摘要解決攀鋼熱軋板廠三期技改工程（立輥軋機寬度自動控制系統(tǒng)（AWC）改造后，需對現(xiàn)有的立輥軋機機架進行擴孔，以便安裝長行程伺服油缸。立輥軋機機架擴孔如果送入設(shè)備制造廠進行加工，質(zhì)量保證可靠，但機架還原難于保證安裝質(zhì)量、精度。為了降低技改工程費用，決定在立輥軋機現(xiàn)場對機架進行擴孔加工。經(jīng)過潛心研究，結(jié)合現(xiàn)場實際情況設(shè)計專用擴孔設(shè)備專用鏜床。再結(jié)合專用設(shè)備的擴孔工藝，提出了切實可行的解決方案，該方案具有經(jīng)濟、實用、可行等特點。設(shè)計的特色解決了現(xiàn)場安裝及鏜桿的剛度問題；滿足了擴較大孔的要求；此專用設(shè)備鏜刀系統(tǒng)采用臥式鏜床的平旋盤結(jié)構(gòu)，可方便調(diào)整刀具切削深度；導(dǎo)軌采用組合式導(dǎo)軌，使運動平穩(wěn)，安裝便捷；支撐采用組合機床型式支撐，便于拆卸安裝，可大大提高生產(chǎn)率。關(guān)鍵詞專用設(shè)備，專用鏜床，加工效率，工藝實驗ABSTRACTTHISISUSEFULFORPANGANGRESOLVEHOTMILLTHREETECHNICALTRANSFORMATIONPROJECTSUPROLLERMILLWIDTHCONTROLSYSTEMAWCAFTERTHETRANSFORMATION,ITNEEDSTOBORETHEEXISTINGLEGISLATIONFORROLLERMILLHOUSINGBOREFORTHEINSTALLATIONOFALONGJOURNEYSERVOTANKIFLEGISLATIVEROLLMILLHOUSINGBORESENTTOFACTORIESTOBORE,THEQUALITYISASSURANCEANDRELIABLE,BUTITFIXEDBACK,ITCANTASSUREINSTALLATIONQUALITYANDACCURACYTOREDUCETHETECHNOLOGICALTRANSFORMATIONPROJECTCOSTS,THELEGISLATUREDECIDEDTOROLLMILLSITEFORREAMINGRACKPROCESSINGAFTERPAINSTAKINGRESEARCH,COMBININGWITHTHEACTUALPROMBLESWORKOUTSPECIALEQUIPMENTBORESPECIALBORINGMACHINEINTHELIGHTOFTHESPECIALEQUIPMENTREAMINGTECHNOLOGY,APRACTICALSOLUTIONTHEPROGRAMISECONOMIC,PRACTICAL,POSSIBLEFEATURESCHARACTERISTICOFTHISDESIGNHASSOLVEDTHEPROMBLESSUCHASINSTALLMENTANDTHEBORINGRODRIGIDITYSATISFIEDEXPANDEDCOMPARESTHEPOCKETTHEREQUESTTHISSPECIALPURPOSEEQUIPMENTBORINGCUTTERSYSTEMUSESTHEHORIZONTALBORINGMACHINETHEPINGXUANPLATESTRUCTURE,MAYFACILITATETHEADJUSTMENTCUTTINGTOOLDEPTHOFCUTTHEGUIDERAILUSESTHECOMBINEDTYPEGUIDERAIL,CAUSESTHEMOVEMENTSTEADILY,THEINSTALLMENTISCONVENIENTTHESTRUTUSESTHEAGGREGATEMACHINETOOLPATTERNSTRUT,ISADVANTAGEOUSFORTHEDISASSEMBLAGEINSTALLMENT,MAYGREATLYENHANCETHEPRODUCTIVITYKEYWORDSSPECIALEQUIPMENT,SPECIALBORINGMACHINE,PROCESSINGEFFICIENCY,TECHNOLOGYEXPERIMENT目錄摘要IABSTRACTII1緒論111設(shè)計目的和意義112擴孔技術(shù)要求113應(yīng)解決的問題