还常常有夹不紧的情况，阻碍了生产率的提高。通过在三爪卡盘加装摆动式液压缸和平面螺旋机构构成螺旋摆动式液压缸增力机构，可实现与原有卡盘体的较好结合,并使外加压力能转换成圆周运动,且其结构简单,工作可靠,能达到较高的增力比，具有良好的经济性和可行性。 关键词三爪卡盘，液压缸，夹具，增力
目录 前言 (4) 第1章. 选题背景 (5) 1.1 夹具的特点 1.2 研究夹具的目的和意义 1.3 夹具的国内外现状和发展趋势 1.4 夹具的基本结构和原理 第2章. 三爪卡盘螺旋摆动式液压缸增力机构的结构和原理 (10) 第3章. 主要参数确定与结构计算 (11) 3.1 液压腔的结构设计 3.2 转子叶片数的设计 3.3 摆动角的设计 3.4 定子圆柱活塞杠面积的设计 第4章. 凹槽轮廓线的设计 (13) 4.1 轮廓面段数的确定 4.2 活塞杠升程的确定 的设计 4.3 参数θ 1 4.4 参数β的设计 第5章. 夹具在安装和操作时应注意的事项 (16) 5.1 夹具的安装 5.2 夹具在操作时应注意的事项 第6章. 夹具的经济效益分析 (18) 第7章. 单工位夹具与成组夹具的分析 (19) 7.1定位基准与定位元件的选择 7.2夹紧元件与夹紧力的选择 7.3夹具基体的设计夹具基体 7.4机壳成组夹具结构 第8章. 误差分析 (23) 8.1定位误差分析 8.2 装备误差分析 第9章. 机床夹具公差的综合设计理论与方法 (25) 结束语 (32) 附录1 参考文献
* * 车孔的工件一般用三爪自定心卡盘或四爪单动卡盘装夹。 1. 保证同轴度和垂直度的方法（1）在一次安装中加工内外圆和端面 3―6套类工件形位公差的保证图3-11 一次装夹中加工工件（2）用外圆为基准保证位置精度以外圆为基准时，一般应用软爪装夹工件。图3-13 应用软卡爪盘装夹工件 a 装配式软卡爪 b 焊接式软卡爪 3―6套类工件形位公差的保证（3）以内孔为基准保证位置精度图3-12 各种常用心轴 a 小锥度心轴 b 台阶心轴 c 胀力心轴 d 槽子做成三等分一般可用心轴，以内孔作为定位基准来保证工件的同轴度和垂直度。 3―6套类工件形位公差的保证孔的尺寸精度要求较低时，可采用钢直尺、内卡钳或游标卡尺测量。要求高时可用内径千分尺等以下几种方法：图3-29 用内卡钳测量孔径 3―7套类工件的测量（1）内卡钳一、测量套类工件的常用量具（2）塞规与内测千分尺用塞规检验孔径的情况，如图 3-30 所示。当过端进入孔内，而止端不进入孔内，说明工件孔径合格。图塞规及其使用图内测千分尺及其使用 3―7套类工件的测量（3）内径千分尺如图3-31所示。测量时，内径千分尺应在孔内摆动，在直径方向应找出最大尺寸，轴向应找出最小尺寸，这两个重合尺寸，就是孔的实际尺寸。图内径千分尺的使用方法 3―7套类工件的测量（4）百分表钟面百分表杠杆式百分表 3―7套类工件的测量百分表主要用于检测工件的形状和位置误差,也可在机床上于工件的安装找正。它只能测出相对数值，
不能测出绝对值。 1.大指针每转一格读数值0.01mm，小指针每转一 格读数为1mm。 2.先读小指针转过的刻度线（即毫米整数），再读 大指针转过的刻度线（即小数部分），并乘以0.01，然后两者相加， 即得到所测量的数值。（续）百分表的读数方式* * *
摘要 在现代的工业生产过程中，数控车床得到了大量的运用，而我国也在这个领域得到了长足的发展。数控车床主要包括电气系统、液压系统以及机械部分。本课题则是主要介绍了典型的液压系统主要方向以及办法，应此本课题的研究具有重要的现实意义。 关键词：数控机床；液压系统；
Abstract In the modern industrial production process, the numerical control lathe obtained the massive utilization, but our country also obtained the considerable development in this domain. The numerical control lathe mainly includes the electrical system, the hydraulic system as well as the machine part.This topic introduces the typical direction as well as the way of the hydraulic system, should the study of this topic has important practical significance. Key words: Numerical control engine bed；Hydraulic system；
