AWC机架现场扩孔机设计【优秀毕业论文 答辩通过】

需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 摘 要 解决 攀钢热轧板厂三期技改工程（立辊轧机宽度自动控制系统（ 改造后，需对现有的立辊轧机机架进行扩孔，以便安装长行程伺服油缸。立辊轧机机架扩孔如果送入设备制造厂进行加工，质量保证可靠，但机架还原难于保证安装质量、精度 。为了降低技改工程费用，决定在立辊轧机现场对机架进行扩孔加工。 经过潜心研究，结合现场实际情况设计专用扩孔设备 专用镗床。再 结合专用设备的扩孔工艺 ，提出了切实可行的解决方案，该方案具有经济、实用、可行等特点。 设计的特色：解决了现场安装及镗杆的刚度问题； 满足了扩较大孔的要求 ；此专用设 备镗刀系统采用卧式镗床的平旋盘结构，可方便调整刀具切削深度；导轨采用组合式导轨，使运动平稳，安装便捷；支撑采用组合机床型式支撑，便于拆卸安装，可大大提高生产率 。 关键词 专用设备 ， 专用镗床 ， 加工效率 ， 工艺实验 攀枝花学院本科毕业设计 (论文 ) 对应的 纸 14951605 或 1304139763 is an up . t to of a to to is it it t To to - In of a is of as of is is 枝花学院本科毕业设计 (论文 ) 目录 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 目 录 摘 要 I 绪 论 1 计目的和意义 1 孔技术要求 1 解决的问题 1 计项目的发展情况 2 计原理 2 2 总体设计 3 体设计原则 3 艺分析 3 体方案的比较 3 杆的安装形式 3 给方式 4 降运动形式 4 床运动的分配 4 择传动形式和支撑形式 4 3 力能参数计算 6 削用量的选择及转矩、功率的确定原则 6 佳切削用量的选择 6 有镗孔工艺参数 6 削切削速度、扭矩和切削功率公式 7 要镗削参数的计算 7 择电机 9 4 扩孔机传动系统设计 10 定总传动比 10 配传动装置的传动比 10 算总的机械效率 11 算传动装置各轴的运动和动力参数 11 传动设计 12 攀枝花学院本科毕业设计 (论文 ) 目录 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 动斜齿轮的设计计算 14 定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 14 齿面接触强度设计 14 何尺寸计算 17 算轴间圆柱斜齿轮 18 轮的结构设计 18 的结构设计 18 设计的主要内容 18 的材料 19 的设计计算 19 扭转强度初步估算轴径 19 的机构设计 20 轴上的载荷 21 弯扭合成应力校核的轴的强度 22 确校核轴的疲劳强度 23 轴进行设计 25 所有选用键进行强度校核 30 承受较 大载荷的圆锥滚子轴承进行校核 31 刀系统设计 33 刀头 33 杆选择 34 体的结构设计 34 5 导轨设计 37 6 镗刀强度及镗杆的稳定性验算 39 7 工艺试验 43 结 论 44 参 考 文 献 45 附录 A: 辊轧机机架加工工序图 46 附录 B: 辊轧机机架加工工序图 47 致 谢 48 攀枝花学院 本科 毕业设计 (论文 ) 1 绪论 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 1 绪 论 计目的和意义 攀枝花新钢 钒股份有限公司为了适应钢铁市场需求，实现了全连铸，热轧系统进行了大规模的改造，以提高热轧产品质量、成材率和作业效率，以及为冷轧提供高 质量的原料，同时提高热轧产品的市场占有率。为了提高热轧板的外观 增强带钢的市场竞争力，决定在热轧板厂三期技改工程中，对现有的 辊轧机进行改造增添宽度自动控制系统（ 使热轧带钢产品质量达到国内先进水平。 立辊轧机宽度自动控制系统（ 造用长行程伺服液压缸替代原电动机械侧压系统，为保证缸的行程满足原侧压轧辊位置变化要求，在安装伺服油缸位置，需对现有的立辊轧机机 架孔进行扩孔，以便安装长行程伺服油缸。 立辊轧机机架扩孔实施方案 比较突出，如果拆除 ，送入设备制造厂进行加工，质量保证可靠，但机架还原难于保证安装质量。为了降低技改工程建设费用，决定在立辊轧机现场对机架进行扩孔加工。 