五轴航空轮盘榫槽拉削装备静态精度计算与分析

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作者 宋平 林斌 +2 位作者 唐阳 王翔 张顺琦 《工具技术》 北大核心 2024年第10期136-142,共7页

五轴航空轮盘拉削装备作为航空涡轮盘榫槽核心加工设备,其静态精度对榫槽加工质量有重要的影响。以五轴数控榫槽拉床为研究对象,基于多体运动学原理,考虑42项制造装配误差和随机定位误差,构建了五轴航空涡轮盘榫槽拉床静态几何误差运动... 五轴航空轮盘拉削装备作为航空涡轮盘榫槽核心加工设备,其静态精度对榫槽加工质量有重要的影响。以五轴数控榫槽拉床为研究对象,基于多体运动学原理,考虑42项制造装配误差和随机定位误差,构建了五轴航空涡轮盘榫槽拉床静态几何误差运动学模型。运用齐次坐标变换方法推导了静态几何误差公式,采用蒙特卡洛方法仿真计算误差概率及分布。基于此结果,通过设定几何误差灵敏度指标,定量分析各项几何误差对静态精度的影响,获得6项影响静态精度的关键几何误差,为优化五轴航空涡轮盘拉床静态精度提供了一定的理论依据。 展开更多

关键词 涡轮盘榫槽 拉削 齐次变换 误差模型 静态精度

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基于响应曲面的立式拉床床身轻量化结构设计

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作者 许凯阳 罗静 +2 位作者 唐阳 石静涛 张顺琦 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第5期94-101,共8页

在拉削加工中,床身的固有频率会大幅影响拉床的动态特性、工件的加工质量以及刀具的寿命。为保证拉床具有良好的动态特性和加工精度的同时实现床身轻量化设计,提出了一种基于响应曲面法的多目标优化设计的方法。首先,在SolidWorks中对... 在拉削加工中,床身的固有频率会大幅影响拉床的动态特性、工件的加工质量以及刀具的寿命。为保证拉床具有良好的动态特性和加工精度的同时实现床身轻量化设计,提出了一种基于响应曲面法的多目标优化设计的方法。首先,在SolidWorks中对床身进行参数化建模,并利用HyperMesh及Abaqus进行有限元分析的前处理和后处理;其次,采用试验设计算法设计参数变量组合,通过脚本和批处理的方法自动修改模型参数并进行有限元分析,获取不同参数变量值对应的模型质量、固有频率和最大模态位移,用于建立响应曲面;最后,提取响应数据,建立响应曲面模型,并运用全局响应搜索算法在设计条件下求解,进行多目标优化。研究结果表明,优化后床身质量减少了14.36%,1阶固有频率提高了19.81%,1阶模态最大位移减少了1.02%,最大静变形量减少了2.33%。 展开更多

关键词 立式拉床床身 轻量化设计 参数化建模 响应曲面 多目标优化

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拉削工艺和装备设计方法研究综述 被引量：5

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作者 林翔 孙刚 +1 位作者 张顺琦 应申舜 《机电工程》 CAS 北大核心 2019年第2期124-130,共7页

针对拉削工艺和装备设计存在的技术难题,总结分析了国内外拉床结构与整体动力学分析与优化、拉床切削工艺仿真技术、拉削表面质量监测,以及刀具损伤监控与寿命预测4个方面的最新研究成果,指出了有限元数值模拟仿真对拉削工艺和机床设计... 针对拉削工艺和装备设计存在的技术难题,总结分析了国内外拉床结构与整体动力学分析与优化、拉床切削工艺仿真技术、拉削表面质量监测,以及刀具损伤监控与寿命预测4个方面的最新研究成果,指出了有限元数值模拟仿真对拉削工艺和机床设计的重要作用,探讨了基于噪声、振动、拉削力等信号的加工质量和刀具损伤预测。研究结果表明:随着新材料的不断研发和对零件拉削工艺要求的不断提高,在未来机床整体设计时对静力学和动力学的精确仿真,以及切削工艺的有限元仿真变得尤为重要,可有效提高机床整体性能,缩短设计周期和减少设计成本;同时由于零件材料稀缺昂贵,未来的拉削装备中需要集成表面切削质量、表面硬度和拉刀磨损的实时监测,减少因机床振动、刀具损伤等引起的加工缺陷。 展开更多