114設(shè)計項目的發(fā)展情況215設(shè)計原理22總體設(shè)計321總體設(shè)計原則322工藝分析323總體方案的比較3231刀桿的安裝形式3232進給方式4233升降運動形式4234機床運動的分配4235選擇傳動形式和支撐形式43力能參數(shù)計算631鏜削用量的選擇及轉(zhuǎn)矩、功率的確定原則632最佳切削用量的選擇6321現(xiàn)有鏜孔工藝參數(shù)6322鏜削切削速度、扭矩和切削功率公式7323主要鏜削參數(shù)的計算733選擇電機94擴孔機傳動系統(tǒng)設(shè)計1041確定總傳動比1042分配傳動裝置的傳動比1043計算總的機械效率1144計算傳動裝置各軸的運動和動力參數(shù)1145帶傳動設(shè)計1246傳動斜齒輪的設(shè)計計算14461選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)14462按齒面接觸強度設(shè)計14464幾何尺寸計算17465計算軸間圓柱斜齒輪18466齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計1847軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計18471軸設(shè)計的主要內(nèi)容18472軸的材料19473軸的設(shè)計計算19474按扭轉(zhuǎn)強度初步估算軸徑19475軸的機構(gòu)設(shè)計20476求軸上的載荷21477按彎扭合成應(yīng)力校核的軸的強度22478精確校核軸的疲勞強度23479對軸進行設(shè)計2548對所有選用鍵進行強度校核3049對承受較大載荷的圓錐滾子軸承進行校核31410鏜刀系統(tǒng)設(shè)計334101鏜刀頭334102鏜桿選擇33411箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計345導(dǎo)軌設(shè)計366鏜刀強度及鏜桿的穩(wěn)定性驗算387工藝試驗42結(jié)論43參考文獻44附錄AE1立輥軋機機架加工工序圖45附錄BE2立輥軋機機架加工工序圖46致謝471緒論11設(shè)計目的和意義攀枝花新鋼釩股份有限公司為了適應(yīng)鋼鐵市場需求，實現(xiàn)了全連鑄，熱軋系統(tǒng)進行了大規(guī)模的改造，以提高熱軋產(chǎn)品質(zhì)量、成材率和作業(yè)效率，以及為冷軋?zhí)峁└哔|(zhì)量的原料，同時提高熱軋產(chǎn)品的市場占有率。為了提高熱軋板的外觀增強帶鋼的市場競爭力，決定在熱軋板廠三期技改工程中，對現(xiàn)有的E1、E2立輥軋機進行改造增添寬度自動控制系統(tǒng)（AWC），使熱軋帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量達到國內(nèi)先進水平。立輥軋機寬度自動控制系統(tǒng)（AWC）改造用長行程伺服液壓缸替代原電動機械側(cè)壓系統(tǒng)，為保證缸的行程滿足原側(cè)壓軋輥位置變化要求，在安裝伺服油缸位置，需對現(xiàn)有的立輥軋機機架孔進行擴孔，以便安裝長行程伺服油缸。立輥軋機機架擴孔實施方案比較突出，如果拆除，送入設(shè)備制造廠進行加工，質(zhì)量保證可靠，但機架還原難于保證安裝質(zhì)量。為了降低技改工程建設(shè)費用，決定在立輥軋機現(xiàn)場對機架進行擴孔加工。為了采用經(jīng)濟實用的方案解決機架現(xiàn)場擴孔，結(jié)合現(xiàn)場實際情況設(shè)計專用擴孔設(shè)備，再結(jié)合專用設(shè)備編制詳細(xì)的擴孔工藝，提出了切實的解決方案，該方案具有經(jīng)濟、實用、可行等特點。12擴孔技術(shù)要求E1立輥軋機機架所加工孔從300MM擴孔至520MM，孔實際長度292MM,上下孔中心距1500MM，孔與油缸間隙單邊5MM。E1立輥軋機機架下孔相對地面標(biāo)高為200MM，上孔標(biāo)高為1700MM，安裝面標(biāo)高為1600MM。