卡盘自动夹紧头架的结构设计及分析.pdf

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1、精密制造与自动化2014年第1期；设计与开发3o◇卡盘自动夹紧头架的结构设计及分析郭静静左旭芬(上海机床厂有限公司上海200093)摘要介绍了外圆磨床头架结构的现状，设计了可自动夹紧并带动工件旋转的头架，运用有限元分析软件对头架结构进行必要的分析，并验证了设计的合理性。应用solidworks软件对其进行静力学和模态分析。结果表明，理论计算和实践检验都在可接受的范围内。此种头架已经应用于实际生产中，并取得了良好的效果。关键词卡盘自动夹紧头架静态分析模态分析磨削加工作为一种高精度加工技术，在机械加高的传动

2、精度和效率。结构中采用了变频电动机，电工中发挥着重要的作用。随着工业的发展，企业对动机通过二级皮带降速，主轴与皮带轮通过螺钉连生产效率的要求不断提高，因此对磨床的自动化程接，由皮带带动一起旋转。第一级皮带通过移动电度要求也越来越高。头架是数控外圆磨床的一个重动机机座来调节皮带轮的中心距，第二级皮带通过要部件，它与尾架组合对工件起支承、定心、夹持转动偏心套来调节带轮之问的中心距，以改变皮带及带动回转等作用。的张紧力。在磨床头架结构中，工件的夹紧定位及回转运1．2主轴系统设计动共有两种方式，一种是依靠头架和

3、尾架间的顶卡盘采用B-208型中空强力卡盘，其特点是可紧，工件靠近头架端装夹头，头架上装拨杆。工件以通过将轴向力转化成径向力，带动卡爪径向运动在转动时，头架拨杆拨动夹头带动工件旋转，工作来夹紧工件。卡盘通过螺钉与主轴连接，所以主轴台作横向移动，砂轮架作纵向进退；另一种头架结系统设计的关键是给卡盘一个轴向的力并通过液压构是采用卡盘夹紧并带动工件回转，但在装夹时需油提供动力。要手动夹紧，自动化程度不高。所设计的卡盘能够图1所示为头架主轴结构。油缸通过连接拉杆自动夹紧的头架结构，能够同时满足自动夹紧和带与连杆

4、和卡盘连接，通过这种方式，油缸就和卡盘动工件回转的双重要求。连接在一起。在空心主轴内部，卡盘通过螺纹与连有限元是现代结构设计和辅助分析的常用技杆连接，而连杆另一端和螺钉头安装在连接拉杆的术，其基本思想是将整个连续的求解区域离散成有螺纹孔中，连接拉杆与油缸内部通过螺纹连接。限个按一定方式相互连接在一起的单元组合体，然油缸连接拉杆锁紧螺母轴承套轴承轴承端盖主轴端盏卡盘后利用每一个单元体内假设的近似函数来分片表示求解域上待求的未知场函数。近年来，人们逐渐认识到有限元软件对结构设计的重要性，不再仅仅采用经验设计

5、“，而是运用有限元分析软件对结构进行必要的分析，验证设计的合理性，以改进结构中的不合理之处。1卡盘自动夹紧头架的结构设计1．1传动系统设计头架传动系统要求结构简单紧凑，而且要有很图1头架主轴结构21精密制造与自动化20l4年第1期全范围之内。通过对体壳做模态分析，发现其固有[2]朱茂桃，何志刚，徐凌，等．超重型数控轧辊磨床尾架一频率远大于干扰频率，不会产生共振。将这种头架床身[J]．农业机械学报，2004，35(3)：13-19．结构应用于实际生产中，工件的加工精度可满足用[3]赵雄．基于高速数控外圆磨

6、床MKS1320砂轮架进给系户的要求，并通过了的验收。统的研究[D]．昆n月：昆明理j二大学，2006．[4]工刚，刘习军，贾启芬．机床颤振的若干研究和进参考资料展[J]．机床与液压，2004，32(11)：卜5．[1]张广鹏，吏文浩，黄美，等．机床整机动态特性的预测解[5]汪学栋，房小燕，孙姚飞．大型数控切点跟踪曲轴磨床析建模方法[J]．上海交通大学学报，2001，35(12)：1834—测量装置动静态性能分析_Jj．精密制造与A动1837．化，2013(1)：8—12．(上接第5页)1)问答式类零件

7、组。待全部零件与该矩阵比较后，就能将属一一种人机对话方式。计算机根据预先提供的程于这个零件组的全部零件打印输出，直到全部零件序软件在显示屏上提出问题，编码人员通过键盘回或所有矩阵都比较完为止。答“是”或“否”，直到计算机认为回答满意为止。然后计算机根据全部答复自动打印出编号的码位码值123456789零件代码。这种方式的主要缺点是对话时间较长。0112)选择式lLll2llll一种人机对话方式。计算机在屏幕上用菜单3lll4I51方式显示出一组提示，要求操作人员从中挑选一6l7项，并将选定的项目输入计算

8、机。只要顺次逐个码89位提问，即能编出零件代码。这种方式的对话时间较少，但编辑的准确率往往与操作人员对分析特征图4特征位码域法项定义的熟练程度有关。3)组合式4结语上述两种方式结合的人机对话方式。成组技术是计算机辅助制造的基础，将成组4)光电图象识别式理念用于设计、制造和管理等整个生产系统，能利用摄像机和计算机相结合的光电识别法对零够获得最大的经济效益。全面采用成组技术会从根件图进行扫描，摄像机将摄得的几何图形信号送入本上影响企业内部的管理