畢業(yè)論文棒料剝皮機(jī)與送料機(jī)器設(shè)計(jì)說(shuō)明

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1、緒 論 圓鋼表面銑削加工設(shè)備最直接有效地用于鋼廠軋制圓鋼的外圓表面加工，由于 一：軋制圓鋼在軋制過(guò)程中存在表面缺點(diǎn)，在此設(shè)備研制前一般采用酸洗的辦法來(lái)解決這就帶來(lái)了污染環(huán)境的問(wèn)題，而且效果不好。如產(chǎn)生表面凸凹等。二：軋制的圓鋼較長(zhǎng)，一般6m左右。對(duì)于這樣細(xì)長(zhǎng)桿的加工一般是存在切削加工困難的問(wèn)題。由于軸承行業(yè)、彈簧行業(yè)對(duì)軋制圓鋼的大量需求， 他們加工細(xì)長(zhǎng)桿件是需要這樣的設(shè)備。通過(guò)該設(shè)備可以直接加工軸承的輥珠、彈簧。在冶金行業(yè)，剛生產(chǎn)的圓鋼表面存在著裂紋、折疊、結(jié)巴與氧化皮等缺陷，大大影響了鋼材的表面質(zhì)量。而國(guó)外同類鋼材都經(jīng)過(guò)了特殊的處理，其表面光潔度相當(dāng)高，這些鋼料可以直接應(yīng)用在

2、各類生產(chǎn)中而不需要重新處理，這大大提高了工作效率。因此，想要提高我國(guó)同類產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，就必須清除其表面缺陷，提高其尺寸精度。 但目前這類圓鋼多為細(xì)長(zhǎng)件，傳統(tǒng)的方法，一般采用主要由床身、夾緊傳動(dòng)裝置、刀架裝置、走刀裝置與走刀機(jī)構(gòu)構(gòu)成的普通車床來(lái)加工圓鋼表面。圓鋼被夾緊在車頭盤(pán)（三爪或四爪卡盤(pán)）與車尾架，在車頭盤(pán)的帶動(dòng)下作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，刀具裝置與走刀絲杠相連，作直線運(yùn)動(dòng)。用普通車床對(duì)圓鋼進(jìn)行剝皮車削的缺點(diǎn)主要是：車削速度慢、效率低、圓鋼長(zhǎng)度短，且卡盤(pán)夾緊處的圓鋼表面不能車削（除非掉頭再車），特別是在圓鋼表面存在彎曲度的情況下，為了保證圓鋼表面質(zhì)量，切削量就要大于或等于彎曲和表面缺陷深度之

3、和，從而降低了圓鋼銑削后的成材率。而這類鋼材又往往為批量生產(chǎn)，因此必需引入新的加工機(jī)械來(lái)解決這一難題。 德國(guó)林格公司以與日本的三鈴重工公司早在上世紀(jì)50年代就已生產(chǎn)該設(shè)備用于軋制圓鋼的表面處理。實(shí)際上國(guó)的鋼廠與軸承和彈簧生產(chǎn)廠家也急需這樣的設(shè)備，一般他們采用進(jìn)口設(shè)備的辦法?，F(xiàn)在只有二、三家鋼鐵企業(yè)擁有該設(shè)備，其中鋼廠在上世紀(jì)80年代初花了近400萬(wàn)馬克進(jìn)口了一臺(tái)設(shè)備，這類設(shè)備進(jìn)口價(jià)格昂貴，且調(diào)試機(jī)械需外國(guó)專家指導(dǎo)。因此，國(guó)迫切需要設(shè)計(jì)此類圓鋼外圓銑削加工設(shè)備來(lái)解決這一難題，填補(bǔ)國(guó)空白。 1 圓鋼外圓銑削加工設(shè)備機(jī)理 1.1圓鋼外圓銑削加工設(shè)備的結(jié)構(gòu) 該設(shè)備由上料臺(tái)架、上料裝置

4、、前導(dǎo)向裝置、空心軸、牽引車、下料臺(tái)架、潤(rùn)滑裝置、冷卻系統(tǒng)、排屑裝置、液壓氣動(dòng)裝置、進(jìn)給和主傳動(dòng)裝置等組成（圖1.1）。在本次設(shè)計(jì)的上料機(jī)構(gòu)中，上料時(shí)，鋼料放在儲(chǔ)料架上，通過(guò)撥料桿將鋼料撥到上料臺(tái)架上，在上料架上有滾動(dòng)的小輪帶動(dòng)鋼料沿著軌道前進(jìn)，送到刀架后被夾緊銑削，加工完的棒料被導(dǎo)向小車夾拉到下料臺(tái)架。當(dāng)整根棒料都置于下料臺(tái)架后，通過(guò)下料臺(tái)架下的氣壓缸將其推翻，從而實(shí)現(xiàn)下料。在切削刀架后有一個(gè)激光檢測(cè)頭隨時(shí)測(cè)量棒料的直徑，當(dāng)直徑發(fā)生變化時(shí)，它會(huì)發(fā)出脈沖信號(hào)通知刀架進(jìn)行調(diào)整，從而控制直徑在允許的圍。 1.上料臺(tái)架； 2. 主傳動(dòng)與床身； 3. 電氣裝置； 4. 上料裝置； 5.前導(dǎo)向裝置

