锯切倒角组合机组方案设计及力能参数仿真计算
发布时间：2021-08-06 15:58
随着工业的发展,市场对棒料、管料的需求量越来越大,导致市场对棒料、管料加工的锯切和倒角机床的需求很大。现在对棒料、管料的切断和倒角加工是分开进行的,需要的操作人员较多,且机床占用的场地也较大。为此,本文拟设计一种将锯切和倒角工序组合在一起的锯切倒角组合机组,仅由一套控制系统进行机组的控制,以减少操作人员,减小机床占地面积,降低机床的总制造成本,并提高生产效率和经济效益。首先本文提出了五种锯切倒角组合机组的设计方案,并对方案优劣进行了对比分析。然后从锯切时间和锯片受力的角度设计了锯轴高度,并使用DOFORM-3D软件对锯切过程进行力能参数仿真分析。最后分析了倒角过程并对其力能参数进行仿真。在对锯切过程的分析中,首先推导了净锯切行程和进锯速度的计算公式,然后推导了净锯切时间的计算公式,最后结合锯切力的大小确定合适的锯轴高度。在对锯切过程的仿真分析中,研究了不同工件模型对仿真结果的影响,并提出一种网格划分方法,通过对仿真结果的分析,验证了结果的合理性,并获得锯切过程的力能参数和锯轴电机功率。在对倒角过程的仿真分析中,获得了刀具的力能参数、工件温度场和电机功率,并验证了仿真结果的合理性。通过分...
【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1.1双头倒角机Fig.1.1Doubleheadchamferingmachine
辽宁科技大学硕士学位论文112.锯切倒角组合机组的方案设计单独对棒料锯切和倒角，锯切机和倒角机的上料和下料位置均需留出较大的空间来保证工人的正常通行和物料的运输，这种情况下机器的占地面积较大，且每台倒角机和锯切机均需一个控制系统，控制系统较多。若能把锯切机和倒角机组合为一个机组，并使用一个控制系统进行控制，便能减少控制系统的数量、机器的占地面积和工人的数量，从而降低制造成本。锯切倒角一体化组合机组要求结构简单，便于维修，制造成本低；要尽量保证加工精度高，便于提高市场竞争力；要做到从开始锯切到倒角完成完全自动化，以便于一人能同时管理多台机器，从而降低人工成本；要缩短加工时间，以提高生产率。工件基本参数：被加工材料为长的圆棒料，棒料直径50mm，材料为42CrMo4，要求将长棒料锯切为300mm的短棒料，并对其两端倒2mm的倒角。为此，本文设计了五种锯切倒角组合机组方案，均能实现从锯切到倒角的自动化加工，并能同时对4根棒料倒角，具体如下。2.1机组方案一参照市场上现有的双头倒角机，机组方案一使用对称方式布置。机组配有2台锯切机、2个主轴箱，每个主轴箱含有4个主轴，驱动4个倒角刀盘，能同时对4根棒料倒角。图2.1为机组方案一的1/2剖分示意图。1、锯切机；2、锯切定尺挡板；3、棒料轨道；4、棒料存储仓；5、夹具；6、倒角机刀盘；7、锯切机上料机构；8、倒角机上料兼夹紧机构；9、倒角定位机构。图2.1机组方案一示意图Fig.2.1SchematicdiagramofunitschemeI
2.锯切倒角组合机组的方案设计12未锯切的棒料先由锯切上料机构7上料，由定尺挡板2调节锯切长度，由锯切机1切断，随后棒料由滑送轨道3进入倒角机的棒料存储仓4。倒角定位机构9对棒料定位并固定后，由倒角机上料兼夹紧机构8对棒料进行倒角上料，并协同夹具5夹紧棒料，棒料被夹具夹紧后，倒角定位机构9退回，随后主轴箱驱动刀盘6对棒料进行倒角。倒角结束后倒角机上料兼夹紧机构8退回，棒料落下。图2.2倒角定位机构示意图Fig.2.2Schematicdiagramofchamferpositioningmechanism倒角定位机构如图2.2所示，定位缸能使挡板沿棒料轴向移动，配合定位挡块可调整棒料的轴向位置，挡板伸缩缸可使挡板伸出和缩回，以便对棒料进行定位。2.2机组方案二机组方案二的锯切和倒角是分离的，其布局方式如图2.3所示。长的棒料被锯切为短的棒料后，经传送带运送至倒角机相应位置，由推杆将棒料推入倒角机夹具上方的上料口，随后棒料进入倒角机夹具，倒角完成后由夹具中的推杆将加工完的棒料推出，其加工流程如图2.4所示。图2.3机组方案二示意图Fig.2.3SchematicdiagramofunitschemeII
