液壓動(dòng)力卡盤(pán)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)摘要跟著數(shù)控機(jī)床行情的快速分布，動(dòng)力卡盤(pán)成了數(shù)控機(jī)床的主要構(gòu)成部件，帶動(dòng)了加工產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量。因此，非?？粗亓藙?dòng)力卡盤(pán)的改善先進(jìn)和把關(guān)。然而動(dòng)力卡盤(pán)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)制造對(duì)市場(chǎng)制造發(fā)展有很大推動(dòng)力和影響。介紹了動(dòng)力卡盤(pán)試驗(yàn)機(jī)的總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),并對(duì)主要部件結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)等問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)論述。本試驗(yàn)機(jī)的研制,解決了動(dòng)力卡盤(pán)精度、夾緊力、極限轉(zhuǎn)速等項(xiàng)目的試驗(yàn),對(duì)優(yōu)化動(dòng)力卡盤(pán)的設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。這次設(shè)計(jì)的動(dòng)力卡盤(pán)試驗(yàn)臺(tái)是作用在動(dòng)力卡盤(pán)做性能測(cè)試，得到改進(jìn)、提高標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量等目的。這次設(shè)計(jì)出來(lái)的動(dòng)力卡盤(pán)試驗(yàn)臺(tái)也說(shuō)為疲勞試驗(yàn)機(jī)，能測(cè)試動(dòng)力卡盤(pán)的自動(dòng)加緊和放松的性能，跟數(shù)控機(jī)床的工作環(huán)境相差無(wú)幾，可進(jìn)行檢測(cè)卡盤(pán)的質(zhì)量，改進(jìn)性能。既能動(dòng)態(tài)卡盤(pán)把關(guān)，又動(dòng)態(tài)卡盤(pán)優(yōu)化。它可以滿足數(shù)控機(jī)床的加工要求，為加工出優(yōu)質(zhì)、高標(biāo)準(zhǔn)、高性能的產(chǎn)品提供了良好的保障。本設(shè)計(jì)包括機(jī)械部分實(shí)驗(yàn)裝置，以及自動(dòng)控制、軟件編程設(shè)計(jì)，對(duì)動(dòng)力卡盤(pán)試驗(yàn)臺(tái)的作用進(jìn)行了全面分析?？赏瑫r(shí)對(duì)四種不同類(lèi)型的卡盤(pán)性能進(jìn)行測(cè)試，能對(duì)完善的動(dòng)力卡盤(pán)性能進(jìn)行真實(shí)測(cè)試。關(guān)鍵詞：試驗(yàn)臺(tái)；動(dòng)力卡盤(pán)；性能測(cè)試：完善性能目錄5849引言

第二章設(shè)計(jì)方案2.1總體上的設(shè)計(jì)方案動(dòng)力卡盤(pán)試驗(yàn)臺(tái)是一種測(cè)試動(dòng)力卡盤(pán)性能的疲勞試驗(yàn)機(jī)，其方案設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)動(dòng)力卡盤(pán)旋轉(zhuǎn)和夾緊放松等基本功能。對(duì)卡盤(pán)可通過(guò)疲勞試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化。適合于直徑在φ10-φ30規(guī)格以內(nèi)的卡盤(pán)進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目可包括卡盤(pán)精度、夾緊力、極限轉(zhuǎn)速等。2.2機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)部位設(shè)計(jì)方案主軸箱分為4個(gè)，均布與工作臺(tái)上方，由步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力源通過(guò)皮帶傳動(dòng)來(lái)傳遞轉(zhuǎn)速，并配有主軸過(guò)渡接盤(pán)，分別與主軸前端卡盤(pán)和周周后端油缸相連接，以油缸和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，分別實(shí)現(xiàn)動(dòng)力卡盤(pán)的夾緊、放松和轉(zhuǎn)動(dòng)。2.3動(dòng)力部位的設(shè)計(jì)方案（1.）