MKZ84125軋輥磨床軸承箱體翻轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)計開題報告.doc

無錫太湖學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題目：MKZ84125軋輥磨床軸承箱體翻轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)計機械系機械工程及自動化專業(yè)學(xué)號：0923226學(xué)生姓名：吳佳指導(dǎo)教師：尤麗華（職稱：副教授）（職稱：）2012年11月25日課題來源本課題來自于無錫上機磨床有限公司的生產(chǎn)實際。該公司設(shè)計生產(chǎn)的自動數(shù)控軋輥磨床在磨削工作輥的過程中，兩端的軸承箱體會與砂輪架發(fā)生干涉，而頻繁的裝卸軸承箱體則會使加工過程變得繁瑣。為了解決這個問題，本課題要設(shè)計一個軋輥磨床翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，在磨削工作輥時將軸承箱體翻轉(zhuǎn)90，既避免了在加工過程中軸承箱體和砂輪架干涉，又保證了加工的效率?？茖W(xué)依據(jù)（包括課題的科學(xué)意義；國內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；應(yīng)用前景等）十八世紀30年代，為了適應(yīng)鐘表、自行車、縫紉機和槍械等零件淬硬后的加工，英國、德國和美國分別研制出使用天然磨料砂輪的磨床。這些磨床是在當時現(xiàn)成的機床如車床、刨床等上面加裝磨頭改制而成的，它們結(jié)構(gòu)簡單，剛度低，磨削時易產(chǎn)生振動，要求操作工人要有很高的技藝才能磨出精密的工件。1876年在巴黎博覽會展出的美國布朗-夏普公司制造的萬能外圓磨床，是首次具有現(xiàn)代磨床基本特征的機械。它的工件頭架和尾座安裝在往復(fù)移動的工作臺上，箱形床身提高了機床剛度，并帶有內(nèi)圓磨削附件。1883年，這家公司制成磨頭裝在立柱上、工作臺作往復(fù)移動的平面磨床。1900年前后，人造磨料的發(fā)展和液壓傳動的應(yīng)用，對磨床的發(fā)展有很大的推動作用。隨著近代工業(yè)特別是汽車工業(yè)的發(fā)展，各種不同類型的磨床相繼問世。例如20世紀初，先后研制出加工氣缸體的行星內(nèi)圓磨床、曲軸磨床、凸輪軸磨床和帶電磁吸盤的活塞環(huán)磨床等。自動測量裝置于1908年開始應(yīng)用到磨床上。到了1920年前后，無心磨床、雙端面磨床、軋輥磨床、導(dǎo)軌磨床，珩磨機和超精加工機床等相繼制成使用；50年代又出現(xiàn)了可作鏡面磨削的高精度外圓磨床；60年代末又出現(xiàn)了砂輪線速度達6080米/秒的高速磨床和大切深、緩進給磨削平面磨床；70年代，采用微處理機的數(shù)字控制和適應(yīng)控制等技術(shù)在磨床上得到了廣泛的應(yīng)用。隨著高精度、高硬度機械零件數(shù)量的增加，以及精密鑄造和精密鍛造工藝的發(fā)展，磨床的性能、品種和產(chǎn)量都在不斷的提高和增長。磨床是各類金屬切削機床中品種最多的一類，主要類型有外圓磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床、無心磨床、工具磨床等。外圓磨床是使用的最廣泛的，能加工各種圓柱形和圓錐形外表面及軸肩端面的磨床。萬能外圓磨床還帶有內(nèi)圓磨削附件，可磨削內(nèi)孔和錐度較大的內(nèi)、外錐面。不過外圓磨床的自動化程度較低，只適用于中小批單件生產(chǎn)和修配工作。內(nèi)圓磨床的砂輪主軸轉(zhuǎn)速很高，可磨削圓柱、圓錐形內(nèi)孔表面。