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摘要 通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外塑料管材機(jī)械生產(chǎn)線的研究分析，確定了無(wú)屑切割機(jī)做為本課題的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容。無(wú)屑切割機(jī)用于塑料管材的定長(zhǎng)切割，在切割過(guò)程中機(jī)架上的移動(dòng)臺(tái)可以沿著管材擠出方向移動(dòng)，并保持與管材的同步進(jìn)給速度。在切割機(jī)的前部裝有托輪裝置，托輪起到支撐和導(dǎo)向的作用，針對(duì)不同管徑時(shí)要予以調(diào)節(jié)。當(dāng)翻料架上的行程開關(guān)或編碼器發(fā)出切割信號(hào)后，機(jī)器夾緊裝置上的夾緊控制裝置夾牢管材，使管材在切割過(guò)程中相對(duì)固定，夾緊裝置為夾緊塊哈夫夾緊，在切割不同規(guī)格的管材時(shí)，調(diào)換相對(duì)應(yīng)的哈夫塊。 切割工作指令的實(shí)現(xiàn)由電機(jī)通過(guò)V 帶傳動(dòng)，而刀片的切削進(jìn)給由氣缸活塞桿緩緩?fù)七M(jìn)而進(jìn)行的，氣缸推力的大小可由氣缸的調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)。刀片的無(wú)屑切割進(jìn)給由移動(dòng)盤和左右移動(dòng)架來(lái)完成的，其中筒軸由軸承支承和定位，所以旋轉(zhuǎn)中心不變使切割機(jī)切割管材端面平整，尺寸規(guī)范。進(jìn)刀深度由氣缸導(dǎo)向桿旁邊的限位調(diào)節(jié)絲桿調(diào)節(jié)控制。不同規(guī)格的厚度管材，調(diào)節(jié)絲桿的調(diào)節(jié)量大小不同。 設(shè)計(jì)過(guò)程中查閱了大量國(guó)內(nèi)外的相關(guān)資料，所做的設(shè)計(jì)運(yùn)用所學(xué)的所有專業(yè)課程。下文主要闡述塑料管材無(wú)屑切割機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 切割機(jī)設(shè)計(jì)主要包括，帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)、切割機(jī)構(gòu)、切屑工作臺(tái)移動(dòng)導(dǎo)軌、機(jī)架設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞: 塑料管材；切割機(jī)；無(wú)屑式 Abstract Through to the domestic and foreign plastics tubing mechanical production line research analysis, had determined the non- filings cutter does for this topic main design content. The non-filings cutter uses in the plastic tubing to decide long cuts, in cuts process rack from the movingplation to be allowed to squeeze out the traverse along the tubing, and the maintenance and tubing synchronization enters for the speed. Is loaded with in the cutter front part holds a turn of equipment, holds the wheel to play the strut and the guidance role, in view of different caliber when must give to adjust. After turns material on the limit switch or the encoder sends out cuts the signal, machine clamp clamps the control equipment firm tubing, causes the tubing in to cut in the process to be relatively fixed, the clamp for clamps block Haff to clamp, when cuts the different specification the tubing, exchanges Haff block which corresponds. Cuts the working order the realization by the electrical machinery through V belt transmission, but