自動(dòng)控制液壓板料剪切生產(chǎn)線-成品接料架設(shè)計(jì)【液壓剪板機(jī)】
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說明書
設(shè)計(jì)說明書
題目名稱：自動(dòng)控制液壓板料剪切生產(chǎn)線——成品接料架設(shè)計(jì)
院系名稱：
班 級(jí)：
學(xué) 號(hào)：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
2011年 05月
摘要
我這次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是自動(dòng)化板料剪切生產(chǎn)線——成品接料架的設(shè)計(jì)，我設(shè)計(jì)的接料架包括三個(gè)部分，輸送機(jī)構(gòu)、接料機(jī)構(gòu)、盛料機(jī)構(gòu)。整個(gè)板料剪切生產(chǎn)線包括開卷機(jī)構(gòu)、展平機(jī)構(gòu)、剪板機(jī)和成品接料架，整個(gè)生產(chǎn)線要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，我認(rèn)為主要是接料架的設(shè)計(jì)。接料機(jī)構(gòu)要實(shí)現(xiàn)幾個(gè)主要的功能，第一要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的升降，這要靠plc控制液壓缸的上升和下降；第二是要對(duì)板材進(jìn)行裝整，實(shí)現(xiàn)板材的整齊；第三是要把整理后的板材輸送出去。整個(gè)生產(chǎn)線最難實(shí)現(xiàn)的是如何實(shí)現(xiàn)幾個(gè)機(jī)構(gòu)的同時(shí)性和協(xié)調(diào)性，以及對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線的自動(dòng)控制。
板料的剪切從開卷、展平、剪切，到接料、打包等是一個(gè)專業(yè)化得流程，需要綜合的考慮整個(gè)加工生產(chǎn)過程和各種裝備的布置和諧問題，因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)控制生產(chǎn)線。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的另一個(gè)任務(wù)是通過實(shí)習(xí)調(diào)研、綜合考慮各方面因素選擇合適的剪板機(jī)。
關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制 剪板機(jī) 接料架
Abstract
I graduated from the main content of this design is automatic sheet shear line - finished the design of pick feeder, I designed to answer the feeder consists of three parts, transportation agency, answer the institution, cheng institution. The whole sheet shear line including open-book institutions, flattening institutions, plate shears and finished products meet feeder, the whole production line to realize automation production, I think is mainly connect feeder design. Connect institution to achieve several major function, the first to realize automation fluctuation, this must depend on the PLC control hydraulic cylinder of rising and falling; The second is to install the whole, to material and realize plank; The third is to put finishing the plank after conveying out. The whole production line of the most difficult realization is how to realize several institutions at the same time sex and coordination of the whole production line, as well as the automatic control.
The shear sheet from open-book, flattening, shear, to meet materials, packaging, is a specialized must flow, require comprehensive considering the whole processing production process and various equipment arrangement harmonious problem, so it need to design an automatic production line. The graduation design another task is through the practice research, comprehensive account of various factors choose appropriate plate shears.