绪论...................................... ................................................................................. .. (4) 第一章主轴卡盘工作原理的设计、优势及意义................................... ........... (5) 1.1 工作原理.................................................... .............. .. (5) 1.2 设计优势.............................................. .......... .......... .......... .......... .......... . (6) 1.3 设计意义........................................... .......... .......... .......... .......... .......... . (7) 第二章．CK6152数控机床液压系统设计的立题依据及方案论证 (7) 2.1液压系统设计的立题依据及课题来源 (7) 2.2液压系统方案的制定与论证................................. ............................ ..... (8) 第三章．CK6152数控机床液压系统工况分析............ .............. .............. ............... . (10) 3.1液压系统的运动分析 (10) 3.2液压系统的负载分析 (11) 第四章．CK6152数控机床液压系统设计计算 (11) 4.1 CK6152数控机床液压系统的设计要求.................... ............................... . (11) 4.2CK6152机床液压系统选型 (12) 4.3确定液压缸参数计算与结构设计...................... (13) 4.4液压元件和装置的选择...................... ........... .............. . (19) 第五章．液压控制装置集成块的设计.......................... .. (20) 5.1液压控制装置的总体设计............................. ........... .. (20) 5.2通道体设计的技术要求 (20) 5.3 通道体设计...................................................................... .. (20) 5.4叠加阀的选择............................ ................ (21) 第六章．液压站的设计 (21) 6.1液压油箱的设计............................. ........... ......................... ....... .. (21) 6.2泵-电动机装置的选择..................... ............. (23) 6.3液压站的结构设计........................................................... .. (25) 第七章．液压系统的验算 (26) 结论 (26) 致谢 (27) 参考文献 (27)
本科毕业设计（论文）通过答辩 摘要 本论文设计一种在三爪卡盘上加装摆动式液压缸和平面螺旋机构的螺旋摆动式液压缸增力机构的结构。传统的机床如车床、铣床上三爪卡盘的工作一般依靠工人用手工进行夹紧,这不但增加了工人的劳动强度，而且所需夹紧力非常大,还常常有夹不紧的情况，阻碍了生产率的提高。通过在三爪卡盘加装摆动式液压缸和平面螺旋机构构成螺旋摆动式液压缸增力机构，可实现与原有卡盘体的较好结合,并使外加压力能转换成圆周运动,且其结构简单,工作可靠,能达到较高的增力比，具有良好的经济性和可行性。 关键词：三爪卡盘，液压缸，夹具，增力 I
