簡易臥式旋壓機(jī)床設(shè)計(jì)(機(jī)床總體與運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì))

1、廣東輕院機(jī)制專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 題 目：簡 易 臥 式 旋 壓 機(jī) 床 設(shè) 計(jì)（機(jī)床總體與運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)） 院 系： 機(jī) 電 工 程 系 專 業(yè)： 機(jī)械制造與自動(dòng)化 學(xué) 號： 2011010402329 學(xué) 生 姓 名： 李 奕 文 指 導(dǎo) 教 師： 徐 進(jìn) 起 止 日 期： 2014.32014.5 一、 前言旋壓是通過毛坯旋轉(zhuǎn)與施加外力兩者聯(lián)合作用使金屬板料或成形毛坯產(chǎn)生塑性變形的一種無切削加工成形技術(shù)。通過旋壓可以完成成形、縮徑、收口、翻邊、卷邊及壓筋等各種成形方式。20世紀(jì)60年代初，為了解決某些產(chǎn)品成形問題，部分軍工部門（例如航空部）開始應(yīng)用旋壓技術(shù)加工諸如

2、飛機(jī)副油箱、發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室等產(chǎn)品，開始采用自制的非常簡單的旋壓設(shè)備來加工成形制品。這些設(shè)備大多為機(jī)械、手動(dòng)和簡單液壓裝置。這是國內(nèi)自制的旋壓機(jī)初型。進(jìn)入21世紀(jì)，大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床，而且多數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機(jī)床，生產(chǎn)裝備和技術(shù)陳舊而落后。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場，軍品和民品市場上缺乏競爭力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。本文以車床為基礎(chǔ)來進(jìn)行簡易臥式旋壓機(jī)床設(shè)計(jì)，進(jìn)一步對旋壓機(jī)的旋壓機(jī)機(jī)床總體與運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行了解，并提高自己的動(dòng)手、思考能力和如何在遇到難題時(shí)調(diào)動(dòng)自

3、己的知識儲備來分析解決難題。2014年2月24日二、目錄一、前言2二、目錄3三、概括43-1旋壓43-2旋壓技術(shù)5四、旋壓機(jī)床總體設(shè)計(jì)64-1芯模74-2旋輪84-3旋輪座的設(shè)計(jì)104-4液壓裝置114-5旋輪運(yùn)動(dòng)軌跡控制134-6華中數(shù)控系統(tǒng)154-7伺服傳動(dòng)系統(tǒng)16五、旋壓機(jī)床運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)195-1進(jìn)給量與進(jìn)給速度195-2芯模和旋輪的間隙205-3減薄率215-4旋輪參數(shù)225-5數(shù)控系統(tǒng)編程與參數(shù)245-6液壓裝置參數(shù)26六、旋壓機(jī)床的研究現(xiàn)狀326-1國外數(shù)控旋壓機(jī)床的研究現(xiàn)狀326-2國內(nèi)數(shù)控旋壓機(jī)床的研究現(xiàn)狀33七、參考文獻(xiàn)35三、概括3-1旋壓旋壓是將平板或空心坯料固定在旋壓機(jī)

4、的模具上，在坯料隨機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，用旋輪或趕棒加壓于坯料，使之產(chǎn)生局部的塑性變形。在旋輪的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和坯料的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)共同作用下，使局部的塑性變形逐步地?cái)U(kuò)展到坯料的全部表面，并緊貼于模具，完成零件的旋壓加工。旋壓是一種綜合了鍛造、擠壓、拉伸、彎曲、環(huán)軋、橫軋和滾壓等工藝特點(diǎn)的少無切削加工的先進(jìn)工藝。是利用旋壓工具對旋轉(zhuǎn)坯料施加壓力，使之產(chǎn)生連續(xù)的局部塑性變形而成形為所需空心回轉(zhuǎn)零件的塑件加工方法，是制造薄壁回轉(zhuǎn)體零件常用的一種工藝方法，可以完成拉深、翻邊、收口等多種不同的成型工序。3-2旋壓技術(shù)旋壓技術(shù)，也叫金屬旋壓成形技術(shù)，通過旋轉(zhuǎn)使之受力點(diǎn)由點(diǎn)到線由線到面，同時(shí)在某個(gè)方向給予一定的壓力使金

5、屬材料沿著這一方向變形和流動(dòng)而成型某一形狀的技術(shù)。這里，金屬材料必須具有塑性變形或流動(dòng)性能，旋壓成形不等同塑性變形，它是集塑性變形和流動(dòng)變形的復(fù)雜過程，特別需要指出的是，我們所說的旋壓成形技術(shù)不是單一的強(qiáng)力旋壓和普通旋壓，它是兩者的結(jié)合；強(qiáng)力旋壓用于各種筒、錐體異形體的旋壓成型殼體的加工技術(shù)，是一種比較老的成熟的方法和工藝，也叫滾壓法。金屬旋壓技術(shù)的基本原理相似于古代的制陶生產(chǎn)技術(shù)。旋壓成型的零件一般為回轉(zhuǎn)體筒形件或碟形件，旋壓件毛坯通常為厚壁筒形件或圓形板料。旋壓機(jī)的原理與結(jié)構(gòu)類似于金屬切削車床。在車床大拖板的位置，設(shè)計(jì)成帶有有軸向運(yùn)動(dòng)動(dòng)力的旋輪架，固定在旋輪架上的旋輪可作徑向移動(dòng)；與主軸同

