旋壓機的設計論文

1、摘要旋壓機是通過對工件毛坯進行旋轉(zhuǎn)的方式達到無縫的連接，是一種塑 性成型機械，類似于沖壓件的成型方式，但是相比于沖壓件卻更加的方便 快捷，便于節(jié)省材料，達到工件的一種多外形的加工，其加工范圍將更加 擴大，同時一次裝夾實現(xiàn)工件的多外形加工，相比于其他的沖壓的成型方 式節(jié)省了裝夾的次數(shù)，同時相應地提高了工作效率，更加的提高了工件的 加工精度，是一種多用途多范圍的加工圓形成型面的一種組合機床，滿足 工作的各項實際需求。其中的旋輪座是旋壓機工作的核心部件，在工件的加工過程中，首先 完成類似于車床的對工件的裝夾方式，毛坯的一端置于主軸的卡盤上，另 一端采用尾頂機構(gòu)進行固定，其中的類似于刀具的旋輪置于旋輪

2、座上，通 過三個互成 120 度的旋輪的轉(zhuǎn)動， 以與在導軌上的移動實現(xiàn)對工件的旋轉(zhuǎn) 加工，以達到加工的要求。旋輪座是用來固定旋輪以與旋輪軸的的一個機 構(gòu)，旋輪軸通過軸承安裝在旋輪座上，軸的前端安裝旋輪通過軸的轉(zhuǎn)動實 現(xiàn)旋輪的轉(zhuǎn)動。然后旋輪座上又固定滑塊通過滑塊連接導軌，滑塊是安裝 在滑道內(nèi)的的裝置，通過滑塊的轉(zhuǎn)動用滾動摩擦的方式減小了滑動的阻 力，一個旋輪座大約有六個有滑塊的滑道，用來增加滑動的穩(wěn)定性以與承 受滑動過程中的旋輪座對導軌的壓力，減小了壓強同時提高了導軌的使用 壽命并且保證了導軌的使用精度。關(guān)鍵詞： 旋壓機 數(shù)控系統(tǒng) 液壓系統(tǒng) 塑性加工AbstractSpinning machin

3、e by rotating the workpiece blank way to achieve seamless connectivity, is a plastic want, molding machinery, similar to the way of stamping molding, but compared to stamping it more convenient, easy to save material , to achieve a multi-workpiece machining shape, which will be more expanded process

4、 range, while a fixture to achieve more contouring of the workpiece, compared to other methods of forming the press clamping saves times, while a corresponding increase efficiency, more improve the processing accuracy of the workpiece, is a versatile range of more than a combined machining circular

5、shaped surface, meet the actual needs of the work.Which is the core component roller bases spinning machines work, the work in process, first perform a function similar to the lathe workpiece clamping means, one end of the blank is placed on the spindle chuck, the other end of the tail-top bodies fi

6、xed, which is similar to the tool holder knob placed on the knob to realize the rotary machining the workpiece to rotate through three mutually rotating wheel 120 degrees, and move on the rail, in order to meet the requirements for processing . Roller bases is an institution for a fixed rotation axl

7、e of the wheel and spin, spin the spin wheel axle seat, the front axlemounted wheel rotation by bearing mountedrotary knob is achieved by rotating the shaft. Then spin the wheel base and fixed slide rail connection through the slider, the slider is a device installed in the chute by way of rotation

8、of the slider with rolling friction reduces the sliding resistance of a roller bases around you there are six sliders slide, slide and used to increase the stability to withstand the process of spin wheel sliding seat on the rail pressure, reducing the pressure while increasing the service life of t

9、he rail and to ensure the use of precision rail.plasticKeywords : CNC spinning machine The hydraulic system processing目錄摘 要 Abstract I1 緒論 - 0 -1.1 旋壓技術(shù)的發(fā)展概況 -.0 -1.2 旋壓機的簡介 -.1. -2 旋輪頭座的設計 - 3 -2.1 旋輪的簡單設計 -.3. -2.2 旋輪軸的設計計算 -.5. -3 軸承的選用與計算 - 9 -3.1 軸承的選擇 -.9. -3.2 計算軸承的當量動載荷 -.9 -3.3 軸承壽命的計算 - 10

10、 -3.4 軸承的潤滑 - 10 -4 液壓驅(qū)動系統(tǒng)的設計計算 - 12 -4.1 旋輪座液壓系統(tǒng)的設計要求 - 12 -4.2 旋輪座液壓系統(tǒng)的參數(shù)分析 - 12 -4.3 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 - 18 -4.4 計算和選擇液壓件與驗算液壓系統(tǒng)性能 - 22 -5 導軌的設計與選用 - 27 -5.1 導軌的設計 - 27 -5.2 導軌的安裝與潤滑 - 28 -結(jié) 論 - 30 -致 謝 - 32 -參考文獻 - 33 -1 緒論1.1 旋壓技術(shù)的發(fā)展概況 旋壓機的生產(chǎn)是通過人類的對筒狀零件的需求開始的，由最初的簡單 的機械一步步的進化演變成了我們今天所用的新型機械，他的廣泛利用是 因為一

11、系列的優(yōu)勢而來的，它的結(jié)構(gòu)輕巧，使用方便，更加緊湊的結(jié)構(gòu)完 全可以滿足人們對高科技高效率的要求。但是作為一種組合機床的類型來 說，其結(jié)構(gòu)的強度、剛度、壓力、機構(gòu)特別是對于控制系統(tǒng)等方面來說更 是存在很大的局限性，難以實現(xiàn)帶輪生產(chǎn)的機械化以與自動化的目的，對 人力的要求較高，并且生產(chǎn)效率相對來說較低，但是我們進行了大膽的嘗 試進行了一種新型機械的研發(fā)，讓機械化的歷程在人類前行的道路上更近隨著我國汽車制造業(yè)在整個機械行業(yè)中的發(fā)展，特別是我國的軍工業(yè) 大力發(fā)展，近幾年來，我國的旋壓機生產(chǎn)數(shù)量大幅上升，并且越來越高效 加工范圍更大加工途徑更廣，更多的人們也把目光聚焦在了最初的旋壓皮 帶輪機上。隨著旋壓