关键词 拉削工艺 金属切削 拉床 拉刀 表面加工质量

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探索汽车制动钳支架的智能绿色制造之路 被引量：2

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作者 蔡增伟 张顺琦 +2 位作者 蒋小乐 宋蓓 胡春美 《制造技术与机床》 北大核心 2019年第9期9-11,16,共4页

传统汽车制动钳支架生产装备效率低、成本高、柔性差、污染严重,难以适应现代产品个性化、快速升级的市场需求。为此,设计了一套高效、低污染、高精度制造的汽车制动钳支架自动化柔性生产线。该生产线包含一台双工位立式拉床、一台四工... 传统汽车制动钳支架生产装备效率低、成本高、柔性差、污染严重,难以适应现代产品个性化、快速升级的市场需求。为此,设计了一套高效、低污染、高精度制造的汽车制动钳支架自动化柔性生产线。该生产线包含一台双工位立式拉床、一台四工位钻铣机床、两台上下料工业机器人和一套零件尺寸检测装置。经验证,生产效率和加工一致性有很大提高。最后,展望了未来汽车制动钳支架生产线的发展趋势。 展开更多

关键词 制动钳支架 生产线 拉床 四工位机床 智能制造

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基于模态参数验证的机床结构件优化设计 被引量：14

5

作者 应申舜 林绿高 计时鸣 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期1880-1887,共8页

基于有限元分析和试验测试相结合的方法,研究机床结构件优化设计.以某型号拉床结构3大件之一的床台为例,建立床台实际几何形状的有限元模型,分析床台在实际工况下的变形情况和模态参数.利用LMS SCADAS III-305振动测试设备和PolyMAX方法... 基于有限元分析和试验测试相结合的方法,研究机床结构件优化设计.以某型号拉床结构3大件之一的床台为例,建立床台实际几何形状的有限元模型,分析床台在实际工况下的变形情况和模态参数.利用LMS SCADAS III-305振动测试设备和PolyMAX方法,得到床台在0~512 Hz频率下的自然频率、阻尼比和振型等实验模态参数.获得实验模态与分析模态振型向量的置信准则矩阵,表明有限元分析和实验结果具有较好的相关性.利用经过验证的有限元模型开展拓扑优化,根据优化结果进行床台结构的二次设计.结果表明,通过二次设计得到轻量化的床台结构,切削点处变形更小,第一阶固有频率更大,实现了更好的动态性能. 展开更多

关键词 拉床 有限元 模态参数 结构优化 置信准则矩阵(MAC)

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五自由度电液伺服机械手运动控制系统研制 被引量：7

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作者 刘湘琪 任旭 +1 位作者 蔡增伟 应炎鑫 《机电工程》 CAS 2017年第10期1144-1149,共6页

针对电液液伺服机械手在实际应用过程中存在运动精度低、运动平稳性差,控制模型存在非线性的问题,利用电液液伺服机械手具有负载能力强,能量密度大的优势,对机械手运动控制系统进行了研制。首先采用闭链矢量法对TCP进行了准确的位置矢... 针对电液液伺服机械手在实际应用过程中存在运动精度低、运动平稳性差,控制模型存在非线性的问题,利用电液液伺服机械手具有负载能力强,能量密度大的优势,对机械手运动控制系统进行了研制。首先采用闭链矢量法对TCP进行了准确的位置矢量表示;其次,引入5阶B样条插值方法和改进型粒子群优化算法,得到了连续的TCP空间位移轨迹,实现了TCP位置的最优轨迹规划;最后,引入常规PID,IL-PID,NDI等控制策略,采用分级控制管理方案,实现了机械手各关节的运动控制,并利用5自由度电液伺服机械手进行了仿真和实际实验。研究结果表明:该运动控制系统能够准确地控制机械手在高负载,高精度要求下进行规定运动。 展开更多