5、； 6. 空心軸；7. 牽引裝置； 8. 下料臺(tái)架； 9. 潤(rùn)滑裝置； 10. 冷卻系統(tǒng)； 11. 排屑裝置；12. 液壓站；13. 進(jìn)給傳動(dòng)裝置 圖1.1圓鋼外圓銑削加工設(shè)備布局 （1）圓鋼外圓銑削加工設(shè)備的傳動(dòng)系統(tǒng) 棒料從儲(chǔ)料架被撥到上料機(jī)構(gòu)，上料進(jìn)給動(dòng)力與速度由進(jìn)給傳動(dòng)電機(jī)（Z4-132-2型直流電動(dòng)機(jī)，15KW、440V、39.5A,1510rpm）提供，通過(guò)齒輪減速器(ZDY-100-5-1型單級(jí)圓柱齒輪減速器)和減速機(jī)構(gòu)雙重減速，達(dá)到上料進(jìn)給所需速度。 棒料的銑削過(guò)程由主傳動(dòng)電機(jī)（Z-200-21型直流電動(dòng)機(jī)，75KW、440V、18

6、8A,額定轉(zhuǎn)速1500rpm,最高轉(zhuǎn)速3000rpm）控制。銑削時(shí)，棒料只作直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，刀具作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),與傳統(tǒng)的加工方法截然不同。 下料時(shí)由進(jìn)給傳動(dòng)電機(jī)和返回電機(jī)（德國(guó)SEW公司RF62DV132S12/2BMG斜齒輪減速交流鼠籠雙速制動(dòng)電動(dòng)機(jī)，420/2860rpm,0.5/3.0KW,2.3/6.0A,輸出轉(zhuǎn)速45/303rpm）交替控制,未加工完時(shí)，由進(jìn)給傳動(dòng)電機(jī)控制，加工完瞬間，進(jìn)給傳動(dòng)電機(jī)斷開(kāi)，返回電機(jī)控制卸料小車卸料并送出，接著返回、斷開(kāi)，進(jìn)給傳動(dòng)電機(jī)開(kāi)始工作。 1.齒輪減速器； 2.進(jìn)給傳動(dòng)電機(jī)； 3.減速機(jī)構(gòu)； 4.銑削機(jī)構(gòu)； 5.返回電機(jī)；6.下料機(jī)

7、構(gòu)； 7.主傳動(dòng)電機(jī)； 8.上料機(jī)構(gòu) 圖1.2 傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 （2）工藝與其特點(diǎn) 被加工的棒料在上料架上被撥料桿撥入輥道，驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)訉袅纤偷竭M(jìn)給裝置中，隨后通過(guò)夾緊架夾緊并被拉出，由下料裝置上的兩組驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)油ㄟ^(guò)氣缸夾緊后送出，最后由卸料桿將棒料收集于下料臺(tái)架中。 圓鋼外圓銑削加工設(shè)備生產(chǎn)n5.5-n80mm剝皮棒料和剝皮盤(pán)圓半成品。棒材進(jìn)給速度為4-40米/分，切削頭轉(zhuǎn)速180-2460轉(zhuǎn)/分。該設(shè)備的工藝特點(diǎn)是集多工序?yàn)橥还ば蜻B續(xù)完成，省工省料，高質(zhì)量高效率。 （3）銑削加工方式 圓鋼外圓銑削加工設(shè)備采用的是銑削加工方式，而不是傳統(tǒng)的對(duì)外圓工件進(jìn)行車削。

8、在銑削過(guò)程中，工件作直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，銑刀高速旋轉(zhuǎn)多刃切削。相對(duì)于車削時(shí)工件旋轉(zhuǎn)，車刀單刃車削來(lái)說(shuō)，在細(xì)長(zhǎng)桿件的加工中，采用銑削方式加工速度快，加工件表面質(zhì)量高。 1.2主要技術(shù)性能 （1） 加工圍 加工直徑：n9—n81mm （2） 棒料長(zhǎng)度 2—6m（使用短棒線路2—2.2m,使用測(cè)量?jī)x3.8—6m） （3） 主傳動(dòng)功率 75KW，直流（采用可控硅控制的直流電機(jī)） （4） 主軸轉(zhuǎn)速 200—2000r/min （5） 切削速度 最大40m/min，無(wú)級(jí)調(diào)速 （6） 切削量 0.5—2mm（直徑） （7） 切削刀具調(diào)節(jié)量 每按一次按鈕，進(jìn)給量

