高速绕丝筒-薄壁滚筒体设计.docx
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1、本科论文目 录摘 要ABSTRACT引 言11 高速绕丝筒概述21.1 发展现状和趋势21.2 课题研究意义21.3 研究成果要求32 零件的分析42.1 零件的作用42.2 零件的结构分析52.3 零件的工艺分析53 毛坯的选择63.1 机械加工常用的毛坯种类63.2 确定生产类型73.3 毛坯选择注意的问题83.4 毛坯形状和余量的确定83.5 毛坯简图94 加工工艺设计114.1 表面加工方法的确定114.2 制定工艺路线114.3 工艺路线方案的比较134.4 加工设备与工艺设备的选用144.5 定位基准的选择174.6 加工余量及公差的确定185 主要加工面的切削用量及工时216 夹
2、具选用236.1 定位方案的确定236.2 装夹方案的确定236.3 夹具的选用23结 论25参考文献26附录1 DAQ卡技术数据27致 谢32本科论文摘 要随着生产制造业的发展和产品更新换代速度的不断加快,对制造工艺、生产效率和制造质量提出了越来越高的要求。此次毕业设计通过对绕丝筒的零件图纸进行了分析,了解它的结构特征加工难易程度和主次加工面,还有他的工艺性分析。因此,我们不仅要根据零件具体要求,选择合适的加工方法,还要合理地安排加工顺序,一步一步地把零件加工出来。但是现在国内对单线绕丝筒的工艺流程有所欠缺,工艺流程不够清晰造成材料浪费,工时长,效率低等问题急需解决。通过设计此加工工艺能够提
3、高加工效率,降低加工成本,提高加工精度,可以实现绕丝时精确贮丝1。此次论文介绍了绕丝筒的作用特点,根据绕丝筒的零件图分析其作用、结构特点以及工艺特点。根据零件的主要结构特点和加工精度选择合适的加工设备和工艺设备。完成上述的设计过程后,确定主要零件的工艺和指定方案设计,使用相关绘图软件进行工程的输出和三维的建模和零件的装配。此次设计最主要的方面就是确定零件的工艺路线;根据工艺路线的制定确定各道工序的加工余量,根据各道工序的加工余量确定零件的装夹定位、刀具的选择、切削用量。关键词:工艺路线;机械加工;定位误差;三维模型AbstractThe development of production an
4、d the acceleration of product replacement have raised higher and higher requirements for production efficiency and manufacturing quality, as well as for machining technology. Therefore, we should not only according to the specific requirements of the parts, choose the appropriate processing method,
5、but also reasonable arrangement of the processing order, step by step to the parts out of the processing. According to the movement of saw wire and machine structure, also can be divided into reciprocating and one-way line saw. But now the domestic process flow of the single wire tube is insufficien
6、t, the process flow is not clear enough, resulting in waste of materials, long working hours, low efficiency problems need to be solved urgently. Through the design of this processing technology can improve the processing efficiency, reduce the processing cost, improve the processing accuracy, can r
7、ealize the precise storage of silk wrapping.This paper introduces the function and characteristics of the wire drum, and analyzes its function, structure and process characteristics according to the drawing of the wire drum. According to the structural characteristics of the parts, choose the type o
