加工大型閥門內花鍵孔的拉床設計
2018-10-30 來源：浙江暢爾智能裝備股份有限公司， 浙江工 作者： 施金央 劉中華 應森舜 蔣瑩
摘要: 針對直徑為 2 ～ 3． 01 m 的大型閥門內花鍵孔的加工，研發設計了一臺重型立式內拉床。利用 AN-SYS 軟件對床身、溜板、工作臺等關鍵部件進行有限元模擬分析，通過對比優化筋板的結構，有效解決了重型拉床的振動問題。
關鍵詞: 立式內拉床; 內花鍵孔; 振動; ANSYS
隨著經濟的發展，治污減排已成為國家發展的戰略之一，其中，污水處理設備是不可或缺的。閥門是污水處理設備中的主要零部件，閥門設有內花鍵，加工內花鍵需要拉削加工。加工小型閥門內花鍵孔，普通小型內拉床就可以完成。針對大型閥門的拉削，必須采用大噸位拉床，根據客戶要求，結合我公司技術實力，開發了一臺能加工大型閥門內花鍵孔的拉床。
本文以內拉床為背景，從方案設計入手，通過合理布局機床和零部件結構，提高加工精度和可靠性，并在實際生產中獲得用戶的認可。
1、機床方案的設計
1． 1 被加工零件基本情況
材料: 不銹鋼;
硬度: 210 ～ 250 HB;
外徑: 2 ～ 3． 01 m;
加工內花鍵孔參數:
模數: 5． 08 mm
齒數: 48
壓力角: 30°
零件如圖1 所示。
2 、機床整體布局
加工大型閥門花鍵孔機床由底座、床身、主溜板、工作臺及與大型閥門相匹配的工裝夾具部分組成。機床總高度達到 10 m，為了方便操作，安裝方式采用地坑式( 如圖 2 所示) ，挖地坑深 6．5 m。
3、 關鍵部件設計
由于被加工零件尺寸大、拉削力大( 最大工件需要 1 600 k N) 。設計過程中對機床的工作臺、床身、溜板等方面進行了攻關，對溜板的安裝方式也進行了重點分析，確保機床各方面達到使用要求。
3． 1 工作臺
工作臺是機床的主要承載部件，直接影響產品的加工精度。本次設計的工作臺采用鑄鐵件，根據設計的實際需要，將工作臺設計成圓形龜背式井蓋狀，內壁設計有放射形加強肋，可將垂直于工作臺上的拉削力分解到圓形龜背周邊，再通過工作臺下方的端板傳遞到床身上。如圖 3 所示。
3． 2 床身
床身是機床的重要承載部件，為分體式的桶式結構，鑄鐵件。設計中，考慮載荷大的問題，在床身四周外壁布米字形肋，床身內腔前、后、左、右四壁安裝鑲鋼導軌，用于主溜板導向。
3． 3 溜板部分
溜板是機床的核心部件如圖 4、圖 5 所示，在拉削加工過程中起導向作用，直接決定了產品的加工精度。溜板的導向平穩與否，直接決定了產品在加工中的穩定性和加工質量。
設計中，采用鉛垂線方向受力，使主油缸的牽引力與拉刀的拉削力在同一垂線上，溜板前、后、左、右都裝有滑動導軌面，限制了前、后、左、右 4 個自由度，4 個方向零力矩，使之上下運行更平穩。溜板中間設有圓孔，安裝接桿，接桿上端與夾刀體相連，下端與主油缸活塞桿相連。接桿直接承載活塞桿與拉刀的作用力和反作用力。溜板不承載拉削力，只起導向作用。接桿的連接方式: 接桿與活塞桿采用固動卡塊式連接; 接桿與夾刀體采用活動式連接。打破了傳統螺紋式連接，便于加工、裝配、拆卸，承載大噸位的拉削力，安全可靠。溜板兩側設有 4 個圓孔，用于清除切屑。
4、 有限元分析結果
從云圖受力可知，床身最大應力值為 146． 8 MPa，符合設計要求，證明床身此結構形式是合理的。
5、 結語
本形式立式內拉床，以現有產品為基礎，從方案設計入手，先后完成工作臺、床身肋板結構的研究與設計、機床的受力方式設計、溜板的結構設計及溜板與夾刀體和油缸的連接方式設計等內容，開展了相關試驗、生產，檢測產品達到設計精度，各項指標達到技術要求，實現了預期設計目的，順利通過驗收。機床實物如圖 7 所示。以該形式為基礎的立式內拉床，拉床獨有的設計特點，解決了大噸位拉床振動問題，為更大噸位立式內拉床的設計提供了一個實例。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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