Keywords: automatic control plate shears meet rack
目錄
摘要 1
目錄 3
1 課題調(diào)研 4
2 方案論證 5
3 剪板機(jī)的選型 6
4 輸送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7
4.1 輸送機(jī)構(gòu)的總述 8
4.2 電機(jī)的選擇 8
4.3 減速器的選擇 9
4.4 平帶的選取 9
4.5 滾子鏈的選取和鏈輪的設(shè)計(jì) 9
4.6 V 帶的選取帶輪的設(shè)計(jì) 11
5 升降架的設(shè)計(jì) 15
5.1 升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 15
5.2 液壓缸的設(shè)計(jì) 16
5.2.3 主軸上鍵的連接強(qiáng)度計(jì)算 17
6 總結(jié) 20
7 參考文獻(xiàn) 21
8 致 謝 22
引 言
隨著現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在加工制造設(shè)備、加工制造技術(shù)越來越向智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展，傳統(tǒng)的傳動(dòng)、加工方式已不能適應(yīng)現(xiàn)在技術(shù)的要求，而液壓、氣動(dòng)傳動(dòng)方式具有很大的優(yōu)點(diǎn)，因此現(xiàn)在的設(shè)備多采用液壓傳動(dòng)?，F(xiàn)在加工設(shè)備要求加工效率高、操作方便、減小工人的勞動(dòng)強(qiáng)度以及改善工作環(huán)境。如，傳統(tǒng)的板料剪切基本都是手動(dòng)操作，要求工人技術(shù)水平高，不但工作效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作環(huán)境惡劣，而且危險(xiǎn)性高，因此需要設(shè)計(jì)自動(dòng)控制液壓板料剪切生產(chǎn)線，這是提出本課題的原因和目的，目前市場(chǎng)上已經(jīng)有了相關(guān)的生產(chǎn)設(shè)備，但大都是拼接組裝而成，沒有整套的設(shè)備，且有些仍然是半自動(dòng)化、半手工的操作方式。尤其是成品接料方面大都是手工接料，要求工人自己去做，且不具備自動(dòng)計(jì)數(shù)功能，有些雖然才用一些自動(dòng)接料裝置，但其設(shè)計(jì)裝置多少多有些不合理的地方，仍然有改進(jìn)的空間，這就是我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù) ——成品接料架設(shè)計(jì)。
板料的剪切從開卷、展平、剪切，到接料、打包等是一個(gè)專業(yè)化得流程，需要綜合的考慮整個(gè)加工生產(chǎn)過程和各種裝備的布置和諧問題，因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)控制生產(chǎn)線。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的另一個(gè)任務(wù)是通過實(shí)習(xí)調(diào)研、綜合考慮各方面因素選擇合適的剪板機(jī)。
1 課題調(diào)研
在老師的帶領(lǐng)下我們整個(gè)課題設(shè)計(jì)小組到鄭州的鋼材市場(chǎng)進(jìn)行了金屬板材的加工和銷售情況的調(diào)研，通過這次調(diào)研使我對(duì)我所要做的課題有了更深的了解和認(rèn)識(shí)，為我今后的設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。金屬板材的應(yīng)用十分廣泛，涉及到工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)方面，金屬板材型號(hào)、種類繁多，用途也各不相同。關(guān)于金屬板材的剪切加工，目前市場(chǎng)上大都仍然是手工操作，自動(dòng)化、半自動(dòng)化剪切生產(chǎn)線則很少，且所用機(jī)器陳舊，大都是十幾年的產(chǎn)品，年久失修存在很大的安全隱患。我在鋼材市場(chǎng)也見到了幾家自動(dòng)化的板材剪切生產(chǎn)線，但他們的生產(chǎn)線都是設(shè)備組裝而成，在整體以一體化方面存在缺陷，如剪板機(jī)和開卷機(jī)、展平機(jī)并不配套。
根據(jù)這次調(diào)研，目前市場(chǎng)上最常用的金屬板材的厚度為0.25—1.2mm，而最常用的板材為優(yōu)質(zhì)鋼，我在市場(chǎng)上也見到了一些比較厚的鋼板，最厚的大約有5mm，但是這種鋼板用的并不多，因此在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中不予考慮。據(jù)我了解，目前市場(chǎng)上所使用的鋼板大都長(zhǎng)超不過5m，寬超不過3m，因此我決定本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的板材規(guī)格為厚0.25—1.2mm，寬0—2m，長(zhǎng)0—5m，剪板機(jī)的選型及開卷、展平機(jī)構(gòu)將據(jù)此設(shè)計(jì)。
2 方案論證
