高速剪切设备送料装置设计.doc
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1、高速剪切设备送料装置ee(ee)指导老师:ee摘要随着机械制造业的高速发展,高速剪切成为了制造业发展的必然趋势,也将成为制造业的主流。其高速性、自动化、高精度性等越来越高,相应的对送料装置也有了越来越高的要求。尤其是在高速运转的机床上剪切棒料,因为剪切下料毛坯断面质量直接影响成品零件的精度。本设计是基于棒料在高速剪切条件下,经过方案设计与比较,再进行整体构思与各机构设计(包括形状和尺寸的设计),然后进行机构的结构分析和受力分析 ,并介绍其液压控制系统 。送料装置主要是由送料机构和夹紧机构组成。送料机构采用平行四边形机构;夹紧机构采用双V形块夹紧。平行四边形机构用电机来驱动;V形块夹具靠液压缸提
2、供夹紧力。最后,根据设计运用CAD制图软件绘制送料装置的装配图和零件图。由于装置的灵活性,可实现不同直径、不同长度、不同定长(剪切棒料的长度)的多种功能。该装置主要用于棒料的夹紧和推进,是一种高效率的自动送料装置 。关键词高速剪切;棒料;送料装置;平行四边形机构;液压系统;V形块Feeding device design of high-speed cutting equipmentee(ee)Tutor:eeAbstract: With the high-speed development of mechanical manufacturing, became the inevitable
3、developing trend of manufacturing high speed shearing, also will become the mainstream of manufacturing. Its recommend suite, automation, high precision, etc. More and more high, corresponding to the feeding device has a higher and higher requirements. Especially in the high speed machine tools on t
4、he shear bar, because shear cutting blank section quality directly affects the accuracy of the finished parts.This design is based on the bar under the condition of high speed shearing, after the scheme design and comparison, and then to the overall conception and design agencies (including the desi
5、gn of the shape and size), then to analyze the structure of organization and force analysis, and its hydraulic control system is introduced in this paper. Feeding device is mainly composed of conveying mechanism and fastening device. Conveying mechanism using parallelogram mechanism; The clamping me
6、chanism with double V block clamping. Parallelogram organization with a motor to drive; V block fixture clamping force from the hydraulic cylinder. Finally, according to the design using CAD drawing software rendering feeding device assembly drawing and part drawing.The flexibility of the device, an
7、d can realize different diameter, different length and fixed length (the length of the shear bar) of a variety of functions. The device is mainly used for clamping and propulsion, bar stock is a kind of efficient automatic feeding device.Keywords:High-speed shear;bar;Feeding device; The parallelogra
