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陕西秦川机械发展股份有限公司
来源: 日期:2014年12月18日 点击:2次

示范性研究生联合培养基地宣传材料

——陕西秦川机械发展股份有限公司

企事业单位简介

陕西秦川机械发展股份有限公司是以生产精密数控机床及关键零部件为主的我国机床行业骨干企业。公司是国家高新技术企业和国家火炬计划重点高新技术企业,国家创新型试点企业和陕西省、宝鸡市创新型企业,拥有国家级企业技术中心、机械工业复杂型面数控磨床工程研究中心、陕西省精密数控机床工程技术研究中心和经国家人事部批准设立的博士后科研工作站,设有陕西省三秦学者岗位、陕西省院士专家工作站陕西省高层次人才创新创业基地。先后通过了ISO90012008质量管理体系、GJB9001B-2009武器装备质量体系、ISO/TS169492009汽车及其零部件应用质量管理体系和ISO140012004环境管理体系认证。被授予中国工业行业排头兵企业中国机械工业企业核心竞争力之星全国机械工业质量效益型先进企业机械工业企业核心竞争力三十佳等荣誉,被商务部评定为最具市场竞争力品牌

公司始终坚持三高的发展目标和研制一代、开发一代、生产一代、储备一代的产品开发方针,注重技术创新,加大了科研和技术改造的投入力度,不断新增具有国际先进水平的科研仪器设备、中试装置、加工制造和检测装备,使公司精密加工、精密检测和精密装配三精优势在全国同行业具有非常高的知名度。

近年来,公司新建机床装配恒温车间、齿轮恒温车间、重型联合厂房、热处理车间、铸造第一联合厂房、设备厂房等,形成了9.5万平方米的加工、装配车间(其中:恒温面积约1.6万平方米),满足了机床零部件加工的基础设施要求;通过购进Ansys分析软件和英国Romax传动设计分析等设计开发软件,以及公司自主开发的磨齿机专用软件、磨削专家系统,建成了高速主轴性能测试试验台、五轴联动磨削试验台、静压试验台等机床功能部件试验台以及圆柱齿轮磨床、圆锥齿轮磨床、叶片磨床、拉刀磨床等机床整机试验台,形成了大型、精密、数控机床的设计、分析、实验和验证能力,提升了公司的产品开发手段;在加工制造设备方面,公司拥有包括福马德精密内磨、斯图特精密外磨、中心孔磨床、MG1432A内外磨、瑞士Maag磨齿机、成形砂轮磨齿机、小模数磨齿机、螺旋伞齿轮铣齿机、蜗杆砂轮磨齿机、大平面砂轮磨齿机等各种关键设备250多台,其中精、大、稀设备102台,数控设备209台,还新增了德国齿轮测量中心、美国3米齿轮综合误差检查仪、激光干涉仪、球杆仪、激光跟踪仪、磨削烧伤检测和应力分析仪、传动链测试仪、机床动态性能数据采集分析系统等一批精密检测和试验设备,建成了1600平方米的试验室,配备基础性、基准性试验台及仪器104台(套);计量测试站为国家二级计量单位,恒温面积1200平方米,拥有精密检测仪器256台(套)。

联合培养研究生实践取得的成果

以西安交通大学机械工程学院在高档数控机床领域雄厚的技术储备为基础,秦川高档数控机床性能提升需求为目标,近年来联合培养的全日制工程硕士研究生在如下几个方面取得成果:

1.1 动态测试与诊断技术及其运用

1)、针对陕西秦川机械发展股份有限公司的YK73125型数控成形砂轮磨齿机磨削加工表面振纹问题,研究生李桐通过开展测试与分析,对砂轮主轴振动诱发的齿轮磨削加工表面振纹问题进行了量化分析,运用现场动平衡技术解决了主轴失衡振动诱发的表面磨削振纹问题,累计在数十台同类数控成形砂轮磨齿机上得到运用。

2)、以QMK008拉刀磨床为研究对象,研究生刘宝对其进行整机动态特性仿真分析与试验研究,具体内容包括:a)运用有限元分析软件ANSYS WorkbenchQMK008拉刀磨床整机进行有限元计算模态分析,确定出各阶模态固有频率和振型;b)运用LMS模态测试系统对QMK008拉刀磨床整机及关键部件进行试验模态分析,运用动态测试技术、数字信号处理技术和参数识别手段,确定整机和关键部件的各阶模态参数;c)将通过有限元分析计算所得到的有限元模型与试验分析得到试验模态模型进行相关性分析,找出比较理想的有限元模型;d)在理想的有限元模型的基础上,进行拉刀磨床进行谐响应分析,确定共振点,可以通过设置合适的加工参数,避开共振区域,减小加工误差。以上研究成果获得了秦川技术人员的认同,并在QMK008拉刀磨床的改进设计以及同类型磨床研发中得以采用。

