CNC高精度全自动旋锻机的设计与研究

摘要

本课题是根据目前我国旋锻技术的发展现状而进行的数控旋锻机的设计研究。旋锻工艺的发展已近百年，是一种非常重要的成型工艺，在机械制造方面的应用尤为广泛。由于现代科学的发展，对产品的质量提出了更高的要求，对生产产品的设备要求有更高的生产效率。传统的旋锻工艺生产效率低、产品的精度不能得到保证，而旋锻机采用数控技术能够改进传统的旋锻工艺。目前我国在数控旋锻技术方面的应用还处于初步阶段，所以研发出一种工艺先进、生产效率高、成型精度高、操作安全的数控旋锻设备，必将为我国的机械制造行业注入新的活力。
　　 本课题的总体方案是在总结国内外旋锻工艺发展的基础上，通过分析设计出数控旋锻机。在研究中，对数控旋锻机的主传动系统及径向进给机构进行设计，对主传动系统中的一些主要构件进行计算校核，主要包括对主轴、支承的刚度计算校核；对旋锻机的锻模机构进行设计，运用Pro/E软件对锻模机构进行三维实体建模，并对锻模机构产生的冲击力进行分析计算；利用ADAMS机械系统动力学分析软件对锻模机构的工作状态进行模拟仿真，从而验证模型在实际工作中是否有干涉现象等，输出锻模机构的冲击力曲线图及其速度、加速度曲线，将仿真分析出的冲击力与计算的冲击力进行分析对比，验证冲击力计算结果是否正确；在得到锻模机构的冲击力的前提下，验证所求的冲击力是否能够满足制件的成型性能要求而不会压断制件；在锻模机构设计的基础上，对锻模机构进行改进，改进锻模机构中压块的截面形状能够改变冲击力的大小，所以重新设计锻模机构中压块的形状。
　　 在全球机械领域高速发展的情况下，提高旋锻设备的生产效率、提高其加工制件的精度，是当前旋锻工艺需要改进的最重要的方面，而数控技术在这些方面具有传统工艺所无可比拟的优点，将数控技术应用在旋锻工艺上是发展的必然趋势，因此数控旋锻工艺的研究具有巨大的现实意义，其应用前景是十分广阔。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1概述

1.2旋转锻造的工作原理简介

1.3国内外锻造技术发展现状

1.4国内外技术发展趋势

1.5课题研究的内容与意义

1.5.1课题研究内容

1.5.2课题研究意义

1.6关键技术及创新点

2数控旋锻机的机械部分设计与计算

2.1数控旋锻机的总体设计

2.2主传动系统的设计

2.2.1主传动系统的整体设计

2.2.2主传动系统设计要求

2.2.3主传动系统的主要技术参数

2.2.4主传动系统电机的选择

2.2.5数控旋锻机主传动系统配置方式

2.2.6主轴的设计

2.2.7主轴支承的选择

2.3径向进给机构的确定

2.3.1径向进给机构电动机的选择

2.3.2联轴器的选择

2.4主轴组件的计算校核

2.4.1初选主轴直径

2.4.2主轴悬伸量的确定

2.4.3主轴前后支承刚度的确定

2.4.4求最佳跨距

2.4.5求主轴的刚度

2.4.6主轴刚度的校核

2.4.7主轴的精度要求

3锻模机构的设计与分析

3.1锻模机构设计的主要技术参数

3.2锻模机构的总体设计

3.3锻模机构的工作原理

3.4锻模机构中各零件的设计计算

3.4.1楔块的设计计算

3.4.2锤头的设计

3.4.3压块的设计

3.4.4转盘的设计

3.5锻模机构的离心力的计算

3.6锻模冲击力的计算

4锻模机构的动力学分析

4.1关键技术原理

4.1.1虚拟样机技术

4.1.2 ADAMS/View简介

4.1.3机械系统动力学建模与求解一般过程

4.2锻模机构建模及模型转换

4.2.1建立几何模型及装配，由文献[26，27]可知

4.2.2模型转换

4.2.3设置工作环境

4.3约束建模

4.3.1建立转盘与大地之间的固定副

4.3.2创建压辊与大地之间的旋转副

4.3.3创建锤头与转盘之间的移动副

4.3.4创建固定块与转盘间的固定副

4.3.5创建锤头与压辊之间的点-曲线副

4.4创建驱动

4.5约束建模时需要注意的几点

4.6模型自由度的检测

4.7细化模型

4.8创建碰撞力

4.8.1接触力模型

4.8.2基于力的接触模型

4.8.3定义锤头与制件之间的碰撞

4.9仿真分析

4.10绘制仿真结果的曲线图

4.11结果分析

5锻模机构的改进

5.1压块的改进

5.2压块的位移曲线设计

6结论与展望

6.1研究结论

6.2研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文