【摘 要】
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轧机是实现钢板轧制的设备,使钢板表面光滑平整,厚度均匀,而轧机滚轮是其关键的部件,对钢板的质量起决定性作用。由于滚轮长时间工作后,其表面会磨损、不光整,从而导致钢板厚度不均匀、表面粗糙,因此,需要对滚轮进行修磨。现有的普通外圆磨床无法对滚轮外圆面进行加工,需要设计一个专用磨床。本文主要研究的内容有:(1)磨床整体结构布局方案的设计。参考普通外圆磨床的布局方式,结合滚轮的结构特点,提出磨床的多种设计
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目“基于机床伺服轴与传感器复合的大齿轮在机检测方法研究”(51375382); 国家科技重大专项“大型、高精度数控成形磨齿机”(2014ZX04001-191);
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轧机是实现钢板轧制的设备,使钢板表面光滑平整,厚度均匀,而轧机滚轮是其关键的部件,对钢板的质量起决定性作用。由于滚轮长时间工作后,其表面会磨损、不光整,从而导致钢板厚度不均匀、表面粗糙,因此,需要对滚轮进行修磨。现有的普通外圆磨床无法对滚轮外圆面进行加工,需要设计一个专用磨床。本文主要研究的内容有:(1)磨床整体结构布局方案的设计。参考普通外圆磨床的布局方式,结合滚轮的结构特点,提出磨床的多种设计方案,并分别对其作出对比评估,确立磨床的结构布局。(2)磨床主要部件结构设计。分析磨削所需基本运动确定磨床的运动控制轴数,并对磨床主要结构部件进行设计,包括砂轮架、工件的装夹装置、导轮的驱动装置以及工作台,并确定各个主要机构的位置布局。通过查手册和计算得到主要的磨削参数和磨床各部分结构参数,确定磨床结构尺寸,并建立磨床整机结构的三维模型。(3)磨床的静、动态分析。利用有限元分析软件ANSYS,对磨床主要结构部件进行静态特性分析,并进行结构优化。然后,对磨床整机进行了模态分析,以保证磨床结构设计的可靠性及良好的动态性能。(4)利用温度场和热变形有限元理论,分析了磨床整机的热变形。通过分析边界条件,给出了各热源和对流换热系数的计算方法。在基于ANSYS的磨床整机热特性有限元分析过程中,建立了磨床的稳态温度场,又以该温度场为热变形分析条件,对整机的热变形进行了有限元分析计算,为精密磨床的设计奠定了基础。(5)磨削液对整机热变形影响的研究。磨削液引起的零部件热变形是影响磨床精度的一个重要因素。本文以轧机支撑滚轮专用磨床为模型,利用有限元软件建立了分析模型,运用努谢尔特准则方程,计算热分析边界条件,在此基础上分析了磨削液对整机热变形的影响,为磨床的热误差补偿奠定了基础。
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