12、生產(chǎn)的機械零件在航天事業(yè)等重要的軍事科技領域的 應用與開展，可以預見，隨著企業(yè)競爭和質(zhì)量意識的提高，以與產(chǎn)品的技 術(shù)水平以與生產(chǎn)力的提高，機械行業(yè)中廣泛運用的旋壓機也將是多種多樣 的，這將會給我們提供一個很好地發(fā)展方向。相關(guān)的科研成果也必將會為 我們所用，在未來將會把旋壓機總體水平提高到一個新的層次。由此我們又可以回頭縱觀旋壓機的整個的發(fā)展歷程，從我國古代的最 早期的旋壓機的生產(chǎn)與研制，到后來老牌的工業(yè)制造國德國擁有了第一個 金屬旋壓技術(shù)的專利，直到現(xiàn)代日臻成熟的愈來愈發(fā)達的高科技技術(shù)，也 逐漸的由人力過渡到了電力， 直到現(xiàn)在的液壓傳動的技術(shù)與 PLC 技術(shù)的綜 合運用，旋壓機也擁有了單獨的計

13、算機編程運行程序，不得不說這是人類 文明發(fā)展史上的一個大的進步。針對我國來說直到建國初期 60 年代末，才發(fā)展了我們自己的旋壓機 制造生產(chǎn)，由于航天、火箭、導彈、等軍工行業(yè)的革新，國家機械工程塑 性成型協(xié)會提出了大力發(fā)展旋壓機要求，并且迅速培養(yǎng)了一大批專業(yè)人士 深入一線進行指導，將各大高校原有的旋壓機課題做了重點的指示，將原 有的軍工企業(yè)等的研發(fā)基地做了擴大，經(jīng)過近三十年的努力，終于把我國 的旋壓技術(shù)推向了一個新的臺階，推動了變薄旋壓機的發(fā)展，普通旋壓機 的深入研究與發(fā)展，拓寬了成型民品旋壓機的發(fā)展道路，進入新的時代。 邁向新的世紀，從選材到加工工藝再到生產(chǎn)設備均為旋壓技術(shù)的革新奠定 了堅實的

14、基礎。這種新型的塑性成形的加工方法，無疑會為我們將來的社會提供更多 的未知數(shù)，未來的旋壓機是什么樣我們無從得知，但有一點是肯定的，科 技將會更進步，未來的機械化智能化社會，將是我們向往的。1.2 旋壓機的簡介適用于成型薄壁空心回轉(zhuǎn)體的零件，避免了切除工件材料時產(chǎn)生的切 屑造成原料的浪費，提高零件的加工要求和表面粗糙度的特性，通過旋輪 座中的旋輪軸的轉(zhuǎn)動帶動旋輪的轉(zhuǎn)動，完成對工件的擠壓加工，成型速度 快，可以實現(xiàn)薄壁鋼管的無縫化生產(chǎn)，減小了應力集中，提升了零件使用 的安全性與可靠性，生產(chǎn)過程大大的降低了成本。旋壓機又有普通旋壓機與強力旋壓機之分，普通旋壓機的加工范圍較 窄僅僅能改變加工零件外形，

15、而強力旋壓機可以同時改變加工零件壁厚， 這是它們的本質(zhì)區(qū)別，旋壓機成型工藝簡單，加工周期長的特點，對技術(shù) 的要求很高，然而對于普通旋壓機來說加工方式比較復雜，對復雜工件的 加工困難并且加工的效率相對較低達不到某些特殊條件下的工藝需求。因 此數(shù)控強力旋壓機應運而生，這就實現(xiàn)了生產(chǎn)加工的多樣化機械化，符合 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需求。伴隨著各個領域的經(jīng)濟發(fā)展，旋壓機的性能要求將更加苛刻，逐漸需 要性能更加穩(wěn)定的，加工精度更高的，加工的工藝可以更加復雜的機械， 在各個傳動機構(gòu)的革新的前提下，更加高效的系統(tǒng)用到了機器上，特別是 液壓系統(tǒng)的使用，液壓的驅(qū)動比單純的采用電動機的驅(qū)動方式，變得更加 直接有效省去了中

16、間的減速裝置，通過液壓泵的供油以壓力的形式傳遞到 液壓缸中，通過活塞的運動傳遞到各個執(zhí)行部件，如旋輪的縱向進給的運 動，旋輪架的橫向運動，尾頂機構(gòu)的夾緊運動，都可以通過更高效的液壓 機構(gòu)實現(xiàn)。同時用更優(yōu)質(zhì)的材料制作導軌實現(xiàn)導軌的運動過程中的更小的 摩擦系數(shù)，更快更穩(wěn)的傳遞動力都是現(xiàn)代新型的數(shù)控旋壓機的優(yōu)勢。強力的數(shù)控旋壓機由三部分組成：旋輪架的主機；液壓泵站與系統(tǒng)； 控制機與主機架和基座部件構(gòu)成立式機的主體部分，其它各部件都安裝在 它的上面； 編碼測試光柵測試系統(tǒng)， 在晶體管上的信號， 傳動給執(zhí)行部件， 測試各個液壓缸的位移，微電子系統(tǒng)形成了以，對其測試將更加精確。潤 滑系統(tǒng)由兩個手壓泵組成，

