拉絲模拋光機的反求創(chuàng)新設計【三維PROE】【含圖紙】
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畢業(yè)實習報告系: 機 械 工 程 系 專業(yè): 機械設計制造及其自動化 班級: 0404 學號: 35 學生姓名: 劉 江 芬 指導教師姓名:譚立新 胡競湘 王敏之 郭建新 鐘定清 實習日期: 2008 年4月18日至2008年4月23日 畢業(yè)實習報告實習時間:2008年4月18日至2007年4月23日指導老師:譚立新、胡競湘、王敏之、郭建新、鐘定清實習目的:畢業(yè)實習是學生在校期間的最后一次實習,是進行工程訓練的重要實踐教學環(huán)節(jié),是理論聯(lián)系實際的現場學習,是進一步的理解、消化、掌握課堂上所學習的專業(yè)基礎知識的重要步驟,通過畢業(yè)實習,可以開闊眼界,了解本行業(yè)的生產現狀,了解產品機械制造過程,熟悉制造工藝,并了解民營企業(yè)和國營企業(yè)的生產、經營、管理模式。同時,提前感受商品經濟中的市場競爭,為畢業(yè)生走上工作崗位做好思想準備,幫助畢業(yè)生做好自己的職業(yè)規(guī)劃。并要求我們:1. 了解機械制造工廠的生產概況及生產組織和管理的一般情況;2. 重點了解工廠機械制造的工藝過程,采用的設備和工藝裝備等,獲得生產現場的實際知識;3. 加強理論和實踐的聯(lián)系,學習分析和解決生產實際問題的方法,培養(yǎng)自學和學生獲取知識的能力,為專業(yè)課程學習打下良好基礎;4. 通過深入生產現場,學習工人階級的優(yōu)秀品質和先進思想,提高學習的自覺性,做到德、智、體全面發(fā)展。5了解機械工業(yè)的發(fā)展動態(tài),為將來走入社會打下堅實的基礎。實習記錄:4月20日上午 廣州機床廠有限公司(廣州番禺)公司簡介:廣州機床廠成立于1958年,以當時廣州市勞動局工人技術學校為基礎組建成立,廣州市原市長朱光親筆題了“廣州機床廠”廠名。上世紀六十年代以C615車床為主,七十年代自行設計試制出具有特色的C6132型普通車床。最具代表性的是制造出超重型的12米龍門刨床。1978年改革開發(fā)以后,企業(yè)積極發(fā)展外向型經營,車床出口量連續(xù)11年穩(wěn)居全國同行首位,連續(xù)三年出口創(chuàng)匯超千萬美元。企業(yè)已科技立廠、優(yōu)質取勝的理念全力打造“三環(huán)箭”車床品牌,并實施專業(yè)化生產方式,形成了以珠江三角洲、長江三角洲以及東南亞市場為主導的產品營銷格局。1984年主導產品C61/232A1、C61/232B車床獲得了國家車床最高質量等級“銀質獎”。2000年起對廣州市機床工具行業(yè)進行企業(yè)兼并,組織實施了易地改造、資產重組、優(yōu)化結構的一系列工作。企業(yè)整體搬遷到番禺區(qū)大石鎮(zhèn),實施了發(fā)展數控產品擴大出口市場的國債技術改造項目和啞鈴式生產組織結構調整,大大提升了企業(yè)產能和產品水平,企業(yè)各類數控機床有六大類上百品種,車床年產量達5000臺,其中數控產品產值數控化率達到50%?!叭h(huán)箭”牌車床產品獲得廣東省著名商標、廣東省名牌產品稱號。2004年7月起,公司以實現跨躍式發(fā)展為目標制定新的十年發(fā)展規(guī)劃綱要,與國際、國內知名企業(yè)合作生產各類專用設備,企業(yè)具備了強勁的可持續(xù)發(fā)展的能力和后勁,被定為廣東省裝備制造業(yè)重點企業(yè)、國家機電產品出口基地。實習內容:4月21日上午我們在王敏之、譚立新、胡競湘、鐘定清、郭建新老師的帶領下坐地鐵來到了位于廣州市番禺區(qū)大石鎮(zhèn)石北工業(yè)區(qū)的廣州機床廠有限公司進行生產實習參觀。我們在該廠副總的引領下參觀了該廠從國外引進的幾臺先進設備,其中有一能同時加工五個面的數控加工中心,這就減少了生產過程中的裝夾時間,降低了由于裝夾所產生的同軸度等誤差,縮短了產品生產周期,節(jié)省了人力物力,大大提高了生產效率和產品質量。我們還參觀了各種機床的加工,其中以車床為主。有普通車床、馬鞍車床、經濟型數控車床、精密型數控車床、普及型數控車床、縱切型車床;還有車削中心,立式加工中心和臥式加工中心。產品圖如下:普通車床、馬鞍車床 經濟型數控車床精密型數控車床 普及型數控車床縱切型車床車削中心立式加工中心臥式加工中心 同時我們還參觀了箱體的加工過程以及機床尾架和導軌的生產全過程,箱體類零件是機床或部件的基礎零件,它將機床或部件中的軸、套、齒輪等有關零件組裝成一個整體,使他們之間保持較準確的相互位置關系,并按照一定的傳動關系協(xié)調傳遞運動或動力,因此箱體的加工質量將直接影響機床或其他部件的精度、性能和使用壽命。箱體材料一般選用HT200400的各種牌號的灰鑄鐵,而最常用的是HT200?;诣T鐵不僅成本低,而且具有較好的耐磨性、可鑄性、可切削性和阻尼特性。在單件生產和或某些簡易機床的箱體,為了縮短生產周期和降低成本,可采用鋼材焊接結構。此外,精度較高的坐標鏜床主軸箱則選用耐磨鑄鐵,負荷大的主軸箱也可采用鑄鋼件。小結:在廣州機床廠的這短短一天,使我拓寬了視野,增長了見識,體驗到社會競爭的殘酷,意識到自己能力的欠缺和知識的匱乏,而更多的是希望自己能在以后的工作中積累各方面的經驗,為將來自己走創(chuàng)業(yè)之路做準備。實習記錄:4月22日上午 廣東江海機電工程有限公司南海分公司(廣州佛山)公司簡介:廣東江海機電工程有限公司前身是廣東省水利水電機械廠,二十世紀六十年代是小打小鬧的作坊式工廠,一直以來,公司奉行“質量至上,信譽第一,質量保證,服務一流”的經營宗旨,竭誠為廣大客戶服務,通過幾十年的自力更生、艱苦奮斗,如今已成為通過了ISO9001:2000質量體系、ISO14001:2004環(huán)境體系及GB/T28001-2001職業(yè)健康安全管理體系的三個管理體系認證、具有水工金屬結構制作與安裝工程專業(yè)承包一級資質的施工企業(yè),同時擁有超大型固定式啟閉機等12個工業(yè)產品生產許可證和200噸起重機、2160噸門機等特種設備生產許可證的廣東省屬水利水電骨干企業(yè),產品獲得多個國優(yōu)、部優(yōu)、省優(yōu),參建的東江深圳供水改造工程獲得魯班獎公司產品具體細分為壓力鋼管、錐形閥、攔污柵及清污機、閘門設備、固定式啟閉機(含螺桿式、卷揚式及液壓式)、門式及移動式啟閉機、起重機、電氣產品及電站集中控制系統(tǒng)、水輪機調速器及油壓裝置、其它產品10個產品門類,是廣東省水利水電設備制造、安裝的骨干企業(yè),產品已遍布國內28個省、市、自治區(qū),并遠銷美國、泰國、剛果、阿根廷、緬甸等13個國家。多年來,公司共獲得國家級獎勵2項、部省級獎勵13項;并連續(xù)多年被有關部門分別評為“重合同守信用企業(yè)”和“AAA級信用”企業(yè)。廣東江海機電工程有限公司現有員工263人,其中具有高級職稱的16人、中級職稱的50余人、初級職稱的80余人,一級項目經理(一級建造師)6人,二級項目經理12人,三級項目經理22人。近年來,公司新增添了大批先進機加工設備和焊接設備、檢測儀器,應用電腦進行產品設計、加工測試和企業(yè)管理、電子商務,實施“設計生產運輸安裝技術培訓”一條龍服務,并能滿足用戶提出的特殊要求。如今,我們致力于產品更新和科技開發(fā),提高運輸和安裝能力,擴大生產規(guī)模。當歷史進入新紀元,江海機電將秉承“顧客至上、信譽第一、質量保證、 服務一流”的經營理念,與社會各界攜手并進,再接再厲,譜寫更加絢麗的歷史新編章。實習內容: 4月22日上午我們在老師的帶領下來到了廣東江海機電工程有限公司南海分公司進行實地參觀。其生產車間如圖2-1,該分廠主要生產大型水閘,如圖2-2以及橋架式起重機等,且主要采用的是焊接技術。在車間里我們看到了可以加工工件直徑達3米的特大車床(圖2-3)和80mm特大鉆床(圖1-4)等,同時我們還了解到了大型水閘的生產過程。 圖2-1 南海松崗生產車間 圖2-2 南海和順聯(lián)營廠車間飛來峽弧形 閘門生產場景 圖2-3 能加工25005000mm特大車床 圖2-480mm特大鉆床小結: 在江海我們看到的都是一些比較大型的設備及加工工件,這跟我們以往所看到的有所不同,這就讓我們看到了機械行業(yè)的發(fā)展前景是如此的廣,同時也使我們意識到自身知識的匱乏與實踐的不足。我們必須在以后的工作中也要不斷的完善自己,這樣才能適應社會的需求。實習總結:短短一周的畢業(yè)實習很快就過去了,在這幾天里,我收獲頗多!在這次實習中,雖然都只是參觀,但對于學機械制造的我來說,不只是看車間、看設備,更重要的是看設備如何滿足工作要求、如何實現產品生產,特別是當設備出現問題時,如何才能使設備正常工作,清楚地意識到了設備維護與修理的重要性。同時也了解到工藝工裝設計對加工的重要性。雖然短短幾天的時間不足以清楚了解到各種設備及各種加工工藝,但如果我們將所學理論跟實際結合起來,那么,我們本次就不僅僅是參觀了,而且是在參觀過程中再學習。通過這次實習使我看到了自己的不足,在學校學到的書本知識是遠遠不夠的,今后還有許多東西需要學習。同時通過這次實習,也使我所學的知識得到了鞏固和深化,同時也讓我認識到自己在實際工作中能力的不足。我所知道的機械方面的知識僅僅是停在表面上,都只是看到別人怎么做,并未能自己親身感受。在以后的學習工作中,我要注重加強自己專業(yè)方面的知識,最重要的一點是如何把書本上學到的理論知識運用到實際工作中,從而提高生產效率和工作效率。最后要感謝譚立新、胡競湘、王敏之等幾位帶隊老師的指導,謝謝你們!你們辛苦了!實習評語: 指導教師:年 月 日實習成績評定:備注:畢 業(yè) 設 計 論 文題 目 拉絲模拋光機的反求創(chuàng)新設計 (院) 系 機 械 工 程 系 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 0404 學號 02010435學生姓名 劉 江 芬 導師姓名 譚 立 新 完成日期 2008年6月15日 誠 信 聲 明本人聲明:1、本人所呈交的畢業(yè)設計(論文)是在老師指導下進行的研究工作及取得的研究成果;2、據查證,除了文中特別加以標注和致謝的地方外,畢業(yè)設計(論文)中不包含其他人已經公開發(fā)表過的研究成果,也不包含為獲得其他教育機構的學位而使用過的材料;3、我承諾,本人提交的畢業(yè)設計(論文)中的所有內容均真實、可信。