the bit cutting for slowly pushes by the cylinder piston rod then carries on, the air cylinder thrust for cesize may by the air cylinder regulating valve adjustment. The bit non-filings cut for by move, casing of axis which the shifting plate and about movingplation completes by bearing supporting and localization, therefore the center of rotation invariablely causes the cutter to cut the tubing end surface to be smooth, size standard. Bit the depth guides nearby the pole by the air cylinder the spacing adjustment lead screw regulating control. The different specification thickness tubing, adjusts the lead screw the adjustment quantity size to be different. In the design process has consulted the massive domestic and foreign correlation data, does the design utilization studies all specialized curricula. As follows main elaboration plastic tubing non- filings cutter overall structural design. The cutter design mainly includes, brings the transmission system, to cut the organization, to clamp the organization, Cutting- filings the work table moves the guide rail, the rack design. keywords: Plastic tubing Cutter Non- filings type 目 錄 1 緒論 1 1.1 引言及HDPE/PVC簡(jiǎn)介 1 1.2 塑料管材生產(chǎn)線工作流程簡(jiǎn)介 2 1.2.1 塑料管材生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)組成（本文僅以PVC 波紋管為例） 2 1.2.2 塑料管材生產(chǎn)過(guò)程 2 1.3 PVC 管材生產(chǎn)線特點(diǎn) 3 1.4 設(shè)計(jì)方案的選擇比較 3 1.5 設(shè)計(jì)方案綜述 4 2 帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 2.1 V 帶機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 2.1.1 V 帶的選擇 6 2.1.2 帶傳動(dòng)的分類（根據(jù)截面形狀不同）和性能比較 6 2.2 V 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 7 2.3 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 2.3.1 V 帶輪的設(shè)計(jì)要求： 10 2.3.2 帶輪材料的選用 10 2.3.3結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì) 10 2.3.4 帶輪的輪槽尺寸 11 2.3.5 帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)與打滑 12 3 夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 3.1 夾緊裝置組成部件 14 3.2 夾緊塊材料的選擇 14 3.3 托輪裝置 15 3.3.1組成部件 15 3.3.2托滾材料的特殊選擇 15 4 切割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 4.1 切割機(jī)構(gòu)概要 16 4.1.1切割部件的組成 16 4.1.2 工作原理 16 4.2 傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置的設(shè)計(jì) 16 4.2.1旋轉(zhuǎn)部件 16 4.2.2 傳動(dòng)體的尺寸計(jì)算 16 4.3 軸承的選用及潤(rùn)滑 17 4.3.1軸承的類型 17 4.3.2軸承材料選擇 17 