6、軸聯(lián)接的是一芯模(軸)，旋壓毛坯套在芯模(軸)上；旋輪通過與套在芯模(軸)上的毛坯接觸產(chǎn)生的摩擦力反向被動(dòng)旋轉(zhuǎn)；與此同時(shí)，旋輪架在軸向大推力油缸的作用下，作軸向運(yùn)動(dòng)。旋輪架在軸向、旋輪在徑向力的共同作用下，對坯料表面實(shí)施逐點(diǎn)連續(xù)塑性變形。在車床尾頂支架的位置上，設(shè)計(jì)成與主軸同一軸線的尾頂液壓缸，液壓缸對套在芯模(軸)上的坯料端面施加軸向力。四、旋壓機(jī)床總體設(shè)計(jì)Z軸電源華中數(shù)控變頻主軸電機(jī)PLC手搖輪電磁閥比例伺服閥液壓尾座液壓系統(tǒng)光柵尺旋輪座主軸快速進(jìn)給電機(jī)數(shù)控剎車裝置Z軸X軸反饋檢測控制圖4.0旋壓機(jī)床總體設(shè)計(jì)框圖車床改造成旋壓機(jī)的整體思路 : 為提高精度, 對車床機(jī)械、電氣部分進(jìn)行整修;

7、利用車床主體、橫向?qū)к?、縱向?qū)к墶⒅鬏S轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、三爪卡盤, 改造旋輪、旋輪架, 并將橫向和縱向?qū)к壐臑橐簤候?qū)動(dòng), 尾頂部分改為液壓裝置; 保留原有的主傳動(dòng)系統(tǒng)和變速操作機(jī)構(gòu), 增加變頻器, 實(shí)現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的無級變速; 控制系統(tǒng)部分采用先進(jìn)的比例伺服閥及華中數(shù)控系統(tǒng)。 4-1芯模目前國內(nèi)用的旋壓機(jī)主要有車床改造而成的，其本身的通用夾具（三角卡盤）由于改造的需要，將其卸掉，查閱相關(guān)資料可知：主軸為空心的,端部為莫氏6號錐度。因此，在設(shè)計(jì)芯模時(shí)，只需就將芯模尾部設(shè)計(jì)成莫氏6號錐度，尾部按經(jīng)驗(yàn)取L=100mm。其優(yōu)點(diǎn)是芯模的裝拆方便；能自動(dòng)找正、定心。最終成品的外形取決于芯模的形狀。旋壓過程，毛坯受到外

8、力的作用，旋壓件，始終可看為芯模與旋壓件是緊緊靠在一起的，兩者之間的間隙視為0，因此芯模頭部的外形尺寸與旋壓件內(nèi)部尺寸一致。表4.1莫氏錐度的各個(gè)參數(shù)：公制錐度公制錐度以大端直徑標(biāo)注，主要用于較大主軸錐度，刀套，刀桿號數(shù)錐度C外錐大徑基本尺寸D01：19.2129.04511：20.04712.06521：20.02017.7831：19.92223.82541：19.25431.26751：19.00244.39961：19.18063.348錐度C與圓錐角的關(guān)系為：C=2*tg（/2）4-2旋輪旋輪是旋壓加工的主要工具之一，也是使旋壓工藝獲得良好效果的一個(gè)重要影響因素。旋壓通常選用含釩的高

9、速鋼或優(yōu)質(zhì)的工具鋼。大量生產(chǎn)與旋輪直徑較小時(shí)，采用高速鋼。冷旋壓采用表面氮化處理的高速鋼，熱旋壓一般選用Gr12Mo、3Gr2W8V、P18等。圖4.1 為旋壓用的各種旋輪通常情況下，選用旋輪直徑需考慮旋壓件的最大直徑以及板坯的材料和厚度，但從圖3.2調(diào)查結(jié)果中，不難發(fā)現(xiàn)旋輪直徑并不隨旋壓件直徑的增大而增大，因此旋輪直徑的選擇沒有一個(gè)切卻的數(shù)值。選用旋輪圓角半徑主要根據(jù)表3.2旋輪圓角半徑的選用實(shí)例選取。表4.2 旋輪圓角半徑的選用實(shí)例材料工件直徑d/mm150>d300>d>150鋁材黃銅板681215普通冷軋鋼板（SPC）冷軋不銹鋼板（SUS）68104-3旋輪座設(shè)計(jì)利用

