异型轧辊数控加工机床模拟设计及运动仿真研究

论文摘要

在当今的工程领域中,非圆截面零件以其独特的优越性,在生产中所占的比例日益增加,为了达到性能要求,其加工精度要求也随之提高。轧辊是轧机的重要部件之一,它是轧机的主要变形工具,直接决定着生产工艺的合理性和产品的经济性,因此加工出满足轧制需要的轧辊是轧钢技术的关键。异型轧辊属于非圆截面零件,能够产生特殊的运动规律,但其孔型形状独特,设计和加工相对困难,成为轧辊研究领域的一个重要课题。本课题主要针对异型轧辊复杂孔型曲面的加工问题,深入研究轧辊孔型曲面的拟合方法和数控机床的传动系统,并对加工工艺进行了分析。本文分析了异型轧辊孔型曲面的特点,根据已知离散点,应用以阿基米德螺旋线方程作基函数的最小二乘法和三次样条拟合方法对轧辊横截面外廓曲线进行拟合;采用数控车削加工方案,分析了数控车床刀具径向进给的运动特性,为制定轧辊零件车削加工工艺提供技术依据;研究非圆截面零件车削进给系统的层次模型,完成了异型轧辊数控加工车床进给系统的结构设计;对机床的进给系统进行运动学仿真,分析位移、速度和加速度曲线的特点和变化情况,并证明曲线拟合方法的可行性;通过研究刀尖的半径补偿方法和异型轧辊数控加工程序编制方法,提出提高机床加工精度的主要措施。以上研究结论不只是针对异型轧辊的加工而提出的,对于其它非圆截面零件的加工同样具有参考意义,为进一步研究非圆截面零件的车削加工提供了良好的理论基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 数控系统的发展
• §1-2 新一代数控机床
• §1-3 轧辊孔型设计的发展
• §1-4非圆截面加工技术的研究与发展
• §1-5课题的提出及研究意义
• §1-6论文的主要研究内容
• 第二章 异型轧辊环状孔型设计及孔型加工方案研究
• §2-1异型轧辊横截面外廓曲线的数学建模及曲线拟合
• 2-1-1 MATLAB简介
• 2-1-2 曲线拟合理论
• 2-1-3 异型轧辊横截面外廓曲线分析
• 2-1-4 异型轧辊横截面外廓曲线拟合
• §2-2 异型轧辊的实体造型
• §2-3 异型轧辊孔型加工工艺方案研究
• 第三章 刀具运动特性分析
• §3-1 进给系统振动分析
• §3-2 径向进给速度分析
• §3-3 径向进给加速度分析
• 第四章 异型轧辊数控加工车床进给系统的结构设计
• §4-1 数控车床进给系统驱动方式的选择
• §4-2 非圆截面零件车削进给系统层次模型
• §4-3 进给系统的实体模型
• 4-3-1 Z轴进给系统模型
• 4-3-2 X轴进给系统模型
• 4-3-3 U轴进给系统模型
• 4-3-4进给系统总装配模型
• 第五章 异型轧辊数控加工车床进给系统的运动仿真
• §5-1 ADAMS简介
• §5-2 数控车床进给系统的加工运动仿真
• 5-2-1 导入CAD模型
• 5-2-2 添加约束
• 5-2-3 加工运动仿真
• 第六章 异型轧辊环状孔型曲面的车削加工工艺
• §6-1 刀尖的半径补偿
• 6-1-1 刀尖半径补偿功能
• 6-1-2 位置偏差分析
• 6-1-3 半径补偿的使用
• 6-1-4 刀尖圆弧半径的测算
• §6-2 加工点的确定
• §6-3 异型轧辊数控加工工艺的编制
• 6-3-1 数控加工的特点
• 6-3-2 数控系统的选择
• 6-3-3 程序编制方法
• 6-3-4 提高数控加工机床的加工精度
• 第七章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果