闭式精密冷滚轧机床本体设计与分析

摘要

随着我国航空航天、汽车、石油化工和机械装备制造业的迅猛发展，齿形轴类零件生产品种和需求量的日益增加，对齿形轴精度和机械性能也提出了更高的要求，传统加工方法已无法满足发展的需求。冷滚轧齿形轴具有生产效率高、加工精度高、零件质量好、工作可靠等优点，无疑成为齿形轴加工成形发展的重点研究和发展方向。目前，国内外均为针对细小齿形轴的批量加工，忽略了长粗轴的需求，本文针对无卡轴旋切机驱动辊的生产需求，在原先 C型开式框架无法满足齿形轴精度要求的基础上，提出一种新型闭式冷滚轧机本体结构方案，并对其机床本体进行深入的设计与研究。　　论文根据冷滚轧成形工艺，提出了闭式冷滚轧机床结构设计方案，为保证冷滚轧成形精度，对机床本体关键零部件包括液压缸、同步齿轮、滑台导轨、模具调整机构和顶紧系统等进行了参数设计以及安装加工方面上的建议。根据零部件安装尺寸，确定机床结构参数，并对其强度和刚度进行了力学校核。　　论文根据冷滚轧机床安装及其加工流程，应用Creo对机床本体各零部件进行三维绘制及装配。应用Creo机构运动模块，对冷滚轧本体进行运动学仿真，检查机床各零部件有无碰撞干涉。通过对模具位置分析，为提高效率，对加工流程提出部分建议。　　论文根据齿形轴加工精度，为满足齿形轴齿形综合切向公差、综合径向公差以及齿形轴圆柱度公差要求，利用ANSYS Workbench有限元软件，对冷滚轧机机床本体建立静力学分析模型，对机架、液压缸、滑台、模具进行接触设置后进行三维模拟分析。根据分析结果，对机床结构参数以及预紧力进行调整改进。在满足齿形轴精度要求情况下，以重量最小为目标，齿形轴加工精度为约束，对上下横梁主板以及两侧支撑板进行有限元优化，圆整后得到优化后的合理参数。将结果返回模型中，并根据三维实体模型输出机床及其零部件的二维工程图。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 精密冷滚轧成形工艺概况

1.3 冷滚轧成形设备概述

1.4 国内外发展现状

1.5 开式压力机与闭式压力机的比较

1.6 课题研究的目的及主要内容

第2章 闭式冷滚轧机结构设计

2.1 引言

2.2 冷滚轧机技术参数

2.3 机架结构方案的确定

2.4 驱动方式和同步机构方案的确定

2.5 滑台导轨方案的确定

2.6 模具安装调整方案的确定

2.7 顶料系统方案的确定

2.8 机身强度刚度的力学计算与校核

2.9 本章小结

第3章 机床本体运动学仿真

3.1 引言

3.2 模型建立

3.3 运动仿真

3.4 本章小结

第4章 闭式冷滚轧机本体有限元分析

4.1 引言

4.2 ANSYS Workbench软件简介

4.3 水平垂直方向初步有限元分析

4. 4 初步改进方案

4.5 机床本体参数化研究

4.6 本章总结

结论

附录一 伺服电机具体位置程序表

附录二 机床部件图

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