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《高端机床装备功能部件优化设计选型应用手册》旨在为功能部件的优化设计选型应用提供基础理论支撑、产品优化设计方法、性能检测评价及标准体系、产品选型技术流程及应用案例；提供功能部件生产过程中工艺流程及加工装备选型案例，确保功能部件产品批量稳定生产；提供大量主机厂及用户的优化选型应用标准、安装维护、试验等应用验证技术。该套手册具有系统性的理论实践基础，填补了国内空白。
《高端机床装备功能部件优化设计选型应用手册》包括7本功能部件分册，分别为《滚珠丝杠副分册》《滚动直线导轨副分册》《数控转台分册》《动力卡盘分册》《高速电主轴分册》《数控刀架分册》《刀库及自动换刀装置分册》。
本书共9章，详细介绍了高端机床装备功能部件动力卡盘的理论知识及选型案例，内容包括动力卡盘结构型式及参数、动力卡盘力学特性分析及结构优化、动力卡盘选型流程及型谱参数、动力卡盘检测与分析、动力卡盘动力源及附件、动力卡盘的安装调试与维护保养，以及丰富的数控机床动力卡盘选型案例与面向智能化应用场景的动力卡盘选型探讨。
本书既注重理论与实践应用的结合，又紧跟国际前沿，重点汇集了作者团队多年的科研成果与经验积累。本书主要面向数控机床设计工程师、功能部件使用工程技术人员及相关科研人员等，为其在功能部件设计、制造、选型与应用过程中遇到的问题提供基础理论支撑与经验参考。
序一
序二
前言
第一章动力卡盘综述1
第一节动力卡盘发展历程1
一、专业化生产企业奠基建设时期1
二、改革开放起步发展时期2
三、行业高速发展时期3
第二节动力卡盘基本概念、工作原理与基本
结构3
一、动力卡盘基本概念3
二、动力卡盘工作原理4
三、动力卡盘基本结构7
第三节动力卡盘国内外研究现状及发展
趋势8
一、国内研究现状8
二、国外研究现状10
三、动力卡盘发展趋势12
第四节动力卡盘相关技术标准14
一、国内外技术标准14
二、技术标准的应用15
第二章动力卡盘结构型式及参数16
第一节动力卡盘分类16
一、动力卡盘的结构分类16
二、按照机床主轴端部连接型式分类30
第二节动力卡盘选型参数30
一、通用型动力卡盘的尺寸及性能参数30
二、专用型动力卡盘的尺寸及性能参数33
第三节中国大陆通用型动力卡盘型号编制
说明33
一、行业标准编制方法介绍33
二、型号编制说明35
第四节中国大陆专用动力卡盘型号编制
说明42
一、前置式动力卡盘42
二、轮毂卡盘43
三、立式动力卡盘43
四、涨套式动力卡盘44
五、内撑式动力卡盘45
六、分度卡盘46
七、膜片卡盘46
八、自动偏心卡盘47
九、联动式定心卡盘47
十、伸缩爪轴加工卡盘48
第五节中国台湾地区典型动力卡盘型号
编制说明49
第六节国外典型动力卡盘型号编制说明50
第三章动力卡盘力学特性分析及结构
优化52
第一节动力卡盘关键零件材料选型及热处理
举例52
一、材料选型及热处理在动力卡盘中的
重要性52
二、常用热处理方法及特点53
三、动力卡盘关键零件的材料选型与热
处理54
第二节动力卡盘建模与装配55
一、动力卡盘结构设计与三维建模55
二、动力卡盘的三维模型装配65
第三节动力卡盘关键零件的应力分析75
一、中实动力卡盘关键件应力分析75
二、中空动力卡盘关键件应力分析80
三、杠杆式动力卡盘关键件应力分析82
四、外夹式斜柱后拉动力卡盘关键件应力
分析84
五、内撑式斜柱后拉动力卡盘关键件应力
分析85
第四节动力卡盘静态、动态夹紧力分析87
一、中实、中空动力卡盘静态、动态夹紧力