作者簽名: 日期: 年 月 日湖南工程學院畢業(yè)設計(論文)任務書 設計(論文)題目: 拉絲模拋光機的反求創(chuàng)新設計 姓名 劉江芬 系別 機械工程系 專業(yè) 機械設計 班級 0404 學號 20040402010435 指導老師 譚立新 教研室主任 倪小丹 一、基本任務及要求:任務 1.總體方案設計 要求 1.圖紙折合A0不少于3.0張 2.主要技術參數確定 2.說明書論文少于1.5萬字 3. 主要機構設計 3. 液壓系統(tǒng)控制 4. 主要零部件設計 4. 分步控制 5. 控制系統(tǒng)設計 5. 獨立完成 6. Pro/E或Solidworks作圖(是否仿真自定) 二、進度安排及完成時間: 第1周:課題熟悉 資料查閱 第9周:主要機構設計 第2周:開題報告 文獻綜述 第10周:設計零件 第3周:擬定總體方案 第11周:控制系統(tǒng)設計 第4周:總裝圖草案、初定主要結構 第12周:pro/E或solidworks作圖 第5周:機動 第13、14周:說明書(論文)撰寫 第6周:畢業(yè)實習 第15周:說明書(論文)設計審核 第7周:畢業(yè)實習及實習報告 第16周:說明書(論文)設計審核 第8周:設計總裝圖、修改總裝圖 第17周:答辯 目錄摘要Abstract 第1章 緒論11.1 引言11.2 課題研究的目的和意義11.2.1課題的來源及研究11.2.2國內外拉絲模拋光機的發(fā)展現狀21.3 課題研究內容與思路31.3.1課題的研究內容31.3.2課題的研究思路31.4 小結4第2章 設計方案確定52.1 拋光過程分析52.2 課題方案的分析與確定42.2.1方案設計一52.2.2方案設計二52.2.3方案設計三6第3章 拉絲模拋光機系統(tǒng)運動機構設計73.1 拉絲模拋光機的液壓傳動簡介83.1.1液壓傳動的特點83.1.2拋光絲往復移動液壓系統(tǒng)83.2 液壓系統(tǒng)設計及計算93.2.1主要技術指標93.2.2液壓系統(tǒng)設計計算10第4章 拉絲模的相關設計194.1 帶傳動194.1.1概述194.1.2帶傳動的設計計算194.2 電機的相關設計224.2.1確定小帶輪與電機連接處的鍵224.2.2電機的螺栓組連接設計234.3 拉絲模夾具設計264.3.1確定方案264.3.2確定要限制的自由度274.3.3定位方案選擇274.3.4夾緊方案確定274.3.5夾具體與定位鍵28結論29參考文獻30致謝32附錄33畢 業(yè) 設 計 論 文題 目 拉絲模拋光機的反求創(chuàng)新設計 (院) 系 機 械 工 程 系 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 0404 學號 02010435學生姓名 劉 江 芬 導師姓名 譚 立 新 完成日期 2008年6月15日 誠 信 聲 明本人聲明:1、本人所呈交的畢業(yè)設計(論文)是在老師指導下進行的研究工作及取得的研究成果;2、據查證,除了文中特別加以標注和致謝的地方外,畢業(yè)設計(論文)中不包含其他人已經公開發(fā)表過的研究成果,也不包含為獲得其他教育機構的學位而使用過的材料;3、我承諾,本人提交的畢業(yè)設計(論文)中的所有內容均真實、可信。作者簽名: 日期: 年 月 日湖南工程學院畢業(yè)設計(論文)任務書 設計(論文)題目: 拉絲模拋光機的反求創(chuàng)新設計 姓名 劉江芬 系別 機械工程系 專業(yè) 機械設計 班級 0404 學號 20040402010435 指導老師 譚立新 教研室主任 倪小丹 一、基本任務及要求:任務 1.總體方案設計 要求 1.圖紙折合A0不少于3.0張 2.主要技術參數確定 2.說明書論文少于1.5萬字 3. 主要機構設計 3. 液壓系統(tǒng)控制 4. 主要零部件設計 4. 分步控制 5. 控制系統(tǒng)設計 5. 獨立完成 6. Pro/E或Solidworks作圖(是否仿真自定) 二、進度安排及完成時間: 第1周:課題熟悉 資料查閱 第9周:主要機構設計 第2周:開題報告 文獻綜述 第10周:設計零件 第3周:擬定總體方案 第11周:控制系統(tǒng)設計 第4周:總裝圖草案、初定主要結構 第12周:pro/E或solidworks作圖 第5周:機動 第13、14周:說明書(論文)撰寫 第6周:畢業(yè)實習 第15周:說明書(論文)設計審核 第7周:畢業(yè)實習及實習報告 第16周:說明書(論文)設計審核 第8周:設計總裝圖、修改總裝圖 第17周:答辯 目錄摘要Abstract 第1章 緒論11.1 引言11.2 課題研究的目的和意義11.2.1課題的來源及研究11.2.2國內外拉絲模拋光機的發(fā)展現狀21.3 課題研究內容與思路31.3.1課題的研究內容31.3.2課題的研究思路31.4 小結4第2章 設計方案確定52.1 拋光過程分析52.2 課題方案的分析與確定42.2.1方案設計一52.2.2方案設計二52.2.3方案設計三6第3章 拉絲模拋光機系統(tǒng)運動機構設計73.1 拉絲模拋光機的液壓傳動簡介83.1.1液壓傳動的特點83.1.2拋光絲往復移動液壓系統(tǒng)83.2 液壓系統(tǒng)設計及計算93.2.1主要技術指標93.2.2液壓系統(tǒng)設計計算10第4章 拉絲模的相關設計194.1 帶傳動194.1.1概述194.1.2帶傳動的設計計算194.2 電機的相關設計224.2.1確定小帶輪與電機連接處的鍵224.2.2電機的螺栓組連接設計234.3 拉絲模夾具設計264.3.1確定方案264.3.2確定要限制的自由度274.3.3定位方案選擇274.3.4夾緊方案確定274.3.5夾具體與定位鍵28結論29參考文獻30致謝32附錄33 畢業(yè)設計(論文)開題報告題 目: 拉絲模拋光機的反求創(chuàng)新設計 系: 機械工程系 專 業(yè): 機械設計制造及其自動化 學生姓名: 劉江芬 學 號: 200402010435 指導教師: 譚立新 2008年 3 月 22 日畢 業(yè) 設 計(論 文)開 題 報 告1文獻綜述:結合畢業(yè)設計(論文)課題情況,根據所查閱的文獻資料,每人撰寫2500字以上的文獻綜述,文后應列出所查閱的文獻資料。文 獻 綜 述0、 引言線材行業(yè)、電光源行業(yè)廣泛使用的一種模具是拉絲模。拉絲模的內孔由圓柱面與賀錐面組成,。圓錐面為對線材(工件)的壓縮區(qū),圓柱面為拉絲模的定徑區(qū)(拋光區(qū)),其直徑大小與線材尺寸相對應。拉絲的質量直接影響線材的形狀、尺寸、表面粗糙度及使用壽命。我國目前采用的拉絲模研磨工藝是五十年代初從蘇聯(lián)引進的針磨工藝。這種工藝的可靠性不高,且生產效率較低。本實用新型涉及一種新型拉絲模線研磨拋光機,該機主要由卡具旋轉機構、絲架往復運動機構兩部分組成。該機特點在于可將拉絲模的內孔一次研磨拋光成型,使生產效率大大提高。絲架往復運動機構,采用配重平衡,而使絲架高、低速運行平穩(wěn),加工范圍增寬,加工精度提高,使加工小孔徑拉絲模具成為現實。1、拉絲模拋光機設計概述1.1 基本概念拉絲模是金屬絲通過一種模具,使其由粗到細,逐步達到人們所需要的尺寸,這種特殊的模具就是拉絲模. 拉絲模的模芯一般是用天然鉆石,人造鉆石(人造鉆石有GE,PCD,合成料等). 銅線拉絲模是屬于軟線拉絲模.還有硬線拉絲模,如拉鎢絲等. 銅線拉絲模壓縮區(qū)的角度一般為16-18度,定徑長度為30-40% 而鎢絲拉絲模壓縮區(qū)的角度就比較小,一般在12-14度,定行長度為60-70%。拉絲模是各種金屬線材生產廠家(如電線電纜廠、鋼絲廠、焊條焊絲廠等)拉制線材的一種非常重要的易消耗性模具。拉絲模的適用范圍十分廣泛,主要用于拉拔棒材、線材、絲材、管材等直線型難加工物體,適用于鋼鐵、銅、鎢、鉬等金屬和合金材料_1 J的拉拔加工。拋光機是指通過使用特殊的拋光用磨輪,去除研削加工后研削變質層的設備。拉絲模拋光機主要使用于小批或成批生產的拉絲模內孔的研磨、拋光工藝。其工作部分主要有工件的回轉運動和拋光絲的往復運動兩部分組成。拉絲模拋光機是一種利用工件和拋光絲的復合運動來實現對拉絲模內孔的研磨拋光的小型機床。隨著新工藝及新技術的應用,拉絲模在拉拔棒材、線材、絲材管材等直線型難加工物體有著廣泛應用。拉絲模拋光機,包括卡具旋轉機構、絲架往復運動機構。所說的卡具旋轉機構包括電動機、帶傳動、工件定位板組成。絲架往復運動包括電動機、帶傳動、曲柄、連桿、往復架組成。本設備具有低噪音,微振動,耗電省,降低生產成本等特點. 本設備利用中間連桿支撐點安裝于沖程底部,保證沖程快速往復的平穩(wěn)性,模具精度可以得到保障高速旋轉,快速上下往復運動,對加工模具只需用最少的時間,就可以達到最佳的光亮度和加工要求.均勻平穩(wěn)的收線功能,提高了加工速度,減少多次重復穿線,節(jié)省了加工時間,提高了生產效益。1.2拉絲模拋光機的控制系統(tǒng)液壓控制:和液壓傳動一樣,系統(tǒng)中也包括動力元件、控制元件和執(zhí)行元件,也是通過油液傳遞功率。二者不同之點是液壓控制具有反饋裝置,反饋裝置的作用是執(zhí)行元件的輸出量(位移、速度、力等機械量)反饋回去與輸入量(可以是變化的,也可以是恒定的)進行比較,用比較后的偏差來控制系統(tǒng),使執(zhí)行元件的輸出隨輸入量的變化而變化或保持恒定。它是一種構成閉環(huán)回路的液壓傳動系統(tǒng),也叫液壓隨動系統(tǒng)或液壓伺服系統(tǒng)。 液壓控制系統(tǒng)中用的是伺服控制元件,具有反饋結構,并用電氣裝置進行控制,有較高的控制精度和響應速度,所控制的壓力和流量常連續(xù)變化。輸出功率可放大。比例控制是介于上述二者之間的一種控制,所用比例控制閥是在通斷式控制元件和伺服控制元件的基礎上發(fā)展起來的一種新型的電液控制元件,兼?zhèn)淞松鲜鰞深愒囊恍┨攸c,用于用手調的通斷式控制不能滿足要求,但也不需要伺服閥對液壓系統(tǒng)那樣嚴格的污染控制要求的場合。液壓傳動系統(tǒng)中用的是通斷式或邏輯式控制元件,就其控制目的,是保持被調定值的穩(wěn)定或單純變換方向,也叫定值和順序控制元件。