17、對活動平臺與三旋輪座燕尾滑軌集中供油；軸 承與軸承座之間的結(jié)合更精確，通過更合理的安裝方式達到運動的準確性 與穩(wěn)定性。強力旋壓簡稱為強旋。 強旋工藝主要依靠坯料厚度的減薄來實現(xiàn)成形， 坯料外徑基本保持不變。在進行強力旋壓時，旋輪加于坯料上的壓力要比 普通旋壓時大得多，坯料的變形情況和普通旋壓時也不大相同，在普旋過 程中，坯料厚度變化不大但直徑變化很大，由大變小或由小變大，而在強 旋過程中，坯料直徑基本保持不變，但厚度變化很大，由厚變薄。因此強 力旋壓又稱為變薄旋壓。從工藝過程分析看，強力旋壓屬軸向拉延，變形 區(qū)材料處于二向或三向壓應力狀態(tài)，因而可產(chǎn)生較高的變形程度。根據(jù)旋 壓件的類型和金屬變形

18、機理的差異，強力旋壓可分為錐形件強力旋壓一剪 切旋壓和筒形件強力旋壓一擠出強旋兩種。 前者用于加工錐形、 拋物線形、 和半球形等異形件，而后者用于筒形件件和管形件的加工。有時這兩種方 法聯(lián)合運用，加工各種復合形零件。強力旋壓工藝利用旋輪對連同芯模一 起轉(zhuǎn)動的管狀或平板毛坯施加壓力，并沿毛坯經(jīng)線方向進給，使得金屬沿 經(jīng)線方向流動，相當于金屬在旋壓過程中得到了軋制，從而使制件性能提 高，因此，該工藝在某些生產(chǎn)領域內(nèi)比一般的機加工更具有應用前途。2旋輪頭座的設計2.1旋輪的簡單設計旋輪是旋壓機工作的主要部件，類似于車床的刀具，用旋輪的旋轉(zhuǎn)實 現(xiàn)工件的無切屑加工，對材料的擠壓需要較大壓力，因此需要傳遞

19、的較大 扭矩保證工件的成型面，可以選用屈服極限以與強度極限相對較高的 CrWMn做調(diào)質(zhì)處理，同時具有較高的 HBS( 310-360 )。1. 按外輪面接觸疲勞強度設計根據(jù)旋輪的外輪面的工作的幵始轉(zhuǎn)動方式的設計準則計算，再按照旋 輪芯部的彎曲強度進行校核。由于旋輪的轉(zhuǎn)速是相對的對于旋壓機的主軸 的其轉(zhuǎn)速范圍約為 50r/min-700r/min,電動機的功率為15Kw，由式(2-1 )得旋輪的轉(zhuǎn)矩T在205N m-2865N m之間(2-2 )旋輪的轉(zhuǎn)動過程中需要與旋輪軸之間有較高的同心度，所以對旋輪芯部可 以采用錐面進行設計，保證與旋輪軸的貼合精度高，在斜度選用時有經(jīng)驗 值得知可以采用1:

20、4的斜度，保證軸與輪的好的同心度。經(jīng)計算知作用在旋輪上的轉(zhuǎn)矩T2=1069.1N m ;根據(jù)各項系數(shù)的乘積載荷系數(shù)K=1.1 ;(2 )彈性影響系數(shù)的選取根據(jù)計算公式查表Ze,因選用調(diào)質(zhì)過的旋輪與鋼1的輪軸相配，故 Ze 100MPa°。(3)結(jié)合旋壓機的總的尺寸的設計以與縱向與橫向行程的考慮，包括對 旋壓的最大的毛坯直徑(690mm )，初步確定旋輪的輪面的外緣直徑 300mm。(5)核定許用接觸應力H根據(jù)旋輪輪材料為鑄錳鎢鉻合金，砂型模鑄造，旋輪外圓的布氏硬度hrc,由表查的旋輪的基本許用應力H =258MPa o應力循環(huán)次數(shù)N 60jn2Lh 2.3 108(2-3 )=181

21、MPa(6)通過對mdi的值的計算，由設計式得m2d15169.12N mm由條件知，錐孔應靠近大端且不小于工作長度的85%，因此時的應力可避免更加的集中，并且在旋輪旋轉(zhuǎn)的過程中可以很好地解決轉(zhuǎn)動的穩(wěn)定性 問題，可得旋輪錐孔的大端直徑 85mm，錐孔寬度為除去定位螺紋后的沉 頭孔后的寬度。2. 旋輪的強度校核對應力集中地旋輪芯部在轉(zhuǎn)動過程中的彎曲強度進行校核，以使其滿足 個、加工過程中的加工需求。1.53KT2d-d2mYf 2y廠a2(2-4)選取當量系數(shù)根據(jù) zv2 =43.62 ，許用彎曲應力Z2ZV23cos403cos 11 18 36YFa2 =2.87FNF K FN42.42從

22、機械設計表中查得由鑄錳鎢鉻合金制造的旋輪的基本許用彎曲應 力為f =280Mpa/_壽命系數(shù)為Kfn而0.367FNF Kfn =84MPa_ 1.53 1.1 1069.1 1000 F =80 320 82.38 0.919235.66MPa VFN由此可見旋輪的彎曲強度是可以滿足的旋輪在轉(zhuǎn)動傳遞壓力對工件進行加壓的時候，會產(chǎn)生大量的熱，由于為 幵式傳動的形式，產(chǎn)生的熱量可以與時的散去，在保證切削液的供給充足 的前提下，其外部的邊緣地帶，產(chǎn)生的影響不是很大，可保證散熱的需求, 保證加工溫度處在可控的范圍內(nèi)，不必進行熱平衡的核算。2.2旋輪軸的設計計算旋輪軸是用來連接旋輪與傳動機構(gòu)的裝置，當