为了采用经济实用的方案解决机架现场扩孔，结合现场实际情况设计专用扩孔设备，再结合专用设备编制详细的扩孔工艺，提出了切实的解决方案，该方案具有经济、实用、可行等特点。 孔技术要求 辊轧机机架：所加工孔从 300孔至 520实际长度292下孔中心距 1500与油缸间隙单边 5 辊轧机机架 下孔相对地面标高为 +200孔标高为 +1700装面标高为 辊轧机机架：所加工孔从 260大到 420的实际长度108下孔中心距 1240孔与油缸间隙单边 5 辊轧机机架 下孔相对地面标高为 +320孔标高为 +1560装面标高为 解决的问题 如何对较大孔进行扩孔，刀杆系统的稳定性；现场条件的限制问题；由于机架未拆卸下来只能在机器上加工扩孔，必须考虑现场空间大小问题 ,以及专用镗床的生产成本问题 。 攀枝花学院 本科 毕业设计 (论文 ) 1 绪论 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 计项目的发展情况 专用镗床主要用于特殊孔的加工，结构简单，应用范围较广。国内外专用镗床主要向标准化、高精度、高生产率方向发展，以适应复杂多变的生产环境。 计原理 该专用镗床主要由刀具系统、变速装置、动力装置构成。 镗刀可分为镗刀头和镗刀块。 镗杆按支 撑形式分为悬臂式和双支撑式镗杆。 变速装置可由齿轮变速或电机无极变速装置构成，本课题考虑到机械结构及成本因素，选用齿轮组变速。 动力装置主要由各类电机供给。 本设计根据现有坐标镗床及相关组合机 床综合设计利用刀具在导 轨上做进给运动， 导 轨类似 轨。利用组合支架提供不同高度的孔加工。 攀枝花学院 本科 毕 业设计 (论文 ) 2 总体设计 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 2 总体设计 体设计原则 采用成熟的经验或经分析实验验证了的方案；结构简单，零部件数量少；多用标准化、通用化零部件；重视维修性，便于检修、调整、拆换；重视关键零件的可靠性和材料选择；充分运用故障 分析成果，及时反馈，尽早改进。 艺分析 设计主要参数 辊轧机机架：所加工孔从 300孔至 520实际长度292下孔中心距 1500与油缸间隙单边 5 辊轧机机架：所加工孔从 260大到 420的实际长度108下孔中心距 1240与油缸间隙单边 5 由于加工孔和加工余量较大，并且只能在现场机器上进行扩孔，普通扩孔钻及通用性镗床无法满足加工要求，需要利用专用镗床进行扩孔，可利用多次进刀完成大余量的切削。 体方案的比较 杆的安装形式 刀杆的形式及卧式镗床的工艺范围如图： 刀杆的安形式： 刀杆直接装于主轴之上。 刀杆安装在平旋盘上。 比较以上方案的优缺点： 此方案对主轴的旋转精度、刚度、承载能力要求较高 ， 刀具的最 大伸长量需达到 292有较大不稳定性，且刀杆较粗，且重力作用较大，将产生较大挠度，影响加工精度。 此方案因刀杆与主轴不同轴，则产生一定的离心力，不能达到动平衡，但可利用加配重的方法，解决这一问题；又因平旋盘的质量较大一些，具有惰轮的作用，储备一定的动能，不易在加工条件发生变化时停转，刀具能方便装夹，容图 式镗床的工艺范围 攀枝花学院 本科 毕 业设计 (论文 ) 2 总体设计 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 易调整长度，能实现一把刀具加工，并使刀具的径向伸出长度缩短，对主轴的性能要求降低，主轴只须传递一定的转矩即可，刀杆具有 较强的刚度。 给方式 进给方式可分为：机械传动进给，手动进给。 由于此专用扩孔机，为现场改造设备时使用，不直接用于工厂生产，为节约成本，简化变速 机构，采用手轮进给方式，通过对铁屑颜色的判别，调试每刀进给 的最佳进给量。 按铁屑颜色、形状酌情调整速度；当采用高速钢镗刀正常切削钢材时，切屑应成白色，切屑呈蓝色时说明切削速度选高了；使用 硬质合金镗刀切削时，正常的切屑应呈蓝色，当出现火花时说明切削速度选高了，出现黑色切屑则是 切削速度未 选足。 降运动形式 升降运动选择：可利用 滑座 在立柱 导 轨 上进行上下升降运动，由于为垂直运动且重力较大，人工较为吃力， 需 采用电机驱动， 这样将增加扩孔机的复杂性，自身重量及生产成本。 