3)、硕士研究生雷雨声在对机床运动特性分析的基础上,展开内置传感器法和外置传感器法的相关研究,将二者结合开发出机床伺服进给系统的特性测试系统,对机床运动特性测试技术的改良。基于内置传感器和外置传感器,开发的运动特性测试系统,可反映机床实际加工过程的运动状态,克服了不能在线评估机床状态的测试弊端,所开发的分析系统在陕西秦川机械发展股份有限公司的YK73125YK73200等型号磨齿机上获得运用。

4)、硕士研究生李光东提出将传动误差、摩擦力和切削力作为机床的三个状态变量,对机床状态进行评估。通过往返匀速测试获取内置传感器信号,采用数值和图形的形式来评估传动误差,通过传动误差的变化反映机床的装配误差、磨损、变形等因素;提出将摩擦力作为一个评价指标来评估机床状态,对Stribeck摩擦模型的辨识方法进行了总结,并完成了Stribeck摩擦模辨识;使用伺服进给系统电机电流监测切削力,在磨齿机Y轴上验证了监测原理。以陕西秦川机械发展股份有限公司YK73200大型圆柱成形砂轮磨齿机为例,结合磨齿机自身特点,提出了基于工件质量监测的磨齿机误差补偿方法,并成功实施补偿,拓展了状态监测的应用内容。

5)、硕士研究生宋磊通过对数控机床主轴动态精度的检测技术的研究,提出了主轴动态精度变化的影响因素监测指标,设计开发了基于虚拟仪器的数控机床主轴动态精度监测系统。对陕西秦川机械发展股份有限公司的YK73125磨齿机主轴系统进行了动态精度监测应用。通过对多项精度影响因素的分析和变化趋势,验证了监测系统的对主轴动态精度检测的有效性。

6)、硕士研究生林丹通过有限元分析,对陕西秦川机械发展股份有限公司的YK7230蜗杆砂轮磨齿机主轴结构提出改进,改进措施在该型机床上获得运用,模态实验结果表明通过结构改进提高了系统机械结构固有频率,实现了主轴工作转速的提升与加工效率提高。

7)、针对不同结构类型的五轴联动数控机床,硕士研究生杨斌建立了考虑进给轴动态误差、主轴热变形以及刀具和工件变形等加工过程误差的机床精度模型,为零件加工精度的在线评估奠定了理论基础。在汉江机床厂制造的HJ044五轴联动机床进行了基于内置传感器信息的叶片加工精度测量和评估实验,验证了上述理论的可行性。

8)、硕士研究生贾超开发了一套基于内置编码器的数控机床动态精度分析系统,利用开发的系统进行了蜗杆砂轮磨齿机床多轴同步性测试与主轴振动测试实现了机床动态精度的检测与分析。并利用数控机床直线编码器所反映出的机床床体振动信号来实现主轴系统的故障诊断。本系统成功运用于秦川蜗杆砂轮磨齿机测试分析与动态精度的在线评估。

1.2 机械结构设计与优化技术及其运用

1)针对陕西秦川机械发展股份有限公司一台YK2240型数控铣齿机,进行技术改造和优化设计。研究生梁旭开展如下工作:a)对整机进行CAD建模,在此基础上对整机开展有限元模态分析,获得整机固有频率和振型,找出薄弱环节,确定提高工件立柱和主轴系统的静动态特性为主要研究目标;b)对整机结构进行模态试验,从振型图中进行一步了解薄弱环节;c)对主轴进行了静、动态特性分析;d)对主轴,主轴箱和立柱进行优化,结果表明优化改进设计可在总体上提高主轴系统和工件立柱的动态特性。

另一名研究生孟马平开展如下工作:a)对YK2240铣齿机的装配和运动仿真,验证所建CAD模型的正确性;b)建立了考虑结合面参数的整机结构有限元模型,利用整机的模态试验验证了所建有限元模型的正确性,通过有限元分析得到了整机的模态频率和模态振型,分析振型特点发现立柱部件是整机的薄弱部件;c)对立柱部件进行结构优化,从立柱的模态分析入手,确认立柱的薄弱位置,通过优化前后的静力分析对比,减小了立柱的变形量,提高了立柱的静刚度;d)对齿轮的消隙机构进行改进设计,分析了YK2240铣齿机中工件传动装置中齿轮的受力,提出若干应用于实际的消隙方案,依据机床本身的要求和特点,确定最终改进方案,并计算校核了所选弹簧及吊耳螺栓。

上述研究工作得到陕西秦川机械发展股份有限公司的认可,为解决该机床的动态精度低的问题提出了改进的建议意见,改进的措施得以实施后,提升了YK2240型数控铣齿机性能,为降低企业成本、提高经济效益发挥良好作用。