分析87
二、杠杆式动力卡盘静态、动态夹紧力
分析92
三、斜柱式内、外拉动力卡盘静态、动态
夹紧力分析100
第五节动力卡盘精度设计及性能提升105
一、液压动力卡盘精度设计105
二、液压动力卡盘精度设计中的关键
技术106
三、案例说明——以楔式动力卡盘
为例107
动力卡盘分册
目录
第四章动力卡盘选型流程及型谱
参数113
第一节动力卡盘正向选型流程113
一、确定机床使用条件113
二、动力卡盘性能参数校核116
三、配套动力源性能参数校核123
第二节动力卡盘逆向选型流程124
一、确定工艺工况需求124
二、初选动力卡盘类型127
三、动力卡盘性能参数校核127
四、配套动力源性能参数校核127
第三节动力卡盘型谱参数127
一、楔式动力卡盘128
二、杠杆式动力卡盘（长行程动力
卡盘）144
三、斜拉式动力卡盘151
四、球节式动力卡盘158
五、斜齿滑块式动力卡盘163
六、筒夹165
七、立车动力卡盘168
八、前置式动力卡盘175
九、轮毂卡盘190
十、立式动力卡盘191
十一、涨套式动力卡盘199
十二、内撑式动力卡盘201
十三、分度卡盘202
十四、膜片卡盘205
十五、联动式自定心动力卡盘207
十六、伸缩爪轴加工卡盘209
十七、异形工件专用卡盘213
第五章动力卡盘检测与分析217
第一节通用型动力卡盘的检测217
一、通用型动力卡盘尺寸参数的检测217
二、通用型动力卡盘精度参数的检测220
三、通用型动力卡盘性能参数的试验235
第二节专用型动力卡盘性能的检测238
第三节动力卡盘综合测试239
一、概述239
二、综合试验机展示239
三、试验测试结果241
第四节常见动力卡盘的评测方法及指标
分析244
一、动力卡盘可靠性指标244
二、动力卡盘可靠性试验251
第六章动力卡盘动力源及附件260
第一节动力卡盘动力源简介260
第二节动力卡盘动力源国内外研究现状
及发展趋势262
一、动力卡盘动力源国内研究现状262
二、动力卡盘动力源国外研究现状262
三、动力卡盘动力源发展趋势263
第三节动力卡盘动力源结构型式和
参数264
一、动力卡盘动力源结构型式264
二、动力卡盘动力源参数265
第四节动力卡盘动力源相关技术标准与
检测267
一、回转液压缸检测标准267
二、回转液压缸精度参数的检测267
三、回转液压缸的性能参数试验269
四、回转液压缸的可靠性试验270
第五节动力卡盘动力源型号编制方法276
一、呼和浩特众环工贸股份有限公司型号
编制方法277
二、烟台环球机床装备股份有限公司型号
编制方法278
三、奥菱机床附件有限公司型号编制
方法278
四、倍得福机械科技（常州）有限公司
型号编制方法279
第六节回转液压缸型谱参数280
一、回转液压缸280
二、回转气缸292
三、双活塞液压缸298
第七节附件304
一、过渡盘305
二、拉杆（拉管）316
三、卡爪318
四、T形块322
五、润滑脂323
六、夹紧力测试仪323
第七章动力卡盘与回转液压缸的安装
调试及维护保养326
第一节概述326
第二节安装要求326
第三节动力卡盘的安装326
一、安装前准备326
二、安装330
三、卡盘结构337
第四节动力卡盘的调试338
一、调试前准备338
二、调试338
三、使用注意事项339
第五节动力卡盘的维护与保养339
一、使用注意事项339
二、动力卡盘的维护340
三、动力卡盘的保养340
第六节动力卡盘的故障诊断及处理
方法341
第七节回转液压缸的安装调试和维护
保养342