4.3.3設(shè)計(jì)中所選軸承介紹 17 4.4 軸承驗(yàn)算校核 18 4.4.1軸承的潤(rùn)滑 19 4.4.2軸承的密封裝置 20 5 切屑工作臺(tái)導(dǎo)軌設(shè)計(jì) 21 5.1 導(dǎo)軌材料選用 21 5.2 導(dǎo)軌的潤(rùn)滑與保護(hù) 22 5.2.1導(dǎo)軌的潤(rùn)滑 22 5.2.2導(dǎo)軌的保護(hù) 23 6 機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24 6.1 機(jī)架設(shè)計(jì)概要 24 6.2 機(jī)架材料的選擇 25 6.3 機(jī)架材料時(shí)效處理 26 6.4 機(jī)架結(jié)構(gòu)尺寸 27 結(jié) 論 28 致 謝 29 參考文獻(xiàn) 30 附錄 31 附錄1： 31 45 1 緒論 1.1 引言及HDPE/PVC簡(jiǎn)介 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,多種類型的塑料管材廣泛的運(yùn)用于石油，化工，農(nóng)業(yè)，輕工和服務(wù)業(yè)等不同的行業(yè)的各種場(chǎng)合。在各大中小城市政公共建設(shè)工程中，一些新型大口徑管材（聚乙烯管、硬聚氯乙烯管等)不斷涌現(xiàn)，在城市基礎(chǔ)建設(shè)中，塑料管材以輕便、實(shí)用、環(huán)保、不易腐蝕等優(yōu)勢(shì)，在我國(guó)城鄉(xiāng)供水、排水、燃?xì)庖约笆姓霉こ痰阮I(lǐng)域的應(yīng)用將替代原來(lái)應(yīng)用的混凝土排水管，解決了由于管道的粗、大、笨，造成的運(yùn)輸不便利，運(yùn)輸費(fèi)用高，加上施工需要大的機(jī)械設(shè)備而造成施工不便。同時(shí)，塑料管材由于其輕便，帶來(lái)運(yùn)輸方便，施工方便，接口處理容易而倍受用戶的青睞。 據(jù)相關(guān)媒體報(bào)道，未來(lái)10 年國(guó)家用于污水治理的總投資將超過(guò)3000億元，南水北調(diào)治污規(guī)劃，流域治污工程，環(huán)渤海碧海藍(lán)天工程及北京-青島迎奧運(yùn)環(huán)境治理工程等重大項(xiàng)目都已列入國(guó)務(wù)院已批準(zhǔn)和即將實(shí)施的計(jì)劃中，國(guó)家宏觀經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃也將市政排水、排污工程推廣提到了議事日程并實(shí)施。隨著塑料管原材料合成生產(chǎn)，管材制造設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)替代傳統(tǒng)材料制作的排水管將成為必然發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)在各種場(chǎng)合對(duì)不同的工況所使用的塑料管材機(jī)械也不盡相同，近年來(lái)由于塑料管材機(jī)械的應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，品種的增多以及質(zhì)量的不斷提高，對(duì)加工設(shè)計(jì)塑料管材機(jī)械提出了更高的要求，特別是在一些大型的塑料管材流水線上，塑料管材機(jī)械中的切割機(jī)承擔(dān)了很重要的工作任務(wù)。這些塑料管材切割機(jī)要求運(yùn)行平穩(wěn),使用壽命長(zhǎng)，切割管材精度高。為此各廠家為了根據(jù)自己的需要，出于經(jīng)濟(jì)性和戰(zhàn)略方向的考慮，自行設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，生產(chǎn)價(jià)格便宜的塑料管材切割機(jī)。其中無(wú)屑切割機(jī)相比較其他形式的切割機(jī)有著許多優(yōu)勢(shì)，諸如在切割過(guò)程中不產(chǎn)生鋸屑，管材端面平整光滑、美觀、無(wú)毛刺，其刀片用高速合金鋼制造，堅(jiān)固耐用，是有齒鋸片切割機(jī)的換代產(chǎn)品，可與任何廠家生產(chǎn)線配套使用。 高密度聚乙烯(HDPE). HDPE是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹脂。原態(tài)HDPE的外表呈乳 白色，在微薄截面呈一定程度的半透明狀。PE具有優(yōu)良的耐大多數(shù)生活和工業(yè)用化學(xué)品的特性。某些種類的化學(xué)品會(huì)產(chǎn)生化學(xué)腐蝕，例如腐蝕性氧化劑（濃硝酸），芳香烴（二甲苯）和鹵化烴 （四氯化碳）。該聚合物不吸濕并具有好的防水蒸汽性，可用于包裝用途。HDPE具有很好的電性能，特別是絕緣介電強(qiáng)度高，使其很適用于電線電纜。中到高分子量等級(jí)具有極好的抗沖擊性，在常溫甚至在-40F低溫度下均如此。 PVC材料是塑料裝飾材料的一種。PVC是聚氯乙烯材料的簡(jiǎn)稱，是以聚氯乙烯樹脂為主要原料，加入適量的抗老化劑、改性劑等，經(jīng)混煉、壓延、真空吸塑等工藝而成的材料。 