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第1章 緒論
1.1國內(nèi)外的科技現(xiàn)狀
國外現(xiàn)狀：隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各國的液壓系統(tǒng)取得了快速發(fā)展。德國哈雷液壓系統(tǒng)，噪音及振動(dòng)小、速度快,具有過載自動(dòng)保護(hù)，確保機(jī)床的精度和動(dòng)力需求,可實(shí)現(xiàn)行程無級調(diào)整，方便調(diào)節(jié)不同板厚時(shí)的沖壓行程及補(bǔ)償模具刃磨量，提高效率，無伺服閥，對油品要求不高。省電，液壓系統(tǒng)自備高效風(fēng)冷裝置，節(jié)約電力消耗，整機(jī)日常維護(hù)保養(yǎng)簡便，定期更換項(xiàng)目少，減輕用戶維護(hù)成本。意大利Atos公司生產(chǎn)的液壓元件和電液系統(tǒng)是液壓和電子理想結(jié)合的產(chǎn)品，能實(shí)現(xiàn)快速，平穩(wěn)和精確的控制。日本SUMITOMO公司生產(chǎn)的QT內(nèi)嚙合齒輪泵具有靜音，耐高壓，抗磨損，壽命長，應(yīng)用廣泛的特點(diǎn)。此外，美國的Parker公司，意大利的CARCO公司，日本的YUKEN公司都在液壓元件和液壓傳動(dòng)方面取得了成功。
國內(nèi)現(xiàn)狀：雖然我國的液壓系統(tǒng)和液壓元件大多數(shù)是靠國外進(jìn)口，但也取得了一定的成就。廣州機(jī)械科學(xué)研究院液壓研究所開發(fā)的廣研系列的比例閥，高性能軍用液壓閥，核電站用的水介質(zhì)液壓閥以及各類液壓缸，液壓系統(tǒng)都廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，比如寶鋼ERW套管熱處理線液壓系統(tǒng)。德州液壓機(jī)具廠（集團(tuán)公司）下設(shè)的宙力液壓機(jī)具有限公司專業(yè)生產(chǎn)的超高壓液壓泵站，機(jī)具，工具油缸等元件處于全國領(lǐng)先地位。宇力液壓缸有限公司專業(yè)生產(chǎn)系列裝載機(jī)，推土機(jī)，挖掘機(jī)，路面機(jī)械等工程液壓缸，是我國同行業(yè)最大規(guī)模之一。新宇工程機(jī)械有限公司致力于工程機(jī)械及配件，液壓件的經(jīng)營，承接維修業(yè)務(wù)。
1．2 企業(yè)體制的改革
通過幾年的調(diào)整改革，以及對外開放方針政策的進(jìn)一步貫徹，液壓氣動(dòng)密封行業(yè)的資本結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化。
原國有大中型企業(yè)經(jīng)過改制，減輕債務(wù)和歷史包袱，企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)實(shí)力進(jìn)一步得到發(fā)揮，在行業(yè)中起著重要的骨干作用。例如，上海電氣液壓氣動(dòng)有限公司，幾年來大手筆改革，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，成功開展與國外合資，公司取得了飛速發(fā)展，北京華德液壓集團(tuán)有限公司優(yōu)化資源配置，克服原國有企業(yè)種種弊端，使企業(yè)發(fā)展更上一層樓，液壓閥、液壓泵產(chǎn)品產(chǎn)值、產(chǎn)量超過設(shè)計(jì)綱領(lǐng)；鎮(zhèn)江液壓件廠有限公司的成功改制，大大提高了職工的積極性，使企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益大幅度上升，近兩、三年企業(yè)投入技術(shù)改造的資金，比前三個(gè)五年計(jì)劃投入的總和還要多，提高了企業(yè)的自主開發(fā)能力和工藝裝備水平，為企業(yè)開發(fā)國內(nèi)外市場創(chuàng)造了條件，為中小型企業(yè)改革做出了榜樣；長江液壓件有限公司的股份制改造，增強(qiáng)了企業(yè)的活力，為中型企業(yè)的改制提供了經(jīng)驗(yàn)等。
大批民營企業(yè)一驚人的速度成長發(fā)展，如寧國中鼎、溫州海特克、溫州黎明、丹東克隆、浙江國泰、上海大眾等，努力開拓國內(nèi)外市場，其裝備水平、管理經(jīng)驗(yàn)、產(chǎn)品質(zhì)量等快速提升，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，顯示出了強(qiáng)勁的競爭力，企業(yè)的發(fā)展步入了良性的循環(huán)。
近年來，大量的外資進(jìn)入液氣密行業(yè)，世界各大著名公司，如博士—力士樂公司、日本SMC公司、德國FESTO公司等紛紛在我國開辦獨(dú)資，合資企業(yè)，或做國內(nèi)的銷售代理等業(yè)務(wù)，他們以高起點(diǎn)、專業(yè)化、規(guī)模生產(chǎn)的方式，為高水平主機(jī)和重大裝備配套，呈現(xiàn)“制造業(yè)向中國轉(zhuǎn)移”的態(tài)勢。因此，形成了國有、民營、三資企業(yè)的銷售額基本量三足鼎立之勢。
1．3 液壓氣動(dòng)密封工業(yè)市場行情
在我國加入WTO以后，隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，我國的市場經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展和完善，在國家宏觀調(diào)空的經(jīng)濟(jì)大環(huán)境中，在機(jī)械工業(yè)各主機(jī)快速發(fā)展的帶動(dòng)下，液壓氣動(dòng)密封工業(yè)連續(xù)5年實(shí)現(xiàn)了持續(xù)快速穩(wěn)定的發(fā)展，取得了顯著成績，于2004年提前完成了“十五”規(guī)劃的預(yù)定目標(biāo)，行業(yè)面貌發(fā)生了可喜的變化。
根據(jù)對液壓、液力、氣動(dòng)、密封工業(yè)332個(gè)主要企業(yè)截止2005年底的統(tǒng)計(jì)，液壓氣動(dòng)密封工業(yè)平均經(jīng)濟(jì)效益指數(shù)1.62，銷售利潤率9.56%，總資產(chǎn)貢獻(xiàn)率11.94%，資本保值增值率113.62%，資產(chǎn)負(fù)債率51.68%，流動(dòng)資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率1.32次，成本費(fèi)用利用率10.44%，勞動(dòng)生產(chǎn)率76788元/人，產(chǎn)品銷售率97.40%，市場供求銜接良好。
1．4 板材送進(jìn)夾鉗裝置項(xiàng)目研究的意義
以上這些成績的取得固然可喜，但我們必須還要看清一些現(xiàn)狀，根據(jù)資料顯示：就綜合機(jī)械化的水平看，總體上中國目前只能趕上或達(dá)到國際上上世紀(jì)九十年代初的水平。另外，國產(chǎn)板材送進(jìn)夾鉗裝置與國外相比，在技術(shù)性能方面，環(huán)境保護(hù)、可靠性方面和監(jiān)控及保護(hù)系統(tǒng)方面也都存在不小的差距。因此，必須提高自主創(chuàng)新能力，加大科研投入力度，努力達(dá)到世界先進(jìn)水平。
