环状孔变截面轧辊数控加工进给系统的设计及应用研究

论文摘要

随着科技的不断进步和制造业的不断发展,非圆截面零件的应用越来越广泛,越来越重要。非圆截面零件能够产生特殊运动规律,适用某些特殊使用场合,但是非圆截面零件由于其独特的形状和型线,加工相对困难。为了能高效的加工出非圆零件,国内外一直对此进行研究。本论文提出了针对环状孔变截面轧辊的专用机床的车削加工方法,设计了一种具有二自由度的运动解耦并联进给机构,实现径向高频进给,并对该机构进行了运动分析及运动仿真。主要研究成果及结论如下: 1.对环状孔变截面轧辊的加工方案进行了分析和比较,确定车削加工方案。非圆截面零件的车削加工具有成本低,效率高等特点,具有很强的竞争力。 2.对轧辊孔型的列表数据进行分析,并用样条拟合的方法得到截面型线,并根据所得到的截面型线进行刀架径向进给的运动特性分析,求出最大速度和最大加速度。 3.进给系统的机构设计,设计出了二自由度运动解耦并联进给机构;进给系统的传动设计,主要是电机,滚珠丝杠,联轴器的选择与校核;进给系统的结构设计,绘出装配图和零件图,供加工使用。 4.利用Pro/E软件对进给运动进行运动仿真,仿真结果与根据轧辊截面型线分析出的运动特性相吻合。 以上的研究结论有助于研究人员更好的了解非圆截面零件的车削加工,为进一步的研究与开发提供了良好的理论基础。

论文目录

• 第一章 绪论
• §1-1 课题的提出及研究意义
• 1-1-1 课题的提出
• 1-1-2 研究意义
• §1-2 本论文的主要研究内容
• 第二章 轧辊加工工艺方案的研究
• §2-1 轧辊零件图典型工艺要求
• 2-1-1 典型工艺要求
• 2-1-2 实体造型
• §2-2 轧辊零件加工工艺方案研究
• 2-2-1 数控铣削方案
• 2-2-2 用成型刀（变径铣刀）范成铣削方案
• 2-2-3 盘铣刀铣削方案
• 2-2-4 车削方案
• 2-2-5 方案的确定及其关键技术
• 第三章 轧辊零件的成型方法与刀架径向进给运动特性
• §3-1 轧辊非圆截面型线的数学描述及成型方法
• 3-1-1 轧辊非圆截面型线的基本特征
• 3-1-2 轧辊截面型线的拟合
• 3-1-3 轧辊型面曲线的生成
• §3-2 刀架径向进给运动特性分析
• 3-2-1 刀架径向进给位移及动力学分析
• 3-2-2 刀架径向进给速度分析
• 3-2-3 刀架径向进给加速度分析
• 3-2-4 最大速度和最大加速度的计算
• 第四章 轧辊加工进给系统的机构设计
• §4-1 通用机床和专用机床的比较
• 4-1-1 通用机床的局限
• 4-1-2 并联机床的特点
• §4-2 非圆零件车削加工刀架驱动机构简介
• 4-2-1 伺服电机加滚珠丝杠
• 4-2-2 电液伺服驱动
• 4-2-3 金属靠模驱动
• 4-2-4 压电陶瓷驱动
• 4-2-5 电磁铁驱动
• 4-2-6 直线电机驱动
• §4-3 轧辊加工进给机构的设计
• 4-3-1 进给机构的方案设计
• 4-3-2 进给机构设计
• 4-3-3 该进给机构的自由度分析
• 第五章 轧辊加工进给系统的方案设计与结构设计
• §5-1 轧辊加工进给系统方案设计
• 5-1-1 加工行程的计算
• 5-1-2 计算电机功率
• 5-1-3 滚珠丝杠的选定及校核
• 5-1-4 联轴器的选择及校核
• §5-2 进给系统的滑台结构设计
• §5-3 连接件的结构设计
• §5-4 滑台的总体设计
• 第六章 机床进给机构的运动仿真
• §6-1 机构运动仿真的应用
• §6-2 基于Pro／Engineer的进给机构运动仿真
• 6-2-1 建立模型
• 6-2-2 机构装配、连接
• 6-2-3 设置驱动
• 6-2-4 设定分析条件进行运动分析
• 6-2-5 结果回放
• 第七章 结论与展望
• 参考文献
• 附录A
• 致谢
• 攻读学位期间所取得得相关科研成果