本科毕业设计（论文）通过答辩 Abstract This paper design a 3 Java Card the installation of the swing hydraulic pressure tank peace side spiral the spiral swing hydraulic pressure tank increased power structure. Traditional machine tools such as lathes, Miller, Chuck 3 Claws of workers in general rely on a manual for gripping, this will not only increase the intensity of the work of the workers, and the required gripping power is very great, but also a folder is not immediately are often the case, hinder the increase in productivity. The 3 Claws chuck the installation of the swing hydraulic pressure tank peace side spiral institutions constitute a spiral swing hydraulic pressure tank increased authority to achieve the original chuck the better, and the additional pressure can be converted into a circular movement and the simple, reliable, can achieve a higher increase to more than a sound economic and practical. Key words: Three-jaw chuck, hydraulic cylinders clamps force II
三爪卡盘组成原理及拆装 “卡盘”是机床上用来夹紧工件的机械装置。从卡盘爪数上面可以分为：两爪卡盘，三爪卡盘，四爪卡盘，六爪卡盘和特殊卡盘。从使用动力上可以分为：手动卡盘，气动卡盘，液压卡盘，电 卡盘 动卡盘和机械卡盘。从结构上面还可以分为：中空型和中实型。 卡盘分类 利用均布在卡盘体上的活动卡爪的径向移动﹐把工件夹紧和定位的机床附件。卡盘一般由卡盘体﹑活动卡爪和卡爪驱动机构 3部分组成。卡盘体直径最小为65毫米﹐最大可达1500毫米﹐中央有通孔﹐以便通过工件或棒料﹔背部有圆柱形或短锥形结构﹐直接或通过法兰盘与机床主轴端部相联接。卡盘通常安装在车床﹑外圆磨床和内圆磨床上使用﹐也可与各种分度装置配合﹐用于铣床和钻床上。卡盘按驱动卡爪所用动力不同﹐分为手动卡盘和动力卡盘两种。①手动卡盘﹕为通用附件﹐常用的有自动定心的三爪卡盘和每个卡爪可以单独移动的四爪卡盘。三爪卡盘(图1 三爪卡盘)由小锥齿轮驱动大锥齿轮。大锥齿轮的背面有阿基米德螺旋槽﹐与3个卡爪相啮合。因此用扳手转动小锥齿轮﹐便能使3个卡爪同时沿径向移动﹐实现自动定心和夹紧﹐适于夹持圆形﹑正三角形或正六边形等的工件。
图1 图2 四爪卡盘(图2 )的每个卡爪底面有内螺纹与螺杆连接﹐用扳手转动各个螺杆便能分别地使相连的卡爪作径向移动﹐适于夹持四边形或不对称形状的工件。
图3 ②动力卡盘﹕属于自动定心卡盘﹐配以不同的动力装置(气缸﹑油缸或电机)﹐便可组成气动卡盘﹑液压卡盘或电动卡盘。气缸或油缸装在机床主轴后端﹐用穿在主轴孔内的拉杆或拉管﹐推拉主轴前端卡盘体内的楔形套﹐由楔形套的轴向进退使3个卡爪同时径向移动﹐图3 楔套式动力卡盘为楔套式动力卡盘。这种卡盘动作迅速﹐卡爪移动量小﹐适于在大批量生产中使用。 三爪卡盘的结构 三爪卡盘是由爪盘体、小锥齿轮、大锥齿轮（另一端是平面螺纹）和三个卡爪组成。如图 3-1所示。三个卡爪上有与平面螺纹相同螺牙与之配合，三个卡爪在爪盘体中的导槽中呈120°均布。爪盘体的锥孔与车床主轴前端的外锥面配合，起对中作用，通过键来传递扭矩，最后用螺母将卡盘体锁紧在主轴上。 图3-1 三爪卡盘的结构 当转动其中一个小伞齿轮时，即带动大伞齿轮转动，其上的平面螺纹又带动三个卡爪同时向中心或向外移动，从而实现自动定心。定心精度不高，约为0.05～0.15mm。三个卡爪有正爪和反爪之分，有的卡盘可将卡爪反装即成反爪，当换上反爪即可安装较大直径的工件。装夹方法如图3-1所示。当直径较小时，工件置于三个长爪之间装夹（图3-2a），可将三个卡爪伸入工件内孔中利用长爪的径向张力装夹盘、套、环状零件（图3-1b），当工件直径较大，用顺爪不便装夹时，可将三个顺爪换成反爪进行装夹（图3-2c），当工件长度大于4倍直径时，应在工件右端用尾架顶尖支撑（图3-2d）