卡盤(pán)夾緊放松力的來(lái)源液壓站對(duì)卡盤(pán)的松開(kāi)與夾緊動(dòng)作提供動(dòng)力，使油缸工作時(shí)作出夾緊放松任務(wù)。需要推拉疲勞輸入壓力為4兆帕，通過(guò)換向電磁閥實(shí)現(xiàn)油缸推進(jìn)，后拉，之后實(shí)現(xiàn)卡盤(pán)夾緊和放松工作時(shí)的動(dòng)作。（2.）卡盤(pán)旋轉(zhuǎn)力的來(lái)源卡盤(pán)在200r/min的速度下旋轉(zhuǎn)是由步進(jìn)電機(jī)提供的動(dòng)力，通過(guò)減速器達(dá)到降速1400r/min--得到200r/min，通過(guò)皮帶傳動(dòng)主軸（有齒輪配合）實(shí)現(xiàn)卡盤(pán)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。2.4設(shè)計(jì)電控部分的方案電氣控制部分采用西門(mén)子plc插件完成控制任務(wù)。Plc包含多個(gè)性能模塊，足以滿足并適應(yīng)自動(dòng)操作的各種需求任務(wù)。它的程序透明，操作界面簡(jiǎn)單易學(xué)，且具有分布式結(jié)構(gòu)和多界面網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，使得它在自動(dòng)化控制中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。功能強(qiáng)大的集成功能，使其被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)工業(yè)、化工、食品加工等需要自動(dòng)控制的領(lǐng)域。而本動(dòng)力卡盤(pán)試驗(yàn)臺(tái)以其為操縱系統(tǒng)，既能滿足其功能要求，又便于上手操作。第三章設(shè)計(jì)的選擇型號(hào)與計(jì)算指標(biāo)3.1選擇卡盤(pán)和配套油缸型號(hào)（1）卡盤(pán)的型號(hào)表3-1K54200楔式高速動(dòng)力卡盤(pán)的性能參數(shù)表規(guī)格D楔心套行程L爪行程（直徑）許用拉力kN最大夾緊力Kn極限轉(zhuǎn)速r/min夾持的范圍撐緊的范圍推薦油缸凈重Kg2002082676470016-180（200）75（36）-180（200）P2412524表3-2K55200楔式型高速通孔的動(dòng)力卡盤(pán)性能參數(shù)表規(guī)格D楔心套行程L爪行程（直徑）許用拉力kN最大夾緊力Kn極限轉(zhuǎn)速r/min夾持的范圍撐緊的范圍推薦油缸凈重Kg20020113678400016-180（200）75（36）-180（200）P23125、P2515525表3-3KT54200四爪楔式高速動(dòng)力卡盤(pán)的性能參數(shù)表規(guī)格D楔心套行程L爪行程（直徑）許用拉力kN最大夾緊力Kn極限轉(zhuǎn)速r/min夾持范圍撐緊范圍推薦油缸凈重Kg2002191772381117-21036-210P2412530表3-4KT55200楔式高速打通孔動(dòng)力卡盤(pán)的性能參數(shù)表規(guī)格D楔心套行程L爪行程（直徑）許用拉力kN最大夾緊力Kn極限轉(zhuǎn)速r/min夾持范圍撐緊范圍推薦油缸凈重Kg2001683687500013-21036-210P2312523（2）油缸型號(hào)表3-5P23125x35/p24125的規(guī)格規(guī)格活塞有效面積cm2活塞行程Lmax最大使用壓力Mpa極限轉(zhuǎn)速r/min最大推拉力Kn凈重kgP23125x35104254.040003315P24125113264.0600043103.2選擇其他裝置型號(hào)3.2.1電動(dòng)機(jī)的型號(hào)依據(jù)任務(wù)書(shū)上的要求是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1400r/min，因此選用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)是YS6314-T三相異步電動(dòng)機(jī)。(特點(diǎn)：節(jié)能省電，重量小)參數(shù)見(jiàn)下表：表3-6電動(dòng)機(jī)的參數(shù)型號(hào)額定功率額定電壓額定轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)最大轉(zhuǎn)矩YS6314-T120w、0.18kw220v、380v1400r/min430N/m3.2.1減速器的型號(hào)已知：電機(jī)的轉(zhuǎn)速是：1400r/min主軸的轉(zhuǎn)速是：200r/min而轉(zhuǎn)速比是：i=200/1400=1/7因此，要選擇減速器的減速器范圍是應(yīng)該包括i=1/7則，選擇的減速器型號(hào)是HB205-30-1-A-OH-T，由參數(shù)見(jiàn)下：類(lèi)型：齒輪減速機(jī)-耐熱 齒輪的類(lèi)型：圓柱齒輪減速機(jī)-強(qiáng)度剛度優(yōu)化安裝的形式：臥式 --外殼箱體是扁長(zhǎng)形狀布局的形式：同軸式 --平穩(wěn)輸入的轉(zhuǎn)速：1400（rpm）= r/min 輸出的轉(zhuǎn)速范圍：0-249r/min 減速比為：1/3-1/30=0.3-0.03因滿足所需的條件，所以選擇HB205-30-1-A-OH-T型號(hào)減速器。