STPK120 型夾鉗裝置是廣泛吸收國內(nèi)外現(xiàn)有的液壓，氣壓夾鉗裝置的先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上，針對板材的型號長、厚、寬分別為5m—12m，4—10mm，300mm—500mm而開發(fā)研制的。板材的兩側(cè)面分別布置5個(gè)該夾鉗裝置，并且每個(gè)夾鉗裝置之間的距離是1000mm。這樣能夠節(jié)省大量的材料，對大批量的板材生產(chǎn)具有降低成本的優(yōu)點(diǎn)。該夾鉗夾緊力靠油缸夾緊，伸縮采用SMC公司的鎖緊缸。它具有結(jié)構(gòu)可靠，傳動(dòng)平穩(wěn)，節(jié)省材料，動(dòng)作靈敏等優(yōu)點(diǎn)。而作為板材送進(jìn)裝置的重要輔助機(jī)構(gòu)，對提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低工人的勞動(dòng)力具有顯著的作用。因此它的研制有十分重要的意義。
針對上述現(xiàn)象，對于夾鉗裝置的研究一直是一個(gè)不間斷的工作，今后相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)，我們都要研究它。我設(shè)計(jì)的是STPK120型夾鉗裝置，希望能起到一定的幫助。
第2章 夾鉗裝置的概述
2.1 STPK120夾鉗裝置的簡介
STPK120板材夾鉗裝置是廣泛吸收國內(nèi)外現(xiàn)有的液壓，氣壓夾鉗裝置的先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上，針對板材的型號長、厚、寬分別為5m—12m，4—10mm，300mm—500mm而開發(fā)研制的。板材的兩側(cè)面分別布置5個(gè)該夾鉗裝置，并且每個(gè)夾鉗裝置之間的距離是1000mm。這樣能夠節(jié)省大量的材料，對大批量的板材生產(chǎn)具有降低成本的優(yōu)點(diǎn)。該夾鉗夾緊力靠油缸夾緊，伸縮采用SMC公司的鎖緊缸。它具有結(jié)構(gòu)可靠，傳動(dòng)平穩(wěn)，節(jié)省材料，動(dòng)作靈敏等優(yōu)點(diǎn)。
2.2 STPK120夾鉗裝置的工作原理
夾鉗的作用是夾住工件的側(cè)面，工件放在輥?zhàn)由?，夾鉗夾住工件，拖動(dòng)工件前行，送到主機(jī)進(jìn)行沖孔加工。一般情況下，采用多個(gè)夾鉗共同夾住板材，夾鉗口伸入到板側(cè)面20—30mm，即可夾住。眾多夾鉗并排放在平板上，平板下有滑軌，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪、齒條，即可驅(qū)動(dòng)平板在滑軌上運(yùn)行。夾鉗夾緊力靠油缸夾緊，油缸為單作用油缸，即復(fù)位采用油缸彈簧。夾鉗伸縮采用SMC公司的鎖緊缸，此缸在行程上可在任意位置停止鎖緊活塞，使夾鉗不竄動(dòng)。
該裝置的動(dòng)作過程為：當(dāng)工件位置放好后，夾鉗頭在汽缸的推動(dòng)下伸出；當(dāng)工件進(jìn)入夾鉗口時(shí)，板材側(cè)面接觸到感應(yīng)塊時(shí)，感應(yīng)塊后退，接近開關(guān)得到信號；控制系統(tǒng)收到接近開關(guān)的信號，油缸進(jìn)油，上鉗口下壓，壓住板材，同時(shí)汽缸活塞鎖緊不動(dòng)；夾緊后，夾鉗帶著工件在齒輪、齒條驅(qū)動(dòng)下前行，送往主機(jī)。然后當(dāng)主機(jī)對板材沖孔加工后，控制系統(tǒng)得到命令后，油缸卸壓，在油缸彈簧的作用下活塞桿上升，夾頭在復(fù)位彈簧的作用下回到初始位置。同時(shí)鎖緊氣缸拉動(dòng)油缸回到原位置，至此整個(gè)動(dòng)作結(jié)束。工作原理圖如圖2—1所示。
圖2—1
1．活塞桿 2.油缸 3.浮動(dòng)夾鉗支架 4.支座 5.鎖緊氣缸
2.3 STPK120夾鉗裝置的結(jié)構(gòu)組成及其各部分的功用
該夾鉗裝置主要由單作用油缸、鎖緊缸、支座、氣缸支架、浮動(dòng)夾鉗支架、傳感器等零件組成。
2．3．1傳感器
工程上通常把直接作用于被測量，能按一定規(guī)律將被測量轉(zhuǎn)換成同種或別種量值輸出的器件，稱為傳感器。
傳感器的作用類似于人的感覺器官。它把被測量，如力、位移、溫度等，轉(zhuǎn)換為易測信號，傳送給測量系統(tǒng)的信號調(diào)理環(huán)節(jié)。
傳感器也可以認(rèn)為是人類感官的延伸，因?yàn)榻柚鷤鞲衅骺梢匀ヌ剿髂切┤藗儫o法用感官直接測量的事物，例如，用熱電偶可以測得熾熱物體的溫度；用超聲波探測器可以測量海水深度；用紅外遙感器可從高空探測地面上的植被和污染情況，等等。因此，可以說傳感器是人們認(rèn)識自然界的有力工具，是測量儀器與被測事物之間的接口。
在工程上也把提供與輸入量有給定關(guān)系的輸出量的器件，稱為測量變換器。傳感器就是輸入量為被測量的測量變換器。
傳感器處于測試裝置的輸入端，其性能將直接影響著整個(gè)測試裝置的工作質(zhì)量。
當(dāng)今傳感器開發(fā)中，以下列三方面的發(fā)展最引人注目：
（1）物性型傳感器大量涌現(xiàn) 物性型傳感器是依靠敏感材料本身的物性隨被測量的變化來實(shí)現(xiàn)信號的轉(zhuǎn)換的。因此這類傳感器的開發(fā)實(shí)質(zhì)上是新材料的開發(fā)。目前發(fā)展最迅速的新材料是半導(dǎo)體、陶瓷、光導(dǎo)纖維、磁性材料，以及所謂的“智能材料”（如形狀記憶合金、具有自增殖功能的生物體材料等。）這些材料的開發(fā)，不僅使可測量大量增多，使力、熱、光、磁、濕度、氣體、離子等方面的一些參量的測量成為現(xiàn)實(shí)，也使集成化小型化和高性能傳感器的出現(xiàn)成為可能。此外，當(dāng)前控制材料性能的技術(shù)已取得長足的進(jìn)步。這種技術(shù)一旦實(shí)現(xiàn)，將會完全改變原有敏感元件設(shè)計(jì)概念：從根據(jù)材料特性來設(shè)計(jì)敏感元件，轉(zhuǎn)變成按照傳感要求來合成所需的材料。
總之，傳感器正經(jīng)歷著從以結(jié)構(gòu)型為主向以物性型為主的過程。
（2）集成、智能化傳感器的開發(fā) 微電子學(xué)、微細(xì)加工技術(shù)和集成化工藝等方面的進(jìn)展，出現(xiàn)了多種集成化傳感器。這類傳感器，或是同一功能的多個(gè)敏感元件排列成線型、面型的傳感器；或是多種不同功能的敏感元件集成一體，成為可同時(shí)進(jìn)行多種參量測量的傳感器；或是傳感器與放大、運(yùn)算、溫度補(bǔ)償?shù)入娐芳梢惑w的器件。近年來，更有把部分信號處理電路和傳感器集成一體，使傳感器具有部分智能，成為智能化傳感器。
（3）化學(xué)傳感器的開發(fā) 近20年來，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療衛(wèi)生和日常生活等領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用化學(xué)傳感器?；瘜W(xué)傳感器把化學(xué)量轉(zhuǎn)化成電量。大部分化學(xué)傳感器是在被測氣體或溶液分子與敏感元件接觸或被其吸附后才開始感知的，而后產(chǎn)生相應(yīng)的電流和電位。目前市場上供應(yīng)的化學(xué)傳感器以氣體傳感器、濕度傳感器、離子傳感器和生物化學(xué)傳感器為主。預(yù)計(jì)在未來一段時(shí)間內(nèi)，化學(xué)傳感器器件將會蓬勃發(fā)展，并且出現(xiàn)一些智能化化學(xué)傳感器。
傳感器分類方法很多。按被測量分類，可分為位移傳感器、力傳感器、溫度傳感器等；按傳感器工作原理分類，可分為機(jī)械式、電器式、光學(xué)式、流體式等；按信號變換特征也可概括分為物性型和結(jié)構(gòu)型；根據(jù)敏感元件與被測對象之間的能量關(guān)系，可分為能量轉(zhuǎn)換型與能量控制型；按輸出信號分類，可分為模擬式和數(shù)字式；等等。
