核電大葉片用液壓快速裝夾傳動盤的設(shè)計-本科畢業(yè)設(shè)計(論文)

西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文Southwestuniversityofscienceandtechnology本科畢業(yè)設(shè)計（論文）核電大葉片用液壓快速裝夾傳動盤的設(shè)計學(xué)院名稱制造科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)名稱機械設(shè)計制造及其自動化學(xué)生姓名學(xué)號指導(dǎo)教師二〇一三年六核電大葉片用液壓快速裝夾傳動盤的設(shè)計摘要：葉片加工過程中，一些葉片汽道型面較長且出汽側(cè)較薄，在這樣的工件上加工容易出現(xiàn)變形及顫動，這樣就出現(xiàn)質(zhì)量控制難的問題，于此特設(shè)計一種液壓自動控制、浮動拉伸、快速裝夾的傳動盤，從而提高產(chǎn)品合格率，減少操作人員勞動強度，實現(xiàn)自動控制，縮短其生產(chǎn)周期，降低其生產(chǎn)成本，并且其結(jié)構(gòu)強度也完全能滿足使用。由于傳動盤需要連接機床主軸或尾座，且需要具有夾具定位和夾緊功能，故傳動盤應(yīng)具有傳遞動力和定位、夾緊功能。因此，特設(shè)計兩部分結(jié)構(gòu)，一部分為傳動盤體，另一部分為夾具體，并將兩者連接，從而滿足功能需求。根據(jù)所需功能和結(jié)合現(xiàn)有的使用情況及工件加工公差，從而選用恩派克公司的工模具液壓成套解決方案的產(chǎn)品，由此選用擺動油缸、彈簧支撐油缸、油路塊油缸等液壓元件，并根據(jù)所設(shè)計的液壓系統(tǒng)圖組裝傳動盤。同時，根據(jù)液壓系統(tǒng)圖、夾具功能要求、設(shè)計經(jīng)驗、精度要求、定位基準和相關(guān)計算等，設(shè)計夾具體的結(jié)構(gòu)，同時相應(yīng)地設(shè)計傳動體的結(jié)構(gòu)。設(shè)計中通過相關(guān)實驗獲得重要數(shù)據(jù)。設(shè)計結(jié)束后，通過評審，制定加工工藝，試制產(chǎn)品，并實驗修正，最后大量生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：葉片；傳動盤；液壓自動控制；合格率；

DesignofnuclearpowerbladewithhydraulicquickclampingdrivediskAbstract：Blademachiningprocess,someroad-surfacesteamleavesthesteamsideislongandthin,insuchaworkpiecemachiningpronetodistortionandvibration,sothatthedifficultproblemofqualitycontrol,thisparticulardesignofahydraulicautomaticcontrolfloatingstretch,quickclampingdiskdrive,therebyimprovingproductyieldandreducelaborintensityofoperators,andautomaticcontrol,shortentheproductioncycle,reducingitsproductioncosts,anditsstructuralstrengthisalsofullyabletomeetwith.

Sincethedrivetrayneedtoconnectthemachinespindleortailstock,andtheneedtohavethefixturelocatingandclampingfunction,itshouldhavethepowertransmissiondriveplateandpositioning,clampingfunction.Therefore,thespecialdesignofthestructureoftwoparts,apartofthedriveplatebody,anotherpartofthespecificfolder,andthetwoareconnected,tomeetthefunctionalrequirements.