8、m mechanism; Hydraulic system;V block目 录 1 绪论11.1课题的目的及研究意义11.2课题的研究及发展11.3课题的内容和结构22 方案设计32.1方案32.2方案比较43结构设计53.1送料机构设计53.1.1 平行四边形结构设计53.1.2 电动机的选择93.1.3 减速器设计103.2夹紧机构设计123.2.1 夹具设计123.2.2 液压控制设计153.3校核163.3.1受力分析163.3.2强度、 刚度计算184 总结21 1 绪论1.1课题的目的及研究意义在机械制造的各个行业中,下料是加工工艺过程中的第一道工序,而送料装置是必不可少的工具。
9、送料装置的优劣直接影响到后续工序中成品的质量、成品率、生产率和经济效益。通过本次设计,主要以高速剪切设备的送料机构为研究对象,解决剪切长度的定位问题,实现定长送料,保证其加工精度,以及对夹紧机构的设计,确保棒料的准确加工位置,提高断面质量。所以,送料装置是机械制造业中确保质量的前提,提高生产率和材料利用率的有效途径。在科技飞速发展的今天,对送料装置的研究和改进具有深远的意义。1.2课题的研究及发展当今,全球制造企业之间的竞争越黎越激烈,决定制造企业全球竞争能力的主要指标是产品的开发时间、质量、成本,以及相应的服务,即TQCS。所以,解决用送料装置剪切棒料存在断面质量差,生产率低的问题迫在眉睫。
10、研究结果表明,棒料剪切质量受两个因素影响,一是剪切速度,当剪切速度达到5m/s以上,可获得满意的剪切质量;二是棒料的径向夹紧力,当采用带径向的夹紧装置时,也可得到满意的断面质量。根据不同的工作原理和构造形式,棒料送料装置也各不相同。机床送料装置按自动化程度可分为人工送料和自动送料两种。人工送料,是指在普通机床上的送料过程由人工操作,这种送料方式由于费时、耗力只适用于单件小批生产或加工大型及外形复杂的工件。对于重量较大的毛坯,通常采用输送辊道或起重设备等设施,毛坯的夹紧则采用气动、液压、机械等方式;在大批、大量生产中,为了缩短送料时间,减轻体力消耗,通常采用各种自动送料装置,使送料过程自动化。自
11、动送料装置接到送料指令后,送料机构自动松开已加工的工件,将其推走,然后将待加工的工件带到加工位置,进行定位和夹紧。采用机器人或自动运输小车给机床上、下料,构成柔性制造单元,已是当今自动化发展的趋势之一。一般机床上的送料机构根据送料动力的不同可分为机械、液压、气动三大类。在机械加工中以机械与气动二类应用较多。气动送料机构具有灵巧轻便、通用性强、其送料长度和材料直径可调整、机构反应迅速的优点。但是,由于气动送料机构是采用压差式气动原理工作,故机构工作噪声较大,影响冲压工作环境,主要用于小批量、多品种 的生产。机械送料机构尽管调整相对困难且机构较大,但具有送料准确可靠、机构冲击与振动少、噪声低、稳定
12、性好等优点,仍是目前机械加工中常用的自动送料方式。一般车床上所配置的自动送料装置有简易式(夹持抽拉式)、料仓式和液压推进式等。 采用简易送料装置时,由于在棒料的后端无支承,因此棒料不能太长,否则会引起棒料的颤振,从而影响零件车削的精度。棒料的长度与棒料的材质和直径有关,一般棒料长度在500mm以下,棒料直径较大和棒料材质的密度较小时应取较短棒料,最佳的棒料长度应根据棒料的实际情况试切来确定。料仓式送料装置的自动化程度比较高。送料装置在工作前,先将锯切好并具有同一长度的棒料装入料仓中,这种送料装置可输送棒料的规格为直径12-30 mm,长度1000mm。这种送料装置对同一零件的车削,棒料的直径必
13、须相同。对不同直径零件的加工,则需更换与棒料直径相适应的手指夹头,同时调整支承滚轮的高度,使被支承的棒料轴心与车床主轴保持同高度。液压推进式送料装置是靠液压推动进行工作的,这种送料装置可以送进棒料直径范围为2-68mm,长度可达2000mm以上,这种送料装置可以达到较高的切削精度。送料装置的导向管还可以导向具有一定直径差异的棒料,但棒料外径与导向管内壁间的间隙在2mm左右比较好,过大或过小都不利于棒料的精确导向,同时会引起振动,当满足不了这个条件时,只好 降低车削的速度来使用。在车削加工过程中数控车床应用越来越普及,它可实现车削过程的自动化,减轻人工的劳动强度,提高生产效率。在普通数控车床上配
14、以自动棒料送料装置,则加工过程的自动化程度提高,工效率也进一步提高,同时材料的利用率也大大提高。近几年来,由于工人工资的不断增加,很多企业都出现招工难的问题,这样就迫使企业要更新和改造设备,提高设备的自动化程度,从而降低用工成本。 新一代的送料装置进一步提高了其实用性及安全可靠性,在技术上也作了一系列的改进,优化了其结构本身,并采用自动化控制,使其达到高效、高精度、高利用率等要求。因此,研究和改进送料装置具有较好的实用价值和发展前景。1.3课题的内容和结构本文需要解决如何夹紧棒料、如何实现定长输送、如何实现棒料的移动三方面的问题。针对以上问题,提出两种方案,通过多方案的比较,从中选择最优方案。