本產(chǎn)品所用的傳感器既屬于電器式，結(jié)構(gòu)型又屬于能量轉(zhuǎn)換型。它由感應(yīng)塊，感應(yīng)柱和各種電路元件組成。當(dāng)工件進(jìn)入夾鉗口時(shí)，板材側(cè)面接觸到感應(yīng)塊時(shí)，感應(yīng)塊后退，接近開關(guān)得到信號，控制系統(tǒng)收到接近開關(guān)的信號，進(jìn)行相關(guān)處理。如圖2—1(a)，圖2—1（b）所示：
圖2—1 (a)
圖2—1（b）
2．3．2 油缸
油缸是該裝置中的重要組成部分，是進(jìn)行夾鉗動(dòng)作的直接執(zhí)行部件。油缸可分為單作用缸和雙作用缸，在不同的工作條件下采用不同的型號。單作用缸靠油缸彈簧復(fù)位，用于壓力不高的場合。雙作用油缸采用進(jìn)、出油口，常用于壓力比較高的場合。本產(chǎn)品采用的是單作用液壓缸，是因?yàn)閵A鉗板材不需要用太大的壓力，并且單作用液壓缸的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)作靈敏，費(fèi)用低廉，能很好得完成工作任務(wù)。因此從經(jīng)濟(jì)角度和實(shí)用性考慮也應(yīng)該選擇單作用液壓缸。它和活塞、夾頭配合共同完成夾鉗并送往主機(jī)。
2．3．3 鎖緊缸
鎖緊缸選用了日本SMC公司生產(chǎn)的氣缸，它的作用是工作時(shí)將油缸伸出去。當(dāng)傳感器感應(yīng)到板材時(shí)，控制系統(tǒng)得到信號并向氣缸發(fā)送鎖緊信號，此時(shí)，氣缸就自動(dòng)鎖緊不動(dòng)。
2．3．4 支座
支座的用途不言而寓就是起支撐作用，支撐鎖緊缸和液壓缸進(jìn)行正常工作，并且和底座用螺紋連接，隨帶傳動(dòng)一起向主機(jī)方向運(yùn)動(dòng)。
2．3．5 氣缸支架
氣缸支架是焊接件，固定在支座上，支撐氣缸活塞平穩(wěn)動(dòng)作，其次還起到導(dǎo)向作用。
2．4 夾鉗裝置的技術(shù)特點(diǎn)
支座、氣缸支架、浮動(dòng)夾鉗支架都是焊接件，它們的主要技術(shù)特點(diǎn)是：板件不得出現(xiàn)明顯焊接變形，焊后清渣，焊后去焊接應(yīng)力，銳邊倒鈍，發(fā)黑處理。油缸活塞桿采用的材料是45鋼，加工時(shí)注意銳邊倒鈍和T235。油缸的材料也是45鋼，加工時(shí)注意銳邊倒鈍，進(jìn)行去除應(yīng)力和T215。各零件裝配后夾鉗活動(dòng)靈活，彈簧在工作行程內(nèi)伸縮自如。
2．5 設(shè)計(jì)的有關(guān)技術(shù)參數(shù)
鋼板：厚4—10mm，長3—12mm，寬300—500mm；
鋼板翹曲最大30mm；
氣缸為鎖緊氣缸即在行程內(nèi)任意位置停止不動(dòng)；
氣缸行程200mm，缸徑63mm，鎖緊力4000N。
夾鉗裝置的布置是：板材的兩側(cè)面分別布置5個(gè)該夾鉗裝置，并且每個(gè)夾鉗裝置之間的距離是1000mm。
第3章 缸筒的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3．1 缸筒的功用
油缸是該裝置中的重要組成部分，是進(jìn)行夾鉗動(dòng)作的直接執(zhí)行部件。油缸可分為單作用缸和雙作用缸，在不同的工作條件下采用不同的型號。單作用缸靠油缸彈簧復(fù)位，用于壓力不高的場合。雙作用油缸采用進(jìn)、出油口，常用于壓力比較高的場合。本產(chǎn)品采用的是單作用液壓缸，它的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)作靈敏，費(fèi)用低廉，能很好得完成工作任務(wù)。它和活塞、夾頭配合共同完成夾鉗并送往主機(jī)。
3．2 缸筒的工藝分析
缸筒主要加工表面，它們之間有一定的位置要求。現(xiàn)分析如下：
1．該零件的主要加工面孔φ38H11，φ36，φ30H8，φ35.9H9，φ60H9。
2．孔φ30H8，φ35.9H9分別與孔φ60H9的同軸度為φ0.015，φ0.02。
3．孔φ60H9與缸筒的內(nèi)外端面的垂直度分別為0.04，0.04。
這些將直接影響缸筒和活塞的配合精度。如圖3—1所示：
圖3—1
3．3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3．3．1 確定毛坯的制造形式
缸筒是常用的傳動(dòng)件，配合活塞桿使用。由于本產(chǎn)品所用的缸筒是小批量生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜并且對強(qiáng)度的要求不高，故可采用金屬型鑄造成型，選擇零件的材料為45鋼。這從提高生產(chǎn)效率，保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的。
3．3．2 基面的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，基面選擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批量報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
（1）粗基準(zhǔn)的選擇。粗基準(zhǔn)選擇的原則有：相互位置要求原則；余量均勻原則；余量足夠原則；粗基準(zhǔn)不重復(fù)使用原則。本產(chǎn)品所用缸筒的兩個(gè)內(nèi)孔φ30及φ35與孔的中心線有同軸度的要求，因此加工該兩孔時(shí)應(yīng)注意相互位置要求原則。因此選φ60及外端面B為定位基準(zhǔn)是最合理的。
（2）精基準(zhǔn)的選擇。精基準(zhǔn)選擇的原則有：基準(zhǔn)重合原則；基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；互為基準(zhǔn)、反復(fù)加工原則；自為基準(zhǔn)原則。加工缸筒時(shí)主要考慮基準(zhǔn)統(tǒng)一的問題，即遵循“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則?；鶞?zhǔn)統(tǒng)一的好處有：保證各表面間的相互位置精度，避免因基準(zhǔn)變換而產(chǎn)生誤差，并有利于簡化夾具的設(shè)計(jì)種類，減少裝夾的時(shí)間，從而降低制造成本。因此選φ30及外端面A為定位基準(zhǔn)是最合理的。
3．3．3 制定孔加工的工藝
制定孔加工工藝的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)該是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)效率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
工藝方案：以φ60及外端面B為定位面，采用短階梯圓柱銷定位，另外加以輔助支撐（輔助支撐的作用提高定位的穩(wěn)定性，不影響自由度的限制），絞φ30孔。然后以φ30及外端面A為定位面，采用短階梯圓柱銷定位，另外加以輔助支撐，絞φ60孔。
第4章 板材的受力分析
4．1 液壓油的選擇
液壓系統(tǒng)中使用的液壓油液的種類有：石油型和難燃型兩種。石油型可分為機(jī)械油、汽輪機(jī)油、普通液壓油以及專用液壓。而專用液壓油又可分為抗磨液壓油、低溫液壓油、液壓—導(dǎo)軌油、高粘度指數(shù)液壓油、其它專用液壓油。難燃型可分為乳化型和合成型。乳化型可分為水包油乳化液、油包水乳化液。合成型包含水—乙二醇液、磷酸酯液和其它。
石油型的液壓油以機(jī)械油為基料，精練后按需要加入適當(dāng)?shù)奶砑觿┒?。這種油液的潤滑性好，但抗燃性差。
機(jī)械油是一種工業(yè)用潤滑油，價(jià)格雖較低，但物理化學(xué)性能較差，使用時(shí)易生粘稠膠質(zhì)，堵塞元件，影響系統(tǒng)的性能。壓力越高，問題越嚴(yán)重。因此，只在壓力較低和要求不高的場合使用。