Dependingonthedesiredfunctionalityandcombinedwiththeexistingusageandworkpiecemachiningtolerances,sochooseEnerpac'shydrauliccompletetoolingsolutionsproducts,whichuseswingcylinders,spring-loadedcylinders,manifoldcylindersandotherhydrauliccomponents,anddependingonthedesignofthehydraulicsystemdiagramdiskdriveassembly.Meanwhile,accordingtothehydraulicsystemdiagramfixturefunctionalrequirementsanddesignexperience,accuracy,positioningreferenceandrelatedcalculation,designspecificfolderstructure,whilethecorrespondingdesignofthestructureofthedrivebody.Designbyrelevantexperimentalaccesstoimportantdata.Afterthedesign,throughtheassessment,thedevelopmentprocess,prototypeproducts,andexperimentcorrectedfinalmassproduction.Keywords:Blade；Driveplate；Hydraulicautomaticcontrol；Passrate第1章緒論概述由于葉片分廠用現(xiàn)有的夾具加工40英寸（及其以上）葉片時，輔助支撐調(diào)整時間較長（大約在40分鐘左右），且難度較大，對操作工的經(jīng)驗及技術(shù)要求較高，不利于批量加工；且該類葉片汽道型面較長和出汽側(cè)較?。ㄗ畋〉牡胤娇梢赃_到0.8mm左右），在這樣的工件上加工容易出現(xiàn)變形及顫動，這樣導(dǎo)致部分葉片報廢，給單位造成巨大損失；如上所述葉片汽道型面較長且出汽側(cè)較薄，這樣就出現(xiàn)質(zhì)量控制難的問題，目前葉片專家討論希望能設(shè)計一種夾具能在汽道型面上作用一拉伸力，來控制該類葉片變形，介此我們特設(shè)計一種液壓自動控制浮動拉伸傳動盤，從而提高產(chǎn)品合格率，減少操作人員勞動強度，實現(xiàn)自動控制，縮短其生產(chǎn)周期，降低其生產(chǎn)成本，并且其結(jié)構(gòu)強度也完全能滿足使用。汽輪機介紹汽輪機是將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為機械能的葉輪式旋轉(zhuǎn)原動機。汽輪機是將蒸汽能轉(zhuǎn)換為機械功的動力機械，是蒸汽動力裝置的主要設(shè)備之一。主要用于發(fā)電原動機，也可以直接驅(qū)動各執(zhí)行部件。同時還可以利用其排汽或中間抽汽滿足供熱需要。汽輪機是高溫高壓高速旋轉(zhuǎn)的機械，尤其是發(fā)電用汽輪機，且也是大功率輸出的原動力機械。而目前我國發(fā)電用汽輪機以300～600MW居多，體積龐大，結(jié)構(gòu)精細復(fù)雜。絕大多數(shù)為發(fā)電用汽輪機均為多級軸流式汽輪機，因為多級軸流式汽輪機絕熱焓降大，能夠充分利用蒸汽的熱能。汽輪機本體主要由靜止部分和轉(zhuǎn)動部分組成。靜子包括進汽部分、汽缸、隔板和靜葉柵、汽封及軸承等。轉(zhuǎn)子包括主軸、葉輪、動葉片和聯(lián)軸器等。因此汽輪機的制造工藝主要為上述部件的制造工藝。汽輪機制造工藝的特點為：屬單件生產(chǎn)，生產(chǎn)期長，材料品種多，材料性能要求高，零件種類多，加工精度高，設(shè)備要求高，操作技能要求高，機械加工工種齊全，設(shè)計冷熱工藝且面廣，檢測手段齊備要求高，計量設(shè)備、測量工具齊全而且要求高采用專門工裝多[2]。國際發(fā)展狀況1883年瑞典工程師拉瓦爾設(shè)計制造出了第一臺單級沖動式汽輪機，隨后在1884年英國工程師帕森斯設(shè)計制造了第一臺單級反動式汽輪機。目前世界各國都在研究大容量、高參數(shù)汽輪機的研究和開發(fā)，如俄羅斯在研究2000MW汽輪機。主要是大容量汽輪機有如下特點：降低單位功率投資成本。如800MW機組比500MW汽輪機的千瓦造價低17%；1200MW機組比800MW機組的千瓦造價低15%—20%。提高運行經(jīng)濟性。如法國的600MW機組比國產(chǎn)的125MW機組的熱耗率低276kj/kW.h，每年可節(jié)約燃煤4萬噸。加快電網(wǎng)建設(shè)速度，滿足經(jīng)濟發(fā)展需要。提高電網(wǎng)的調(diào)峰能力。汽輪機按照工作原理分為沖動式汽輪機和反動式汽輪機。汽輪機是一種以蒸汽為動力，并將蒸氣的熱能轉(zhuǎn)化為機械功的旋轉(zhuǎn)機械，是現(xiàn)代火力發(fā)電廠中應(yīng)用最廣泛的原動機。汽輪機具有單機功率大、效率高、壽命長等優(yōu)點。——沖動式汽輪機蒸汽主要在靜葉中膨脹，在動葉中只有少量的膨脹?！磩邮狡啓C蒸汽在靜葉和動葉中膨脹，而且膨脹程度相同。圖1.1圖1.1目前世界上生產(chǎn)沖動式汽輪機的企業(yè)有：美國通用公司（GE）、英國通用公司（GEC）、日本的東芝（TOSHIBA）和日立、俄羅斯的列寧格勒金屬工廠等。制造反動式汽輪機的有美國西屋公司（WH）、日本三菱、英國帕森斯公司、法國電器機械公司（CMR）等，德國（SIEMENS）。沖動式汽輪機為隔板型；反動式汽輪機為轉(zhuǎn)鼓型（或筒型）。汽輪機按照蒸汽參數(shù)（壓力和溫度）分為：低壓汽輪機：主蒸汽壓力小于1.47Mpa；中壓汽輪機：主蒸汽壓力在1.96—3.92Mpa；高壓汽輪機：主蒸汽壓力在5.88—9.8Mpa；超高壓汽輪機：主蒸汽壓力在11.77—13.93Mpa；亞臨界壓力汽輪機：主蒸汽壓力在15.69—17.65Mpa；超臨界壓力汽輪機：主蒸汽壓力大于22.15Mpa；超超臨界壓力汽輪機：主蒸汽壓力大于32Mpa；由于冶金技術(shù)的不斷發(fā)展，使得汽輪機結(jié)構(gòu)也有了很大改進。目前的大機組普遍采用了高中壓合缸的雙層結(jié)構(gòu)，高中壓轉(zhuǎn)子采用一根轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，高、中、低壓轉(zhuǎn)子全部采用整鍛結(jié)構(gòu)，軸承較多地采用了可傾瓦結(jié)構(gòu)。目前各國都在進行大容量、高參數(shù)機組的開發(fā)和設(shè)計。我國發(fā)展狀況中國汽輪機發(fā)展起步比較晚。上海汽輪機廠是中國第一家汽輪機廠，在1995年開始與美國西屋電氣公司合作成立了現(xiàn)在的STC。哈爾濱汽輪機廠1956年建廠，先后設(shè)計制造了中國第一臺25MW、50MW、100MW和200MW汽輪機，80年代從美國西屋公司引進了300MW和600MW亞臨界汽輪機的全套設(shè)計和制造技術(shù)，于1986年制造成功了中國第一臺600MW汽輪機，目前自主研制的三缸超臨界600MW汽輪機已經(jīng)投入生產(chǎn)。東方汽輪機廠1965年開始興建，1971年制造出第一臺汽輪機，目前的主力機型為600MW汽輪機。北京北重汽輪電機有限責(zé)任公司做為后起之秀，以300MW機組為主導(dǎo)產(chǎn)品，它是由始建于1958年的北京重型電機廠通過資產(chǎn)轉(zhuǎn)型在2000年10月份成立的又一大動力廠，目前2臺600MW汽輪機也已經(jīng)在今年投入生產(chǎn)。目前中國四大動力廠以600MW和1000MW機組為主導(dǎo)產(chǎn)品。汽輪機工作原理汽輪機是能將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為機械功的外燃回轉(zhuǎn)式機械，來自鍋爐的蒸汽進入汽輪機后，依次經(jīng)過一系列環(huán)形配置的噴嘴和動葉，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為汽輪機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機械能。蒸汽在汽輪機中，以不同方式進行能量轉(zhuǎn)換，便構(gòu)成了不同工作原理的汽輪機。汽輪機配套設(shè)施汽輪機通常在高溫高壓及高轉(zhuǎn)速的條件下工作，是一種較為精密的重型機械，一般須與鍋爐（或其他蒸汽發(fā)生器）、發(fā)電機(或其他被驅(qū)動機械)以及凝汽器、加熱器、泵等組成成套設(shè)備，一起協(xié)調(diào)配合工作。汽輪機葉片介紹汽輪機葉片分為動葉片和靜葉片。隔板用于固定靜葉片，并將汽缸分成若干個汽室。動葉片安裝在轉(zhuǎn)子葉輪或轉(zhuǎn)鼓上，接受噴嘴葉柵射出的高速氣流，把蒸汽的動能轉(zhuǎn)換成機械能，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。汽輪機葉片一般由葉型、葉根和葉頂三個部分組成。葉型是葉片的工作部分，相鄰葉片的葉型部分之間構(gòu)成汽流通道，蒸汽流過時將動能轉(zhuǎn)換成機械能。按葉型部分橫截面的變化規(guī)律，葉片可以分為等截面直葉片、變截面直葉片、扭葉片、彎扭葉片。等截面直葉片：斷面型線和面積沿葉高是相同的，加工方便，制造成本較低，有利于在部分級實現(xiàn)葉型通用等優(yōu)點。但是氣動性能差，主要用于短葉片。彎扭葉片：截面型心的連線連續(xù)發(fā)生扭轉(zhuǎn)，可很好的減小長葉片的葉型損失，具有良好的波動特性及強度，但制造工藝復(fù)雜，主要用于長葉片。葉根是將葉片固定在葉輪或轉(zhuǎn)鼓上的連接部分。它應(yīng)保證在任何運行條件下的連接牢固，同時力求制造簡單、裝配方便。T形葉根：加工裝配方便，多用于中長葉片。菌形葉根：強度高，在大型機上得到廣泛應(yīng)用。叉形葉根：加工簡單，裝配方便，強度高，適應(yīng)性好。樅樹型葉根：葉根承載能力大，強度適應(yīng)性好，拆裝方便，但加工復(fù)雜，精度要求高，主要用于載荷較大的葉片。汽輪機的短葉片和中長葉片通常在葉頂用圍帶連在一起，構(gòu)成葉片組。長葉片剛在葉身中部用拉筋連接成組，或者成自由葉片。圍帶的作用：增加葉片剛性，改變?nèi)~片的自振頻率，以避開共振，從而提高了葉片的振動安全性；減小汽流產(chǎn)生的彎應(yīng)力；可使葉片構(gòu)成封閉通道，并可裝置圍帶汽封，減小葉片頂部的漏氣損失。拉筋：拉筋的作用是增加葉片的剛性，以改善其振動特性。但是拉筋增加了蒸汽流動損失，同時拉筋還會削弱葉片的強度，因此在滿足了葉片振動要求的情況下，應(yīng)盡量避免采用拉筋，有的長葉片就設(shè)計成自由葉片。汽輪機葉片汽道型面介紹葉片型面分截面型線不變的直葉片型面和截面沿葉高變化的扭曲型面。葉片截面型面汽道分類：等截面直葉片汽道；有成型規(guī)律葉片汽道；自由成型葉片汽道。葉片加工質(zhì)量的高低直接影響著汽輪機的工作性能，葉片型面的加工量約占葉片加工量的1/2。傳動盤介紹傳動盤是用于機床與工件之間的過渡件，為回轉(zhuǎn)體。作用是傳遞扭矩且夾緊工件。作為一種專用夾具，其工裝設(shè)計精度與加工工件精度有直接關(guān)系，一般為工件精度的1/2～1/3。因此，傳動盤需要有較高的精度和較高的強度。本章小結(jié)本章介紹了與此課題相關(guān)的液壓夾具、汽輪機，汽輪機用葉片、汽輪機葉片汽道和傳動盤等知識，同時也交代了此課題的背景和目標。

