轴瓦定位唇专用铣床夹具设计
34页 17000字数+说明书+5张CAD图纸【详情如下】
右侧导座.dwg
右后挡板.dwg
定位唇专用铣床总装图.dwg
缓冲器支座.dwg
轴瓦定位唇专用铣床夹具设计论文.doc
铣唇夹具装配图.dwg







摘 要
随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步,数控机床的应用范围还在不断扩大,并且不断发展以更适应生产加工的需要。在现有汽车发动机轴瓦定位唇加工中,所用的设备大多为普通铣床,。我国汽车轴瓦制造技术水平仍较低。其制造工艺发展缓慢,加工装备落后,加工自动化水平低,提高轴瓦寿命和可靠性等技术攻关未能取得突破。
本文在充分调研了国内外轴瓦定位唇专用铣床实际应用的前提下,深入了解和分析了国内外现有的技术特点和发展趋势。随着当今工业设备对精密程度的要求越来越高,机械加工设备的专项专用要求越来越高,且对批量生产和高速生产的需要,这已经越来越制约着当今机械工业的发展。越来越多的专用机械加工设备相继出现。而在中国的机械加工设备的铣床中普通车床没有对各种型号轴瓦铣削用的专业铣床。所以对铣床机型专业方面专用机床的设计和国产化是非常必要的。
关键词 轴瓦定位唇;铣床;结构设计。
Abstract
With surging demand of numerical control machine, and the rapid advance so as satisfy the needs of the production and processing. In the processing of the existing is still relatively low level. The slow development of manufacturing technology, processing equipment is backward, processing the low level of automation, improve bearing life and reliability technology research has failed to make a breakthrough.
Investigation of the subject in bearing bush positioning lip milling in home and abroad under the premise of understanding, analysis of the characteristics and the development tend of the technology, in this article. we present the overall design of the bearing efficiency. We are also based on finite element theory, the use of ANSYS, the dynamic analysis of the main shaft of bearing bush positioning lip milling was analyzed to verify the structural design is reasonalble and reliable.
Bearing bush positioning lip milling in this article is one of the few types of bearing bush positioning lip milling both domestic and overseas at present, it belongs to there are no special lathes which are used to produce bearing bush in China. Moreover, it is expensive to import the same type lathes and the maintenance charge is very high. It is vitally necessary to design and produce special purpose machines by ourselves.
Keywords positioning bearing bush lip, milling, structural design。
目录
摘 要I
AbstractII
第1章 绪论1
1.1 课题研究的背景1
1.2 国内外研究现状2
1.2.1 国外研究现状2
1.2.2 国内研究现状5
1.3 主要工作内容6
第2章 轴瓦定位唇铣床结构设计8
2.1 工艺流程8
2.2 总体设计的基本要求9
2.3 总体结构布局10
2.3.1 总体结构布局原则10
2.3.2 方案的拟定10
2.3.3 基本构成11
2.4 总体结构及工作原理12
2.4.1 总体结构12
2.4.2 工作原理13
2.5 运动和动力分析15
2.5.1 运动分析15
2.5.2 动力分析16