2 、拉絲模拋光機的組成一種拉絲模復合研磨拋光機,包括機械裝置和電氣裝置,所說的機械裝置包括工作臺、立柱、主軸頭、床身,所說的工作臺由、移動機構、旋轉機構、定位機構、搖動機構、調壓力間隙機構和進電裝置組成。3、拉絲模拋光機的工作原理拉絲模拋光機的工作原理是,由圓柱形拋光絲代替錐形磨頭,拋光絲工作部分的直徑等于或近于模孔直徑。將拋光絲端頭腐蝕出尖頭,以便穿過??住伖饨z穿過??缀?,絲的上下兩端分別固定在兩個絲夾上。研磨時,拉絲模做圓周運動,拋光絲在往復架的帶動下做上下運動。這樣在拋光絲與??组g就構成了一個復合運動,在絲與孔間還夾雜著研磨膏,經過短時間的研磨即可達到較理想的定徑與拋光的效果。這種工藝的特點如下:首先,拉絲模與拋光絲之間的相對運動決定了加工出的模孔的圓柱度較針磨工藝的大為改善;拉絲時,??着c線材間接觸面積大大增加,使裂紋成核區(qū)深度加大,裂紋擴展到表面發(fā)生表面剝落的時間延長,??准炔蝗菀装l(fā)生疲勞磨損,又可以延長模具的使用壽命,拉出來的絲(線材)的質量也顯著提高;同時,線拋光機的結構決定了拋光時可能有的徑向力不會因發(fā)生周期性變化而使之產生振動,對拋光機的結構產生不良影響。從這兩個角度看,線拋光機確實具有先進性。其次,拋光絲通過絲夾頭上下固定,具有“簡支粱”的結構特征,可以增大磨削速度。拋光絲與??组g的相對速度是由直線與圓周兩種運動合成的,其合成速度約為針磨速度的50倍左右。相對速度提高了,工效也隨之提高。4、 國內外拉絲模拋光機的研究現狀及發(fā)展前景我國拉絲模制造工業(yè)從八十年代起,發(fā)展較快,但總的來說與國外還有不小的差距,我國制模工業(yè)還比較落后,加強制模管理,提高拉絲模質量水平,推動制模工藝技術的進步是當前的重要課題。八十年代以來,我國金屬線材加工行業(yè)有好幾十個廠家,先后引進了上百臺高速拉線設備,在使用過程中,由于種種原因,普遍未達到設計水平已成為刻不容緩的重要任務。研磨工藝是拉絲模成型的主要工序。它分為三個步驟,粗磨、細磨(精磨)、拋光。加工方法基本相似,但使用磨料不一。粗磨,主要是將模坯各部角度尺寸大致瞎好。在該工序中一般使用金剛石砂或碳化硼。一些廠家也采用電解法,對于機械研磨應注意工藝要求,如磨料粒度、磨針質量等。目前國外高速拉絲模研磨機一般都采用在金屬磨針表面鍍金剛石工藝,這樣的磨針可以研磨1520個模子,從而保證了研磨質量和產品的均一性。細磨和拋光,與機械法粗磨工序相似僅是磨料不同 當前所見國外拉絲模拋光效果最好的是日本、美國,而意大利、瑞典、丹麥等國拋光質量次之。據中國機床商業(yè)網報道,隨著科學技術的不斷發(fā)展,各種模具的加工工藝要求越來越高。提高模具拋光的速度和質量使我國模具制造工藝達到世界先進水平,已成為刻不容緩的重要課題。5、拋光機的發(fā)展趨勢近年來也有部分學者在研究模具的加工,研究領域主要集中在研磨工藝上,主要又是以拋光為主。2003年凝華公司推出了一款新型拋光機RH-125K超聲波模具拋光機的研究理念。它主要采用高頻電火花脈部電源與聲波快速振動研磨的原理進行拋光。德國的PAUL SCHAAF公司也進行了相關的研究,他們主要是對適用于碳化鎢或金剛石模的鏡面拋光和PCD拉絲模的加工和再加工全自動設備。2002年浙江工業(yè)大學的趙文宏、袁巨龍和浙江大學的鄧凌及金華市消毒滅菌器材廠設備科的盧小慧簡述超精密加工技術現狀,介紹超精密平面拋光機的工作原理,分析達到納米級超精密拋光的技術難點,并闡述了納米級超精密拋光智能控制系統(tǒng)的實現。2005年西安工業(yè)學院機電工程學院的高佳宏,朱梅玲,李福援通過對Pro/ E 的三維參數化建模方法及技術的研究,提出了參數化建模方案及參數化建模方法,實現了電解機械復合拋光機的參數化設計,提高了設計效率和設計質量。2006年西安工業(yè)大學的陳智利,杭凌俠,張峰針對氣囊式小磨頭拋光方法的缺陷,提出了一種新的氣囊式拋光方法。本文對該氣囊式拋光法的原理和拋光氣囊的結構、運動方式等進行了闡述。在此基礎上,結合裝置開展了實驗,給出了去除量、壓力、粗糙度與時間的關系。袁楚明教授就模具拋光成為模具智能制造的瓶頸,研究了模具的自動拋光并取得了很大的進展。隨著拋光技術的發(fā)展,拋光機必須做許多適應性的改進。進入本世紀后,拋光機設計水平和制造技術有了很大的提高,拋光機的性能有了很大的改善?,F代的拋光機不但要求性能好、體積小、重量輕、運行可靠,而且必須能適應控制方式和電源條件改變所產生的影響。因此拋光機的設計必會朝結構合理,用材考究,制造精良,高效節(jié)能、噪音低、振動小、運行可靠、安裝使用維護方便等方面發(fā)展。6、小結我國目前絕大多數制模廠家,基本上是承襲五十年代設計理論和設計原則來研磨制造模子,這種模子的幾何形狀使用權得其使用壽命短,更不適合高速拉拔的要求。設計、制造拉絲模,若要使其壽命長,維修少,提高拉拔速度,適應當今高速拉拔,必須處理好以下三個問題。(1) 入口錐與工作錐加長,建立較好的潤滑壓力,而潤滑錐角要適當縮短。(2) 定徑帶必須平直,其高度要合理。(3) 工作錐角與定徑事交接處不應有過渡角,至少要減到最小,一般要小于0.5度。為了解決以上問題,就迫切要求我們在消化、吸收國外技術的基礎上研制出自己的拉絲模拋光機。它要求用國產元件代替全部進口件,且標準件系數達到77.8%。降低進口價格,節(jié)省外匯。所研制的拉絲模拋光機要求我們結合我國拉絲模特點在機構上作改進。在電路上,針對國外機低速時失穩(wěn),沒有勵磁保護等缺陷也要做相應地改進。這將使用權我國線材生產、拉絲模生產、維修有了可靠的質量保證,提高了主產率,節(jié)省外匯。參考文獻1 李世楠. 段齊駿. 新型拉絲模高速線拋光機的工藝原理. 華東工學院學報,1991(1)2 李桂雄. 朱立新. 新型拉絲模線研磨拋光機. 北京市電加工研究所3 姜繼海. 宋錦春. 高常識. 液壓與氣壓傳動. 高等教育出版社4 曹鳳國. 王建拓等. 拉絲模復合研磨拋光機. 北京市電加工研究所5 方琦. 國內外硬質合金拉絲模的發(fā)展情況. 株洲市硬質合金工具廠, 1994.2,11(1)6 于仁偉. 謝鐵橋. 硬質合金拉絲模的歷史變遷及其發(fā)展方向. 天津市予應力鋼絲二廠,454450,7-10,TG355.47 維普資訊. 機床工具行業(yè)動態(tài). 機電產品開發(fā)與創(chuàng)新,2003(1)8 鐘培全 譯. 丘銀蘭 校. 拉絲模用全自動加工設備. 中國鎢業(yè)第十五卷9 趙文宏. 袁巨龍. 鄧凌. 盧小慧. 納米級精密拋光機控制臺系統(tǒng)的研制,1000-8829(2002)07-0039-04 10 高佳宏. 朱梅玲. 李福援. 基于Pro/ E 的電解機械復合拋光機三維參數化建模研究. 現代設計技術,TP391.9,1672-1616(2006)01-0045-0311 陳智利. 杭凌俠. 張峰. 一種新的氣囊式拋光方法的研究. 光電工程第33卷第10期,1003-501(2006)10-0120-0412 袁楚明. 張雷. 陳幼平. 周祖德. 譚漢元. 機器人輔助模具自動拋光研究及發(fā)展趨勢. 中國機械工程第11卷第12期,2000.12 13 高素荷. 郭玉璽. 大型數控精密成形液壓機機架設計分析. (太原重型機械(集團)有限公司技術中心,山西太原030024)14 Yong-Min Park. Min-An Kim. Byung-Min Kim. Young-Sik Kim. Dong-Hwan Kim. Drawing Steel Cord improve the efficiency of production of InnovationSteel Wire Products, 2004.S1 開題報告:一、課題的目的與意義;二、課題發(fā)展現狀和前景展望;三、課題主要內容和要求;四、研究方法、步驟和措施開 題 報 告題目:拉絲模拋光機的反求創(chuàng)新設計一、課題的目的與意義我的畢業(yè)設計課題是拉絲模拋光機的反求創(chuàng)新設計,此課題的目的是通過查閱相關的文獻資料,綜合運用所學的知識來設計一臺用液壓系統(tǒng)控制的拉絲模拋光機。通過設計,掌握液壓系統(tǒng)的設計過程和方法,以及拉絲模拋光機的總體方案設計、主要參數計算、拉絲模拋光機的結構設計、主要零部件設計、三維造型等。提高分析、解決問題的能力,了解拉絲模拋光機在我國工業(yè)中的重要地位,為以后從事該方面的工作打下堅實的理論、實踐基礎。二、課題發(fā)展現狀和前景展望 我國金屬制品行業(yè)處建國以來有了很大的發(fā)展。在金屬制品拉拔行業(yè)中,拉絲模是非常重要的易耗工具,該工具經歷了鑄鐵絲板凳,合金鋼模、鉆石模、硬質合金模、聚晶模等發(fā)展階段。硬質合金于1923年由德國人發(fā)明,1927年試用,1940年廣泛使用于拉絲行業(yè),促進了金屬制品的發(fā)展,特別對銅絲行業(yè)的生產起了重要的作用。五十年代我國發(fā)展了自己的硬質合金工業(yè),硬質合金拉絲模的使用也逐步地普及開來,同時一些大型企業(yè)從蘇聯(lián)引進了當時比較先進的硬質合金工業(yè)生產成套設備,制造工藝和模具孔理論,在那時對我國拉絲模制品行業(yè)的發(fā)展起了巨大的推動作用,當時我國模具制造業(yè)發(fā)展也很快。八十年代以來,拉絲模在國際上有了新的發(fā)展。無論是理論上,還是制造工藝方面,以及拉絲模具使用方面都發(fā)生了大的變革。一些原來被認為正確的理論和觀點,如四十年代由美國的機械工程師設計出拉絲?!癛”型系列孔型,已不適應當今的高速拉拔生產的要求。為了推進我國拉絲模的技術進步和生產發(fā)展,本文提出了一些拉絲模應用中常見的問題及其解決方法,尤其是研磨拋光方面的問題的解決。拉絲模使用中的常見問題:工作錐角度選擇不當引起的問題;中心斷裂及人字裂紋現象;表面質量,這里著重介紹表面質量問題的處理。拉絲模的質量直接影響線材的形狀、尺寸、表面粗糙度及使用壽命。我; 目前采用的拉絲模孔研磨工藝是五十年代初從蘇聯(lián)引進的針磨工藝。它的工作原理是,模具旋轉,針狀磨頭在磨孔內做微移動或擺動,以達致電加工模孔的目的。這種工藝的可靠性不高,所謂工藝可靠性是指機訂在規(guī)定期限的使用過程中,被加工零件獲得并保持要求的加工精度的能力,且生產效率較低。