第2章課題分析課題目標及難點本課題目標是：制造一種液壓夾具實現(xiàn)液壓自動控制浮動夾緊葉片，并拉伸工件，從而達到減少加工過程中的顫動、控制變形及減少操作人員勞動強度。本課題難點：由于我單位涉及液壓傳動經(jīng)驗較少，對該液壓傳動盤的油路及結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性難以控制，且對加工還處于摸索試驗階段。葉片分廠也希望能通過該夾具的測試了解拉伸加工對葉片的具體作用。課題實施方案結(jié)合現(xiàn)有的使用情況及工件加工公差，設(shè)計制造出滿足要求的自動控制液壓傳動盤，其實施計劃如下：了解機床及現(xiàn)加工情況，并對傳動盤的其使用方法，定位基準，制造精度等情況進行調(diào)查和分析，工裝結(jié)構(gòu)初步設(shè)計方案評審；分析并設(shè)計出滿足需求的傳動盤結(jié)構(gòu)及液壓原理，完成工裝圖紙設(shè)計及會簽；完成設(shè)計和總結(jié)報告。課題預(yù)期效果及重要技術(shù)經(jīng)濟指標合格率提高20%，減少顫動，操作自動化程度提高60%，裝卡效率提高87%，且各相關(guān)方面吸取了、設(shè)計制造經(jīng)驗，提高相關(guān)人員工作水平，對今后設(shè)計、加工起到指導(dǎo)作用。據(jù)了解，葉片分廠現(xiàn)有可使用該傳動盤機床約為18臺機床，進口一套液壓傳動盤的費用約為26萬元，按一年進口9套傳動盤交替使用來計算，一年所需費用約為234萬元，預(yù)期降低成本為進口傳動盤費用的70%。如果通過此夾具證明拉伸力作用在葉片汽道型面上對葉片變形有至關(guān)重要的影響，那將會直接影響該類葉片（汽道型面較長且出汽側(cè)較?。┙窈蟮募庸し绞?，開創(chuàng)出新的加工思路。本章小結(jié)本章主要介紹了課題的難點及目標，課題的實施方案，課題的預(yù)期效果和經(jīng)濟指標，使我們對本課題有了清晰的認識，同時也明白了該課題的設(shè)計思路和相應(yīng)的價值，重點介紹了其預(yù)期效果，利于我們比較全面、系統(tǒng)了解本課題。

第3章總體方案設(shè)計設(shè)計目標該課題是基于設(shè)計、制造一種液壓夾具實現(xiàn)液壓自動控制浮動夾緊葉片，并拉伸工件，從而達到減少加工過程中的顫動、控制變形及減少操作人員勞動強度。該課題重要的地方是液壓系統(tǒng)的設(shè)計和選擇相應(yīng)的液壓元件，同時也需要滿足定位準確，定位快速，定位精度高，夾取方便，能夠自控控制和浮動拉伸，基于空間上考慮，由于是基于機床的傳動盤，所以尺寸需要合理，剛度，韌性等。該課題的開展是為了解決現(xiàn)實生產(chǎn)中所遇到的問題，并將用于批量生產(chǎn)和投入工作中用于產(chǎn)品生產(chǎn)，具有現(xiàn)實意義，因此比較注重實用性和其所產(chǎn)生的效益，基于現(xiàn)實情況考慮，其相關(guān)十分詳細的數(shù)據(jù)依據(jù)則會被經(jīng)驗數(shù)據(jù)或相關(guān)類似實驗數(shù)據(jù)代替，同時液壓元件選擇和計算方面則會依據(jù)該廠常用的材料提供?？傮w方案設(shè)計夾具指機械制造過程中用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測的裝置[14]。圖3.2夾具設(shè)計思路圖3.3葉片加工相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)圖3.4夾具設(shè)計相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)圖3.5本章小結(jié)本章著重介紹了夾具總體方案設(shè)計，夾具設(shè)計的步驟，葉片加工精度和夾具設(shè)計精度要求。由此，對夾具設(shè)計、設(shè)計過程和設(shè)計要求有充分、詳細和系統(tǒng)地理解，為后續(xù)工作做準備。