2.3.2电动机功率计算17
第3章 主要结构设计18
3.1.1 滚珠丝杠的设计方案18
3.1.2 机械手的设计方案18
3.1.3 动力箱的设计方案19
3.1.4 本章小结20
第4章 三维软件分析21
4.1 Solidworks软件介绍21
4.2铣削状态研究24
4.3 适应轴瓦的加工范围24
4.4铣床综合分析25
致 谢26
结 论27
参考文献29
本课题轴瓦定位唇专用铣床与现有的普通铣床技术相比,由于整个加工都是全自动化的,各个环节减少了人工的劳动强度因而减少了因人的失误而造成的不必要的错误的发生,避免一些工伤不安全因素的发生;其次,由于整个运行过程均是自动控制,这样可以在加工时使其对每个轴瓦的力量均衡,确保了加工每个轴瓦定位唇的稳定和精度,进而保证了加工出的定位唇的外形一致性,成品率也得到提高。由于本设备从送料到取料,均是自动控制,加工效率大大的提高了,另外采用立式铣的结构,不但可以避免加工屑的影响,而且减小占地面积[1]。
1.2 国内外研究现状
由于机床事业发展已久,有较长的发展历史。国内外对机床的研究非常的深入,涉及的内容非常的丰富。下面介绍一下国内外对机床都做了那些研究。
1.2.1 国外研究现状
国外在机床结构优化、有限元分析、参数化设计方面都有不少研究[2]。美国Catholi大学GBianchi等学者将机床的动态设计与控制相结合[3],Lowa州立大学的J.M.ance与ISU研究中心的T.P.Yeh等学者应用虚拟现实技术进行机床结构的形状优化设计[4],Michigan大学的T.Jiang等在应用有限元法和动态分析的基础上,提出了一种数学模型来模拟机床结构的联接形式,建立整机的模型并对机床结合面的连接件(如焊点、螺栓等)的位置和数量进行拓扑优化设计[5]。 南京航空航天大学的罗辉利用ANSYS有限元分析软件,把卧式(MCH63)加工中心作为研究对象。建立了有限元模型,并对机床的床身、立柱、立滑板等主要结构件进行了动静力学分析研究。还在此基础上对机床进行灵敏度分析,创建和决定了优化模型及需要优化的设计变量,并借助有限元协同仿真功能,对机床展开了多目标优化(如:床身、立柱、立滑板等),从而使机床的动力学性能得到了改善。
1.3 主要工作内容
本课题以轴瓦定位唇专用铣床为研究对象,通过轴瓦定位唇专用铣床设计思想的学习,初步确定本课题对以下几个方面进行了研究和探讨,具体工作内容如下:
1.在去宁波凯达轴瓦有限公司、宁波野龙轴瓦有限公司和上海菲特尔莫古轴瓦有限公司等进行了实地调研的基础上,结合了国内外轴瓦定位唇专用铣床的发展现状和趋势,提出了轴瓦定位唇专用铣床设计方案。
2.通过轴瓦定位唇专用铣床的研究,了解了设计方案的选取和设计方案的最终选取,以及设计过程中应注意的问题从而提高设计的成功率。并对轴瓦定位唇专用铣床的功能进行分析,确定参数范围和主参数,(如:运动参数、动力参数和其他参数)。基于此,初步拟轴瓦定位唇专用铣床的整体设计方案,详细给出了机床的总体结构及工作原理。
3.对SolidWorks的建模、标准件、装配过程和运动仿真进行了概述,并运用SolidWorks三维设计软件建立了整机模型,使我们的设计实体化,并运用其自带的评估功能进行了干涉检查、间距测量等。在此基础上我们利用“时间轨编辑”来做高级的设置,对轴瓦定位唇专用铣床进行运动仿真。
4.基于有限元理论建立了轴瓦定位唇专用铣床的有限元模型,利用ANSYS有限元分析软件,对铣床主轴进行了模态分析,得出了主轴前7阶固有频率与相应的振型,在此基础上还对其做了谐响应分析,得出了铣床主轴的频率位移响应曲线。
目前,国外已对轴瓦定位唇铣床的研究比较多,而国内在这方面的研究特别少,和国外的差距特别大。第2章 轴瓦定位唇铣床结构设计
结构设计是机械系统总体设计过程的基础,合理的结构设计可以节省成本,提高生产率,是实现原理方案的结构化设计。通过结构的总体设计,可以选定机械产品的总体布置和产品的系列化以及各传动部分之间相互联系等。
2.1 工艺流程
全线长约五十五米,除了始末端的上下料,全线无人操作,工作节拍6s,工序间零件传递由智能移载物流系统完成,具备故障自我诊断功能,能柔性加工直径50~150mm的轴瓦,加工精度等级为0.002mm,产品100%在线测量。整条线共有12道工序其工序流程图如图2-1所示。
图2-1 工序流程图
该线涉及的技术领域有三维机械设计、运动仿真、有限元分析、精密制造及集成、程序总线控制、数控技术、触摸屏人机对话、气动、液压、集中负压排屑等。而本文所要完成的是对轴瓦定位唇专用铣床的研究。
2.2 总体设计的基本要求
机床性能优劣的评价指标是技术经济指标,其若干科学、简明、实用的评价指标的基本要求,可归纳为如下几个方面[24]。
本文在充分了解和掌握国内外轴瓦定位唇加工装置的技术现状和发展趋势的基础上,结合汽车发动机轴瓦的工艺和要求,提出了轴瓦定位唇专用铣床的设计方案。根据主要技术要求和相关技术指标,进行轴瓦定位唇专用铣床的功能分析,确定参数范围和主参数,如尺寸参数、运动参数、动力参数和其他参数。完成了轴瓦定位唇专用铣床的总体设计。主要完成了以下工作和研究:
1.在广泛调研的基础上,结合了国内外轴瓦定位唇加工装置的发展现状和趋势,提出了比较独特的轴瓦定位唇专用铣床设计方案。