23、電機的驅(qū)動力輸出通過 主軸箱的減速機構(gòu)，通過聯(lián)軸器將動力輸送給旋輪軸，通過鍵連接起來， 由軸的轉(zhuǎn)動帶動末端執(zhí)行件旋輪的轉(zhuǎn)動，達到動力輸出的目的。由于旋輪所傳遞的縱向推力比較大，但是并沒有很大的沖擊，僅僅是 通過力的作用通過擠壓成型，所以可以選用調(diào)質(zhì)過的40C r作為旋輪軸的制作材料，通過查閱相關(guān)的機械資料我們得知材料的各項強度極限以與疲 勞極限均可滿足使用的要求。旋輪上的最小轉(zhuǎn)矩Ti=205N m，傳遞到旋輪軸上面的扭矩T2=205N m。1.求作用在旋輪軸上的力圓周力徑向力Fr Ft tan 2432N2.初步確定軸的最小直徑先按機械設計中的表簡要計算旋輪軸的最小直徑，以40Cr的鋼作為軸的

24、選用材料，調(diào)制處理，根據(jù)軸常用的材料的值的表，取A0=112，dmin72.8mm(2-5 )旋輪軸的最小直徑為尾端的直徑，此處存在一定的裝配要求一般對于 軸徑與聯(lián)軸器的安裝選用 k6的安裝形式，因此要把軸徑與聯(lián)軸器的孔徑 相照應即可。因此要按照聯(lián)軸器的孔徑選擇型號并設計軸的最小直徑。旋 輪軸的連接要求有高的對中精度，因旋輪通過擠壓力實現(xiàn)對工件的塑性變 形需要傳遞的轉(zhuǎn)矩很大，通過對聯(lián)軸器的性能選用得知凸緣聯(lián)軸器的剛性 好，滿足所需的大扭矩的要求。它與軸的連接用的是兩個半聯(lián)軸器一個的 凸肩置于軸的尾端，另一個的凹槽跟凸肩對中配合，然后再把兩個A級普通螺栓，將它們連接起來。雖然在加工軸的時候相對較

25、復雜，但是這樣就 可以很好地避免了因鉸制孔用螺栓承受剪切與擠壓而帶來的應力的集中， 避免了產(chǎn)生不必要的力。聯(lián)軸器所需的公稱轉(zhuǎn)矩的計算 Tea KaTq，查表，在工作負載的情況下僅僅有小的轉(zhuǎn)矩的變化，故取 Ka =1.3，則有：Tea KaTq 95.4N m為了保證聯(lián)軸器的使用安全，所需要的計算轉(zhuǎn)矩Tea應小于選用的聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩，查標準件的機械設計手冊，滿足軸徑的條件的可以選用 YLD6型的凸緣聯(lián)軸器，它的公稱轉(zhuǎn)矩為 100 N m，完全可以滿足使用的 要求。聯(lián)軸器的內(nèi)孔的尺寸為d=30mm,L=55mm ，相對應的軸的外徑75mm，將尺寸圓整后，最小的軸為75mm并在尾端加工35mm的內(nèi)孔

26、。3. 旋輪軸的結(jié)構(gòu)設計(1) 旋輪軸上的旋輪與軸承的裝配方案擬定旋輪軸的前端根據(jù)旋輪設計的尺寸要求制作為1 : 4的圓錐面，與旋輪相配合并安裝螺母，應有足夠的的軸肩；為保證旋輪頭座的足夠的安裝 尺寸，軸應設置為階梯軸的形式，安裝3個軸承保證轉(zhuǎn)動的平穩(wěn)性，減小擺動與變形，其配合為H7/k6基孔制過渡配合；最后是聯(lián)軸器的安裝，將 軸上的半聯(lián)軸器與另一個半聯(lián)軸器用螺栓連接。(2) 根據(jù)旋輪軸的軸向定位要求，確定各段直徑和長度，軸徑最小d=75mm ，裝配軸承的各段階梯軸的尺寸分別為 100mm ，90mm ，75mm 旋輪軸肩直徑d=140mm 與旋輪外凸的直徑相同便于保證配合的穩(wěn)定性。4. 旋輪

27、軸的強度校核旋輪軸受力圖如下圖所示，%7嚴,11圖2-1旋輪軸受力圖校核軸的強度按彎曲與扭轉(zhuǎn)合成應力，由材料力學求得,(1)垂直面的支承反力FNV1 6246.58NFNV2（2）水平面的支承反力3814.58NF NH 11712.74N(4)FNH 2繪制水平面內(nèi)的彎矩圖939.76N(圖 2-2 a )(3)Mh繪制垂直面內(nèi)的彎矩圖F H1(圖 2-2 b )138731.94N mmM V1FV1 L1M V2Fv2 L2505972.98N mmd2“Fa 1575672.98 N mm2(5)繪制合成彎矩圖（圖 2-2 c ）22M1 MV1 Mh 524647.7N mm22V2

28、 M H 1581768.6N mmM 2 M（6） 該軸所受扭矩為T=N.mm，做扭矩圖如圖2-2 d 。（7）軸的強度校核應按彎曲與扭轉(zhuǎn)合成應力計算由下式以與所得數(shù)據(jù)，并取a =0.6，軸的計算應力.'M22 （ T3）21581768.62 （0.6 1 06910C）2ca0.1 75349.76MPa( 2-6 )前已選定軸的材料為 40Cr，并經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理增加表面硬度，由表查得 1 60MPa。因此 ca< 1，故安全。（8）由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強度確定的，則其危險截面不會出現(xiàn) 在此處，由軸受力情況知截面處應力最大，但其軸徑也較大，且應力集 中不大，故旋輪軸疲勞強

