直角双立柱拉床设计及有限元分析

发布时间：2020-07-29 11:51

【摘要】：拉削加工技术具有高加工精度、高生产效能以及低生产成本等优势,在机床、车辆、船舶和航空航天等领域均得到了广泛的应用。随着当代汽车制造业的迅猛发展,各汽车制造企业对汽车零部件的综合性能提出了更高的要求,而汽车零部件加工设备的综合加工性能是产品质保的关键。立式外拉加工技术因其适用性广、加工效率和加工精度高等特点成为了汽车零部件加工设备的较佳选择。尽管如此,普通的立式外拉床的加工效率、加工精度、操作性能等依然无法满足现代汽车制造业的需求。本文针对传统立式外拉床在加工性能要求方面的不足,研制了一种型号为LG7220 SS-2300的高速直角双立柱立式外拉床。首先,根据客户技术要求和对拉削工艺的原理分析,提出了具有双工位的床体结构设计方案;其次,通过对工件成品的尺寸分析,进行了拉削负载校核,并进一步确定了拉刀长度、机床的行程、主油缸的选型设计及拉削速度;再次,在本团队的机床设计经验基础之上,分别对机床的主体进行了模块化建模,同时,对各个模块作了细节性优化;再者,根据现有模型分别进行了液压和电气部分的配件选型设计;然后,在现有模型的基础之上进行了有限元建模,主要包括固有频率和振动模态分析,瞬时模态下的结构动力学分析,验证了机床模型整体方案的可靠性;最后,通过机床的拉削加工过程和零件质检,分析了机床的运行稳定性和工件质检的合格率,验证了直角双立柱外拉床的实用性。论文主要工作和成果如下:(1)根据传统拉削机床综合加工性能的不足,提出了具有双工位的床体结构设计方案,并通过对工件的结构和尺寸分析、拉削力的校核,确定了机床主要部件的选型设计方案;(2)在机床设计经验的基础上进行了机床各个模块的细化设计,并组建了直角双立柱外拉床整体结构模型、液压和电气部分的配件选型设计,同时确定了拉削速度;(3)通过对所建模型的有限元仿真分析,验证了机床模型整体方案的可靠性;(4)通过实际加工过程中机床的稳定性和工件的生产合格率,验证了机床产品的实用性。
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG57
【图文】：

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第 1 章绪论背景及意义削装备发展现状及趋势拉削装备国内外市场分布技术从上世纪八十年代初产生以来得到了迅速的发展，行业集，形成了一些专业的拉削装备制造企业，如霍夫曼集团（HoffmaaschinenfabrikGmbh（德国斯塔玛机床有限公司）等。国际装备要集中在中国大陆、日版、德国、意大利、中国台湾和美国，主要机床生产国家和地区的机床生产总值为 813.1 亿美元；中国及意大利 5 个国家的机床产值占世界 27 个主要机床生产国家4.15%。其中，中国机床产值达到 238 亿美元，占世界 27 个主要区总产值的 29.27%。

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图 1.2 拉刀示意图高速拉削是近年来较为先进的技术，也是近代以来逐步扩展开来的一门崭新的加工工艺。自从一九五六年美国发表了一份研究报告——关于高速拉削灰铸铁，世界各国很多的单位开始对高速拉削的理论进行了深入的分析，各种新型高速拉床被研发并投入使用。相比于低速拉削，高速拉削更能够提升加工零部件的表面粗糙度、表面质量、刀具寿命和生产效率。高速拉床不仅普遍地应用于汽车、燃气轮机，船舶等核心部件的生产制造，而且在航空发动机方面的加工生产，应用也相当的广泛。1.2 课题国内外研究现状1.2.1 拉床制造技术发展现状立式外拉床一般用来加工平面和各种各样的成形工件外表面，如汽车制动器的钳体和支架；汽车发动机缸盖、缸体、轴承盖、连杆、汽车方向机齿条、汽车传动系统端面器法兰、半圆叉、万向节外环、异形轴承座等零部件。现在国内比较常见的立式外拉床只具备一个床身，拥有单个或两个溜板，仅

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杭州电子科技大学硕士学位论文2.4.2 主要电气元件选型设计（1）PLC 选型根据直角双立柱立式外拉床的性能指标，选用西门子 PLC 作为程序控制。整套由 Siemens S7-1500 PLC 组成的控制系统具体安装示意图如下图所示，该系统主要集成设计了电源模块，CPU 模块，信号模块等，以下对每个模块都有详细的介绍。

【参考文献】