光學(xué)玻璃板狀坯料熱加工連軋機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、光學(xué)玻璃主要是用來制造機(jī)械設(shè)備或者光學(xué)儀器的透鏡、棱鏡、反射鏡、窗口等的玻璃材料。現(xiàn)代的軍用及民用光電信息產(chǎn)品、光學(xué)儀器需要大量的各類光學(xué)玻璃。這些光學(xué)玻璃廣泛應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、可拍照手機(jī)、CRT背投影電視機(jī)、液晶投影機(jī)、復(fù)印機(jī)、掃描儀、讀取頭等新興光電信息產(chǎn)品中。
　　 光學(xué)鏡頭是由光學(xué)玻璃材料壓型毛坯加工而成。光學(xué)玻璃坯料是一些具有不同長(zhǎng)度、寬度和厚度、外觀不規(guī)則、表面不平整的板材。生產(chǎn)廠家將根據(jù)光學(xué)鏡頭產(chǎn)品規(guī)格需

2、要，將其切割為重量約為0.5～30g的塊狀玻璃，然后通過模壓成型工序，將其加工成光學(xué)玻璃材料壓型毛坯。
　　 目前國(guó)內(nèi)塊狀光學(xué)玻璃坯料的現(xiàn)有加工工藝是：通過電阻絲將光學(xué)玻璃坯料板材炸裂成條狀，然后再人工使用切割機(jī)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)切割成所需重量的塊狀玻璃。這種工藝全憑工人經(jīng)驗(yàn)，在炸裂和切割兩道工序中，即便是技術(shù)高超的工人，材料損耗也大，加工出來的條狀和塊狀玻璃不規(guī)整，玻璃重量的離散度大，導(dǎo)致后續(xù)加工出來的壓型毛坯件廢品率較大，并且這屬于勞

3、動(dòng)密集型加工，自動(dòng)化生產(chǎn)程度不高。由于光學(xué)玻璃脆性大、硬度高，坯料板材的不規(guī)則、不平整，價(jià)格昂貴，如果使用數(shù)控多刀切割設(shè)備進(jìn)行切割，在常規(guī)的條件下加工時(shí)，則有切口、易產(chǎn)生裂紋，加工表面質(zhì)量差、刀具磨損嚴(yán)重，加工成本高，材料利用率較低。
　　 本文正是從這一實(shí)際出發(fā)，以光學(xué)玻璃板狀坯料熱加工連續(xù)軋制成型工藝為研究基礎(chǔ)，擬設(shè)計(jì)出一種連軋機(jī)，使其滿足將光學(xué)玻璃板狀坯料加熱至軟化點(diǎn)后，通過軋輥擠壓變形形成一定直徑的棒料，以便后續(xù)加工使用

4、的要求。在設(shè)計(jì)過程中，首先，運(yùn)用傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方法，計(jì)算出軋機(jī)各個(gè)零部件的尺寸參數(shù)；其次，運(yùn)用PRO/E軟件對(duì)軋機(jī)的零部件進(jìn)行三維建模以及運(yùn)動(dòng)仿真；第三，對(duì)核心零部件進(jìn)行有限元分析，校核零件的強(qiáng)度，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)是否滿足設(shè)計(jì)要求；最后，運(yùn)用Optistruet軟件對(duì)核心零部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使軋機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量更輕，減少生產(chǎn)制造成本。
　　 研究結(jié)果表明：
　　 ①在軋機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真分析中，各個(gè)零部件之間運(yùn)動(dòng)關(guān)系正確，符合運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律，

5、并且沒有產(chǎn)生干涉，證明設(shè)計(jì)方案可行。
　　 ②軋輥有限元計(jì)算結(jié)果表明，軋輥的型孔處出現(xiàn)了應(yīng)力集中，這是因?yàn)樾涂滋幨苘堉屏ψ饔?。軋輥的輥身與輥頸過渡處由于尺寸相差較大，出現(xiàn)應(yīng)力集中，在實(shí)際生產(chǎn)中，軋輥的斷裂基本都是出現(xiàn)于輥身與輥頸過渡區(qū)域，表明有限元理論分析與實(shí)際結(jié)果相符；機(jī)架有限元計(jì)算結(jié)果表明，最大應(yīng)力出現(xiàn)在地腳螺栓處，在實(shí)際生產(chǎn)中，機(jī)架容易側(cè)翻，地腳螺栓起固定機(jī)架作用，應(yīng)力最大，與有限元計(jì)算結(jié)果相符。
　　 ③優(yōu)化計(jì)算