要實(shí)現(xiàn)整條生產(chǎn)線的自動(dòng)化生產(chǎn)，包括展平、開卷、剪切部分都很容易實(shí)現(xiàn)，只有在其接料方面則不容實(shí)現(xiàn)，這也是為什么市場(chǎng)上大都是半自動(dòng)化生產(chǎn)的原因。其他部分裝置都有專門的廠家設(shè)計(jì)生產(chǎn)，只有接料架沒有形成固定的模式，用戶只有根據(jù)自己的實(shí)際情況自己來解決接料問題。這也是我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)所要解決的問題，在如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)接料，據(jù)我了解目前市場(chǎng)上主要有兩種方案。
l 剪板機(jī)把板材剪掉后落在一個(gè)特制床身上，通過一個(gè)皮帶的傳動(dòng)從而板材傳輸出去后落在一個(gè)接料斗里，同時(shí)完成板料的整理和計(jì)數(shù)，通過一個(gè)液壓缸控制接料斗的升降，然后在完成剪切生產(chǎn)后再通過鏈條傳動(dòng)從而把板料傳導(dǎo)出去，最后用鏟車把板料產(chǎn)走。
l 2.剪板機(jī)把板材剪掉后直接落在接料架上，同時(shí)完成板料的整理和計(jì)數(shù)，接料架安裝在導(dǎo)軌上實(shí)現(xiàn)接料架的前后移動(dòng)，從而調(diào)節(jié)所剪板料的長(zhǎng)度，等板料剪到所需時(shí)停止剪切，通過一個(gè)塔吊把板料吊出。
l 分析這兩種方案各有各的優(yōu)缺點(diǎn)，第一種方案的優(yōu)點(diǎn)是:能夠?qū)崿F(xiàn)完全的自動(dòng)化生產(chǎn)，整個(gè)接料系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且接料架能夠升降從而能夠?qū)崿F(xiàn)接料的平穩(wěn)和一次接受更多的板料；缺點(diǎn)是：整條接料線有點(diǎn)復(fù)雜，且對(duì)板料的長(zhǎng)寬都有一定限制，畢竟接料架的尺寸不可能很大。第二種方案的優(yōu)點(diǎn)是：整個(gè)接料結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，可以調(diào)節(jié)所剪板料的長(zhǎng)度，從而可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)板料的接收；缺點(diǎn)是：不能調(diào)節(jié)接料架的升降，且板料不能直接移出需要塔吊吊出。
綜合考慮以上兩種方案。第一種方案比第二種方案結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、更容易實(shí)現(xiàn)、工作效率更高，因此選擇第一種方案。
3 剪板機(jī)的選型
據(jù)我對(duì)市場(chǎng)上剪板機(jī)的了解，目前廠家生產(chǎn)的剪板機(jī)主要是液壓自動(dòng)控制剪板機(jī)，而傳統(tǒng)的電動(dòng)剪板機(jī)則已經(jīng)很少。液壓傳動(dòng)具有傳動(dòng)功率大、傳動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)效率高等很多優(yōu)點(diǎn)，且有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等。
根據(jù)本次設(shè)計(jì)的要求，板材的厚度在0-0.4mm之間，板材的最大寬度不超過兩米，因此選擇泰安聯(lián)大鍛壓設(shè)備制造有限公司的產(chǎn)品。
剪板機(jī)的型號(hào)為:QC11-4×2000
可剪板厚 可剪板寬 剪切角 主電機(jī)功率 滿載行程次數(shù) 重量
4mm 2000mm 0.5°—2° 5.5KW ≤12次/min 3500kg
圖3.1 所選剪板機(jī)樣品
詳細(xì)介紹：
本機(jī)采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，液壓傳動(dòng)，蓄能器回程，工作平穩(wěn)可靠，體積
小、重量輕、剛性好、噪音低。
調(diào)整刃口間隙迅速方便，機(jī)器設(shè)有前托料及后擋料。后擋料采用錐齒輪機(jī)械傳動(dòng)，調(diào)節(jié)方便可靠。前托料采用標(biāo)尺計(jì)數(shù)擋塊定位，另外設(shè)有燈光對(duì)線、便于劃線及板料的剪切。本機(jī)可無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)上刀架的行程量（時(shí)間繼電器），以提高剪切板料的效率。剪切角可調(diào)可適應(yīng)不同的板厚。機(jī)器還裝有防護(hù)柵，保證了操作安全。
4 輸送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
圖4.1輸送機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)圖
1.電機(jī) 2.滾子鏈輪 3.減速器 4.v帶輪 5.平帶 6.滾動(dòng)軸
4.1 輸送機(jī)構(gòu)的總述
板材從剪板機(jī)上剪下厚落在如上圖所示的輸送板上，通過平帶的運(yùn)動(dòng)把板料輸送到接料架上，所選剪板機(jī)的最大剪板寬度為2m，設(shè)計(jì)所剪板材的最大長(zhǎng)度為3m。
因?yàn)樵O(shè)計(jì)剪切板材的最大長(zhǎng)度為3m、寬為2m，屬于長(zhǎng)距離傳動(dòng)，考慮采用帶傳動(dòng)，板材被切下來后直接落在傳動(dòng)帶上，利用帶與板材之間的摩擦力把板材傳到接料架上。電機(jī)的選擇，因?yàn)閭鲃?dòng)力很小，因此選擇小功率的電機(jī)，因傳動(dòng)速度不大，因此需要用減速器減速。