由于四个孔具有固定高度位置，可利用 工厂中经常使用的支架设备，变 换不同的高度位置；使主轴箱水平放置于道轨上，可使安装更加容易，导 轨刚度更高，由于部分孔的高度较高，需增加辅助支撑，提高支撑刚度；这样设计将大大简化设备、降低重量。但生产时间因安装支架而有所增加。 床运动的分配 由于现场 机架固定不动，因此在镗孔时，进给和升降运动必须由刀具运动完成 ，这样将影响加工精度，一般情况为刀具只做切削运动，而工件进给实现金属切削，但本设计中属于特殊情况，需增加机床刚度，提高加工质量 。 择传动形式和支撑形式 为了简化机床结构、 降低生产成本， 采用交流异步电机驱动机械装置传动，它具有传递功率大，变速范围较广，传动比准确、工作可靠等优点。电机与主轴箱之间利用带轮连接，具有过载保护、 减小振动等优点；电机安装于主轴箱外部，可减少热源传递热量到主轴箱影响加工精度。 机床形式采用卧式结构，其结构类似于 座，可便于安装，其结构具有较高的刚度。 攀枝花学院 本科 毕 业设计 (论文 ) 2 总体设计 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 综上，主轴箱的大致结构类似与普通镗铣头结构，如图 示。 扩孔机 布置情况如 图 示， 此方案结构简单紧凑 ，能满足现场的加工要求，当加工下孔时，移去支撑中箱，加工上孔时加上中箱；当加工 另外两个孔时可在底座的下面加钢板以满足孔的位置要求 ，不用更换刀具，能快速实现径向进给 。 补充说明，由于皮带暴露于主轴箱外部，为保证操作人员安全，需加防护罩。 图 铣削头 图 孔机原理图 攀枝花学院 本科 毕业设计 (论文 ) 3 力能参数计算 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 3 力能参数计算 削用量的选择及 转矩、功率的确定原则 镗削用量的选择 原则 镗削用量直接影响 被加工孔的镗削质量和生产效率，对镗削用量的选择应尽量的选择 合理 、 先进。镗用量与工件材料 及几何形状、工序精度要求、机床、刀具 工件系统刚度和冷却情况等许多因数有关。 吃刀深度 走刀次数的多少直接影响加工时间，因此粗镗时，吃刀深度应尽可能取大。本设计中选 进给量 f 的选择同吃刀深度类似，粗加工时主要考虑切削效率。 切削速度可以凭经验，根据孔径大小、材质情况来选择，亦可以按工件材料的硬度值， 选定的吃刀深度、进给量和选取的刀具寿命计算出来。 佳切削用量的选择 有镗孔工艺参数 根据现有的镗孔工艺参数， 通镗床偏心盘加工孔可以加工到 550轴电机功率为 615通镗床偏心盘加工孔可以加工到 950镗杆加刀罐可以加工到 700 参考 表 105镗削用量 表 件材料 工序 / ( / )f mm r ()pa 低碳结构钢 粗镗 30 70 6 高碳结构钢 粗镗 30 70 4 查 表 1削用量 表 具材料 工件材料 工序 / ( / )f mm r ()pa 硬质合金 钢、铸钢 粗镗 40 60 1 5 8 查 表 1硬质合金车外圆纵车切削用量及功率 表 具材料 工件材料 ( / )f mm r / ()mP 素结构钢 素结构钢 枝花学院 本科 毕业设计 (论文 ) 3 力能参数计算 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 综上，选取f mm r ， 当 260D 选取最佳切削速度4 0 / m i n 0 . 6 7 /cv m m s。 削切削速度、扭矩和切削功率公式 查 表 1钻孔、扩孔和铰孔切削速度计算公式 表 件材料 刀具材料 切削速度 （ m/s） 碳素结构钢、合金结构钢 0 7 ( )b G P a . 600 . 7 5 0 . 2 5 0 . 2 0 . 32 0 . 6 a f查 表 1钻孔、扩孔和铰孔的轴向力、扭矩和切削功率计算公式 表 件材料 刀具材料 扭矩（ 切削功率（ 碳素结构钢、合金结构钢 0 7 ( )b G P a 硬质合金 . 7 5 0 . 8 0 . 9 509 . 8 1 0 . 8 4 d a f k 02d 要镗削参数的计算 当 260D 时， 转力矩 0 . 7 5 0 . 8 0 . 9 509 . 8 1 0 . 8 4 d a f k查表 1使用条件变换时的轴向力和扭转修正系数 查得 ， ， 1， 。 1 . 7 4 1 . 3 3 1 0 . 8 4 0 . 