普通內(nèi)圓磨床僅適于單件、小批生產(chǎn)。自動和半自動內(nèi)圓磨床除工作循環(huán)自動進行外，還可在加工中自動測量，大多用于大批量的生產(chǎn)中。平面磨床的工件一般是夾緊在工作臺上，或靠電磁吸力固定在電磁工作臺上，然后用砂輪的周邊或端面磨削工件平面的磨床；無心磨床通常指無心外圓磨床，即工件不用頂尖或卡盤定心和支承，而以工件被磨削外圓面作定位面，工件位于砂輪和導(dǎo)輪之間，由托板支承，這種磨床的生產(chǎn)效率較高，易于實現(xiàn)自動化，多用在大批量生產(chǎn)中。工具磨床是專門用于工具制造和刀具刃磨的磨床，有萬能工具磨床、鉆頭刃磨床、拉刀刃磨床、工具曲線磨床等，多用于工具制造廠和機械制造廠的工具車間。砂帶磨床是以快速運動的砂帶作為磨具，工件由輸送帶支承，效率比其他磨床高數(shù)倍，功率消耗僅為其他磨床的幾分之一，主要用于加工大尺寸板材、耐熱難加工材料和大量生產(chǎn)的平面零件等。專門化磨床是專門磨削某一類零件，如曲軸、凸輪軸、花鍵軸、導(dǎo)軌、葉片、軸承滾道及齒輪和螺紋等的磨床。除以上幾類外，還有珩磨機、研磨機、坐標磨床和鋼坯磨床等多種類型。由于長期以來對新技術(shù)的應(yīng)用相對滯后，國內(nèi)機床產(chǎn)品的總體技術(shù)水平比之先進國家同類型機床還有著相當大的差距，勞動生產(chǎn)率低下，在國際市場中競爭力不足，經(jīng)濟效益不高。在國外高檔機床大舉進攻中國市場的情況下，我們只有以積極的姿態(tài)面對這一嚴峻的形勢。盡快應(yīng)用先進的設(shè)計技術(shù)，能快速開發(fā)出結(jié)構(gòu)合理、自動化水平高、加工精度高、低振動、低成本的機床新產(chǎn)品響應(yīng)市場，我國的機床工業(yè)才有出路。為了達到這一目的，掌握先進的機床設(shè)計方法就顯得尤為重要。我國機床工業(yè)的竟爭能力的提高也就取決于機床新品的開發(fā)和關(guān)鍵技術(shù)的研究、掌握、應(yīng)用和迅速推廣。隨著我國加入世界貿(mào)易組織和全球經(jīng)濟一體化環(huán)境的形成，機床行業(yè)的市場競爭將會愈演愈烈。目前，國內(nèi)外機床產(chǎn)品技術(shù)水平之間的差距仍然很大，主要表現(xiàn)為:產(chǎn)品仿制多，創(chuàng)新少，市場競爭力不足，利潤低:設(shè)計方法落后，機床結(jié)構(gòu)設(shè)計，尚處于傳統(tǒng)的經(jīng)驗、靜態(tài)、類比的設(shè)計階段，很少考慮結(jié)構(gòu)動、靜態(tài)特性對機床產(chǎn)品性能產(chǎn)生的影響，產(chǎn)品精度低，質(zhì)量難以保證；設(shè)計周期長，成功率低，反復(fù)設(shè)計、試制與修改，產(chǎn)品更新?lián)Q代慢，且成本高。研究內(nèi)容軋輥磨床為金屬切削機床，由床身、頭架、尾架、托架、縱橫拖板、磨頭、測量架及電氣數(shù)控系統(tǒng)組成，分為承載系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、磨削系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和控制系統(tǒng)五個子系統(tǒng)。工件由頭架、尾架和托架支撐，并由頭架驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)軋輥表面母線的數(shù)學(xué)模型，控制機床作多軸復(fù)合運動，在運動過程中實現(xiàn)砂輪對輥面金屬的磨削。在線測量系統(tǒng)實時地將測量數(shù)據(jù)反饋給磨床控制系統(tǒng)，并由控制系統(tǒng)對機床出閉環(huán)控制，從而完成對工件的精密加工。床身：采用砂輪床身與工件床身分離的結(jié)構(gòu)。