【参考文献】：
期刊论文
[1]300M超高强度钢车削加工性能仿真模拟分析研究[J]. 郭昌盛,张昌明,王永鑫,申琪. 精密成形工程. 2019(03)
[2]切削用量对车削40CrNiMo切削力影响的仿真研究[J]. 陶亮,刘爱军,陈超,纪斌,潘克强. 工具技术. 2018(03)
[3]基于DEFORM 3D的钛合金高速车削有限元仿真[J]. 张晓,靳伍银. 工具技术. 2017(08)
[4]冷锯在棒材自动化锯切控制上的设计与应用[J]. 唐致远. 通讯世界. 2015(11)
[5]基于ABAQUS的不锈钢锯切仿真研究[J]. 王翌硕,贾晓鸣,王林,邵鸿丽. 工具技术. 2015(05)
[6]型材金属双头锯切机的设计与应用[J]. 寇立峰,韩振宇,刘东海,韩刚,安巧联. 机床与液压. 2015(02)
[7]浅谈平头倒棱机现状及发展[J]. 林键津. 科技信息. 2014(15)
[8]型棒材成品优化锯切自动化算法设计[J]. 刘琪. 可编程控制器与工厂自动化. 2012(07)
[9]金属切削变形本构方程的研究[J]. 刘战强,吴继华,史振宇,赵丕芬. 工具技术. 2008(03)
[10]金属冷切圆锯片在轧钢生产中的应用[J]. 郭继富. 冶金设备. 2005(01)
博士论文
[1]不锈钢加工中切削力分析预测研究[D]. 李炳林.华中科技大学 2012
硕士论文
[1]金属锯切圆锯片的仿生设计[D]. 高知辉.吉林大学 2016
[2]不锈钢材料锯切加工切削规律的研究[D]. 王翌硕.华北理工大学 2015
[3]冷锯机锯片的锯齿结构和锯切工艺参数研究[D]. 黄虎.内蒙古科技大学 2014
[4]切削加工过程与残余应力仿真研究[D]. 施春宇.兰州理工大学 2014
[5]20CrMo材料本构模型及螺旋锥齿轮干切有限元仿真[D]. 龚黎军.中南大学 2012
[6]圆锯机锯切金属过程力能参数计算研究[D]. 林学杰.中南大学 2012
[7]高速自动倒角机研制[D]. 臧福海.合肥工业大学 2012
[8]PLC和组态软件在变电站控制系统中的应用研究[D]. 刘洪春.河北工业大学 2007
[9]叶片精锻过程三维热力耦合有限元模拟[D]. 蔡旺.西北工业大学 2002
本文编号：3326065
【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1.1双头倒角机Fig.1.1Doubleheadchamferingmachine
辽宁科技大学硕士学位论文112.锯切倒角组合机组的方案设计单独对棒料锯切和倒角，锯切机和倒角机的上料和下料位置均需留出较大的空间来保证工人的正常通行和物料的运输，这种情况下机器的占地面积较大，且每台倒角机和锯切机均需一个控制系统，控制系统较多。若能把锯切机和倒角机组合为一个机组，并使用一个控制系统进行控制，便能减少控制系统的数量、机器的占地面积和工人的数量，从而降低制造成本。锯切倒角一体化组合机组要求结构简单，便于维修，制造成本低；要尽量保证加工精度高，便于提高市场竞争力；要做到从开始锯切到倒角完成完全自动化，以便于一人能同时管理多台机器，从而降低人工成本；要缩短加工时间，以提高生产率。工件基本参数：被加工材料为长的圆棒料，棒料直径50mm，材料为42CrMo4，要求将长棒料锯切为300mm的短棒料，并对其两端倒2mm的倒角。为此，本文设计了五种锯切倒角组合机组方案，均能实现从锯切到倒角的自动化加工，并能同时对4根棒料倒角，具体如下。2.1机组方案一参照市场上现有的双头倒角机，机组方案一使用对称方式布置。机组配有2台锯切机、2个主轴箱，每个主轴箱含有4个主轴，驱动4个倒角刀盘，能同时对4根棒料倒角。图2.1为机组方案一的1/2剖分示意图。1、锯切机；2、锯切定尺挡板；3、棒料轨道；4、棒料存储仓；5、夹具；6、倒角机刀盘；7、锯切机上料机构；8、倒角机上料兼夹紧机构；9、倒角定位机构。图2.1机组方案一示意图Fig.2.1SchematicdiagramofunitschemeI