9、為0.01mm （8） 電器設(shè)備 A．總電機(jī)容量：直流135KW，交流53KW. B．操作電壓：380V，50HZ. C．控制電壓：220V，50HZ. D．電磁閥控制電壓：24V，直流. E．允許電壓波動(dòng)：±10%. F．氣動(dòng)壓縮空氣：壓力0.4—0.45MP，耗氣量1500L/min. G．冷卻液每三個(gè)月更換一次，用量大約8000L. H．機(jī)器壽命：在正常的維護(hù)條件下，每天三班倒，使用壽命約為30年. I．銑削后的棒料公差：達(dá)到ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)h9的技術(shù)要求 ①．直徑公差： n 9—n 18mm， 0—n 0.043mm ；

10、 n 18—n 30mm， 0—n 0.053mm ； n 30—n 50mm， 0—n 0.062mm ； n 50—n 81mm， 0—n 0.071mm ； ②．橢圓度：最大0.030mm. ③．平直度：最大3mm/m(取決于棒料平直度). ④．表面粗糙度：最高1.6μm. J．設(shè)備總重量：22噸. 1.3銑削棒料生產(chǎn)流程 棒料熱扎（或退火）————矯直————銑削棒皮————檢驗(yàn)————打包————過(guò)磅

11、————入庫(kù)。 1.4加工材料與技術(shù)要求 （1）材料：軸承鋼GCr15、GCr15SiMn； 不銹鋼1Gr18Ni9Ti、2Cr13； 高速工具鋼W6Mo5CrV2、W18Cr4V； 碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、合金工具鋼等。 （2） 銑削前棒料平直度：≤3mm/m。 （3） 棒料加工狀態(tài)：退火、熱扎態(tài)。 1.5設(shè)備用途 目前國(guó)鋼廠在軋制細(xì)長(zhǎng)圓鋼時(shí)，一般存在切削加工困難的問(wèn)題，而軸承行業(yè)、彈簧行業(yè)對(duì)這種軋制圓鋼的需求非常大。圓鋼外圓加工設(shè)備能方便、快速的加工細(xì)長(zhǎng)類圓

12、鋼，加工質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高，能滿足這些鋼廠急于想獲得該類設(shè)備的要求 1.6存在問(wèn)題和解決途徑 （1）刀片 本設(shè)備的銑削刀片極易磨損消耗，需求量大。德國(guó)同類刀片加工壽命為80支棒料，每片刀片價(jià)格18-40馬克。目前，株洲硬質(zhì)合金廠可生產(chǎn)此類刀片。 （2） 潤(rùn)滑油 潤(rùn)滑劑有以下這些用途:1、減少摩擦力; 2、防止磨損;3、防止黏附力;4、有利于裝卸; 5、冷卻運(yùn)動(dòng)熱; 6、防止腐蝕。通過(guò)這么多年的發(fā)展，潤(rùn)滑劑的原料來(lái)源變得越來(lái)越廣泛，除油和油膏之外的許多塑料和固體甚至氣體都充當(dāng)了這個(gè)角色。唯一的局限是許多這些材料在它們重新補(bǔ)充自己的過(guò)程中吸收摩擦熱, 他們對(duì)高溫度

13、環(huán)境敏感,只能在較穩(wěn)定的環(huán)境里。由于潤(rùn)滑材料的選擇圍廣,重要的是材料的選擇和方法的應(yīng)用。以下類型潤(rùn)滑劑是可利用的: 1、石油流體; 2、綜合性流體; 3、油膏; 4、固體脂; 5、 動(dòng)態(tài)流體; 6、氣體; 7 、塑料; 8、動(dòng)物脂; 9、金屬和礦物脂; 10、植物油。 應(yīng)用最多和最好的潤(rùn)滑劑是礦物油。在同時(shí)提供機(jī)械和水力元素設(shè)計(jì)的應(yīng)用中, 油被認(rèn)為是最可靠的潤(rùn)滑劑。 一致認(rèn)為, 它提供更寬的選擇, 滿足了具體應(yīng)用的要求。 銷售的潤(rùn)滑劑一般都含有添加劑。 這些“添加劑包裹”是一個(gè)石油公司的銷售工程師為一些特殊條件下的應(yīng)用而研究出來(lái)的。 下列這些是有共同點(diǎn)的類型添加劑: 1、 防摩擦劑; 2、

14、 氧化作用抗化劑; 3 、鐵銹抗化劑; 4、洗滌分散劑; 5、黏度改良劑; 6、 抗扭屈劑; 7、節(jié)點(diǎn)抑制劑。 添加劑的最新領(lǐng)域, 是當(dāng)加熱到溫度足夠高后蒸發(fā)或燒掉基本的油而不留下灰的一系列有機(jī)化合物。 最初在燃機(jī)的應(yīng)用中, 他們發(fā)現(xiàn)金屬或礦物元素會(huì)促進(jìn)催化作用、重組或?qū)C(jī)械材料的退化作用。 添加劑通常不穩(wěn)定于整個(gè)溫度和修剪圍時(shí)，認(rèn)為可被基本的儲(chǔ)備油應(yīng)用。 因此, 疊加性型油必須仔細(xì)地被監(jiān)測(cè)以保證安全,當(dāng)儲(chǔ)備油減少了或耗盡了之后，裝置不能繼續(xù)使用。 更加重要的是, 當(dāng)洗滌劑、分散劑、添加劑都存在時(shí),起作用的是某種產(chǎn)品還是他們同時(shí)作用。雖然由于材料而導(dǎo)致潤(rùn)滑油的需求量大幅減少，但是被潤(rùn)滑件運(yùn)

