（图纸+论文）大型坡口机夹紧装置设计（全套完整）

因此，圆筒多竖直放在机床上，重力方向竖直向下，工件受到的磨削扭力将会极大减小，有利于减小扭曲变形和外形误差，因而加工精度容易保证。

方案选择卧式和立式配置方案的特点如表所示。

表卧式与立式配置的比较项目卧式配置立式配置评价机床尺寸卧式占用空间较小吊装方式压轮升起，圆筒避过压轮装置，径向吊装，安放在滚回转轮上拉杆降下，圆筒自上而下吊装，安放在预先放置好的平台上立式对机床损害小，但所需径向空间较大装夹方式两对滚轮转轮支承，对压轮压紧，须承受定的翻倒力矩中心支承固定，靠摩擦力和平台的支承使圆筒夹紧立式比较安全可靠加工方式割具不动，圆筒靠滚轮的转动带动，两组滚轮保持较高的平行度圆筒不动，割具固定在回转台上立式比较容易实现加工所须运动空间卧式较小，但占用大量空间专机装卸难度为保证滚轮的平行度，滑动轮平行移动需用导轨限制专机直接安放在工作场地，不需固定立式比较容易拆装从表可以看出，卧式配置虽然尺寸和加工所需运动空间较小，但其对机床损害较大，所需装夹空间也较大，同时，卧式加工布置还需要有其他的附属装置，占地面积大，结构较复杂，并不利于工件的吊装和加工。

从装夹方式加工方式和专机装卸难度各方面来看，立式方案要优于卧式方案。

因此，根据节筒加工特点和技术要求，该设计采用立式内表面定心方式，将圆筒定位和夹紧装置合为体。

工件不动，割具放置在回转台上，回转工作台回转进行工件加工，结构简单紧凑，便于圆筒吊装和加工。

.机床工作原理按照实现功能的不同，大型节筒坡口数控等离子束加工机床可由工件定位夹紧装置回转工作台底座中央立柱外割具角度调整装置内外割具径向进给装置内外割具升降装置靠背轮机构液压动力系统控制驱动装置以及空气等离子切割装置等结构组成。

各组成结构设计如下。

工件定位夹紧装置由上摆杆下摆杆下支臂和摆动臂组成个平面连杆机构，机构上摆杆和下摆杆的端与中央立柱铰接，另端和摆动臂铰接下支臂端和摆动臂铰接，另端和液压动力系统的拉杆铰接液压动力系统通过下拉杆带动下支臂来驱动摆动臂工作，摆动臂中放置臂垫板，根据节筒的不同直径，可以调整接触状态。