XXXX大学 毕业设计说明书 学生姓名：学号： 学院： 专业： 题目：三爪卡盘的改进设计 指导教师：职称: 职称: 20**年12月5日
前言 机床是大多数制造型企业最重要的生产工具,目前许多企业的机床虽在功能上能满足大多数情况下的加工要求,但在生产效率和减轻工人劳动强度上需要大大的改进，所以为达到企业省钱和工人省力的要求，机床的改进成为当前企业势在必行的任务。随着现代制造技术的飞速发展，数控技术的应用越来越普遍,数控车床已成为各机械制造厂家的重要生产设备，在生产中发挥着不可替代的作用。 数控车床一般用液压卡盘来夹持工件。液压卡盘通常都配备有未经淬火的卡爪，即所谓软爪。软爪分为内夹和外夹两种形式，卡盘闭合时夹紧工件的软爪为内夹式软爪，卡盘张开时撑紧工件的软爪为外夹式软爪。软爪是以端面齿槽与卡爪座3定位，通过螺钉和卡爪座中的T型螺母固定在卡爪座上。液压卡盘工作时，软爪在卡爪座的带动下，作闭合或张开运动，将工件夹紧或松开。夹持不同工件时，通过改变软爪在卡爪座上的位置来改变液压卡盘的夹持尺寸。 机床操作的劳动强度最大的部分就是工件的夹紧,传统的机床靠工人用手工进行夹紧,例如未经过改造的KZ320型三爪卡盘虽然在功能上能达到夹紧工件的要求, 但所需夹紧力非常大,还常常有夹不紧的情况。因此可通过在KZ320型三爪卡盘加装摆动式液压缸和平面螺旋机构构成液压增力改进系统来实现夹紧力的 传递和运动方向的转换，这样改进有以下优点：1，能稳定地保证加工精度，减少对其他生产条件的依赖性；2，能使工件迅速地定位和夹紧，并能够显著地缩短辅助时间和基本时间，提高劳动生产率；3，能减轻工人的劳动强度，保证安全生产；4，由于劳动生产率的提高和允许使用技术等级较低的工人操作，故可明显地降低生产成本；5，能确保生产周期和生产调度等工艺秩序；6，能扩大机床工艺范围。此外，本系统能达到较高的增力比，工作稳定可靠，符合生产要求，同时又利用了企业现有资源，不会带来过多的经济负担，达到了工人省力的目的，具有良好的经济性和可行性。 本设计是一种变型设计,即在原有产品的基础上,基本工作原理和总体结构不变,通过改变或更换部分机构,形成变型产品。由于其开发周期较短,经济性好,因此,
南通航运职业技术学院毕业设计（论文） 班级 专业机械制造与自动化 题目三爪卡盘结构设计 学生姓名
指导教师 2010年 1 月 6 日
目录 目录 (1) 摘要 (3) 导言 (4) 第一章．概述 (7) 1.1卡盘的特点 (7) 1.1.1卡盘的定义 (7) 1.1.2卡盘的分类 (7) 1.2三爪卡盘的基本组成和工作原理 (7) 1.3三爪卡盘在生产中应注意的问题 (7) 第二章．设计方案 (9) 2.1设计要求 (9) 2.2锥齿轮的设计 (9) 2.2.1大锥齿轮的设计、建模步骤 (9) 2.3卡盘的设计、建模步骤 (27) 2.3.1用方程生成阿基米德螺线 (27) 2.3.2生成完整的卡盘 (28) 2.3.3.最终卡盘的结构 (30) 2.4卡爪的设计、建模步骤 (31) 2.4.1卡爪1的设计与建模 (31) 2.4.2卡爪2的设计与建模 (35)
2.4.3卡爪3的设计与建模 (37) 第三章．卡爪的工程图 (41) 3.1工程图 (41) 3.2创建工程图 (41) 3.2.1卡爪1的工程图 (41) 3.2.2卡爪2的工程图 (41) 3.2.3卡爪3的工程图 (42) 论文总结 (44) 致谢 (44) 参考文献 (45)
以Pro/E软件来进行三爪卡盘的结构设计，将自己以前学到的知识结合起来，把理论和实际相结合，从中学到更多的知识，在遇到难题时又能培养自己的个人能力，包括怎样看待问题，分析问题，最终把问题处理好。反过来又可以从中吸取教训，避免在以后的工作，学习当中遇到类似问题而少走弯路。 在对三爪卡盘的结构设计前要通过通过查阅资料、实地研究、整理资料、综合运用对比分析等一系列研究方法进行整合，结合实际情况制定切合实际的设计方案。然后通过所学知识综合应用PRO\E的各项功能创建三爪卡盘模型，最后进入组件，把所创建的三爪卡盘各部分装配起来，再进行运动仿真。 设计结果三个卡爪同步前进或者后退，以保证圆形工件与卡盘中心线同轴，提供三爪卡盘个部件的机构图 设计结果是三爪卡盘各部件的设计思路，尺寸参数，实体图等等，能够进行仿真运动，三爪卡盘能够进行生产，能够加紧的圆柱形的直径不小于100mm的工件。 通过对三爪卡盘的的结构设计丰富了我的知识面，锻炼和培养了个人能力，使得在以后的工作、学习当中能更好发展，以适应社会发展要求。 关键词：三爪卡盘；尺寸参数；结构造型