針狀磨頭高計成錐狀是為了使其在??變却┻M方便,同時在磨削過程中產生徑向分力以提高磨削效果。但因此也帶來很多弊端。首先,針狀磨頭的錐度使用權加工出來的??滓簿哂绣F度,使用有錐虎的??桌z時節(jié),起定徑作用的僅僅錐狀??椎男《恕6◤絽^(qū)小,因而在拋光作業(yè)時的接觸面積小,那么由于拉絲模工作臺過程中作用在磨擦表面微觀體積上周期性的接觸載荷或交變應力發(fā)生在距離表面0.78a處,a為接觸區(qū)寬度的1/2。在交變剪應力的影響下,裂紋容易在此成核,并擴展到表面而產生剝落,因此當a很小時,擴展裂紋很快就導致表層材料呈細片狀脫落,即發(fā)生疲勞磨損。由此造成??讋×夷p,線材招光質量差。其次,針新詩磨頭是手工修制的,磨頭形狀極難呈理想圓錐形。因此,在研磨過程中,由于針磨頭呈錐面,徑向分力存在,且?guī)缀醪豢赡芡耆胶?,由此而產生的偏心力使懸置的磨頭呈現撓曲,從而加工出偏心的模孔。從考核產品或設備可靠性的角度來看,主要年級標是壽命和性能指標(工藝可靠性)。顯而易見,針磨工藝是比較落后的。我國在消化、吸收國外先進技術的基礎上,研制出拉絲模拋光機,填補了國內的空白。三、課題主要內容和要求本課題的題目是拉絲模拋光機的反球創(chuàng)新設計,要求用用液壓系統(tǒng)控制;總體方案的確定;主要參數的分析、計算;液壓控制系統(tǒng)的設計;拉絲模拋光機部件和零件設計并利用三維軟件(SOLIDWORKS,UG或Pro/E)進行三維建模;用計算機繪制拉絲模拋光機的裝配圖、零件工作圖;撰寫設計、計算說明書;畢業(yè)答辯。四、研究方法、步驟和措施 1、研究方法 熟悉拉絲模拋光機的設計工藝過程,掌握拉絲模拋光機參數的確定和計算方法。用電腦繪制總裝配圖和零件圖。 2、步驟和措施(1)查找資料,分析課題,了解拉絲模拋光機的設計要求和結構。(2)通過參考本課題的相關論文及查找相關行業(yè)信息,認真分析及總結后撰寫文獻綜述和開題報告。(3)在指導老師的指導下,搜集閱讀相關資料及文獻,結合實習所學,理論聯(lián)系實際,加深對本課題的感性和理性認識。(4)通過所學軟件和所具備的專業(yè)知識,完成對四柱式液壓機的設計任務。(5)撰寫畢業(yè)設計說明書,進行畢業(yè)設計答辯。畢 業(yè) 設 計(論 文)開 題 報 告指導教師意見:1對“文獻綜述”的評語:2對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計(論文)結果的預測: 指導教師: 年 月 日所在專業(yè)審查意見: 負責人: 年 月 日拉絲模拋光機的反求創(chuàng)新設計摘要:通過國外拉絲模拋光機的圖片資料,在消化吸收引進國外先進技術的基礎上,反求創(chuàng)新設計拉絲模拋光機。本設計以機械結構設計為基礎完成了控制拋光絲往復移動的液壓系統(tǒng)設計和夾緊拉絲模的夾緊裝置設計,帶傳動裝置具體參數和尺寸的設計以及關鍵零部件及總裝圖的三維造型。在控制系統(tǒng)設計中,主要完成了液壓缸和油箱的設計,以及泵組零件連接的結構設計和聯(lián)軸器的選擇。該拋光機的特點在于用雙桿活塞液壓缸來控制拋光絲的往復運動,通過拋光絲的往復運動和夾具的旋轉運動形成的復合運動來實現對拉絲模內孔的研磨拋光。 關鍵詞:拉絲模拋光機 液壓傳動 夾緊裝置 帶傳動Creative Reverse Design on Drawing Die Polishing MachineAbstract: On the basis of advanced foreign technology and the abroad picture materials of drawing die, the drawing die polishing machine was creative reverse designed. Basing on the mechanical structural design, the creative design completes the design of hydraulic system which is used to control the reciprocating movement of polishing wire and clamping device which is used to clamp polishing wire. The specific parameters and dimensions of belt driver transmission device, key components and the three-dimensional modeling are also designed here. In the design of control system, hydraulic cylinders, fuel tanks, the structure of pumping systems connection parts are designed, and the coupling also has been choose. The characteristics of this polishing machine is that it uses the double-piston hydraulic cylinders to control the reciprocating movement, through the compound motion which is formed by the drawing wires reciprocating movement and the fixtures rotary motion to realize the lapping and polishing on the hole in drawing die. Key words: Drawing Die polishing machine hydraulic transmission clamping device belt transmission.III第1章 緒論1.1 引言目前中國已經成為全球線材制品大國。線材行業(yè)中廣泛使用的一種模具是拉絲模。拉絲模的內孔由圓柱面與圓錐面組成,。圓錐面為對線材(工件)的壓縮區(qū),圓柱面為拉絲模的定徑區(qū)(拋光區(qū)),其直徑大小與線材尺寸相對應。拉絲的質量直接影響線材的形狀、尺寸、表面粗糙度及使用壽命。我國目前采用的拉絲模研磨工藝是五十年代初從蘇聯(lián)引進的針磨工藝。這種工藝的可靠性不高,且生產效率較低。拉絲模拋光機的反求創(chuàng)新設計正是為了提高拉絲模使用壽命、拉絲模內孔的拋光精度、拋光效率等而開發(fā)的。本課題設計的將是一種新型拉絲模線研磨拋光機,該機主要由卡具旋轉機構、絲架往復運動機構兩部分組成。該機特點在于可將拉絲模的內孔一次研磨拋光成型,使生產效率大大提高。絲架往復運動機構,采用配重平衡,從而使絲架高、低速運行平穩(wěn),加工范圍增寬,加工精度提高,使加工小孔徑拉絲模具成為現實。而拉絲模拋光機的反求創(chuàng)新設計主要有兩個方面:一是拋光絲往復運動系統(tǒng)設計;二是卡具放置機構設計。1.2 課題研究的目的和意義1.2.1課題的來源及研究目前中國已經成為全球線材制品大國。但是從經濟效益看,差距卻很大。全行業(yè)各類產品基本生存在上下游企業(yè)的夾縫中,長期以來在微利和虧損的邊緣徘徊。這些必須引起全行業(yè)的高度關注。我國線材制品行業(yè)普遍面臨成本壓力,其根本出路還是加強科技進步和技術創(chuàng)新,增加高附加值產品的比重,同時進一步加強企業(yè)管理,節(jié)約資源,提高競爭力。預計2010年,國內中高碳線材制品的消費量將增長至865萬噸(未包括凈出口量)?!笆晃濉逼陂g,我國中高碳線材制品消費量將持續(xù)增長,但增長率將有所下降。因為,中高碳線材(硬線)的制造成本與普通低碳鋼線材的成本差距逐漸縮小,為進一步發(fā)展中高碳線材制品生產提供了條件。另外,隨著中高碳線材制品生產成本的降低,特別是建筑行業(yè)用優(yōu)質高強度鋼絲及制品的價格與普通低碳鋼絲的差距逐漸縮小,為中高碳線材制品在建筑行業(yè)推廣創(chuàng)造了條件,這將帶動中高碳制品消費總量的持續(xù)增長。線材行業(yè)的不斷發(fā)展對拉絲模提出了越來越多的要求,低成本高質量就要求拉絲模的使用壽命要更長,內孔精度要更高,總之就是要提高拉絲模的質量。拉絲模的內孔由圓柱面與圓錐面組成,見圖1.1。圓錐面為對線材(工件)的壓縮區(qū),圓柱面為拉絲模的定徑區(qū)(拋光區(qū)),其直徑大小與線材尺寸相對應。拉絲模的質量直接辯證唯物線材的形狀、尺寸、表面粗糙度及使用壽命。我國目前采用的拉絲模??籽心スに囀俏迨甏鯊奶K聯(lián)引進的針磨工藝。它的工作原理是,模具旋轉,針狀磨頭在磨孔內做微移動或擺動,以達到加工模孔的目的,見圖1.2。這種工藝的可靠性不高,且生產效率較低。針狀磨頭設計成錐狀是為了使其在模也內穿進方便,同時在磨削過程中產生徑向分力以提高磨削效果。但因此也帶來很多弊端。首先,針狀磨頭的錐度使加工出來的??滓簿哂绣F度,使用有錐度的??桌z時,起定徑作用的僅僅是錐狀??椎男《耍ㄒ妶D1.3)。定徑區(qū)小,因而在拋光作業(yè)時的接觸面積小,那么由于拉絲模工作過程中作用在磨擦表面微觀體積上周期性的接觸載荷或交變應力的存在,極易使表面或次表面形成裂紋。由此造成??讋×夷p,線材拋光質量差。其次,針狀磨頭是手工修制的,磨頭形狀極難呈現理想圓錐形。因此,在研磨過程中,由于針磨頭呈錐面,徑向分力存在,且?guī)缀醪豢赡芡耆胶?,由此而產生的偏心力使懸置的磨頭呈現撓曲,從而加工出偏心的模孔。另一方面,由于模頭的不規(guī)則,在磨削過程中出現高頻交變應力,以致產生振動。對于一個“ 懸臂梁”結構,在加工過程中存在的振動,將對整個結構的壽命有所影響。圖2.1拉絲模的拉拔過程從考核產品或設備可靠性的角度一看,主要指標是壽命和性能。顯而易見,針磨工藝是比較落后的。所以就要求改進國內的拉絲模拋光技術,本課題就是在消化、吸收國外先進技術的基礎上,研制出高速線拋光機。