4.2 電機(jī)的選擇
電動(dòng)機(jī)的容量選擇的是否合適,對(duì)電動(dòng)機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。容量選的過小,不能保證工作機(jī)的正常的工作或使電動(dòng)機(jī)因過載而過早的損壞;而容量選的過大,則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格較高,能力又不能充分利用,而且由于電動(dòng)機(jī)經(jīng)常不滿載運(yùn)行,其效率和功率因數(shù)都較低,增加電能消耗而造成能源的浪費(fèi)。因?yàn)樗桦姍C(jī)的功率不大，工作評(píng)穩(wěn)，工作環(huán)境不惡劣，因此可以選取普通的三相異步電動(dòng)機(jī)，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)第21章有關(guān)三相異步電動(dòng)機(jī)介紹。Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)是按照國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，具有國(guó)際互換性的特點(diǎn)。起中Y系列（IP44）電動(dòng)機(jī)為一般用途全封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，具有防止灰塵、貼鐵屑或其他雜物侵入電機(jī)內(nèi)部之特點(diǎn)，B級(jí)絕緣，工作環(huán)境溫度不炒股+40℃，相對(duì)濕度不超過95%，海拔高度不超過1000m，額定電壓380V，頻率50Hz。適用于無(wú)特殊要求的機(jī)械上，如機(jī)床、泵、風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、攪拌機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械等。
因?yàn)殡姍C(jī)需要帶動(dòng)減速器，而減速器需要帶動(dòng)滾動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，有功率損耗，因此電機(jī)的功率不應(yīng)過小，要選擇合適的功率，也可以起到保護(hù)電機(jī)的作用。
選取電機(jī)的型號(hào)為Y112M-4,額定功率4kw，額定轉(zhuǎn)速1440r/min，同步轉(zhuǎn)速1500r/min，質(zhì)量68kg。
4.3 減速器的選擇
減速器應(yīng)選擇傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小的減速器。因?yàn)樾枰淖児β蕚鲃?dòng)的方向，因此初步選擇渦輪蝸桿減速器。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本第五版減（變）速器·電機(jī)與電器，CW型圓弧圓柱蝸桿減速器減速器。該減速器具有整體機(jī)體、模塊化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，用于傳遞兩交錯(cuò)軸間的運(yùn)動(dòng)和功率的機(jī)械傳動(dòng)，如冶金、礦山、起重、化工、建筑、建材、能源及輕工等行業(yè)的機(jī)械設(shè)備。適用范圍為：減速器輸入軸轉(zhuǎn)速不大于1500r/min；減速器工作環(huán)境溫度-40-40℃，當(dāng)工作環(huán)境溫度低于0℃，啟動(dòng)前潤(rùn)滑油必須加熱到0℃以上，或采用低凝固點(diǎn)的潤(rùn)滑油，當(dāng)工作環(huán)境溫度高于40℃時(shí)，必須采取冷卻措施；減速器輸入軸可正方兩方向旋轉(zhuǎn)。選用減速器型號(hào)為CW型圓弧圓柱蝸桿減速器，型號(hào)為CW80-25-IF JB/T7935-1999 中心距80mm，高H280mm，輸入功率4.06kw，傳動(dòng)比12.5。
4.4 平帶的選取
因?yàn)槠綆У氖芰Σ淮螅休^大的接觸，磨摩擦力很到，因此平帶應(yīng)當(dāng)選擇耐磨型號(hào)的。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 單行本 機(jī)械傳動(dòng)。 平帶的選取為普通的平帶，帶寬b160mm，所需環(huán)形帶長(zhǎng)因超過平帶最大環(huán)形帶內(nèi)軸長(zhǎng)度，因此需要接取，所需長(zhǎng)度根據(jù)具體使用時(shí)來定。
4.5 滾子鏈的選取和鏈輪的設(shè)計(jì)
鏈傳動(dòng)是一種繞性傳動(dòng)，它是有鏈條和鏈輪組成，通過鏈輪輪齒與鏈條鏈接的嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。與摩擦型的帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)無(wú)彈性滑動(dòng)和整體打滑現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，傳動(dòng)效率較高；又因鏈條不要像帶那樣張的很緊，所以作用與軸上的徑向壓力較小。
滾子鏈的選取和鏈輪的設(shè)計(jì)。滾子鏈的規(guī)格和主要參數(shù)。ISO鏈號(hào)08B. 節(jié)距p12.7. 滾子直徑d18.51. 排距17.8. 抗拉載荷單排13.8KN/min，雙排27.6KN/min。
滾子鏈鏈輪的設(shè)計(jì)：滾子鏈輪的連接軸dk=50mm.
