【技术实现步骤摘要】
鼓式制动片高精度内弧磨床结构改进方法
本专利技术涉及一种制动片内弧磨床结构改进方法，特别涉及一种鼓式制动片高精度内弧磨床结构改进方法，属于制动片磨床结构
技术介绍
汽车在当今社会中的作用越来越重要，但汽车事故的数量也在不断攀升，据不完全统计，所有交通事故中，因制动片失灵造成的交通事故占到30％以上，因而汽车制动片的质量得到越来越广泛的关注。鼓式制动片内弧磨床作为汽车制动片生产过程中的重要部分，其磨削加工制动片的加工精度及表面粗糙度等性能直接决定汽车制动片的质量，关乎汽车制动的可靠性和汽车驾驶的安全性。汽车制动片多采用特殊非金属材料，特殊材料的鼓式制动片需要与之对应的磨床对其进行磨削加工。早期的内弧磨床是由内圆磨床改进而来的，随着世界各国对鼓式制动片磨床的不断研究及科技的不断进步，鼓式制动片内弧磨床得到不断的改良，实现了汽车制动片磨削加工质量和产量的不断提升。现有技术原始汽车制动片的磨削设备由于其磨削加工适用性差、生产效率低、加工精度低等不足逐渐退出大众视野，而具有高精度、高适用性的鼓式制动片内弧磨床...
【技术保护点】
1.鼓式制动片高精度内弧磨床结构改进方法，其特征在于，首先建立鼓式制动片内弧磨床实体模型，然后基于有限元分析法实现内弧磨床的静力分析，再分析鼓式制动片内弧磨床结构动力特征，最后改进鼓式制动片内弧磨床的结构；/n一是建立鼓式制动片内弧磨床实体模型，基于鼓式刹车片内弧磨床磨削结构和鼓式刹车片内弧磨床刹车片进给装置，采用SolidWorks软件构建鼓式刹车片内弧磨床的三维实体模型；/n二是基于有限元分析法实现内弧磨床的静力分析，通过鼓式制动片内弧磨床关键部件的分析内弧磨床整体特征，奠定进一步优化鼓式制动片内弧磨床性能的基础；/n三是分析鼓式制动片内弧磨床结构动力特征，根据对鼓式制...
【技术特征摘要】
1.鼓式制动片高精度内弧磨床结构改进方法，其特征在于，首先建立鼓式制动片内弧磨床实体模型，然后基于有限元分析法实现内弧磨床的静力分析，再分析鼓式制动片内弧磨床结构动力特征，最后改进鼓式制动片内弧磨床的结构；
一是建立鼓式制动片内弧磨床实体模型，基于鼓式刹车片内弧磨床磨削结构和鼓式刹车片内弧磨床刹车片进给装置，采用SolidWorks软件构建鼓式刹车片内弧磨床的三维实体模型；
二是基于有限元分析法实现内弧磨床的静力分析，通过鼓式制动片内弧磨床关键部件的分析内弧磨床整体特征，奠定进一步优化鼓式制动片内弧磨床性能的基础；
三是分析鼓式制动片内弧磨床结构动力特征，根据对鼓式制动片内弧磨床关键部件的动态性能和模态分析，解析鼓式制动片内弧磨床关键部件在驱动马达激振下的振动情况，验证构建的鼓式制动片内弧磨床的合理性；
四是改进鼓式制动片内弧磨床的结构，采用控制因素法，对鼓式制动片内弧磨床关键部件在静动态性能分析中表现的薄弱环节进行结构改进，提高鼓式制动片内弧磨床的整体性能。
2.根据权利要求1所述的鼓式制动片高精度内弧磨床结构改进方法，其特征在于，制动片磨床的磨削结构中，制动片磨床磨削装配主要磨削鼓式制动片内弧面，主要包括电机、传动系统和砂轮，制动片磨床磨削装配中的砂轮由三相异步电机控制实现对鼓式制动片内弧面的持续磨削，并且由同步带实现动力传递；制动片磨床磨削装配将磨削装置底部机身和轴承磨削装置的底部设置为圆弧状；
制动片磨床磨削进给装置包括导轨、滚珠丝杆、电机，实现制动片磨床磨削装置的运动，制动片磨床磨削进给装置具有竖直、水平方向的二条导轨，竖直方向伺服马达通过联轴器带动滚珠丝杆再带动磨削装置和水平进给装置，实现竖直方向的运动，水平方向结构与竖直方向结构相仿，伺服驱动马达驱动滚珠丝杆实现制动片磨床磨削装置的水平运动，磨削装置通过竖直、水平二方向的运动最终实现其弧线运动，完成对鼓式制动片内弧面的磨削加工；
制动片磨床操作台包括底部支架、外弧胎具和二侧夹板，将来自制动片夹紧装置的鼓式制动片进一步夹紧固定，并且在该结构上完成对鼓式制动片内弧面的磨削加工；制动片磨床操作台底部夹板安装于内弧磨床床身，制动片二侧夹板与外弧胎具位于底部支架，并且夹板与外弧胎对鼓式制动片的周向和径向运动进行约束。
3.根据权利要求1所述的鼓式制动片高精度内弧磨床结构改进方法，其特征在于，制动片进给装置中，制动片输送装置包括制动片料斗、输送导轨、气缸，将来自前一设备的制动片输送到鼓式制动片的夹紧装置；制动片输送装置设置于与磨削装置相异一侧的内弧磨床床身上；磨床启动后，气缸带动导轨上的推动块将料斗最底层鼓式制动片推至制动片夹紧装置，将制动片完全推出料斗后，气缸带动推动块回复到初始位置，气缸带动推动块来回往复运动实现对制动片的进给；