8、f processing blank, and then determine the size of the blank, according to the shape of the size and precision of the processing route and processing procedures, and then calculate the machining margin of each process, according to the main structural characteristics and processing precision of the
9、parts to choose the appropriate processing equipment and process equipment. After completing the above design process, determine the process of the main parts and specify the scheme design, use the relevant drawing software for engineering output and three-dimensional modeling and parts assembly.Key
10、words: Process route; Machining;Positioning error;Three-dimensional model引 言在制造业自动化全面发展的当下,提高工作效率是至关重要的,人工生产作业已经无法满足人类的当今需求,必须利用自动化设备来替代人工作业,提高生产作业的效率。绕丝筒是金刚石线锯重要基础零部件在整个设计长度内都可以进行工作,切割速度高、使用寿命长、切片的表面工程质量管理较好。往复金刚石线锯切割机通过改变驱动轮改变往复切割工具,例如线锯简单的结构,能够切割各种材料的内和外弯曲表面来实现围绕线卷筒往复伤口。但这种教学设备管理要求中对于锯丝长度有要求必须要求锯
11、丝足够长,然而锯丝有效的工作时间长度短,锯丝利用率低,切割材料速度低。20世纪80年代,瑞士就开始研究第一往复切割机,并在中期研制出第一台往复式切削工具的同时,多的日本研究人员往复切割机,他们生产的锯丝直径可达0.14mm。我国研究人员基于数控系统技术研发了一种通过数控技术控制往复式线锯切割机,这个技术主要是解决零件在加工时锯丝磨损不均匀的问题,运丝速度低是一个缺点,而且还容易受到换向的影响,使线锯切割时容易导致发生断裂,影响进行加工产品质量和加工进度2。在实习期间观察实际生产过程当中,由于零件生产的类型、形状、尺寸和技术要求条件的种种不同,往往没有单独在机床上的某一种处理方法,但需要一定的过
12、程。因此,必须不仅要根据各部分的具体要求,选择合适的处理方法,同时也合理安排用于处理每一个零部件一个一个的零件加工。1 高速绕丝筒概述1.1 发展现状和趋势国内现状中国金刚石切割技术相对于起步较晚,目前国内领先水平的研究所自主研发DXQ系列多线切机,具有手动和自动功能两种模式。操作面板可以直接进行显示线速、张力、被切割的材料可以通过切割不同位置和进给运动速度、砂浆流量。这台切割机操作简单直观,换热器能够控制砂浆温度,控温准确,保证切片精度主轴电机变频控制方式,张力传感器是由伺服电机闭环控制。国内切割机的不同规格,性能参数或指标的各个方面而言,与国外机相比而言,差距有所缩小,并接近国外水平。国外
13、现状国外采用了有限元研究方法对金刚石材料切割过程中锯丝的绕线振动模型和热应力进行了调查分析,经过调查分析总结出信息反馈管理控制算法,根据研究在线测得的锯丝的张紧力、刚度、温度等参数对切割过程需要进行有效控制,研究了作为一种能力分析、改进绕线工艺的方法。以金刚石作为材料进行切割实验,建立了通过Y轴振动丝张力的模型模拟,失效效应和精炼段的阻尼的振动运动绕组线,并且所述振动的振幅,由线行驶速度导线的振动影响不大,与第一方法使用切片波纹高精度测量的表面质量的进一步研究。发展趋势20世纪90年代,尤其是近几年来,金刚石线锯得到了快速发展,对其研究也更为深入。大批研究员研究提出锯丝施加在磨粒上的力带动磨粒
14、沿切削加工表面进行滚动,同时改变走丝方式,从而可以形成细末和表面出现裂缝,形成一个宏观的切割技术作用。和集中于应力分布的影响时嵌入在工件上的磨粒相对比较,致密颗粒上的最大剪切应力发现发生在微观切削的表面下方的材料,磨料选择相应的优化。1.2 课题研究意义绕丝筒是近十几年来取得高速发展的一种硬脆性材料切割设备不可缺少的零部件之一,根据锯丝的运动方式和机床结构,可分为往复式和单向线锯。但是现在国内对单线绕丝筒的工艺流程有所欠缺,工艺流程不够清晰造成材料浪费,工时长,效率低等问题急需解决3。通过设计此加工工艺能够提高加工效率,降低加工成本,提高加工精度,可以实现绕丝时精确贮丝。应加强对运丝系统的深入
