加工大型閥（fá）門內花鍵孔的拉床設計
2018-10-30 來源：浙江暢爾（ěr）智能（néng）裝備（bèi）股（gǔ）份有限公司， 浙江工（gōng） 作者： 施金央 劉中華 應森舜 蔣瑩
摘要: 針對（duì）直（zhí）徑為 2 ～ 3． 01 m 的大（dà）型閥門內花鍵孔的（de）加（jiā）工，研（yán）發設計了一台重型（xíng）立式內拉床。利用 AN-SYS 軟件對（duì）床身、溜板、工（gōng）作台等關鍵部件進行有限元模擬分析，通（tōng）過對比優化筋板的結構，有效（xiào）解決（jué）了重型（xíng）拉床的振動問題（tí）。
關鍵詞: 立式內拉床; 內花鍵孔; 振動; ANSYS
隨著經濟的發展，治（zhì）汙減排已成為國家（jiā）發展的戰略之（zhī）一，其中，汙水處（chù）理設備是不可或缺的（de）。閥門是汙水處理設備中（zhōng）的主要零部（bù）件，閥門設有內花（huā）鍵，加工內花鍵需要拉削加工。加工小型（xíng）閥門內花鍵孔，普通小型內（nèi）拉床就可以完成。針對（duì）大型閥門的拉削（xuē），必須（xū）采用大噸位拉床，根據客戶要求，結合我公司技術實力，開發了一台能加工大型閥門內花鍵（jiàn）孔的拉床。
本文以（yǐ）內拉（lā）床為背景，從方案設計入手（shǒu），通過（guò）合理布局機床和零部件結（jié）構，提高加工精度和可靠性，並在實際生產中獲得用戶的（de）認可。
1、機床方案的設計
1． 1 被加工零件基本情況
材料: 不鏽鋼;
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（jiàn）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、工作台及與大型閥（fá）門相匹（pǐ）配的工裝（zhuāng）夾具部分組成。機床（chuáng）總高（gāo）度達到 10 m，為了方便操作，安裝方式采用地坑式( 如圖（tú） 2 所示) ，挖地坑深 6．5 m。
3、 關鍵部件設計
由於被加工零件尺（chǐ）寸大、拉削力大( 最大工件需要（yào） 1 600 k N) 。設計過程中對機（jī）床的工作台、床身、溜板等方麵進行了（le）攻關，對（duì）溜板的安裝方式也（yě）進行了（le）重點分析，確（què）保機床（chuáng）各（gè）方麵達到使用要求。
3． 1 工作台
工作台（tái）是機（jī）床的主要承載部（bù）件，直接影響產品的加工精度。本（běn）次（cì）設計的工作台采用鑄鐵件，根據設計的實際需（xū）要，將工（gōng）作台設計成圓形龜（guī）背式井（jǐng）蓋狀，內壁設計有放射形加強肋，可將垂直於工作台上的拉削力分解到圓形龜背周邊，再通過工作台下方的（de）端板傳遞到（dào）床（chuáng）身上。如圖（tú） 3 所（suǒ）示。
3． 2 床身
床身是機床的重（chóng）要承載（zǎi）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（qiāng）前、後、左、右四壁安裝鑲鋼導軌，用於（yú）主溜（liū）板導向。
3． 3 溜板（bǎn）部分
溜板是機床的核心部（bù）件如（rú）圖 4、圖 5 所示，在拉削加工（gōng）過程中起導向（xiàng）作用，直接決定了產品（pǐn）的加工精度。溜板的導向平穩與（yǔ）否，直接決定了產品在加工中的穩定性和加工質量。
設（shè）計中（zhōng），采用鉛垂線方向（xiàng）受力，使主油缸（gāng）的牽引力與拉刀的拉削力在同一（yī）垂線上，溜板前、後、左、右都裝有滑動導軌麵，限製了前、後、左、右 4 個自由度，4 個方向（xiàng）零力矩，使之上下運行更平穩。溜板中間設有圓孔，安裝接杆，接杆上端與夾刀（dāo）體相連，下（xià）端與（yǔ）主油（yóu）缸活塞杆相連。接杆（gǎn）直接承載活塞杆（gǎn）與拉刀的作用力和反（fǎn）作用力。溜板不承載（zǎi）拉削力，隻（zhī）起導向作用。接杆的連接方式: 接杆與活塞杆采用固動卡塊式連接; 接杆與夾刀（dāo）體采用活動式連接。打破了傳統螺紋式連接，便於加工、裝配、拆（chāi）卸，承載大噸位的拉削力，安全可靠。溜板兩側設有 4 個圓孔，用於清除切屑（xiè）。
4、 有限（xiàn）元分（fèn）析結（jié）果
從雲圖受力可知，床身（shēn）最（zuì）大應力值為 146． 8 MPa，符合設計要求，證明（míng）床身此結構形（xíng）式是合理的。
5、 結語
本形（xíng）式立式內拉床，以（yǐ）現（xiàn）有產品為基礎，從方（fāng）案設計入手，先後完成工作台、床身肋板結構的研究與設計、機床的受（shòu）力方式設計、溜板的（de）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（cè）產品達到設計精度，各項指標（biāo）達到技術要（yào）求，實現了預期設計（jì）目的，順利（lì）通過驗收。機床實物如圖 7 所示。以該形式為（wéi）基礎的立式內拉床，拉床獨有的（de）設計特點，解決了大噸位拉床振動問題，為（wéi）更大噸位立式內拉床的設計提供了（le）一個實例（lì）。
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