YM60型农用变速箱孔系加工自动化设备的研发

摘要

农用变速箱各孔的加工质量影响农机换挡平顺、选档力大小、噪声与振动、润滑性能、温升及传动效率。国外企业多用五轴加工中心进行变速箱孔系的加工，设备昂贵、加工成本高且生产效率低。国内企业则多采用普通机床及工人手工操作为主，生产效率低产品质量不高。为解决这一问题，本文采用理论分析与试验对不同工序序列进行研究，制定农用变速箱体加工最优的工艺路线，设计并制造可靠的机械结构与自动化控制系统。本文主要工作与成果如下:
　　(1)针对传统变速箱孔加工所需刀具种类较多、工序流转频繁的问题，本文根据孔加工刀具材料和几何参数，利用软件建模，对其进行有限元结构和模态分析，设计一把复合刀具，把点孔、钻孔、扩孔、铰孔及孔口倒角等工序集中为一道工序，节省加工时间和减小工位转换带来的定位误差。
　　(2)为解决原有手动装夹中存在压板压紧点位置一致性较差、人工操作较繁琐的问题，本文采用数学计算、软件仿真和实际试验的方法分析采用气动、液压夹具等装夹方法对箱体各孔位置精度、尺寸精度的影响。
　　(3)对自动化设备机械部件如机械手上下料装置、螺旋输送装置、工位自动转换装置、夹紧装置进行理论分析，并运用CAE软件进行有限元仿真计算。
　　(4)对电气系统中电器元件的选型通过科学计算完成，编制可靠PLC程序及设计友好的人机界面，经软件仿真、实际应用后设备实现预想功能。
　　(5)攻螺纹时为防止因箱体材料不均匀、切屑堵塞、丝锥磨损等原因而导致的丝锥断裂，在硬件上利用柔性攻丝夹头，在软件上采用伺服系统提供的转矩功能对进给轴速度和主轴转角运动产生的螺距误差进行补偿，并对丝锥磨损状态进行实时监测，对丝锥寿命进行分析、管理。
　　农用变速箱的孔加工的自动化生产线经过一年的运行，部件装配质量大大提升，整机噪音明显降低，换挡更平顺，且维修时零件互换性更强，得到企业一致认可并已推广至相关产业，为推动行业制造水平做出一定的贡献。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景与意义

1．2 研究目标、内容、研究方案

1．2．1 研究目标

1．2．2 研究内容

1．2．3 研究方案

1．2．4 技术路线

1．2．5 工作基础与工作条件

2．1 引言

2．2 拨叉轴孔专机方案拟定

2．3 复合刀具的设计与制造

2．4 定位夹紧分析

2．4．1 定位分析

2．4．2 夹紧分析

2．5 液压系统设计

2．5．1 力的计算

2．5．2 选择液压元件

2．5．3 液压回路设计

2．5．4 液压系统电气控制

2．5．5 液压系统PLC程序设计

2．6 专机安装调试

2．6．1 机械安装

2．6．2 电气改造

2．6．3 加工程序设计

2．6．4 调试

2．7 本章小结

第3章 钻、攻、铰自动化专机设计与制造

3．1 引言

3．2 机械设计及选型

3．2．1 床身设计

3．2．2 工作台设计

3．2．3 单轴滑台设计

3．2．4 夹具夹紧设计

3．2．5 动力头设计与选型

3．2．6 辅助功能设计

3．2．7 设备有限元分析

3．2．8 设备互锁要求

3．3 电气设计及选型

3．3．1 电气设计

3．3．3 变压器选型

3．3．4 接近开关选型

3．3．5 接触器选型

3．3．6 继电器选型

3．3 PLC程序设计

3．3．2 PLC程序设计流程

3．4 伺服系统设计

3．4．1 伺服驱动器说明

3．4．2 伺服驱动器电气连接

3．4．3 伺服参数设置

3．5 人机界面设计

3．5．1 人机界面设计原则

3．5．2 钻、攻、铰专机人机界面设计

3．6 本章小结

4．1 结论

4．2 创新点

4．3 展望

附录

参考文献

致谢