15、動(dòng)速度的加快而導(dǎo)致它們消耗加速。同時(shí)，揮發(fā)和泄漏也具有明顯的影響。 黏度指數(shù)的改良調(diào)整潤(rùn)滑油使它的黏度在操作溫度圍減少。這些材料也可用來(lái)改進(jìn)重油或輕油；但是以前的儲(chǔ)備油傾向于恢復(fù)對(duì)高溫或?qū)Ω呒羟新释ǔＴ谟龅捷S承和齒輪裝載的區(qū)域。在重工業(yè)設(shè)施，它一般適當(dāng)選擇更重或高度提煉的潤(rùn)滑劑（價(jià)格一般是較昂貴的）而不是依靠一個(gè)較不穩(wěn)定的黏度指數(shù)改良產(chǎn)品。這些潤(rùn)滑劑一般應(yīng)用于剪切率在1000000相秒以下時(shí)依照以下公式： 剪切率(每秒) = 其中D 是直徑，單位：英寸； N 是轉(zhuǎn)速，單位：RPM； t 是厚度，單位：英寸。 此類機(jī)械用油一般為德國(guó)進(jìn)口，也可用國(guó)產(chǎn)油代替： A． 德國(guó)TELLVS1

16、27中心注油器用油 用國(guó)產(chǎn)N32抗磨液壓油代替； B． 德國(guó)OMALA100齒輪油 用國(guó)產(chǎn)N100中極壓工業(yè)用油代替； C． 德國(guó)VITREA100機(jī)械油 用國(guó)產(chǎn)100號(hào)機(jī)械油代替； D． 德國(guó)68OMALA齒輪油 用國(guó)產(chǎn)N68中極壓工業(yè)用油代替； E． 德國(guó)TELLVS146液壓油 用國(guó)產(chǎn)30-40抗磨液壓油代替。 （3） 棒材平直度 此設(shè)備要求被銑削棒材平直度小于3mm/m，一般多輥型矯直機(jī)不易達(dá)到。但在實(shí)際中，平直度大于3mm/m還是可以加工的。 （4） 銑削量 本設(shè)備技術(shù)參數(shù)中最小銑削量為0.5mm（直徑），實(shí)際中，因?yàn)闊嵩鷪A鋼的橢

17、圓度和彎曲度大都超過(guò)要求。實(shí)際銑削量一般控制在1mm左右。 1.7生產(chǎn)情況 圓鋼外圓銑削加工設(shè)備主要生產(chǎn)以下幾種情況的棒料： （1） 冷沖壓專用軸承鋼 可供軸承廠直接進(jìn)行剪切、冷頂墩、冷沖壓加工零件。成品規(guī)格n28mm，每年生產(chǎn)量約600噸。 （2） 外貿(mào)出口鋼材 只對(duì)表面質(zhì)量要求較高的模具進(jìn)行削皮加工。鋼種D2、SKD11等。 （3） 改變規(guī)格，挽救不合格品 對(duì)具有一定批量（高合金鋼200kg以上 優(yōu)質(zhì)鋼300kg以上）的因公差尺寸或表面缺陷（裂紋、雀皮、折疊、過(guò)燒等）較嚴(yán)重而不合標(biāo)準(zhǔn)的棒材，可重新改削成直徑減小1-3mm規(guī)格的棒材，重新

18、利用不合格品，減少損失。 （4） 特殊要求的棒材 如代替進(jìn)口用于電機(jī)貫穿螺栓的n38×5800-5900mm1Cr18Mn12Ni無(wú)磁不銹鋼棒，直徑尺寸公差要求≤±0.20mm。 2圓鋼外圓銑削加工設(shè)備上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析 圓鋼外圓銑削加工設(shè)備上料機(jī)構(gòu)總長(zhǎng)8100mm，高1182mm。由于結(jié)構(gòu)空間大，本設(shè)備中應(yīng)用了較多的細(xì)長(zhǎng)軸類構(gòu)件和板類構(gòu)件。而且好多件都是多次使用，減少了構(gòu)件加工數(shù)量，使設(shè)備結(jié)構(gòu)不因?yàn)轶w積大而變得復(fù)雜，同時(shí)降低了設(shè)備的生產(chǎn)成本。 本上料機(jī)構(gòu)的上料自動(dòng)化程度較高，沒(méi)有傳統(tǒng)的夾緊定位過(guò)程

19、，節(jié)省了大量的加工準(zhǔn)備時(shí)間，提高了生產(chǎn)率，增強(qiáng)了整個(gè)銑削加工設(shè)備的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。 2.1支撐座 在本設(shè)計(jì)中，支撐基座由六塊板類零件焊接而成（如圖2.1左），而不是采用常用的鑄造方法。這是考慮到支撐基座頂上的軸座做成鑄件后，給軸座上孔的加工帶來(lái)一定難度，難以保證尺寸精度要求。 各件尺寸： 基座 355mm×355mm×25mm 支撐板 600mm×230mm×16mm 軸座 258mm×255mm×25mm 圖2.1 支撐座 各件焊接關(guān)系和焊接方式如圖2.