1.2.2 國內外拉絲模拋光機的發(fā)展現狀我國拉絲模制造工業(yè)從八十年代起,發(fā)展較快,但總的來說與國外還有不小的差距,我國制模工業(yè)還比較落后,加強制模管理,提高拉絲模的質量水平,推動制模工藝技術的進步是當前的重要課題。八十年代以來,我國金屬線材加工行業(yè)有好幾十個廠家,先后引進了上百臺高速拉線設備,在使用過程中,由于種種原因,普遍未達到設計水平已成為刻不容緩的重要任務。研磨工藝是拉絲模成型的主要工序。它分為三個步驟,粗磨、細磨(精磨)、拋光。加工方法基本相似,但使用磨料不一。據中國機床商業(yè)網報道,隨著科學技術的不斷發(fā)展,各種模具的加工工藝要求越來越高。提高模具拋光的速度和質量使我國模具制造工藝達到世界先進水平,已成為刻不容緩的重要課題。目前,國外拉絲模拋光效果最好的是日本、美國,而意大利、瑞典、丹麥等國拋光質量次之。1.3 課題研究內容與思路1.3.1 課題的研究內容本課題在結合中國的傳統(tǒng)生產工藝的基礎上,結合生產實踐,開發(fā)一種高效、優(yōu)質的拉絲模拋光生產設備,主要針對拉絲模拋光機的卡具旋轉機構進行機械系統(tǒng)結構的反求設計,對拋光絲往復運動的控制系統(tǒng)進行創(chuàng)新設計。本課題的卡具旋轉機構是指夾持拉絲模,并帶動拉絲模一起作回轉運動,主要包括以下幾個方面:其一,將拉絲模定位夾緊,要拋光拉絲模的內孔就必須要確保拉絲模的定位定心精度;其二,將帶運動拉絲模一起作回轉運動,該拉絲模拋光機的工作原理是利用拋光絲的往復運動及拉絲模的回轉運動來對拉絲模內孔進行拋光的,所以該卡具機構的主要任務就是將拉絲模固定在一定的高度并且使其能夠做旋轉運動。所以課題根據拉絲模的主要工藝過程,設計出的卡具旋轉機構主要有以下幾個部分:夾緊、旋轉。該課題的控制系統(tǒng)是指能使拋光絲作上下往復運動的系統(tǒng)。1.3.2課題的研究思路本課研究的主要設計思路是:(1)通過查資料、結合傳統(tǒng)的生產工藝的基礎和機械線材行業(yè)的發(fā)展需要,設計拉絲模拋光機卡具旋轉機構及拋光絲往復運動控制系統(tǒng)的大體部件。(2)采用Pro/E軟件初步設計出拉絲模拋光機的主體結構,以及各個附屬機構。(3)根據零部件的設計計算,確定其結構并選定各零件的材料。(4)繪制主體結構的三維圖紙和工程圖紙,關鍵零件的三維圖紙、工程圖紙和有限元分析。(5)通過計算完成各個機構動作的自由度的分析和計算;分析各個動作的運動的方程。(8)根據要求和設計過程,編寫設計說明書。1.4 本章小結結合三維實體建模技術、二維建模技術、優(yōu)化設計技術等技術對原有的拉絲模拋光機進行整體反求創(chuàng)新改造設計,用液壓系統(tǒng)來代替連桿機構對拋光絲往復運動進行控制,同時,對操作人員進行必要的培訓可以加速生產效率和質量。應用以上的分析我們設計的拉絲模拋光機一定能滿足生產者的需求,在激烈的市場競爭中站穩(wěn)腳步,獲得更大的利潤。第2章 設計方案的確定2.1 拉絲模的拋光過程分析根據本課題拉絲模拋光機的反求創(chuàng)新設計的要求及所要實現的加工功能,即,拉絲模的夾持旋轉和拋光絲對拉絲模內孔拋光的上下往復運動。其整個拉絲模拋光機的拋光過程為:裝夾拉絲模 裝夾拋光絲 起動機器 拋光絲往復運動 拋光??讖膾伖膺^程可以看出,拉絲模拋光機的主要工作部件是拋光絲的往復移動和拉絲模的回轉運動,拋光絲在控制系統(tǒng)的作用下在拉絲模內孔內上下移動,而拉絲模在夾持機構卡具旋轉機構的固定下通過電機帶動作回轉運動,拋光絲和拉絲模的相對運動產生磨擦,從而對??锥◤絽^(qū)進行拋光加工。2.2 課題方案的分析與確定根據拉絲模拋光機的拋光過程,設計了以下幾個可行性方案,分別如下。2.2.1方案設計一拋光絲的往復運動采用數控系統(tǒng)控制,這種控制系統(tǒng)要求操作人員要具有扎實的專業(yè)知識,能熟練掌握零件的工藝規(guī)程并且編制其加工程序,目前在國內的應用局限性還比較小。2.2.2方案設計二用磨液射流磨削拋光拉絲模模芯。磨液射流磨削拋光原理是磨液在高速氣流的帶動下,通過噴射,得到很高和速度。磨削拋光時,雖然磨粒的質量很小,但因速度很高,故磨料具有足夠的動能對金屬或非金屬表面進行磨削拋光加工。磨削拋光時,作用于工件表面上的沖擊力可分解為水平分力Px和垂直分力Py(如下圖所示)。a)受力圖 b)拋光機的組成圖2.2 磨液射流磨削拋光原理 這種拋光機主要適用于生產中的各種復雜曲表面的拋光。2.2.3方案設計三采用液壓控制系統(tǒng)來控制拋光絲的往復運動。液壓傳動控制是工業(yè)中經常用到的一種控制方式,它采用液壓完成傳遞能量的過程。因為液壓傳動控制方式的靈活性和便捷性,液壓控制在工業(yè)上受到廣泛的重視。液壓傳動是研究以有壓流體為能源介質,來實現各種機械和自動控制的學科。液壓傳動利用這種元件來組成所需要的各種控制回路,再由若干回路有機組合成為完一定控制功能的傳動系統(tǒng)來完成能量的傳遞、轉換和控制。液壓缸的活塞桿在液壓油的推動下上下移動,而活塞桿通過絲夾頭與拋光絲連接,并帶動拋光絲作往復運動進而對拉絲模內孔進行拋光。這種控制系統(tǒng)既保證了拉絲模內孔的加工精度,同時結構簡單,操作方便,對操作人員的專業(yè)要求不如數控系統(tǒng)的高,而適用范圍又比較廣。所以,綜上所述,該拉絲模拋光機拋光絲的往復運動采用液壓系統(tǒng)來控制。第3章 拉絲模拋光機系統(tǒng)運動機構設計綜合拉絲模拋光機系統(tǒng)的原理圖(圖2.1)可知分為兩種傳動系統(tǒng),一為拉絲模夾持機構采用直接驅動方式,由于是旋轉,故選擇帶傳動。這是根據給定條件、機構盡量簡單明了、機構相容性等選擇的方案。二為拋光絲的往復運動,由于拋光絲的往復運動速度比較快,采用雙作用單活塞液壓缸來驅動。原理是將液體壓力能轉換成拋光絲的往復移動并對外做功。用液壓系統(tǒng)控制的拉絲模拋光機其系統(tǒng)的運動平穩(wěn)。拉絲模拋光機的原理圖如3.1所示,三維造型如圖3.2所示。圖3.1拉絲模拋光機原理圖1-油箱;2-濾油器;3-齒輪泵;4-溢流法;5-節(jié)流閥;6-壓力表;7-液動換向閥;8-機動換向閥;9-液壓缸;10-絲夾頭;11-夾具;12-工件;13-軸承;14-帶;15-帶輪;16-電動機圖3.2拉絲模拋光機三維圖3.1 拉絲模拋光機的液壓傳動簡介3.1.1 液壓傳動的特點液壓傳動和機械傳動、電氣傳動相比具有傳遞功率大、運動平穩(wěn)、換向迅速、能無極高速以及容易實現自動化等優(yōu)點。金屬切肖加工時,工藝系統(tǒng)的運動平穩(wěn)性對工件加工精度的影響是至關重要的。因此,作為精加工機床,液壓傳動在磨床上被廣泛采用。目前各種磨床的液壓系統(tǒng)主要用來完成快速進退的輔助運動、磨輪架的橫向進給運動以及工作臺縱向往復進給運動等。所以拉絲模拋光機中拋光絲的往復運動就采用液壓系統(tǒng)來控制。3.1.2 拋光絲往復移動的液壓系統(tǒng)圖2.2為簡化后的拉絲模拋光機拋光絲液壓傳動系統(tǒng)。圖中電動機帶動齒輪液壓泵旋轉,于是油箱中的液壓油經濾油器過濾后流向液壓泵吸油口,經液壓泵向系統(tǒng)輸出。壓力油流過節(jié)流閥的開口,再經換向閥的右通道進入液壓缸的右腔,液壓推動活塞連同拋光絲一起向左運動。液壓缸左腔的油經換向閥的左通道流回油箱。若將換向閥閥心移至右端,此時液壓泵輸出的壓力油經換向閥進入換向閥左腔,推動活塞連同拋光絲向右運動。液壓缸右腔的油經換向閥另一通道流回油箱。調節(jié)節(jié)流閥的開口大小,可以改變油液通過的流量大小,從而控制拋光絲往復運動的速度。齒輪液壓泵供給系統(tǒng)的流量是恒定的。當節(jié)流閥閥口較小,通過的流量小于液壓泵的供油量時,系統(tǒng)的油壓升高,溢流閥的閥芯在底部液壓推力作用下壓縮上部彈簧而向上移動,使閥口打開,系統(tǒng)中多余的壓力油便以溢流閥回油箱。因此,調節(jié)溢流閥彈簧頂緊力的大小,可以調節(jié)系統(tǒng)工作壓力的大小。當液壓缸的活塞桿運動到左端時,活塞桿碰到左邊的二位二通機動換向閥的閥桿,左邊的機動換向閥的閥口打開,液壓油并通過機動換向閥流入液動換向閥,液動換向閥的閥心右移,左邊的閥口并被打開液壓油從液動換向閥流入液壓缸推動活塞右移,機動換向閥的在彈簧力的作用下回復原位,機動換向閥的閥口關閉;當活塞桿運動到右邊,碰到右邊的機動換向閥的閥桿,右邊機動換向閥的閥口打開,液壓油從液動換向閥的右腔流入液動換向閥推動閥心左移,液動換向閥的右閥口被打開,液壓油通過換向閥流入液壓缸右腔推動活塞左移,右邊的機動換向閥閥口在彈簧作用下關閉,這樣就達到了活塞桿的往復運動。若將換向閥的手柄扳至中間位置,其閥芯亦處于中間位置,堵死了換向閥的進油與回油口,此時工作液壓缸左右兩腔即不進油也不回油,拋光絲停至某位置。液壓泵輸出的壓力油全部通過溢流閥流回油箱。為了安全保險起見,在液壓缸兩頭的機座上分別裝有兩個機動換向閥,一個失效后就由另一個起作用。機動換向閥又稱行程閥,這種閥必須安裝在執(zhí)行元件附近,在執(zhí)行元件驅動工作部件的行程中,裝在工作部件一側的擋塊或凸塊移動到預定位軒時不壓下閥心,使閥換位。機動換向閥通常是彈簧復位式的二位閥。它的結構簡單,動作可靠,換向位置精度高,改變擋塊的迎角或凸輪外形,可使閥心獲得合適的換向速度,減小換向沖擊。顯然,整個液壓系統(tǒng)由動力、執(zhí)行、控制大部分組成。動力部分由液壓泵將電動機輸出的機械能轉換成液體的壓力能;執(zhí)行部分由執(zhí)行液壓缸將液壓泵輸出的液體壓力能轉換成工作部件移動的機械能;控制部分由各類閥組成,以控制與調節(jié)系統(tǒng)的壓力、流量以及流向等,使系統(tǒng)各動作協(xié)調,以滿足工作需要。3.2液壓系統(tǒng)的設計及計算3.2.1 主要技術指標: (1)電源:220V 50Hz 550W(2)加工孔徑范圍:0.0154.00mm(3)模座搖擺角度:0-20度(4)模座轉速:850轉/分(無級)(5)沖程速度:0-200次/分(無級)(6)沖程幅度:80mm (7)定時時間:1秒99分99(8)拉絲模拉拔力:F=4524N3.2.2液壓系統(tǒng)設計計算(1)分析設計要求,繪制液壓系統(tǒng)草圖按設計要求,希望系統(tǒng)結構簡單,工作可靠,估計到系統(tǒng)的功率不會很大,且連續(xù)工作,所以決定采用單個定量泵、非御荷式供油系統(tǒng),為提高穩(wěn)定性與可靠性,采用溢流閥與節(jié)流閥來調節(jié)進入液壓缸的流量,進而達到調節(jié)速度的目的。