10、車床拖板用于固定車床刀架的底座（本設(shè)計(jì)的車床刀架為四方刀架）。如圖 4.3所示, 設(shè)計(jì)旋輪座底座,在旋輪的柄上鉆三個(gè)與四方刀架上三個(gè)螺栓配合的螺紋孔，這樣可以同時(shí)安裝四個(gè)不同的旋輪（圖4.1），在不停車的前提下，完成成形、縮徑、收口、翻邊、卷邊等滿足不同的旋壓要求。旋輪架安裝在旋輪座上, 為使旋輪在輪軸上無法軸向移動(dòng), 在旋輪內(nèi)安裝了一對圓錐滾子軸承, 用壓蓋將軸承固定。這樣在不同的旋壓過程中, 可以更換旋輪、旋輪架而不需要更換旋輪座, 經(jīng)濟(jì)實(shí)用。圖4.3旋壓座設(shè)計(jì)示意圖 圖4.5專用旋輪設(shè)計(jì)俯視圖圖4.4四方刀架圖4.5專用旋輪設(shè)計(jì)俯視圖圖4.4四方刀架4-4液壓裝置旋壓機(jī)床在的旋輪和尾座的

11、受力都比較大，液壓驅(qū)動(dòng)和做夾緊是不二的選擇。液壓擁有以下優(yōu)點(diǎn)：1）可以無級調(diào)節(jié)速度2）可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)的距離控制3）可以實(shí)現(xiàn)高壓化，能以較小的體積獲得較大的輸出力4）能夠?qū)崿F(xiàn)力、速度和方向等的自動(dòng)控制5）操作簡單。圖4.6旋壓機(jī)床整體的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)下圖為旋壓機(jī)床整體的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)：采用橫向油缸、縱向油缸驅(qū)動(dòng)旋輪的橫向和縱向運(yùn)動(dòng), 采用尾頂油缸實(shí)現(xiàn)工件的頂緊。橫向油缸與縱向油缸分別由各自的伺服閥控制,尾頂油缸由電磁閥控制。在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中（詳細(xì)內(nèi)容可參考液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)任務(wù)指導(dǎo)書）, 通過對液壓缸直徑、比例閥流量、液壓泵功率及運(yùn)動(dòng)速度等的詳細(xì)計(jì)算, 并綜合考慮空間尺寸、重量、剛度、成本和密

12、封性等方面的要求, 選擇相應(yīng)的液壓元器件。圖4.7液壓設(shè)計(jì)原理4-5旋輪運(yùn)動(dòng)軌跡控制數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，對國際民生的一些重要行業(yè)國防、汽車等的發(fā)展起著越來越重要的作用，這些行業(yè)裝備數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢，數(shù)控技術(shù)朝著精密化發(fā)展、開放化發(fā)展、復(fù)合化發(fā)展。旋輪運(yùn)動(dòng)軌跡控制，在過去的時(shí)候主要靠靠模板，控制運(yùn)動(dòng)軌跡，相對去數(shù)控旋壓機(jī)，存在諸多缺點(diǎn)：單一、一模一零件、易損、精度不高、安裝麻煩而用數(shù)控旋壓機(jī)不存在以上問題，還有以下優(yōu)點(diǎn)： a) 加工精度高，具有較高的加工質(zhì)量；b) 可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，能

13、加工形狀復(fù)雜的零件；c) 加工零件改變時(shí)，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間；d) 機(jī)床本身的精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)率高（一般為普通旋壓機(jī)床的35倍）；e) 機(jī)床自動(dòng)化程度高，可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。本旋壓機(jī)設(shè)計(jì)經(jīng)過充分考慮，決定采用國內(nèi)較成熟的華中數(shù)控系統(tǒng)（經(jīng)濟(jì)型）和比例伺服閥控制配合控制旋輪運(yùn)動(dòng)軌跡控制。旋壓機(jī)的主要制品為對稱的旋轉(zhuǎn)件，零件基本上可以通過一條母線旋轉(zhuǎn)得到。因此運(yùn)動(dòng)軌跡比較簡單，只需兩軸聯(lián)動(dòng)就可以滿足要求?？刂苮和z軸即可。機(jī)械部分采用滾珠絲杠傳動(dòng)的模塊化十字工作臺，用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)軌跡和動(dòng)作。X軸、Z軸的位移由比例伺服閥控制實(shí)現(xiàn), X軸、Y軸的位移閉環(huán)控制

14、過程為: 給定一個(gè)位移控制目標(biāo)值, 根據(jù)光柵尺位移傳感器對實(shí)際位移量的檢測值和計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的反饋信息進(jìn)行比較,得到一個(gè)差值, 通過 PID控制算法, 輸出比例伺服閥開度控制電壓, 通過比例伺服閥控制液壓缸的運(yùn)動(dòng)。X軸、Y軸壓力檢測通過壓力傳感器實(shí)現(xiàn), 其過程與位移控制一樣, 通過比例伺服閥實(shí)現(xiàn)力的閉環(huán)控制。給定量PID控制伺服閥計(jì)數(shù)器光柵尺液壓缸圖4.8 數(shù)控旋壓機(jī) X軸、Z軸的位移閉環(huán)控制邏輯圖的位移閉環(huán)控制邏輯圖4-6華中數(shù)控系統(tǒng)華中數(shù)控系統(tǒng)用HNC-21 系列數(shù)控裝置HNC-21T HNC-21M 采用先進(jìn)的開放式體系結(jié)構(gòu)內(nèi)置嵌入式工業(yè)PC 機(jī)，高性能32 位中央處理器，配置7.5” 彩色