液压三爪卡盘毕业设计
泰山学院 毕业设计材料汇编 液压三爪卡盘 所在学院泰山学院 专业名称机械设计制作及其自动化申请学士学位所属学科工科 年级二〇〇九级 学生姓名、学号刘志伟2009170096指导教师姓名、职称季邵琨副教授 装订日期2013年 6 月 24 日
材料汇编目录 一、开题报告 二、任务书 三、论文 1. 封面 2. 中文摘要（含关键词） 3. 英文摘要（含关键词） 4. 目录 5. 正文 6. 参考文献 7. 致谢 8. 封底 四、成绩评定书
摘要 本论文是一种三爪卡盘上安装摆动式液压缸于螺旋摆动式液压缸增力机构的设计。传统的机床如车床、磨床上三爪卡盘的操作一般依靠工人手工进行夹紧,这不仅大大增加了工人的劳动强度，而且所需要的夹紧力大,还经常有夹不紧的情况，严重阻碍了生产率的提高。本设计通过在三爪卡盘安装摆动式液压缸和螺旋摆动式液压缸的增力机构，能实现与原有机床卡盘体的较好结合,并且可以使外加压力转换成圆周运动,且其结构设计简单,工作安全可靠,具有优良的经济性和可行性。 关键词：卡盘，摆动式液压缸，夹具，增力
Abstrac This thesis is a three-jaw chuck mounted on a swing on the spiral swing hydraulic cylinder hydraulic cylinder force increasing mechanism design. Conventional machine tools such as lathes, grinders operating on three-jaw chuck for clamping generally rely on manual workers, which not only greatly increased the labor intensity, but also the required clamping force, also often have folder does not bear the situation, a serious impediment to productivity. The design of the three-jaw chuck mounted by swinging the swing hydraulic cylinder and screw-type force increasing mechanism of the hydraulic cylinder, the machine can be achieved with the original combination of the chuck body is better, and the applied pressure can be converted into a circular motion, and the designed to be simple, safe and reliable, with excellent economy and feasibility. Key words: Three-jaw chuck, swing cylinders, clamps, by force
前言 装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。 本文主要阐述CK20数控机床在制造过程中进给系统、主传动系统、伺服系统、滚珠丝杠副等数控机床中主要的参数选取做简单的介绍。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。