关键词 电液伺服机械手 闭链矢量 轨迹优化 同步驱动

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基于深度学习的拉削刀具磨损状态识别模型 被引量：1

7

作者 应申舜 傅晨泰 +3 位作者 林绿胜 吕晓敏 张顺琦 易凯 《高技术通讯》 CAS 2022年第10期1089-1100,共12页

拉削是航空发动机涡轮盘榫槽的关键加工工艺,拉刀在工作过程中的异常状态若不能被及时发现并加以干预,将引起严重的破坏,目前尚无先进的人工智能方法解决这一问题。本文提出了一种拉削刀具磨损状态识别模型(DSBiLSTM),该模型基于具有特... 拉削是航空发动机涡轮盘榫槽的关键加工工艺,拉刀在工作过程中的异常状态若不能被及时发现并加以干预,将引起严重的破坏,目前尚无先进的人工智能方法解决这一问题。本文提出了一种拉削刀具磨损状态识别模型(DSBiLSTM),该模型基于具有特征重用优势的稠密连接网络(DenseNet)设计了DenseNet(3-2),实现空间特征提取和降维,并设计了堆叠的双向长短期记忆网络(SBiLSTM),实现时序特征提取,两者优势互补,将多尺度融合提取特征纳入到多个全连接层(FNN)和Softmax层,实现刀具磨损状态识别。基于创新的识别模型,设计了涡轮盘榫槽拉削加工实验,采用了基于混淆矩阵的性能指标体系,将所提出的模型与单个特征提取模型进行比较。实验结果表明,DSBiLSTM模型在刀具磨损状态预测中具有突出性能,识别准确率达到98.73%,单个样本的识别速度提高到11 ms。 展开更多

关键词 深度学习 拉削加工 刀具磨损 状态识别 稠密连接网络(DenseNet) 长短期记忆网络(LSTM)

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基于正交切削的铝合金切削力理论计算方法 被引量：1

8

作者 张顺琦 林绿高 +3 位作者 应申舜 林斌 蒋小乐 孙建男 《工具技术》 2020年第3期60-63,共4页

基于传统正交切削力学模型,采用Johnson-Cook材料本构和失效模型,建立同时考虑前刀面和后刀面双摩擦因素的切削力理论计算模型。采用双摩擦切削力模型模拟7050航空铝合金切削力的计算,获得了与试验结果非常吻合的切削力理论计算值。用... 基于传统正交切削力学模型,采用Johnson-Cook材料本构和失效模型,建立同时考虑前刀面和后刀面双摩擦因素的切削力理论计算模型。采用双摩擦切削力模型模拟7050航空铝合金切削力的计算,获得了与试验结果非常吻合的切削力理论计算值。用本文模型计算了不同Johnson-Cook材料本构参数下的切削力,获得了与文献仿真值非常一致的结果。双摩擦切削力模型引入的后刀面摩擦分量,在航空铝合金切削仿真中,占主切削力的比重较少(约占12.5%),但不可忽略。 展开更多

关键词 正交切削 铝合金切削 切削力模型 拉削

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织构拉刀的拉削负载特性建模与验证 被引量：1

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作者 倪敬 舒央 +3 位作者 孟青新 吕俊杰 王书赢 胡春美 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期1329-1335,1341,共8页