20、1右，支撐板交叉焊接在基座正中央，軸座對(duì)稱焊接在支撐板上。 2.2 軸與軸上零件 2.2.1 軸 如圖 2.2所示1、2、3、4是上料機(jī)構(gòu)上四根主要的軸，其中1、3、4為細(xì)長(zhǎng)光軸，規(guī)格為： 1軸 35mm4448mm (直徑高) 3軸 45mm4448mm 4軸 45mm4380mm 軸上分布有供固定軸上零件用的螺紋孔和供傳感器、電路等線路通過(guò)的通孔。 4軸主要起連接、固定上擋料板的作用，它沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 1軸和3軸不僅有連接和固定的作用，它們還傳遞繞軸向的上料運(yùn)動(dòng)。它們通過(guò)帶座軸承架在固定架上，減少相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的摩擦。所需的動(dòng)力由氣缸提供。 2軸

21、相當(dāng)于鏈輪和托輥之間的橋梁，被加工棒料的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)鏈輪再通過(guò)它傳到托輥，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)給。 圖2.2 軸與其附件 2.2.2 軸上零件 圖2.2 中 1、3、4軸上主要零件（圖2.3）有固定架（1、5）、擋料板（2、6）、上料擋桿Ⅰ（3、7）、上料擋桿Ⅱ（4、8）。具體尺寸見(jiàn)零件圖。 通過(guò)兩個(gè)圖的對(duì)比我們可以看出，每種零件都有兩種形式，即主要特征尺寸一致，在需要連接動(dòng)力源的零件上設(shè)計(jì)有連接部位。如擋料桿，它固定在4軸上，有2和6兩種形式，其中2有一個(gè)件，6有五個(gè)件。在上料時(shí)擋

22、料桿擋住工件的沖擊力，減少上料擋桿Ⅱ上的沖擊。當(dāng)加工不同的工件時(shí)，即工件的直徑發(fā)生變化，通過(guò)調(diào)整支撐桿（圖 2.3上2件下面連接的是支撐桿）控制擋料桿2上擋料面的角度，擋料桿2通過(guò)軸4帶動(dòng)6的變動(dòng)，六個(gè)件一起工作，從而適應(yīng)工件變化要求。 上料擋桿Ⅰ、上料擋桿Ⅱ也是通過(guò)一個(gè)件帶動(dòng)其它五個(gè)件，它的動(dòng)力分別由一個(gè)氣缸提供，兩個(gè)氣缸通過(guò)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)控制上料過(guò)程。 1、5．固定架； 2、6.料擋桿； 3、7.上料擋桿Ⅰ；4、8.上料擋桿Ⅱ 圖 2.3 軸上零件 2.3固定托輥槽鋼 固定托輥槽鋼，總長(zhǎng)8100mm，是所有零件中

23、最長(zhǎng)的零件。它起到了固定、支撐托輥、固定架，以與承受各軸、擋料桿、上料擋桿等的重力。之所以選擇它作為支撐、連接件，是考慮到本機(jī)構(gòu)較長(zhǎng)而且龐大，細(xì)長(zhǎng)的槽鋼重量輕，所占空間小，適于鉆孔。 圖 2.4固定托輥槽鋼 2.4蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì) 蝸輪蝸桿的工作環(huán)境： 手工驅(qū)動(dòng)，載荷平穩(wěn)，單向工作，輸入功率P=0.01KW,輸入轉(zhuǎn)速58r/min，傳動(dòng)比為29，三班倒，工作壽命30年。 設(shè)計(jì)步驟： (1) 選擇材料與確定許用應(yīng)力 蝸桿材料用45鋼，蝸桿螺旋部分表面淬火，齒面硬度45-55HRC，蝸輪齒圈用鑄鋁青銅ZCuAlMn，砂模鑄造，；輪芯用鑄鐵HT150采用齒

24、圈靜配式結(jié)構(gòu)。 取蝸輪材料的許用接觸應(yīng)力[σ’H]=172MPa，許用彎曲應(yīng)力[σ’f]=80MPa (2) 選擇蝸桿頭數(shù)Z1和蝸輪齒數(shù)Z2 根據(jù)傳動(dòng)比i=29，取Z1=1，Z2=iZ1=29 (3) 按蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 蝸桿轉(zhuǎn)矩： T1 =9.5510P/n =9.55100.01/58 =1646.6N?mm 經(jīng)估算，取=0.7 蝸輪轉(zhuǎn)矩： T2 =iT1 =290.71646.6 =33426

25、N?mm 因?yàn)檩d荷平穩(wěn)，取K=1.0, K=1.1, K=1.0 則 K =KKK =1.01.11.0 =1.1 [σH] =[σ’H]? 其中 N =60jnL =60123030024 =0.86410 所以