29、度不必校核(a)(b)圖2-2彎矩扭矩圖3軸承的選用與計算3.1軸承的選擇軸承是主要起支撐作用的零件，有滾動軸承與滑動軸承之分，由于滾動 軸承的滾動體為球體其滾動時所產(chǎn)生的摩擦力較小因而被廣泛運用。軸承 是一種從標準件庫里面選取的，通過計算軸的受力進行選擇的，大大降低 了加工制造的難度與不規(guī)則性。因而滾動軸承具有轉(zhuǎn)動的力矩小，旋轉(zhuǎn)的 精度高，標準件選用方便的優(yōu)勢。3.2計算軸承的當量動載荷根據(jù)經(jīng)驗計算公式P = fp（ XFr+YFa）（3-1）則當量動載荷為P faFa 1.1 24 46KN軸承在工作過程中的派生軸向力Fd的計算，根據(jù)機械設計手冊的表格，查設計手冊表 軸承32322，X=0

30、.4,Y=1.6 Fd Fr /（2Y）;查設計手冊 表，輕微沖擊，取fp = 1.1 oFdaRa/(2Y) 578.5/(2 1.6) 180.7NFdb Rb /(2Y) 1042.4/(2 1.6) 325.7N由于Fda FaeFdb，選擇軸承設計式（13-11a ）Fab Fae Fda 2758 1172875NFaa Fda 117NFa =fp (XFr + YFa) =1.1 x(0.4 X374+1.6 X117 ) =623WR=fp (XFr + YFa) =1.1 X(0.4 X949+1.6 X2875 ) =5478W軸承應有的基本額定動載荷 CP I畔 46

31、103 尋60 3465000 169159N106106（3-2 ）綜上可知，對軸肩之后的大軸的軸承選用 23228的調(diào)心滾子軸承，可 承受較大的徑向載荷；繼而，選用29326的推力調(diào)心滾子軸承，可以同時 承受軸徑向載荷的聯(lián)合載荷，特別是在旋輪的轉(zhuǎn)動的過程中滾動體不會因 離心力的作用而使?jié)L動體與滾道之間產(chǎn)生滑動；旋輪軸的尾端可以采用圓錐滾子軸承用來同時承受軸徑向共同的載荷 32322-A，此時的旋輪軸主要 是因旋輪頭座的尾部的壓力而產(chǎn)生的徑向的載荷， 可以選用A型的圓錐棍 子軸承。3.3軸承壽命的計算根據(jù)軸承的設計算式式驗算軸承壽命Lh-黑610（172000）360 34 （ 78000

32、）5256h（3-3）Lnb' 12369 (單個軸承)Lnb 87652h (三個軸承)旋輪軸軸承派生軸向力Fda Fa /(2Y) 364NFdb Rb/(2Y) 1621/(2 1.5) 634N由于各處軸承受力情況較好，參考軸承的經(jīng)驗校核結(jié)果，所用軸 承合適。即大于預期計算壽命滿足需求。3.4軸承的潤滑軸承在轉(zhuǎn)動的過程中，滾動體是不斷地在內(nèi)圈與外圈組成的滾道之間 轉(zhuǎn)動的，雖然是滾動的形式存在其中的，但是仍然有很小的摩擦系數(shù)的存 在，有摩擦就有潤滑，因此潤滑對于不論是滾動軸承還是滑動軸承都具有 重要的意義，潤滑劑的存在使?jié)L動體對于內(nèi)外圈的摩擦系數(shù)減小，避免應 力集中，延長使用壽命

33、。軸承可采用的主要潤滑方式有油潤滑和脂潤滑兩類，這兩類共同構(gòu)成 了軸承的主潤滑體系。但在少數(shù)情況下，在一些特殊的環(huán)境中當這兩種方 式達不到使用的要求時還可以用一種固體潤滑的形式，像在高溫高壓的環(huán) 境中，有自潤滑功能的軸承件，以與一些特種加工的零件當中，都需要用 這種潤滑方式。一般來講，對于所選用的軸承我們很大程度上給你使用的是油潤滑的 方式，比如，滴油潤滑，噴油潤滑，油浴潤滑等等。根據(jù)我們所使用的運 轉(zhuǎn)條件來講，旋輪軸是在載荷變化相對不是很大的狀況下，滾動體和保持 架旋轉(zhuǎn)的速度也相對較高，容易形成空氣渦流，為了保證充足的潤滑油供 應可以采用噴油潤滑的方式，這樣可以保證在較小的油溫的情況下，不用

34、 外加冷卻裝置，不僅減小了裝置的難度，滿足潤滑的要求，而且達到所需 要的加工工件的條件。4 液壓驅(qū)動系統(tǒng)的設計計算4.1 旋輪座液壓系統(tǒng)的設計要求旋輪架上的旋輪座的液壓系統(tǒng)是驅(qū)動旋輪做往復運動的配套驅(qū)動部 分，采用液壓系統(tǒng)將大大的提高了運動的工作效率。旋輪的縱向行程為 500mm ，橫向行程 285mm ，基于此運行條件可 將液壓裝置于旋輪座的上端便于用液壓缸的縱向橫向的運動，其中由旋輪 座帶動的旋輪的縱向的運動是通過液壓系統(tǒng)來完成的，同時旋輪架的橫向 進給運動亦是通過另一個液壓系統(tǒng)來實現(xiàn)的。因此可將兩個液壓系統(tǒng)合并 為一個總的液壓系統(tǒng)變出兩個支路便于對液壓系統(tǒng)的總體把握并且節(jié)省 了材料。對個

