数控平旋盘管螺纹车床的设计与研究

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1、兰州理工大学硕士学位论文摘要随着国民经济的持续快速发展，各行业对管材的需求量将不断增大。目前，生产企业对管材端头螺纹部分的加工，通常采用工件旋转而刀具安装在床鞍上做直线进给运动加工的管螺纹车床进行加工，当加工管子口径较大(大于①200mm)且较长(大于5000ram)的管子时，由于管子轴线自身存在的不柱度误差，致使管子在旋转过程中不仅会产生振动，严重时还会损坏托架，因此机床生产效率低，：由于管子装夹时必需穿过车床主轴内孔，用两个卡盘夹紧，因此工人劳动强度大。为解决这一生产实际问题，根据管螺纹机床生产企业提出的要求，本课

2、题研究设计了一种新型的数控管螺纹车床。本课题所研究设计的管螺纹机床采用管子不旋转，刀具旋转并做进给运动方式对管螺纹进行加工，通过研究普通机床加工螺纹的方式研究，找出其存在的不足之处，进行创新设计。制定出传动方案，并对其进行可行性论证。最终综合运用了机械设计、CAD技术、SolidWorks技术、设计出机床的主传动部分。对关键性部件主轴箱用Ansys有限元软件进行动特性分析和优化，本课题设计完成了该机床的主传动链、进给传动链；以及主轴箱、平旋盘部分，为整个机床的设计奠定一个良好的基础。首先从加工方式出发，详细阐述了该机床

3、的传动方式。其技术核心是利用电子传动链代替机械传动链实现运动合成。径向进给伺服电机通过圆柱齿轮、锥齿轮和丝杠螺母，将电机的旋转运动转化为滑板沿平旋盘的径向进给运动，从而完成刀具的径向进给功能。并且，利用AutoCAD软件设计出机床各部分的装配图及零部件图。利用SolidWbrks软件对设备中的零部件进行建模，对零件和子装配体进行总体结构的虚拟装配，检查设备在装配上是否发生了干涉，并不断修正设计中的错误。虚拟装配完成后，利用SolidWorks中的Animator插件对装配体进行动画演示，检查设备各运动部件的空间位置以及

4、各运动部件之间的协调情况。课题还利用Ansys有限元软件对主轴、主轴箱进行动特性分析，来预测机床工作时候的受力和变形情况。根据预测结果优化原始设计的尺寸，确定最理想的零部件尺寸。关键词：单刀；径向进给；管螺纹；有限元分析；数控平旋盘管螺纹车床的设计与研究AbstractAlongwiththerapidexpansionofnationaleconomy．Variouskindsofindustrywillfaceconstantlyaccrescentonpiperequirements．Atthemoment，th

5、eprocessingofpipesincivilenterpriseareapttopipelineNClatheswithworkpiecerotatingitself．However,owingtothecurveonitsaxisorbeingtmsymmetricstructure，itwillhavelotsproblemsinthecourseofpiperotatingwhenprocessingthelargerandlongercaliberpipes(1argerthantheep100mm)．F

6、orexample，itnotonlywillcausehugenoiseandvibrationbutalsowillhaveproblemssuchaSpoorproductionefficiencyinmachinetoolsandtheintensityoflabourforceandSOon．Inordertosolvetheproblemsinproduction,wedevisedanew—stylepipelineNClatheonthebasisofcorrelatedtechnicalrequire

7、mentswhichareputforwardbyplants．Anditmettheproductionneeds．ThisthesisstudiedthepipelineNClatheswhichhasnorotationonpipeswhiletotatingonthetools．Wewouldfindoutinsufficientthatisbeingandbringforthnewideasinitbymeansofresearchingthemethodofprocessingwhorlincoi／llil

8、onmachinetools．Wedrawupthetransmissionschemeanddemonstrateitsfeasibility．EventuallyintegratedBSeofthemechanicaldesign，CADtechnology,SolidWorkstechnologytodesignthemai