26、 [σH] =172 =175.2MPa [σF] =[σ’F]? =80 =81.5MPa 根據(jù)公式： mdKT() 其中 KT()=1.133426（） =350.4mm 取 m=3.15, d=40mm 則 md= 3.1540=396.9350.4 滿足要求 蝸桿導(dǎo)程角 =arc

27、tan = arctan =5.07 蝸輪圓周速度 V= = =4.2m/s 蝸桿分度圓直徑 d=40mm 蝸輪分度圓直徑 d=mZ=3.1529=91.35mm 傳動(dòng)中心距 a =( dd)=(40+91.35)=65.675mm (4) 驗(yàn)算蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 查得蝸輪齒形系數(shù)Y=2.52 則

28、 σF = Y = =12.3 因?yàn)? σF <[σF]=81.5MPa 所以 滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度要求 （5）主要幾何尺寸計(jì)算 分度圓直徑 d=40mm d=91.35mm 中心距 a=65.675mm 模數(shù) m=3.15 蝸桿導(dǎo)程角 =5.07 齒頂圓直徑 d= d+2m=40+2=46.3mm d= d+2m=91.35+2=97.65mm 齒根圓直徑

29、 d= d-2.4m=40-2.4=32.44mm d= d-2.4m=91.35-2.4=83.79mm 齒矩 p=p=m=3.143.15=9.896mm 分度圓上齒厚 S=S=0.5m=0.53.143.15=4.948mm 蝸輪最大外圓直徑 d d+1.5m=97.65+1.53.15=102.375mm 取 d=354mm 蝸輪齒頂圓半徑 R-m=-3.15=16.85mm 蝸輪齒寬 b0.75d=0.7546.3=34.725mm 取

30、 b=32mm 蝸輪齒寬角 =2arcsin=2arcsin=1061537 (6)精度與齒面粗糙度選擇 選8級(jí)粗糙度， 標(biāo)記為8CGB10089-88 蝸桿齒面粗糙度 R3.2m 蝸輪齒面粗糙度 R3.2m (7) 壓桿的穩(wěn)定校核 （8）潤(rùn)滑油選擇 力速度因子 ====20.3N?min/m 40C時(shí)運(yùn)動(dòng)黏度為220 N?min/m 選用G-N220N 蝸輪蝸桿油 （9）蝸輪蝸桿工程圖 圖2.5是蝸輪蝸桿的裝配型式簡(jiǎn)圖，具體工程圖見(jiàn)零件圖。 蝸輪中央螺旋狀的是與絲杠配合絲杠紋，整個(gè)蝸輪通過(guò)單

31、向推力球軸承支撐。蝸桿一端連接手輪，另一端通過(guò)聯(lián)軸器和軸與相對(duì)應(yīng)的另一對(duì)同樣的蝸輪蝸桿相連。它們一起調(diào)節(jié)槽鋼的升降以滿足不同工件的直徑變化產(chǎn)生的對(duì)刀偏差。 圖2.5 蝸輪、蝸桿 2.5升降與導(dǎo)向裝置 如前面所介紹，被加工工件直徑發(fā)生變化時(shí)，必需控制托輥的高低以調(diào)節(jié)工件中心與旋轉(zhuǎn)刀具中心在一條直線上。通常的工件加工大都是批量生產(chǎn)，不用經(jīng)常調(diào)節(jié)中心， 所以本設(shè)備采用手動(dòng)控制調(diào)節(jié)。通過(guò)手輪將位移量傳遞到蝸桿，再到蝸輪，最后到絲杠， 絲杠推動(dòng)支座上的槽鋼向上或向下運(yùn)動(dòng)，由槽鋼的升

32、降來(lái)控制工件的升降。 由于整個(gè)機(jī)構(gòu)跨度較長(zhǎng)，升降的過(guò)程中難以保證槽鋼的平直度，所以本機(jī)構(gòu)采用了導(dǎo)向裝置來(lái)提高調(diào)節(jié)的精度要求。整個(gè)導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，就由一個(gè)導(dǎo)套和導(dǎo)向桿組成。導(dǎo)套用螺栓固定在支撐座上，為了減少摩擦和提高精度，導(dǎo)套圈嵌有一個(gè)薄銅套，銅套圈與導(dǎo)向桿是間隙配合關(guān)系。圖2.6左即為導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿被焊接在固定托輥槽鋼上，而圓柱上被削掉的地方就是焊接面。 圖2.6裝置，在本上料機(jī)構(gòu)的兩個(gè)支撐座上各有一套，所有的零件都是成對(duì)使用，提高了零件利用率，減少了零件的設(shè)計(jì)數(shù)量。 1．導(dǎo)套； 2.導(dǎo)向桿（左圖）； 3固定托輥槽鋼