汽輪機(jī)油和機(jī)械油相比，氧化安定性好，使用壽命長，與水混合后能迅速分離，純凈度高。普通液壓油中加有抗氧化防銹和抗泡等的添加劑，在液壓系統(tǒng)中使用最廣。
水—乙二醇液適用于要求防火的液壓系統(tǒng)。如液體長期在高于65℃的溫度下工作，水分的蒸發(fā)使它的粘度上升，因此必須經(jīng)常檢驗(yàn)。低溫下粘度小，它的潤滑性比石油型液壓油差，對大多數(shù)金屬及液壓系統(tǒng)中使用的大多數(shù)橡膠密封圈材料均能相容，但會使許多油漆脫落。
磷酸酯液自燃點(diǎn)高，氧化安定性好，潤滑性好，使用溫度寬，對大多數(shù)金屬不腐蝕，但溶解許多非金屬材料，因此必須選擇合適的橡膠密封材料。這種液體有毒。
為了改善液壓油液的性能，往往在油液中加入各種各樣的添加劑。添加劑有兩類：一類是改善油液化學(xué)性能的，如抗氧化劑、防腐劑、防銹劑等；另一類是改善油液的物理性能的，如增添劑、抗泡劑、抗磨劑等。
對于本產(chǎn)品，如果液壓自動(dòng)夾鉗裝置在常溫下工作，其工作環(huán)境的溫度不高，但有防塵要求，選擇20號普通機(jī)床液壓油。20號壓力油的運(yùn)動(dòng)粘度：
，取。
密度為，則20液壓油的動(dòng)力粘度為：
4．2 夾鉗力的計(jì)算
20號壓力油的壓力取值范圍是0—7MPa，取油壓P=6.3MPa
則壓力
=
=13352.85N
4．3 板材受力分析
板材受力的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4—1所示：
圖4—1
板材的抗彎剛度計(jì)算公式為：
其中：k—板材的抗彎剛度；
E—板材的彈性模量，取值E=200GPa
t—板材的厚度，取值t=5mm；
為常數(shù)，值為；
所以：
板材的翹曲度：
則y=0.1449mm＜30mm，符合要求。
第5章 項(xiàng)目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
5．1 2006年的經(jīng)濟(jì)預(yù)測
2006年是實(shí)施“十一五”規(guī)劃的第一年，是“十一五”規(guī)劃完成好壞的關(guān)鍵一年。初步分析2006年的發(fā)展環(huán)境非常有利于板材送進(jìn)夾鉗裝置行業(yè)保持持續(xù)、快速、穩(wěn)定的發(fā)展。
5．1．1 國家宏觀調(diào)控政策有利于板材送進(jìn)夾鉗裝置行業(yè)的發(fā)展
國家振興裝備制造業(yè)政策，特別是最近中央經(jīng)濟(jì)工作會議精神，國家仍將繼續(xù)執(zhí)行“雙穩(wěn)健”的財(cái)政政策和發(fā)展內(nèi)需的宏觀經(jīng)濟(jì)政策，以及國家近期出臺的有關(guān)工、農(nóng)業(yè)政策和調(diào)控政策，還有對節(jié)能降耗，環(huán)境保護(hù)的部署等，為機(jī)械工業(yè)提出了新的要求，擴(kuò)展了機(jī)械產(chǎn)品的市場，機(jī)械工業(yè)仍將保持高速發(fā)展，必然帶動(dòng)板材送進(jìn)夾鉗裝置行業(yè)的發(fā)展。
5．1．2 主機(jī)任務(wù)飽滿，對板材送進(jìn)夾鉗裝置行業(yè)的發(fā)展有利
板材送進(jìn)夾鉗裝置行業(yè)是配套件行業(yè)，受主機(jī)行業(yè)的影響很大。據(jù)有關(guān)行業(yè)預(yù)測，目前各主機(jī)行業(yè)企業(yè)2006年在手的任務(wù)十分飽滿，特別是國家重點(diǎn)工程所需的重大裝備和大型高檔產(chǎn)品需求十分火暴，仍處于供不應(yīng)求的局面，必然拉動(dòng)板材送進(jìn)夾鉗裝置行業(yè)的發(fā)展。
5．2 可能影響經(jīng)濟(jì)運(yùn)行質(zhì)量的問題
5．2．1 燃料、動(dòng)力、原輔材料價(jià)格上漲，影響企業(yè)的效益
煤、油、電力以及原輔材料和鋼材的價(jià)格上漲，將直接影響板材送進(jìn)夾鉗裝置產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，降低企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。企業(yè)很難通過加強(qiáng)管理，靠企業(yè)內(nèi)部挖潛對這部分予以補(bǔ)償。在企業(yè)利潤空間不大的情況下，會降低企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，影響行業(yè)企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展的后勁。
5．2．2 積極引導(dǎo)企業(yè)吸引外資
對外開放是國家的重大國策，不少地方往往以吸引外資的多少，作為政府的政績考核目標(biāo)，不管項(xiàng)目的好壞和效益如何。有的企業(yè)，國家花了大量資金進(jìn)行技術(shù)改造，已形成了自己的品牌，而且還形成了行業(yè)的排頭兵，在國內(nèi)外都有一定的名氣，像這樣的企業(yè)也被國外公司購買或控股，是這樣的企業(yè)失去了自主權(quán)，丟掉了自己的品牌，失去了多年來創(chuàng)造的無形資產(chǎn)，實(shí)在可惜。這樣也可能影響到國家的產(chǎn)業(yè)安全，影響到國家發(fā)展的自主性，應(yīng)引起重視。
5．3 綠色設(shè)計(jì)
5．3．1 綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)生的背景
自20世紀(jì)70年代以來，工業(yè)污染所導(dǎo)致的全球性環(huán)境惡化達(dá)到了前所未有的程度，迫使人們不得不重視環(huán)境污染的現(xiàn)實(shí)。日益嚴(yán)重的生態(tài)危機(jī)，要求全世界工商企業(yè)采取共同行動(dòng)來加入環(huán)境保護(hù)，以拯救人類生存的地球，確保人類的生活質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康的發(fā)展。
進(jìn)入20世紀(jì)90年代，各國的環(huán)保戰(zhàn)略開始經(jīng)歷一場新的轉(zhuǎn)折，全球性的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整呈現(xiàn)出新的綠色戰(zhàn)略趨勢，這就是向資源利用合理化、廢棄物產(chǎn)生少量化、對環(huán)境無污染或少污染的方向發(fā)展。在這種“綠色浪潮”的沖擊下，綠色產(chǎn)品逐漸興起，相應(yīng)的綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法就成為目前的研究熱點(diǎn)。
在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，產(chǎn)品的綠色標(biāo)志制度相繼建立，凡標(biāo)有“綠色標(biāo)志”圖案的產(chǎn)品，表明該產(chǎn)品從生產(chǎn)到使用回收的整個(gè)過程符合環(huán)境保護(hù)要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，可以實(shí)現(xiàn)資源的再生和回收，這種產(chǎn)品大大地提高了在國際市場的競爭力。例如：德國的水溶油漆被授予綠色標(biāo)志后，銷售額提高了20%。
與經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家相比，我國工業(yè)的技術(shù)水平還有較大差距，工業(yè)產(chǎn)品還存在著資源和原材料消耗大、環(huán)境污染嚴(yán)重、國際競爭能力相對較弱等問題。在加入WTO之后，產(chǎn)品出口所面臨“綠色壁壘”十分突出。為解決上述問題的可行途徑，就是通過綠色設(shè)計(jì)與綠色制造技術(shù)，大力開發(fā)綠色產(chǎn)品，盡可能減少對環(huán)境的污染和資源浪費(fèi)，全面提高產(chǎn)品的競爭力。
