简易卧式旋压机床设计(机床总体与运动参数设计)

广东轻工职业技术学院

毕业设计论文

题目：简易卧式旋压机床设计（机床总体与运动参数设计）

院系：机电工程系

专业：机械制造与自动化

学号：2011010402329

学生姓名：李奕文

指导教师：徐进

起止日期：2014.3—2014.5

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一、前言

旋压是通过毛坯旋转与施加外力两者联合作用使金属板料或成形毛坯产生塑性变形的一种无切削加工成形技术。通过旋压可以完成成形、缩径、收口、翻边、卷边及压筋等各种成形方式。

20世纪60年代初，为了解决某些产品成形问题，部分军工部门（例如航空部）开始应用旋压技术加工诸如飞机副油箱、发动机燃烧室等产品，开始采用自制的非常简单的旋压设备来加工成形制品。这些设备大多为机械、手动和简单液压装置。这是国内自制的旋压机初型。

进入21世纪，大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且多数以上是役龄在10年以上的旧机床，生产装备和技术陈旧而落后。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场，军品和民品市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展。

本文以车床为基础来进行简易卧式旋压机床设计，进一步对旋压机的旋压机机床总体与运动参数进行了解，并提高自己的动手、思考能力和如何在遇到难题时调动自己的知识储备来分析解决难题。

2014年2月24日

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二、目录

一、前言 (2)

二、目录 (3)

三、概括 (4)

3-1旋压 (4)

3-2旋压技术 (5)

四、旋压机床总体设计 (6)

4-1芯模 (7)

4-2旋轮 (8)

4-3旋轮座的设计 (10)

4-4液压装置 (11)

4-5旋轮运动轨迹控制 (13)

4-6华中数控系统 (15)

4-7伺服传动系统 (16)

五、旋压机床运动参数设计 (19)

5-1进给量与进给速度 (19)

5-2芯模和旋轮的间隙 (20)

5-3减薄率 (21)

5-4旋轮参数 (22)

5-5数控系统编程与参数 (24)

5-6液压装置参数 (26)

六、旋压机床的研究现状 (32)

6-1国外数控旋压机床的研究现状 (32)

6-2国内数控旋压机床的研究现状 (33)

七、参考文献 (35)

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三、概括

3-1旋压

旋压是将平板或空心坯料固定在旋压机的模具上，在坯料随机床主轴转动的同时，用旋轮或赶棒加压于坯料，使之产生局部的塑性变形。在旋轮的进给运动和坯料的旋转运动共同作用下，使局部的塑性变形逐步地扩展到坯料的全部表面，并紧贴于模具，完成零件的旋压加工。

旋压是一种综合了锻造、挤压、拉伸、弯曲、环轧、横轧和滚压等工艺特点的少无切削加工的先进工艺。是利用旋压工具对旋转坯料施加压力，使之产生连续的局部塑性变形而成形为所需空心回转零件的塑件加工方法，是制造薄壁回转体零件常用的一种工艺方法，可以完成拉深、翻边、收口等多种不同的成型工序。

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3-2旋压技术

旋压技术，也叫金属旋压成形技术，通过旋转使之受力点由点到线由线到面，同时在某个方向给予一定的压力使金属材料沿着这一方向变形和流动而成型某一形状的技术。这里，金属材料必须具有塑性变形或流动性能，旋压成形不等同塑性变形，它是集塑性变形和流动变形的复杂过程，特别需要指出的是，我们所说的旋压成形技术不是单一的强力旋压和普通旋压，它是两者的结合；强力旋压用于各种筒、锥体异形体的旋压成型壳体的加工技术，是一种比较老的成熟的方法和工艺，也叫滚压法。

金属旋压技术的基本原理相似于古代的制陶生产技术。旋压成型的零件一般为回转体筒形件或碟形件，旋压件毛坯通常为厚壁筒形件或圆形板料。旋压机的原理与结构类似于金属切削车床。在车床大拖板的位置，设计成带有有轴向运动动力的旋轮架，固定在旋轮架上的旋轮可作径向移动；与主轴同轴联接的是一芯模(轴)，旋压毛坯套在芯模(轴)上；旋轮通过与套在芯模(轴)上的毛坯接触产生的摩擦力反向被动旋转；与此同时，旋轮架在轴向大推力油缸的作用下，作轴向运动。旋轮架在轴向、旋轮在径向力的共同作用下，对坯料表面实施逐点连续塑性变形。在车床尾顶支架的位置上，设计成与主轴同一轴线的尾顶液压缸，液压缸对套在芯模(轴)上的坯料端面施加轴向力。

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四、旋压机床总体设计

车床改造成旋压机的整体思路 : 为提高精度, 对车床机械、电气部分进行整修; 利用车床主体、横向导轨、纵向导轨、主轴转动装置、三爪卡盘, 改造旋轮、旋轮架, 并将横向和纵向导轨改为液压驱动, 尾顶部分改为液压装置; 保留原有的主传动系统和变速操作机构, 增加变频器, 实现主轴转动的无级变速; 控制系统部分采用先进的比

电源 PLC 手摇轮

电磁阀 液压系统 旋轮座

主轴 快速进给电机

X 轴 图4.0旋压机床总体设计框图

4-1芯模

目前国内用的旋压机主要有车床改造而成的，其本身的通用夹具（三角卡盘）由于改造的需要，将其卸掉，查阅相关资料可知：主轴为空心的,端部为莫氏6号锥度。因此，在设计芯模时，只需就将芯模尾部设计成莫氏6号锥度，尾部按经验取L=100mm。其优点是芯模的装拆方便；能自动找正、定心。

最终成品的外形取决于芯模的形状。旋压过程，毛坯受到外力的作用，旋压件，始终可看为芯模与旋压件是紧紧靠在一起的，两者之间的间隙△视为0，因此芯模头部的外形尺寸与旋压件内部尺寸一致。

表4.1莫氏锥度的各个参数：

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