【摘要】：在批量加工的環(huán)境下,尤其在汽車制造業(yè),隨著加工的進行,刀具的磨損誤差是影響加工精度的重要因素。為提高加工精度和效率,工業(yè)生產(chǎn)普遍采用具有自動刀具補償功能的補償鏜頭進行孔的半精、精加工。鏜削刀具微量進給裝置作為執(zhí)行補償動作的機構(gòu),成為此類批量自動生產(chǎn)線的核心技術(shù)。本文基于柔性鉸鏈技術(shù)從理論、仿真出發(fā),提出了新型的變形體結(jié)構(gòu),并通過試驗分析應(yīng)用于工程項目產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益。論文首先總結(jié)了微位移機構(gòu)的基本形式,分析了多種鏜削刀具補償裝置結(jié)構(gòu)方案,最終采用柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)的平行四邊形變形體方案,利用楔面機構(gòu)進行驅(qū)動實現(xiàn)了刀具的徑向微量補償。分析了變形體四桿機構(gòu)耦合運動、連桿加工誤差對微位移補償?shù)挠绊?結(jié)果顯示所引入的誤差只有0.1%,該機構(gòu)有良好的線性性及導(dǎo)向性。推導(dǎo)了正圓型單鉸鏈、正圓型雙鉸鏈轉(zhuǎn)角公式和剛度公式,并利用Matlab對公式采用數(shù)值積分求解,獲得了柔性鉸鏈的轉(zhuǎn)動剛度和結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)之間的曲線關(guān)系圖。依據(jù)理論公式,論文設(shè)計了三種結(jié)構(gòu)方案的變形體,并利用有限元分析軟件ANSYS對其進行了剛度、強度分析。為揭示變形體鉸鏈參數(shù)變化對鏜刀補償范圍、精度的實際影響,論文設(shè)計了一臺用于檢驗變形體補償性能的精加工試驗裝置,完成了試驗平臺的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、PLC電氣控制以及軟、硬件調(diào)試。利用設(shè)計的試驗裝置,本文對變形體進行了多組螺栓預(yù)緊力探究性試驗,選取了頂桿最佳初始預(yù)緊力。對變形體進行了補償能力試驗、重復(fù)定位精度試驗、補償精度試驗、抵抗切削力變形試驗,結(jié)果表明單鉸鏈變形體較雙鉸鏈變形體補償范圍提高了367%,更適合于刀具補償范圍大于0.2的場合。雙鉸鏈變形體結(jié)構(gòu)補償精度及剛度指標(biāo)優(yōu)于單鉸鏈結(jié)構(gòu),適合用于調(diào)刀范圍在0.1~0.2場合。目前研究成果已經(jīng)應(yīng)用到三一重工股份有限公司泵車水箱專機、東風(fēng)康明斯發(fā)動機有限公司缸套專機項目,相關(guān)性能指標(biāo)達到國外同類產(chǎn)品水平。
[Abstract]:In the batch machining environment, especially in the automobile manufacturing industry, tool wear error is an important factor affecting the machining accuracy with the development of machining. In order to improve the machining accuracy and efficiency, industrial production generally adopts the compensation boring head with automatic tool compensation function for semi-precision and finishing machining of holes. Based on the theory and Simulation of flexure hinge technology, a new type of deformed body structure is proposed in this paper, and good economic benefits are obtained by applying it to engineering projects. Firstly, the basic form of micro-displacement mechanism is summarized and analyzed. In the end, the parallel quadrilateral deformation of the flexible hinge structure is adopted to realize the radial micro-compensation of the boring cutter. The coupling motion of the four-bar mechanism of the deformed body is analyzed, and the influence of the machining error of the connecting rod on the micro-displacement compensation is analyzed. 0.1%. The mechanism has good linearity and directivity. The rotation angle formula and stiffness formula of circular single hinge and circular double hinge are deduced. The formula is solved by numerical integration in MATLAB. The curves between the rotational stiffness of flexure hinge and the structural design parameters are obtained. According to the theoretical formulas, three kinds of structures are designed. In order to reveal the actual influence of the variation of the hinge parameters on the compensation range and accuracy of the boring cutter, a finishing machining test device is designed to test the compensation performance of the deformed body, and the mechanical structure design of the test platform is completed. PLC electricity is used. Air control, software and hardware debugging. Using the designed test device, this paper has carried out exploratory tests on the pre-tightening force of bolts for deformed bodies, and selected the optimum initial pre-tightening force of the ejector. The compensation range of the double-hinged deformable body is 367% higher than that of the double-hinged deformable body, which is more suitable for the occasion where the tool compensation range is greater than 0.2. The compensation precision and stiffness index of the double-hinged deformable body are better than that of the single-hinged structure, and it is suitable for the occasion where the tool adjustment range is between 0.1 and 0.2. Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd. cylinder liner project, the relevant performance indicators to achieve the same level of foreign products.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG53

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本文編號：2182632