圖4.2滾子鏈的結(jié)構(gòu)示意圖
分度圓直徑 = （4-1）
齒頂圓直經(jīng)（4-2）
齒根圓直徑 （4-3）
齒高 （4-4）
確定的最大軸凸緣直徑：
（4-5）
滾子鏈鏈輪軸向齒廓：
齒寬 單排 =0..93=0.93×7.75=7.21 （4-6）
齒側(cè)倒角 公稱=0.13p=0.13×12.7=1.65
齒側(cè)半徑
4.6 V 帶的選取帶輪的設(shè)計(jì)
4.6.1 確定計(jì)算功率
= (4-7)
=kW
式中 ——傳動(dòng)的額定功率（）
——工作情況系數(shù)
查表8-6[4]，載荷變動(dòng)較大，軟啟動(dòng)每天工作時(shí)間小于10小時(shí)，取=1.2。
4.6.2 選擇帶型
根據(jù)=4.8kW和主動(dòng)帶輪（小帶輪）轉(zhuǎn)速= r/min，查圖8-8[4]中選定A型V帶。
4.6.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑
查參考文獻(xiàn)[4]取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑=mm。
4.6.4 驗(yàn)算帶的速度
=
=
=m/s
由于過小，表示所選的過小，這將使所需要的有效拉力過大，即所需要的跟數(shù)過多，于是帶輪的寬度，軸徑及軸承的尺寸都要隨之增大。
取=mm
=
=m/s
=m/s
由于過小，表示所選的過小，這將使所需要的有效拉力過大，即所需要的跟數(shù)過多，于是帶輪的寬度，軸徑及軸承的尺寸都要隨之增大。
取=mm
=
=m/s
=m/s
===640mm
并按照V帶輪的基準(zhǔn)直徑系列進(jìn)行圓整,圓整后
=640mm
4.6.5 確定中心距和帶輪的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
由于中心距未給出,可根據(jù)傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)需要初步中心距取
代入=mm , =mm
mm
取=mm
=mm,根據(jù)帶傳動(dòng)的幾何關(guān)系,按下式計(jì)算所需帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
≈++ + (4.8)
≈mm
=mm
由參考文獻(xiàn)[7]表33.1－9取=mm，由于V帶的中心距一般是可以調(diào)整的,故采用下式進(jìn)行近似計(jì)算
≈
=mm
=mm
考慮安裝調(diào)整和補(bǔ)償預(yù)緊力(如帶伸長(zhǎng)而松弛后的緊張)的需要，中心距的變化范圍為
==mm＝mm
==mm=mm。
4.6.6 確定帶的根數(shù)
（4-9）
式中 ——包角系數(shù)，查得0.91
——長(zhǎng)度系數(shù)，查得1.13
——單根V帶的基本額定功率，查得0.94kW
——單根V帶額定功率的增量,查得0.5kW[4]
代入數(shù)據(jù)得
==2根
圖4.3 V輪示意圖
V帶輪有輪緣、輪輻和輪轂組成。根據(jù)輪輻結(jié)構(gòu)的不同，v帶輪可以分為實(shí)心式、腹板式、孔板式、橢圓輪輻式。
帶輪選實(shí)心式帶輪。帶輪的參數(shù)：d1=2d=2×28=56. 寬B=15+9×2=33
L=2d=56 dd=160 ψ=38 o [4]
驗(yàn)算平帶的傳動(dòng)速度:設(shè)計(jì)剪板機(jī)每分鐘剪十快板，即傳動(dòng)帶最多用六秒把板材傳出去。有電機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min,v帶的傳動(dòng)比i=1，減速器的傳動(dòng)比i=12.5，
因此平帶的傳動(dòng)速度v=/s=0.6m/s＞0.5m/s，因此符合設(shè)計(jì)要求。
軸是組成機(jī)器的主要零件之一。一切做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件，都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳遞，軸主要是支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。
軸按照承受載荷的不同，可分為以下三類：
l 轉(zhuǎn)軸 既承受彎矩又承受扭矩。
l 心軸 只承受彎矩不承受扭矩。
l 傳動(dòng)軸 只承受扭矩不承受彎矩。
按軸線形狀的不同，可分為兩種：