PVC材料具有輕質(zhì)、隔熱、保溫、防潮、阻燃、施工簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。規(guī)格、色彩、圖案繁多，極富裝飾性，可應(yīng)用于居室內(nèi)墻和吊頂?shù)难b飾，是塑料類材料中應(yīng)用最為廣泛的裝飾材料之一。 HDPE/PVC扣板的優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾方面： 1）質(zhì)量輕、隔熱、保溫、防潮、阻燃、耐酸堿、抗腐蝕。 2）穩(wěn)定性、介電性好，耐用、抗老化，易熔接及粘合。 3）抗彎強(qiáng)度及沖擊韌性強(qiáng)，破裂時(shí)延伸度較高。 4）通過(guò)捏合、混煉、拉片、切粒、擠壓或壓鑄等工藝極易加工成型，可滿足各種型材規(guī)格的需要。 5）表面光滑、色澤鮮艷、極富裝飾性，裝飾應(yīng)用面較廣。 6）施工工藝簡(jiǎn)單，安裝較為方便。 1.2 塑料管材生產(chǎn)線工作流程簡(jiǎn)介 1.2.1 塑料管材生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)組成（本文僅以PVC 波紋管為例） 1）自動(dòng)上料干燥機(jī)……＞雙頭擠出機(jī)……＞塑料管材模具……＞成型機(jī)……＞牽引機(jī)……＞切割機(jī)……＞擴(kuò)口機(jī)（翻料架） 2）其中成型機(jī)分為：立式和臥式結(jié)構(gòu)；根據(jù)客戶的要求而選擇。 3）擠出機(jī)：擠出機(jī)可根據(jù)用戶原料情況特殊設(shè)計(jì)，HDPE/PVC 采用新型高效單螺桿擠出機(jī)，PVC 采用大型平雙或錐雙擠出機(jī) 4）成型機(jī)及模具：成型機(jī)及機(jī)頭精度高，模塊互換性好，模塊冷卻方式有風(fēng)冷和水冷兩種，可實(shí)現(xiàn)在線擴(kuò)口，確保成型管材的各項(xiàng)性能指標(biāo)，優(yōu)質(zhì)的白鋼刃無(wú)屑切割機(jī)具有優(yōu) 圖1-1 PVC管材生產(chǎn)線 異的切割精度。整條生產(chǎn)線采用西門子人機(jī)界面控制系統(tǒng)，具有很高的自控功能。 1.2.2 塑料管材生產(chǎn)過(guò)程 此次塑料管材的材料選用HDPE/PVC 屬于熱塑性聚合物。這類聚合物具有線型分子結(jié)構(gòu)，加熱時(shí)可以熔融，冷卻后又凝固成型，再加熱可再熔融且不改變材料的基本結(jié)構(gòu)和性能。 自動(dòng)上料干燥機(jī)進(jìn)行吞料處理將HDPE，PP, PVC 等塑料顆粒料輸送到達(dá)擠出機(jī)，經(jīng)過(guò)加熱圈的加熱，熔融狀態(tài)下的塑料通過(guò)旋轉(zhuǎn)的擠出機(jī)螺桿進(jìn)入管材模具（配有水套）流入到成型機(jī)，在成型機(jī)內(nèi)進(jìn)行冷卻、抽真空的同步處理，接著由配套的牽引機(jī)將冷卻成型的管材勻速拉出來(lái)，最后根據(jù)實(shí)際所需的管材長(zhǎng)度進(jìn)行切割處理 。 1.3 PVC 管材生產(chǎn)線特點(diǎn) PVC 管材生產(chǎn)線是專門為生產(chǎn)PVC 管材而設(shè)計(jì)的，主要包括錐形雙螺桿擠出機(jī)、PVC管材模具、真空定徑水箱、噴淋冷卻水箱、牽引機(jī)、切割機(jī)和翻轉(zhuǎn)臺(tái)。 錐形雙螺桿擠出機(jī):先進(jìn)的獨(dú)特的設(shè)計(jì)理念保證了PVC料的高效擠出，結(jié)合了塑化理念的、獨(dú)特的螺桿設(shè)計(jì)能夠保證原料的塑化均勻、高產(chǎn)量擠出。先進(jìn)的控制系統(tǒng)為設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。 PVC 擠出模具: 創(chuàng)新的螺旋分流結(jié)構(gòu)避免了大口徑管材表面的分流痕，具有理想停留時(shí)間的截面結(jié)構(gòu)可以使熔融料充滿整個(gè)橫截面，使原料在溫度可控制下進(jìn)一步均勻分布融化，這保證了PVC 產(chǎn)品的顯著特性。 真空定徑水箱: 主要材質(zhì)為不銹鋼，對(duì)于大口徑的管材要配備兩級(jí)真空，精確的水位、水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)，先進(jìn)地循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)。 噴淋冷卻水箱: 特殊的噴淋設(shè)計(jì)保證管材冷卻速度快、效果好，精確的水位、水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)，先進(jìn)的循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)和閥門等元件，不銹鋼材質(zhì)增強(qiáng)了設(shè)備的視覺(jué)效果。 