冷轧板带钢硕士毕业论文

立式钻削中心主轴系统结构设计 论文编号:JX472 有设计图，论文字数:19933,页数:64 有开题报告，任务书 摘要 随着数控技术的发展，传统的立式钻床、铣床等设备并不能满足高加工精度，高加工效率，高速加工的加工要求。为此，在传统的立式钻床、铣床与新型数控机床技术的基础上，开发了以钻削为主，并兼有攻丝、铣削等功能，且备有刀库并能够自动更换刀具来对工件进行多工序加工的数控机床—钻削中心。 本文主要针对钻削中心的主轴系统进行设计。在本设计中，主轴调速取消了齿轮变速机构，而是由交流电动机来调速；主轴与电机轴之间采用多楔带传动；主轴内部刀具的自动夹紧，则采用了碟形弹簧与气压传动技术；主轴的垂直进给采用了半闭环伺服进给系统；主轴的支承采用了适应高刚度要求的轴承配置。 总之，通过对主轴系统的设计，使系统满足了钻削中心高效、高加工精度的要求。 关键词 数控技术 钻削中心 主轴系统 Abstract With the development of NC technology, the traditional vertical drilling, milling machine and other equipment and can not meet the high precision machining, Processing high-efficiency, high-speed machining requirements. Therefore, in the traditional vertical drilling machine, CNC milling machine and new technology on the basis of developing a drilling mainly, and both tapping, milling, and other functions, With cutting tool can automatically replace the multi-process workpiece machining CNC machine tools – Drilling Center. This paper is concerned with the drilling spindle system design. In this design, the spindle speed of the complete elimination of the variable speed gear, and a fully by the AC motor is to be achieved. Wedge Belt Drive is used between spindle and motor shaft. Internal spindle automatic tool clamping, the use of a disc spring with pressure transmission technology;The vertical axis feed using a semi-closed-loop servo control system; The supporting of spindle uses high stiffness requirements of the bearing arrangement. In short, through the spindle system design, allowing the system to meet the drilling center efficient, high-precision processing of the request. Keywords NC technology Drilling Center spindle system 目录 摘要I Abstract II 第1章 绪论 1 数控技术发展状况及发展趋势 1 概述 1 数控技术国内外发展现状 2 数控系统的发展趋势 2 课题研究的目的与意义 5 