E2立輥軋機機架所加工孔從260MM擴大到420MM，孔的實際長度108MM，上下孔中心距1240MM，孔與油缸間隙單邊5MM。E2立輥軋機機架下孔相對地面標(biāo)高為320MM，上孔標(biāo)高為1560MM，安裝面標(biāo)高為1600MM。13應(yīng)解決的問題如何對較大孔進行擴孔，刀桿系統(tǒng)的穩(wěn)定性；現(xiàn)場條件的限制問題；由于機架未拆卸下來只能在機器上加工擴孔，必須考慮現(xiàn)場空間大小問題,以及專用鏜床的生產(chǎn)成本問題。14設(shè)計項目的發(fā)展情況專用鏜床主要用于特殊孔的加工，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用范圍較廣。國內(nèi)外專用鏜床主要向標(biāo)準(zhǔn)化、高精度、高生產(chǎn)率方向發(fā)展，以適應(yīng)復(fù)雜多變的生產(chǎn)環(huán)境。15設(shè)計原理該專用鏜床主要由刀具系統(tǒng)、變速裝置、動力裝置構(gòu)成。鏜刀可分為鏜刀頭和鏜刀塊。鏜桿按支撐形式分為懸臂式和雙支撐式鏜桿。變速裝置可由齒輪變速或電機無極變速裝置構(gòu)成，本課題考慮到機械結(jié)構(gòu)及成本因素，選用齒輪組變速。動力裝置主要由各類電機供給。本設(shè)計根據(jù)現(xiàn)有坐標(biāo)鏜床及相關(guān)組合機床綜合設(shè)計利用刀具在導(dǎo)軌上做進給運動，導(dǎo)軌類似CA6140導(dǎo)軌。利用組合支架提供不同高度的孔加工。2總體設(shè)計21總體設(shè)計原則采用成熟的經(jīng)驗或經(jīng)分析實驗驗證了的方案；結(jié)構(gòu)簡單，零部件數(shù)量少；多用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化零部件；重視維修性，便于檢修、調(diào)整、拆換；重視關(guān)鍵零件的可靠性和材料選擇；充分運用故障分析成果，及時反饋，盡早改進。22工藝分析設(shè)計主要參數(shù)E1立輥軋機機架所加工孔從300MM擴孔至520MM，孔實際長度292MM,上下孔中心距1500MM，孔與油缸間隙單邊5MM。E2立輥軋機機架所加工孔從260MM擴大到420MM，孔的實際長度108MM，上下孔中心距1240MM，孔與油缸間隙單邊5MM。由于加工孔和加工余量較大，并且只能在現(xiàn)場機器上進行擴孔，普通擴孔鉆及通用性鏜床無法滿足加工要求，需要利用專用鏜床進行擴孔，可利用多次進刀完成大余量的切削。23總體方案的比較231刀桿的安裝形式刀桿的形式及臥式鏜床的工藝范圍如圖刀桿的安形式刀桿直接裝于主軸之上。刀桿安裝在平旋盤上。比較以上方案的優(yōu)缺點此方案對主軸的旋轉(zhuǎn)精度、剛度、承載能力要求較高，刀具的最大伸長量需達到292MM，具有較大不穩(wěn)定性，且刀桿較粗，且重力作用較大，將產(chǎn)生較大撓度，影響加工精度。此方案因刀桿與主軸不同軸，則產(chǎn)生一定的離心力，不能達到動平衡，但可利用加配重的方法，解決這一問題；又因平旋盤的質(zhì)量較大一些，具有惰圖21臥式鏜床的工藝范圍輪的作用，儲備一定的動能，不易在加工條件發(fā)生變化時停轉(zhuǎn)，刀具能方便裝夾，容易調(diào)整長度，能實現(xiàn)一把刀具加工，并使刀具的徑向伸出長度縮短，對主軸的性能要求降低，主軸只須傳遞一定的轉(zhuǎn)矩即可，刀桿具有較強的剛度。232進給方式進給方式可分為機械傳動進給，手動進給。由于此專用擴孔機，為現(xiàn)場改造設(shè)備時使用，不直接用于工廠生產(chǎn)，為節(jié)約成本，簡化變速機構(gòu)，采用手輪進給方式，通過對鐵屑顏色的判別，調(diào)試每刀進給的最佳進給量。按鐵屑顏色、形狀酌情調(diào)整速度；當(dāng)采用高速鋼鏜刀正常切削鋼材時，切屑應(yīng)成白色，切屑呈藍(lán)色時說明切削速度選高了；使用硬質(zhì)合金鏜刀切削時，正常的切屑應(yīng)呈藍(lán)色，當(dāng)出現(xiàn)火花時說明切削速度選高了，出現(xiàn)黑色切屑則是切削速度未選足。