35、各工序的特別是工進時的加工速度的穩(wěn)定性有一定的要求， 液壓系統(tǒng)具有良好的同向運動功能以與調(diào)壓性能，此外，還應有安全的穩(wěn) 定的進給功能。4.2 旋輪座液壓系統(tǒng)的參數(shù)分析1. 負載動力參數(shù)分析 液壓執(zhí)行機構(gòu)上的執(zhí)行件旋輪座各項運動的過程中，外負載施加在液 壓執(zhí)行機構(gòu)上的工作負載是因工作狀況的不同而在時刻的變化的，對于旋 壓機而言可通過研究液壓缸的負載在旋輪座在作往復的直線運動的情況 進行總體的分析計算。當旋輪座帶動著旋輪在液壓系統(tǒng)的驅(qū)動下作橫向工作進給運動時，旋 輪座的液壓缸需要克服的總負載為F Fw Ff Fa（4-1 ）其中工作負載 Fw 即為縱向推力 15000N導軌摩擦阻力負載Ff f（G

36、 FRn）（4-2 ）因為此時的導軌為滾動導軌，所承受的摩擦力則為滾動摩擦力，在啟 動加速的階段所承受的，摩擦力是相等的，經(jīng)查閱資料得知，摩擦因數(shù) 為 0.005 因為有四個滾動滑塊作支撐，則，F(xiàn)f f G 45N （ 4-3 ）慣性負載式中g(shù)-重力加速度;t -有近乎靜止狀態(tài)達到所需最大速度的時間，一般為0.01-0.5S ；v - t時間內(nèi)的速度變化量9000 005n100.05900N如果考慮液壓缸中摩擦力對它引起的影響，忽略旋轉(zhuǎn)力矩對導軌切削力的影響，并且設液壓缸的機械效率為ncm=0.9。在旋輪座的機構(gòu)中液壓缸驅(qū)動的執(zhí)行元件經(jīng)歷的運動循環(huán)大致包括啟動、快進、工進、退回等幾 個階段，

37、液壓缸在各個工作階段的總機械負載可以根據(jù)公式計算出，列出 各工作階段所受的外負載（見表 4.1 ）。表4.1液壓缸各階段的負載和推力工況負載組成液壓缸負載F/N液壓缸推力Fo= F/ ncm /N啟動FF fs4550工進F ff Fl2404526716快退FFfs45502. 運動參數(shù)分析根據(jù)液壓缸在上述各工作階段內(nèi)的負載和運動推力以與運到的時間和速度，繪制出負載時間循環(huán)圖F-t和速度時間循環(huán)圖-t，如圖4-1所示圖4-1液壓缸負載與速度循環(huán)圖3. 確定液壓缸的主要參數(shù)與工況圖(1 )初選液壓缸工作壓力驅(qū)動的工作壓力在液壓缸內(nèi)的設定是依靠所有的數(shù)據(jù)來選取的，運動 循環(huán)中的各個工作階段的所需

38、要液壓缸承受的最大的推力也是有壓力來 選擇的。此時綜合按負載以與機械的類型選取液壓缸的工作壓力。旋輪座在工進時負載最大 F=24000N，在其它的快進快退階段負載都 不高，而旋壓機屬于組合機床的一種，則參考表4.2和表4.3，選擇液壓缸的設計工作壓力pi=4MPa而后在進行驗算。表4.2按負載選擇工作壓力負載/ KN<551102203305>500000工作壓力<0.81.52.53445>5/MPa123表彳.3各種機床機械常用的液壓系統(tǒng)的工作壓力機械類型機床農(nóng)業(yè)機械液壓機磨床組合機床龍門刨床拉床小型工程機械建筑機械液壓鑿巖機大中型挖 掘機重型機械 起重運輸 機械工

39、作壓力0.825288110182032/MPa20(2)設計液壓缸主要尺寸工作部件旋輪的縱向運動在快進和快退速度相等，這里的液壓缸可選 用單活塞桿式差動連接方式(d/D 0.7 )，快進時液壓缸差動連接，工進 時為防止已切削工件反彈，液壓缸的回油腔應有背壓，參考表2.4選此背壓為 p2=0.5MPa。表4.4執(zhí)行元件背壓力系統(tǒng)類型背壓力/MPa簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)壓系統(tǒng)0.20.5回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng)0.40.6回油路設置有背壓閥的系 統(tǒng)0.51.5用補油泵的閉式回路0.81.5回油路較復雜的工程機械1.2-3回油路較短且直接回油可忽略不計表4.5按工作壓力選取d/D工作壓力/MPa<

40、5.05.07.0>7.0d/D0.50.550.620.700.7表4.6按速比要求確定d/D2/11.151.251.331.461.612d/D0.30.40.50.550.620.71由公式4F(4-5 )P1 Cm 1Pl 14 240453"4106 °91 羅1mm 94mm20.7參考表4.5與表 4.6，得 d 0.7 D =65mm，圓整后取標準數(shù)值得D=100mmd =63mm 。按工作要求推力是由橫向與縱向的兩個力的合力由液壓缸驅(qū)動旋輪的縱 橫向進給分別提供的，則需要的兩個液壓缸的尺寸是不相同的,橫向推力Fw=24000NFf 4f G 600

41、N所需要的液壓缸的總的推力即為F Fw Ff 24600N因此對于橫向的旋輪架液壓缸的設計應為D3.14 4 1064 246000.9 1 0.5 10.7mm96mm參考表 2.5與表2.6，得d 0.7 D =67mm ，圓整后取標準數(shù)值得 D=100mm， d=63mm 。又因旋輪架的橫向運動與旋輪的縱向進給的過程相類似均具有快進、工 進、以與結(jié)束后的快退的過程，則旋輪架液壓缸的設計可據(jù)旋輪的液壓缸 進行設計。由此求得液壓缸的兩腔實際有效面積為AA2327.85 10 m2 2(D d )44.73 10 3m2繪制的液壓缸工作情況圖如圖4-2所示qlxlir- tn s)a）壓力圖