第一章数控机床特点及其分类 1.1数控机床定义 数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件的自动化机床。 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，是现代化工业生产中的一门新型的、发展十分迅速的高新技术。数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备；其技术范围所覆盖的领域有：机械制造技术；微电子技术信息处理、加工点输技术；自动控制技术；伺服驱动技术；检测监控技术、传感器技术；软件技术等。数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业(如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业)的使能技术和最基本的装备。在提高牛产率、降低成本、保证加工质量及改善工人劳动强度等方面，都有突出的优点；待别是在适应机械产品迅速更新换代、小批量、多品种生产方面，各类数控装备是实现先进制造技木的关键。数控机床是采用了数控技术的机床，或者说是装备了数控系统的机床。国际信息处理联盟(Internation Fderation of Information processing,IFIP)第五技术委员会，对数控机床作如下定义：数控机床是一种装了程序控制系统的机床。该系统能逻辑地处理具有使用号码或其他符号编码指令规定的程序[1]。 1.2数控机床的优点： 1提高生产率 数控机床能缩短生产准备时间，增加切削加工时间的比率。采用最佳切削参数和最佳定刀路线，缩短加工时间，从而提高生产率。 2提高零件的加工精度，稳定产品质量 由于它是按照程序自动加工不需要人工干预，其加工梢度还可以利用软件进行校正及补偿。故可以获得比机床本身精度还要高的加工精度和重复精度。 3有广泛的适应性和较大的灵活性 通过改变程序，就可以加工新产品的零件，能够完成很多普通机床难以完成或者根本不能加工的复杂型面零件的加工。 4 可以实现一机多用 一些数控机床，例如加工中心，可以自动换刀。一次装卡后，几乎能完成零件的全部加工部位的加工，节省了设备相厂房面积。 5可以进行精确的成本计算和生产进度安排 可以减少在制品，加速资金周转，提高经济效益。
数控车床四爪单动卡盘上加工步骤分析 数控车床、车削中心，是一种高精度、高效率的自动化机床。数控车床又称为CNC车床，即计算机数字控制车床，是目前国内使 用量最大，覆盖面最广的一种数控机床，约占数控机床总数的25%。 当小批量加工长度较短、偏心距较小的偏心工件时，可装夹在四爪单动卡盘上加工。数控车床其加工步骤是： 锻造或圆钢下料，必要时应进行正火或调质处理。 车两端平面。 按工件最大直径车成圆柱体光轴。 划线。数控车床划线的基本方法是： ①将划线表面涂有显示剂的工件放置在V形铁或划线方箱的V形槽中，用高度游标划线尺测量出光轴上母线的高度后，把游 标下移刊光轴半径尺寸处，用手压住工件，在光轴两端面和外圆两侧划出封闭的线痕。然后将工件旋转180°。 ②将工件旋转180°找平后，检测划线尺划线爪与线痕重合后，划线爪的位置即为
工件的中心位置。 ③将工件转动90°，用90°角尺对齐已划好的端面基准线后，再用已调好的划线尺在工件两端面和外圆两侧划幽封闭 线痕，端面上两垂线的交点，即为工件的轴心。 ④将划线尺游标上移或下移所需要的偏心距，并在工件两端面和两侧划出偏心封闭线，端面十字交叉点n即为偏心部分的轴 心，Oa即为偏心距。 ⑤在。数控车床点处和偏心线周边打样冲眼，并以偏心的轴心。数控车床为圆心划圆心线，作为装夹找正的辅助参考线。 装夹与找正。数控车床装夹与找正的基本方法。 ①将工件装夹在四爪单动卡盘上，为增加工件在找正时水平方向的自由度和防止外圆的损伤，在各卡盘卡爪处垫一窄条铜板 。 ②在床面上放一平板，用划线盘找正偏心的参考圆心线。 ③用十字线校正法，将划线盘自左至右分别沿两侧的偏心线平行移动，并反转半周，反
液压三爪卡盘 摘要 本论文设计一种在三爪卡盘上加装摆动式液压缸和平面螺旋机构的螺旋摆动式液压缸增力机构的结构。传统的机床如车床、铣床上三爪卡盘的工作一般依靠工人用手工进行夹紧,这不但增加了工人的劳动强度，而且所需夹紧力非常大,还常常有夹不紧的情况，阻碍了生产率的提高。通过在三爪卡盘加装摆动式液压缸和平面螺旋机构构成螺旋摆动式液压缸增力机构，可实现与原有卡盘体的较好结合,并使外加压力能转换成圆周运动,且其结构简单,工作可靠,能达到较高的增力比，具有良好的经济性和可行性。 关键词：三爪卡盘，液压缸，夹具，增力 I