233升降運動形式升降運動選擇可利用滑座在立柱導(dǎo)軌上進行上下升降運動，由于為垂直運動且重力較大，人工較為吃力，需采用電機驅(qū)動，這樣將增加擴孔機的復(fù)雜性，自身重量及生產(chǎn)成本。由于四個孔具有固定高度位置，可利用工廠中經(jīng)常使用的支架設(shè)備，變換不同的高度位置；使主軸箱水平放置于道軌上，可使安裝更加容易，導(dǎo)軌剛度更高，由于部分孔的高度較高，需增加輔助支撐，提高支撐剛度；這樣設(shè)計將大大簡化設(shè)備、降低重量。但生產(chǎn)時間因安裝支架而有所增加。234機床運動的分配由于現(xiàn)場機架固定不動，因此在鏜孔時，進給和升降運動必須由刀具運動完成，這樣將影響加工精度，一般情況為刀具只做切削運動，而工件進給實現(xiàn)金屬切削，但本設(shè)計中屬于特殊情況，需增加機床剛度，提高加工質(zhì)量。235選擇傳動形式和支撐形式為了簡化機床結(jié)構(gòu)、降低生產(chǎn)成本，采用交流異步電機驅(qū)動機械裝置傳動，它具有傳遞功率大，變速范圍較廣，傳動比準(zhǔn)確、工作可靠等優(yōu)點。電機與主軸箱之間利用帶輪連接，具有過載保護、減小振動等優(yōu)點；電機安裝于主軸箱外部，可減少熱源傳遞熱量到主軸箱影響加工精度。機床形式采用臥式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)類似于CA6140尾座，可便于安裝，其結(jié)構(gòu)具有較高的剛度。此處省略NNNNNNNNNNNN字。如需要完整說明書和CAD圖紙等請聯(lián)系扣扣二五一一三三四零八另提供全套機械畢業(yè)設(shè)計下載選擇絲杠的梯形螺紋。609M則絲杠每分鐘轉(zhuǎn)155267。/MINR/INR計算進給運動所需功率（式51）60FFFVP三角形導(dǎo)軌水平進給力的計算（式52）ZXKG三角形和矩形導(dǎo)軌，選擇。15K12K為當(dāng)量摩擦因素，鑄鐵副三角形導(dǎo)軌選取。078017（式53）98滑座電機主軸箱85203KGKG3197N則進給力為264017963087912FN進給功率計算24FFVPW查表手輪（JB/T727331994）1420選擇B型手輪18,30,2DMDDM選擇把手查表11222，把手（JB/T727411994）選擇把手BM4計算手輪的轉(zhuǎn)動速度和最大驅(qū)動力已知手輪的作用直徑為。30（式54）MAXAX2675/MIN101DNV由得。FPF8FPNV手動手柄得最大驅(qū)動力為887N。導(dǎo)軌的基本結(jié)構(gòu)如下圖51所示圖51導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)圖導(dǎo)軌兩側(cè)鑄造有圓孔,方便吊起導(dǎo)軌以上部件,便于調(diào)整擴孔高度。導(dǎo)軌與支撐中箱的連接部分設(shè)計有四個調(diào)整螺釘，輔助調(diào)整導(dǎo)軌的位置，使孔的對正更加方便快捷。6鏜刀強度及鏜桿的穩(wěn)定性驗算1）對刀具進行受力分析圖61刀桿的受力分析圖刀具材料為YT15，它的性能如下表61（3/GCM）HRA抗彎強度（GPA）抗壓強度（GPA）彈性模量1101179111539520530在受力分析時將刀具看為懸臂梁。其作用長度為。1406LDM桿經(jīng)受力分析刀具受到兩方向的彎矩作用。對危險處截面進行應(yīng)力分析。圖62刀具截面應(yīng)力分析圖由疊加原理可知，D點處的拉應(yīng)力最大，F(xiàn)點得壓應(yīng)力最大。（式61）MAXYAXAZFYFMW（式62）36ZXB（式63）MAYAAZF32025YXZFL261794689054MPAGA壓2）對刀桿進行受力分析圖63刀桿的受力分析及彎矩圖（式64）31709641072XDMFLNM桿刀（式65）69Z桿刀（式66）MAX88YYL刀1）分析危險截面的危險點C點受到壓應(yīng)力及切應(yīng)力最大，微體受力處于組合應(yīng)力狀態(tài)。