5．3．2 綠色產(chǎn)品的定義和特點(diǎn)
綠色設(shè)計(jì)是由綠色產(chǎn)品的誕生所引申的一種設(shè)計(jì)技術(shù)。因而，要進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)，首先有必要弄清什么樣產(chǎn)品是綠色產(chǎn)品，綠色產(chǎn)品有何特點(diǎn)，以便于采取一定的方法和手段去設(shè)計(jì)綠色產(chǎn)品。
（1）綠色產(chǎn)品的定義 綠色產(chǎn)品是相對傳統(tǒng)產(chǎn)品而言的，至今還沒有權(quán)威的定義，為了便于對綠色產(chǎn)品的認(rèn)識，給出如下一些定義：
1）綠色產(chǎn)品是指以環(huán)境和環(huán)境資源保護(hù)為核心概念而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的、可拆卸和分解的產(chǎn)品，其零部件經(jīng)過翻新處理后可以重新利用。
2）綠色產(chǎn)品是將重點(diǎn)放在減少部件，使原材料使用合理化并能進(jìn)行回收處理的產(chǎn)品。
3）綠色產(chǎn)品是指從生產(chǎn)到使用乃至回收的整個(gè)過程都符合特定的環(huán)境保護(hù)要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害小，以及可以再生或回收、循環(huán)、再利用的產(chǎn)品。
4）綠色產(chǎn)品是指其使用壽命完結(jié)時(shí)，部件可以翻新和重新利用的產(chǎn)品。
以上定義可以看出，綠色產(chǎn)品是指在產(chǎn)品全生命周期內(nèi)，包括原材料制備、設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用、回收、再用或再生過程，能節(jié)約資源和能源，對生態(tài)環(huán)境無危害或少危害，且對生產(chǎn)者及使用者具有良好保護(hù)性的產(chǎn)品。
（2）綠色產(chǎn)品的幾個(gè)鮮明特點(diǎn) 1）優(yōu)良的環(huán)境友好性 2）最大限度地利用材料資源 3）最大限度地節(jié)約能源
5．3．3綠色設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和設(shè)計(jì)原則
設(shè)計(jì)內(nèi)容：（1）綠色產(chǎn)品的描述和建模 （2）綠色設(shè)計(jì)的材料選擇 （3）面向拆卸性設(shè)計(jì) （4）產(chǎn)品的可回收性設(shè)計(jì) （5）綠色產(chǎn)品的成本分析 （6） 綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫
設(shè)計(jì)原則：（1）資源最佳利用原則（2） 能量消耗最少原則 （3）“零污染”原則 （4）“零損害”原則 （5）技術(shù)先進(jìn)原則 （6）生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益最佳原則
我設(shè)計(jì)的板材送進(jìn)夾鉗裝置具有可拆卸性，并且夾鉗過程中板材的兩旁各放置5個(gè)該裝置，每個(gè)裝置之間的距離為1000mm。這樣可以節(jié)省原材料，降低生產(chǎn)成本，為企業(yè)帶來可觀的效益。
從加工工藝方面考慮：加工缸筒時(shí)采用基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則，而基準(zhǔn)統(tǒng)一的好處有：保證各表面間的相互位置精度，避免因基準(zhǔn)變換而產(chǎn)生誤差，并有利于簡化夾具的設(shè)計(jì)種類，減少裝夾的時(shí)間，從而降低制造成本。
從液壓油選擇上考慮：本產(chǎn)品采用價(jià)格比較便宜的20號精密機(jī)床液壓油。理由是液壓自動(dòng)夾鉗裝置在常溫下工作，其工作環(huán)境的溫度不高，但有防塵要求。
從整套運(yùn)輸線方面考慮：板材送進(jìn)夾鉗裝置作為輔助裝置對減少運(yùn)輸時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低工人的勞動(dòng)力具有顯著的作用，這樣能為企業(yè)省下一大筆費(fèi)用。
但是該裝置也存在著一些不足，那就是液壓油的污染問題，就目前的科技還無法徹底解決此問題，目前研究的方向是采用水壓傳動(dòng)，希望日后在這方面有所突破。
第6章 專題論文
超精密加工的發(fā)展方向和展望
摘要：超精密加工不論是超精密機(jī)床、金剛石工具，還是超精密加工工藝已形成了一整套完整的超精密制造技術(shù)系統(tǒng)……但是這并不代表了超精密加工技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了顛峰，它的發(fā)展還有很大的空間。這就需要人們發(fā)揮自己的潛能去探索這一神秘的領(lǐng)域。
關(guān)鍵字：超精密加工、發(fā)展方向和展望、超精密機(jī)床、金剛石工具、加工工藝
正文：
在當(dāng)前必然會談到的是微機(jī)械技術(shù)的誕生，為超精密制造技術(shù)引來一種嶄新的態(tài)勢，它的微細(xì)程度使傳統(tǒng)的制造技術(shù)面臨一種新的挑戰(zhàn)。盡管它的誕生時(shí)間只是近期的事。人們已公認(rèn)為它是21世紀(jì)的前沿技術(shù)。它的發(fā)展極為神速，受到全世界的關(guān)注，我國也不例外，僅幾年時(shí)間，許多單位已生產(chǎn)出各種產(chǎn)品，甚至完成了將原子遷移，構(gòu)成圖形或字體等的各種創(chuàng)舉。1996年，上海交通大學(xué)展示了直徑為2mm的微電機(jī)，而今天瑞士TECHSTAR GmbH已經(jīng)將直徑3mm電機(jī)，轉(zhuǎn)速為100,000r/min的產(chǎn)品作為商品銷售，其最小的滾珠軸承外徑只有3mm。微機(jī)械的發(fā)展如此迅速，確實(shí)驚人！
面臨即將到來的21世紀(jì)，我國從事超精密加工的廣大科技人員如何努力才能縮短與國外的差距，作為這條戰(zhàn)線的一名工作者，確是日有所思，下面提出一些個(gè)人的具體想法。
6．1跟蹤世界先進(jìn)科技的發(fā)展，大量掌握和利用信息
超精密加工技術(shù)是發(fā)展科技的重要手段，所以受到世界各國的廣泛重視，因此也就不斷地獲得新的成果，但是因?yàn)樗囊蠖继幵诰鹊臉O限，傳統(tǒng)的、單一的技術(shù)往往很難突破，必須綜合地利用當(dāng)前取得的各種成果，通過綜合、分析，加以整合、重組，才能進(jìn)一步滿足更高的要求。因此當(dāng)務(wù)之急是如何及時(shí)地取得各種有關(guān)的信息。自從進(jìn)入信息時(shí)代，獲得信息的手段也隨之而得到發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)，加速了信息傳遞。因此為信息的及時(shí)獲得創(chuàng)造了前提，同時(shí)已成為競爭的重要手段。前面已提到的金剛石切削刃口圓弧半徑的測量，一直是超精密加工技術(shù)領(lǐng)域中的一個(gè)難題，自從1982年，STM和AFM的發(fā)明，應(yīng)當(dāng)說為其測量創(chuàng)造了前提，但是當(dāng)時(shí)并未受到應(yīng)有的重視，直到1993年才從《Precision Engineering》看到美國學(xué)者J.Drescher提出這種設(shè)想，但并未實(shí)現(xiàn)。到了1996年和1998年，才看到我國的華中理工大學(xué)和哈工大在這方面相繼作出了的有關(guān)的報(bào)道。表明這些信息的傳遞，有利于加速技術(shù)的發(fā)展。但為什么實(shí)踐如此滯后。也許可以說，信息雖然是有了，但并沒有很快得到應(yīng)用，當(dāng)時(shí)它的出現(xiàn)并非直接為超精密加工領(lǐng)域應(yīng)用的。不過今天看來這項(xiàng)研究，所以能獲得進(jìn)展，也是因?yàn)閼?yīng)用了這個(gè)信息。這充分說明信息只是一種素材，有了信息還得進(jìn)一步經(jīng)過加工，才能成為真正的手段。