l 曲軸 通過連桿可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)，或作相反的運(yùn)動(dòng)變換。
l 直軸 直軸又可按外形分為光軸和階梯軸[4]。
本次設(shè)計(jì)的剪板機(jī)采用的是直軸。滾動(dòng)軸因?yàn)橹饕惺艿氖桥ぞ?，且承受的扭矩不大，因此滾動(dòng)軸的設(shè)計(jì)采用空心軸，既省材料，又減輕重量，且根據(jù)理論力學(xué)的知識(shí)同等直徑、同等材料的空心軸和實(shí)心軸所能承受的扭矩相差不大，空心軸能滿足設(shè)計(jì)的要求。
5 升降架的設(shè)計(jì)
機(jī)構(gòu)的整題框架采用角鋼焊接的方式連接，這樣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單輕便，且制造容易。
接料架主題的設(shè)計(jì)是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，接料架的設(shè)計(jì)要滿足幾個(gè)方面的要求，第一能夠升降，且能夠逐步下降；第二要能夠成一定數(shù)量的板材，并把板材輸送出去;第三在接板材的同時(shí)要能夠?qū)Π宀倪M(jìn)行裝整。因此整個(gè)接料架可以分成三個(gè)機(jī)構(gòu)，即升降機(jī)構(gòu)，接料、輸送機(jī)構(gòu)和裝板機(jī)構(gòu)。
5.1 升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
要實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的升降主要是有兩種方法：一種是采用機(jī)械動(dòng)的方法，如利用齒輪
動(dòng)或是絲杠螺母升降的方法，機(jī)械傳動(dòng)使降架升降的方法具有傳動(dòng)功率大、傳動(dòng)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但是很難滿足隨著板材的增加而逐漸下降的設(shè)計(jì)要求，且機(jī)械傳動(dòng)功率損耗大、效率低、機(jī)構(gòu)復(fù)雜、不利于維修等，采用機(jī)械傳動(dòng)式的方法不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。另一種方法是，才有液壓傳動(dòng)的方法來實(shí)現(xiàn)升降架的上升和下降，采用液傳動(dòng)的方式具有傳遞功率大、傳效率高、噪音小、傳動(dòng)平穩(wěn)且有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制及實(shí)現(xiàn)升降架的逐步下降等優(yōu)點(diǎn)。
升降架采用了類似曲柄滑塊的結(jié)構(gòu)升降架采用的是導(dǎo)桿在一定位置滑動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)升降架的上升和下降，該機(jī)構(gòu)有一個(gè)缺點(diǎn)是當(dāng)導(dǎo)桿的受力方向和導(dǎo)桿的滑動(dòng)方向之間的夾角小于摩擦角時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)死點(diǎn)，導(dǎo)致導(dǎo)桿卡死而無(wú)法滑動(dòng)，因此在設(shè)計(jì)是應(yīng)該避免導(dǎo)桿被卡死，但是本此設(shè)計(jì)因?yàn)樯导艿某叽缱銐虼?，及?dǎo)桿足夠長(zhǎng)，因此升降架無(wú)論是在最高位置還是在最低位置，導(dǎo)桿的運(yùn)動(dòng)方向和受力方向之間的夾角都要大于摩擦角，因此不會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)桿被卡死的現(xiàn)象。
3.4升降架的示意圖
5.2 液壓缸的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)升降架最大承重量為10t，驗(yàn)算所需液壓缸的壓力
5.2.1 缸體設(shè)計(jì)
主液壓缸位于主軸的正上方，當(dāng)機(jī)床需要換刀時(shí)液壓缸負(fù)責(zé)將刀具拉丁從錐孔內(nèi)頂松，其主要負(fù)載是克服蝶形彈簧變形產(chǎn)生的壓力。有第4.5節(jié)碟形彈簧的校核可知液壓缸的工作壓力至少為280000N。查手冊(cè)可確定液壓缸的最大工作壓力為6.5MPa。
