硕士论文答辩

1、School of Electromechanical and Automobile Engineering，Yantai University卡盘定心精度与夹紧力研究姓名 ：专业 ：机械工程学 号 ：指导教师 ：2013级硕士研究生学位论文答辩School of Electromechanical and Automobile Engineering，Yantai University报告内容基本概况与研究综述提高卡盘定心精度方法研究卡盘仿真系统开发总结与展望卡盘夹紧力特性研究School of Electromechanical and Automobile Engineering，Yan

2、tai University基本概况与研究综述l国家中长期科学和技术发展规划纲要（国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006202020062020） 高档数控机床与基础制造装备专项：重点攻克数控系统、功能部件的核心关键技术。增强我国高档数控机床和基础制造装备的自主创新能力，实现主机与数控系统、功能部件协同发展，目标是基本满足航天、船舶、汽车、发电设备制造等四个领域的重大需求。l高速切削技术发展迅速，配套功能部件性能不足高速切削技术发展迅速，配套功能部件性能不足切削速度提升，加工效率提高高速切削范围内，切削力随切削速度提高而减小热量排出快，减小内应力和热变形，提高加工精度降低振动对加工精度的影

3、响加工难加工材料l 动力卡盘市场调研动力卡盘市场调研台湾地区品牌产品占50%，欧盟、日本品牌产品占20%，国内自主品牌产品仅占到30%左右德国：SMW（斯美沃）、ROHM（罗姆）、SCHUNK（雄克）、FORKARD（福尔卡特）日本：KITAGAWA（北川）、HOWA（丰和）School of Electromechanical and Automobile Engineering，Yantai University基本概况与研究综述油缸卡盘总体结构常见液压动力卡盘（按传动形式）楔式杠杆式斜齿条式斜柱式球节式涨套式油缸的回转运动转化成卡盘的径向运动School of Electromechan

4、ical and Automobile Engineering，Yantai University基本概况与研究综述形成阶段形成阶段影响因素影响因素影响结果影响结果制造阶段卡盘零件制造误差、零件磨损三爪运动不一致高爪成形阶段高爪成形中模具的倾斜高爪成形中不合理共有油压卡盘夹持弧对中误差不合理的卡爪锥角工件安装动态冗余度、定位面的选择工件的几何误差、卡爪锥角工件重复定位误差工件定心精度卡爪夹持爪-工件接触变形、工件重力三爪夹紧力大小不一致工件的定位误差工作阶段爪-工件的结构刚度不一致爪-工件接触变形不一致定心精度影响因素卡盘夹持工件车削School of Electromechanical an

5、d Automobile Engineering，Yantai University基本概况与研究综述,11cf BJcf TJcf CBcmwr cmr BJr TJr CBFFFFkkkkk主轴转速主轴转速：夹紧力损失系数随主轴转速增大而增加，呈现三个阶段刚度刚度：夹紧力损失随工件刚度增大而增加；随卡盘径向刚度增大而减小工作参数工作参数：夹紧力损失随摩擦系数增大而增加；随楔面角度增大先减小后增加卡盘夹紧力计算模型School of Electromechanical and Automobile Engineering，Yantai University基本概况与研究综述研究内容：l在实验

6、室已有研究基础上，对提高卡盘装配精度方法进行研究l对影响卡盘动态夹紧力的因素进行研究l探究各参数对动态夹紧力仿真的影响l对卡盘仿真系统进行开发研究思路：l采用分组互换法对装配方法进行方案设计l采用有限元方法对卡盘进行仿真l采用实验方法研究摩擦磨损对卡盘的影响l采用有限元二次开发方法进行卡盘专用系统开发School of Electromechanical and Automobile Engineering，Yantai University报告内容基本概况与研究综述提高卡盘定心精度方法研究卡盘仿真系统开发总结与展望卡盘夹紧力特性研究School of Electromechanical an

7、d Automobile Engineering，Yantai University提高卡盘定心精度方法研究清华大学研究内容： 盘体与楔心套的装配间隙是决定卡盘配车后定心精度的主要因素。配合间隙在10m以内，降低19%生产成本。配合间隙对精度影响曲线School of Electromechanical and Automobile Engineering，Yantai University提高卡盘定心精度方法研究原理：原理： 分组互换法是提高装配精度的一种装配方法，是将组成环公差增大若干倍（一般为3倍至6倍），使组成环零件能按经济公差加工，然后再通过零件测量将各组成环按原公差大小分组，按相应