一、注意事项342
二、动力源液压（气压）系统345
三、液压（气压）系统及控制阀346
四、调试347
五、回转液压缸的维护与保养348
第八节回转液压缸的故障诊断与维修348
一、常见故障类型348
二、故障诊断方法348
三、故障现象和检查方法及处理349
第八章数控机床动力卡盘选型案例350
第一节数控卧式车床动力卡盘选型
案例350
一、数控卧式车床动力卡盘正向选型
案例350
二、CYHTC32卧式车床动力卡盘正向
选型案例355
三、TC200数控卧式车床动力卡盘正向
选型案例360
四、CK400T数控卧式车床动力卡盘逆向
选型案例365
第二节数控立式车床动力卡盘选型
案例371
一、CK514数控立式车床动力卡盘正向
选型案例371
二、VNL60S/H数控立式车床动力卡盘逆向
选型案例377
第三节数控管螺纹车床动力卡盘选型
案例388
第四节数控外圆磨床动力卡盘选型
案例394
一、MK135数控外圆磨床动力卡盘正向
选型案例394
二、MGB1320E高精度外圆磨床动力卡盘
正向选型案例399
第五节加工中心用动力卡盘选型案例404
第六节斜床身数控车床逆向选型案例409
一、RX50斜床身数控车床409
二、加工零件410
三、选型流程411
第七节其他专用卡盘逆向选型案例414
一、BBL球臂卡盘机械手自动化上下料系统
选型案例414
二、BPN斜柱后拉卡盘机械手自动上下料
选型案例415
三、DPC强力膜片卡盘加工静盘型线机械
手上下料选型案例416
第九章面向智能化应用场景的动力卡盘
选型探讨418
第一节机械加工智能化概述418
一、自动化418
二、信息化419
三、智能化420
第二节动力卡盘在自动化机械加工中的
主要应用422
一、工件夹紧定位422
二、自动分度与转位423
三、自动化生产线集成423
四、适应不同加工工艺423
第三节典型自动化应用场景举例424
一、传统汽车零部件加工424
二、新能源汽车制造425
三、航空航天零部件制造427
四、电子装备制造428
五、通用机械零部件加工428
六、兵器行业应用429
第四节自动化加工对卡盘性能的需求431
一、动力卡盘在自动化加工中存在的
不足431
二、自动化加工对卡盘性能方面的
要求432
三、解决方案433
第五节面向智能化应用的动力卡盘
举例436
一、加工需求方面436
二、卡盘性能方面437
三、设备兼容性方面437
四、动力卡盘在智能化的应用案例438
参考文献448
数控机床功能部件是高端机床装备的核心部件，其设计选型应用水平的高低直接影响数控机床的整机性能、功能及可靠性。数控机床国产功能部件的研发、优化设计选型及应用是数控机床配套功能部件实现国产化的重要支撑，是国家科技重大专项“提升国产重大装备技术水平，满足国内需要，改变依赖进口，受制于人的局面”目标任务完成的基础和重要组成部分，对我国高端机床装备制造水平提升目标实现具有重大战略意义。
国家科技重大专项“数控机床功能部件优化设计选型工具开发及应用”（编号2014ZX04011031）的目标就是编制一套《数控机床功能部件优化设计选型应用手册》及开发选型软件，为功能部件的优化设计选型应用提供基础理论体系、产品性能评价体系及产品标准体系；解决功能部件生产过程中技术空缺及生产标准空缺问题，实现功能部件产品批量生产。通过大量主机厂及用户的市场调研及试验研发工作，使该套手册具备强有力的实践基础，填补国内空白。《数控机床功能部件优化设计选型应用手册》主要针对数控机床六大功能部件（滚珠丝杠副、滚动直线导轨副、数控转台、数控刀架、动力卡盘、高速电主轴），共六本分册于2018年6月出版，获得了行业的高度好评，技术人员将该手册作为数控机床功能部件设计、测试、选型、应用的基础理论及设计应用参考，需求迫切。
