C25惯性摩擦焊机传动系统设计及仿真

1、 题 目 C25惯性摩擦焊机传动系统设计及整机仿真 学生姓名 EE 学号 EE 所在学院 EE 专业班级 EE 指导教师 EE _ _完成地点 校内 _ 2011 年 6 月 20 日引言 惯性摩擦焊是一种典型的摩擦焊工艺, 具有优质、高效、节能、无污染的特点。这种工艺主要是通过飞轮储能, 先将飞轮加速到一定的转速, 以动能形式储存所需的能量, 然后让飞轮与工件自由旋转, 在飞轮释放能量期间完成两工件的摩擦、生热、加压,达到两工件原子间的结合。该工艺同连续摩擦焊相比, 工艺参数少, 参数稳定性好, 便于实现自动控制;接头质量稳定; 焊接周期短, 热影响区窄。焊接时转速偏高、压力偏大, 能在短时间那释放较大的能量,适于焊接大截面, 以及空心结构。在焊接异种材料和高强度材料方面有连续驱动摩擦焊不可替代的优势.因此研究惯性摩擦焊就有很大的意义。 近几年来,国内也开始研制生产惯性摩擦焊机，如长春数控机床有限公司研制了小吨位惯性焊机；中国兵器工业第五九研究所研制了25t惯性摩擦焊机。但是，国内与惯性摩擦焊机相配套的去飞边装置、自动上下料装置、焊后热处理及无损检验装置等虽有不同的类型，但还没有形成

2、标准通用系列，我国此类产品有待发展.我国从1957年通过封闭加压原理试验成功了铝一铜摩擦焊开始，经过将近50年的发展，惯性摩擦焊以其优质、精密、高效、节能的特色，在我国航空、航天、核工业、海洋开发等领域及电力、机械制造、石油钻探、汽车制造等产业部门都得到了广泛的应用。 惯性摩擦焊是一种优质、高效、低耗、清洁的先进焊接制造工艺，在高新技术产业和传统产业部门具有巨大的技术潜力和广阔的市场应用。通过与计算机、信息处理、软件、自动控制、过程模拟、虚拟制造等高技术的紧密结合，惯性摩擦焊正在以高新技术面貌展现在人们面前。C25惯性摩擦焊机传动系统设计及整机仿真EE（EE）指导教师：EE 摘要惯性摩擦焊接技术作为一种具有环保、节能、省材、高效的的新型焊接技术，经过多年的研究与发展，在航空航天工业、汽车、工程机械业、石油天然气、化工业、核电设备和输变电业等许多工业部门得到广泛的应用，惯性摩擦焊接已经成为一种无可替代的加工手段。本文介绍了摩擦焊的原理、发展历程以及详细展示了惯性摩擦焊主轴组件的设计过程，设计选择了液压旋转夹具，并编制了电机的PLC控制系统。 关键词惯性摩擦焊机；主轴系统；PLC控制C25

3、 inertia friction welding machine drive system design and simulationEEEEEEAbstract:Inertia friction welding technology, as a kind of environmental , energy saving, material saving and high efficient new type of welding technology, has been wildly used in the aerospace industry, automobile, engineering machinery, petroleum, chemical industry, nuclear power equipment and power transmission and transformation industry and many other industries afteryears of development. Inertia friction welding has

4、 become an irreplaceable processing means. Friction welding were introduced in this paper the principle, development process and details the inertia friction welding of spindle component design process ,design of the hydraulic rotary fixture, and preparation of the PLC control system of the motor. Key word：Inertia friction welding machine; Spindle system; PLC control 目录 1.惯性摩擦焊简介11.1发展过程11.2现状及趋势11.3应用11.3.1汽车和机械工业11.3.2航空航天工业21.3.3石油天然气工业21.4惯性摩擦焊的原理31.41摩擦焊31.42惯性摩擦焊4 1.43惯性摩擦焊接过程5 1.5惯性摩擦焊的优缺

5、点和现状61.5.1惯性摩擦焊的优点61.5.2惯性摩擦焊的缺点62.设计准备72.1选题的目的与意义72.1.1选题目的72.1.2选题的研究意义72.2本设计将要解决的主要问题72.3设计方法论72.4技术路线73.主轴组件设计计算详细过程83.1设计飞轮处轴径83.2设计飞轮处两键（利于高速旋转平衡）83.3设计键槽（飞轮及轴上）8 3.4键与键槽的配合83.5设计飞轮93.6飞轮的校核93.7飞轮的；配合、轴向定位及夹紧103.8液压夹具的设计选择103.9主轴组件总转动惯量的估算113.10离合器的选择113.11离合器与主轴的连接113.12离合器与主轴连接螺柱规格选择123.12.1计算123.12.2校核法兰与轴端不压溃条件123.13离合器两键规格的选择与校核123.14主轴其他轴径及其配合件的设计与选择123.15轴及轴承的校核133.15.1受力简图133.15.2求支反力（只存在垂直平面内的支反力）143.15.3轴的强度校核143.16轴承的校核153.17油缸的设计164.PLC程序设计16 4.1电气控制电路设计164.2 PLC梯形图174.3 PLC接