8、组进行装配的方法。School of Electromechanical and Automobile Engineering，Yantai University提高卡盘定心精度方法研究设备名称规格（型号）数控车床CK1440A/PG实验卡盘4台楔式动力卡盘润滑油介质企业自配润滑脂千分表德国马尔测试棒直径32mmSchool of Electromechanical and Automobile Engineering，Yantai University报告内容基本概况与研究综述提高卡盘定心精度方法研究卡盘仿真系统开发总结与展望卡盘夹紧力特性研究School of Electromechani

9、cal and Automobile Engineering，Yantai University卡盘夹紧力特性研究重复夹紧次数050010001500200025003000350040004500夹紧力/KN83.166.356.746.244.143.442.640.23642.9重复夹紧次数500055006000650070007500800085009000夹紧力/KN4239.937.235.233.330.129.126.426.1重复夹紧对卡盘夹紧力影响实验重复夹紧对卡盘夹紧力影响实验实验设备实验设备：众环综合试验机，KT55-200楔式动力卡盘，Gripping Force

10、Tester夹紧力测试仪，测试棒。实验方法实验方法：油缸油压4Mpa，每夹紧测试棒500次测试夹紧力；连续夹紧10次后进行全程无负载运动5次测试夹紧力。School of Electromechanical and Automobile Engineering，Yantai University卡盘夹紧力特性研究接触面表面形貌观察实验：接触面表面形貌观察实验：超声波清洗器 扫描电镜试验台卡盘主要接触面（3对）接触面形貌与能谱图School of Electromechanical and Automobile Engineering，Yantai University卡盘夹紧力特性研究表面形貌

11、观察实验小结：表面形貌观察实验小结：（1）卡盘主要接触面的磨损以磨粒磨损和氧化磨损为主，黏着磨损为辅。（2）对卡盘实际生产使用中提出的建议主要有一下几点：对卡盘主要接触面采取一些提高表面硬度的措施；基爪和楔心套在选材方面考虑硬度高的材料；定期对卡盘进行保养，定期清理卡盘添加润滑剂等。School of Electromechanical and Automobile Engineering，Yantai University卡盘夹紧力特性研究简化模型School of Electromechanical and Automobile Engineering，Yantai University报

12、告内容基本概况与研究综述提高卡盘定心精度方法研究卡盘仿真系统开发总结与展望卡盘夹紧力特性研究School of Electromechanical and Automobile Engineering，Yantai University卡盘仿真系统开发 School of Electromechanical and Automobile Engineering，Yantai University卡盘仿真系统开发School of Electromechanical and Automobile Engineering，Yantai University卡盘仿真系统开发CONFIG:ANSYS界

13、面设定ETYPE:用于选择单元类型MP:定义材料参数MESH:设置单元网格大小LOAD:设置载荷大小SOLVE:核心模块，用于有限元求解生成生成APDLAPDL文件文件：在GUI方式下，每执行一次操作，ANSYS都会将该操作路径相对应的操作命令写入到一个LOG文件中，这个文件就是生成APDL文件的基础。编辑编辑LOGLOG文件：文件：删除显示视角、平移、放大(缩小)和某些存盘命令；确定变化参数，在命令中以变量代替。编写编写APDLAPDL宏：宏：将参数值传递给参数，最终反映在LOG文件中。将宏文件嵌入到ANSYS启动文件中，生成工具按钮。School of Electromechanical and Automobile Engineering，Yantai University总结与展望主要创新点主要创新点：提出了分组互换法的卡盘盘体与楔心套的装配方法，并通过实验验证了该方法的正确性，证明该方法确实能提高卡盘定心精度。工作展望工作展望：（1）卡盘动态夹紧力仿真系统的精度问题。（2）对卡盘磨损分析缺少定量分析。School of Electromechanical and Automobile Engineering，Yantai University研究成果攻读硕士期间成果：攻读硕士期间成果：1陈会金,郭忠,于志强. 双行星动力混合机搅拌桨受力分析J. 化学工程与装备,2014