第4章部件方案設(shè)計液壓夾具介紹液壓夾具是以液體壓力將工件定位和夾緊的夾具。液壓夾具作為夾具的一種，選用標準液壓元件，根據(jù)加工零件特性設(shè)計機械部件并把其有機地裝配連接在一起設(shè)計[14]。液壓夾具的工作原理和構(gòu)成液壓夾具就是用液壓元件代替機械零件實現(xiàn)對工件的自動定位、支承與夾緊的夾具。通過把選用的液壓元件和設(shè)計的機械部分裝配在一起，就可以得到所需要的夾具[6]。液壓夾具能保證工件在規(guī)定的位置上準確的定位和牢固的夾緊，并能通過浮動支撐減少加工中的振動和變形，還能利用自動控制壓板的壓緊和抬起在加工中讓開夾緊位置。液壓夾具既能在粗加工時承受大的切削力，也能保證在精密加工時的準確定位，還能完成手動夾具無法完成的支撐、夾緊和快速釋放。液壓夾具的設(shè)計不管是一套簡單的液壓夾具還是復(fù)雜的整體生產(chǎn)線，液壓夾具的設(shè)計流程都是一樣的，依次為總體方案的制定、液壓缸類型規(guī)格的選擇、控制閥的選擇、機械部分的設(shè)計、泵站附件的選擇、系統(tǒng)連接。液壓夾具的應(yīng)用恩派克液壓夾具為各種加工過程提供強大的夾緊與定位力。恩派克油缸在自動化加工過程中用來沖孔和夾緊。支撐油缸可以防止產(chǎn)品加工中的變形。恩派克動力源可以為夾緊工件提供源源不斷的動力。通過創(chuàng)新、責(zé)任和完善，恩派克動力源被設(shè)計成可適合任何一種應(yīng)用場合[3]。夾具定位原理介紹夾具的定位主要依據(jù)六點定位原理。六點定位原理是指工件在空間具有六個自由度，即沿x、y、z三個直角坐標軸方向的移動自由度和繞這三個坐標軸的轉(zhuǎn)動自由度。因此，要完全確定工件的位置，就必須消除這六個自由度，通常用六個支承點（即定位元件）來限制工件的六個自由度，其中每一個支承點限制相應(yīng)的一個自由度[6]。六點定位原理對于任何形狀工件的定位都是適用的，如果違背這個原理，工件在夾具中的位置就不能完全確定。然而，用工件六點定位原理進行定位時，必須根據(jù)具體加工要求靈活運用，工件形狀不同，定位表面不同，定位點的布置情況會各不相同，宗旨是使用最簡單的定位方法，使工件在夾具中迅速獲得正確的位置。工件的定位類別完全定位工件的六個自由度全部被夾具中的定位元件所限制，而在夾具中占有完全確定的惟一位置，稱為完全定位。不完全定位根據(jù)工件加工表面的不同加工要求，定位支承點的數(shù)目可以少于六個。有些自由度對加工要求有影響，有些自由度對加工要求無影響，這種定位情況稱為不完全定位。不完全定位是允許的，欠定位按照加工要求應(yīng)該限制的自由度沒有被限制的定位稱為欠定位。欠定位是不允許的。因為欠定位保證不了加工要求。過定位工件的一個或幾個自由度被不同的定位元件重復(fù)限制的定位稱為過定位。當過定位導(dǎo)致工件或定位元件變形，影響加工精度時，應(yīng)該嚴禁采用。但當過定位并不影響加工精度，反而對提高加工精度有利時，也可以采用。各類鉗加工和機加工都會用到。工件定位的實質(zhì)工件定位的實質(zhì)就是使工件在夾具中占據(jù)確定的位置，因此工件的定位問題可轉(zhuǎn)化為在空間直角坐標系中決定剛體坐標位置的問題來討論。在空間直角坐標系中，剛體具有六個自由度，即沿X、Y、Z軸移動的三個自由度和繞此三軸旋轉(zhuǎn)的三個自由度。用六個合理分布的支承點限制工件的六個自由度，使工件在夾具中占據(jù)正確的位置，稱為六點定位法則。當然，定位只是保證工件在夾具中的位置確定，并不能保證在加工中工件不移動，故還需夾緊[6]。定位和夾緊是兩個不同的概念。圖4.2工件避免過定位的措施提高夾具定位面和工件定位基準面的加工精度是避免過定位的根本方法由于夾具加工精度的提高有一定限度，因此采用兩種定位方式組合定位時，應(yīng)以一種定位方式為主，減輕另一種定位方式的干涉。從本質(zhì)上說，這也是另一種提高夾具定位面精度的方法。利用工件定位面和夾具定位面之間的間隙和定位元件的彈性變形來補償誤差，減輕干涉。在分析和判斷兩種定位方式在誤差作用下屬于干涉還是過定位時，必須對誤差、間隙和彈性變形進行綜合計算，同時根據(jù)工件的加工精度要求才能作出正確判斷。從廣義上講，只要采用的定位方式能使工件定位準確，并能保證加工精度，則這種定位方式就不屬于過定位，就可以使用[6]。夾具夾緊原理介紹設(shè)計夾緊機構(gòu)，必須首先合理確定夾緊力的三要素：大小、方向和作用點[14]。夾緊力大小要適當，過大了會使工件變形，過小了則在加工時工件會松動，造成報廢甚至發(fā)生事故，采用手動夾緊時，可憑人力來控制夾緊力的大小，一般不需要算出所需夾緊力的確切數(shù)值，只是必要時進行概略的估算。當設(shè)計機動（如氣動、液壓、電動等）夾緊裝置時，則需要計算夾緊力的大小。以便確定動力部件（如氣缸、液壓缸直徑等）的尺寸。進行夾緊力計算時，通常將夾具和工件看作一剛性系統(tǒng)，以簡化計算。根據(jù)工件在切削力、夾緊力（重型工件要考慮重力，高速時要考慮慣性力）作用下處于靜平衡，列出靜力平衡方程式，即可算出理論夾緊力，再乘以安全系數(shù)，作為所需的實際夾緊力。實際夾緊力一般比理論計算值大2～3倍[14]。實際生產(chǎn)中一般很少通過計算求得夾緊力，因為在加工過程中切削力隨刀具的磨鈍、工件材料性質(zhì)和余量的不均勻等因素而變化，而且切削力的計算公式是在一定條件下求得的，使用時雖然根據(jù)實際的加工情況給予修正，但是仍然很難計算準確，對于關(guān)鍵性的夾具，往往通過實驗的方法來測定所需要的夾緊力。夾緊力三要素的確定，是一個綜合性問題。必須全面考慮工件的結(jié)構(gòu)特點、工藝方法、定位元件的結(jié)構(gòu)和布置等多種因素，才能最后確定并具體設(shè)計出較為理想的夾緊機構(gòu)。葉片夾具類型由于葉片根部和端部的形狀不同，且葉片較長，精度要求高，剛性要求高，所以其夾具需分別設(shè)計制造。圖4.4葉片夾具分析與設(shè)計葉片夾具設(shè)計分析由于葉片是被夾持在機床上進行銑削加工，該類葉片汽道型面較長且出汽側(cè)較?。ㄗ畋〉牡胤娇梢赃_到0.8mm左右），在這樣的工件上加工容易出現(xiàn)變形及顫動，這樣導(dǎo)致部分葉片報廢。因此，需要考慮克服葉片汽道型面較長、出汽側(cè)較薄、粗加工后表面粗糙度較低、不均勻和加工前后中心高高度的變化等因素所帶來的影響。因此需要設(shè)計出具有以下特點：消除或減小變形——于汽道型面上作用一拉伸力并加強剛度（輔助支撐）；消除或減小顫動，——液壓自動控制浮動、拉伸并加強剛度（浮動支撐）；裝夾方便、快捷和準確?；谝陨峡紤]，結(jié)合葉片具有葉根、葉莖和葉冠的結(jié)構(gòu)特點設(shè)計一套組合夾具，分別為葉根夾具和葉冠夾具，考慮葉根和葉冠的形狀、位置和作用，葉根夾具為固定支撐，葉冠夾具為輔助支撐。由于葉片質(zhì)量較大，長度較長，厚度較薄，所以，葉冠夾具采用液壓自動浮動支撐和拉伸作用。這樣既可以增加葉片在加工時的剛度，也可以減少葉片加工過程中的顫動，可以較好的保證精度和高效率的設(shè)計目標。葉片結(jié)構(gòu)分葉根、葉冠，根據(jù)葉片的結(jié)構(gòu)和形狀，選取葉根為主定位部位，葉冠為輔助定位機構(gòu)。定位基準的選擇葉片結(jié)構(gòu)分葉根、葉冠，根據(jù)葉片的結(jié)構(gòu)和形狀，選取葉根為主定位部位，葉冠為輔助定位機構(gòu)。葉根三維圖圖4.5.1為了減少誤差和定位方便，我們選擇平面1、平面3、平面2和平面4作為定位基準。六點定位原理分析如下：圖4.5.2相應(yīng)夾具定位基準如下：圖4.5.3根據(jù)圖4.5.1，平面1和平面3限制了工件Z方向的移動，X軸的轉(zhuǎn)動和Y軸的轉(zhuǎn)動；平面2限制了工件X方向的移動和Z軸的轉(zhuǎn)動；平面4限制了工件Y方向的移動。定位基準面（圖4.3.1）平面1和平面3平面2平面4空間自由度限制（圖4.3.2）Z方向移動X、Y軸轉(zhuǎn)動X方向移動Z軸轉(zhuǎn)動Y方向移動表4.5.2通過六點定位原理的分析，可以得出工件在空間的自由度為0，因此工件定位正確。定位誤差分析工件以平面定位時，需要三個互成一定角度的平面作為定位基準，其中限制三個自由度的平面起主要定位作用，稱主要定位基準；限制兩個自由度的平面起次要定位基準，稱導(dǎo)向定位基準；限制一個自由度的平面稱止動定位基準[14]。因此，平面1和平面3為主要定位基準；平面2為導(dǎo)向定位基準；平面4為制動定位基準[6]。銑削加工時，由于在Y方向是銑削整個截面，所以可簡化為計算在X、Z方向的定位誤差。由《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》[6]得：在X方向定位基準時，尺寸X方向的工序基準和定位基準均是X方向定位基準面，基準重合，所以（4-1）X方向定位基準面有角度制造誤差QUOTE，根據(jù)基準定位誤差的定義有：QUOTE（4-2）所以QUOTE（4-3）在Z方向定位基準時，尺寸Z方向的工序基準和定位基準均是Z方向定位基準面，基準重合，所以（4-4）Z方向定位基準面有角度制造誤差QUOTE，根據(jù)基準定位誤差的定義有：QUOTE（4-5）所以QUOTE（4-6）因葉片的加工精度為一般精度±0.15和鏡面加工精度±0.02，且夾具體平面度≤0.015定位面與中心高±0.01，垂直度≤0.01，定位槽對稱度≤0.01；所以可以不考慮定位基準面和定位元件的制造誤差[6]。因根據(jù)經(jīng)驗，工件以平面定位時，在大多數(shù)情況下，不考慮定位基準面和定位元件的制造誤差。綜上所述：QUOTE（4-7）本工序加工按銑削估算夾緊力根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》[6]P214可得：若工件尺寸較小，切削力不大，則往往只要垂直朝向主要定位面有夾緊力，保證主要定位面與定位元件有較大的接觸面積，就可以使工件裝夾穩(wěn)定可靠。夾緊力的方向應(yīng)方便裝夾，有利于減小夾緊力和使工件夾緊后的變形小。當夾緊力的方向確定后，夾緊力作用點的位置和數(shù)目的選擇將直接影響工件定位后的可靠性和夾緊力的變形。對作用點位置的選擇和數(shù)目的確定應(yīng)注意以下幾個方面。力的作用點的位置應(yīng)能保持工件的正確定位而不發(fā)生位移和偏轉(zhuǎn)。為此，作用點的位置應(yīng)靠近支承面的幾何中心，使夾緊力均勻分布在接觸面上。夾緊力的作用點應(yīng)位于工件剛性較大處，而且作用點應(yīng)有足夠的數(shù)目，這樣可以使工件變形量最小。夾緊力的作用點應(yīng)盡量靠近工件被加工表面，這樣可使切削力對該作用點的力矩減小，工件的振動也可以減小。工件結(jié)構(gòu)形狀使加工表面遠離夾緊力的作用點時，可以增加輔助支承并附加夾緊力以防止工件在加工中產(chǎn)生位置變動、變形或振動[6]。通過綜合分析，選取一下夾緊方式：圖圖4.5.4圖4.5.5通過實驗方法測定，此銑削加工工序中所需的夾緊力相當于M20螺栓不承受任何工作載荷作用時的緊固力。因此以M20螺栓不承受任何工作載荷作用時的緊固力為計算和設(shè)計依據(jù)。圖4.5.5由《機械設(shè)計》[5]得：圖4.5.5為不承受任何工作載荷作用的緊螺栓聯(lián)接。盡管該聯(lián)接并不承受任何工作載荷作用，但是由于裝配時已經(jīng)將螺母擰緊，因此，螺栓必須受到預(yù)緊力F′和螺紋副摩擦力矩T1的作用。預(yù)緊力F′使螺栓危險截面上產(chǎn)生拉應(yīng)力QUOTE（4-8）螺紋副摩擦力矩T1則使螺栓危險截面上產(chǎn)生剪應(yīng)力QUOTE（4-9）對于M10～M68的普通螺紋，取d1、d2和λ的平均值，?。?-10）可得QUOTE（4-11）按照第四強度理論，螺栓危險截面上的當量應(yīng)力為（4-12）故螺栓螺紋部分的強度條件為（4-13）或QUOTE（4-14）式中[σ]——緊螺栓的許用拉應(yīng)力，MPa由上可得（4-15）根據(jù)《機械設(shè)計》[5]教材P52表2.4得碳素鋼緊螺栓聯(lián)接時的安全系數(shù)：QUOTES=3~2S=3~2（4-16）根據(jù)《機械設(shè)計》[5]教材P52表2.3取表4.5.1性能級別螺栓、螺柱、螺釘屈服強度極限σS（MPa）推薦材料公稱Min3.618019010、Q2154.624024015、Q2354.832034010、Q2155.630030025、355.840042015、Q2356.8480480458.8*640640358.8640660359.872072035、4510.990094040Cr、15MnVB12.91080110030CrMnSi、15MnVB根據(jù)表取5.6級螺栓，可得：（4-17）根據(jù)QUOTE（4-18）得許用應(yīng)力：QUOTE（4-18）根據(jù)實驗可知：QUOTEd1=20mmd1=20mm（4-19可得：（4-20）?。篞UOTEF'=24.2KNF'=24.2KN（4-21葉根夾具葉根圖葉根圖圖4.6.1葉根介紹輪機葉根的作用是作為工件的定位基面與汽輪機主軸輪盤卡槽緊配合。為保證葉片工作性能，其形狀設(shè)計為由若干變曲度曲面連接形成，各曲面間采用圓弧過渡。輪機葉片根部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，定位精度高。傳統(tǒng)的機械加工工藝繁雜，效率較低，刀具損耗大，成本高，加工難度大[1]。汽輪機葉根主要分為以下6種形式：T形葉根外包凸肩T形葉根菌形葉根雙T形葉根叉形葉根縱樹形葉根此葉根種類為叉形葉根。叉形葉根，加工簡單，裝配方便，強度高，適應(yīng)性好。這種葉根及輪緣加工簡單，葉片的拆卸比較方便。但裝配比較費工，鉆孔非常不便。一般在整體鍛造轉(zhuǎn)子及焊接轉(zhuǎn)子上不采用這種葉根[1]。葉根夾具圖根據(jù)以上主定位部件的選擇為葉根，且如圖4.5.1以葉根的1、2、3、4面為定位基準面，所以夾具需要定位基準部件與之相應(yīng)，參照公司的設(shè)計生產(chǎn)經(jīng)驗[2]，選取在滿足功能要求的情況選最適合公司的結(jié)構(gòu)設(shè)計。同時考慮本次設(shè)計的主要目的是提高加工效率、夾持效率和減輕人員勞動程度，所以選取了液壓系統(tǒng)，同時根據(jù)液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要求和參照公司常用或常聯(lián)系的廠家的工模具液壓件的結(jié)構(gòu)特點和功能特征[3]和加工空間、工件位置的要求，設(shè)計液壓結(jié)構(gòu)圖如下所示：圖4.6.1根據(jù)葉根定位要求和定位基準面的選擇、夾具結(jié)構(gòu)的設(shè)計，設(shè)計出如下所示夾具結(jié)構(gòu)。圖4.6.2葉根夾具體結(jié)構(gòu)圖根據(jù)葉根夾具液壓結(jié)構(gòu)圖和夾具結(jié)構(gòu)，設(shè)計夾具體的結(jié)構(gòu)如下圖所示進油口進油口圖4.6.3葉根夾具體的彎曲應(yīng)力及強度分析彎曲應(yīng)力分析由《機械設(shè)計》[5]可得：由于此結(jié)構(gòu)豎板固定在機床旋轉(zhuǎn)軸A上的，其自由度為0，所以此結(jié)構(gòu)可簡化為梁結(jié)構(gòu)。即在均布載荷作用下的懸臂梁如圖4.6.4所示，懸臂梁的固定約束了端截面的移動和轉(zhuǎn)動，故有垂直反力RA和反作用力偶MA。由平衡方程QUOTE=0和QUOTE=0，求得（4-22）選取坐標系如圖4.6.4所示。在距原點為x的橫截面的左側(cè)，有支反力RA、反作用力偶MA和集度為q的均布載荷，但在截面的右側(cè)只有均布載荷。所以，宜用截面右側(cè)的外力來計算剪力和彎矩。這樣，便可不必首先求出支反力，而直接算出Q和M：QUOTEQX=ql-xQX=ql-xQUOTE（4-24）（1）式表明，剪力圖是一條斜直線（線性變化），只要確定兩點就可以定出這一條斜直線，如圖4.6.4所示。②式表明，彎矩圖是一條拋物線，要多確定曲線上的幾點，才能畫出這條曲線。例如：QUOTE（4-25）QUOTE（4-26）QUOTE（4-27）QUOTE（4-28）將實際數(shù)據(jù)代入方程，最后繪出彎矩圖如圖4.6.4所示。圖4.6.4梁結(jié)構(gòu)的剪力圖和彎矩圖