超精密加工技術(shù)一直是制造技術(shù)的前沿技術(shù)，每前進(jìn)一步，都需付出很大的代價(jià)，而且對其要求也是隨著時(shí)間的推延而不斷提高，這就必須廣泛的收集信息，雖然工藝信息往往是被視作Know-How而加以保密，所以更增加了它的收集難度，但是信息的渠道是多方面的，另外，得到的信息，大部分仍然需要經(jīng)過大量篩選，擇其有用的為我所用。而信息的收集必須先行，并且需要及時(shí)。
比如，當(dāng)前硬脆材料的加工已是當(dāng)務(wù)之急，歷來采用磨削的途徑，但是在技術(shù)上存在比較難克服的問題，往往滿足不了光學(xué)等方面的要求，有的還將附加采用難度不小的拋光。為了突破這個(gè)難題，世界各國都開始摸索新的途徑，后來出現(xiàn)在超精密機(jī)床上加工硬脆材料，控制極小切深和走刀量，首先從磨削突破了硬脆材料延性方式的技術(shù)，緊接著也很快采用大負(fù)前角的金剛石車刀獲得成功。當(dāng)然在掌握上，仍然存在難度。近期又有建議在金剛石的切削上如果復(fù)合振動(dòng)切削，便能更易實(shí)現(xiàn)硬脆材料延性方式的切削。這表明技術(shù)是在不斷推陳出新的。必須時(shí)時(shí)跟蹤，這樣才有可能縮短研制的周期，突破難題。
6．2整合、重組思想的運(yùn)用
超精密加工技術(shù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，它集機(jī)床、工具、計(jì)量、數(shù)控、材料、環(huán)境控制等成果于一體，針對不同的加工對象，不同的設(shè)計(jì)要求，綜合地加以利用。這里想以當(dāng)前的超精密機(jī)床為例，可以發(fā)現(xiàn)大部分這類機(jī)床也是反映出這些特點(diǎn)，它是根據(jù)自己所需的產(chǎn)品來設(shè)計(jì)、制造的。從這類機(jī)床的主軸、直到床身，幾乎均被認(rèn)為到了精度的極限，因此每種型號特色都比較明顯。而商品化的也有一些，但從已發(fā)表的文獻(xiàn)中來看，只是少數(shù)。前者如美國的LLNL國家實(shí)驗(yàn)室的大型光學(xué)金剛石車床LODTM等。后者如Pneumo Precision公司的SMG325超精密機(jī)床。即使是大量生產(chǎn)磁盤的車床其需要量也是很有限的，以日本東芝機(jī)械公司為例，據(jù)其公司的介紹，每年在日本的補(bǔ)充量也僅三十多臺，或者更少。這是超精密機(jī)床的特點(diǎn)。
超精密機(jī)床的特點(diǎn)擴(kuò)大到整個(gè)超精密加工技術(shù)來看，有類似的情況，超精密加工技術(shù)也都是在其有關(guān)的各項(xiàng)技術(shù)支撐的條件下，逐步發(fā)展起來的，同時(shí)又往往取各項(xiàng)技術(shù)的嶄新成果來加以充實(shí)、提高。例如金剛石車刀的刃口圓弧半徑達(dá)到2～4nm，就可切削下小于1nm厚度的切屑，這為更高精度的加工創(chuàng)造了前提；摩擦驅(qū)動(dòng)的出現(xiàn)，完全解決了滾珠絲桿的發(fā)熱、振動(dòng)、振擺和噪音等的不足，使獲得更佳的質(zhì)量具有可能性；冷卻液的溫度能控制到20±0.0005℃，在噴淋下切削可以保證高精度；靜壓軸承的高精度為主軸的高精度回轉(zhuǎn)提供了條件；雙頻激光干涉儀達(dá)到了當(dāng)前的最高定位精度；喻為零膨脹系數(shù)的微晶玻璃為超精密機(jī)床向更高層次的發(fā)展提供了可能。這許多嶄新的技術(shù)成就為整個(gè)超精密加工技術(shù)向縱深發(fā)展創(chuàng)造了依據(jù)。今日的超精密加工技術(shù)就是以這許多先進(jìn)技術(shù)作為支撐的。但是如何運(yùn)用好這些技術(shù)，還有待更高超的整合和重組的技巧。這是超精密加工技術(shù)方面的重要課題。
6．3創(chuàng)新是推動(dòng)超精密加工技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力
超精密加工技術(shù)每前進(jìn)一步，都離不開創(chuàng)新，這是由超精密加工技術(shù)所處的位置決定的，因?yàn)檫@門技術(shù)始終處在發(fā)展的前沿。面對飛速發(fā)展的需求就決定了它必須創(chuàng)新。
美國的LLNL國家實(shí)驗(yàn)室是最典型的一個(gè)科研單位。在超精密加工技術(shù)方面作出的貢獻(xiàn)一直為世人所公認(rèn)。以摩擦驅(qū)動(dòng)為例，它替代滾珠絲桿被應(yīng)用在LODTM型的超精密機(jī)床上，是一個(gè)創(chuàng)舉，其優(yōu)點(diǎn)已在前面介紹過，Jim B.Bryan教授因而被喻為“摩擦驅(qū)動(dòng)之父”。這個(gè)實(shí)驗(yàn)室，還研制了一臺BODTM小型的超精密機(jī)床，它完全是用市場購買的部件組裝而成的，我們稱為模塊方式的結(jié)構(gòu)。這體現(xiàn)了超精密機(jī)床的單件或小批量的特點(diǎn)。這種方式不僅研制周期短，成本低，而且可以組合成各種機(jī)床，甚至可以形成小的批量生產(chǎn)。我國航空系統(tǒng)303所的實(shí)踐也充分表明這一點(diǎn)。
日本認(rèn)為綜合利用也是一種創(chuàng)新。最近日本松下電器公司將AFM儀器裝到高精度三坐標(biāo)測量機(jī)上，使其量程最大可達(dá)400mm，最高精度為10nm，可傾斜最大60°角的任意三維形狀，成為世界上最高精度的UA3P型三坐標(biāo)測量機(jī)。他們拓寬了原有測量機(jī)的功能，更重要的是向超精密加工前進(jìn)了一大步?，F(xiàn)在有人開始正在將平行機(jī)構(gòu)應(yīng)用在三坐標(biāo)測量機(jī)上，可以預(yù)見一種新功能的測量機(jī)將會依靠創(chuàng)新而誕生。
電加工在近期進(jìn)入了超精密加工技術(shù)領(lǐng)域，從發(fā)展的角度來分析，在未來的世紀(jì)中，將會發(fā)揮出更大的作用。今天的電加工不論其功能，還是加工的質(zhì)量已經(jīng)接近超精密切削加工的水平，以電火花線切割為例，通過采用二次切割(Second Cut)，其切割的精度為±2μm，能達(dá)到很高的表面質(zhì)量。再說電火花成形加工，在采用平動(dòng)或搖動(dòng)的基礎(chǔ)上，最近創(chuàng)造了混粉(鋁、鉻和硅等)加工，被加工表面達(dá)到了鏡面。電加工技術(shù)迄今仍在向更高層次發(fā)展，其前景十分令人鼓舞。例如，日本東京工業(yè)大學(xué)的增澤隆久采用0.01mm的電極絲，在電火花線切割機(jī)床上切割f0.3mm直徑的7個(gè)齒的小齒輪，說明電加工已經(jīng)發(fā)展到微機(jī)械加工領(lǐng)域。這可充分說明由于創(chuàng)新使電加工技術(shù)迅速地得到騰飛。1943年發(fā)明電加工時(shí)僅僅是一種輔助性的粗加工手段，而今已步入了超精密加工技術(shù)的行列，真是不可同日而語了！