牽引機(jī): 獨(dú)立的速度節(jié)、靈活的牽引方式和高可靠的傳動(dòng)系統(tǒng)保證了管材的高效、高質(zhì)量正常擠出。特殊的整體傳動(dòng)系統(tǒng)避免了獨(dú)立傳動(dòng)的不同步性，先進(jìn)的四桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)使?fàn)恳龣C(jī)的四條履帶定位于中心，精確的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以牽引力得到靈活地調(diào)節(jié)。 切割機(jī): 切割機(jī)的全液壓設(shè)計(jì)保證了切割時(shí)靈活的壓力，鋸片位置與切割深度的靈活調(diào)節(jié)。獨(dú)特的功率輸入系統(tǒng)保證了行星切割的可靠性。低噪音強(qiáng)力吸屑系統(tǒng)和獨(dú)特的無(wú)屑切割裝置能保證無(wú)屑切割，具有自動(dòng)角斜切功能。 1.4 設(shè)計(jì)方案的選擇比較 經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)研，查閱相關(guān)資料，我們根據(jù)塑料管材切割機(jī)工況要求，提出了以下三種方案： 方案一：直接運(yùn)用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和帶傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)滑架的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)程序控制往返運(yùn)動(dòng)，用單片機(jī)控制驅(qū)動(dòng)電路來(lái)設(shè)置相關(guān)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。 方案二：運(yùn)用步進(jìn)電機(jī)和齒輪齒條來(lái)實(shí)現(xiàn)滑架的往返運(yùn)動(dòng)，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，齒條固定在滑架上，利用齒輪齒條間的傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)往返運(yùn)動(dòng)。 方案三：運(yùn)用普通電動(dòng)機(jī)，帶傳動(dòng)。通過(guò)電動(dòng)機(jī)可以獲得運(yùn)動(dòng)需要的動(dòng)力，帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)提供相應(yīng)的速度和節(jié)奏，實(shí)現(xiàn)不同的速比，節(jié)奏，步長(zhǎng)以及滑架的運(yùn)動(dòng)軌跡。 經(jīng)過(guò)可行性調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)方案三是合理的，也是最有實(shí)際意義的，同時(shí)，經(jīng)濟(jì)性也 能很好的實(shí)現(xiàn)，方案一中步進(jìn)電機(jī)的功率和工況要求中的中度沖擊問(wèn)題對(duì)步進(jìn)電機(jī)的影響不能很好的解決，而且步進(jìn)電機(jī)擁有一個(gè)很明顯的優(yōu)點(diǎn)，就是它能夠精確的正反轉(zhuǎn)功能，因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為角位移，或線位移的開環(huán)控制元件，在非超載的情況下電機(jī)的轉(zhuǎn)速，停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載的變化而影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào),電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角，這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有同期性的誤差而無(wú)累積誤差等特點(diǎn)，使得在速度控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制變的非常簡(jiǎn)單，而且低速精度高。 雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好 步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識(shí)。方案二也存在類似的問(wèn)題，而方案三都能很好的實(shí)現(xiàn)，而且普通電動(dòng)機(jī)容易選擇，帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)可靠，穩(wěn)定性高,可以允許有一定的沖擊，故此方案較合理。 