制动片夹紧装置包括制动片夹紧楔块、滚珠丝杆、导轨，将鼓式制动片夹紧，确保鼓式制动片在磨削装置的磨削作用下的位置，制动片夹紧装置设置于内弧磨床机架，位于鼓式制动片传送装置与操作台之间；制动片夹紧装置采用楔块与导轨实现对鼓式制动片的周向和径向固定，并且制动片在导轨上由制动片输送的气缸推动制动片向后运动。
4.根据权利要求1所述的鼓式制动片高精度内弧磨床结构改进方法，其特征在于，制动片磨床有限元模型建立在鼓式制动片内弧磨床的实体模型基础上，根据结构材料定义材料属性、选择单元、划分网格、边界约束、施加载荷；
一是制动片磨床磨削力分析，制动片磨床在磨削加工过程中，砂轮与鼓式制动片之间的力为磨削力，而砂轮的磨削力A可分解为三个相互垂直的分力：沿轴向方向的进给磨削力Af,沿砂轮切向方向的磨削力Ac,沿法线方向的径向切削力Ap，砂轮对鼓式制动片的磨削力为：
A＝0uωfpaa式1
式中：A为磨削力，O为磨削系数，uω为砂轮旋转速度，fp为磨削量，aa为制动片进给量；
由于砂轮旋转速度及制动片进给量固定，设计的砂轮对鼓式制动片内弧面的磨削加工量也固定，在制动片磨床振动及各种误差的作用下，磨削量变化，砂轮对鼓式制动片的磨削力变化；
二是制动片磨床各结构间受力分析，制动片磨床所有结构重力的总和作用在磨床的床身上，磨削力作用于操作台，并承受一定数量鼓式制动片重力的作用；磨削力引起的弯矩作用等效作用于一侧床身上，同时也受到n型支架、磨削装置、操作台和一定数量的鼓式制动片重力的作用，另一侧床身受到夹紧装置、制动片进给装置和一定数量的鼓式制动片重力的作用；
计算操作台作用力：操作台承受磨削力和一定数量的鼓式制动片重力作用，根据操作台尺寸及制动片磨床磨削加工的鼓式制动片的相关参数得，制动片磨床能够加工鼓式制动片的最大质量是3g×1526＝3052g，操作台所承受的重力为30N，切削力通过等效作用于操作台；
等效计算作用在磨床的磨削力：磨床作用于鼓式制动片的磨削力通过磨削装置及磨床的n型支架作用于磨床床身，将磨削力等效作用于n型支架与磨床床身的结合面，仅对沿砂轮切向方向的磨削力和沿法线方向的背向切削力进行相关等效计算；将沿砂轮切向方向的磨削力等效为平行于结合面的切向分力，沿法线方向的背向切削力等效为垂直于结合面的法向分力；
计算作用于一侧床身载荷：受到夹紧装置、鼓式制动片进给装置和一定数量的鼓式制动片重力的作用的一侧床身，所受到的载荷为520N；
制动片磨床振动源频率：制动片磨床在对鼓式制动片磨削加工中因外界的震荡引起振动，而制动片磨床主要激振源是控制磨削装置水平、竖直运动的电机和控制砂轮持续转动的三相异步电机；控制砂轮的三相异步电机的转速为3000r/min，水平、竖直方向的伺服马达的转速为2000r/min；基于电机转动引起的激振频率公式可知，三相异步电机引起的激振频率是50Hz，水平、竖直方向电机引起的激振频率是33.3Hz。
5.根据权利要求1所述的鼓式制动片高精度内弧磨床结构改进方法，其特征在于，本发明采用SolidWorks软件建立鼓式制动片内弧磨床各零部件模型，将各零部件按照制动片磨床的总体设计装配成相应机械系统装置，最后将装置装配成鼓式制动片内弧磨床整体模型；采用SolidWorks软件与有限元分析软件之间的数据接口，将制动片磨床需要分析性能的结构模型导入有限元分析软件建立有限元模型；
对制动片磨床的结构做一定的简化，具体简化为：一是将制动片磨床中受到很小的作用力甚至不受力的作用的辅助结构去掉；二是将制动片磨床中的相关工艺结构去掉；三是采用平面替换制动片磨床中小锥度、小曲率曲面；四是将制动片磨床中的尺寸较小的孔去掉；
制动片磨床的床身支撑整个内弧磨床，而制动片磨床磨削装置在n型支架是上运动，并且对磨削装置起到支撑作用；对制动片磨床的床身、操作台、磨削装置主轴进行力学分析，解析其相关特征，对制动片磨床的床身、操作台、磨削装置主轴建立有限元分析模型过程为：
一是定义单元类型，进行有限元分析时，首先应根据几何形状、分析类型和所分析问题精度要求，选定具体分析的单元类型；本发明对制动片磨床构件性能的分析选用十结点四面体实体结构单元，计算三维问题；
二是定义构件材料属性，对制动片磨床构件进行相关性能分析考虑定义构件材料的弹性模量和密度，制动片磨床关键构件包括磨床床身、操作台、磨床磨削装置主轴选用钢铁；
三是划分网格，对通过SolidWorks软件与有限元分析软件之间数据接口导入的三维实体模型划分网格，生成由结点和单元组成的有限元模型；
四是施加约束，对制动片磨床进行静动态性能分析需设置约束条件，得到准确的分析结果须施加符合实际情况的约束；本发明主要是对制动片磨床的关键部件进行静动态性能分析，因此对其施加约束情况为：对操作台与床身连接面约束全部自由度，对磨削装置主轴限制除沿轴线转动的自由度...
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