液壓系統(tǒng)如圖3.3:圖3.3拋光絲往復運動液壓傳動系統(tǒng)1-油箱;2-濾油器;3-齒輪液壓泵;4-壓力表;5-液壓缸;6-液動換向閥;7-機動換向閥8-節(jié)流閥;9-溢流閥(2)液壓缸的結構設計液壓缸是液壓與氣壓傳動的執(zhí)行元件,它與主機及主機的工作結構有著直接的聯(lián)系。不同的機型和工作機構對液壓缸則有不同的工作要求。因此在設計液壓缸之前,應了解主機的用途和工作條件,工作機構的結構特點、負載值、速度、行程大小和動作要求,液壓系統(tǒng)的選定的工作壓力和流量等,以作為設計的原始依據。由于工作條件的不同和要求的多樣性也很難標準化。一般均要進行專門的設計和計算,其步驟如下: 根據總體設計要求,選擇液壓缸的類型和安裝形式; 形卡根據外負載大小確定液壓缸工作壓力 據系統(tǒng)工作壓力和往復運動速比,確定液壓缸的主要尺寸(如內徑、活塞桿直徑、缸壁厚度等); 根據機構運動的行程和速度要求,確定液壓缸的長度和流量以及進出口的尺寸; 根據工作壓力及選用的材料,進行液壓缸結構設計(確定缸蓋、活塞的連接形式和結構贓等); 確定導向、密封、防塵、緩沖和排氣等裝置的形式; 繪制液壓缸裝配圖。(3)液壓缸的基本尺寸的確定及校核初選液壓缸的工作壓力 由參考文獻1表9.4,取液壓缸工作壓力為2Mpa。確定液壓缸的幾何參數因為采用雙桿液壓缸,所以 按工作壓力,可以選桿徑 d=0.3D,代入上式,求得一般可取背壓 =0.5MPa(對低壓系統(tǒng)而言),代入上式有:因為拋光絲上的力遠遠小于拉拔力,所以按文獻1表3.1-2,表3.1-6取進給液壓缸的標準尺寸為:D= 63mm,d=20mm。確定液壓缸的缸筒長度L及壁厚液壓缸缸筒長度等于其有效工作行程的一半加上活塞寬度。L=80/2+(0.61)D=77.8103mm當額定壓力 時,取=, 液壓缸壁厚用薄壁筒計算公式來求:液壓缸缸筒外徑取壁厚=5mm,缸筒外徑=73mm。(4)確定液壓缸的結構形式液壓缸的結構形式是指它的類型、安置方式、密封形式、緩沖裝置、排氣裝置等。據設計要求液壓缸采用裝配活塞、雙桿、缸體固定。采用雙桿可以使活塞桿在工作時處于受拉伸應力狀態(tài),有利于提高活塞桿的穩(wěn)定性,并且可以減少活塞桿的直徑?;钊喜捎脙蓚€O型密封圈,缸蓋上因為壓力不高,桿徑較小,所以采用一個U型橡膠密封圈,還加了一個防塵圈。由于拋光絲作直線進給運動在運動方向上沒有嚴格的定位要求,所以不必采用緩沖結構。快退時可以采用電氣行程開關預先發(fā)訊,使三位四通換向閥切換至中位,拋光絲停住,避免剛性沖擊,排氣設置放氣螺塞。(5)計算液壓缸主要零件的強度和剛度從以上計算可以看出,對于小型低壓()液壓缸,按強度條件計算出來的缸壁厚度尺寸是很小的。因此在設計這類液壓缸時,可以先不計算而直接按機械結構尺寸的需要直接設計制圖,然后進行強度校核。這樣做在一般情況下,均可滿足強度要求。而對于高壓液壓缸或鑄鐵材料的缸體,缸壁的強度估算是必要的,這樣可以避免結構設計圖的返工和修改。對于缸蓋、活塞桿、聯(lián)結件,鑒于與上相同的原因,強度計算一般亦可以放在結構設計后的強度校核中進行。(6)完成液壓缸的結構設計和部分零件液壓缸的活塞速度一般可取b0.4D,同時應該考慮到密封圈安裝時的必要幾何尺寸。缸蓋應該考慮到進油及加工工藝要求,缸蓋連接算計應考慮必要的導向與支承結構尺寸。根據上述液壓缸的結構特點及內徑、桿徑、行程等要求,進行液壓缸的結構設計,液壓缸的零件設計可參閱有關資料或手冊,其液壓缸裝配圖見附錄。(7)確定液壓泵規(guī)格和電動機功率及型號確定液壓泵規(guī)格確定缸的最大流量確定液壓泵流量由于系統(tǒng)中只有一個液壓缸,所以上面所處的最大流量即是系統(tǒng)的最大理論供油流量。另外考慮到泄漏流量和溢流閥的溢流流量,可以取液壓泵流量為系統(tǒng)最大理論流量的1.11.3倍?,F取1.1倍值計算,則有由于系統(tǒng)中只有一個液壓缸,所以缸的最大流量即為系統(tǒng)的最大理論供油流量。另外考慮到泄漏流量和溢流閥的溢流流量,可以取液壓泵流量為系統(tǒng)最大理論流量的1.11.3倍。現取1.1倍值計算,則有查產品樣本,采用低壓齒輪泵,選取 CB-B50型為系統(tǒng)工程的供油泵。其額定流量為50L/ min,額定壓力為2.5MPa,額定轉速為1450r/min。確定電動機功率及型號電動機功率P=按 CB-B50型齒輪泵技術規(guī)格,查得的驅動電機功率為2.6KW,或取功率略大一點的交流電機。查電動機產品,選取電動機型號為Y100L2-4,額定功率為3KW,轉速為 1500r/min。確定泵和電機的聯(lián)接泵和電機的聯(lián)接采用聯(lián)軸器,聯(lián)軸器是用來連接兩軸使其一同回轉并傳遞運動和轉矩的一種常用部件?;剞D過程中被連接的兩軸不能脫開,必須在機器停車時將連接拆卸后才能使兩軸分離。用聯(lián)軸器連接的兩軸,由于制造和安裝誤差、受載后的變形以及溫度變化等因素的影響,往往不能保證嚴格的對中,兩軸間會產生一定程度的相對位移。因此,除了要注聯(lián)軸器能傳遞所需的轉矩,還應在一定程度上具有補償兩軸間相對位移的性能。聯(lián)軸器分剛性聯(lián)軸器、撓性聯(lián)軸器和安全聯(lián)軸器三大類。 剛性聯(lián)軸器由剛性連接元件組成,元件之間不能相對運動,因而不具有補償兩軸間相對位移和緩沖減振的能力,只能用于補連接兩軸在安裝時能嚴格對中和工作中不會發(fā)生任何相對位移的場合。剛性聯(lián)軸器主要有凸緣聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器等,其中凸緣聯(lián)軸器的應用最為廣泛。凸緣聯(lián)軸器由兩個帶凸緣的半聯(lián)軸器和連接螺栓組成。兩半聯(lián)軸器分別用鍵與兩軸相連接,同時它們再用螺栓相互連接。凸緣聯(lián)軸器有兩種對中方式:一種是利用兩個半聯(lián)軸器接合端面上凸出拭目以待對中榫和凹入的榫槽相配合對中,其對中精度高,工作中靠預緊普通螺栓在兩個半聯(lián)軸器的接觸面間產生的磨擦力來傳遞轉矩,裝拆時軸必須作軸向移動,不太方便,多用于不常裝拆的場合;另一種是采用鉸制孔用螺栓對中,工作中靠螺栓桿的剪切和螺栓桿與孔壁間的擠壓來傳遞轉矩,其傳遞轉矩的能力較大。若傳遞轉矩不大,可以一半采用鉸制孔用螺栓,另一半采用普通螺栓,這種結構裝拆時軸不需作軸向移動,只需拆卸螺栓即可,比較方便,可用于經常裝拆的場合。凸緣聯(lián)軸器的材料可采用35、45鋼或ZG310-570,當外緣圓周速度時可采用HT200。凸緣聯(lián)軸器結構簡單,制造成本低,工作可靠,維護簡便,常用于載荷平穩(wěn)、兩軸間對中性良好的場合,使用時應注意設置防護罩等安全防護裝置。套筒聯(lián)軸器能過一個公用套筒并采用鍵、銷或花鍵等零件,使兩軸相連接。在采用鍵或花鍵連接時,應采用錐頂緊定螺釘作軸向固定。為了保證連接具有一定的對中精度和便于套筒的裝拆,套筒與軸通常采用H7/k6的配合。套筒聯(lián)軸器的優(yōu)點是結構簡單,制造方便,徑向尺寸小,成本較低。其缺點是傳遞轉矩的能力較小,裝拆時軸需作軸向移動,有時不太方便。套筒聯(lián)軸器通常適用于兩軸間對敵中性良好、工作平穩(wěn)、傳遞轉矩不大、徑向尺寸受限制、轉速低()的場合,如機床傳動系統(tǒng)中。軸的直徑一般小于100mm,采用半圓鍵連接時,軸徑小于35mm。撓性聯(lián)軸器主要用于兩軸工作中有相對位移的場合。撓性聯(lián)軸器可分為無彈性聯(lián)軸器、非金屬無件撓性聯(lián)軸器、金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器和組合撓性聯(lián)軸器。無彈性元件撓性聯(lián)軸器:這類聯(lián)軸器的組成零件間具有相對可移性,因而可以補償兩面軸間的相對位移,但因無彈性元件,故不能緩沖減振。一般多用于機器剛性較差,工作中工件不能完全對中的場合。非金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器:用于工作載荷不平穩(wěn)有沖擊和振動的場合。其常用類型有如下幾種,彈性套柱銷聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸器、輪胎式聯(lián)軸器。彈性套柱銷聯(lián)軸器的結構和凸緣聯(lián)軸器的結構相似,只是用套有彈性套的柱銷代替了連接螺栓。柱銷的一端以圓錐成與一半聯(lián)軸器上的圓錐孔相配合,并用螺母固定。另一端套裝有整體式彈性套,與另一半聯(lián)軸器凸緣上的圓柱形孔間隙配合。因彈性套的彈性變形和間隙配合,從而使聯(lián)軸器具有補償兩面軸相對位移的能力和能動沖吸振的功能。兩半聯(lián)軸器與軸配合的孔可做成圓柱形或圓錐形。彈性套柱銷習軸器制造容易,裝拆方便,成本較低,其彈性套易磨損,但更換方便,主要適用于起動頻繁、需正反轉的中、小功率傳動,工作環(huán)境溫度應在負的20度到70度的范圍內。彈性柱銷聯(lián)軸器與彈性套柱銷聯(lián)軸器很相似,但結構更為簡單。柱銷同尼龍制成,強度高于橡膠,具有較好的耐磨性,工作時靠柱銷的剪切和擠壓傳遞轉矩,因而承載能力較大,壽命也較長。為了增大補償量,可將柱銷的一端拷貝成鼓形。為防止柱銷滑出,在兩半聯(lián)軸器的外側設置有固定擋板,這種聯(lián)軸器允許補連接的兩軸間有一定的軸向位移以及少量的徑向位移和偏角位移,適用于沖擊載荷不大、軸向竄動較大、起動頻繁、正反轉多變的場合。因尼龍有吸水性,尺寸穩(wěn)定性差,導熱率低,熱膨脹系數大,使用中應限制工作溫度在負20度到70度的范圍內。輪胎式聯(lián)軸器是利用輪胎狀橡膠元件用螺栓與兩個半聯(lián)軸器連接,實現兩軸的連接。主要用于有較大沖擊、需頻繁起動或換向、潮濕、多塵的場合。金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器具有體積小、強度高、傳遞轉矩大、緩沖減振性能好、壽命長、耐腐蝕、耐熱、耐寒等特點。