2)结合陕西秦川机械发展股份有限公司3MW风电齿轮箱设计需求,研究生殷晓康开展如下工作:a)进行风电增速箱的传动方式、传动比的分配、齿轮参数的确定。进行基于Romax软件的传动设计,分析齿轮、轴承等的工作状况。最终确立合理的传动方案;b)对增速箱齿轮的啮合特性进行分析,应用ANSYS软件对齿轮啮合力学分析。了解齿轮传动过程的特性,从而保证增速箱的工作状态和寿命;c)进行风电增速箱的齿轮修形工作。上述研究工作,为确保相应型号风力发电齿轮箱的承载能力提供了保证。

3)硕士研究生陈洋对QMK008拉刀磨床前后床身和立柱进行了静动热特性分析和结构优化设计,具体内容包括如下:a)对拉刀磨床床身和立柱的静动热特性进行分析;b)以零件分析为基础,结合导轨结合面的等效动力学模型,构建了床身立柱组件的有限元模型,分析了组件的静动热特性,并利用模态实验对有限元模型的准确性给予验证;c)构建了床身和立柱的参数化模型,以其静动热特性为目标,以筋板布置形式和结构尺寸为设计变量,采用对比分析、多目标优化和拓扑优化相结合的设计手段,对拉刀磨床床身和立柱进行结构改进设计。上述研究成果是机床支承件结构以及机床上其它结构快速再优化设计的有效方法。

4)结合企业“高效高精度齿轮机床产品技术创新平台”专用机床研制任务,硕士研究生闫道宇,参与了3×12m 龙门导轨磨床的工作台驱动齿轮箱的开发,取得如下进展:a)进行方案设计,并基于Romax Designer 建立虚拟样机,进行了方案校核并对齿轮参数进行详细设计,最终确定了满足设计要求的传动方案;b)根据修形需要,对所设计的齿轮传动结构进行齿轮加载接触分析(LTCA),并通过传动误差和齿面接触应力云图的直观表现不断调整修形参数,得到合理的修形参数,改善了齿面接触状况,降低了传动误差;c)为避免共振,通过有限元方法对齿轮箱进行了计算模态分析,并提取了前十阶固有频率和模态振型。通过与各齿轮副的啮合频率对比,约束模态下的固有频率远高于齿轮副的啮合频率,避免了发生共振的可能性,验证了结构设计的合理性。

5)硕士研究生张超针对陕西秦川机械发展股份有限公司YK73200磨齿机砂轮主轴的结构优化问题,建立了三维有限元计算模型,进行了静态特性分析包括轴承配置方式分析、静刚度对比分析、支承跨距优化分析、结构改进分析等,完成了主轴动态特性分析包括模态分析和谐响应分析,得到了砂轮主轴的固有频率和振型,探索了其谐响应规律,最后总结不同结构优缺点的基础上,提出了可行的优化建议。

1.3 机床加工、装配工艺研究及其运用

1)针对一套卧式加工中心结构,硕士研究生张文凯开展机床加工误差来源分析,针对现有装配工艺的不合理问题,提出改进措施,应用到现场装配中,减少了由装配引起的精度丧失,并使刮研时间减少了近三分之一,提高了装配效率。

2)深冷处理可以实现钢铁类材料的残余奥氏体转变、碳化物的析出、组织细化、表面形成压应力来提高工件的尺寸稳定性,耐磨性和抗拉强度。为此,研究生邓准通过研究证实工件在深冷工艺中确实存在温差且规律可循的,为深冷工艺中升降温速度,保温时间的制定提供了依据。并对深冷工艺在工程方面的应用提供了参考和依据,尤其是以对流换热方式的深冷处理,对提高机床材料性能具有推广价值和意义。

1.4 热误差分析与补偿技术及其运用

1)结合陕西秦川机械发展股份有限公司QMK008拉刀磨床生产过程所遇到的问题,硕士研究生杨大伟研究开展如下工作:a)通过调研与理论分析得到的边界条件对拉刀磨床床身与整机进行温度场分析;b)通过对拉刀磨床样机的温度场测量实验的结果对边界条件进行修正;c)用修正后的边界条件分别针对床身和整机不同工况进行温度场分析和热变形分析,从而对拉刀磨床的设计与优化提出改进意见。上述研究工作为企业提供了减小床身导轨热变形和整机冷却系统改进的具体措施。

2)针对陕西秦川机械发展股份有限公司YK73200数控成形磨齿机,硕士研究生景勇琴开展温度—热变形实验,根据实验采集的温度和热变形数据,应用灰色聚类和模糊聚类对实验中的温度测点进行分组优化,选择用于热误差数学建模的温度变量,提出了针对YK73200磨齿机的热误差补偿数学模型,对提高磨削加工精度具有指导意义。

3)硕士研究生杨鹏针对机床热变形产生的原因及热误差源对机床作用的过程展开分析。在陕西秦川机械发展股份有限公司的YK73200数控齿轮磨床上进行了主轴热误差检测试验,采集了主轴温度和热变形的大量数据。运用多元线性回归模型对主轴热误差进行了预测,分析结果显示该模型预测精度较高,提高机床精度中具有很高的应用价值

 

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