42、f,0b）流量圖c）功率圖圖4-2液壓缸工況圖根據(jù)推算出的液壓缸的直徑與活塞的尺寸，得出液壓缸在各個工作循環(huán)中按照工作情況各階段的壓力（p）、流量（q）和功率（P），如表4.7所列,表4.7液壓缸工作階段的的壓力、流量和功率值工況推力Fo/N回油 腔壓 力P2/MPa工作腔壓 力pMPa輸入流量q x10-3/m3/s輸入功率P/KW計算公式q (AA2) 1快進50pi +0.70.010.156pAp6=1.2qA 2工進26710.53.40.010.034pP26qA2 3快退500.71.30.230.284pP274.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖1.初選液壓件與基本回路1. 執(zhí)行元件類型與

43、循環(huán)方式的選擇在旋輪的工作狀態(tài)下主要是對工件進行旋轉(zhuǎn)之后的成型加工，是縱向 的直線進給運動，因此選擇的是液壓缸的形式，讓其作直線運動，同時對 于旋輪架的運動是相對于旋壓機的主軸的軸線方向上的橫向的進給運動， 因此在前面的選擇過程中也做了闡述，執(zhí)行元件的種類都是液壓缸。對于旋壓機而言，在旋輪架的外部具有較大的空間可用來安置油箱并 且在自然環(huán)境下即可達到對內(nèi)部的簡單的液壓回路的散熱處理，可以選擇 采用幵式循環(huán)方式的形式進行設計液壓回路。2. 選擇調(diào)速回路 由工況圖可知，這臺機床液壓系統(tǒng)功率較小，旋輪 的運動速度低，同時選用的幵式循環(huán)系統(tǒng)對液壓缸內(nèi)的溫升以與泄露的要 求都比較高；對于旋輪的工作的過程

44、中對加工工件的誤差精度要求較高， 因此又需要旋輪具有一定的加工的平穩(wěn)性，故可選用回油節(jié)流調(diào)速回路，承受一定的負值負載，并使回油腔內(nèi)有一定的背壓， 防止加工工件的回彈。3. 選擇油源形式 從已知的實驗數(shù)據(jù)經(jīng)過計算得出，在工作的過程中，液壓缸在動力源工作時在加速到達工件的位置時以與完成加工退回的時 候，所需要的壓力較低并且有著較大流量的動力源作為動力，而在加工時 需要的事高的壓力的小流量的動力源，采用雙泵共有的方式。最大流量與 最小流量之比qmaxVmin 0.237/0.01 23.7，其相應的時間之比 (ti + t3)/t2=(4+5.33)/70=0.16。這表明在一個工作循環(huán)中的大部分時

45、間都處于高壓小流量工作。然而又綜合安排機床在工作進給時推力很大且變化 很小，速度慢；而在快進以與快退的過程中負載較小速度較高，從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量減少發(fā)熱的角度來看，選用一個液壓泵的供油油源顯 然是達不到要求的，為此可選用限壓式變量泵為油源。由于前者的工作時 進給油量對缸的沖擊較大，工作穩(wěn)定性差，且后者可兩個泵同時向液壓缸 供油實現(xiàn)快速運動，最后確定選用雙泵供油方案，如圖4-3a所示。4. 選擇同步回路 在旋輪的運功過程中三個互成 120度角的旋輪的縱向 進給運動是同時進行的一個過程，因此需要選擇一個合理的同步回路讓它 們達到同時運動的目的以保證加工的精度以與運動的平穩(wěn)性。由于在旋輪 的進

46、給過程中需要保持較高的位置同步精度，并且運動的調(diào)節(jié)要相對比較 靈活，采用幵始循環(huán)系統(tǒng)要求油溫、泄露等的因素影響較小，可以選用采 用同步馬達連接的同步回路，兩個馬達軸剛性連接，把等量的油分別輸入三個尺寸相同的液壓油缸中，使液壓缸實現(xiàn)位置的同步。如圖4-4示5. 選擇順序回路 旋輪架和旋輪的縱向與橫向的進給運動是相輔相成 的，二者要滿足多種工作條件下的多種運動方式的需求，需要按一定的順 序進行，這時就對順序回路有一定的選擇需求。由于僅僅是旋輪座與旋輪 架的簡單的往復直線運動，可以選用最通用的行程控制動作的順序回路。6. 選擇平衡回路 為了防止豎直立的旋輪座的液壓缸體與執(zhí)行元件由于 重力勢能的作用產(chǎn)

47、生自然地下落造成事故或沖擊，可采用加設單向順序閥 的平衡回路來解決。7. 選擇快速運動和換向回路本系統(tǒng)已選定液壓缸相差進退的結(jié)合方式和倆泵提供油源的兩種回路實現(xiàn)快速運動。思量了從工進轉(zhuǎn)快退時回油路 流量較大，故選用換向時間可調(diào)的電磁換向閥式換向回路，以減小液壓沖擊。由于要實現(xiàn)液壓缸差動連接，所以選用三位四通電磁換向閥，如圖4-3b 所示。8. 選擇速度換接回路由于本系統(tǒng)滑臺由快進轉(zhuǎn)為工進時，速度變化大(1/ 2=4.5/0.12=37.5)，為減少快進快退時地大的運動速度轉(zhuǎn)到旋輪旋壓狀態(tài)下的較低的運行速度的液壓撞擊，選用行程閥控制的換接回路， 如圖4-3c所示。9. 選擇調(diào)壓和卸荷回路在雙泵供