綜上所述,該拉絲模拋光機屬于起動頻繁的中、小功率傳動,又考慮到裝拆需求及經濟成本,所以泵和電機的連接選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。聯(lián)軸器圖見附錄。和以待益15151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515校核聯(lián)軸器查文獻3表17-3選型號為TL4的彈性套柱銷聯(lián)軸器,其公稱扭矩為根據文獻6如下公式有,聯(lián)軸器的最大轉矩為: 式中 聯(lián)軸器傳遞的名義轉矩();聯(lián)軸器的工作情況系數。查表63.12-2有,電動機的最大轉矩為:,將這兩個數據代入上式有:因此,所選的聯(lián)軸器符合要求。(8)確定各類控制系統(tǒng)工作壓力為 2MPa,油泵額定最高壓力為 2.5MPa,所以可以選取額定壓力大于或等于2.5MPa的各種元件,其流量按實際情況分別選取。目前中低壓系統(tǒng)的液壓元件,多按 6.3MPa系列的元件選取,所以可以選取。溢流閥的型號為:Y-63B換向閥的型號為: 34Y-100BZ節(jié)流閥型號為: L-63B濾油器可選用型號為WU-6363的網式濾油器,過濾精度為 100m。 表3.1液壓元件明細表序號元件名稱可通過的最大流量(L/min)型號1齒輪泵44.85CB-B502機動換向閥44.85O3液動換向閥44.8534Y-63BZ4節(jié)流閥44.85L-63B5溢流閥44.85Y-63B6濾油器44.85WU-63637壓力表開關K-6B管道通徑與材料,閥類一經選定,管道的通徑基本上已經決定,這是標準化設計的一大方便。只有在有特殊需要時才按管內平均流速的要求計算道通徑。按標準:通徑流量44.85L/min處,選用 15mm通徑的管道。為了便于安裝,可以采用紫銅管,擴口接頭安裝方式.壁厚按強度公式有:其中,紫銅的=25MPa,為安全起見,取p=2MPa來計算所以可以取15、壁厚1mm的紫銅管。考慮到擴口處管子的強度,壁 厚可以略有增加,一般按常用紫銅管的規(guī)格選取即可(對低壓系統(tǒng)而言),對高壓系統(tǒng)必須進行計算。(9)油箱設計確定油箱容積與結構因為是低壓系統(tǒng),油箱容積按經驗公式計算油箱容積V=(24)q現取V=4q=480=320 L由JB/T7938-1995,取油箱箱容積為400L。 結構可以采用開式、分立、電動機垂直安裝式標準油箱。材料:油箱體由A3鋼板焊接而成,箱底用Q235鋼板,其厚度等于或略大于箱體側壁鋼板的厚度,油箱蓋多用鑄鐵或鋼板兩種材料制造。基本結構為了在相同的容量下得到最大的散熱面積,油箱外形為立方體可長六面體為宜。油箱的頂蓋上一般要安放泵和電動機以及閥的集成裝置等,據此可基本確定箱蓋的尺寸;另外,油箱的結構尺寸即油箱三個邊的比例,一般為1:1:11:2:3之間,可以計算出油箱三邊分別為:9mm、18mm、27mm。最高油面只允許達到箱高的80%,這樣就可基本確定箱高的尺寸。油箱一般用厚度為2.54mm的鋼板焊成,頂蓋要適當加厚并用螺釘通過焊在箱體上的角鋼加以固定,頂蓋采用分塊的。泵、電動機和閥的集成裝置可直接固定在頂蓋上,安裝板與頂蓋之間墊上橡膠板以緩和振動。油箱底腳高度在150mm以上,以便散熱、搬移和放油。吸、回和泄油管的設置泵的吸油管和系統(tǒng)回油管管口之間的距離盡可能遠,并且都插在最低油面之下。吸油管采用容易將過濾器從油箱內取出的連接方式,所安裝過濾器的位置要在油面以下較深的部位,距油箱底面不得小于50mm,這是因為油箱底部有沉積物,安裝太低時容易反雜質吸入泵內。吸油管離箱壁要有3倍管徑的距離,以便四面進油;回油管口加工成45度斜口形狀,以增大通流截面,并面向箱壁,以利散熱和沉淀雜質。回油管口在最低油面以下以防止回油時帶入空氣,這樣可使大量油液返回油箱時不會劇烈地擾動油面,從而可以防止氣泡混入油中,并能使高溫油迅速流向易于散熱的油箱四壁,同時離箱底大于管徑的23倍,以免飛濺起泡。閥的泄油管口在液面之上是為了避免產生背壓;液壓馬達和液壓泵的泄油管引入液面之下是為了避免吸入空氣。隔板設置在油箱中設置隔板是為了將吸、回油隔開,迫使油液循環(huán)流動,分離回油帶進來的氣泡與雜質,利于散熱和常常。為了使散熱好,應使液流在油箱中有較長的流程式,并且與四壁都接觸。設置兩個油板,油箱底部加工有傾斜度,并在最低處設置放油塞??諝鉃V清器與液位計的設置空氣濾清器的作用是使油箱與大氣相通,保證泵的自吸能力,濾除空氣中的灰塵雜物,兼作加油口用。據齒輪泵的大小來選擇空氣濾清器的容量大小。布置在頂蓋上靠近油箱邊緣處。液位計用于監(jiān)測油面高度,其窗口尺寸滿足對最高與最低液位的觀察。空氣濾清器和液位計都是標準件,可按需要查手冊選用。換油口與清洗窗口的設置油箱底面做成斜面,在最低處設放油口,平時用螺塞堵住,換油時打開放走油污。防污密封油箱蓋板和窗口連接處均加有密封墊,各進、油管通過的孔也都裝有密封墊。油箱裝配圖見附錄。(10)選擇液壓油該系統(tǒng)為了實現低壓往復運動的驅動,一般可以選用10或20號液壓油。冷天用10號液壓油,熱天用20號液壓油。第4章 拉絲模的相關設計4.1 帶傳動4.1.1概述如圖帶傳動由主動輪1、從動輪2及緊套在其上的環(huán)形傳動帶3組成。環(huán)形傳動帶采用易彎曲的撓性材料制成。帶傳動按工作原理可分為摩擦帶傳動和嚙合傳動,本機構中采用的是摩擦帶傳動(V帶傳動)。圖4.1帶傳動示意圖4.1.2帶傳動的設計計算(1)選擇V帶型號根據要求選擇所需電動機,查文獻3選取型號為Y802-4,其額定功率為0.75KW,滿載轉速為1390r/min,同步轉速為1500 r/min,質量為18kg。確定計算功率,查文獻10表4.6得工作情況系數K=1.4,則有按、=1390 r/min查文獻6的圖3.5-1,選O型V帶。(2)確定帶輪直徑、選取小帶輪直徑:參考文獻6的圖3.5-1及表3.5-5,選取小帶輪直徑=71mm。驗算帶速:確定從動帶輪直徑:=,查表3.5-5取=112mm。計算實際傳動比:驗算從動輪實際轉速:,(880-850)/850100%=3.5%,所以允許。(3)確定中心距和帶長初選中心距:,取=250 mm。計算帶的基準長度:由文獻10的表4.2得=800 mm。計算中心距:確定中心距高速范圍:4驗算小帶輪包角:,合適。(5)確定V帶根數z確定額定功率:由=71mm、=5m/s和=6m/s,查設計手冊得Z型V帶的額定功率分別為0.53KW和0.62KW,用線性插值法求=5.27m/s時的額定功率值,=確定V帶根數z:(-包角系數,-長度系數),查文獻6得=0.04KW,查表3.5-10得=0.98,表3.5-11得=1.0;所以z根,取z=2根。(6)計算單根V帶初拉力 查文獻6表3.5-1得單位長度質量q=0.0612kg/m,(7)計算對軸的壓力(8)確定帶輪的結構=71mm,采用實心式結構;=112 mm的帶輪和拉絲模夾具體設計成一體,以便帶動拉絲模一起作回轉運動。根據上面3.1.2所計算出的帶輪結構尺寸,利用Pro/E三維實體建??梢缘贸鰩л喌慕Y構圖。其中小帶輪圖如圖4.2,大帶輪如圖4.3:圖4.2小帶輪圖圖4.3大帶輪圖4.2電機的相關設計4.2.1確定小帶輪與電機連接處的鍵電動機的主要外形尺寸和安裝尺寸示意圖,如圖4.4所示。圖4.4 電動機的外形和安裝尺寸所選電動機的主要外形尺寸和安裝尺寸,查手冊3中表20-2,如表4-1和4-2所示。 表4-1電機安裝尺寸(單位:)HABCDEFGGK801251005019406615510表4-2電機外形尺寸(單位:)ABADACHDAABBHAL160150851703413010285(1)鍵連接的選擇鍵連接的選擇包括類型選擇和尺寸選擇兩個方面。由于電機和小帶輪的材料都已經確定了,據連接的結構特點、使用要求和式作重要條件來選擇鍵連接的類型;鍵的尺寸則按符合標準規(guī)格和強度要求來取定。鍵的主要尺寸為截面尺寸b、h和長度L。由于電機是標準件,所以與之相關的鍵的基本尺寸b、h已經確定為6、6;長度L可參照輪轂長度B從標準中選取,一般取 L=B-(510)mm,由B=40 mm查標準取L=32 mm,初選A型平鍵,材料為45鋼。(2)鍵連接的強度校核在傳遞轉矩時,各零件的受力如圖3.4所示。普通平鍵連接的主要失效形式是工作面的壓潰,按工作面上的擠壓應力進行強度校核計算;導向平鍵和滑鍵的主要失效形式是工作面的過度磨損,按工作表面上的壓強進行條件性的強度校核計算。只有在嚴重過載情況下,平鍵連接才有可能出現如圖3.4沿a-a面的剪斷。圖4.5平鍵連接情況假設鍵的工作表面上載荷均勻分布,合成后的集中力F(圓周力)作用于接觸面高度中點,參照圖3.4,可得普通平鍵連接的擠壓強度條件式中 T傳遞的轉矩,單位為N. mm; k鍵與輪轂的接觸高度,單位為mm; d軸的直徑,單位為mm; l鍵的工作長度,單位為mm; 鍵、軸、輪轂3者中最弱材料的許用擠壓應力,單位為MPa;由設計手冊查得電機的相關參數為d=19mm、k=3mm、l=L-b=32-6=26 mm,查參考文獻10的表12.1有=125150MPa,則有由以上可見所選鍵滿足強度要求。4.2.2螺栓組連接設計已知工作載荷,力的作用線在垂直方向上,底板高,其余尺寸見圖4.6。設計內容及設計結果見表4-2:圖4.6電機螺栓組連接表4.2螺栓連接設計設計項目設計依據及內容設計結果(1)螺栓組受力分析 水平方向上分力 垂直方向上分力 翻轉力矩由圖4.6知方向上不受力(2)失效形式分析該連接可能出現以下幾種失效形式:(1) 在作用下,電機可能向下滑移;(2) 最上邊的受拉螺栓可能被拉斷或產生塑性變形;為防止滑移,應保證有足夠的預緊力。(3)計算作用下受力最大螺栓所受的最大工作拉力由文獻10的式13.8(4)計算最大工作拉力(5)計算螺栓所受總拉力 計算預緊力 計算螺栓總拉力由底板不滑移條件:,可得:查文獻10的表13.9得,則,取,則設計時取可靠度系數;接合面間的摩擦因子,接合面干燥時,否則取;螺栓個數。(6)確定螺栓直徑選螺栓材料35鋼,性能等級4.6級,查表13.5得:,查表13.7取安全系數,螺栓材料的許用應力 由式13.21,,按GB196-81粗牙普通螺紋標準,當,其,可滿足要求,故可選M8的螺栓。35鋼,4.6級S=1.5(7)校核接合面工作能力:接合面上部不出現縫隙由式13.9,故不會出現縫隙(8)驗算預緊力對碳素鋼,要求預緊力符合要求所以電機的連接選用M8的普通螺栓連接。