8 9 8m m f o v x m w fk k k k k 0 . 7 5 0 . 8 0 . 9 509 . 8 1 0 . 8 4 d a f k （ 参见 式 1 即 0 . 7 5 0 . 8 0 . 9 508 . 2 4 d a f k0 . 7 5 0 . 8 0 . 9 58 . 2 4 2 6 0 5 0 . 5 1 0 0 0 . 8 2 0 . 8 9 8 8 9 8 . 4 9 切削力0 02 2 8 9 8 . 4 9 69110 . 2 6 0 （参见 式 1 由于此切削为恒 功率切削 ,可根据以下公式初步确定所需的切削功率。 02 2 8 9 8 . 4 9 0 . 6 7 4 . 6 3260k （ 见 式 1 01 0 0 0 6 0 6 0 0 0 0 0 . 6 7 4 9 / m i （式 当 520D 时 由于利用手动调整进给速度达到恒 功率切削，且转速相同可求出切削速度。 11 5 2 0 1 7 2 1 . 3 3 4 /1 0 0 0 6 0 6 0 0 0 0m s （式 由于为恒功率切削 攀枝花学院 本科 毕业设计 (论文 ) 3 力能参数计算 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 112 114 . 6 3 5 2 0 8 9 9 . 4 22 2 1 . 3 3 4 根据 0 . 7 5 0 . 8 0 . 9 509 . 8 1 0 . 8 4 d a f k得 0 . 9 50 . 7 5 0 . 819 . 8 1 0 . 8 4 a k （ 见 式 1 0 . 9 50 . 7 5 0 . 88 9 9 . 4 29 . 8 1 0 . 8 4 5 2 0 5 0 . 8 9 80 . 2 8 9 5 /m m r 切削力0 12 2 8 9 9 . 4 2 3 4 5 9 . 30 . 5 2 计算轴向力和径向力 查 表 24 车镗时的切削力及切削功率的计算公式 切削力 8 1 ( 6 0 )z F p a f v k （ 见 式 2 背向力 8 1 ( 6 0 )F F Fy y y p a f v k（ 见 式 2 进给力 8 1 ( 6 0 )F F Fx x y p a f v k （ 见 式 2 表 削力270背向力199进给力 294由于机架 材料的性能如下 : , , , 200s , 400b , 25 。可根据以下条件选择系数。 查 表 24钢和铸铁的强度和硬度改变时切削力的修正系数 加工材料为结构钢和铸钢时 ()0 7 刀具为硬质合金， 0 8b G P a 时 ， 。 查 表 24加工铸铁及钢时刀具几何参数改变时切削力的修正系数。 刀具为硬质合金时 ， 攀枝花学院 本科 毕业设计 (论文 ) 3 力能参数计算 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 综 上，可求得 ( ) 0 . 50 . 6 3 7 m F k r K 1 . 3 50 . 4( ) 0 . 5 0 . 2 6 6 80 . 6 3 7 ( ) 1 . 1 70 . 6 3 7 x m F k r F K 1 . 00 . 4( ) 1 . 1 7 0 . 7 3 4 70 . 6 3 7 当 260D 时， 0 . 9 0 . 6 0 . 39 . 8 1 1 9 9 5 0 . 5 ( 6 0 0 . 6 7 ) 0 . 2 6 6 8 4 8 2 . 9 4 1 . 0 0 . 5 0 . 49 . 8 1 2 9 4 5 0 . 5 ( 6 0 0 . 6 7 ) 0 . 7 3 4 7 1 7 0 9 . 6x 当 520D 时， 0 . 9 0 . 6 0 . 39 . 8 1 1 9 9 5 0 . 2 9 ( 6 0 1 . 3 3 4 ) 0 . 2 6 6 8 2 8 2 . 2 9y 1 . 0 0 . 5 0 . 49 . 8 1 2 9 4 5 0 . 2 9 ( 6 0 1 . 3 3 4 ) 0 . 7 3 4 7 9 8 8 . 4 9x 择电机 由于机床内部结构未定，可按下式粗略估 算主电机功率。 主 总（式 3 总 为机床总的机械效率，主运动为旋转运动的机 床， 总 构较简单和主轴转速较低时 总取大 值。根据本设计的特点选择 总 4 . 