这种夹紧装置既便于节筒的夹紧定位，又能够保证已成型的节筒在加工过程中不易在力的作用下变形，保证加工精度。

回转工作台由回转架和回转支承构成。

回转支承采用步进电机和行星摆线针轮减速器及二级减速的驱动方式。

行星摆线针轮减速器置于回转工作台预留空间内，空间整体结构设计比较紧凑。

底座由上下板和加强筋板焊接而成，既可减轻加工设备的质量，又能增加底座的刚度。

底座下方底板设计有个水平调节支座，端面加工时便于加工设备整机水平位置调平，保证端面加工水平度。

机床的寿命是指机床保持其应具有的加工精度的时间。

在寿命期内，正常工作条件下，机床不应丧失设计时所规定的精度性能。

对于中小型通用机床，其寿命为左右对于专用机床要求短些，它将随着所加工产品的更新而废弃对于大型精密级高精度级机床则要求更长的寿命。

．“四化”程度“四化”是指机床品种系列化零部件通用化零件标准化以及机床模块化。

系列化包括机床参数标准的判定型谱的编制和产品的系列设计。

零部件通用化是指不同型号的机床采用相同的零部件。

标准件是由国家或行业标准化的零件，零件标准化程度高，可以获得明显的经济效益，使成本下降。

现代机床模块化设计是根据广大用户提出的功能要求，设计出系列具有不同结构和用途，而功能相同并可互换的功能模块和些专用部件的设计法。

通过模块的不同组合即可组装成满足客户要求的机床专用机床柔性加工单元等，这种设计方法可提高机床设计工作效率和适应性。

．造型与色彩机床造型是根据机床功能和特点，要简洁明快，美观大方，使用舒适方便。

主要有曲线型方型和梯型三种，目前趋向以方型和梯型相结合。

机床色彩的设计应有利于产品功能的发挥，符合时代特点，满足使用对象环境的审美要求，色彩设计应充分表达产品功能特征并与使用环境相协调。

.总体结构布局总体结构布局原则机床的总体布局设计是指按工艺要求决定机床所需的运动，确定机床的组成部件，以及各个部件的相对运动和位置关系。

同时也要确定操纵控制机构在机床中的位置。

通用机床的布局已形成传统的型式，但是，随着数控等新技术的应用，传统的布局也在发生变化。

专用机床的布局没有固定的布局形式，灵活性大，必须根据被加工工件要求，进行工艺分析，在拟定总体方案中进行总体布局设计。

合理的总体布局的基本要求是保证工艺方法所要求的节筒和割具的相对位置和相对运动。

保证机床具有与所要求的加工精度相适应的刚度和抗振性。

使用方便，便于操作调整维修，便于输送装卸工件。

经济效果好，节省材料，减少机床占地面积等。

配置形式的选择．卧式配置大型节筒卧式配置方案常采用转轮支承，压轮压紧的夹紧方式。

该支承方式割具不动，由滚轮带动节筒旋转，从而实现筒件的坡口加工。

该方案结构相对简单，便于理解机构各部件的运行情况。

但在实际应用中，机构整体运动时，需要有其他的附属装置，占地面积大，不便于配合其他机构的安装和运行，导致加工效率低下，且不利于工件的吊装和加工。

由于被加工筒件尺寸庞大，采用该配置方式，节筒易发生变形，不利于保证多次抓取工件的定位误差和加工精度。

卧氧气切割时在正确掌握切割参数和操作技术的条件下，气割坡口的质量良好，可直接用于装配和焊接。

用于焊接的主要坡口形式有形等。

对横截面是直线形的形坡口，可采用单割具或把割具同时加工。

对形坡口可用把割具次加工成型，不仅可以限制多余的热量输入，而且能够保持在板材宽度方向中心部切割。

这样，相对于切割方向左右对称加热，可保持部件的尺寸精度。

但是，对于左右非对称切割时，必须考虑由于弯曲和热变形所造成的尺寸偏差允许值。

形坡口用气割工艺加工比机械加工方法效率高周期短，且不需要投资高的机床设备。

形坡口在板边加工时实际是形的下部有圆弧段，气割时铁的氧化反应不能像般气割时那样直垂直向下，当达到定程度后转向侧面方向。

为此需采用多割具同时加工，边使工件沿板厚度方向形成温度梯度，边通过调节切割氧压力割出圆弧段。

现在国内已生产出配有割具的形坡口半自动气割机，可以切割以下钢板的形坡口。

另外，形坡口也可用普通割具与碳弧气刨组合等方法加工。

由于切割面上产生的气割凹痕多是造成未焊透和熔合不良的主要原因，所以在焊前必须对凹痕进行修补。

对焊缝质量要求高的情况下，必须去除坡口面的氧化皮。

．等离子切割等离子加工又称等离子弧加工，是利用电弧放电使气体电离成过热的等离子气体流束，靠局部熔化及气化来去除材料。

等离子弧不但具有温度高能量密度大的优点，而且焰流可以控制。

适当的调节功率大小气体类型气体流量进给速度和火焰角度以及喷射距离等，便可利用个电极加工不同的厚度和多种材料。

等离子加工已广泛用于切割。

各种金属材料，特别是不锈钢铜铝的成型切割，已获得重要的工业应用。

它可以快速而较整齐地切割软钢合金钢钛铸铁钨钼等。

切割不锈钢铝及其合金的厚度般为。

等离子切割的速度是很高的，成型切割厚度为的铝板时的切割速度为，而厚度为.钢板的切割速度为，采用水喷时可增加碳钢的切割速度，对厚度为的钢板，切割速度为。

切边的斜度般为，当仔细控制工艺参数时，斜度可保持在。

对厚度小于的金属，切缝宽度通常为厚度达的金属，切缝宽度为。

加工后的表面粗糙度通常为，热影响层分布的深度为，决定于工件的热学性质加工速度切割深度以及所采用的加工参数。

．碳弧气刨采用碳弧气刨可加工坡口，但是刨削面精度不高，而且噪声大，污染严重。

大型，坡口机，夹紧，装置，设计，毕业设计，全套，图纸摘要目前，国内尚无大型节筒坡口加工设备，传统的坡口加工机械设备存在生产效率低下成本高难以保证加工精度的缺点，不能满足超大型节筒坡口的加工需要。

