如何设计热模锻压力机制动器以及离合器
400kN无离合器——制动器压力机设计
400kN无离合器——制动器压力机设计
陈肖熊
【期刊名称】《锻压机械》
【年(卷),期】1997(032)001
【摘要】阐述了一种新型结构的压力机，该压力机是以六连杆机构及四连杆机构的变换代替传统的离合器－－制动器结构，从而消除了由制动引起的能量消耗和发热，降低了由离合器－－制动器引起的冲击噪声。
【总页数】3页(P19-21)
【作者】陈肖熊
【作者单位】沈阳工业学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG315.5
【相关文献】
1.如何设计热模锻压力机制动器以及离合器 [J], 闫天奇
2.热模锻压力机离合器和制动器的设计 [J], 张东辉;艾淑萍
3.曲柄压力机摩擦离合器与制动器的优化设计 [J], 李兆荣;吴旦中
4.一种机械压力机分体式离合器制动器的控制气路 [J], 端武治;刘俊;倪胜伟;谈正宝;李孝东
5.曲柄压力机摩擦离合器与制动器的优化设计 [J], 李兆荣;吴旦中
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制动器杠杆锻模设计
锻造工艺及模具（CAD/CAE）设计姓名：杨晓勇贾纪业赵克俭徐磊课题组的分工或贡献：杨晓勇，主要负责锻造工艺制定和锻模设计和动画贾纪业，主要负责二维图、部分三维图及项目报告赵克俭，主要负责查资料和进行相关计算和ppt制作徐磊，主要负责绘制二维零件图和三维图课程名称：锻造工艺及模具设计指导教师：吕知清日期：2011年11月—2011年12月锻造工艺及模具设计杨晓勇，贾纪业，赵克俭，徐磊(燕山大学机械工程学院)摘要：本文主要讲的是制动器杠杆的锻造的设计过程和工艺流程的编制。
由给定的制动器杠杆的零件图及技术要求，运用金属塑性体积成形工艺理论，完成锻件图的设计（冷锻件图和热锻件图）、锻件图CAD设计、模具的CAD设计、工艺设计，并进行体积成形CAE工艺的分析。
前言一、项目报告研究的目的：1、掌握CAD设计的基本原理；2、掌握锻造工艺的方案制定；3、掌握模锻件CAD设计；4、完成项目综合报告。
二、项目主要内容1、零件图二维图及三维建模；2、锻件图设计（三维建模、工程图）；3、锻造工艺制定；4、锻模设计；5、锻模三维建模及工程图（三维动画）；6、项目研究报告；通过这次课程研究项目的练习，使学生在掌握塑性体积成形工艺理论的基础上，结合CAD、CAE 深入了解并掌握金属塑性流动的基本原理、锻造工艺的模具CAD设计和体积成形CAE工艺分析，使学生具备独立设计体积成形模具的能力，提高综合应用已有知识解决问题的能力，更好地培养专业技术能力和综合素质。
研究报告正文1、制动器杠杆零件图制动器杠杆三维图2、绘制冷锻件图2.1锻件分模面根据零件的特征选定为水平分模2.2锻件的机械加工余量和公差2.2.1形状复杂系数SS====0.55所以形状复杂系数为S2，形状复杂程度一般2.2.2锻件的质量m=ρ*V d=111962*7.85=0.88kg所以锻件质量为0.88kg2.2.3锻件的材质系数零件为45号钢，材质系数取M12.2.4模锻件的精度等级零件的表面加工精度Ra=1.6所以模锻件的精度等级取精密等级所以查表GB/T12362-2003 表16得锻件表面加余量：厚度方向取（1.7 2.2）这里取2mm由以上个数据查GB/T12362-2003表2得错移公差取0.6mm , 残留飞边公差取0.6mm长度，宽度，高度公差由表查得2.3拔模斜度和圆角半径由技术要求得拔模斜度为7°圆角半径为R=3根据加工余量及公差绘制冷锻件图如下：冷锻件图3、设备吨位选择材料为45号钢，分模投影面积为5911.87mm2，约为59cm2锻件长度212mm，根据投影面积计算换算直径和平均宽度为：D件=1.13=8.68cm B均==2.78cm查表4-10，知σ=65MPa，并先按照圆饼类锻件计算锻锤吨位，然后换算成长轴类锻件所需吨位。