3.2.3選擇液壓站的型號(hào) 依據(jù)任務(wù)書(shū)，推拉疲勞輸入的壓力是4.0MPa，所以選擇的液壓站最低應(yīng)該提供4.0MPa的力。則，選擇的液壓部件型號(hào)是1HV20W1/40-T 1HP，由參數(shù)見(jiàn)下： 電機(jī)的功率： 750W額定壓力為：4MPa額定流量為：16L/min因此滿足所需條件，則選擇1HV20W1/40-T 1HP型液壓站。3.2.4選擇傳感器（1）選用溫度傳感器溫度傳感器多個(gè)溫度點(diǎn)對(duì)應(yīng)傳感器的電阻值進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試臺(tái)采用PLC主控電腦人機(jī)界面顯示操作;所有配件采用進(jìn)口及國(guó)產(chǎn)的部件，工作穩(wěn)定可靠，操作簡(jiǎn)單方便。該溫度傳感器具有測(cè)試精度高、環(huán)境溫度高等優(yōu)點(diǎn)。特別是在高溫、防塵、高要求的工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合更是如此，本次試驗(yàn)的溫度是環(huán)境溫度(即液壓油溫)，在液壓站出口處放置一個(gè)溫度傳感器探頭，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油溫。其參數(shù)如下：產(chǎn)品的型號(hào)：JWSK-6-T系列的工業(yè)級(jí)別寬溫型溫濕度變送器也說(shuō)(溫濕度傳感器）產(chǎn)品的規(guī)格：JWSK-6-D5-T金屬的螺紋管道式溫度傳感器（特制）最大量程范圍是：-40℃~80℃之間提供電的方式是:電流輸出型DC24V(22-26V)功耗為：≤1.2w轉(zhuǎn)變送電路工作的溫度為：-20℃~60℃之間響應(yīng)的時(shí)間為：≤15s輸出的信號(hào)為：4mA~2mA之間負(fù)載能力為：≤500Ω（2）夾緊力傳感器的選型這次實(shí)用新型用于觀察動(dòng)態(tài)卡盤(pán)的靜態(tài)卡緊力、動(dòng)態(tài)卡緊力。這次設(shè)計(jì)采用環(huán)形墊圈式測(cè)力傳感器，該產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)小巧、高度低、偏載性好等特點(diǎn)，可用于螺栓預(yù)緊力、夾緊力的測(cè)試。夾緊力傳感器選用的型號(hào)是HLT-218-T環(huán)形墊圈測(cè)力傳感器，由參數(shù)見(jiàn)下：測(cè)試的直徑為：37.5mm(20mm)量程為：160kN綜合精度為：0.01工作溫度為：-10℃~70℃之間供橋電壓為：10VDC（3）壓力傳感器的選用采用壓力傳感器監(jiān)測(cè)液壓站輸出油壓，觀察壓力穩(wěn)定性，更好地控制油壓。在液壓站的輸出管路上接上壓力傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸出壓力。這次設(shè)計(jì)使用的壓力傳感器為BP801-T擴(kuò)散硅壓阻式壓力變送器，該產(chǎn)品主要應(yīng)用于工作環(huán)境惡劣，條件要求高的工況下的高性能壓力變送器。該機(jī)結(jié)構(gòu)小巧，為一體化全不銹鋼設(shè)計(jì)，實(shí)用性強(qiáng)，安裝方便，還具有穩(wěn)定性強(qiáng)，測(cè)試精度高，抗振動(dòng)和沖擊性能好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于石油站、化工廠、冶金廠、水利站、食品廠、醫(yī)物藥等服務(wù)的的競(jìng)爭(zhēng)困難、測(cè)量液體位和控制相關(guān)過(guò)程。其參數(shù)如下：量程的范圍為：0Mpa—10Mpa輸出的信號(hào)為：0V-5V三線制要么4MA-20MA二線制供電電源為：12VDC—36VDC典型的是24VDC精度等級(jí)為：±0.5%FS長(zhǎng)期穩(wěn)定性為：≤±0.2%FS/年溫度范圍是：-40℃~85℃之間環(huán)境濕度為：.