4.3 拉絲模夾具設計4.3.1 確定方案根據已經給定的未加工的硬質合金拉絲模,其上下兩底面和圓周面的尺寸和精度已經確定并加工好。該夾具是在拉絲模拋光時用來確定拋光絲與??椎奈恢镁?,并能使拋光絲對拉絲模中心孔進行研磨拋光的機構。4.3.2 確定要限制的自由度按照加工要求,拉絲模拋光機拋光模心時拋光絲做上下往復運動,并且拉絲模在上下方向上不應有相對運動,因此應限制拉絲模上下運動的自由度。拉絲模在異步電動機的帶動下隨模座做回轉運動,相對模座來說還要限制X-Y方向上的轉動自由度。另外兩個方向上的轉動和移動自由度已經隨著拉絲模與模座的圓周面接觸受到了限制。即加工拉絲模時應限制六個自由度,實現完全定位。4.3.3定位方案選擇 拉絲模以其上下兩底面及其圓周面為定位基準,夾具體加工出與其相配合的孔用來定位拉絲模,利用壓板、雙頭螺柱和滾花螺母相配合來限制其五個自由度,最后在壓板上做一凸臺,在拉絲模上做出與其相對應的孔,安裝時兩者配合限制其最后的轉動自由度,實現完全定位。4.3.4 夾緊方案根據工件夾緊的原則,如圖4.6所示,將工件放入夾具體內,夾具體加工出與工件配合的孔用來定位工件,利用壓板、圓柱頭六角螺釘相配合來限制除轉動自由度外的其它五個自由度,最后在壓板上做一凸臺,在工件上做出與其相對應的孔,安裝時兩者配合限制其轉動自由度,實現完全定位。由于工件和其夾具體需要在電動機的帶動下做回轉運動,因此其夾緊裝置不宜太復雜,為使加緊可靠,裝拆方便,采用內六角圓柱頭螺釘來固定。 夾具體 壓板 拉絲模 內六角頭螺釘圖4.6拉絲模夾具裝配圖4.3.5夾具體與定位鍵由于拉絲模形狀規(guī)則,且要加工的內孔與拋光絲的位置已經確定,故不需要另加對刀塊。夾具體時用來固定工件并和機床連接的裝置。在該拉絲模拋光機中,夾具體和帶動拉絲模轉動的帶輪做成一體,以簡化機構,節(jié)約成本。夾具體與軸承等部件一起安裝在夾具體座內,并通過夾具體底座固定在機床支承導軌上。這樣工件就和機床連接在了一起。定位鍵是用來確定夾具與機床工作臺之間正確相對位置的元件。在該機床中,壓板上的凸臺除了有限制其自由度的作用以外,還起到定位鍵的作用,確保拉絲模的中心與拋光絲的軸心在一條直線上。為保證拉絲模在夾具體內安裝穩(wěn)定,利用壓板、內六角圓柱頭螺釘相配合把拉絲模固定在夾具體內,方便加工且提高精度,方便固定。結論本課題在結合國內外拉絲模拋光機的發(fā)展現狀和中國傳統(tǒng)工藝和生產實踐,反求創(chuàng)新設計拉絲模拋光機。該拉絲模拋光機利用線拋光工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的針磨工藝對拉絲模進行修整,這大幅度的提高設備的可靠性、修整質量和生產率,且延長模具的使用壽命。在這三個月的畢業(yè)設計中,本設計在參考大量的文獻基礎之上,結合設計任務要求,主要完成了以下幾個方面的工作:(1)拉絲模拋光機的總體方案設計和主要技術參數的確定;(2)采用了三維軟件(Pro/E)設計拉絲模拋光機的主體結構,以及各個附屬機構; (3)拉絲模拋光機的機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)設計; (4)設計和繪制了主體結構的工程圖紙,關鍵零部件的三維設計;(5)根據要求和設計過程,編寫了設計說明書、繪制圖紙。畢業(yè)設計是本科學習階段一次非常難得的理論與實際相結合的機會,通過這次比較完整的拉絲模拋光機的反求創(chuàng)新設計,我擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài),和實際設計的結合鍛煉了我綜合運用所學專業(yè)基礎知識解決實際工程問題的能力,同時也提高我查閱文獻資料、設計手冊、設計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平,而且通過對整體的掌控,對局部的取舍,以及對細節(jié)的斟酌處理,都使我的能力得到了鍛煉,經驗得到了豐富,并且意志品質力,抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進行畢業(yè)設計的目的所在。雖然畢業(yè)設計內容繁多,過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng)的適用條件,各種設備的選用標準,各種管道的安裝方式,我都是隨著設計的不斷深入而不斷熟悉并學會應用的。和老師的溝通交流更使我從經濟的角度對設計有了新的認識也對自己提出了新的要求。提高是有限的但提高也是全面的,正是這一次設計讓我積累了無數實踐經驗,使我的頭腦更好的被知識武裝了起來,也必然會讓我在未來的工作學習中表現出更高的應變能力,更強的溝通力和理解力。參考文獻1 胡競湘,鐘定清主編. 液壓與氣壓傳動課程設計指導書M. 湖南:湖南工程學院機械工程系2 姜繼海,寧錦春,高常識主編. 液壓與氣壓傳動M. 北京:高等教育出版社,20023 王昆,何小柏, 汪信遠主編. 機械設計(機械設計基礎)課程設計M. 北京:高等教育出版社,19954 龔慶壽,梁建明主編. 機械制造基礎M. 北京:高等教育出版社,20065 機械設計手冊聯(lián)合編寫組編. 機械設計手冊(下)M. 北京:化學工業(yè)出版社,19836 楊黎明、黃凱、李恩致、陳仕賢主編. 機械零件設計手冊M. 北京:國防工業(yè)出版社,19867 于仁偉,謝鐵橋主編. 拉絲模與潤滑劑M. 北京:中國輕工業(yè)出版社,19918 周誦明主編. 畢業(yè)設計指導書(機械類專業(yè)) M. 武漢:華中理工大學出版社,19939 張春林,曲繼方,張美麟主編. 機械創(chuàng)新設計M. 北京:機械工業(yè)出版社,200110 徐錦康主編. 機械設計M. 北京:高等教育出版社,200411 阮忠唐主編. 聯(lián)軸器、離合器設計與選用指南M. 北京:化學工業(yè)出版社,200612 胡仁喜,閆彩霞,彭衛(wèi)平等編著. 中文版機械設計高級應用實例M. 北京:機械工業(yè)出版社,200513 王蘭美,馮秋官,耿耀宏等編著.機械制圖M.北京:高等教育出版社,200414 鐘日銘編著.Pro/ENGLNEER野火版3.0完全實例導航M.北京:機械工業(yè)出版社,200615 倪小丹,楊繼榮,熊運昌主編. 機械制造技術基礎M. 北京:清華大學出版社,200716 陳鐵銘主編. 新編機械設計課程設計圖冊M. 北京:高等教育出版社,200317 胡鳳蘭主編. 互換性與技術測量基礎M. 北京:高等教育出版社,200518 高為國主編. 機械工程材料基礎M.長少:中南大學出版社,200419 李世楠,段齊駿編著. 新型拉絲模高速線拋光機的工藝原理J.南京:華東工學院,198820 徐慧,李天生,劉斷光編著. 磨液射流磨削拋光機設計J.中國安全科學學報,200721 Saleh M. Amaitik . S. Engin Kili,An intelligent process planning system for prismatic parts using STEP featuresJ,Int J Adv Manuf Technol,15 February 2006致謝經過半年的忙碌和工作,本次畢業(yè)設計已經接近尾聲,作為一個本科生的畢業(yè)設計,由于經驗的匱乏,難免有許多考慮不周全的地方,如果沒有導師的督促指導,以及一起工作的同學們的支持,想要完成這個設計是難以想象的。一路走過來,在感受苦楚和艱辛的同時也沐浴關愛和溫馨。在畢業(yè)完成之際,我謹向給予我教導和幫助過我的所有老師以及和我一起走過四年光陰的同學們致以衷心的感謝!在這里首先要感謝我的導師譚立新老師。譚老師平日里工作繁多,但在我做畢業(yè)設計的每個階段,從外出實習到查閱資料,設計草案的確定和修改,中期檢查,后期詳細設計,裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導。我的設計較為煩瑣,但是譚老師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩譚老師的專業(yè)水平外,他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣,并將積極影響我今后的學習和工作。另外,感謝校方給予我這樣一次機會,能夠獨立地完成一個課題,并在這個過程當中,給予我們各種方便,使我們在即將離校的最后一段時間里,能夠更多學習一些實踐應用知識,增強了我們實踐操作和動手應用能力,提高了獨立思考的能力。再一次對我的母校表示感謝。感謝在整個畢業(yè)設計期間和我密切合作的同學,和曾經在各個方面給予過我?guī)椭幕锇閭?,在大學生活即將結束的最后的日子里,我們再一次演繹了團結合作的童話,把一個龐大的,從來沒有上手的課題,圓滿地完成了。正是因為有了你們的幫助,才讓我不僅學到了本次課題所涉及的新知識,更讓我感覺到了知識以外的東西,那就是團結的力量。然后還要感謝大學四年來所有的老師,為我們打下機械專業(yè)知識的基礎;同時還要感謝所有的同學們,正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次畢業(yè)設計才會順利完成。最后,謹以此稚嫩的論文獻給所有關心和幫助過我的老師、親人、同學、和朋友們。我唯有在以后不斷地努力進取,以學業(yè)和工作的繼續(xù)求索來感謝培育我的母校和所有關心我的師長親朋!希望大家都幸??鞓罚「戒?41. 拉絲模拋光機裝配圖2. 液壓缸裝配圖3. 油箱裝配圖4. 夾具裝配圖5. 夾具體圖6. 夾具支座圖7. 聯(lián)軸器圖8. 小帶輪圖9. 機座圖10. 拉絲模拋光機三維圖11. 絲夾頭圖12. 工件圖13. 軸承端蓋圖LSMPGJ-00 A0LSMPGJ-01 A1LSMPGJ-02 A1LSMPGJ-03 A3LSMPGJ-04 A2LSMPGJ-05 A3LSMPGJ-06 A3LSMPGJ-07 A3LSMPGJ-08 A3LSMPGJ-09 A3LSMPGJ-10 A3 LSMPGJ-11 A4LSMPGJ-12 A4
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