针对传统圆孔拉削加工负载建模过程不够清晰,负载特性预测误差较大的问题,将拉刀刀齿上的槽定义成一种表面织构槽,综合考虑刀齿上的织构槽参数、拉削面积圆孔效应和拉削过程多齿接触周期特性,建立了较详细的织构拉刀拉削负载计算模型。... 针对传统圆孔拉削加工负载建模过程不够清晰,负载特性预测误差较大的问题,将拉刀刀齿上的槽定义成一种表面织构槽,综合考虑刀齿上的织构槽参数、拉削面积圆孔效应和拉削过程多齿接触周期特性,建立了较详细的织构拉刀拉削负载计算模型。基于经典刀齿切削负载理论,提出了具有织构槽拉刀的单齿拉削负载模型;考虑工件圆弧孔形状对拉削面积的影响,进一步优化单齿拉削负载模型;考虑由工件长度引起的多齿接触周期特性,得到一般性的织构拉刀拉削负载计算模型。仿真与实验结果表明,提出的模型能较好地预测实际拉削负载。同时也指出,在拉刀刀齿上开设织构槽可以降低拉削负载,但是开设的织构槽数量并非越多越好,而是存在一个最优值。 展开更多

关键词 织构拉刀 负载建模 矩形织构槽 圆弧效应

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高精度拉床动特性分析与结构优化研究

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作者 陈国金 林绿高 +2 位作者 龚友平 陈昌 袁以明 《机电工程》 CAS 北大核心 2019年第2期153-157,共5页

针对动载荷导致拉床加工精度降低的问题,在确定拉床结构的自振频率和相应振型基础上,对其结构进行了优化设计,提高了结构系统的动力学性能,从而提高了拉床加工精度。首先构建了该拉床的数字化仿真设计模型,得出了拉床的主要阶模态和瞬... 针对动载荷导致拉床加工精度降低的问题,在确定拉床结构的自振频率和相应振型基础上,对其结构进行了优化设计,提高了结构系统的动力学性能,从而提高了拉床加工精度。首先构建了该拉床的数字化仿真设计模型,得出了拉床的主要阶模态和瞬态响应,瞬态响应选取选择拉床上3个典型位置(床台顶部、主溜板顶端、液压缸顶端)进行了计算,并主要计算了在拉削时由于冲击载荷的作用而产生的加速度瞬态响应;根据模态分析和瞬态分析结果,选取均匀法对拉床结构进行了拓扑优化设计,优化时设置了5项结构拓扑优化指标,最终得到了拉床的综合结构优化设计方案;在此基础上,搭建了优化后的拉床原型系统及实验测试平台,并对该拉床进行了实验测试。测试及研究结果表明:优化后拉床质量减轻了15%,拉削点的位移从0. 168 mm降低至0. 152 mm,位移量减少了10%,提高了加工精度。 展开更多

关键词 拉床 动特性分析 拓扑结构优化

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基于正交切削理论的高温粉末合金切削过程参数优化 被引量：6

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作者 孙建男 张顺琦 +2 位作者 林绿胜 应申舜 林斌 《工具技术》 2020年第6期36-40,共5页

高温粉末合金切削加工过程中涉及复杂的热-力动态耦合,常使刀具发生损坏,影响效率和加工成本。综合传统高温合金正交切削模型,基于Johnson-Cook材料本构方程和失效模型建立了考虑前后刀面摩擦的切削力计算模型。利用该双摩擦切削力模型... 高温粉末合金切削加工过程中涉及复杂的热-力动态耦合,常使刀具发生损坏,影响效率和加工成本。综合传统高温合金正交切削模型,基于Johnson-Cook材料本构方程和失效模型建立了考虑前后刀面摩擦的切削力计算模型。利用该双摩擦切削力模型计算GH4169高温合金切削过程中的切削力,并得到与文献试验值一致的结果。利用有限元仿真软件计算相同参数下的切削力,获得数据与试验值和计算值接近,表明该双摩擦切削力计算模型符合实际情况。通过调整不同的刀具前角参数,得到切削力和切削最高温度随刀具前刀面角度变化的趋势。 展开更多

关键词 正交切削理论 高温粉末合金 切削有限元仿真 参数优化

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复合钻削刀具负载的建模与验证研究 被引量：1

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作者 李江连 胡春美 +1 位作者 倪敬 张志霄 《机电工程》 CAS 2017年第3期224-229,共6页