在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和切割系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析應(yīng)是本課題的重點(diǎn)，運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械原理的相關(guān)內(nèi)容來(lái)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容應(yīng)包括切割機(jī)的切割機(jī)構(gòu)和夾緊和傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。本課題的難點(diǎn)是帶傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)分析和移動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析以及各連接軸的計(jì)算設(shè)計(jì)。 1.5 設(shè)計(jì)方案綜述 無(wú)屑切割機(jī)是一種基于優(yōu)質(zhì)白鋼刀片的高速進(jìn)給切割,用于塑料管材的定長(zhǎng)切割，電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)移動(dòng)盤和筒軸在切屑機(jī)構(gòu)架中旋轉(zhuǎn),同時(shí)調(diào)節(jié)汽缸的壓力,推動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng).塑料管材在被切割過(guò)程中，機(jī)架上的移動(dòng)臺(tái)可以沿著管材擠出方向移動(dòng)，并保持與管材的同步進(jìn)給速度。在切割機(jī)的前部和后部裝有托輪裝置，托輪起到支撐和導(dǎo)向的作用，針對(duì)不同管徑時(shí)要予以調(diào)節(jié)。當(dāng)翻料架上的行程開關(guān)或編碼器發(fā)出切割信號(hào)后，機(jī)器夾緊裝置上的夾緊控制裝置夾牢管材，使管材在切割過(guò)程中相對(duì)固定，夾緊裝置為夾緊塊哈夫夾緊，在切割不同規(guī)格的管材時(shí)，調(diào)換相對(duì)應(yīng)的哈夫塊。 切割機(jī)塑料管材切割機(jī)的作用主要是將連續(xù)擠出成型的塑料管材按照預(yù)設(shè)長(zhǎng)度切割成段，同時(shí)根據(jù)不同的技術(shù)要求，切割成平或倒角。新型無(wú)屑管材切割機(jī)配置了高性能的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，采用科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，可廣泛用于在線切割PP-R、PP-B、PP-C、PP-H、PE-RT、PEX等冷熱水管、燃?xì)夤?、硅芯管等? 無(wú)屑切割機(jī)主要特點(diǎn)與用途： 1）對(duì)制品的切割不產(chǎn)生切屑，且切下的制品斷面平滑，這樣就節(jié)約了制品的原料、也有利于制品與相應(yīng)管件的接插。 2）對(duì)制品的切割可在生產(chǎn)線上隨時(shí)同步進(jìn)行，也可不在生產(chǎn)線上隨時(shí)取樣切割。 3）切割過(guò)程平穩(wěn)、無(wú)噪聲。 設(shè)計(jì)的意義：塑料管材切割機(jī)在自動(dòng)化流水線上的充分運(yùn)用能提高工廠的生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，為實(shí)現(xiàn)車間無(wú)人化提供了可靠的條件。 設(shè)計(jì)的主要目的：培養(yǎng)我們綜合應(yīng)用所學(xué)基本知識(shí)和基本技能去分析和解決專業(yè)范圍內(nèi)的一般工程技術(shù)問(wèn)題的能力，培養(yǎng)我們建立正確的設(shè)計(jì)思想、掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序、規(guī)范和方法，培養(yǎng)我們收集和查閱資料和運(yùn)用資料的能力。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步鞏固、擴(kuò)大和深化我們所學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，提高我們?cè)O(shè)計(jì)、計(jì)算、制圖、編寫技術(shù)文件，正確使用技術(shù)資料、標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)等工具書的獨(dú)立工作能力。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)我們嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍和實(shí)事求是的工作作風(fēng)，樹立正確的生產(chǎn)觀、經(jīng)濟(jì)觀和全局觀，從而實(shí)現(xiàn)我們向工程技術(shù)人員的過(guò)度，同時(shí)學(xué)會(huì)調(diào)查、研究、收集技術(shù)資料的方法。 