＜90%RH環(huán)境溫度為：-10℃~120℃過(guò)載壓力為：120%FS（4）高轉(zhuǎn)速拉壓力傳感器的旋轉(zhuǎn)誤差分析應(yīng)變片型傳感器測(cè)量微變形獲得拉壓力,靜態(tài)標(biāo)定保證了拉壓力傳感器在靜態(tài)不旋轉(zhuǎn)時(shí)的精度,但高轉(zhuǎn)速拉壓力傳感器工作在旋轉(zhuǎn)工況下,測(cè)力桿的受力和變形情況比靜態(tài)時(shí)復(fù)雜,在離心力的作用下,測(cè)力桿的彎曲變形、膨脹變形和彎曲振動(dòng)等因素都可能對(duì)傳感器的測(cè)量精度產(chǎn)生影響,本文將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)引起的測(cè)量誤差稱為拉壓力傳感器的旋轉(zhuǎn)誤差。1)偏心測(cè)力桿彎曲變形引起的誤差測(cè)力桿膨脹變形引起的誤差3)測(cè)力桿彎曲振動(dòng)測(cè)力桿工作在彈性變形范圍內(nèi),如果轉(zhuǎn)速超過(guò)測(cè)力桿的一階固有頻率時(shí),測(cè)力桿彎曲振動(dòng),變?yōu)槿嵝赞D(zhuǎn)子,振動(dòng)產(chǎn)生的塑性變形不可恢復(fù),對(duì)拉壓力的測(cè)量精度具有重要影響,因此必須確保測(cè)力桿的一階固有頻率高于最高工作轉(zhuǎn)速。論文采用模態(tài)仿真和模態(tài)實(shí)驗(yàn)的方法求取測(cè)力桿的一階固有頻率。3.2.5選擇皮帶該皮帶用于連接減速機(jī)和主軸，以及與主軸之間的傳動(dòng)。本設(shè)計(jì)選用三角帶-普通V帶傳動(dòng)。與其它傳動(dòng)方式相比，皮帶傳動(dòng)具有維護(hù)方便，不需潤(rùn)滑，移動(dòng)平穩(wěn)無(wú)噪音，負(fù)載沖擊小，并能緩解部分沖擊，同時(shí)還能通過(guò)增加普通V帶的長(zhǎng)度來(lái)適應(yīng)較大的中心距或頻繁改變工作環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。圖3-1皮帶尺寸由尺寸見(jiàn)下：b=10mmh=8.5mmbp=8.5mm傳動(dòng)的方式見(jiàn)下圖展示：圖3-2傳動(dòng)的方式3.3計(jì)算夾緊力動(dòng)力卡盤(pán)能正常運(yùn)行的主要原因是夾緊力，然而一定要精確運(yùn)算，因此得到合理的卡盤(pán)結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)代時(shí)間要求符合適應(yīng)。夾緊力向加工的零部件質(zhì)量、具體生產(chǎn)制作安全性和精度特別要緊，因此一定分析運(yùn)算出干擾初始靜態(tài)夾緊力的有關(guān)干擾因素，并且分析熟透，得出準(zhǔn)確的變動(dòng)關(guān)系。因此應(yīng)用物理力學(xué)平衡理論，推斷出卡盤(pán)中主要受力零件，作出初始的靜態(tài)時(shí)夾緊力運(yùn)算公式。3.3.1計(jì)算靜態(tài)夾緊力靜態(tài)夾緊力的計(jì)算公式在下：F靜在公式里：p1μ指卡爪接觸面摩擦力的系數(shù)；（注：鋼對(duì)鋼之間的摩擦系數(shù)取值取0.15）卡盤(pán)的楔心角(1.)計(jì)算k55200-T楔形的動(dòng)力卡盤(pán)靜態(tài)夾緊力：已知：楔心套的行程為L(zhǎng)=20mm卡爪的行程為t=10.6mm用三角函數(shù)算得：cossinθ=sin已知：配套油缸上的活塞的有效面積為:S=103cm2共用壓力為:P=4MPa因此：Ps=P1=103×10再把cosθ、sinθF靜態(tài)F靜由此得出:k55200-T楔式高速度通孔的動(dòng)力卡盤(pán)的靜態(tài)夾緊力是89.215kN，說(shuō)明夾緊力很大，不易甩掉。(2.)計(jì)算k54200-T楔式高速度的動(dòng)力卡盤(pán)的靜態(tài)夾緊力：已知的是：楔心套的行程為L(zhǎng)=20mm卡爪的行程為t=7mm用三角函數(shù)算得：cossinθ已知的是：配套油缸上的活塞的有效面積為：S=112cm2所用的壓力為P=4000Pa=4MPa因此：PS=P1=112×再把cosθ、sinθF靜態(tài)F計(jì)算出:k54200-T楔式高速的動(dòng)力卡盤(pán)的靜態(tài)夾緊力是127.67kN.（3.）計(jì)算kT55200-T楔式高速度的大通孔動(dòng)力卡盤(pán)的靜態(tài)夾緊力：已知的是：楔心套的行程是L=16mm卡爪的行程為t=7.4mm用三角函數(shù)算得：cossinθ已知的是：配套油缸上的活塞的有效面積為S=103cm2共用壓力P=4000Pa=4MPa因此：PS=P1=4×再把cosθ、sinθF靜F計(jì)算出:Kt55200-T楔式高速度的大通孔動(dòng)力卡盤(pán)的靜態(tài)夾緊力是98.208kN.4.