15、液晶顯示屏和標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床工程面板，集成進(jìn)給軸接口主軸接口，手持單元接口，內(nèi)嵌式PLC 接口，遠(yuǎn)程I/O 板接口于一體，支持硬盤電子盤等程序存儲方式以及軟、DNC、以太網(wǎng)等程序交換功能；配置靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，易于使用可靠性高的特點(diǎn)。開關(guān)量輸入/輸出軟驅(qū)圖4.9華中數(shù)控系統(tǒng)總體控制體系開關(guān)電源華中數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)給單元主軸單元主軸驅(qū)動(dòng)裝置三相異步電動(dòng)機(jī)液壓比例伺服閥測量裝備光柵尺4-7伺服系統(tǒng)從上面的內(nèi)容可知，該課題的伺服裝置主要是電液伺服閥。伺服閥是一種根據(jù)輸入信號及輸出信號反饋量連續(xù)成比例地控制流量和壓力的液壓控制閥。電液伺服閥將小功率的電信號轉(zhuǎn)換為大功率的液壓能輸出，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的位移、速度、加速度及力

16、的控制。伺服閥控制精度高，響應(yīng)速度快，電液伺服系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。 圖4.10電液控制系統(tǒng)方塊圖電液伺服閥在電液控制系統(tǒng)中的地位如圖4.10所示。電液伺服閥包括電力轉(zhuǎn)換器、力位移轉(zhuǎn)換器、前置級放大器和功率放大器等四部分。 圖4.11電液伺服工作原理圖4.12位置反饋伺服閥結(jié)構(gòu)1閥體；2閥套；3固定節(jié)流口；4二級閥芯；5固定節(jié)流口；6一級閥 芯；7線圈；8下彈簧；9上彈簧；10磁鋼本課題的電液伺服系統(tǒng)選用位置反饋式伺服閥，如圖4.12，為二級滑閥式位置反饋伺服閥結(jié)構(gòu)。該類型電液伺服閥由電磁部分，控制滑閥和主滑閥組成。電磁部分是一只力馬達(dá)，原理如前所述。動(dòng)圈靠彈簧定位。前置放大器采用滑閥式（一

17、級滑閥）。如圖所示，在平衡位置（零位）時(shí)，壓力油從P腔進(jìn)入，分別通過P腔槽，閥套窗口，固定節(jié)流孔3、5到達(dá)上、下控制窗口，然后再通過主閥（二級閥芯） 的回油口回油箱。 輸入正向信號電流時(shí)，動(dòng)圈向下移動(dòng)，一級閥芯隨之下移。這時(shí)，上控制窗口的過流面積減小，下控制窗口的過流面積增大。所以上控制腔壓力升高而下控制腔的壓力降低，使作用在主閥芯（二級閥芯）兩端的液壓力失去平衡。主閥芯在這一液壓力作用下向下移動(dòng)。主閥芯下移，使上控制窗口的過流面積逐漸增大，下控制窗口的過流面積逐漸縮小。當(dāng)主閥芯移動(dòng)到上、下控制窗口過流面積重新相等的位置時(shí)，作用于主閥芯兩端的液壓力重新平衡。主閥芯就停留在新的平衡位置上，形成一

18、定的開口。這時(shí)，壓力油由P腔通過主閥芯的工作邊到A腔而供給負(fù)載?；赜蛣t通過B腔，主閥芯的工作邊到T腔回油箱。輸入信號電流反向時(shí)，閥的動(dòng)作過程與此相反。油流反向?yàn)镻B，AT。上述工作過程中，動(dòng)圈的位移量，一級閥芯（先導(dǎo)閥芯）的位移量與主閥芯的位移量均相等。因動(dòng)圈的位移量與輸入信號電流成正比，所以輸出的流量和輸入信號電流成正比。該型電液伺服閥具有結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，容易維護(hù)，可在現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)整， 對油液清潔度要求不太高。圖4.13 位置反饋式電液伺服閥方框圖五、旋壓機(jī)床運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)五、旋壓機(jī)床運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)5-1進(jìn)給量與進(jìn)給速度芯模每轉(zhuǎn)一圈時(shí)旋輪沿芯模母線移動(dòng)的距離稱為進(jìn)給量。其數(shù)值的大小對旋壓過程影

19、響很大，與零件的尺寸精度、旋壓力的大小和毛胚的減薄率都有密切關(guān)系。進(jìn)給量較大，有利于旋壓件的貼模；其數(shù)值較小，有利于提高表面光潔度。對于大多數(shù)的體心立方晶格的金屬材料，進(jìn)給量可取0.11.5mm/r（體心立方晶格的金屬為a-Fe、Cr、V、Ni、Mo、W等約30多種；面心立方晶格的金屬為-Fe、Cu、Ni、Al、Ag等約20鐘金屬）。采用多旋輪強(qiáng)力旋壓筒形件時(shí)，各種材料的實(shí)際進(jìn)給速度Vi可由下式得出：所以 式中初始進(jìn)給速度，mm/min。5-2芯模和旋輪的間隙芯模和旋輪的間隙可由旋壓道次規(guī)范或正弦律決定，它直接影響工藝過程的零件精度。在進(jìn)行錐形件旋壓時(shí)，值需調(diào)整合適的量值，按正弦律旋壓時(shí)，應(yīng)等