15、在设计方面,主要涉及三方面的问题:首先需要确定送料机构即解决如何实现棒料的移动问题,涉及到电机与减速器的选择;其次需要确定夹紧机构即解决如何夹紧棒料问题;涉及到液压控制;最后,需要对所设计的机构进行相关计算与校核。在设计完之后,根据计算结果,运用CAD软件进行装配图与零件图的绘制。最后,需要对所查阅资料需要整理,以及对此次设计的总结。 2.电机选择2.1电动机选择(倒数第三页里有东东)2.1.1选择电动机类型2.1.2选择电动机容量电动机所需工作功率为:;工作机所需功率为:;传动装置的总效率为:;传动滚筒 滚动轴承效率 闭式齿轮传动效率 联轴器效率 代入数值得:所需电动机功率为:略大于 即可。
16、选用同步转速1460r/min ;4级 ;型号 Y160M-4.功率为11kW2.1.3确定电动机转速取滚筒直径1.分配传动比(1)总传动比(2)分配动装置各级传动比取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比则低速级的传动比2.1.4 电机端盖组装CAD截图 图2.1.4电机端盖2.2 运动和动力参数计算2.2.1电动机轴 2.2.2高速轴2.2.3中间轴2.2.4低速轴2.2.5滚筒轴3.齿轮计算3.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1按传动方案,选用斜齿圆柱齿轮传动。2绞车为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度(GB 10095-88)。3材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr(调质),
17、硬度为280 HBS,大齿轮材料为45钢(调质)硬度为240 HBS,二者材料硬度差为40 HBS。4选小齿轮齿数,大齿轮齿数。取5初选螺旋角。初选螺旋角3.2按齿面接触强度设计由机械设计设计计算公式(10-21)进行试算,即3.2.1确定公式内的各计算数值(1)试选载荷系数1。(2)由机械设计第八版图10-30选取区域系数。(3)由机械设计第八版图10-26查得,则。(4)计算小齿轮传递的转矩。(5)由机械设计第八版表10-7 选取齿宽系数(6)由机械设计第八版表10-6查得材料的弹性影响系数(7)由机械设计第八版图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ;大齿轮的接触疲劳强度极
18、限 。13计算应力循环次数。(9)由机械设计第八版图(10-19)取接触疲劳寿命系数; 。(10)计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%,安全系数S=1,由机械设计第八版式(10-12)得(11)许用接触应力3.2.2计算(1)试算小齿轮分度圆直径=49.56mm(2)计算圆周速度(3)计算齿宽及模数 =2mmh=2.252.252=4.5mm49.56/4.5=11.01(4)计算纵向重合度0.tan=20.73(5)计算载荷系数K。已知使用系数根据v= 7.6 m/s,7级精度,由机械设计第八版图10-8查得动载系数由机械设计第八版表10-4查得的值与齿轮的相同,故由机械设计第八版图 10
19、-13查得由机械设计第八版表10-3查得.故载荷系数11.111.41.42=2.2(6)按实际的载荷系数校正所算得分度圆直径,由式(10-10a)得(7)计算模数 3.3按齿根弯曲强度设计由式(10-17)3.3.1确定计算参数(1)计算载荷系数。 =2.09(2)根据纵向重合度 ,从机械设计第八版图10-28查得螺旋角影响系数(3)计算当量齿数。(4)查齿形系数。由表10-5查得(5)查取应力校正系数。由机械设计第八版表10-5查得(6)由机械设计第八版图10-24c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ;大齿轮的弯曲强度极限 ;(7)由机械设计第八版图10-18取弯曲疲劳寿命系数 ,;(8)计算
20、弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S1.4,由机械设计第八版式(10-12)得(9)计算大、小齿轮的 并加以比较。=由此可知大齿轮的数值大。3.3.2设计计算对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 大于由齿面齿根弯曲疲劳强度计算 的法面模数,取2,已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度,需按接触疲劳强度得的分度圆直径100.677mm 来计算应有的齿数。于是由取 ,则 取 3.4几何尺寸计算3.4.1计算中心距a=将中以距圆整为141mm.3.4.2按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多,故参数、等不必修正。3.4.3计算大、小齿轮的分度圆直径3.4.4计算齿轮宽度圆整后取.低
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