2019年以来，高端机床装备迈入高质量发展阶段，高端机床对功能部件提出新需求，新技术、新产品、新应用层出不穷，高端装备在重点工程领域应用越来越广泛。在工业和信息化部、中国机械工业联合会、中国机床工具工业协会的大力支持下，2023年机械工业信息研究院金属加工杂志社组织行业核心技术团队编撰《高端机床装备功能部件优化设计选型应用手册》（以下简称《手册》）。
《手册》主要针对数控机床七大功能部件（滚珠丝杠副、滚动直线导轨副、数控转台、数控刀架、动力卡盘、高速电主轴、刀库及自动换刀装置）的设计选型应用要求进行编写，介绍了功能部件结构及参数进行介绍，提供了选型流程及计算方法、型谱参数、优化设计与设计选型、主要性能指标的测试方法、附件选用及安装使用维护方法等，给出了高端机床装备功能部件设计选型典型案例。《手册》分为七个功能部件分册，分别为《滚珠丝杠副分册》（主编冯虎田，副主编祖莉、周长光、刘建佐、冯宇、王建修、李敬宇、马凤举、杨延华）、《滚动直线导轨副分册》（主编欧屹，副主编梁医、荣伯松、殷玲香、冯健文、米继锋、原野）、《数控转台分册》（主编于春建，副主编张虎、蔡春刚、赵相雨、张艳芹、丁爽、曲维康）、《数控刀架分册》（主编陈传海，副主编景国丰、罗巍、邹运、郭劲言）、《动力卡盘分册》（主编张云，副主编张国斌、景国丰、范伟其、孙贤青、徐伟、高振江、陈永胜、李学崑）、《高速电主轴分册》（主编李文超，副主编陈虎、周吉贞、杨丹群、李东亚、万少可、陈传海）、《刀库及自动换刀装置分册》（主编汪满新，副主编陈亮、田海龙、吕云良、赵相雨、邹运、朱建国）。
《手册》策划、编撰依据如下基本原则：
1）前瞻性及先进性。由专业的功能部件生产商及行业研究者与设计工程师共同编撰，确保基础理论及应用技术的前瞻性及先进性。
2)操作性及可行性。在编制《手册》过程中，做了大量的可行性分析以及试验定型等工作，确保理论建立在大量实践基础之上。
动力卡盘分册
前言
3)知识性及系统性。在编制《手册》过程中，在功能部件的各个技术领域均做了大量市场调研，进行分析归纳，形成一系列重点产品型谱，确保了知识、技术及产品的系统性、全面性。
4)系列化及标准化。《手册》中的内容根据型谱参数等标准来细分，方便查阅相关技术知识。
编撰《手册》的重要意义体现在如下四个方面：
1）提供应用研究的基础理论。《手册》补充且完善了目前国内高端机床装备功能部件等基础零部件的理论与应用研究成果，为功能部件生产研发提供强有力的理论基础。
2）展现前期取得的专项成果。依托前期七大功能部件国家科技重大专项和高质量专项技术成果，集中展现前期基础研究及产品研发的科研、试验及应用成果，对行业进一步专业化生产技术升级有推广促进作用。
3）强调企业与用户对接示范。遵循“共性技术研发—产品研发—产业化应用—用户应用示范”规律，企业与用户对接环节进一步强化。《手册》旨在编撰以企业与用户对接技术为基础的，双方共同认可的安装、调试和验收的最新规范，因此选型软件开发及手册对企业与用户对接具有示范作用。
4）满足国内现状发展需求。国外功能部件技术手册早已编制完成，现已形成标准化、系列化，并广泛用于企业研发与用户应用之中。在上一版手册的基础上，该《手册》对国内功能部件设计、选型及应用的基础性理论进行了进一步的系统性完善，尤其是在功能部件设计、检验、试验、制造装配，以及主机选型设计及安装方面增加了应用场景案例。