设计方案的确定 6 第2章 钻削中心主轴部件结构设计 7 主轴的结构设计 7 主轴的基本尺寸参数的确定 7 主轴端部结构 8 主轴刀具自动夹紧机构 9 主轴的验算 11 主轴材料和热处理的选择 15 主轴传动的设计 16 传动方式的选择 16 多楔带带轮的设计计算 17 多楔带的选择及带轮尺寸参数的确定 19 传动件在主轴上的位置 20 主轴电动机的选择 21 主轴轴承 22 主轴轴承的选用 22 主轴轴承的配置 24 滚动轴承调整和预紧方法 24 主轴轴承的润滑 25 碟形弹簧的计算 27 钻削力分析 27 碟形弹簧设计计算 29 碟形弹簧的校核 31 气缸的设计计算 33 气缸的结构设计 33 气动回路的选择 37 第3章 主轴进给系统的设计 39 概述 39 伺服进给系统的组成 39 伺服进给系统的类型 39 进给系统设计计算 41 主要参数的设定 41 切削力的估算 41 滚珠丝杠副设计计算 42 丝杠的校核 45 选伺服系统和检测装置 47 伺服电机计算 47 结论49 致谢50 参考文献 51 附录1 52 附录2 57 以上回答来自:

在轧钢（主要是冷轧）过程中，为了减小轧辊与轧材之间的磨擦力，降低轧制力和功率消耗，使轧材易于延伸，控制轧制温度，提高轧制产品质量，必须在轧辊和轧材接触面间加入润滑冷却液，这一过程就称为轧钢工艺润滑。 冷轧通常是用热粗轧、精轧后得到厚度为2~4mm、经过酸洗和退火处理的钢卷作坯料，用多辊轧机（可逆或连续轧制）轧成厚度在至的薄板。由于冷金属具有很大的变形抗力，现化冷轧机的轧制力已达到数千吨，而轧制速度则接近2500m/min。显然，金属在这样高速的变形过程中，一方面由于金属内部分子间的磨擦必然产生大量的热能；另一方面，轧材的减薄（延伸）又不可避免地使轧辊与轧材表面发生相对运动。 冷轧工艺润滑剂的基本要求是： 1．适当的油性，即在极大的轧制压力下，仍能形成边界油膜，以降低磨擦阻力和金属变形抗力；减少轧辊的磨损，延长轧辊使用寿命；增加压下量，减少轧制道次，节约能量消耗。但是不定期要考虑到轧辊与钢材之间必须要有一定磨擦力，才能使钢材咬入轧辊，磨擦系数过低，将会打滑。所以润滑性能必须适当 2．良好的冷却能力，即能最大限度地吸收轧制过程中产生的热量，达到恒温轧制，以保持轧辊具有稳定的辊形，使带钢厚度保持均匀； 3．和带钢表面有良好的冲洗清洁作用。以去除外界混入的杂质、污物，提高钢材的表面质量； 4．良好的理化稳定性。在轧制过程中，不与金属起化学反应，不影响金属的物理性能； 5．退火性能好。现代冷轧带钢生产，为了简化工艺，提高劳动生产率，降低成本，在需要进行中间退火时，采用了不经脱脂清洗而直接退火的生产工艺。这就要求润滑剂不因其残留在钢材表面而发生退火腐蚀现象（即在钢材表面产生斑点）； 6．过滤性能好。为了提高钢材表面质量，某些轧机采用高精度的过滤装置（如硅藻土）来最大限度地去除油中的杂质。此时，要避免油中的添加剂被吸附掉或被过滤掉，以保持油品质量； 7．搞氧化安定性好，使用寿命长； 8．防锈性好。对工序间的短期存放，能起到良好的防锈作用； 9．不应含有损害人体健康的物质和带刺激性的气味； 10．油源广泛，易于获得，成本低。 热轧工艺润滑 提高热轧带钢机组的产量，降低消耗，提高生产率，这是轧钢工艺中一件极为重要的事。各国实践已经证明，使用热轧油能显著减少轧辊的磨损，降低电耗、改善钢板表面质量，提高生产率。 使用热轧就可以获得以下好处（已为实践证明）： 1．改善了轧辊的表面状况。 2．降低了轧辊的单位消耗。 3．降低了电能的消耗。 4．提高了带钢的表面质量。 5．降低轧制压力，容易实现轧制薄规格带钢。 6．促进热轧理论的研究。 上海论文网