陶瓷性能的優(yōu)越，作為結(jié)構(gòu)材料已眾所周知，但是其加工的難度太大，是有名的難加工材料，陶瓷滾珠的加工就更難。如何制造高精度陶瓷滾珠已成為熱門的一項(xiàng)課題，采用傳統(tǒng)的研磨機(jī)，存在一些不足，于是日本金澤大學(xué)的黑部利次等教授將V型槽研磨盤分為內(nèi)外兩個(gè)有斜面的盤，V型是由兩個(gè)斜面構(gòu)成，這樣這兩個(gè)盤可以以不同的速度回轉(zhuǎn)，改善了滾珠在研磨中的狀態(tài)，來得到高精度。這是從另一個(gè)側(cè)面介紹了研磨領(lǐng)域里的一種新穎的構(gòu)思。
金屬結(jié)合劑的金剛石砂輪的應(yīng)用歷史已不短，其結(jié)合劑歷來就是銅劑，日本東京工業(yè)大學(xué)的中川威雄教授提出采用鐵劑，使金剛石砂輪的壽命提高了1～2倍。并且引起了技術(shù)界研究結(jié)合劑的熱潮。在這基礎(chǔ)上，日本理化研究所的大森整博士又發(fā)展了金剛石砂輪的在線電解修正(ELID)技術(shù)，拓寬了鏡面加工的新途徑，創(chuàng)新的作用發(fā)揮出了淋漓盡致的效果。
總之，創(chuàng)新在超精密加工領(lǐng)域中占有重要的位置，這是無可爭辯的。
6．4注意動(dòng)向，為發(fā)展鋪平道路
超精密加工技術(shù)在向更高精度的層次發(fā)展，具體說，正在受到毫微米精度的挑戰(zhàn)，另一方面又面臨微機(jī)械的要求，傳統(tǒng)的加工也面臨不適應(yīng)的局面。因此從戰(zhàn)略上必須重視這些發(fā)展。這里只提出幾個(gè)例子作為參考：
6．5微機(jī)械的制造技術(shù)
微機(jī)械與微機(jī)械加工已是當(dāng)前超精密加工技術(shù)延伸的一個(gè)重要方面。由于與傳統(tǒng)的機(jī)械加工有著很大差異，因此逐漸在超精密加工技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)一種嶄新的動(dòng)向，它正起到推動(dòng)超精密加工技術(shù)發(fā)展的作用。LIGA技術(shù)就是典型的產(chǎn)物；電加工向微細(xì)加工的發(fā)展又是一例。以STM、AFM等組成的SPM系統(tǒng)正在被應(yīng)用在機(jī)械加工領(lǐng)域，今天超精密加工的表面質(zhì)量通過這類測量儀表的計(jì)量，使加工的技術(shù)水平向更高層次發(fā)展。這些技術(shù)的發(fā)展不僅推動(dòng)微機(jī)械技術(shù)的發(fā)展，而且也加速了傳統(tǒng)機(jī)械加工的進(jìn)步。
6．6硬脆材料采用延性方式加工
科技的進(jìn)步，促使廣泛采用新材料，而新材料中許多是硬脆材料，其加工難度很大，尤其是光學(xué)零件的透鏡，要求鏡面，自從出現(xiàn)采用延性方式的加工技術(shù)，引發(fā)了很大的研究熱潮，但是它必須提供更優(yōu)越的條件，因此有人提出金剛石車削與超聲波技術(shù)結(jié)合的復(fù)合加工?？傊?，這是前景很好的技術(shù)，但是難度很大，當(dāng)前仍處在實(shí)驗(yàn)室階段，還有待進(jìn)一步完善和探索。而今后的需求確實(shí)十分迫切。
6．7超精密計(jì)量技術(shù)的發(fā)展
要發(fā)展超精密加工技術(shù)，最迫切的是超精密計(jì)量。從發(fā)展的角度來看，超精密加工技術(shù)一直在向更高層次推進(jìn)，因此其定義也很難加以確定，精度也隨著時(shí)間的推移不斷提高，計(jì)量便首當(dāng)其沖。應(yīng)當(dāng)說，計(jì)量技術(shù)在當(dāng)前已經(jīng)有了很大提高，條件明顯得到改善，但是需求則更高，這就是矛盾的所在。激光作為計(jì)量的基準(zhǔn)，對超精密加工技術(shù)起到了巨大的推動(dòng)作用；掃描探針顯微鏡(SPM)出現(xiàn)，對提高超精密加工技術(shù)向高層次的發(fā)展起到了關(guān)鍵的作用，而且也有助于微機(jī)械的發(fā)展。這是有利的方面，但是其利用只是剛開始，有待進(jìn)一步開發(fā)，但從發(fā)展來看，難度依然很大。
非球面光學(xué)加工
非球面透鏡的出現(xiàn)是光學(xué)領(lǐng)域的重要發(fā)展，它的迅速發(fā)展，給超精密加工技術(shù)提出了迫切的要求，隨著時(shí)間的推移，精度的不斷提高，難度也日益變大。所以近期已成為超精密加工領(lǐng)域的一項(xiàng)重要的課題。這項(xiàng)技術(shù)不僅應(yīng)用于大型天文望遠(yuǎn)鏡，而且用于紅外及短波段的反射光學(xué)成像系統(tǒng)與量大面廣的光盤光學(xué)聚焦透鏡。今天透鏡的材料也在迅速發(fā)展，新型的塑料透鏡已成為熱門的目標(biāo)，由于其量大且塑料的熱膨脹系數(shù)大，使制造的難度也日趨增大。尤其是光學(xué)透鏡的模具制造更是超精密加工技術(shù)今后的重要課題。
限于篇幅，這里只能舉幾例，說明隨時(shí)隨地應(yīng)當(dāng)注意其動(dòng)向，為超精密加工技術(shù)的發(fā)展，得取動(dòng)力。
6．8結(jié)束語
超精密加工技術(shù)是機(jī)械制造領(lǐng)域的重要方面，它的發(fā)展是尖端技術(shù)的基礎(chǔ)，它的成就將是推動(dòng)整個(gè)科技向更高層次發(fā)展的重要手段，也是現(xiàn)階段必須突破的關(guān)鍵技術(shù)，因此及時(shí)借助于當(dāng)前的有關(guān)各項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步，綜合加以利用才能突破。這就是本文的初衷。
結(jié) 論
在當(dāng)今的社會發(fā)展中，工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)自動(dòng)化程度越來越高，制造業(yè)飛速發(fā)展。特別是發(fā)達(dá)國家在這方面有為明顯，我國雖然和他們比有一定的差距，但最近幾年通過引進(jìn)外資和繼續(xù)加大科研投入力度。因此，也取得了較大的發(fā)展，這種差距也在慢慢地減小。我設(shè)計(jì)的板材送進(jìn)夾鉗裝置在一定程度上促進(jìn)了自動(dòng)化生產(chǎn)，減少了運(yùn)輸時(shí)間，降低了工人的勞動(dòng)力度，提高了生產(chǎn)效率，可以說具有十分重要的意義。
通過兩個(gè)多月的資料收集、整理和設(shè)計(jì)，我設(shè)計(jì)的STPK120板材送進(jìn)夾鉗裝置終于完成了。在我所設(shè)計(jì)的在這兩個(gè)月里，我通過對資料的搜集、查找，找到了很多對設(shè)計(jì)有用的參考資料，從而保證了設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行?？梢哉f這次設(shè)計(jì)是對我大學(xué)四年所學(xué)知識的一次綜合檢驗(yàn)和全面總結(jié)，在這個(gè)過程中我學(xué)會了獨(dú)立思考、在實(shí)踐中找答案、在前人的基礎(chǔ)上求創(chuàng)新。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我的綜合能力大大的提高，為將來參加工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
致 謝