离合器结构设计
离合器结构设计
离合器是一种用于连接和断开发动机与变速器之间的传动装置。
它允许驾驶员在换挡时暂时断开发动机与变速器的连接，从而实现平稳的换挡操作。
以下是一些常见的离合器结构设计考虑因素：
1. 摩擦材料：离合器的摩擦材料通常由摩擦片和压盘组成。
摩擦片与飞轮接触，通过摩擦力传递转矩。
选择合适的摩擦材料非常重要，以确保离合器具有足够的摩擦力和耐磨性。
2. 压盘：压盘是离合器的关键部件之一，它通过弹簧或其他力量机构对摩擦片施加压力，以确保摩擦力的产生。
压盘的设计需要考虑压力分布的均匀性和稳定性。
3. 离合器分离器：离合器分离器用于断开发动机与变速器之间的连接。
它通常由踏板、连杆和分离轴承组成。
设计分离器时需要考虑操作力的大小、踏板行程和分离器的可靠性。
4. 传动轴：传动轴将离合器的转矩传递给变速器。
它的设计需要考虑强度、刚度和传动轴的平衡，以减少振动和噪音。
5. 润滑：离合器的部件需要适当的润滑，以确保正常的运转和寿命。
设计中需要考虑润滑剂的类型、润滑方式和润滑系统的设计。
6. 热管理：离合器在工作过程中会产生热量，因此需要考虑散热问题。
设计中可以采用散热片、散热孔或冷却系统等方式来有效管理离合器的温度。
7. 轻量化设计：在不影响强度和性能的前提下，尽量减轻离合器的重量可以提高燃油经济性和动态性能。
这只是离合器结构设计的一些基本考虑因素，实际的设计还需要根据具体的应用和要求进行详细的工程分析和优化。
离合器的设计需要综合考虑性能、可靠性、耐久性和成本等因素，以满足车辆的动力传输需求。
离合器设计说明书
离合器设计说明书离合器设计说明书设计目的：本文档旨在详细说明离合器的设计原理、结构以及使用方法，以便于生产商和用户能够正确理解和操作离合器。
1：引言1.1 离合器的作用：离合器是一种机械装置，用于控制两个旋转轴之间的传动连接与分离。
它允许发动机和传动系统之间的动力传输，同时也能实现车辆的启动、换挡和停止。
1.2 设计背景：离合器设计是汽车制造中的重要环节，对于汽车的性能和安全性具有关键影响。
本文档意在提供一套完整的离合器设计方案，满足汽车制造商和用户的需求。
2：设计原理2.1 离合器工作原理：离合器由一个压盘、一组离合片和压盘螺旋弹簧组成。
当离合器踏板松起时，压盘受到压盘螺旋弹簧的作用，离合片与压盘分离，传动系统断开。
当离合器踏板踩下时，离合器压盘受到离合器释放器的作用，压盘受力，离合片与压盘连接，传动系统连接。
2.2 离合器设计要点：- 离合器尺寸和材料选择- 离合片结构和摩擦片材料的选择- 离合器的加载力和压盘压力- 离合器的热耐受能力- 离合器的寿命和可靠性3：离合器设计方案3.1 尺寸和材料选择：根据传动系统的要求，确定离合器的直径和厚度。
选择适当的材料，如钢、铸铁和复合材料等。
3.2 离合片结构和摩擦片材料选择：根据传动系统需求和工作环境，选择适当的离合片结构和摩擦片材料，如有机摩擦片、金属摩擦片和碳化硅摩擦片等。
3.3 加载力和压盘压力：根据发动机的最大扭矩和传动系统的要求，确定离合器的最大加载力和压盘压力。
3.4 热耐受能力：通过热传导分析和热力学计算，确定离合器的热耐受能力，以确保离合器在高温环境下的稳定工作。
3.5 寿命和可靠性：通过材料强度分析和疲劳寿命测试，确定离合器的寿命和可靠性，以确保离合器在长时间使用中的稳定性能。