如圖64所示圖64截面應(yīng)力圖（1）求最大壓應(yīng)力MAX2YNZZMFAW7473212487096180561086510ZYPAD（2）求截面所受的最大切應(yīng)力（式67）6MAX369187510PTPAD（3）由彎扭壓第三強度理論對其進行校核（見式）233AX410RTMA1468（1）從撓度與轉(zhuǎn)角對刀桿的穩(wěn)定性進行校核XOZ平面內(nèi)撓度（式69）32,BZBZFLLWEII（式610）,2EEYYMLLXOZ平面內(nèi)由疊加原理得已知彈性模量。446080,2106ZDEGPI彎曲剛度。（式611）96201042EI撓度。（式612）336781850EBMLFWMI在XOY平面內(nèi)。（式613）3246910604BLMEI綜合以上兩方向的位移，求徑向最大撓度26242451818570186BLWM求刀桿的扭轉(zhuǎn)角度已知切變模量。47,32PDGPAI則刀桿的扭轉(zhuǎn)角度為（見式）94326108015PTLI146綜上可得，鏜桿有較高的穩(wěn)定性。7工藝試驗為了保證現(xiàn)場擴孔加工一次成功預(yù)先對現(xiàn)場擴孔加工工藝及專用設(shè)備進行現(xiàn)場模擬試驗，檢驗各項技術(shù)指標(biāo)，完善加工工藝參數(shù)和專用設(shè)備技術(shù)性能，保證設(shè)備和工藝萬無一失。模擬工藝試驗要達到以下目的（1）檢驗專用設(shè)備的各種性能指標(biāo)是否達到了設(shè)計要求，對存在的問題和缺陷進行及時的完善和改進。（2）培訓(xùn)操作工人，提高操作者的技術(shù)和對專用設(shè)備的熟練程度。（3）試驗、優(yōu)化加工工藝參數(shù)，提高將來現(xiàn)場加工的速度。結(jié)論通過畢業(yè)實習(xí)，結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場的多種擴孔方法，參考現(xiàn)有設(shè)計文獻、現(xiàn)有專用擴孔機結(jié)構(gòu)，采用類比法、邏輯推理法及優(yōu)化設(shè)計等方法，結(jié)合現(xiàn)場環(huán)境設(shè)計了上述專用擴孔設(shè)備。此設(shè)計針對專用設(shè)備只用于現(xiàn)有輥軋機改造，屬于單件生產(chǎn)，需盡量節(jié)省費用，為了應(yīng)對加工四個不同孔高度要求，采用支撐中箱，調(diào)整擴孔機高度，且擴孔設(shè)備采用水平配置，方便安裝；此擴孔機采用平旋盤安裝刀具，可實現(xiàn)一刀加工，方便調(diào)整徑向進給量；進給運動采用手動代替電機驅(qū)動，可靈活調(diào)整進給量使切削用量達到最佳值。設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，滿足設(shè)計要求，可大大降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)率。（1）專用設(shè)備經(jīng)過檢驗證明是切實可行的，滿足現(xiàn)場擴孔要求，各項技術(shù)指標(biāo)達到了預(yù)期設(shè)計水平。（2）專用設(shè)備和現(xiàn)場擴孔工藝經(jīng)實踐檢驗證明專用設(shè)備穩(wěn)定性好、剛性好、加工效率高、可靠性好，且該實施方案具有見效快、投資省、結(jié)構(gòu)簡單、適應(yīng)環(huán)境能力強等優(yōu)點。存在的問題主軸箱結(jié)構(gòu)不夠緊湊，可空間布置三軸位置，使主軸箱體積更??；由于擴孔機高度較高，擴孔機的支撐剛度不夠，可增加輔助支撐提高剛度。參考文獻1王紹俊主編機械制造工藝設(shè)計手冊M哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社2樂兌謙主編金屬切削刀具M機械工業(yè)出版社1985。3李慶余、張佳編著機械制造裝配設(shè)計M機械工業(yè)出版社20034龔溎義主編機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書M高等教育出版社20045機械設(shè)計手冊M新版第2卷機械工業(yè)出版社19906邱宣懷主編機械設(shè)計M高等教育出版社19977S卡爾帕基安、SR施密德主編制造工程與技術(shù)（機加工