20、于零件壁厚t，但是，由于旋壓過程中旋壓機(jī)的彈性變形，仿型系統(tǒng)的液壓退讓以及旋輪圓角半徑的大小和進(jìn)給的快慢等都會使工件壁厚產(chǎn)生不同程度的彈性回跳，因此，實(shí)際生產(chǎn)，因此，實(shí)際生產(chǎn)中<t,其差值量稱為退讓量。旋壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和毛胚的材料性能對退讓量的影響也很大。在間隙的調(diào)整中，不僅考慮旋輪退讓量和金屬的彈性恢復(fù)，還應(yīng)根據(jù)旋輪圓角半徑和進(jìn)給量等具體條件來調(diào)整。這需要有豐富的工藝知識和操作經(jīng)驗(yàn)。此外，還應(yīng)嚴(yán)格控制芯模的偏擺量，因?yàn)樾灸５钠珨[差值會使原定旋輪和芯模的間隙發(fā)生變化。5-3減薄率在強(qiáng)力旋壓過程中，減薄率是變形區(qū)的一個(gè)主要工藝參數(shù)，因?yàn)樗苯佑绊懙叫龎毫Φ拇笮『托龎壕鹊暮脡?。由平板坯旋壓成錐

21、形件時(shí)，遵循正弦規(guī)律，減薄率與半錐角有如下關(guān)系：筒形件旋壓時(shí)，減薄率取決與旋壓道次、旋壓設(shè)計(jì)和旋壓機(jī)功率等因素。在設(shè)備與工藝裝備允許下，筒形件一次旋壓能達(dá)到的減薄率比旋壓錐形件時(shí)要高一些。鋁合金可達(dá)70%75%左右；鋼60%75%；鈦合金（加熱旋壓）60%75%。根據(jù)美國Lukens公司的試驗(yàn)結(jié)果，許多材料一次旋壓中通常取減薄率30%40%（個(gè)別材料的一次減薄率=20%30%），就可保證零件可達(dá)到較高的尺寸精度。5-4旋輪參數(shù)1、旋輪安裝角芯模曲線和旋輪軸線構(gòu)成的角稱為旋輪安裝角。日本學(xué)者葉山益次郎推薦：值可在0<<+（/2）的范圍內(nèi)任意選擇。通?？扇?或=（/2）。安裝角不能過大

22、，以免旋壓輪前沿過深壓入毛坯和零件過度區(qū)去，使金屬流向旋輪前面，從而造成極粗糙的銼齒形表面。為消除這種現(xiàn)象，可增大旋輪圓角半徑或小進(jìn)給量和減薄率。2、旋輪的圓角半徑Rp 它是旋輪對旋壓過程影響的一個(gè)最重要因素之一。當(dāng)Rp增大時(shí)，可使旋輪運(yùn)動(dòng)軌跡的重疊部分增加，從而提高工件外表面（內(nèi)旋壓內(nèi)表面）的很、光潔度和旋壓速度，但旋壓力）（徑向力和軸向力）卻增大，并易造成毛坯凸緣部分失穩(wěn)的現(xiàn)象。反之，當(dāng)Rp減小，雖使變形區(qū)的單位接觸壓力增大，但它與毛坯的接觸面積減少比例要更大些，所以總的結(jié)果使旋壓力減小，并有環(huán)節(jié)形成（圖2-7）使工件更好的貼模。但是，Rp過小，則又會造成切削現(xiàn)象，是工件表面光潔度變差，甚

23、至出現(xiàn)裂紋。工件的毛坯越厚，則旋輪圓角半徑的變化范圍要越窄一些。旋輪圓角半徑Rp的大小主要取決于毛坯材料，熱處理狀態(tài)，厚度和減薄率等因素，塑形好的材料Rp值可選得大一些；塑形差的材料Rp值可選得小一些。表3-1列出了日本旋輪尺寸的標(biāo)準(zhǔn)（對照圖3-11）。3、旋輪成型角ap 對于筒形變薄旋壓，成型角a越大，旋輪前端金屬隆起就越高而造成金屬的非穩(wěn)定流動(dòng)，所以a有個(gè)上限。鋁及其合金更容易產(chǎn)生隆起，古a不能取大值。但當(dāng)a去的太小是，就會使旋輪與毛坯的接觸面積增大，進(jìn)而使旋壓力增大，因此成型角a在20度-30度的范圍內(nèi)選定。4、旋輪直徑Dp旋輪直徑Dp的大小對旋壓過程影響不大，但取得過小時(shí)，是金屬的周向