33、； 4.支座； 5絲杠（右圖） 圖2.6 升降調(diào)節(jié)裝置 2.6托輥機(jī)構(gòu) 托輥機(jī)構(gòu)主要由軸、鏈輪、托輥、軸承座、軸承、鍵、擋圈、軸套等組成，如圖2.7、圖2.8。 在這兩個(gè)類型差不多的托輥機(jī)構(gòu)中，托輥機(jī)構(gòu)Ⅱ是主動(dòng)件，托輥機(jī)構(gòu)Ⅰ是從動(dòng)件。 托輥轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的動(dòng)力通過(guò)聯(lián)軸器傳遞過(guò)來(lái)，通過(guò)軸、鍵連接帶動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，各鏈輪經(jīng) 圖2.7 托輥機(jī)構(gòu)Ⅰ爆炸圖 圖2.8 托輥機(jī)構(gòu)Ⅱ爆炸圖 鏈條同步帶動(dòng)。 托輥機(jī)構(gòu)Ⅰ中，鏈輪是雙排的，它的兩邊輪齒都可以連入鏈條，當(dāng)一邊磨損后，可以換用另一面，

34、增加了鏈輪的使用壽命。鏈輪用鍵進(jìn)行定位固定，軸向用擋圈限制自由度。托輥的定位和固定和鏈輪是一樣的，應(yīng)用的也是鍵和擋圈。整個(gè)機(jī)構(gòu)都是通過(guò)軸承座固定在固定托輥槽鋼上，軸由一對(duì)角接觸軸承支撐在軸承座上。托輥機(jī)構(gòu)Ⅱ中，基本零件和托輥機(jī)構(gòu)Ⅰ是一樣的，不同的是軸的左端連入了聯(lián)軸器，右端的鏈輪結(jié)構(gòu)工藝性發(fā)生了變化，但主要技術(shù)參數(shù)是一樣的。 由于圓鋼外圓銑削加工設(shè)備加工的工件一般都較長(zhǎng)，需要的托輥比較多，這種托輥機(jī)構(gòu)在本設(shè)備上一共應(yīng)用了20套，上料機(jī)構(gòu)、下料機(jī)構(gòu)各10套。在上料機(jī)構(gòu)中，作為主動(dòng)件的托輥機(jī)構(gòu)Ⅱ用了3套，托輥機(jī)構(gòu)Ⅰ用了7套。 2.7塔架 塔架的結(jié)構(gòu)不規(guī)則，因此應(yīng)用的是鑄件

35、，規(guī)格：250mm155mm102mm 它通過(guò)螺栓固定在支撐座上，中間大孔容納絲杠，而蝸輪則套在絲杠上，它們之間傳遞位移和力。蝸桿通過(guò)角接觸軸承套在橫臥的通孔中，所有的開(kāi)口都被密封。 塔架的主要作用是支撐固定托輥槽鋼，保護(hù)蝸輪、蝸桿、絲杠不受外界環(huán)境的干擾。 圖2.9 塔架 2.8氣缸 圓鋼外圓銑削加工設(shè)備上料機(jī)構(gòu)之所以選擇氣缸而不選擇液壓缸，是由上料工作環(huán)境確定的。上料的要求就是把工件從儲(chǔ)料架上送到托輥上，不要求精確的定位和位移，氣缸傳動(dòng)就能保證要求。而且氣缸沒(méi)有液壓油的泄漏，工作環(huán)境衛(wèi)生環(huán)保，符合了現(xiàn)在機(jī)器設(shè)計(jì)環(huán)?；内厔?shì)。

36、 2.9其他零部件 和在生活中很多事都有主次之分一樣，機(jī)械設(shè)計(jì)的零部件也有重要零部件和輔助零部件之分，但事情也不都是絕對(duì)的，每個(gè)零部件都有它的特定作用，看起來(lái)不起眼的零部件，但失去了它，可能導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備使用不方便或者失去作用。 端蓋（圖2.10），密封軸，防止灰塵進(jìn)入和潤(rùn)滑油漏出。 支撐桿（圖2.11），它是一個(gè)可伸縮的構(gòu)件，通過(guò)構(gòu)件上的螺母調(diào)節(jié)支撐桿的長(zhǎng)度，進(jìn)而調(diào)節(jié)擋料桿的擋料角度，適應(yīng)工件直徑的變化要求。 手輪（圖2.12），調(diào)整固定托輥槽鋼時(shí)傳動(dòng)位移，與蝸桿采用凹四方體連接，不用時(shí)也可以卸下來(lái)，使用方便。 軸座（圖2.13），固定軸的作用，在無(wú)

37、法從下面支撐軸的時(shí)候，采用這種結(jié)構(gòu)的軸座能很好的解決問(wèn)題。 圖2.10 端蓋 圖2.11支撐桿 圖2.12 手輪 圖2.13 軸座 還有很多零件，如套筒、軸套、擋板等設(shè)計(jì)，以與軸承、擋圈、墊圈、螺釘、螺栓、螺母、鍵、銷等標(biāo)準(zhǔn)件的選用，都必須考慮整個(gè)上料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)工藝性和裝配工藝性。 2.10上料機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)工藝性分析 組裝完畢的上料模擬圖如圖2.14、圖2.15所示，雖然從側(cè)視圖看上去各構(gòu)件比較錯(cuò)綜復(fù)雜，但從主視圖可看出，各構(gòu)件不是分散分布在固定托輥槽鋼上，而是由能單獨(dú)完成一個(gè)上料