该《手册》作者团队所研究的共性技术、产品设计及选型技术、测试安装技术规范及标准，能满足国内功能部件行业对产品的测试、试验基本需求，为我国高端机床装备自主开发能力的提高奠定相关技术基础。
《手册》可供机床设计人员、功能部件设计人员及大专院校的研究人员参考使用。
《手册》凝聚了编撰组、咨询专家、审核专家的心血，行业各主要参加单位技术人员无私奉献、精益求精提供设计选型案例，包括南京理工大学、吉林大学、清华大学、南京工艺装备制造股份有限公司、洛阳轴承研究所有限公司、烟台润江机床附件有限公司、烟台南工大环球智能装备有限公司、烟台环球机床装备股份有限公司、西安华欧精密机械有限责任公司、通用技术集团大连机床有限责任公司、深圳市威远精密技术有限公司、深圳市爱贝科精密工业股份有限公司、陕西汉江机床有限公司、山东台稳精密机械有限公司、山东华准机械有限公司、青岛祥银传动设备有限公司、丽水职业技术学院、科德数控股份有限公司、江苏古田自动化股份有限公司、江苏晨光数控机床有限公司、广东凯特精密机械有限公司、冈田智能（江苏）股份有限公司、方冠（常州）数控科技有限公司、东莞拓高传动机械有限公司、慈溪市奥菱机床附件有限公司、倍得福机械科技（常州）股份有限公司、浙江卓求传动科技有限公司、浙江精锐智能传动有限公司、浙江精久轴承工业有限公司、浙江得利亚自动化制造有限公司、西安交通大学、扬州大学、西南交通大学、南京信息工程大学、南京工程学院、内蒙古工业大学、内蒙古机电职业技术学院、枣庄职业学院等。
《手册》编撰期间，课题组深入主机厂调研，虚心学习，获得了宝贵的一线设计资料。包括北京北一机床股份有限公司、通用技术集团大连机床有限责任公司、通用技术集团沈阳机床股份有限公司、宝鸡忠诚机床股份有限公司、青海一机数控机床有限责任公司、天水星火机床有限责任公司、濮阳贝英数控机械设备有限公司、安阳鑫盛机床股份有限公司、纽威数控装备（苏州）股份有限公司、科德数控股份有限公司、南京工大数控科技有限公司等主机单位的机床设计师参加了技术讨论，他们丰富的机床设计经验为《手册》的编撰提供了雄厚的技术支撑。
《动力卡盘分册》共分九章，第一章由张国斌、毕俊喜、徐伟、张云、陈永胜、李丽编撰；第二章由吴培坚、刘建民、李传飞、刘凤堂、徐磊编撰；第三章由程天才、孙鹏文、张云、景国丰编撰；第四章由张国斌、徐伟、高振江、林东编撰；第五章由张国斌、毕俊喜、孙贤青、范伟其、葛新宇、李养磊编撰；第六章由张国斌、张利芬、吴培坚、孙贤良、陈永胜编撰；第七章由郭俊、张国斌、范伟其、孙贤青编撰；第八章由赵国辉、刘建民、李传飞、刘凤堂、袁培杰编撰；第九章由徐伟、陈杰、张云、赵长岭、梁诗惠、李学崑编撰。
机械工业信息研究院金属加工杂志社主编韩景春、项目主管郭佳全程参与整套图书的策划、编辑及出版，组织讨论书稿内容，收集企业参编案例，其全身心专业的策划是《手册》顺利出版的保证。
两年多来，经过广大编审人员的不懈努力，《手册》以崭新的风貌和鲜明的时代气息展现在广大机械设计工作者面前。值此出版之际，谨向所有给过我们大力支持的单位和各界朋友们表示衷心的感谢!
国家科技重大专项课题组
冯虎田
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- 金粉商城由金属加工杂志社创办。《金属加工》（原名《机械工人》），创刊于1950年，距今已经有70年历史，是面向金属加工工艺及装备领域的专业期刊。金粉商城目前经营工业类专业图书。
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