2.锯切倒角组合机组的方案设计12未锯切的棒料先由锯切上料机构7上料，由定尺挡板2调节锯切长度，由锯切机1切断，随后棒料由滑送轨道3进入倒角机的棒料存储仓4。倒角定位机构9对棒料定位并固定后，由倒角机上料兼夹紧机构8对棒料进行倒角上料，并协同夹具5夹紧棒料，棒料被夹具夹紧后，倒角定位机构9退回，随后主轴箱驱动刀盘6对棒料进行倒角。倒角结束后倒角机上料兼夹紧机构8退回，棒料落下。图2.2倒角定位机构示意图Fig.2.2Schematicdiagramofchamferpositioningmechanism倒角定位机构如图2.2所示，定位缸能使挡板沿棒料轴向移动，配合定位挡块可调整棒料的轴向位置，挡板伸缩缸可使挡板伸出和缩回，以便对棒料进行定位。2.2机组方案二机组方案二的锯切和倒角是分离的，其布局方式如图2.3所示。长的棒料被锯切为短的棒料后，经传送带运送至倒角机相应位置，由推杆将棒料推入倒角机夹具上方的上料口，随后棒料进入倒角机夹具，倒角完成后由夹具中的推杆将加工完的棒料推出，其加工流程如图2.4所示。图2.3机组方案二示意图Fig.2.3SchematicdiagramofunitschemeII
【参考文献】：
期刊论文
[1]300M超高强度钢车削加工性能仿真模拟分析研究[J]. 郭昌盛,张昌明,王永鑫,申琪. 精密成形工程. 2019(03)
[2]切削用量对车削40CrNiMo切削力影响的仿真研究[J]. 陶亮,刘爱军,陈超,纪斌,潘克强. 工具技术. 2018(03)
[3]基于DEFORM 3D的钛合金高速车削有限元仿真[J]. 张晓,靳伍银. 工具技术. 2017(08)
[4]冷锯在棒材自动化锯切控制上的设计与应用[J]. 唐致远. 通讯世界. 2015(11)
[5]基于ABAQUS的不锈钢锯切仿真研究[J]. 王翌硕,贾晓鸣,王林,邵鸿丽. 工具技术. 2015(05)
[6]型材金属双头锯切机的设计与应用[J]. 寇立峰,韩振宇,刘东海,韩刚,安巧联. 机床与液压. 2015(02)
[7]浅谈平头倒棱机现状及发展[J]. 林键津. 科技信息. 2014(15)
[8]型棒材成品优化锯切自动化算法设计[J]. 刘琪. 可编程控制器与工厂自动化. 2012(07)
[9]金属切削变形本构方程的研究[J]. 刘战强,吴继华,史振宇,赵丕芬. 工具技术. 2008(03)
[10]金属冷切圆锯片在轧钢生产中的应用[J]. 郭继富. 冶金设备. 2005(01)
博士论文
[1]不锈钢加工中切削力分析预测研究[D]. 李炳林.华中科技大学 2012
硕士论文
[1]金属锯切圆锯片的仿生设计[D]. 高知辉.吉林大学 2016
[2]不锈钢材料锯切加工切削规律的研究[D]. 王翌硕.华北理工大学 2015
[3]冷锯机锯片的锯齿结构和锯切工艺参数研究[D]. 黄虎.内蒙古科技大学 2014
[4]切削加工过程与残余应力仿真研究[D]. 施春宇.兰州理工大学 2014
[5]20CrMo材料本构模型及螺旋锥齿轮干切有限元仿真[D]. 龚黎军.中南大学 2012
[6]圆锯机锯切金属过程力能参数计算研究[D]. 林学杰.中南大学 2012
[7]高速自动倒角机研制[D]. 臧福海.合肥工业大学 2012
[8]PLC和组态软件在变电站控制系统中的应用研究[D]. 刘洪春.河北工业大学 2007
[9]叶片精锻过程三维热力耦合有限元模拟[D]. 蔡旺.西北工业大学 2002
本文编号：3326065
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