計(jì)算kT54200-T四爪楔式高速度的動(dòng)力卡盤(pán)的靜態(tài)夾緊力:已知的是：楔心套的行程為L(zhǎng)=21mm卡爪的行程為t=8.8mm用三角函數(shù)算出：cossinθ已知的是：配套油缸上的活塞的有效面積為S=0.112×103=共用壓力為P=4000Pa=4MPa因此：PS=P1=再把cosθ、sinθF靜F計(jì)算出:kT54200-T式四爪楔式高速度的動(dòng)力卡盤(pán)的靜態(tài)夾緊力是112.23kN.3.3.2計(jì)算動(dòng)態(tài)夾緊力計(jì)算動(dòng)態(tài)夾緊力的公式在下：F動(dòng)=F靜態(tài)?m卡F靜態(tài)指靜態(tài)夾緊力(kN)；?cD指被加工工件的直徑（mm）；n指卡盤(pán)的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速（rpm）采用常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)軟爪作為卡盤(pán)卡爪，通過(guò)三維建模找出卡爪質(zhì)心，得到卡爪質(zhì)心。通過(guò)UG分析函數(shù)，得到卡爪的質(zhì)量、質(zhì)心點(diǎn)坐標(biāo)，通過(guò)坐標(biāo)建立的點(diǎn)測(cè)得卡爪質(zhì)心到工件表面的距離。圖3-2普通軟爪圖3-3普通軟爪的數(shù)據(jù)表圖3-4測(cè)量軟爪的質(zhì)心到工件距離單位mm算出得到：卡爪的質(zhì)量為m卡爪的質(zhì)心到夾持工件的距離為h又已知：工件的直徑為D=20.00mm卡盤(pán)的轉(zhuǎn)速為n=200.00r/min1.計(jì)算k55200-T楔形的動(dòng)力卡盤(pán)動(dòng)態(tài)夾緊力：F動(dòng)

F2.計(jì)算k54200楔式高速度動(dòng)力卡盤(pán)動(dòng)態(tài)夾緊力：F動(dòng)F3.計(jì)算kT55200楔式的高速度的大通孔動(dòng)力卡盤(pán)的動(dòng)態(tài)夾緊力F動(dòng)F3.計(jì)算kT54200-T四爪楔式的高速度的動(dòng)力卡盤(pán)動(dòng)態(tài)夾緊力因?yàn)檫@個(gè)型號(hào)卡盤(pán)是四爪卡盤(pán)，用的公式是：F動(dòng)F3.4設(shè)計(jì)拉桿拉桿(拉管)長(zhǎng)度的合理設(shè)計(jì)，有利于使卡盤(pán)處于最佳受力的狀態(tài)，起到最佳效果。所選的拉桿(拉管)尺寸及卡盤(pán)連接部位結(jié)構(gòu)、油缸連接部位結(jié)構(gòu)、主軸及尺寸的實(shí)際尺寸均可制作，且必須保證在滿足的強(qiáng)度范圍內(nèi)。3.4.1設(shè)計(jì)計(jì)算拉桿的長(zhǎng)度一、設(shè)計(jì)k55/kt55-T的拉桿拉桿的總長(zhǎng)為：L=L1+b+a/1L1：從回轉(zhuǎn)油缸過(guò)度盤(pán)上的定位基準(zhǔn)面到卡盤(pán)的安裝定位基準(zhǔn)面之間的距離。b：指拉桿的應(yīng)能伸出定位到油缸基準(zhǔn)面的長(zhǎng)量，該數(shù)從配油缸說(shuō)明書(shū)參考。a：指拉桿應(yīng)伸出卡盤(pán)定位基準(zhǔn)面的長(zhǎng)量，該數(shù)從配油缸說(shuō)明書(shū)參考。M1:指跟卡盤(pán)配合出的螺紋尺寸。M2：指跟油缸配合出的螺紋尺寸。圖3-5拉桿的視圖（1）計(jì)算k55-T的長(zhǎng)度已知:b=0.7cm=7mma=1.8cm=18mmL1=33.8cm=338mm得：L=查表得：M1=4.8cm=48mmM2=4.2cm=42mm（2）計(jì)算kt55-T的長(zhǎng)度已知:b=7mma=35mmL1=345mm得：L=查表得：：M1=6cm=60mmM2=4.2cm=42mm二、設(shè)計(jì)k54/kt54-T的拉桿拉桿的總長(zhǎng)為：L=L1+b+a/1L1為：從回轉(zhuǎn)油缸過(guò)度盤(pán)上定位基準(zhǔn)面到卡盤(pán)安裝定位基準(zhǔn)面之間的距離。b為：，指拉桿應(yīng)能伸出的定位油缸基準(zhǔn)面的長(zhǎng)度，該參數(shù)從油缸說(shuō)明書(shū)參考。a為：指拉桿應(yīng)伸出卡盤(pán)定位基準(zhǔn)面的長(zhǎng)量，該參數(shù)從油缸說(shuō)明書(shū)參考。M1為:指跟卡盤(pán)配合出的螺紋尺寸，單位mm。M2為：指跟油缸配合出的螺紋尺寸，單位mm。圖3-6拉桿的視圖(1)計(jì)算K54-T的長(zhǎng)度已知b=5mma=10mmL1=405mm算出：L=L查到：M1=2cm=20mmM2=2.4cm=24mm(2)計(jì)算kt54-T的長(zhǎng)度已知b=5mma=-110mmL1=399mm得：L=L查到：M1=2cm=20mmM2=2.4cm=24mm3.4.2拉桿的性能校核45號(hào)鋼的拉桿材料是塑性材，在其被拉斷之前會(huì)發(fā)生明顯的變形，由于已經(jīng)出現(xiàn)了形狀和尺寸的變化，因此不能正常工作。