镗孔车端面自动机床的研究

论文摘要

本文针对AC-HC系列泵体,在全面分析了该系列泵体的结构特征、尺寸精度和技术要求的基础上,通过对现有镗孔车端面机床的深入研究,结合现有技术的优点,研制出了通用高效的镗孔车端面自动机床。国内外各大机床生产商和科研机构均在镗床自动径向进给研究上投入了大量的人力和物力,但至今没有研制出高效、简易、可实现径向自动进给的自动镗床。主要原因是在镗刀径向进给的精确控制上没有找到简易的方法。本文通过对前人研究成果的仔细分析和对现有系列泵体加工工艺的深入研究,提出了采用行星差速机构实现镗刀对镗床主轴的跟随转动,通过步进电机驱动行星轮系的太阳轮转动实现镗刀径向进给位置和速度的精确控制,解决了镗孔车端面机床的最大技术难题。本文完成了该机床的总体方案设计,镗削头可以实现转动和径向进给;工作台可以完成垂向和横向微量调整;通过宝塔形夹具适用全体系列泵体的加工。其中镗头转动采用调速电机驱动,纵向进给采用液压滑台驱动,工作台微调采用丝杠和斜楔手动完成,整台机床采用PLC控制,实现了高效、简易、成本低廉的设计目标。平旋盘是本组合机床的关键部分,它的性能决定了本组合机床的整体性能。本文建立了平旋盘动态系统的数学模型,并利用Simulink软件对其进行仿真分析。刀具在机械加工中与工件直接接触,对加工表面粗糙度和加工硬化有较大影响,而刀具受的力和力矩与其几何角度密切相关。故本文建立了镗刀几何角度的数学模型,并利用大型有限元软件ANSYS对镗刀进行静力和模态分析,得出本设计采用的整体硬质合金镗刀比普通的45号钢镗刀具有更为优越的静力和模态特性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本文研究目的和意义
• 1.2 相关技术的国内外研究现状
• 1.2.1 组合机床技术装备现状与发展趋势
• 1.2.2 壳体零件加工方法
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 镗孔车端面自动机床总体方案设计
• 2.1 镗孔车端面自动机床工艺方案的制定
• 2.2 镗孔车端面自动机床配置型式及结构方案的确定
• 2.2.1 机床配置型式的选择
• 2.2.2 平旋盘传动原理方案的确定
• 2.3 主要参数的确定
• 2.3.1 确定切削用量以及计算各主轴转速
• 2.3.2 确定切削力以及切削功率
• 2.4 组合机床总体设计
• 2.4.1 被加工零件的工序图
• 2.4.2 加工示意图的设计
• 2.4.3 机床联系尺寸图的绘制
• 2.5 本章小结
• 第3章 镗孔车端面自动机床结构设计
• 3.1 平旋盘结构设计
• 3.1.1 绘制平旋盘原始依据图
• 3.1.2 平旋盘传动系统的设计
• 3.1.3 平旋盘通用零件的选择
• 3.1.4 平旋盘专用零件的设计
• 3.1.5 平旋盘总图设计
• 3.2 工作台结构设计
• 3.2.1 绘制工作台工作原理图
• 3.2.2 工作台传动系统的设计及计算
• 3.2.3 工作台总图设计
• 3.3 夹具设计
• 3.3.1 定位支承系统设计
• 3.3.2 夹紧机构设计
• 3.3.3 夹具体底座及夹具总成结构设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于simulink平旋盘动态特性仿真
• 4.1 数学模型的建立
• 4.1.1 二相混合式步进电机的数学模型
• 4.1.2 细分驱动器的数学模型
• 4.1.3 传动系统的数学模型
• 4.2 平旋盘工作阶段动态特性的仿真研究
• 4.3 本章小结
• 第5章 镗刀几何参数建模及有限元分析
• 5.1 镗刀几何参数数学模型
• 5.1.1 坐标系与坐标变换
• 5.1.2 镗刀几何参数表达式
• 5.1.3 镗刀受力分析
• 5.2 镗刀静力分析
• 5.2.1 镗刀实体模型的建立
• 5.2.2 镗刀有限元模型的计算
• 5.2.3 有限元计算结果分析
• 5.3 镗刀模态分析
• 5.3.1 模态分析基本过程
• 5.3.2 计算结果与分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 附图
• 参考文献
• 致谢