由于大型节筒坡口加工设备的使用范围受到时间和空间上的限制，通用性差利用率低次性投资成本高，若单纯走引进之路，则受政治经济技术等诸多因素限制，且势必延长产品的生产周期，不能满足国防建设之所需，产品的质量安全也无从保证。

因此，为了适应国防建设的发展和提高国防工业的水平，需要走自主创新的道路，研制种具有自主知识产权效率高经济实用的大型节筒坡口加工专用设备，以提升我国潜艇的生命力可靠性和整体性能。

本文重点对坡口加工机床的夹紧装置径向进给纵向升降和切割角度调整等重要部件的设计，根据设计和使用的要求，对夹紧装置的静态刚度和强度节筒受力变形和其加工误差进行分析。

关键词坡口等离子束数控机课题背景.切割技术的现状应用形式及技术经济性.本文研究的主要内容设备注意事项工作内容第章机床总体设计.坡口加工工艺机械加工方法热切削方法.机床总体设计的基本要求.总体结构布局总体结构布局原则配置形式的选择方案选择.机床工作原理第章机床各个装置和机构的结构设计.工件定位夹紧装置结构设计.割炬横向进给装置结构设计.割炬纵向升降装置结构设计.液压动力系统结构设计.回转支架和底座结构设计课题背景由于现代海域战争日益呈现多层次空间大立体纵深的特点，所以研制潜艇是国防建设的需要，是提高国防工业快速反应能力的需要，其主要目的是保持威慑力量，应对随时可能出现的地区热点。

反潜导弹深水炸弹等精确制导武器的出现以及先进传感系统的不断更新发展，对潜艇的生命力构成了极大的威胁。

与此同时，世界各国研制的潜艇也在向深快静的方向发展，力图通过占领海洋的“内层空间”，应对外界的潜在威胁。

因而，潜深也就成为潜艇隐身性的个重要指标。

根据国外资料，大深度潜艇般系指最大下潜深度超过或在附近的作战潜艇。

在这种深度下，潜艇不仅要承受巨大的海水压力，还要克服前进过程中的阻力。

因此，对于潜艇节筒的加工，采用传统的设计思想和方法已不能适应大深度潜艇发展的需要。

潜艇是特殊的制造业，既不同于般机械制造，也有别于水面舰艇的加工，其设计既要考虑潜艇平台的性能，也要考虑潜艇作战系统防御能力和可用性等因素。

因此，现代潜艇的设计已成为项综合的系统工程，制造潜艇所选用的诸多装置都有其独特的要求和特点，这也是有别于其他制造业的重要特点如肋骨的弯制和热处理高屈强比厚板材料的校平壳板的弯制与校正壳圈和肋骨的焊接坡口仿形加工特殊曲面的开孔上千吨大型立体分段合拢与对中等。

因此，不但要有严谨的制作工艺，还需要先进的工艺设备。

潜艇的壳体是设计与加工是潜艇制造的重要组成部分，对于大潜深潜艇，为了满足重量与排水量之比的设计指标，减少大厚度钢板带来的潜艇重量增加所产生的矛盾，势必采用高屈强比材料制造大型薄壁节筒。

将这些大型薄壁节筒，通过大合拢技术便构成潜艇的耐压壳体。

由于潜艇壳体尺寸庞大，在生产规模上属于小批量生产，所以其加工设备通用性较差。

因此，在确保产品性能和质量的前提下，最大限度地缩短研制和生产周期，降低生产成本和提高经济效益，潜艇除了要设计合理的结构外，高精度制造技术也是制造潜艇的重要支承。

考虑潜艇制造业的特点和大型薄壁节筒加工过程中的特殊性，为了满足国防建设和促进国防工业的发展，亟需设计和制造种精度高成本低且便于坡口加工的数控专用设备。

.切割技术的现状应用形式及技术经济性近年来，国内外切割技术取得了突破性进展，从单的氧乙炔火焰气切割发展成为新型工业燃气火焰切割等离子弧切割激光切割水射流切割等多能源，多种工艺方法在内的现代化切割技术，与此同时又将现代化控制技术与切割技术相结合，研究开发出新代的全自动切割设备。

技术发展现状.氧乙炔新型燃气火焰切割自年法国人发明氧乙炔火焰，到年和制造出第把氧乙炔切割炬，氧乙炔火焰切割作为最古老的热切割技术至今仍是机械制造行业中的种加工方法。

由于乙炔生产的原料为电石，生产过程中会排出大量电石渣电石生成.电石渣及等有毒有害气体，严重污染环境，在制取溶解乙炔气时又消耗大量重要化工原料丙酮，增加了生产成本。

因此，近年来国内外有关研究