15、研究,保证加工区电极丝运行状态的稳定,进一步提高线切割机加工精度和解决贮丝筒的径向跳动和轴向窜动。从而提高加工精度,提高生产效率,改善产品质量,增加企业的经济效益。1.3 研究成果要求(1)毕业设计说明书1份;(2)标准机械零件图: 2张,A2图幅打印;(3)待加工零件毛坯图: 3张, A1/A2图幅打印;(4)加工工艺过程卡及工序卡,图表规范,A4打印;(5)机械加工产品实物:1件。2 零件的分析2.1 零件的作用根据零件图纸可知,不锈钢薄壁滚筒为304不锈钢,该材料耐腐蚀,耐低温,适用于绕线机的工作环境。端盖A、端盖B为6061,该材料为铝板,其具有强度好,耐腐蚀性好,加工性能好。滚筒主轴
16、采用45#钢,45#钢是轴类加工零件的最常用材料之一。 根据图纸显示,可知绕丝筒部分有四个零件组成,主要有不锈钢筒、主轴、端盖A、端盖B,是高速绕丝筒绕线机构重要的组成部分,端盖A、端盖B主要是起到连接作用,不锈钢筒主要是绕线作用,带轮带动主轴驱动不锈钢筒,实现绕丝筒往复绕丝。部分筒体二维图见图2.1,三维造型图见图2.2。其特点是要求筒体的表面光洁度,同轴度,保证装配后圆跳动。图2.1滚动筒体部分二维图 图2.2 滚动筒体部分三维图2.2 零件的结构分析滚动筒体部分筒体部分由三种零件组成主要是滚筒主轴、端盖和不锈钢筒体,滚筒主轴有四个部分同轴度为0.02mm,左侧带键槽的位置是连接联轴器的,
17、右端带键槽的位置是连接小皮带轮的,其余两部分是放置轴承的。有两个3x2的空刀槽是放置挡圈防止轴承窜动。螺纹也是放置止动垫圈。六方是放置扳手的位置。端盖部分有6-30的减重孔和4个沉头孔,沉头孔是起到和主轴固定的作用。不锈钢滚筒16-3.2孔是和端盖固定的,筒体表面是缠绕钼丝的所以必须光滑,光洁度要求0.8mm。2.3 零件的工艺分析由图纸可知不锈钢筒的加工基准为左侧端面,主要加工的位置是右侧面,左右两侧台阶、孔和外圆。加工两侧台阶平行度公差为0.02mm,外圆垂直度公差为0.05mm。由图纸可知端盖A、端盖B的22的中心线为主要的设计基准和加工基准。加工端盖外圆、左右两端面、以及减重孔。22孔
18、与左右两侧端面垂直度公差为0.05mm。由图纸可知主轴的中心线为设计基准和加工基准,主要加工左右两侧台阶以及空刀槽,同轴度公差要求0.02mm垂直度公差要求为0.03mm。根据查阅的参考文献4可得到上述技术要求是可以达到,零件的工艺性也是可以达到的。3 毛坯的选择3.1 机械加工常用的毛坯种类机械进行加工中的毛坯是根据不同零件图上所要求的形状、工艺尺寸问题以及信息加工精度等制成的,提供进一步提高生产加工用的生产发展的工具。有许多类型的通用坯件的,有各种各样的用于生产相同的坯件,由不同的制造方法的方法中,坯件可分为以下几种类型5:(1)铸件:通过高温将金属融化然后浇入铸型到型腔中而成的,简单来说
19、就液态金属凝固后得到的固体金属毛坯,一般毛坯铸造用于结构比较复杂的零件,采用铸造毛坯最大的一个缺点就是有砂眼,对于机械强度要求的不高。(2)锻件:金属材料经过高温、锻压而成的毛坯,锻件的精度和表面质量比较好,采用锻件毛坯时,一般要求它的机械强度要好。锻件的形状可以按照零件的形状大致去锻造,因此能减少机械加工余量。(3)型材:是由具有一定强度和韧性的材料,通过轧制、铸造、锻造等方法,铸造一定的几何形状。 适用于形状简单、尺寸小、批量生产的零件。 此外,还有冲压件、粉末冶金及其他粗糙零件。影响毛坯选择的因素有很多,以后必须要考虑它只能确定。在加工时,一般来说都是可以选择与零件的外形尺寸相接近的毛坯
20、,从而不断减小机械进行加工余量,提高学习材料资源利用率,但是在减小加工余量的同时毛坯的制造技术成本在增加,虽然降低了工程机械产品加工贸易成本,但是对于零件生产的总成本在增加,如下表3.1是各类毛坯的特点及适用研究范围:表3.1各类毛坯的特点及适用研究范围毛坯种类制造精度加工余量原材料工件尺寸工件形状力学性能生产类型型材大各种材料小型简单较好各种类型自由锻造13级以下大以钢为主各种尺寸较简单好单件小批普通模锻11-15一般钢、锻铝、铜等中小型一般好中大批钢模铸造10-12较小以铸铝为主中小型较复杂较好中大批滚筒主轴选择自由锻造的45#钢,自由锻毛坯工件形状简单、力学性能好、生产率低,适用于单件小
21、批生产。端盖属于小型零件选择锻件6061铝,普通模锻毛坯精度高、加工余量小、生产率高,但成本也高,适用于中小型零件毛坯小批生产。不锈钢管选择冷拉304无缝不锈钢管,冷拉适用于尺寸较小、精度较高的毛坯。3.2 确定生产类型零件的生产数据类型是指企生产管理专业化发展程度的分类。它制具有决定性的工艺过程,生产的类型一般可以分为大量生产,大量生产和在一块生产三种类型的,生产不同类型的产品具有完全不同的工艺特点,生产的类型是按部分每年生产平台以及产品特征来确定部分。依设计题目知:Qn=50/年,结合厂内生产实际,备品率和废品率分别取3%现和0.5%,代入下列公式: (3-1)式中: N一零件的生产到领(
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