缸體強(qiáng)度校核 按照材料力學(xué)中厚壁筒有關(guān)公式，液壓缸外徑及壁厚由下式計(jì)算：
或 （5-1）
式中 D——液壓缸內(nèi)徑，m；
——試驗(yàn)壓力，使其比液壓缸最大工作壓力p大20%~30%，即
=（1.2~1.3）P，Pa；此處取1.2。
——缸體材料的許用拉應(yīng)力，Pa；
=，其中是缸體材料的抗拉強(qiáng)度，Pa；可以從有關(guān)手冊(cè)中查到，n為安全系數(shù)，建議取n不小于5，此處取6。HT200的抗拉強(qiáng)度為120~175MPa，此處取130MPa代入數(shù)據(jù)解得m=17.87mm。圓整后取20mm，即液壓缸外徑為120mm。
5.2.2 螺釘強(qiáng)度校核
液壓缸與缸蓋的連接方法有螺紋連接，焊接和螺紋連接等幾種方式。其中以螺釘連接方式應(yīng)用最廣，為保證鏈接螺釘工作的可靠性，對(duì)壓力較高的液壓缸，應(yīng)該校核鏈接螺釘?shù)膹?qiáng)度。
缸蓋鏈接螺釘?shù)膹?qiáng)度計(jì)算，螺紋處的拉應(yīng)力：
（5-2）
式中 ——螺釘預(yù)緊力系數(shù)，=1.25~1.5，此處取1.3；
——螺栓的個(gè)數(shù)，此處使用4個(gè)；
F——缸蓋受到的最大推力，N；
——螺栓螺紋（M8）內(nèi)徑0.0068m；
螺紋處的剪應(yīng)力：
（5-3）
式中 ——螺栓螺紋的內(nèi)摩擦系數(shù)，一般取=0.12；
合成應(yīng)力：
式中 ——螺栓材料的許用應(yīng)力，螺釘材料為20鋼 410Mpa。
其中F為28064N，=4，=0.0068m，=410 代入數(shù)據(jù)解得：
，又=1.1=1.1251.27=276.4<所以液壓缸端蓋螺釘?shù)膹?qiáng)度足以滿足液壓缸的使用強(qiáng)度。
5.2.3 主軸上鍵的連接強(qiáng)度計(jì)算
主軸上面裝配有三個(gè)齒輪，他們與主軸均采用平鍵連接且鍵的規(guī)格除工作長(zhǎng)度之外均相同。所以只需校核工作長(zhǎng)度最短的鍵，即最上端齒輪與主軸的連接鍵。
l 選擇鍵的類型
軸徑d=78mm，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》手冊(cè)選普通A型平鍵 GB1096-79，鍵長(zhǎng)為36mm，工作長(zhǎng)度為14mm。
l 強(qiáng)度校核
鍵的材料用45鋼，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第八版）表6-2查得得許用應(yīng)力[ ]=100～120MPa，鍵的工作長(zhǎng)度取k，假定載荷在鍵的工作表面上均勻分布，普通平鍵鏈接的強(qiáng)度條件為
式中：T ——傳遞的轉(zhuǎn)矩,單位為N.m
K ——鍵與輪彀鍵槽的接觸高度，此處為5mm；
l ——鍵的工作長(zhǎng)度，mm；
d ——軸的直徑，主軸直徑為78mm；
——鍵，軸，輪彀三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，單位為MPa；
將已知數(shù)據(jù)代入擠壓強(qiáng)度公式，解得：，滿足工作要求。
5.2.4 輸入軸上鍵的連接強(qiáng)度計(jì)算
l 選擇鍵的類型
軸頸d=48mm，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》手冊(cè)選普通A型平鍵14x9，GB1096-79，鍵長(zhǎng)為36mm，工作長(zhǎng)度為22mm。
l 強(qiáng)度校核
鍵的材料用45鋼，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第八版）表6-2查得得許用應(yīng)力[ ]=100～120MPa，鍵的工作長(zhǎng)度取k，假定載荷在鍵的工作表面上均勻分布，普通平鍵鏈接的強(qiáng)度條件為
（5-4）
式中：T ——傳遞的轉(zhuǎn)矩（T=Fy），單位為N.m
K ——鍵與輪彀鍵槽的接觸高度，此處為3mm；
l ——鍵的工作長(zhǎng)度，mm；
d ——軸的直徑，主軸直徑為48mm；
——鍵，軸，輪彀三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，單位為MPa；
將已知數(shù)據(jù)代入擠壓強(qiáng)度公式，解得：，滿足工作要求。