床身調(diào)整墊鐵間距短，剛性強，床身精度不易變化。砂輪床身為大約為1200mm導(dǎo)軌間距的寬體床身，配備的伸縮式不銹鋼防護罩保證永不生銹，安裝在砂輪床身內(nèi)的精密滾珠絲桿，用于驅(qū)動大拖板(Z軸)。頭架：采用三級三角皮帶傳動保證了傳動的平穩(wěn)和精度；使用交流主軸電機驅(qū)動能使頭架實現(xiàn)正向和反向旋轉(zhuǎn)；頭架的位置控制功能，可實現(xiàn)撥盤角度自動定位，方便軋輥的吊裝，減少輔助時間。頭架潤滑系統(tǒng)選用了油脂泵，可實現(xiàn)自動定時給油。尾架：移動采用電動驅(qū)動方式，液壓自動鎖緊。尾架配備大行程(1000mm)液壓套筒。砂輪主軸系統(tǒng)：前后徑后軸承均采用高精度動靜壓軸承，主軸軸向采用高精度推力軸承。另外，在后軸承設(shè)計中增強了工作腔動靜壓軸承的靜態(tài)壓力效果，以克服較大皮帶拉力對軸瓦造成的損傷。主軸動靜壓軸承具有回轉(zhuǎn)精度高，穩(wěn)定性好，動態(tài)剛性強，不易振動等特點。磨架及其進給機構(gòu)：磨架采用單層整體結(jié)構(gòu)，具有很高的剛性，磨架導(dǎo)軌為貼塑靜壓導(dǎo)軌，磨架進給機構(gòu)由帶減速裝置的西門子交流伺服電機和經(jīng)過精確預(yù)拉伸的精密滾珠絲桿副組成，具有很高的進給精度和靈敏度。拖板(Z軸)：拖板采用V-平形形式的貼塑靜壓導(dǎo)軌，拖板進給機構(gòu)由帶減速裝置的西門子交流伺服電機和經(jīng)過精確預(yù)拉伸精密滾珠絲桿副組成，由數(shù)控系統(tǒng)通過交流伺服電機和圓光柵實現(xiàn)拖板的閉環(huán)位置控制。拖板采用滾珠絲桿傳動，與國內(nèi)外同類磨床所采用的傳統(tǒng)齒輪齒條傳動相比，具有機械傳動鏈短、運動平穩(wěn)、傳動精度高、間隙小等優(yōu)點。頭架控制系統(tǒng)：頭架采用西門子1PH7型交流主軸電機驅(qū)動，內(nèi)裝西門子Sine/Cos1Vpp，2048S/R光電編碼器，完成頭架速度及位置的閉環(huán)控制。頭架可實現(xiàn)正向和反向旋轉(zhuǎn)以及撥盤角度自動定位。交流主軸電機的采用使頭架電機的維護工作量大大減少。針對軋輥驅(qū)動的特點頭架采用了低額定轉(zhuǎn)速、大啟動扭矩的交流主軸電機，在保證重型軋輥啟動需要的同時節(jié)約寶貴的能源。砂輪控制系統(tǒng)：砂輪采用西門子1PH7型交流主軸電機驅(qū)動，內(nèi)裝西門子Sine/Cos1Vpp,2048S/R光電編碼器，完成砂輪速度及位置的閉環(huán)控制。砂輪可實現(xiàn)正向和反向旋轉(zhuǎn)以及角度自動定位。另外，交流主軸電機的采用極大地方便了砂輪電機的維護。砂輪采用了高達100KW的交流主軸電機，保證了磨床具有強力磨削能力，滿足用戶的軋輥快速大負荷加工要求。電氣控制柜及柜內(nèi)配電系統(tǒng)和控制元件：為保證磨床電氣系統(tǒng)的整體可靠性，從電氣控制柜箱殼到柜內(nèi)的配電系統(tǒng)以及保護元件、開關(guān)元件、控制元件全部采用進口的國際名牌產(chǎn)品(西門子、威圖)。擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實驗方案及可行性分析通過對MKZ84125自動數(shù)控軋輥磨床實地考察，總結(jié)得出該磨床的基本結(jié)構(gòu)，工作方式與原理，然后根據(jù)考察的結(jié)果，再查閱相關(guān)書籍后對其進行整體設(shè)計的基礎(chǔ)，再根據(jù)上機磨床廠給定的關(guān)于機床的尺寸參數(shù)，翻箱動作的具體要求以及大連重工集團有限公司設(shè)計的待加工工作輥的相關(guān)資料，對在MKZ84125自動數(shù)控軋輥磨床上使用