剪切強度分析45#鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，抗剪強度為其抗拉強度的一半，根據(jù)資料查出其抗拉強度為σb為600MPa，σs為355MPa，允許抗剪強度應(yīng)為178MPa。根據(jù)實際加工情況，其法向瞬時沖擊力最大4500KN，選用5000KN作為常力來研究分析。在整個受力面積上，所受載荷為49KN，由于寬度185mm上受力均勻，則單位長度上所受載荷為（4-29）在長度方向上，剖面形狀見圖4.6.5，并結(jié)合圖4.6.4彎曲應(yīng)力分析中的載荷圖及力矩圖，可以看出A截面和B截面均可是能是所受應(yīng)力最大的部位，即：QUOTEFmax=ql=49KNFmax=ql=49KN（4-30QUOTE（4-31）QUOTE（4-32）QUOTE（4-33）圖4.6.5其中yAmax圖4.6.5QUOTEW=IZymaxW=IZy則在A截面，其最大正應(yīng)力為QUOTE（4-35）S*Z為截面上距中性軸為y以外的面積對中性軸的靜矩。在B截面上QUOTE（4-36）QUOTE（4-37）根據(jù)以上公式可以計算出在A、B兩截面上的正應(yīng)力和切應(yīng)力，如下：A截面：QUOTE（4-38）QUOTE（4-39）其中QUOTEIz=bh312Iz當QUOTE（4-41）即在截面上下邊緣各點切應(yīng)力為0；y=0時，即在中性軸上，切應(yīng)力最大。將IZ的計算公式代入得：QUOTE（4-42）B截面見圖4.6.6，B是最小截面，故也是應(yīng)力最大截面圖4.6.6B截面載荷為：QUOTE（4-43）B截面的彎矩為：QUOTE（4-44）QUOTE（4-45）令QUOTEW=IZymaxW=IZy則：QUOTE（4-47）其中QUOTE（4-48）則QUOTE（4-49）QUOTE（4-50）其中QUOTE（4-51）中性軸經(jīng)過截面的形心，可以計算出中性面距離底面的距離為18mm，那么得出：（4-52）QUOTE（4-53）故此傳動體所受最大正應(yīng)力為QUOTE（4-54）最大切應(yīng)力為QUOTE（4-55）故此傳動體的截面形狀設(shè)計使安全的。葉根夾具體有限元分析圖4.6.5葉根夾具體網(wǎng)格劃分圖夾具體采用SOLID187單元劃分網(wǎng)格，共73800個節(jié)點，47495個單元，由此可知單元數(shù)和節(jié)點數(shù)足夠，因此可以保證求解的精確度。圖4.6.7葉根夾具體作用加載圖葉根夾具在機床上由于一端固定，可將其簡化為簡支梁結(jié)構(gòu)，固施加固定約束于左端，如粉色箭頭，施加分布載荷在紅色箭頭所示面上，力大小為：QUOTE（4-56）圖4.6.8葉根夾具體結(jié)果圖X方向位移圖Y方向位移Z方向位移X方向應(yīng)力Y方向應(yīng)力Z方向應(yīng)力圖4.6.9通過ANSYS分析可知，夾具體結(jié)構(gòu)符合強度等條件，與之前計算分析結(jié)果相同。所以夾具體機構(gòu)設(shè)計正確。