如果壓力過(guò)大，導(dǎo)致其外形尺寸改變也無(wú)法正常工作。這時(shí)推桿無(wú)效。因此，拉桿在工作中會(huì)受到一定的拉壓，必須保持足夠的強(qiáng)度才能保證它能正常工作。在工作溫度時(shí)候的鋼材的許用應(yīng)力為σ=598000Pa=598一、k55-T型號(hào)的拉桿的強(qiáng)度校核：這個(gè)拉桿最細(xì)的位置是外徑為D=42.00mm，內(nèi)徑為d=23.00mm的圓環(huán)處用公式為σ=FN1A （3-23）計(jì)算式中的：FN指拉桿共受的拉壓力單位:A指拉桿的橫截面積單位：（cm2）在這個(gè)拉桿上工作時(shí)候共受的最大拉壓力就說(shuō)為靜態(tài)夾緊力F可得橫截面積是:A=πD2?σ=σ從上可知，拉桿的強(qiáng)度滿足要求。二、k54-T型號(hào)的拉桿的強(qiáng)度校核：這個(gè)拉桿的最細(xì)的位置是d=2.4cm=24.00mm的圓柱處這個(gè)拉桿工作時(shí)候可受的最大拉壓力說(shuō)成靜態(tài)夾緊力F橫截面積是：A=σ=σ從上可知，拉桿的強(qiáng)度滿足要求。三、校核kt55-T型號(hào)拉桿的強(qiáng)度這個(gè)拉桿的最細(xì)的位置是外徑D=42mm，內(nèi)徑d=20mm的圓環(huán)處，當(dāng)這個(gè)拉桿工作的時(shí)候可受的最大拉壓力說(shuō)成靜態(tài)夾緊力F橫截面積是A=π×σ=σ從上可知，拉桿的強(qiáng)度滿足要求。四、校核kt54-T型號(hào)拉桿強(qiáng)度這個(gè)拉桿的最細(xì)的位置是d=2.4cm=24mm的圓柱處當(dāng)這個(gè)拉桿工作的時(shí)候可受的最大拉壓力說(shuō)成靜態(tài)夾緊力F橫截面積是A=σ=σ從上可知，拉桿的強(qiáng)度滿足要求。3.5設(shè)計(jì)主軸主要用在卡盤(pán)與油缸之間的連接，實(shí)現(xiàn)卡盤(pán)的高速旋轉(zhuǎn)。本設(shè)計(jì)采用主軸與卡盤(pán)直接聯(lián)接，通過(guò)過(guò)渡盤(pán)將主軸與油缸聯(lián)接，完全模仿機(jī)床設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)和制造主軸時(shí)，必須按照動(dòng)力卡盤(pán)連接部位的結(jié)構(gòu)、尺寸，主軸定位面的端跳不大于0.005，徑條不大于0.01。根據(jù)機(jī)床主軸后端與油缸連接部位的結(jié)構(gòu)、尺寸來(lái)設(shè)計(jì)并制作過(guò)渡盤(pán)。為了防止從主軸上掉下來(lái)，過(guò)渡盤(pán)必須與主軸相固定。而且過(guò)渡盤(pán)定位面的端跳不大于0.005，徑跳不大于0.01。轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤(pán)安裝油缸后須檢查外圓對(duì)機(jī)床主軸的徑跳不大于0.015。3.6設(shè)計(jì)試驗(yàn)臺(tái)殼體試驗(yàn)裝置分為上下兩部分，上部為支撐四個(gè)主軸（包含齒輪），下部作為整體的支撐，內(nèi)部安裝電動(dòng)機(jī)、皮帶輪、減速機(jī)的放置固定。整個(gè)箱體的尺寸見(jiàn)下，長(zhǎng)度:L=10.82m=1082mm寬度:B=10.26m=1026mm高度：H=13.34m=1334mm厚度：A=5mm支撐主軸的部塊尺寸見(jiàn)下：長(zhǎng)度:L=6.82m=682mm寬度:B=1.85m=185mm高度：H=7.12m=712mm厚度：A=10.00mm箱體和支撐主軸部分的材料是45號(hào)鋼。3.7設(shè)計(jì)控制站首先控制臺(tái)是控制試驗(yàn)臺(tái)。這個(gè)控制臺(tái)用在動(dòng)力卡盤(pán)試驗(yàn)臺(tái)的操作控制與數(shù)據(jù)顯示，之后在控制臺(tái)上可顯示卡盤(pán)的轉(zhuǎn)速、輸出的壓力、拉桿推拉次數(shù)、環(huán)境的溫度等。還能點(diǎn)擊觸控屏實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的自動(dòng)化運(yùn)行。詳細(xì)的尺寸在裝配圖表示。第四章設(shè)計(jì)控制部位這次動(dòng)力卡盤(pán)試驗(yàn)臺(tái)控制部分設(shè)計(jì)，由plc控制。Plc作為可編程控制器，Plc基于單片機(jī)，比其它控制器更適合用于自動(dòng)控制。它既綜合了自動(dòng)控制技術(shù)，又結(jié)合了計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的特點(diǎn)，是一種實(shí)用性很強(qiáng)的自動(dòng)控制裝置。