38、演示的各個(gè)構(gòu)件組合在一起，然后按一定比例裝配在固定托輥槽鋼上。從主視圖中可以看出此機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)層次性較強(qiáng)，而且構(gòu)成本機(jī)構(gòu)的各個(gè)零件都比較簡(jiǎn)單， 圖2.14 圓鋼外圓銑削加工設(shè)備上料機(jī)構(gòu)主視圖 很多件都是多次應(yīng)用，比如說(shuō)固定架、擋料桿、上料擋桿、托輥等。零件的設(shè)計(jì)、制造簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)工藝性好。 由于本上料機(jī)構(gòu)體積龐大，為了減少零件的復(fù)雜性，機(jī)構(gòu)中采用了大量的焊接件、組合件，雖然降低了機(jī)構(gòu)的精度和強(qiáng)度，但本機(jī)構(gòu)的上料對(duì)精度的要求較低，且承受的沖擊力小，足以滿足設(shè)計(jì)要求。 結(jié) 論 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的艱苦努力，終于比較圓滿的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)任務(wù)，通過(guò)本次畢業(yè)

39、設(shè)計(jì)，我不但豐富了自己的機(jī)械理論知識(shí)，還充實(shí)了自己的實(shí)踐知識(shí)。同時(shí)也培養(yǎng)了我的認(rèn)真務(wù)實(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度，理論聯(lián)系實(shí)際，專研創(chuàng)新與實(shí)事相結(jié)合的工作態(tài)度。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中我也發(fā)現(xiàn)了我很多不足的地方，我也做了認(rèn)真的總結(jié)，希望對(duì)我未來(lái)的工作能夠有所幫助。我再理論知識(shí)上還是存在缺陷，我想真的應(yīng)該重視基礎(chǔ)理論知識(shí)，只有牢固掌握專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上，才能有創(chuàng)新和發(fā)展。還有以前我并不重視對(duì)資料的查詢，但通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了收集、查閱和綜合分析各種資料，正確應(yīng)用各種標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)和工具書(shū)籍，進(jìn)一步提高了自己分析、計(jì)算等基本技能。同時(shí)我的CAD繪圖能力也得到了大幅的提升，很多了解不全面的地方通過(guò)學(xué)習(xí)完善了，這點(diǎn)也是對(duì)

40、我受益匪淺的。還有對(duì)一些公式的運(yùn)用計(jì)算和書(shū)寫(xiě)，使我了解了設(shè)計(jì)論文的規(guī)和要求，為我將來(lái)工作做了很好的鋪墊。 2011.5.20 致 大學(xué)學(xué)習(xí)時(shí)光已經(jīng)接近尾聲，在此我想對(duì)我的母校，我的父母、親人們，我的老師和同學(xué)們表達(dá)我由衷的意。感我的家人對(duì)我大學(xué)學(xué)習(xí)的默默支持；感我的母校理工給了我在大學(xué)深造的機(jī)會(huì)，讓我能繼續(xù)學(xué)習(xí)和提高；感理工的老師和同學(xué)們這幾年來(lái)的關(guān)心和鼓勵(lì)。老師們課堂上的激情洋溢，課堂下的諄諄教誨；同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)中的認(rèn)真熱情，生活上的熱心主動(dòng)，所有這些都讓我充滿了感動(dòng)。 這次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)我得到了很多老師和同學(xué)的幫助，其中

41、我的論文指導(dǎo)老師福老師對(duì)我的關(guān)心和支持尤為重要。每次遇到難題，我最先做的就是向老師尋求幫助，而老師每次不管忙或閑，總會(huì)抽空來(lái)找我面談，然后一起商量解決的辦法。老師平日里工作繁多，但我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期論文格式調(diào)整等各個(gè)環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導(dǎo)。這幾個(gè)月以來(lái)，老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想給我以無(wú)微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向老師致以誠(chéng)摯的意和崇高的敬意。感在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)期間和我密切合作的同學(xué)，和曾經(jīng)在各個(gè)方面給予過(guò)我?guī)椭幕锇閭?，在此，我再一次真誠(chéng)地向幫助過(guò)我的老師和同學(xué)表示感。

42、 宋雨澤 2011.5.20 參考文獻(xiàn) [1] 毛謙德，振清主編 .袖珍設(shè)計(jì)師手冊(cè).第二版. ：機(jī)械工業(yè). 2000 [2] 莫榮主編. 產(chǎn)品三維CAD工具Unigraphics NX基礎(chǔ)與應(yīng)用. ：機(jī)械工業(yè). 2004 [3] 恒，作模主編.機(jī)械原理.第七版.：高等教育，2006 [4] 吳宗澤主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)（下冊(cè)）. 第一版.：

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