葉冠夾具設(shè)計葉冠圖葉冠圖4.7.1葉冠夾具根據(jù)以上輔助定位部件的選擇為葉冠，根據(jù)設(shè)計所要求的浮動支撐、拉伸和夾緊等功能，所以葉冠夾具需要相關(guān)部件與之相應(yīng)，參照公司的設(shè)計生產(chǎn)經(jīng)驗[2]，選取在滿足功能要求的情況選最適合公司的結(jié)構(gòu)設(shè)計。同時考慮本次設(shè)計的主要目的是提高加工效率、夾持效率和減輕人員勞動程度等因素，選取液壓系統(tǒng)，同時根據(jù)液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要求和參照公司常用或常聯(lián)系的廠家的工模具液壓件的結(jié)構(gòu)特點和功能特征[3]和加工空間、工件位置的要求，設(shè)計液壓結(jié)構(gòu)圖如下所示：

圖4.7.2根據(jù)葉冠拉伸、夾緊和浮動支撐等技術(shù)要求和葉冠結(jié)構(gòu)形狀、夾具結(jié)構(gòu)的設(shè)計，同時參考公司所做的設(shè)計，設(shè)計出如下所示夾具結(jié)構(gòu)。圖4.7.2葉冠夾具體結(jié)構(gòu)圖根據(jù)葉冠夾具液壓結(jié)構(gòu)圖和夾具結(jié)構(gòu)，設(shè)計夾具體的結(jié)構(gòu)如下圖所示進油口進油口圖4.7.3葉冠夾具體的彎曲應(yīng)力及強度分析同理，經(jīng)過計算分析，可得葉冠夾具體的截面形狀設(shè)計是安全的。葉冠夾具體的有限元分析圖4.7.5葉根夾具體網(wǎng)格劃分圖圖4.7.6對傳動體進行自動網(wǎng)格劃分，共36272節(jié)點，22823單元，精度足夠。葉根夾具體加載圖QUOTE（4-57）圖4.7.7葉根夾具體結(jié)果圖葉根夾具體應(yīng)變圖葉根夾具體最大應(yīng)力圖圖4.7.8由以上分析可知，在該情況下，夾具體在應(yīng)變和應(yīng)力等方面符合要求，符合之前的計算，即夾具體結(jié)構(gòu)設(shè)計合理。本章小結(jié)本章主要介紹了液壓夾具的構(gòu)成，葉冠夾具和葉根夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計、定位設(shè)計和夾緊設(shè)計，進行了夾具設(shè)計的理論分析，相關(guān)于夾具體作了相關(guān)的強度計算、校核。

第5章夾具液壓元件夾具設(shè)計動作圖5.1由葉片夾具設(shè)計動作可知，需要有提供拉伸力，壓縮力的油缸，夾具動作有先后順序，所以需要順序閥。由設(shè)計方案可知，需要夾具具有自動調(diào)整的能力，所以需要具有浮動作用的油缸。根據(jù)公司的使用習(xí)慣和相關(guān)公司綜合能力的考慮，決定選用ENERPAC公司的液壓元件中的工裝夾具液壓元件。葉根夾具液壓元件液壓系統(tǒng)一般由泵、閥件和一些液壓輔件（蓄能器、濾油器、油箱、密封裝置、溫控元件、熱交換器、壓力表及管件等）組成，這些輔件是相對獨立的，可根據(jù)系統(tǒng)的不同要求進行取舍，一些液壓控制元件（各種控制閥）有時也以集成的形式安裝在液壓系統(tǒng)上[4]。擺動油缸液壓缸的種類液壓缸的種類很多，按照其結(jié)構(gòu)特點的不同可分為活塞式、柱塞式和擺動式三大類[4]。按照作用方式可分為單作用和雙作用兩種[4]。按照安裝方式可分為固定式缸和銷軸式缸[4]。液壓缸的計算液壓缸的基本計算包括活塞（或缸體）的運動速度和推力計算。其計算要點常是：運動速度等于流入液壓缸的流量比上進油腔的通流截面積；推力等于進油腔壓力油作用在活塞（或缸體）上的力減去回油腔壓力油作用在活塞（缸體）的力[4]。擺動油缸，是當通入液壓油，它的主軸能輸出小于360o的擺動運動的缸，也稱擺動馬達。擺動缸有單葉片和雙葉片兩種形式。擺動缸常用作輔助裝置，如送料和轉(zhuǎn)位裝置、液壓機械手機間歇進給機構(gòu)[4]。液壓缸的選取根據(jù)夾具所需夾緊力、安裝要求和夾具的結(jié)構(gòu)，選用ENERPAC公司上法蘭擺動油缸，型號為SULS202、SURS202[3]。SU系列的優(yōu)點（需要進行空間優(yōu)化）ENERPAC公司上法蘭擺動油缸被設(shè)計成集成式油路塊安裝方式，可以用SAE或BSPP油口連接或標準油路塊O形圈油密封的口聯(lián)接液壓回路柔性設(shè)計允許油路塊或螺紋口連接低外形安裝形式允許缸體安裝在安裝面以下3—4個安裝螺栓就可簡單地安裝安裝開孔不需要緊配合容易加工兩種油路連接—油路塊或螺紋口安裝對稱矩形法蘭設(shè)計可在油缸的三面進行夾緊工作圖5.2.1SU圖5.2.1表5.2.1夾緊力KN行程mm左旋右旋油缸工作面積cm2用油量cm3最大流量l/min標準夾臂夾緊總行程夾緊松開夾緊松開P24雙作用型號18.71427.9SULD-202SURD-2027.115.1619.9942.612.3CAS-202由表5.2.1得:QUOTEF=18.7KNF=18.7KN（5-1）故：QUOTE2F=37.4KN>F'=24.2KN2F=37.4KN>F'由4.5知QUOTEF'=24.2KNF'=24.2KN（5-3可得，夾緊力復(fù)合要求，故選用SULD-202和SURD-202符合要求。擺動油缸SULD-202和SURD-202的相關(guān)技術(shù)要求、尺寸和安裝要求見ENERPAC工件夾具產(chǎn)品目錄[3]。擺動油缸使用注意事項：為了防止冷卻液和加工碎屑通過呼吸口進入系統(tǒng)，推薦將呼吸口使用鋼管連接至夾具外，以免受到干擾。蓄能器蓄能器的作用蓄能器的作用是將液壓系統(tǒng)中的壓力油儲存起來，在需要時又重新放出。其主要作用表現(xiàn)在以下幾個方面[4]：作輔助動力源系統(tǒng)保壓或作緊急動力源吸收系統(tǒng)脈動，緩和液壓沖擊；蓄能器的選擇蓄能器主要依據(jù)其容量和工作壓力來進行選擇。安裝蓄能器時應(yīng)注意一下各點：安裝位置隨其在液壓系統(tǒng)中的功用而異，用以吸收液壓沖擊或壓力脈動的蓄能器宜安裝在沖擊源或脈動源的附近；用作補油保壓的蓄能器應(yīng)盡可能靠近有關(guān)的執(zhí)行元件處；氣囊式蓄能器應(yīng)垂直安裝，油口向下，以利于氣囊的正常伸縮；只有在空間位置受限制時才允許傾斜或水平安裝；安裝在管路中的蓄能器須用支板或支架加以固定[4]；蓄能器的安裝蓄能器與管路系統(tǒng)之間應(yīng)安裝截止閥，以利于蓄能器的充氣和檢修。蓄能器和液壓泵之間應(yīng)安裝單向閥，以防止液壓泵停轉(zhuǎn)或卸荷時，蓄能器內(nèi)的壓力油向液壓泵倒流[4]。充氣式蓄能器應(yīng)使用惰性氣體，一般為氮氣。允許的工作壓力視蓄能器的結(jié)構(gòu)形式而定；不同的蓄能器各有其適用的工作范圍，例如，氣囊式蓄能器的皮囊因強度不高，故不能承受很大的壓力波動，并只能在-20～70℃范圍工作[4]。蓄能器的計算圖5.2.3氣囊式蓄能器儲存蓄能器的總?cè)莘e是指氣腔和液腔容積之和。它的大小和其用途有關(guān)。氣囊式蓄能器計算說明[4]圖5.2.3氣囊式蓄能器儲存用于儲存和釋放壓力能蓄能器的容積V0是由充氣壓力P0、工作中要求輸出的油液體積VW、系統(tǒng)的最高工作壓力P1和低工作壓力P2決定的。由氣體狀態(tài)方程：式中，V1和V2分別為氣體在最高和最低壓力下的體積；n為多變指數(shù)，其值由氣體工作條件所決定。當蓄能器用以補償泄漏，保持壓力時，它釋放能量的過程很慢，可以認為氣體在等溫條件下工作，n=1；當蓄能器瞬時提供大量油液時，釋放能量速度很快，可以認為氣體在絕熱的條件下工作，n=1.4。由于Vw=V1-V2，故由式（1）可得：