针对复合钻削刀具钻孔过程负载计算误差较大,负载动特性预测精度较低的问题,对复合钻削的切削负载动态过程进行了研究。基于斜角切削理论,针对主切削刃负载和倒角刃单元负载受力分析,分别建立了主切削刃和倒角刃的等效切削模型。由于复... 针对复合钻削刀具钻孔过程负载计算误差较大,负载动特性预测精度较低的问题,对复合钻削的切削负载动态过程进行了研究。基于斜角切削理论,针对主切削刃负载和倒角刃单元负载受力分析,分别建立了主切削刃和倒角刃的等效切削模型。由于复合钻削过程的复杂性,采用数学分析和经验值相结合的方法,提出了钻削过程动态负载模型。同时考虑钻削过程中主轴径向跳动对切削性能的影响,进一步优化了复合钻削负载模型。通过对复合刀具不同刃不同切削工况的负载叠加融合,提出了复合钻削动态负载模型,并进行了仿真和实验。结果表明,考虑主轴径向跳动所建立模型相较于未考虑主轴径向跳动模型更能够准确地描述复合钻削刀具的动态负载特性,其负载误差比未考虑主轴跳动的情况减小了10%。 展开更多

关键词 复合钻削 等效模型 主轴径向跳动 斜角切削

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凸轮零件的内花键拉削工艺的自动化生产线 被引量：4

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作者 宋蓓 罗静 +1 位作者 肖航 蒋小乐 《制造技术与机床》 北大核心 2019年第8期164-168,共5页

介绍了凸轮零件的内花键采用拉削工艺加工的自动化生产线。该生产线由上下料传送带、立式内拉床、机械臂、检测机构、抽检台和清洗机等组成。并介绍了需要解决的几个难点。该生产线生产效率高,在实际生产中应用广泛。

关键词 内花键 拉床 自动化 生产线

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振动拉削用双阀激振系统耦合增益特性分析与实验研究

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作者 应炎鑫 蒙臻 倪敬 《制造技术与机床》 北大核心 2017年第2期91-97,共7页

电液伺服激振系统(Electro-Hydraulic Excitation system,EHES)其振幅增益特性往往难以描述和预测。针对上述问题,以双伺服阀并联EHES为研究对象,综合考虑伯努利流体汇流耦合和阀控非对称缸特性,建立了系统数学模型;分别通过Matlab/Simu... 电液伺服激振系统(Electro-Hydraulic Excitation system,EHES)其振幅增益特性往往难以描述和预测。针对上述问题,以双伺服阀并联EHES为研究对象,综合考虑伯努利流体汇流耦合和阀控非对称缸特性,建立了系统数学模型;分别通过Matlab/Simulink仿真计算和实验系统测试,研究汇流耦合影响下双阀并联有效振幅增益的规律特性。实验结果表明:所建立的数学模型能有效描述实际系统的增益特性;而汇流耦合主要影响了激振缸的负载流量饱和特性,使得双阀并联激振所输出的振幅增益随激振频率和控制信号幅值的变化,其有效增益在50%~70%间浮动。 展开更多

关键词 双阀激振 汇流耦合 振幅增益 流量饱和特性

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基于电伺服驱动的立式内拉床研制 被引量：1

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作者 郑士荣 郎建荣 +1 位作者 胡春美 林翔 《机电工程》 CAS 北大核心 2018年第7期698-702,共5页

