畢業(yè)論文棒料剝皮機(jī)及送料機(jī)器設(shè)計(jì)含CAD圖紙

沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)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)巴及氧化皮等缺陷，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、走刀裝置及走刀機(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（三爪或四爪卡盤）與車尾架，在車頭盤的帶動(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)李林格公司以及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)內(nèi)的鋼廠及軸承和彈簧生產(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，其中大連鋼廠在上世紀(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)內(nèi)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)內(nèi)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、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范圍內(nèi)。 1.上料臺(tái)架； 2. 主傳動(dòng)及床身； 3. 電氣裝置； 4. 上料裝置； 5.前導(dǎo)向裝置；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)力及速度由進(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、188A,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)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）工藝及其特點(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。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） 加工范圍加工直徑：n9n81mm （2） 棒料長(zhǎng)度26m（使用短棒線路22.2m,使用測(cè)量?jī)x3.86m）（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2002000r/min（5） 切削速度 最大40m/min，無(wú)級(jí)調(diào)速 （6） 切削量 0.52mm（直徑） （7） 切削刀具調(diào)節(jié)量 每按一次按鈕，進(jìn)給量為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0.40.45MP，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 直徑公差： n 9n 18mm， 0n 0.043mm ； n 18n 30mm， 0n 0.053mm ； n 30n 50mm， 0n 0.062mm ； n 50n 81mm， 0n 0.071mm ； 橢圓度：最大0.030mm. 平直度：最大3mm/m(取決于棒料平直度). 表面粗糙度：最高1.6 µm. 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)磅入庫(kù)。 1.4 加工材料及技術(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)內(nèi)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)滑材料的選擇范圍廣,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、 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。 最初在內(nèi)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)溫度和修剪范圍時(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)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范圍內(nèi)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)TELLVS127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n38×5800-5900mm 1Cr18Mn12Ni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，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2.1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 軸及軸上零件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 軸及其附件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（3、7）、上料擋桿（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)擋料桿擋住工件的沖擊力，減少上料擋桿上的沖擊。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、上料擋桿也是通過(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； 4、8.上料擋桿圖 2.3 軸上零件2.3 固定托輥槽鋼 固定托輥槽鋼，總長(zhǎng)8100mm，是所有零件中最長(zhǎng)的零件。它起到了固定、支撐托輥、固定架，以及承受各軸、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) 選擇材料及確定許用應(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采用齒圈靜配式結(jié)構(gòu)。 取蝸輪材料的許用接觸應(yīng)力H=172MPa，許用彎曲應(yīng)力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=1646.6Nmm經(jīng)估算，取=0.7蝸輪轉(zhuǎn)矩： T2 =iT1 =290.71646.6 =33426Nmm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 =1.1H =H 其中 N =60jnL =60123030024 =0.86410所以 H =172 =175.2MPaF =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 =arctan = 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 F = Y = =12.3因?yàn)?F <F=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 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 b=32mm蝸輪齒寬角 =2arcsin=2arcsin=1061537(6)精度及齒面粗糙度選擇選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 =20.3Nmin/m40C時(shí)運(yùn)動(dòng)黏度為220 Nmin/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內(nèi)絲杠紋，整個(gè)蝸輪通過(guò)單向推力球軸承支撐。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)套內(nèi)圈嵌有一個(gè)薄銅套，銅套內(nèi)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； 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)是主動(dòng)件，托輥機(jī)構(gòu)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)爆炸圖 圖2.8 托輥機(jī)構(gòu)爆炸圖鏈條同步帶動(dòng)。 托輥機(jī)構(gòu)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，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)中，基本零件和托輥機(jī)構(gòu)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)用了3套，托輥機(jī)構(gòu)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，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)保化的趨勢(shì)。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，與蝸桿采用內(nèi)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)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)，以及軸承、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)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)事求是相結(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)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，使我了解了設(shè)計(jì)論文的規(guī)范和要求，為我將來(lái)工作做了很好的鋪墊。2011.5.20致 謝 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)我由衷的謝意。感謝我的家人對(duì)我大學(xué)學(xué)習(xí)的默默支持；感謝我的母校沈陽(yáng)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；感謝沈陽(yáng)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，其中我的論文指導(dǎo)老師張福老師對(duì)我的關(guān)心和支持尤為重要。每次遇到難題，我最先做的就是向張老師尋求幫助，而張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。張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)，張老師不僅在學(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)向張老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。感謝在整個(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幕锇閭儯诖?，我再一次真誠(chéng)地向幫助過(guò)我的老師和同學(xué)表示感謝。 宋雨澤 2011.5.20參考文獻(xiàn)1 毛謙德，李振清主編 .袖珍設(shè)計(jì)師手冊(cè).第二版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 20002 莫榮主編. 產(chǎn)品三維CAD工具Unigraphics NX基礎(chǔ)與應(yīng)用. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 20043 孫恒，陳作模主編.機(jī)械原理.第七版.北京：高等教育出版社，20064 吳宗澤主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)（下冊(cè)）. 第一版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 20025 張玉，劉平主編. 幾何量公差與測(cè)量技術(shù). 沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社. 20066 劉鴻文主編.材料力學(xué).第四版.北京：高等教育出版社，20047 李波，張?jiān)平苤骶? Unigraphics工程制圖與裝配. 北京：北京大學(xué)出版社. 20038 賈春德，姜增輝主編. 車銑原理. 北京. 國(guó)防工業(yè)出版社. 20039 上海金屬切削技術(shù)協(xié)會(huì)，金屬切削手冊(cè)M，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1984。10 周永強(qiáng)，高等學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)M，北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2002。11 廖念釗，莫雨松，李碩根，互換性與技術(shù)測(cè)量M，中國(guó)計(jì)量出版社，2000：9-1912樂(lè)兌謙，金屬切削刀具，機(jī)械工業(yè)出版社，2005：4-17。13周廣林. 機(jī)械工程基礎(chǔ). 哈爾濱: 黑龍江人民出版社，2000: 108-23514 田克華. 互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ). 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社, 199615龔桂義. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊(cè). 北京: 高等教育出版社,1994:155-19816 費(fèi)業(yè)泰. 誤差理論與數(shù)據(jù)處理. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1999: 45-9617 邱宣懷. 機(jī)械設(shè)計(jì). 第4版. 北京: 高等教育出版社, 1997: 49-7118王承鋼. 量塊檢定參考資料. 北京：中國(guó)計(jì)量出版社, 1987: 23-6919 常寶印. 漸開(kāi)線花鍵標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè). 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 1997: 63-9220呂林森. 公差原則與級(jí)和精度設(shè)計(jì). 北京：國(guó)防工業(yè)出版社,1989: 95-11821甘永力. 形狀和位置誤差檢測(cè). 北京：國(guó)防工業(yè)出版社,1995: 34-5222徐灝. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).第3版.北京: 機(jī)械工業(yè)出版社.2000: 2-3223范順成. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ). 第3版. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2003:56-95 26