6 3 5 . 4 4 70 . 8 5PP k w 切主 总根据上述计算选择初选电机。 选择型号为 机，额定功率为 载转速为 960r/步转速为 1000 r/动惯量为 kg m ,净重为 85 攀枝花学院 本科 毕业设计 (论文 ) 4 扩孔机传动系统设计 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 4 扩孔机传动系统设计 根据设计要求传动原理图，如图 定总传动比 由电机满载转速为 960r/恒定切削转速 49r/： 总传动比 960 1 9 . 5 9 2 049i 。 主轴箱采用二级齿轮传动，在 设计机床传动时，为防止传动比过小 造成从动轮太大，增加变速箱的 尺寸，一般限制最小传动比为，螺旋圆柱齿轮，综合选择圆柱斜齿轮传动，选择传动比 。 配传动装置的传动比 在主轴箱内，从电机到主轴 通过带轮传动， 可使机床结构更加紧凑，传动更加平稳 ， 利用平均分配传动比及尽量减小主轴箱尺寸、降低加工难度， 选择两对圆柱 斜齿轮传动，一普通 V 带传动 ， 并选择 V 带传动比为： 。 查 表 41 ，常见 机械传动的主要性能 表 型 传递功率 （ 速度(m/s) 效率 传动比 普通带轮传动 500 25 30 4 图 孔机传动原理图 攀枝花学院 本科 毕业设计 (论文 ) 4 扩孔机传动系统设计 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 二级减速器 50 5 40 40 算总的机械效率 滚动轴承（每对）传动效率 柱齿轮（每对）传动效率 式） 式） 普通 V 带传动 算 从电机轴到主轴的传动效率分别为： 01 12 0 0 23 0 0 34 0 0 420 . 9 6 0 . 9 7 0 . 9 8 0 . 8 2 总 （式 4 算传动装置各轴的运动和动力参数 （ 1） 各轴转速 （以下三轴为主轴箱内传动轴） 轴 0960 3 0 0 / m i 2 轴 1250 1 2 0 / m i 5 轴 2120 4 8 / m i 5 根据以上计算，更改第 3 节力能参数所确定的转速 49 / 为4 8 / m 。 （ 2） 各轴输入 功率 轴 01 5 . 5 0 . 9 6 5 . 4 3 9 k w 轴 12 5 . 4 3 9 0 . 9 7 0 . 9 8 5 . 1 7P P k w 轴 23 5 . 1 7 0 . 9 7 0 . 9 8 4 . 9 1 5P P k w 镗杆 34 4 . 9 1 5 0 . 9 7 0 . 9 7 4 . 6 2 4 5P P k w 镗 杆（ 3） 各轴输入转矩 电动机轴输出转矩 5 . 59 5 5 0 9 5 5 0 5 4 . 7 1960dd （式 2 轴 0 0 1 5 4 . 7 1 3 . 2 0 . 9 6 1 6 8 i N m 攀枝花学院 本科 毕业设计 (论文 ) 4 扩孔机传动系统设计 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 轴 1 1 2 1 6 8 2 . 5 0 . 9 7 0 . 9 8 3 9 9 . 4 4 i N m 轴 2 2 3 3 4 3 9 9 . 4 4 2 . 5 0 . 9 7 0 . 9 8 0 . 9 7 0 . 9 7 8 9 3 . 1 7 i N m 传动设计 设计要点 a) 设计所需的原始数据主要是： 工件条件及对外轮廓尺寸、传动位置的要求；原动机种类和所需的传动功率；主动轮和从动轮的转速等。 b) 设计计算需确定的主要内容是： V 带传动的型号、长度和根数；中心距、安装要求对轴的作用力；带轮直径、材料、结构尺寸 和加工要求等。 c) 设计时应注意检查带轮尺寸和传动装置外轮廓尺寸的相互关系。 d) 带轮结构形式主要由带轮直径大小而定。 e) 应计算出初拉力以便安装时检查张紧要求及考虑张紧方式。 带 传动设计计算 查 表 148以下带传动设计所查图表均来自 14） ，普通 V 带和基准宽度制窄 V 带设计计算（摘自 。 1） 设计功率 根据工作情况由表 8得工况系数 11 5 . 5 5 . 5 P k w （式 2） 选择带型 根据 0 9 6 0 / m 由 图 8择 A 型皮带。 3） 确定传动比 根据机械系统传动比 分配 。 4） 小带轮