4：使用说明4.1 离合器的安装：详细介绍离合器的安装步骤和注意事项，包括传动系统的拆卸和组装、离合器的对中和调整等。
4.2 离合器的调试：介绍离合器安装后的调试步骤，包括行车试验和性能检查等。
离合器的设计
第六节
与制动器助力相似
例题
干式
P=M.N
1）外摩擦片
2）内摩擦片
图4-1 摩擦片结构示意图
轴向压力F---摩擦力---传递转矩 。
图4-2 摩擦离合器结构示意图 1-主动盘； 2-从动盘； 3-滑环
主动轴1与外壳2相联接
图4-3 多片式摩擦离合器 1-主动轴； 2-外鼓； 3-被动片； 6-压板； 4-摩擦片；
离合器的选型：
1).干式： 摩擦片数多可以增大所传递的转矩。但片数过多， 将各层间压力分布不均匀。
6. 摩擦片外径D,内径d和厚度
摩擦片外径D（mm）也可根据如下经验公式选用: DKD Temax 式中：KD为直径系数，KD =14.5～24.0。 摩擦片的厚度b主要有3.2mm、3.5mm和4.0mm三种
7.离合器传递的转矩 T m
8. 离合器的储备系数
离合器在接合过程中除承受工作载荷外，还要承受惯性载荷。
并引起摩擦片的磨损和发热。为了限制磨损和发热， 应使接合面上的单位压力不超过许用单位压力 。 2.对湿式离合器而言，摩擦副的面积应为扣除油槽面积后的 有效摩擦工作面面积
4.摩擦副材料的摩擦系数f，基本许用单位压力见表4-1。
5.摩擦片单位压力值p对离合器工作性能和使用寿命有很大影响，选取时应考虑
离合器的工作条件,发动机后备功率大小,摩擦片尺寸,材料及其质量和后备系数等因素。 离合器使用频繁，发动机后备系数较小时， 应取小些；当摩擦片外径较大时，为了降 低摩擦片外缘处的热负荷， 应取小些；后备系数较大时，可适当增大 。 工程机械在工作时经常需要频繁地使用离合器，而且它们的工作条件差，属于重载荷类 型，因此应选用较小的值
摩擦转矩、储备系数、摩擦副数量和摩擦衬片的内外径等。
(20)2.4离合器的设计与计算
2.4离合器的设计与计算[P2]-离合器基本参数优化设计离合器要确定离合器的性能参数和尺寸参数,这些参数的变化影响离合器的结构尺寸和工作性能。
因此，离合器基本参数的优化设计变量选为离合器工作压力F和离合器的主要尺寸参数D和d o[P3]离合器基本参数优化设计追求的目标是在保证离合器性能要求条件下，使其结构尺寸尽可能小，即目标函数为[P4]约束条件包括摩擦片的外径D的最大圆周速度、摩擦片的内外径比C f为保证离合器可靠传递转矩，选定合适的B范围；为保证扭转减振器的安装，选取合适的摩擦片内径d;为降低离合器清磨时的热负荷，选定单位压力pθ的范围；为减少汽车起步过程中离合器的滑磨，防止摩擦片表面温度过高而发生烧伤，限定每一次接合的滑磨功。
[P5]（全屏或小窗口）二、膜片弹簧的弹性特性假设膜片弹簧在承载过程中，其子午断面刚性地绕此断面上的某中性点0转动（图2-9）β[P6]（全屏或小窗口）通过支承环和压盘加在膜片弹簧上的载荷Fl集中在支承点处，加载点间的相对轴向变形为入1,则有如下公式（如图）式中，E为材料的弹性模量，μ为材料的泊松比；H为膜片弹簧自由状态下碟簧部分的内截推高度；h为膜片弹簧钢板厚度；R、r分别为自由状态下碟簧部分大、小端半径；Rl.11分别为压盘加载点和支承环加载点半径。
[P7]在膜片弹簧的基本参数中，比值H/h对膜片弹簧的弹性特性影响极大。
通过分析上述公式，为保证离合器压紧力变化不大和操纵轻便，汽车离合器用膜片弹簧的H/h取在根号2和2倍根号2之间，一般为1.5~2.0,板厚h为2~4mm.[P8]（全屏或小窗口）（如图）这是我们确定了H/h的合理比值后，得到的膜片弹簧理想的弹性特性曲线。
曲线的拐点H对应着膜片弹簧的压平位置。
新离合器在接合状态时，膜片弹簧工作点B一般取在凸点M和拐点H之间，且靠近或在H点处。