24、流動(dòng)增加從而使工件的精度變差。旋輪的最小直徑還受有關(guān)零部件（如軸和軸承）機(jī)械強(qiáng)度的限制。因此，竟可能使旋輪直徑大些。 表5.1 日本旋輪尺寸的標(biāo)準(zhǔn)旋輪直徑Dp/mm旋輪寬度B/mm 旋輪圓角半徑Rp/mmabcde1404522.565641604723.5861041804723.584,3,104,8,1042004723.5101012422052261010124250623110101245-5數(shù)控系統(tǒng)編程與參數(shù)1、華中數(shù)控相關(guān)指令介紹：表5.2準(zhǔn)備功能序號代碼組別功能序號代碼組別功能1234G00G01G02G0301快速定位直線插補(bǔ)圓弧插補(bǔ)順時(shí)針圓弧插補(bǔ)逆時(shí)針1617181920

25、21G54G55G56G57G58G5911坐標(biāo)系選擇5G0400暫停22232425262728G71G72G73G76G80G81G8206外徑、內(nèi)徑車削復(fù)合循環(huán)端面車削復(fù)合循環(huán)固定形狀車削復(fù)合循環(huán)螺紋切削復(fù)合循環(huán)外徑、內(nèi)徑車削固定循環(huán)端面車削固定循環(huán)螺紋車削固定循環(huán)67G20G2108英制輸入米制輸入89G28G2900返回參考點(diǎn)由返回參考點(diǎn)1011G36G3717直徑編程半徑編程2930G90G9113絕對編程相對編程31G9200工件坐標(biāo)系設(shè)定12G3201螺紋切屑3233G94G9514每分鐘進(jìn)給每轉(zhuǎn)進(jìn)給131415G40G41G4209道具補(bǔ)償取消左刀補(bǔ)右刀補(bǔ)3435G96G97

26、16恒線速度切屑取消恒線速度切屑表5.3輔助功能M代碼與功能序號代碼模態(tài)功能1M00非模態(tài)程序停止2M02程序結(jié)束3M30程序結(jié)束并返回程序起點(diǎn)4M98調(diào)用子程序5M99子程序結(jié)束6M03模態(tài)主軸正轉(zhuǎn)7M04主軸反轉(zhuǎn)8M05主軸停止9M07切屑液開10M08切屑液開11M09切屑液停止2、數(shù)控參數(shù)數(shù)控參數(shù)是數(shù)控系統(tǒng)所用軟件的外在裝置，它決定了機(jī)床的功能、控制精度等。機(jī)床參數(shù)使用的正確與否，直接影響到了機(jī)床的正常工作及機(jī)床性能的充分發(fā)揮。系統(tǒng)參數(shù)不正確也會使系統(tǒng)報(bào)警。另外，工作中常常遇到工作臺不能回到零點(diǎn)、位置顯示值不對或是用MDI鍵盤不能輸入刀偏量等數(shù)值，這些故障往往和參數(shù)值有關(guān)，因此維修時(shí)若

27、確認(rèn)PMC信號或連線無誤，應(yīng)檢查有關(guān)參數(shù)。 5-6液壓裝置參數(shù)1動(dòng)力元件參數(shù)選擇動(dòng)力元件是伺服系統(tǒng)的關(guān)鍵元件。它的一個(gè)主要作用是在整個(gè)工作循環(huán)中使負(fù)載按要求的速度運(yùn)動(dòng)。其次，它的主要性能參數(shù)能滿足整個(gè)系統(tǒng)所要求的動(dòng)態(tài)特性。此外，動(dòng)力元件參數(shù)的選擇還必須考慮與負(fù)載參數(shù)的最佳匹配，以保證系 統(tǒng)的功耗最小，效率高。 動(dòng)力元件的主要參數(shù)包括系統(tǒng)的供油壓力、液壓缸的有效面積（或液壓馬達(dá)排量）、伺服閥的流量。當(dāng)選定液壓馬達(dá)作執(zhí)行元件時(shí)，還應(yīng)包括齒輪的傳動(dòng)比。 1.1 供油壓力的選擇 選用較高的供油壓力，在相同輸出功率條件下，可減小執(zhí)行元件液壓缸的活塞面積（或液壓馬達(dá)的排量），因而泵和動(dòng)力元件尺寸小重量輕，

28、設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)油腔的容積減小，容積彈性模數(shù)增大，有利于提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。但是隨供油壓力增加，由于受材料強(qiáng)度的限制，液壓元件的尺寸和重量也有增加的趨勢，元件的加工精度也要求提高，系統(tǒng)的造價(jià)也隨之提高。同時(shí)，高壓時(shí)，泄漏大，發(fā)熱高，系統(tǒng)功率損失增加，噪聲加大，元件壽命降低，維護(hù)也較困難。 所以條件允許時(shí)，通常還是選用較低的供油壓力。 常用的供油壓力等級為7MPa到28MPa，可根據(jù)系統(tǒng)的要求和結(jié)構(gòu)限制條件 選擇適當(dāng)?shù)墓┯蛪毫Α?1.2 伺服閥流量與執(zhí)行元件尺寸的確定 如上所述，動(dòng)力元件參數(shù)選擇除應(yīng)滿足拖動(dòng)負(fù)載和系統(tǒng)性能兩方面的要求外，還應(yīng)考慮與負(fù)載的最佳匹配。下面著重介紹與負(fù)載最佳匹配問題。