Abstract This paper design a 3 Java Card the installation of the swing hydraulic pressure tank peace side spiral the spiral swing hydraulic pressure tank increased power structure. Traditional machine tools such as lathes, Miller, Chuck 3 Claws of workers in general rely on a manual for gripping, this will not only increase the intensity of the work of the workers, and the required gripping power is very great, but also a folder is not immediately are often the case, hinder the increase in productivity. The 3 Claws chuck the installation of the swing hydraulic pressure tank peace side spiral institutions constitute a spiral swing hydraulic pressure tank increased authority to achieve the original chuck the better, and the additional pressure can be converted into a circular movement and the simple, reliable, can achieve a higher increase to more than a sound economic and practical. Key words: Three-jaw chuck, hydraulic cylinders clamps force II
四爪卡盘车偏心 一般精度要求不高，偏心距小，工件长度较短而简单的偏心工件可在四爪单动卡盘上车削。装夹工件时，必须找正已划好的偏心中心线，使偏心中心线与主轴轴线重合。偏心找正好以后，还应找正工件以划好的工件侧母线，使侧母线与主轴轴线平行。 一、四爪卡盘车偏心时要在工件上画好中心线，具体划线方法是 （1）将划线表面涂有显示剂的工件放置在V形铁或划线方箱的V形槽中（图10.3.1），用高度游标划线尺测量出光轴上母线的高度后，车床把游标下移刊光轴半径尺寸处，用手压住工件，在光轴两端面和外圆两侧划出封闭的线痕。车床然后将工件旋转180°。 （2）将工件旋转180°找平后，检测划线尺划线爪与线痕重合后，划线爪的位置即为工件的中心位置。 （3）将工件转动90°，用90°角尺对齐已划好的端面基准线后，再用已调好的划线尺在工件两端面和外圆两侧划幽封闭线痕，端面上两垂线的交点。车床即为工件的轴心。 （4）将划线尺游标上移或下移所需要的偏心距，并在工件两端面和两侧划出偏心封闭线，端面十字交叉点即为偏心部分的轴心，两线之间的距离即为偏心距。（5）在点处和偏心线周边打样冲眼，并以偏心的轴心。车床为圆心划圆心线，作为装夹找正的辅助参考线。 二、工件装夹和车削方法 ⑴先把工件划线确定偏心的轴线，然后在四爪卡盘上安装、校正、车削。 ⑵将工件垫上薄铜皮，夹紧后，让尾座顶尖接近工件，调整卡爪位置，使顶尖对准偏心圆中心(图中的A点)，然后移去尾座。
⑶使划针对准工件外圆侧素线校正水平，转过90o，校正另一条侧素线。然后校正偏心圆，使偏心圆轴线与车床主轴轴线重合。将四个卡爪均匀夹紧，经检查没有位移，即可车削。 三、偏心距的调整 将百分表的测量头垂直接触偏心工件的基准轴最高侧母线上，并使百分表压缩量在0.5 ～ 1 mm 之间，用手缓慢拨动卡盘，同时仔细观察百分表指针读数，当工件转动一周时，百分表指示处的最大值和最小值之差的一半即为偏心距值。按上述方法反复用百分表测量，并根据实际偏心距数值调整偏心垫片厚度，直至校正的偏心距在允许的误差范围内为止。 四、注意事项 1.在划线上打样冲眼时，必须打在线上或交点上，一般打四个样冲眼即可，操作时要认真、仔细、准确，否则容易造成偏心距误差。 2.平板、划线盘底面要平整、清洁，否则容易产生划线误差。 3.划针要经过热处理，使划针头部的硬度达到要求，尖端磨成15°～20°的锥角，头部要保持尖锐，使划出的线条清洗、准确。 4.工件装夹后，为了检查划线误差，可用百分表装在外圆上测量，缓慢转动工件，观察其跳动量是否为偏心距的2倍。 A点校正侧