QUOTEV0=Vw1P01nP0值理論上可與P2相等，但為了保證系統(tǒng)壓力為P2時蓄能器還有能力補償泄漏，宜使P0<P2，一般對折合氣囊，P0=（0.8～0.85）P2；波紋型氣囊，P0=（0.6～0.65）P2；如能使氣囊工作時的容腔在其充氣容腔的1/3～2/3區(qū)段內(nèi)變化，則它可以更加經(jīng)久耐用[4]。由表得：（5-6）所以QUOTE2VW'=45.24cm32VW'根據(jù)式（1）和式②，n=1.4，1bar=0.1MPa得：蓄能器的選取根據(jù)式③，選用ENERPAC公司的ACL-202預(yù)充型蓄能器，以下為該型號蓄能器的參數(shù)：工作壓力bar型號最大油量cm3氣量cm3預(yù)充氮氣壓力bar許用油量cm3（在350bar）預(yù)充型蓄能器100-350ACL-202126.2169.9100（使用前預(yù)充）73.9表5.2.3Enerpac蓄能器可提供輔助壓力來減小沖擊載荷或補償必須維持壓力系統(tǒng)的壓降，蓄能器有助于夾具脫離液壓源后維持系統(tǒng)壓力，壓力表可以顯示回路被斷開后的系統(tǒng)壓力[3]。Enerpac蓄能器的優(yōu)點高頻率和快速卸載應(yīng)用的理想選擇ACL系列可預(yù)充到100barACL系列采用耐腐蝕材料緊湊空間的大能量儲存能力Enerpac蓄能器連接總成——簡單使用蓄能器的緊湊設(shè)計適合單作用和雙作用回路的唯一設(shè)計裝備溢流閥和球形單向切斷閥包括填充甘油的壓力表提供帶有一個雄性快速接頭（AH-652）的標準配置可選擇油路塊安裝，底板為O形圈密封的只用于單作用回路蓄能器連接總成油路圖5.2.4ACL-202蓄能器尺寸見ENERPAC工件夾具產(chǎn)品目錄[3]。順序閥順序閥介紹順序閥是以控制壓力來使閥口啟閉的閥。順序閥是在具有二個以上分支回路的系統(tǒng)中，根據(jù)回路的壓力等來控制執(zhí)行元件動作順序的閥[4]。按工作原理和結(jié)構(gòu)，順序閥分直動式和先導(dǎo)式兩類；按壓力控制方式，順序閥有內(nèi)控和外控之分。在順序閥中裝有單向閥，能通過反向液流的復(fù)合閥稱為單向順序閥。順序閥的基本功能是控制多個執(zhí)行元件的順序動作，根據(jù)其功能的不同，分別稱為順序閥、背壓閥、卸荷閥和平衡閥。順序閥的性能與溢流閥基本相同，但由于功能的不同，對順序閥還有其特殊的要求[4]：為了使執(zhí)行元件準確實現(xiàn)順序動作，要求順序閥的調(diào)壓精度高，偏差??；為了順序動作的準確性，要求閥關(guān)閉時內(nèi)泄漏量??；對于單向順序閥，要求反向壓力損失及正向壓力損失值均應(yīng)較小。順序閥的主要作用控制多個元件的順序動作；用于保壓回路；防止因自重引起油缸活塞自由下落而做平衡閥用；用外控順序閥做卸荷閥，使泵卸荷；用內(nèi)控順序閥作背壓閥。順序閥根據(jù)裝配結(jié)構(gòu)的不同，可以實現(xiàn)不同的回路功能，如溢流閥、順序閥和平衡閥的功能[4]。ENERPAC公司的順序閥分為MVPM-5，MVP-5和V-2000,根據(jù)以上擺動油缸SULD-202、SURD-202和蓄能器ACL-202的壓力需求（100bar～350bar）和油路塊的安裝要求，最終選用順序閥MVPM-5[3]。ENERPAC順序閥介紹順序閥會堵住流向二級液壓回路的油流，直到主回路的壓力到達預(yù)設(shè)值。順序閥有內(nèi)置的單向系統(tǒng)而無需外部管道回油。V-2000的壓力設(shè)置可通過旋轉(zhuǎn)槽釘來進行調(diào)整。其他型號的壓力設(shè)置通過松開固定螺母和轉(zhuǎn)動設(shè)置螺釘達到所需的設(shè)置值的方法進行調(diào)整[3]。順序閥安裝順序閥可用安裝螺栓嵌入式安裝或安裝在夾具上。順序閥的一個典型應(yīng)用就是在擺動油缸作用于工件之前設(shè)置好支承油缸的內(nèi)部壓力，以防止工件變形。MVPM-5順序閥參數(shù)表5.2.5調(diào)壓范圍bar最大油壓bar最大流量l/min型號油口單向閥開啟壓力barWeightKg35-3503506.0MVPM-5G1/4’’1.41.3MVPM-5順序閥尺寸圖5.2.5其他液壓元件的選擇根據(jù)已選的擺動油缸、蓄能器、順序閥和參數(shù)要求，同時根據(jù)ENERPAC公司液壓元件的特點，選用以下液壓元件：表5.2.61212119671241258103直通公接頭夾緊臂1夾緊臂2順序閥壓力表壓力表緩沖閥SAE螺塞擺動油缸左擺動油缸右擺動油缸蓄能器快速接頭BFZ-305CAS202CAL-202MVPM-5G2517LGS3FZ2006SCLS-22SULS202SURS202ACL202AH-604液壓元件參見ENERPAC公司液壓元件資料葉冠夾具液壓元件油路塊油缸夾具所需夾緊力QUOTEF'=24.2KNF'=24.2KN（5-9夾具需要在葉片上施加拉伸力，所以根據(jù)ENERPAC公司的夾具液壓元件選擇油路塊油缸CSM-18252。圖5.2.6ENERPAC公司的油路塊油缸的特點[3]：整體式安裝無需接頭和油管，最小化的空間要求，易于清除碎屑和污物最小的油缸高度與最大的活塞桿行程，特別適用于緊湊的夾具設(shè)計油缸體全部裝入夾具體內(nèi)可使工件順暢的在夾具表面被定為，節(jié)省空間不銹鋼缸體和內(nèi)置密封件使得高頻率使用時也免于維護中心螺紋的活塞桿可與工件底部保持接觸帶有彈簧回復(fù)的單作用油缸設(shè)計使液壓接口要求更簡單ENERPAC公司的油路塊油缸的安裝[3]：油路塊油缸設(shè)計為直接旋入油路塊或夾具內(nèi)。ENERPAC的油路塊油缸包括一個鋼墊圈和O形圈使油缸和油路塊之間的有效密封。ENERPAC公司的油路塊油缸CSM-18252的技術(shù)參數(shù)[3]：表5.3.1油缸能（350bar）KN行程mm型號有效面積cm2用油量cm317.225CSM-182525.112.74ENERPAC公司的油路塊油缸CSM-18252的安裝參數(shù)見ENERPAC工件夾具產(chǎn)品目錄[3]。ENERPAC公司的油路塊油缸CSM-18252的尺寸參數(shù)見ENERPAC工件夾具產(chǎn)品目錄[3]。彈簧支撐油缸夾具所需壓緊力QUOTEF'=24.2KNF'=24.2KN（5-10夾具需要具有浮動支撐、調(diào)整的功能，以減小葉片顫動和中心高誤差等不良因素，所以根據(jù)ENERPAC公司的夾具液壓元件選擇彈簧前進支撐油缸[3]。圖5.3.1ENERPAC公司W(wǎng)S系列支撐油缸既為夾具提供了一個無需固定的輔加定位點，又可支撐工件的厚大或薄壁部分，通常是為了減少在加工過程中工件的變形[3]。ENERPAC公司彈簧前進支撐油缸的特點：低壓鎖緊能力可使用機床液壓系統(tǒng)強大的支撐能力允許更緊湊夾具設(shè)計耐腐材料的應(yīng)用可適應(yīng)各種冷卻液和環(huán)境螺紋式和油路塊式氣孔設(shè)計可防止在夾具上安裝后冷卻液進入系統(tǒng)變形最小化提高加工精度多種安裝形式增加了設(shè)計適用性去掉彈簧并向排氣口供氣壓可以被用作氣動前進油缸ENERPAC公司彈簧前進支撐油缸的性能參數(shù)圖5.3.2ENERPAC公司彈簧前進支撐油缸的注意事項支撐力與夾緊力要匹配。支撐力至少是夾緊力的200%不得超過最大流速以避免過早自鎖應(yīng)在支撐油缸的中心加載ENERPAC公司彈簧前進支撐油缸的型號選擇表5.3.4最大支撐力KN支撐活塞桿行程插裝式工作壓力bar活塞桿接觸的彈簧力N用油量cm3最大流量l/minminmax伸出回縮22.210.4WSC-222483509.3因為核電大葉片夾具的夾緊力為：QUOTEF'=24.2KNF'=24.2KN（5-11所以根據(jù)ENERPAC公司彈簧前進支撐油缸的要求，所需要的支撐力最少為夾緊力的200%，所以支撐力QUOTE（5-12）所以所需ENERPAC公司彈簧前進支撐油缸支撐力QUOTE（5-13）所以需要選取兩個彈簧前進支撐油缸WSC-222，最大支撐力：（5-14）ENERPAC公司彈簧前進支撐油缸WSC-222的尺寸見ENERPAC工件夾具產(chǎn)品目錄[3]。其他液壓元件的選擇根據(jù)液壓系統(tǒng)要求和ENERPAC公司產(chǎn)品系列，得葉冠夾具最終液壓元件的選取和結(jié)構(gòu)圖如下：表5.3.6123456789壓力表壓力表緩沖閥順序閥彈簧支撐油缸油路塊油缸直通公接頭蓄能器SAE螺塞快速接頭G2517LGS3MVPM-5WSC-222CSM-18252BFZ-305ACL202FZ2006AH-604本章小結(jié)本章主要介紹了液壓夾具為了達到所要求的性能所選用的液壓元件，同時根據(jù)已知的參數(shù)和計算，根據(jù)ENERPAC公司工模具模塊的液壓元件和性能特點及推薦的配件，選取了適當?shù)囊簤涸⑼ㄟ^液壓原理完成了液壓夾具的設(shè)計和制造，同時也達到所需要求。