针对采用液压驱动的传统立式内拉床存在结构复杂、拉削精度不高、拉削不平稳等问题,对一种基于电伺服驱动的立式内拉床进行了研制。提出了拉床的工艺原理、主要性能参数以及工件的拉削参数;对拉床的机械整体结构、关键功能机构进行了设... 针对采用液压驱动的传统立式内拉床存在结构复杂、拉削精度不高、拉削不平稳等问题,对一种基于电伺服驱动的立式内拉床进行了研制。提出了拉床的工艺原理、主要性能参数以及工件的拉削参数;对拉床的机械整体结构、关键功能机构进行了设计,并对拉刀及拉削力进行了设计计算;对拉床电气控制系统进行了设计,详细分析了电伺服驱动系统的控制原理和电控软件系统的设计原理;基于电伺服驱动的立式内拉床研制成功后,将其应用于星形套的拉削加工试验。拉削加工试验结果表明:所研制的基于电伺服驱动的立式内拉床操作便捷安全、运行平稳,拉削加工后的工件符合精度要求。 展开更多

关键词 立式内拉床 电伺服驱动 控制系统 PLC HMI

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非线性拉削力对键槽拉床液压系统输出特性的影响研究 被引量：1

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作者 应炎鑫 郑士荣 +1 位作者 林绿胜 林翔 《机电工程》 CAS 北大核心 2018年第8期848-852,共5页

针对拉削过程中动态拉削负载对液压系统输出特性的繁杂影响问题,对卧式键槽拉削系统进行了研究。首先,基于非线性拉削负载模型和拉削主油缸动力学模型,提出了拉削过程中的耦合动力学模型;然后,分别利用理论计算及系统实验,对拉床液压系... 针对拉削过程中动态拉削负载对液压系统输出特性的繁杂影响问题,对卧式键槽拉削系统进行了研究。首先,基于非线性拉削负载模型和拉削主油缸动力学模型,提出了拉削过程中的耦合动力学模型;然后,分别利用理论计算及系统实验,对拉床液压系统在非线性负载扰动下的实际输出力波形进行了研究。实验分析结果表明:动态拉削力的非线性特征主要由参与切削的齿数波动造成;拉削液压系统的输出非线性特性主要由动态拉削力影响主油缸容腔压力变化率和活塞运动特性造成;实际拉削系统设计必须增大液压系统的相对刚度,以降低动态拉削力所引起的液压系统波动。 展开更多

关键词 键槽拉削 拉削负载 输出特性 频谱图

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一种用于拉削加工的回转工作台设计 被引量：1

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作者 应炎鑫 盛青 +1 位作者 胡春美 林绿胜 《制造技术与机床》 北大核心 2018年第5期46-49,共4页

用于拉削加工的回转工作台通常要承受几吨重的拉削力,还要完成抬升、旋转、下降、锁紧等动作,在拉床中扮演一个非常重要的角色。文章提出一种用于拉削加工的连杆式回转工作台,在介绍其结构和工作原理的基础上,对旋转锁紧、密封润滑、缓... 用于拉削加工的回转工作台通常要承受几吨重的拉削力,还要完成抬升、旋转、下降、锁紧等动作,在拉床中扮演一个非常重要的角色。文章提出一种用于拉削加工的连杆式回转工作台,在介绍其结构和工作原理的基础上,对旋转锁紧、密封润滑、缓冲、冲屑防护等功能设计展开研究,并对液压驱动力进行计算。该回转工作台抬升重量达10 t,回转力5 t,重复定位精度达0.05°,采用液压减速缓冲和机械缓冲双重保护,消除重物回转时受惯性力的影响,有效保证工作台能稳定无冲击的情况下准确下降,使上、下工作台完全啮合,延长端齿盘寿命。 展开更多

关键词 拉削 液压 回转工作台 端齿盘

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加工大型阀门内花键孔的拉床设计

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作者 施金央 刘中华 +1 位作者 应森舜 蒋莹 《制造技术与机床》 北大核心 2017年第3期82-84,共3页

针对直径为2~3.01 m的大型阀门内花键孔的加工,研发设计了一台重型立式内拉床。利用ANSYS软件对床身、溜板、工作台等关键部件进行有限元模拟分析,通过对比优化筋板的结构,有效解决了重型拉床的振动问题。

关键词 立式内拉床 内花键孔 振动 ANSYS

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