近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的日子里，我順利完成了STPK120板材送進(jìn)夾鉗裝置的設(shè)計(jì)。在這里我要感謝機(jī)制教研室的老師們，特別是我的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師蘆玉梅老師。若沒有她的指導(dǎo)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)絕對不能如此順利完成。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我在老師的指導(dǎo)下學(xué)到了很多有關(guān)專業(yè)方面的知識，在一些探索性問題上得到了深層次的理解，更在老師的身上學(xué)到了許多為人處事的道理，我想這些都是我人生中的寶貴財(cái)富，在我今后的工作生涯中定會受益匪淺。在此我要對兩為指導(dǎo)老師說一聲：“老師，您們辛苦了！”
由于本人所掌握的知識技能水平有限，在設(shè)計(jì)中難免存在一些問題，在此懇請廣大老師和同學(xué)們給予批評與指正，以便我在今后的工作和學(xué)習(xí)中獲得更大的提高。
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附錄1英文原文
英文原文
CHAPTER III
COST STUDY OF HIGH-SPEED CUTTING UNDER DRY AND WET CONDITIONS
FOR MACHINING PROCESSES OPTIMIZATION
3.1 Introduction
The aim of this study is to optimize the machining processes by investigating the relationship between the high speed machining (HSM) and the tool life for the cutting conditions under testing. Furthermore, studying the effect of cutting fluid on the selected wear criterion, and relationship between different wear criteria and machining cost for the cutting inserts under HSM.
This investigation showed that wear rate is proportional to cutting speed supported with similar observations [12,18,19]. Studying the correlation between high wear rates at high cutting speed and machining costs, provides better understanding on the performance of this policy and the benefit of its adoption. Currently, little or no data have been published relating the life -cycle costs, tool performance, work piece surface roughness and work piece dimensional accuracy when using solid and indexable cutters [10]. However, studies have found that tool costs in metal cutting machines are a third of the cost of producing parts. Therefore reducing product cost is the first objective of a tool management system[16]. The benefits of adopting this research guideline will help determine the optimal machining cost and tool replacement policy based on different wear criterion values. Additionally this study provides insight in process control and helps the managers in the early process planning steps to associate factors such as preventive maintenance, levels of inventory, and machining cost.
3.2 Experimental Study
The study developed a guideline of choosing the right cutting tool, cutting speed, and selecting the appropriate wear criteria of the cutting tool inserts for the work material under study. In this study variable wear criteria ranging from 0.lmm to 0.6mm (tool life limit) were taken into consideration. This experiment was conducted in accordance with the International Standard Organization ISO 3685 1993 [46].
The test was done on a (Clausing1300) variable spindle speed machine with a maximum power of 7.5Hp (see Figure 3-1). The tool wear measurements were performed using an optical microscope with a magnification of up to 300 times, and a Scanning Electron Microscope (SEM). The rotational speed of the work piece was measured before every cut by a (HT-5100) handheld digital Tachometer to insure that the work piece was accurately running at the exact cutting speed. On the other hand, the work piece material was replaced when the length/diameter ratio reaches 10, based on ISO 3685 1993 [46], to ensure work piece stability and safety. Two precut were carried out with 1.2 mm depth, to clean up the thin layer of rust, and to ensure work piece straightness.
Figure 3-1 The tuning machine used during the test.
3.2.1 Workpiece and Cutting Inserts
In this study, hot rolled ASTM 4140 steel was selected as the workpiece material. The work piece properties are listed as follows:
Description: Hot rolled alloy steel bars, SAE 4140H (UNS H4140)
Dimensions: 15 cm Diameter x 62.25 cm