以保证摩擦片在最大磨损限度范围内压紧力Fl变化不大。
当分离时，膜片弹簧工作点从B变到C,为最大限度地减小踏板力，C点应尽量靠近N点。
离合器设计
名词解释1、离合器后备系数:离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比。
2、离合器主要功用:答：离合器的主要功用是切断和实现对传动系的动力传递，以保证将发动机与传动系平顺地接合与分离。
3、压盘的驱动方式压盘的驱动方式主要有凸块一窗孔式、销钉式、键块式和传动片式多种4、离合器的静摩擦力矩：根据摩擦定律可表示为式中，Tc为静摩擦力矩；f为摩擦面间的静摩擦因数，计算时一般取0.25～0.30；F为压盘施加在摩擦面上的工作压力；Rc为摩擦片的平均摩擦半径；Z为摩擦面数，是从动盘数的两倍。
5、离合器摩擦片单位压力取值原则：对离合器工作性能和使用寿命有很大影响，选取时应考虑离合器的工作条件，发动机后备功率大小，摩擦片尺寸、材料及其质量和后备系数等因素。
离合器使用频繁，发动机后备系数较小时，p0应取小些；当摩擦片外径较大时，为了降低摩擦片外缘处的热负荷，p0应取小些；后备系数较大时，可适当增大p0。
6、（国内关于膜片弹簧优化设计的）目标函数主要种类：1）弹簧工作时的最大应力为最小。
2）从动盘摩擦片磨损前后弹簧压紧力之差的绝对值为最小。
3）在分离行程中，驾驶员作用在分离轴承装置上的分离操纵力平均值为最小。
限范围内．弹簧压紧力变化的绝对值的平均值为最小。
7、离合器扭转减震器极限转角：减振器从预紧转矩增加到极限转矩时，从动片相对从动盘毂的极限转角为=2arcsin式中，为减振弹簧的工作变形量。
离合器扭转减振器阻尼装置的阻尼摩擦转矩：由于减振器扭转刚度受结构及发动机最大转矩的限制，不可能很低，故为了在发动机工作转速范围内最有效地消振，必须合理选择减振器阻尼装置的阻尼摩擦转矩一般可按下式初选=（0.06～0.17）离合器扭转减震器预紧转矩减振弹簧在安装时都有一定的预紧。
研究表明，增加，共振频率将向减小频率的方移动，这是有利的。
但是不应大于L，否则在反向工作时，扭转减振器将提前停止工作，故取=(O．05～O．1 5)填空题离合器的主要功用是____和______发动机对传动系的动力传递，保证汽车起步时将发动机与传动系___________，确保汽车起步平稳；在换挡时将______________分离，减少变速器中换挡齿轮间的冲击；在工作中受到较大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，以防止传动系各零部件因过载而损坏；有效地降低_______中的震动和噪音。
离合器设计方案分析
缓冲材料的技术要求
• 适当的刚度与阻尼，具有良好的缓冲性能
• 抗老化性能好，使用寿命长
• 环保无污染，成本低
05
离合器制造工艺与技术难点
离合器的制造工艺概述
摩擦材料的制备
• 橡胶基摩擦材料的制备
• 纸质摩擦材料的制备
• 金属基摩擦材料的制备
支撑材料与缓冲材料的加工
• 金属材料的切削、焊接等工艺
• 非金属材料的注塑、压铸等工艺
• 根据缓冲需求选择合适的刚度与阻尼
• 考虑耐磨性与抗老化性能
• 考虑成本与环保性
离合器材料的技术要求与检测
摩擦材料的技术要求
• 摩擦系数稳定，磨损量小
• 高温下不易变形，热稳定性好
• 环保无污染，成本低
支撑材料的技术要求
• 良好的力学性能，抗拉强度、抗压强度等
• 耐磨性好，使用寿命长
• 耐腐蚀性好，适应各种环境
• 自动化与机器人技术在离合器制造过程中的应用
• 大数据与互联网技术在离合器设计、制造与维护中的应
用
03
绿色制造的发展
• 环保材料在离合器制造过程中的应用