結(jié)論本科畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)期間最具綜合訓(xùn)練的一個環(huán)節(jié)，是對大學(xué)所學(xué)知識的一個系統(tǒng)的梳理、總結(jié)和鞏固。在社會的發(fā)展中，人類追求效率的提高，離不開改進現(xiàn)有的加工生產(chǎn)方式。液壓夾具就是用液壓元件代替機械零件實現(xiàn)對工件的自動定位、支承與夾緊的夾具。液壓夾具能保證工件在規(guī)定的位置上準確的定位和牢固的夾緊，并能通過浮動支撐減少加工中的振動和變形，還能利用自動控制壓板的壓緊和抬起在加工中讓開夾緊位置。液壓夾具既能在粗加工時承受大的切削力，也能保證在精密加工時的準確定位，還能完成手動夾具無法完成的支撐、夾緊和快速釋放。因此液壓夾具對專用機床、高速機床等的加工效率的提高、工人工作強度的減輕和工件加工質(zhì)量的提高具有積極的意義，同時也可將相關(guān)思想用于解決其他問題。本夾具的設(shè)計，主要是結(jié)合現(xiàn)有的使用情況及工件加工公差，設(shè)計制造出滿足要求的自動控制液壓傳動盤。在設(shè)計過程中主要是借鑒前面已經(jīng)使用過的夾具作為參考，輔助計算、分析，同時液壓夾具也是第一次設(shè)計、制造，期間積累了不少的經(jīng)驗。通過本夾具的設(shè)計制造，讓我明白了如何在工作中解決實際問題，如何將理論與實際聯(lián)系。鍛煉了自己解決問題的能力，同時也享受了成功的喜悅。

致謝在這里我首先要感謝西南科技大學(xué)的劉繼光老師和東汽工具分廠的文舉師兄給予的幫助、指導(dǎo)和鼓勵。其次，我要感謝西南科技大學(xué)制造學(xué)院給了我到東汽實習(xí)的這次機會，讓我能夠在生產(chǎn)加工的現(xiàn)場了解我們課本中的內(nèi)容是如何在實際中運用，鍛煉了自己解決實際問題的能力，同時也讓我了解了企業(yè)的運作，提前地適應(yīng)了工作的節(jié)奏。同時，我也要感謝石宇強老師在我論文寫作之初，指導(dǎo)我明確寫作的方向，同時也給我很大的鼓勵和信心。同時，我要感謝東汽工具分廠的文舉師兄（文舉是西南科技大學(xué)機械專業(yè)的學(xué)長），感謝他在我論文寫作過程中，幫我解答了許多疑問；感謝唐凱工程師，孟偉龍、楊洋、俞銀傳、謝鴻師兄給了我大量的參考資料，同時也對我論文的寫作思路提出了許多寶貴的意見和建議。我通過本次的畢業(yè)設(shè)計，不僅把大學(xué)四年所學(xué)的知識有了一個全面的認識，同時我也學(xué)習(xí)了大量的新知識，提高了我尋找資料的能力以及自學(xué)能力。我相信，這些對我以后的學(xué)習(xí)、工作都是大有裨益的。同時，在設(shè)計、制造的過程中，鍛煉了自己發(fā)現(xiàn)、獲取、分析、整理和判斷信息的能力，也鍛煉了自己交流溝通的能力。參考文獻[1]2007—2008東汽優(yōu)秀論文選.德陽：東汽科學(xué)技術(shù)協(xié)會，2010：18-22[2]2009—2010東汽優(yōu)秀論文選.德陽：東汽科學(xué)技術(shù)協(xié)會，2011:316-325[3]ENERPAC工件夾具產(chǎn)品目錄[4]朱建公.液壓與氣壓傳動[M]成都：西南交通大學(xué)出版社，2011:[5]楊明忠，朱家誠.機械設(shè)計[M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2009[6]呂明.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2001：34-35，191，215，216.[7]應(yīng)琴.機械精度設(shè)計與檢測[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2011：36-85.[8]高翔,張連文，王勇.薄壁零件裝夾方案設(shè)計與優(yōu)化[J].設(shè)計與研究，2009，6：9-12.[9]趙躍俊.薄壁類零件加工變形的解決方法[J].機械研究與應(yīng)用，2012，3：147，150.[10]孫康寧，李愛菊.工程材料及其成形技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2009：110-122.[11]凌桂龍，丁金濱，溫正.ANSYSWorkbench13.0從入門到精通[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012：114-135[12]張彥青.Proe/ENGINEERWildfire5.0高級設(shè)計[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010[13]成大先.機械設(shè)計手冊（第五版）[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2008[14].朱耀祥，浦林祥.現(xiàn)代夾具設(shè)計手冊[M].機械工業(yè)出版社,2010

附錄實物展示基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設(shè)計和應(yīng)用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構(gòu)建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機應(yīng)用能力的探究HYPERLINK