29、 （1） 動(dòng)力元件的輸出特性 將伺服閥的流量壓力曲線經(jīng)坐標(biāo)變換 繪于FL平面上，所得的拋物線即為動(dòng)力元件穩(wěn)態(tài)時(shí)的輸出特性，見圖5.1。圖5.1 參數(shù)變化對動(dòng)力機(jī)構(gòu)輸出特性的影響 a） 供油壓力變化；b）伺服閥容量變化；c）液壓缸面積變化 圖中 FL負(fù)載力，F(xiàn)L=pLA； pL伺服閥工作壓力； A液壓缸有效面積；液壓缸活塞速度，qL伺服閥的流量； q0伺服閥的空載流量； ps供油壓力由圖5.1可見，當(dāng)伺服閥規(guī)格和液壓缸面積不變，提高供油壓力，曲線向外擴(kuò)展，最大功率提高，最大功率點(diǎn)右移，如圖5.1a。     當(dāng)供油壓力和液壓缸面積不變，加大伺服閥

30、規(guī)格，曲線變高，曲線的頂點(diǎn)Aps不變，最大功率提高，最大功率點(diǎn)不變，如圖5.1b。     當(dāng)供油壓力和伺服閥規(guī)格不變，加大液壓缸面積A，曲線變低，頂點(diǎn)右移，最大功率不變，最大功率點(diǎn)右移，如圖5.1c。     （2）近似計(jì)算法 在工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)動(dòng)力元件時(shí)常采用近似計(jì)算法，即按最大負(fù)載力FLmax選擇動(dòng)力元件。在動(dòng)力元件輸出特性曲線上，限定       FLmaxpLA=   ，并認(rèn)為

31、負(fù)載力、最大速度和最大加速度是同時(shí)出現(xiàn)的，這樣液壓缸的有效面積可按下式計(jì)算：式1按式1求得A值后，可計(jì)算負(fù)載流量qL，即可根據(jù)閥的壓降從伺服閥樣本上選擇合適的伺服閥。近似計(jì)算法應(yīng)用簡便，然而是偏于保守的計(jì)算方法。采用這種方法可以保證系統(tǒng)的性能，但傳遞效率稍低。     （3）按液壓固有頻率選擇動(dòng)力元件     對功率和負(fù)載很小的液壓伺服系統(tǒng)來說，功率損耗不是主要問題，可以根據(jù)系統(tǒng)要求的液壓固有頻率來確定動(dòng)力元件。四邊滑閥控制的液壓缸，其活塞的有效面積為 式2  &#

32、160;  二邊滑閥控制的液壓缸，其活塞的有效面積為   式3    液壓固有頻率h可以按系統(tǒng)要求頻寬的（510）倍來確定。對一些干擾力大，負(fù)載軌跡形狀比較復(fù)雜的系統(tǒng)，不能按上述的幾種方法計(jì)算動(dòng)力元件，只能通過作圖法來確定動(dòng)力元件。     計(jì)算閥控液壓馬達(dá)組合的動(dòng)力元件時(shí)，只要將上述計(jì)算方法中液壓缸的有效面積A換成液壓馬達(dá)的排量D，負(fù)載力FL換成負(fù)載力矩TL，負(fù)載速度換成液壓馬達(dá)的角速度，就可以得到相應(yīng)的計(jì)算公式。當(dāng)系統(tǒng)采用了減速機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)注意把負(fù)載慣量、負(fù)載力、

33、負(fù)載的位移、速度、加速度等參數(shù)都轉(zhuǎn)換到液壓馬達(dá)的軸上才能作為計(jì)算的參數(shù)。減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比選擇的原則是：在滿足液壓固有頻率的要求下，傳動(dòng)比最小，這就是最佳傳動(dòng)比。    1.3伺服閥的選擇     根據(jù)所確定的供油壓力ps和由負(fù)載流量qL（即要求伺服閥輸出的流量）計(jì)算得到的伺服閥空載流量q0，即可由伺服閥樣本確定伺服閥的規(guī)格。因?yàn)樗欧y輸出流量是限制系統(tǒng)頻寬的一個(gè)重要因素，所以伺服閥流量應(yīng)留有余量。通?？扇?5%左右的負(fù)載流量作為伺服閥的流量儲備。     除

34、了流量參數(shù)外，在選擇伺服閥時(shí)，還應(yīng)考慮以下因素：     1）伺服閥的流量增益線性好。在位置控制系統(tǒng)中，一般選用零開口的流量閥，因?yàn)檫@類閥具有較高的壓力增益，可使動(dòng)力元件有較大的剛度，并可提高系統(tǒng)的快速性與控制精度。     2）伺服閥的頻寬應(yīng)滿足系統(tǒng)頻寬的要求。一般伺服閥的頻寬應(yīng)大于系統(tǒng)頻寬的5倍，以減小伺服閥對系統(tǒng)響應(yīng)特性的影響。     3）伺服閥的零點(diǎn)漂移、溫度漂移和不靈敏區(qū)應(yīng)盡量小，保證由此引起的系統(tǒng)誤差不超出設(shè)計(jì)要求。 &#