• 节能工艺在离合器制造过程中的应用
CREATE TOGETHER
THANK YOU FOR WATCHING
谢谢观看
• 从简单的支撑结构到复杂的支撑结构
02
液压式离合器的发展
• 从单一液压系统到多种液压系统组合
• 从简单的控制系统到复杂的控制系统
03
电磁式离合器的发展
• 从单一电磁力到多种电磁力组合
• 从简单的结构到复杂的结构
离合器技术的发展趋势
智能化
• 利用传感器与控制器实现离合器的自动调节与控制
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如何设计热模锻压力机制动器以及离合器
压力机在设计中因为结构特点以及工作要求往往都会使用浮动镶块以及盘
式离合器进行制动器配合，这种方式在传统的热膜锻造设备中经常被采用，但是
这样的结构扭矩传递较大，并且结构上不是很简洁且由于质量大所以在调整以及
装卸上都存在着缺陷。所以不宜使用在小型的压力机上。
标签：离合器；设计；制动器；热模锻压力机
压力机在传动控制上主要依赖的就是离合器以及制动器这两个部件，二者在
热模锻压力机上协调配合对主传动进行控制。电动机上的大小皮带轮是经过皮带
进行传递的，以此完成例句的传动，离合器是安装在大皮带轮上的，而大皮带轮
则连接着曲轴，并且制动器装配在曲轴另一端，在曲轴的中部连接着连杆，连杆
以及滑块则是由压力销以及加紧杠杆连接成为一体的，去柄滑块在结构上主要由
夹紧杠杆以及连杆以及滑块组成。曲轴的两端分别装有制动器以及离合器，这样
就可以通过布置来对转动惯量进行减少，从而降低从动部分因为惯量出现的一些
不利的影响，另外可以对制动以及礼盒进行散热上的改善，从而在使用寿命上对
摩擦片进行提高。开动压力机后，首先制动器会脱开，紧接着就会和离合器相互
结合，并且停止压力机运行状态之后，同样的首席脱离的是离合器，之后就会和
制动器想结合。
通过对整个传动的过程分析可以了解到热模锻压力机中离合器的作用是对
整个接卸部分工作运行的可以按照正常的驱动频率予以转动的保证，并且对工作
扭矩进行传递，而制动器的工作则是对曲轴进行停止的，对其停止的时间进行保
证，而且，还低滑块和与滑块相关的零件进行精确的定位，使得在电气以及气动
系统因故障停止后得以保证设备安全。
1 结构
在目前所使用的热模锻压力机中多采用的是启动摩擦结构的离合以及制动
设备，而浮动镶块以及盘式优势气动摩擦的两种形式，而从摩擦盘数目上面又能
够分成多盘以及单盘两种形式，而目前所用的MP热模锻压力机就是采用的浮动
镶块的气动摩擦，在离合以及制动系统上具有紧凑简单的构造，并且质量也较小，
转动惯量在冲动部分影响也不大，对离合器的散热功能较为有利，并且由于结构
简单，因此拆装便捷，又能够延长摩擦块的寿命，并且易于保养，摩擦材料的更
换也很容易，无论是制造还是使用成本都相对较低。在装卸以及连接上为了保证
可以增加制动器以及离合器同曲轴之间的可靠度，可以通过楔键进行连接离合
器，而通过胀套进行制动器的连接。相对的在传动扭矩上破擦盘式的离合器结构
较大，这样就会在机械设备的运行过程中产生过量的热量，这样会对摩擦部件的
使用寿命进行缩短，所以需要进行必要的冷却处理，在压盘以及壳体设置水腔是
较为有效的冷却方式，通过循环水带走过量的热。在从动盘窗口中设置安装摩擦
块则是加大了传递扭矩，对摩擦块的表面的磨损的均匀度有一定的保障。
1.1 离合器
大皮带轮作为压力机中的传动主装置，离合器一般都被安置在其上，并且通
过楔键进行和曲轴以及从动盘的固定以及连接，而在大皮带轮于活塞以及气缸盖
的结构上则是通过导向销进行连接，而气缸盖同活塞则是通过销子和压力弹簧进
行连接。电机带着大皮带轮通过三角皮带进行空转，离合气阀此时就会进入空气，