2.通过轴瓦定位唇专用铣床的研究,了解了设计方案的选取和设计方案的最终选取,以及设计过程中应注意的问题从而提高设计的成功率。并对进行轴瓦定位唇铣削专用加工铣床的功能分析,确定参数范围和主参数,如尺寸参数、运动参数、动力参数和其他参数。基于此,初步拟轴瓦定位唇铣削专用加工铣床的整体设计方案,详细给出了机床的总体结构及工作原理。
3.对SolidWorks的建模、标准件、装配过程和运动仿真进行了概述,并运用SolidWorks三维设计软件建立了整机模型,使我们的设计实体化,并运用其自带的评估功能进行了干涉检查、间距测量等。在此基础上我们利用“时间轨编辑”来做高级的设置,对轴瓦定位唇专用铣床进行运动仿真。
4.轴瓦定位唇专用铣床是一种结构较为复杂、涉及内容比较多、应用潜力较大的机械系统,所以对轴瓦定位唇专用铣床的一些问题还需要更进一步的研究与探讨。为了使轴瓦定位唇专用铣床设计更加可靠、人性化,还需要做一下几方面的工作。
(1)本文只对轴瓦定位唇专用铣床的主要结构进行了设计计算和有限元分析,还有一些问题还需要更进一步的研究与探讨。比如:轴瓦定位唇专用铣床的误差研究和轴瓦定位唇专用铣床的机体的振动对轴瓦定位唇加工装置结构强度、寿命和加工精度的影响等。
(2)要进一步完善轴瓦定位唇专用铣床在有关机电一体化的设计思路,
由于整个运行过程均是自动控制,这样可以在加工时使其对每个轴瓦的力量均衡,确保了加工每个轴瓦定位唇的稳定和精度,进而保证了加工出的定位唇的外形一致性,成品率也得到提高。
参考文献
上海舒勤精密机械制造有限公司.轴瓦定位唇加工装置:中国,200720076958.4[p].2009-01-21[2012-02-15].
Hull,Partiek V.Optimal synthesis of compliant mechanisms using subdivision and commercial FEA[J].American Society of Meehhacal Engineers.2006,128(2):337-348.
E.Rohan,J.R.Whiteman.Shape optimization of elasto-plastic structures and continua[J].Computer Methods in Applied Mechanics and Enginccring.2000(187):261-288.
S.Jayaram,H.Connacher,K.Lyons,Virtual assembly using virtual reality techniques [J]. Comp.Aided Des.29(1997)557-584.
R.J.Chang,T.C.Jiang.Dynamic Model and Response of Robot[J].Manipulators with Joint Irregularities.1993,115:70-77.
杨勇.重心驱动及导轨结合面参数对机床动力学性能的影响[D].硕士学位论文.南京:南京航空航天大学,2010.11-14.
高速铣削加工的现状和发展趋势综述[EB/OL].中国:中国刀具商务网.2010-10-16[2012-02-03]./info/7716.html.
汤文成,易红,幸研.加工中心床身结构分析[J].机械强度,1998,20 (1):11-18.
汤文成,易红.板厚对机床床身动态特性的影响[J].制造技术与机床,1997,3:23-26.
纪国伟.无心外圆磨床结构分析结构动态分析与优化设计研究[D].硕士学位论文.南京:东南大学,2006.
罗辉.同步双驱精密卧式加工中心优化设计[D].硕士学位论文.南京:南京航空航天大学,2009.
濮良贵,纪名刚.机械设计[M].北京:高等教育出版社,1999:14-18.
吴伟华.大型节筒坡口数控等离子束加工专机设计硕士学位论文.哈尔滨:哈尔滨理工大学,2008.12-15.
段铁群.机械系统设计[M].北京:科学出版社.2010:5-52.
张树森.机械制造工程学[M].沈阳:东北大学出版社,2001:35-40.
孙靖民,米成秋.机械结构优化设计[M].哈尔滨工业大学出版社,
姜旭升.炭块平面铣床有限元分析及优化设计[D].江苏大学硕士论文.2009.
张宏.欧式木窗生产线专用推台铣床设计及理论研究[D].东北林业大学硕士论文.2005.
万宏强,白婕静,李晓明.PM500平面磨床主轴的模态分析[J].煤矿机械,2007,30(6):136-139.
尚晓江,邱峰,赵海峰等.ANSYS结构有限元高级分析方法与范例应用[M].北京:中国水利水电出版社.2008.
Ghanem R.Stochastic Finite Elements with Multiple Random Non Gaussian properties[J].Journal of engineering mechanica1,2001,125(1):26-40.
Liu Tao,Yang Fengpeng.Proficient in ANSYS[M].Beijing:Tsinghua University Press,2008.