2 帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 V 帶機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1.1 V 帶的選擇 V 帶的橫截面呈等腰梯形，帶輪上也做出相應(yīng)的輪槽。傳動(dòng)時(shí)，V 帶只和輪槽的兩個(gè)側(cè)面接觸，即以兩側(cè)面為工作面。根據(jù)槽面摩擦的原理，在同樣的張緊力下，V 帶傳動(dòng)較平帶傳動(dòng)能產(chǎn)生更大的摩擦力。這是V 帶傳動(dòng)的最大性能上的優(yōu)點(diǎn)。再加上V 帶傳動(dòng)允許的傳動(dòng)比較大，結(jié)構(gòu)緊湊，以及V 帶多已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化并大量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，因而結(jié)合多種元素，本次設(shè)計(jì)，本人選擇V 帶。 1）為了保證V 帶與帶輪輪齒的正確嚙合和良好接觸，必須滿足帶輪沿節(jié)圓度量的周 節(jié)必須與V 帶的周節(jié)相等，或者帶與帶輪的模數(shù)相等，當(dāng)m>2 時(shí)，帶輪的齒槽角應(yīng)與V 帶的齒形角相等。 2）為了防止工作時(shí)V 的脫落，一般在小帶輪兩邊裝有擋邊。當(dāng)帶輪軸垂直安裝時(shí)，兩輪一般都需有擋邊，或至少主動(dòng)輪的兩側(cè)和從動(dòng)輪的下側(cè)裝有擋邊。 3）V 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)應(yīng)保證V 帶有足夠的強(qiáng)度，以承受張緊力，預(yù)緊力，離心力，圓周力不發(fā)生失效。 4）V 帶的強(qiáng)度計(jì)算主要應(yīng)該限制作用在V 帶單位寬度上的拉力，以保證一定的使 用壽命。帶傳動(dòng)是兩個(gè)式多個(gè)帶輪之間用帶作為撓性拉拽零件的傳動(dòng)。工作時(shí)借助零件之間的摩擦（或嚙合）來(lái)傳遞動(dòng)力或運(yùn)動(dòng)。 2.1.2 帶傳動(dòng)的分類（根據(jù)截面形狀不同）和性能比較 1）可分為：平帶運(yùn)動(dòng) V 帶運(yùn)動(dòng) 同步帶傳動(dòng) 多楔帶傳動(dòng) 見(jiàn)表2-1 表2-1 帶傳動(dòng)分類 分類 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 平帶傳動(dòng) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，在傳動(dòng)中心距較大的場(chǎng)合應(yīng)用多 V 帶運(yùn)動(dòng) 在同樣的張緊力下，Ｖ帶傳動(dòng)較平帶傳動(dòng)能產(chǎn)生更大的摩擦力。 高速時(shí)跳動(dòng)性較大，傳動(dòng)不穩(wěn)定。 同步帶傳動(dòng) 兼有平帶傳動(dòng)和Ｖ帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，柔韌性好、摩擦力大，主要用于傳遞大功率而結(jié)構(gòu)要求緊湊的場(chǎng)合。 多楔帶傳動(dòng) 無(wú)滑動(dòng)，能保證固定的傳動(dòng)比；帶的柔韌性好，所用帶輪直徑可較小。 2）帶傳動(dòng)的工作情況系數(shù)可以 由表2-2查出 表2-2 V 帶傳動(dòng)的工作情況系數(shù)KA 載荷變化情況 瞬時(shí)鋒值載荷 定工作載荷 每天工作小時(shí)數(shù)/h ≤10 10-16 ＞16 平穩(wěn) 1.20 1.40 1.50 小 ≈150% 1.40 1.60 1.70 較大 ≥150%-250% 1.60 1.70 1.85 很大 ≥250%-400% 1.70 1.85 2.00 2.2 V 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 結(jié)合所學(xué)課程知識(shí)知道,帶傳動(dòng)的主要實(shí)效形式是打滑和疲勞破壞.因此帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)應(yīng)該是:在保證帶傳動(dòng)不打滑的情況下,具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命. 參閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》可知, 帶打滑時(shí)的有效拉力 見(jiàn)式（2.1） 再由帶的最大應(yīng)力可知 式（2.2） 結(jié)合（2.1）和（2.2）得 V帶的疲勞強(qiáng)度條件為 式（2.3） 式中 為在一定條件下，由帶的疲勞強(qiáng)度所決定的許用應(yīng)力。 