而气缸中则会进入压缩空气，从而活塞会别推动，使得摩擦块和制动盘紧贴，而
此时扭矩就会通过摩擦盘从大皮带轮传递到曲轴，滑块就会在曲轴连杆的带动下
进行往复运动。当离合器的气阀进行排气，活塞就会在压力弹簧的作用下向气缸
盖活动，因此活塞和摩擦块之间就会出现简析，曲轴则失去动力无法运动。在负
荷上，离合器还起到了保险作用，当扭矩超出规定范围时摩擦块就会因打滑而使
得滑块无法产生作用。
1.2 制动器
制动器的主要构造包括了外壳、弹簧以及压力盘和环形活塞以及浮动摩擦
块。一般制動器固定墩位置都在曲轴的左端，连接通过胀套进行，浮动摩擦块则
是被安装在制动圆盘的周围，并且在外壳上还有环形的活塞以及销等结构，在外
部还装有弹簧以及压力盘。制动器由制动器外壳、压力盘、环形活塞、弹簧、浮
动摩擦块等所组成。制动器用涨套固定在曲轴左端上。在制动盘的圆周上安装有
浮动摩擦块。在制动器的外壳上装有环形活塞和销。在制动器的外边装有压力盘
和弹簧。并且由于制动装置的特殊功能会在运行中产生热量，为了保证设备的稳
定性和安全性则需要在其外部以及压力盘结构进行冷却设备的安装，一般都是使
用的水冷却装置。而在行程的控制上，压力盘通常会使用限程套进行限制和控制。
通过键以及螺栓对机身以及制动器进行固定。制动器外壳和压力盘上安装有水冷
却装置。压力盘的行程受限程套来控制。制动器与机身用键和螺栓固定。当制动
器阀进气时，压缩空气进入环形活塞内。环形活塞推动压力盘克服弹簧的力量使
压力盘与浮动摩擦块之间产生间隙，制动器与曲轴脱开。当制动器阀排气时，弹
簧通过压力盘压紧摩擦块产生制动力矩，制动盘使曲轴停止转动。制动器持续工
作时产生的摩擦热量通过水冷装置中的冷却水带走。
2 离合器与制动器的连锁
离合器与制动器按规定顺序协调动作，是保证热模锻压力机正常可靠工作的
先决条件。否则，将会引起离合器和制动器的严重发热和急剧磨损，甚至造成设
备和人身事故。离合器和制动器的协调工作，可以通过气动——电气、或者机械
联锁等方式实现。MP2500 t 热模锻压力机的协调动作是依靠其特有的结构尺寸
和电气控制相结合的方法来实现的。当压力机开始工作时，离合器和制动器将同
时进气，由于制动器的汽缸容积小于离合器的汽缸容积，因此，制动器将先行动
脱开，然后离合器再接合。当压力机停止工作时，将通过调整离合器和制动器各
自空气分配发阀的先后动作时间来控制汽缸的进排气，使离合器先行脱开以后制
动器再制动。
3 摩擦块形状的选择
摩擦块的形状可根据以下原则进行选择：首先，应保证传递足够大的扭矩，
即保证当量摩擦半径足够大；其次，离合器从动盘或制动器内盘上的窗口应便于
加工；还有，摩擦面应符合均匀磨损的原则。由于在摩擦面径向上各点的线速度
不同，半径越大处线速度越大，则其磨损也越快。因此，摩擦表面积的变化应与
径向各点线速度变化相适应，使摩擦块摩擦面的磨损接近于均匀磨损；最后，摩
擦块侧向压强要小，以保证摩擦块装配后不发生变形。在MP2500 t 热模锻压力
机中，制动器选用倒”8”形的摩擦块，以保证摩擦力满足设备工作要求。长圆形
摩擦块由于侧向压强小，窗口易于加工，而离合器摩擦半径较大，因此离合器采
用长圆形摩擦块。
4 结束语
由于中小型热模锻压力机所需传递的扭矩小、制动力矩较小，因而可采用单
盘浮动镶块式离合器与制动器相配合的形式。制造成本低，文章通过对整个传动
的过程分析可以了解到热模锻压力机中离合器的作用是对整个接卸部分工作运
行的可以按照正常的驱动频率予以转动的保证，并且对工作扭矩进行传递，而制
动器的工作则是对曲轴进行停止的，对其停止的时间进行保证，而且，还低滑块
和与滑块相关的零件进行精确的定位，使得在电气以及气动系统因故障停止后得
以保证设备安全。