由西門(mén)子開(kāi)發(fā)的plc已成為現(xiàn)代工業(yè)控制領(lǐng)域中最具代表性的自動(dòng)控制設(shè)備之一，為現(xiàn)代工業(yè)創(chuàng)造了一種完美、實(shí)用、安全、可靠的控制方式，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代企業(yè)。因此，將plc控制作為這個(gè)動(dòng)力卡盤(pán)試驗(yàn)臺(tái)的控制裝置，不但功能能滿足要求，而且操作方便。這次設(shè)計(jì)采用plc控制程序?qū)σ簤赫具M(jìn)行直接控制，通過(guò)添加驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制。并且設(shè)計(jì)了觸控屏，可通過(guò)觸控屏對(duì)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行全部控制，包括動(dòng)卡盤(pán)正反轉(zhuǎn)，動(dòng)力卡盤(pán)自動(dòng)完成夾緊松開(kāi)動(dòng)作。4.1選擇plc過(guò)程 西門(mén)子S7-300-PLC是這次動(dòng)力卡盤(pán)試驗(yàn)臺(tái)所用的控制器，以下參數(shù)可用：DI為:DI-16x24/125VDC_1CPU為:6ES7-315-2AH14-0AB0DO為:DO-32x24VDC/0.5A_1PS為:PS-3075A_1在這里，額定負(fù)載電壓為：24v直流電壓；控制器信號(hào)輸出電流的額定值為：0.5A圖5-1plc4.2選擇驅(qū)動(dòng)器的過(guò)程步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是不可以直接在直流電源或交流電源上連接運(yùn)行工作，一定要用與自己設(shè)計(jì)的產(chǎn)品跟步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和plc控制器相匹配沒(méi)影響信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電源(步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器)來(lái)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)?？刂?脈沖信號(hào)發(fā)生器)是借助控制脈沖數(shù)為目的角位移來(lái)完成準(zhǔn)確找到位置的；控制脈沖頻率也能完成對(duì)馬達(dá)的速度和加速度a的調(diào)控，也能實(shí)現(xiàn)對(duì)馬達(dá)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。驅(qū)動(dòng)器的型號(hào)是：3HB2208-T（中外合作生產(chǎn)，性能好）設(shè)計(jì)共有16檔的等角度恒（常）力矩細(xì)分解，最高能達(dá)到分辨率60000步/轉(zhuǎn)n最高（max）感應(yīng)頻率（HZ）能達(dá)到200kpps當(dāng)步進(jìn)脈沖暫停時(shí)間超過(guò)1.5秒（s)時(shí)，線圈的電流A自動(dòng)降到原先設(shè)定電流的一半--1/2A光電隔離信號(hào)為輸入/輸出電流驅(qū)動(dòng)電流為1.2A/相到5.8A/相,可分16檔可調(diào)控制單一電源的輸入，電壓范圍：ac110v-220v之間4.3編寫(xiě)plc程序4.3.1編寫(xiě)程序段（梯形圖）程序需要實(shí)現(xiàn)動(dòng)力卡盤(pán)在200r/min的正反轉(zhuǎn)和動(dòng)力卡盤(pán)的點(diǎn)動(dòng)夾緊放松，自動(dòng)夾緊放松。梯形圖如下，程序段一，通過(guò)控制的電機(jī)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)，從而得到卡盤(pán)自轉(zhuǎn)的結(jié)果圖4-2程序段第一程序段二、三，作用是控制驅(qū)動(dòng)器輸出的高低頻率輔助程序圖4-3程序段第二程序段四、五，作用是控制卡盤(pán)的夾緊和放松（手工點(diǎn)動(dòng)）圖4-4程序段第四圖4-5程序段第五程序段六、七，作用是控制卡盤(pán)的夾緊和放松（一鍵自動(dòng)）圖4-6程序段第六圖4-7程序段第七程序段八、九，作用是控制換向閥和液壓站。圖4-8程序段第八圖4-9程序段第九Plc的變量表見(jiàn)下：圖4-10plc的變量表格4.3.2設(shè)置觸控屏在這個(gè)觸控屏目上面能完成對(duì)動(dòng)力卡盤(pán)試驗(yàn)臺(tái)的全部自動(dòng)化控制操作。