冷轧板带用途很广，如汽车制造、电器产品、机车车辆、航空、精密仪表、食品罐头等。冷轧薄钢板是普通碳素结构钢冷轧板的简称，也称冷轧板，俗称冷板，有时会被误写成冷扎板。冷板是由普通碳素结构钢热轧钢带，经过进一步冷轧制成厚度小于4mm的钢板。由于在常温下轧制，不产生氧化铁皮，因此，冷板表面质量好，尺寸精度高，再加之退火处理，其机械性能和工艺性能都优于热轧薄钢板，在许多领域里，特别是家电制造领域，已逐渐用它取代热轧薄钢板。适用牌号：Q195、Q215、Q235、Q275；SPCC（日本牌号）；ST12（德国牌号）日本普通结构用钢牌号表示方法（JIS标准）1.日本钢材牌号中普通结构钢主要由三部分组成：第一部分表示材质，如：S（Steel）表示钢，F（Ferrum）表示铁；第二部分表示不同的形状、种类、用途，如P（Plate）表示板，T（Tube）表示管，K（Kogu）表示工具；第三部分表示特征数字，一般为最低抗拉强度。如：SS400——第一个S表示钢（Steel），第二个S表示“结构”（Structure），400为下限抗拉强度400MPa，整体表示抗拉强度为400MPa的普通结构钢。——首位S为钢Steel的缩写，P为板Plate的缩写，H为热Heat的缩写，C为商业Commercial的缩写，整体表示一般用热轧钢板及钢带。——表示冲压用热轧钢板及钢带。——表示深冲用热轧钢板及钢带。——表示一般用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国Q195~Q215A牌号，德国牌号ST12.其中第三个字母C为冷（Cold）的缩写。需保证机械性能时，在牌号末尾加T如SPCCT。——表示冲压用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国08AL（13237）优质碳素结构钢，相当于德国牌号ST13。——表示深冲用冷轧碳素钢薄板及带钢，相当于中国08AL（5213）深冲钢，相当于德国牌号ST14。时效处理，在牌号末尾加N，如SPCEN。冷轧碳素钢薄板及钢带调质代号：退火状态为A，标准调质为S，1/8硬为8,1/4硬为4,1/2硬为2，硬为1。表面加工代号：无光泽精轧为D，光亮精轧为B。如SPCC-SD表示标准调质、无光泽精轧的一般用冷轧碳素薄板。再如SPCCT-SB表示标准调质、光亮加工，要求保证机械性能的冷轧碳素薄板。符号：1、Q—普通碳素结构钢屈服点（极限）的代号，它是“屈”的第一个汉语拼音字母的大小写；195、215、235、255、275—分别表示它们屈服点（极限）的数值，单位：兆帕MPa（N/mm2）；由于Q235钢的强度、塑性、韧性和焊接性等综合机械性能在普通碳素结构钢中属最好，能较好地满足一般的使用要求，所以应用范围十分广泛。2、S-钢（Steel）、P-板（Plate）、C-冷轧（cold）、第四位C-商业级（commercial）。3、ST-钢（Steel）、12-普通级冷轧薄钢板、标记：尺寸精度—尺寸—钢板品种标准冷轧钢板：钢号—技术条件标准标记示例：；钢板、标准号Q/BQB402，牌号SPCC，热处理状态退火+平整（S），表央加工状态为麻面D，表面质量为FB级的切边（切边EC，不切边EM）钢板、厚度，B级精度，宽度1000mm，A级精度，长度2000mm，A级精度，不平度精度为，则标记为：钢板ECQ/BQB 402-SPCC-SD-FB/（）；冷轧钢板：Q225-GB912-89主要产地有：宝钢、鞍钢、本钢、武钢、邯钢、包钢、唐钢、涟钢、济钢等冷轧普通薄钢板：由普通碳素结构钢或低合金结构钢冷轧制成。冷轧板表面质量较好。具有良好的冲压性能。对其要求要保证冷弯和杯试验合格，常用于汽车等行业和镀层板的原料。冷轧优质薄钢板：主要包括各种优质钢冷轧薄板，最常用的是碳素结构钢板，尤其是深冲压用冷轧薄钢板，是由低碳优质钢08Al冷轧的薄板，钢板按表面质量分为三组；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，分别表示特别高级、高级、较高的精整表面,按拉延级别分为ZF、HF、F级（代表用于冲制拉延最复杂、很复杂、复杂的零件）,根据钢板厚度允许偏差，又分为A、B两级精度、广泛用于汽车拖拉机工业。冷轧钢板，表面光洁，加工优良，用于汽车、冰箱、洗衣机等家电，以及产业设备、各种建筑材料。随着经济发展，冷轧钢板已被称为现代社会的必须材料。 冷轧产品的分类： 热轧酸洗、轧硬卷、普通冷轧、镀锌（电镀锌、耐指纹、热镀锌）、镀铝锌、电镀锡、彩涂、电工钢（矽钢片）等。1、热轧酸洗：2、轧 硬 卷：在常温下，对热轧酸洗卷进行连续轧制。产品特点：因为没有经过退火处理，其硬度很高（HRB大于90），机械加工性能极差，只能进行简单的有方向性的小于90度的折弯加工（垂直于卷取方向）。