48、油的油源形式確定后，調(diào)壓和卸荷問a)題都已基本解決。即滑臺工進時，高壓小流量泵的出口壓力由油源中的溢 流閥調(diào)定，無需另設調(diào)壓回路。在旋輪座的帶動旋輪加工工件以與停止運 動的狀態(tài)下，低流量的高壓泵通過先導式溢流閥進行卸荷，高壓小流量泵 在滑臺停止時雖未卸荷，但功率損失較小，故可不需再設卸荷回路。b)a）油源形式回路b）換向回路c）速度換接回路圖4-3液壓基本回路圖串聯(lián)液壓缸連接的同步回路用行程幵關(guān)和電磁閥配合的順序回路圖4-4控制旋輪座的運行回路圖10. 組成液壓系統(tǒng)將上面選出的液壓基本回路組合在一起，并經(jīng)修改和完善，就可得到完整的液壓系統(tǒng)工作原理圖，如圖3-2所示。在圖3-2中，為了解決滑臺工

49、進時壓力大的問題，增設了溢流閥 5，將泵2卸荷。為了避免空氣進入系統(tǒng)，影響運行的穩(wěn)定性旋壓機不能正常加工工件，圖中添置了一個單向閥4。將各個基本液壓回路組成整體的液壓系統(tǒng)圖，如圖示4-5，圖4-5液壓系統(tǒng)圖4.4計算和選擇液壓件與驗算液壓系統(tǒng)性能1. 確定液壓泵的規(guī)格和電動機的運行功率(1) 計算液壓泵的最大工作壓力小流量泵在快進和工進時都向液壓缸供油，由表4.7可知，液壓缸在工作加工工件進給時工作壓力很大，為pi=3.4MPa，如在調(diào)速閥回油節(jié)流調(diào)速回路中，選取回油路上的總的損失的壓力刀p = 0.5MPa，貝9小流量泵的最高工作壓力估算為，Ppipip (3.4 0.5)Mpa 3.9Mp

50、a(4-6 )大流量泵只在快進和快退時向液壓缸供油，由表4.7可見，快退時液壓缸的工作壓力為 pi=1.3MPa，比快進時大?？紤]到快退時進油不通過調(diào) 速閥，故其進油路壓力損失比前者小，現(xiàn)取進油路上的總壓力損失刀？ p=0.3MPa，則大流量泵的最高工作壓力估算為pp2 p1p (1.3 0.3)Mpa 1.6Mpa(2) 計算液壓泵的流量由表4.7可知，油源向液壓缸輸入的最大流量為0.237 X10-3 m3/s，若取回路泄漏系數(shù)K=1.1，貝V兩個缸的總流量為qp Kq1 1.1 0.192 103 2m3/s 31.28L/min(4-7 )快進時的流量為q=0.01 X10-3 m3/

51、s =0.6L/min，考慮到溢流閥的最小穩(wěn)定流量為3L/min，則小流量的液壓泵的最小流量最少應為7.2L/min。(3) 確定液壓泵的規(guī)格和電動機功率根據(jù)以上壓力和流量數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，并考慮液壓泵存在容積損失，最后確定選取 YBX-25型變量葉片泵作為低壓泵，其排量為25ml/r,轉(zhuǎn)速為1500r/min ，YB-D型定量葉片泵作為高壓泵，其排量為10ml/r，轉(zhuǎn)速為1000r/min 其理論流量分別為 37.5L/min 和10L/min，若取液壓泵容 積效率n=0.9，則液壓泵的實際輸出流量為q p q pl q p2(25 1500 0.9/1000 10 1000 0.9/100

52、0)L/min(4-8 )33.75 942.75L/minn=0.8，這時電由于液壓缸在快退時輸入功率最大，若取液壓泵總效率 動機功率轉(zhuǎn)化為驅(qū)動液壓泵的為Ppqp1.6 106 13 10360 0.8 103KW4.3KW(4-9 )液壓站電動機的功率為 7.5KW，為滿足使用要求據(jù)電動機的效率。由此數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，選用規(guī)格相近的Y160M-4型電動機，其額定功率為11KW，額定轉(zhuǎn)速為1460r/min 。2. 確定其它元件與輔件(1)確定閥類元件與輔件根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力情況和通過各液壓閥類元件的實際流量的情況，查閱產(chǎn)品樣本，選出的閥類元件和輔件規(guī)格如表4.8所列。其中，溢流閥6按小

53、流量泵的額定流量選取， 調(diào)速閥9選用QF3七10B型，其最小 穩(wěn)定流量為0.03 L/min，小于本系統(tǒng)工進時的流量 0.6L/min 。表4.8液壓元件規(guī)格與型號序 元件代碼通過的最規(guī)格列大流量q/L/min型號額定流量qn/L/min額定 壓力Pn/MPa額定 壓降？Pn/MPa1過濾器XU-B16X10016162變量葉片泵10CB-B10162.50.33定量葉片泵5.8Y B/1-46.30.54單向閥40AF-Ea10B6.35溢流閥63Y F3-10L1006.30.26換向閥63Y F3-10L1006.30.27三位四通電磁換向閥6034F3O-E10B636.30.38單向閥<1AF-Ea10B106.39調(diào)速閥40QF3七10B106.310兩位兩通電磁換向閥5022F3七10B1006.30.211壓力繼電器65856.30.02(2 )確定油管表4.9列出了各管道所允許的流速推薦值如下表，表4.9允許流速推薦值管道推薦流速/(m/s)吸油管道0. 51.5，一般取1以下壓油管道26，壓力高，管道短，粘度小取大值回油管道1. 53在選定了液壓泵后，液壓缸在實際各個運動階段的運動速度、時間以 與進入和流出液壓缸的流量，與原定數(shù)值不同，需要再次完整的計算如表 4.3所列。表4.10各工況實際運