6、线图17结束语18参考文献191.惯性摩擦焊简介1.1发展过程直到上世纪60年代初期，美国的AMF、卡特皮勒拖拉机公司和洛克菲勒国际公司才开发出世界上第一台惯性摩擦焊机。在随后的几年罩卡特皮勒公司和AMF公司均开发出自己的、可用于实际销售的惯性摩擦焊机。两家公司的摩擦焊机上都使用了飞轮，用以储藏全部或部分焊接能量，AMF公司将这种焊接方法称为飞轮摩擦焊，而卡特皮勒公司则将其定名为现在通行的名称“惯性摩擦焊Inertia Friction Welding。经过几十年的开发，惯性摩擦焊接在诸多工业领域己取得了长足的进展，并成为许多工业部门中不可缺少的加工手段。我国从1957年通过封闭加压原理试验成功了铝一铜摩擦焊开始，经过将近50年的发展，惯性摩擦焊以其优质、精密、高效、节能的特色，在我国航空、航天、核工业、海洋开发等领域及电力、机械制造、石油钻探、汽车制造等产业部门都得到了广泛的应用。1.2现状及趋势近几年来,国内也开始研制生产惯性摩擦焊机，如长春数控机床有限公司研制了小吨位惯性焊机；中国兵器工业第五九研究所研制了25t惯性摩擦焊机。但是，国内与惯性摩擦焊机相配套的去飞边装置、自动上下料

7、装置、焊后热处理及无损检验装置等虽有不同的类型，但还没有形成标准通用系列，我国此类产品有待发展。惯性摩擦焊是一种优质、高效、低耗、清洁的先进焊接制造工艺，在高新技术产业和传统产业部门具有巨大的技术潜力和广阔的市场应用。通过与计算机、信息处理、软件、自动控制、过程模拟、虚拟制造等高技术的紧密结合，惯性摩擦焊正在以高新技术面貌展现在人们面前。为了适应大型和特殊部件的焊接，要研制我国的大型和微型的摩擦焊机。为适应特种用途还要开发惯性摩擦焊、径向摩擦焊，搅拌摩擦焊、双头摩擦焊，立式摩擦焊及水下摩擦焊等多种特种摩擦焊机。在制造及监控技术方面要本着柔性和自动化来设计。焊机可附加很多自动化设备和加工装置，从而创造出一个高度柔性和自动化的完整系统，以适应用户的各种要求。为强化焊接过程质量保证，除了时间控制、变形量控制、能量控制外，还要开发特殊过程控制技术。如摩擦扭矩和声发射监控技术等。为了适应焊接生产的自动化要求，要加强相关技术及外围设备的研究。如不同类型的去飞边装置、机器人或其他上下料装置、热处理及无损检验技术，工件可在焊前或焊后在焊机上进行机加工，有的甚至可进行CNC加工。使之在生产线上可靠运行。

8、还可与柔性制造系统（FMS）配合使用。1.3应用汽车和机械工业惯性摩擦焊接自动化程度高、焊缝质量稳定，这对大批量、流水作业的汽车制造业尤其具有吸引力。目前汽车工业已成为惯性摩擦焊接最具活力的应用市场。在涡轮增压泵、安全气囊增压泵、变速器和齿轮轴、驱动轴等关键性零部件上的应用都取得了令人满意的效果，如图1.1。图1.1汽车部件摩擦焊接在机械制造方面，惯性摩擦焊接主要用来焊接液压部件如液压缸、活塞杆，尤其是法兰与阀体的焊接，正在取代传统的手工电弧焊接和埋弧焊接。另外在履带负重轮、减震器和齿轮泵转子的制造中也有应用。航空航天工业从20世纪70年代起,以美国GE公司为代表,在军用航空发动机转子部件异种材料连接中,率先成功地采用了此技术。美国Textron Lycoming公司、P&W公司及德国的MTU公司和法国的海豚发动机等一些国外先进的航空发动机制造公司先后采用惯性摩擦焊工艺解决发动机制造中的异种材料连接,并将其作为焊接高推重比航空发动机转子（如图1.2）部件的主导、典型和标准的工艺方法。尽管航空航天领域不是惯性摩擦焊接最大应用市场，但它在该领域的重要地位却是其它领域无法比拟的。该工艺被认为是目前航空、导弹发动机转子部件制造中最为可靠的连接工艺。目前世界上最大的几台惯性摩擦焊机均是为航空航天制造业专门设计、制造的。例如，世界上最大惯性摩擦焊机就是由Manufacturing Technology Inc为通用电气公司航空发动机部制造的800型惯性摩擦焊机。该机功率高达600Kw，专门用于航空发动机转子部件的焊接除发动机转子部件的焊接外，惯性摩擦焊接还用于导弹头锥、火箭发动机管道、固体导弹发动机机体、直升机起落架等重要零部件制造中。图1.2采用惯性摩擦焊制造的航空发动机整体压气机转子石油天然气工业在发达国家中惯性摩擦焊接己被大量用于石油钻杆的生产中，用以替代目前通用的连续驱动摩擦焊及闪光对焊。另外，在油泵传动轴和控制阀轴的批量生产中惯性摩擦焊也被用来焊接普通碳

《C25惯性摩擦焊机传动系统设计及仿真》由会员新**分享，可在线阅读，更多相关《C25惯性摩擦焊机传动系统设计及仿真》请在金锄头文库上搜索。