在国际上首创提出“模拟轧制过程三维变形的条元法”，主持国家自然科学基金、河北省自然科学基金、博士点基金、国家重点科技攻关及企业技术合作项目12项。在国内外科技刊物上发表60 余篇论文，出版专著2部。是国家百千万人才工程第一、第二层次人选，教育部优秀骨干教师，中国工程院院士有效候选人。板形理论体系及设定控制数学模型研究 获2003年河北省科技进步一等奖本课题为河北省自然科学基金项目。1998年完成了对“板形理论体系及设定控制数学模型”的研究，该项研究用三次样条函数条元法研究金属带材三维塑性变形，用影响函数法研究辊系弹性变形，用三次样条函数条元法研究轧后带材失稳，上述三项工作中的理论模型联立，形成了独具特色的板形理论体系和板形设定控制数学模型，在板形控制理论方面完成了开创性的工作，达到国际先进水平。研究成果应用于河北斌杨集团山海关冷轧带钢厂和邯钢集团衡水薄板有限公司，取得了明显的经济效益。获2003年度教育部提名国家科学技术奖自然科学奖二等奖。热轧辊型在线检测装置研制该项目来源于宝山钢铁公司。热带连轧辊型在线检测是指在轧机正常运转的情况下，对轧辊的表面形状进行检测。热带连轧检测是当前热带钢连轧机板形控制技术的前沿课题。本项目采用电涡流测距传感器作为辊型在线检测用传感器，研制了一种新的电涡流传感器径向运动和定位系统，并制定了辊型在线检测策略和数据处理方法。通过对模拟工况的实验研究表明，该成果可用于热轧现场的辊型在线检测。研究工作于2002年完成，填补了国内空白。高精度板带轧机板形控制的理论体系 和机理—智能模型国家自然科学基金： 50175095该研究建立了板带轧机板形控制的理论体系、机理模型和仿真软件。包括5个方面：轧件三维变形理论模型、轧辊变形理论模型、板形判别理论模型、板形模式识别理论模型、板形控制策略和传递矩阵法。对实际轧制过程进行数字仿真，并用工程数据验证，证明了本理论模型和仿真软件是可靠的。本项目在以下几个方面处于国内领先、国际先进水平：(1) 形成板形控制理论体系；(2) 提出板形判别的条元法；(3) 提出板形模式识别的6参数输入、3参数输出的神经网络模型；(4) 提出HC轧机板形控制策略；(5) 基于智能模型的传递矩阵法。本项目在邯钢900HC六辊冷带钢轧机上已成功应用，弯辊力降低40%，成品率提高12%。目前正准备应用于邯钢1050HC六辊冷带钢轧机，进一步推广应用到国内其它冷轧机上。冷轧带钢厚度和板形控制模型 技术开发该项目来源于重庆钢铁设计研究院。用条元法建立金属三维塑性变形模型，用分割模型影响系数法建立辊系的弹性变形模型，用条元法建立轧后带材的板形判别模型，用人工神经网络方法建立板形模式识别模型，将上述模型集成，形成板形预设定控制的数学模型，并开发了相应的仿真软件。该软件具有以下功能：（1）离线板形分析；（2）板形预设定控制；（3）轧机板形控制性能分析；（4）开发新的板形控制技术；（5）提高冷轧带钢厚度在线控制数学模型。研究工作于2001年完成。该成果已应用于重庆钢铁设计研究院项目投标技术分析论证中。刘宏民教授领导的课题组完成的“板带轧机板形控制的理论体系、数学模型、仿真软件及其应用”项目获得2004年国家科技进步二等奖。这是刘宏民教授20年来在板形理论和控制数学模型的科学研究中坚持自主创新取得的又一重大成果。 2012年2月14日，在北京人民大会堂举行的2011年度国家科学技术奖励大会上，刘宏民教授科研团队与鞍山钢铁集团公司等单位合作完成的“冷轧板形控制核心技术自主研发与工业应用”项目成果获得国家科技进步二等奖。“冷轧板形控制核心技术自主研发与工业应用”项目是刘宏民教授所带领的科研团队获得的第二项国家科技进步奖。该项目实现了冷轧带钢板形检测这一核心关键技术的自主创新，实现了板形闭环控制的国产化，突破了国外的技术垄断和封锁，跨越提升了我国冷轧带钢板形控制技术水平，可用于新建冷轧机的高水平研制，现有轧机的改进提高，提升了我国冷轧机的装备水平