35、160;   4）其它要求，如對零位泄漏、抗污染能力、電功率、壽命和價(jià)格等，都有一定要求。     1.4 執(zhí)行元件的選擇     液壓伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件是整個(gè)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，直接影響系統(tǒng)性能的好壞。執(zhí)行元件的選擇與設(shè)計(jì)，除了按本節(jié)所述的方法確定液壓缸有效面積A（或液壓馬達(dá)排量D）的最佳值外，還涉及密封、強(qiáng)度、摩擦阻力、安裝結(jié)構(gòu)等問題。     1.5反饋傳感器的選擇   

36、  根據(jù)所檢測的物理量，反饋傳感器可分為位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器和力（或壓力）傳感器。它們分別用于不同類型的液壓伺服系統(tǒng)，作為系統(tǒng)的反饋元件。閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制精度主要決定于系統(tǒng)的給定元件和反饋元件的精度，因此合理選擇反饋傳感器十分重要。     傳感器的頻寬一般應(yīng)選擇為控制系統(tǒng)頻寬的510倍，這是為了給系統(tǒng)提供被測量的瞬時(shí)真值，減少相位滯后。傳感器的頻寬對一般系統(tǒng)都能滿足要求，因此傳感器的傳遞函數(shù)可近似按比例環(huán)節(jié)來考慮。六、旋壓機(jī)床的研究現(xiàn)狀6-1國外旋壓機(jī)床的研究現(xiàn)狀目前國外從事旋壓機(jī)床生產(chǎn)的比較著名的公司有

37、德國的萊弗爾德公司、WF 公司和西班牙的 DENN 公司等。萊弗爾德公司首先在能單向多道次進(jìn)給的、電氣、液壓程序控制的半自動(dòng)旋壓機(jī)床的基礎(chǔ)上發(fā)展了數(shù)控旋壓機(jī)床和錄返式旋壓機(jī)床 , 使普通旋壓技術(shù)應(yīng)用于中批量和大批量生產(chǎn)中。1993 年特為大批量生產(chǎn)帶短齒的零件開發(fā)了 DW326型 CNC旋壓成形機(jī)10。由于采用數(shù)控 , 可沿軸向任意改變工件的形狀 , 而且在工藝上實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新 , 其精度已超過了金屬切削技術(shù)所達(dá)到的精度。德國的 WF 公司開發(fā)了多種規(guī)格的面向內(nèi)齒旋壓的機(jī)床。例如 , WF VSTR 400/ 3 旋壓機(jī)床是該公司生產(chǎn)的一款杰出的具有高柔性和高生產(chǎn)率的強(qiáng)力旋壓成形機(jī)床 , 特別適于

38、制造用在傳送和離合器中的內(nèi)齒輪零件 , 它采用最先進(jìn)的 4 軸 CNC 系統(tǒng)和緊湊、穩(wěn)固、無震的 3 旋輪強(qiáng)力旋壓機(jī)構(gòu) , 可以加工外徑 50mm400mm 的內(nèi)齒輪零件 。西班牙的 DENN 公司 (Industrias PUIGJANER1s1a1 的簡稱) , 是目前世界上最知名、產(chǎn)品系列最全的專業(yè)旋壓機(jī)床生產(chǎn)廠家之一。ZENN - 100 型旋壓機(jī)床是 DENN 憑借多年設(shè)計(jì)與制造 CNC 旋壓機(jī)床經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上開發(fā)的新一代多功能旋壓機(jī)床?？刂葡到y(tǒng)采用 DENN CONTROLVS 511 ,它基于西門子 Sinumerik840D , 帶有 Simodrive 611 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。設(shè)備采

39、用 DENN2CAD2CAM 繪圖編程功能 , 并具有錄返功能 ; 可選配旋輪自動(dòng)更換裝置 , 配置多種旋輪或切刀等附件; 也可配置成雙滑架結(jié)構(gòu)進(jìn)行普旋、強(qiáng)旋、還可配置成熱旋壓機(jī)床。6-2國內(nèi)數(shù)控旋壓機(jī)床的研究現(xiàn)狀近年來國內(nèi)的一些旋壓機(jī)床的控制系統(tǒng)內(nèi)裝 PLC , 通過分布式輸入輸出設(shè)備 , 實(shí)現(xiàn)開關(guān)量的采集和控制。系統(tǒng)的操作采用友好的人機(jī)界面 , 應(yīng)用超薄的 TFT 彩色監(jiān)視器。字母、數(shù)字、功能鍵可用于編程及設(shè)置。加工程序、子程序、零點(diǎn)偏置等通過操作面板上的按鍵輸入 , 操作支持則通過軟件及菜單實(shí)現(xiàn)。在采用全閉環(huán)和半閉環(huán)位置控制和速度控制的前提下 , 采取提高檢測的分辨率以及調(diào)節(jié)放大器 PID 參數(shù)的方法 , 在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下提高系統(tǒng)的控制精度。華南理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院于近年成功研制出 HGPXWSM 型多功能數(shù)控旋壓機(jī)床 , 該旋壓機(jī)床不但可以旋制氣瓶、齒輪等軸對稱零件 , 還可用于旋制汽車尾氣排氣歧管和消音