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汽车制动钳是汽车制动系统中的关键零部件之一,汽车制动钳需要与制动盘配合动作完成汽车的制动功能。制动钳通常采用球墨铸铁铸造,硬度为HB220左右,外形复杂、结构特殊,加工精度要求高、技术条件要求严。锯切、车削、拉削等加工方式难以完成对其复杂曲面的加工,因此制动钳的加工一般采用铣削加工。铣削加工是一种利用铣刀完成材料去除的加工方式,具有生产效率高、加工精度高、加工范围广等优点,能够加工各个复杂曲面,因此在模具工业、纺织机械、轴承制造等领域有着广泛的应用。 针对汽车制动钳复杂曲面的加工要求,本文对大圆弧数控铣削专机进行了理论分析与研究,提出了一种具有双工位的大圆弧数控铣削专机。从机械系统、液压和气压系统、电气系统三方面对铣削专机进行了设计。首先依据加工工艺原理,对传动机构、主轴机构、刀具机构和夹具机构进行了设计;其次在机械机构基础上,对液压驱动系统和氮气配重系统进行了设计;最后,依据功能要求从铣削系统硬件结构和软件控制程序上,对铣削加工电气系统进行了设计。 第1章,首先介绍了大圆弧数控铣削专机研制的背景知识和相关意义,之后介绍了汽车制动钳加工技术、铣削加工技术和铣削设备有限元分析的国内外研究现状,最后针对现有技术的不足,提出了本系统的研发思路。 第2章,首先根据铣削系统设计要求,对系统工艺原理进行了介绍;之后从自主设计的铣削系统主轴机构、传动机构和夹紧机构等部分对机械系统进行了介绍;随后介绍了夹具系统的液压系统和传动部分的氮气配重系统;最后,从电气框架、软件程序方面对电气系统进行了介绍。 第3章,首先对铣削系统床身和底座进行了有限元分析,分析了等效载荷下机床机身机构和底座结构的力学性能,得到了两者关键部分的应力、应变分布情况。之后基于仿真得到的应力应变云图,比较应力应变值与系统运行许用值,优化设计铣削系统的关键结构。 第4章,首先分析了铣削加工系统床身、底座和铣刀的受力情况;同时,对铣刀尺寸和铣削条件进行了测量,并依据此计算得到的了铣削所需扭矩大小,建立了大圆弧铣削过程的负载模型,校验了主轴电机输出扭矩,优化设计铣削系统。 第5章,对设计实现的铣削实物系统进行描述,给出铣削过程的负载建模数据曲线,给出铣削系统和铣削加工前后的工件照片。 第6章,对大圆弧数控铣削专机的主要设计过程和研究内容进行了总结归纳,并对设计过程和使用过程中的一些不足提出了展望。