圖4-11plc的觸控屏目第五章安裝部件與維護(hù)設(shè)備5.1安裝部件1.先跟軸承配合，再把主軸借助固定法蘭盤(pán)和試驗(yàn)臺(tái)殼體固定。2.在旋轉(zhuǎn)的油缸上安裝拉桿，在回轉(zhuǎn)油缸前端的活塞螺紋孔中旋動(dòng)拉桿，轉(zhuǎn)到活塞底部。再拉桿安裝到回轉(zhuǎn)油缸的上面，再把拉桿轉(zhuǎn)到回轉(zhuǎn)油缸前端的活塞螺紋孔內(nèi)轉(zhuǎn)到活塞底部。3.主軸上（過(guò)渡盤(pán)）安裝回轉(zhuǎn)油缸轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)與主軸機(jī)床連接，轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)與主軸的連接應(yīng)采用可靠的鎖定措施，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能出現(xiàn)任何松動(dòng)。裝好后，檢查回轉(zhuǎn)油缸是否跳動(dòng)(跳動(dòng)較大時(shí)，可調(diào)整過(guò)渡盤(pán)上的調(diào)整鎖螺絲。4.拉桿上安裝卡盤(pán)先把擋蓋和軟爪從卡盤(pán)卸下，按著1、2、3號(hào)螺釘在數(shù)牙里旋入（參考下面的圖）。旋轉(zhuǎn)拉桿套安裝拉桿(或插入拉桿板，裝拆與動(dòng)力源拉桿連接)，用卡板扳手卡盤(pán)內(nèi)孔推拉套十字槽。當(dāng)在拉桿里推拉套旋入時(shí)，要么(在拉桿里連接螺絲旋入時(shí))，如果角度不太平穩(wěn)的旋入，應(yīng)該重新做一次對(duì)拉桿中心有沒(méi)有傾斜等檢查工作進(jìn)行，如果很費(fèi)力的時(shí)候強(qiáng)制旋入會(huì)把推拉套的螺紋損壞和精度誤差造成影響。5.主軸上安裝卡盤(pán)至主軸上把卡盤(pán)（4個(gè)）直接安裝，配合形式基孔制，按照?qǐng)D的順序鎖緊連接零件，1-2-3-4-5-6這樣的鎖緊能把卡盤(pán)無(wú)縫隙的均勻安裝。圖5-1螺釘?shù)木幪?hào)標(biāo)注螺釘6.楔心套位置用卡盤(pán)扳手調(diào)整將拉桿螺紋拉入到推拉套的極限位置，可以使楔心套與盤(pán)體之間保持0.5mm-1mm的空隙，此時(shí)基爪就應(yīng)該處于起始位。7.裝上擋板，作卡盤(pán)外圓和端面跳動(dòng)檢查8.卡爪安裝在卡盤(pán)上（主軸）9.安裝其他裝置，如下其他裝置還包括減速器、電機(jī)、減速器帶輪、傳動(dòng)皮帶的連接等。10.管路電路的連接和安裝液壓站液壓站安裝完畢后，進(jìn)行供壓管連接(有換向閥連接)及各部分電路連接（注意：必須使用軟管作為油缸的導(dǎo)管，這樣彎曲力、拉力和張力才不會(huì)傳遞到油缸)。11.調(diào)試環(huán)節(jié)在安裝完成后，進(jìn)行模擬運(yùn)行，檢查油路油壓是否正常，是否漏油，主軸運(yùn)轉(zhuǎn)，液壓缸、卡盤(pán)是否正常，電機(jī)是否超負(fù)荷，皮帶傳動(dòng)是否正常，控制部件是否能達(dá)到預(yù)定要求。如果有問(wèn)題，請(qǐng)繼續(xù)調(diào)試，直到所有設(shè)備都運(yùn)行正常。12.安裝全部完畢5.2維護(hù)設(shè)備1.如發(fā)現(xiàn)油缸輸出推拉力明顯下降，有漏油現(xiàn)象，應(yīng)該密封圈是否破損的檢查項(xiàng)目，以及已損壞的密封圈換新。2.三個(gè)月一到作液壓站的油濾裝置和清潔過(guò)濾器項(xiàng)目。3.液壓油每隔半年檢查一次質(zhì)量問(wèn)題，如有質(zhì)量有情況有毛斌請(qǐng)及時(shí)換新。4.需要經(jīng)常巡查或檢查電線路有沒(méi)有漏電、破損、線外的異味等。5.如果在工作中出現(xiàn)異?；蛘哔M(fèi)力情況時(shí)，應(yīng)當(dāng)馬上暫停運(yùn)行并且及時(shí)修理。6.遵循并嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)操作規(guī)程和相關(guān)工廠制度。7.所有防護(hù)板厚度均＞5mm。8.具備卡盤(pán)動(dòng)平衡超差產(chǎn)生振動(dòng)后自動(dòng)停機(jī)的保護(hù)措施。9.具備回轉(zhuǎn)油缸出現(xiàn)失效抱死情況時(shí)電源及油管切斷的保護(hù)措施。10.具備突然斷電情況時(shí)液壓系統(tǒng)短時(shí)間保壓的保護(hù)措施。參考文獻(xiàn)[1]張愛(ài)華,張志英,阮啟偉等.動(dòng)力卡盤(pán)試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化,2013,42(5):32-35.DOI:10.3969/j.issn.1671-5276.2013.05.009.[2]楊森林.高速動(dòng)力卡盤(pán)的