6 總結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)作為畢業(yè)前夕的一次綜合性的訓(xùn)練，是對(duì)我們整個(gè)大學(xué)四年中學(xué)習(xí)到的知識(shí)進(jìn)行一次總結(jié)、完善和檢驗(yàn)。通過這次的設(shè)計(jì)，對(duì)我們?cè)诶碚摵蛯?shí)踐相結(jié)合方面產(chǎn)生了很大的幫助，對(duì)于培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力以及融會(huì)貫通和鞏固發(fā)展所學(xué)知識(shí)方面也受益非潛。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中我深入的體會(huì)到機(jī)械設(shè)計(jì)的規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化，并通過這次設(shè)計(jì)開闊了思維，豐富了知識(shí)，為即將走上工作崗位的我們打下了良好的基礎(chǔ)，可以說，畢業(yè)設(shè)計(jì)是一次難得的鍛煉機(jī)會(huì)。
在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)成了我最好的朋友。在我們機(jī)械行業(yè)，所有的設(shè)計(jì)都是建立在標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化的基礎(chǔ)上的創(chuàng)新。所有的零部件的設(shè)計(jì)我們都在滿足其機(jī)械性能的基礎(chǔ)上優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)件，在大量的翻閱手冊(cè)的過程中，我認(rèn)識(shí)到手冊(cè)在機(jī)械的重要性，離開手冊(cè)，任何設(shè)計(jì)都是空洞，沒有依據(jù)的。
在這幾個(gè)月的設(shè)計(jì)中，我對(duì)大學(xué)階段所學(xué)的專業(yè)知識(shí)又有了一次全面而深入的學(xué)習(xí)，在機(jī)械制造、機(jī)械設(shè)計(jì)、液壓的課本中本來生疏的的知識(shí)在這一段時(shí)間里又有了新的的認(rèn)識(shí)。同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中，我們大學(xué)所學(xué)到的所有課程都被聯(lián)系到了一起，特別是后期設(shè)計(jì)說明書的書寫，那是對(duì)我大學(xué)所學(xué)知識(shí)的一次大總結(jié)。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我深深體會(huì)到了理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中的難度，我明白了要將所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)處還需要付出很多努力與汗水。
總之，在這次設(shè)計(jì)中，我學(xué)到的知識(shí)是我這一生寶貴的財(cái)富，我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)工作中學(xué)以致用。
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8 致 謝
在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，樊瑞老師給我大力的幫助，在這，我衷心地向表示感謝。設(shè)計(jì)中遇到的每個(gè)問題，老師都細(xì)心的給了我詳細(xì)的指導(dǎo)，雖然老師公務(wù)繁重，但仍然定期給我們輔導(dǎo)。他不僅傳授給我們解決問題的方法，而且廣征博引，開闊我們的思路，使我們對(duì)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)有了新的認(rèn)識(shí)，新的發(fā)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)過程中，有許多問題都是通過和同學(xué)們討論解決的，我對(duì)這些同學(xué)也要衷心的感謝。同時(shí)我對(duì)圖書館的老師也要表示感謝，他們?yōu)槲也殚嗁Y料時(shí)提供了很大的方便。
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