將式（2-2）代入（2-1），則得 式（2.4） 將式（2-4）代入式（帶所傳遞的功率），可得出單根V帶所允許傳遞的功率為 式（2.5） 由實(shí)驗(yàn)得出，在次循環(huán)應(yīng)力下，V帶的許用應(yīng)力為 根據(jù)所選電動(dòng)機(jī)型號(hào)可有以下計(jì)算過(guò)程 電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y112—4 額定功率為P=3.2KW 轉(zhuǎn)速n=1440r/min 傳動(dòng)比i=2.8 一天工作時(shí)間￡ 10 小時(shí)。 1）確定計(jì)算功率由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P151 表8-6 查得工作情況系數(shù)A k =1.2，故 2） 選取窄V 帶帶型 根據(jù)，n1由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P152 表8-9 確定選用SPZ型。 3） 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 查表P145和P153 可得主動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑. 根據(jù)式，從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑. 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-7 可知，取 =200mm. 驗(yàn)算帶的速度 帶的速度是可以符合要求。 4） 確定窄V 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距 根據(jù),初步確定中心距 式(2.6) 根據(jù)計(jì)算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 由表8-2可以查得，選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 又因?yàn)橛?jì)算實(shí)際的中心距 5） 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角,見(jiàn)式（2.7） 由式 式(2.7) 則主動(dòng)輪上的包角是符合要求的。 6） 計(jì)算V帶的根數(shù)Z,見(jiàn)式（2.8） 查表8-5c和8-5d得 表2-3 包角系數(shù) 小帶輪包角/（） 小帶輪包角/（） 1 0.91 0.99 0.89 0.98 0.88 0.96 0.86 0.95 0.84 0.93 0.82 0.92 查表2-3 得到， 查表8-2得到，則 取z=2?跟。 7）計(jì)算預(yù)緊力 式（2.9） 查〈 機(jī)械設(shè)計(jì) 〉 表8-4 得 q=0.07kg/m, 故 8）計(jì)算在軸上的作用力見(jiàn)式（2.10） 由式得 式(2.10) 2.3 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.3.1 V 帶輪的設(shè)計(jì)要求： 1） 質(zhì)量?。唤Y(jié)構(gòu)工藝性好；無(wú)過(guò)大的鑄造內(nèi)應(yīng)力； 2） 質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高的時(shí)候要經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡； 3） 輪槽工作面要精細(xì)加工，以減少帶的磨損； 4） 各槽的尺寸和角度應(yīng)該保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等； 2.3.2 帶輪材料的選用 常用帶輪材料的性能比較見(jiàn)表2-4 表2-4 常用帶輪材料性能比較 材料種類及牌號(hào) 特點(diǎn)和應(yīng)用 鑄鐵HT200 或HT150 汽缸，齒輪，低架，襯筒，一般機(jī)床鑄有導(dǎo)軌的床身及中等壓力油缸 球墨鑄鐵QT400-18 減速器箱體，管路，閥體，壓縮機(jī)汽缸，撥叉，離合器殼 鑄鋼ZG310-57 各種形狀的機(jī)件 Q235 金屬結(jié)構(gòu)件，心部強(qiáng)度要求不高的滲碳或碳氮共滲零件，吊鉤，拉桿，汽缸，輪軸。 結(jié)合實(shí)際市場(chǎng)的產(chǎn)品情況，帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用的牌號(hào)為HT200；但在設(shè)計(jì)時(shí)候 考慮到轉(zhuǎn)速較高的時(shí)候宜采用鑄鋼或用鋼板沖壓后 焊接而成；小功率時(shí)可采用鑄鋁。本次設(shè)計(jì)，我采用的是以鑄鐵HT200 為材料的帶輪。 工藝要求：帶輪的成型后，為保證其在工作載荷下有較強(qiáng)的硬度，和使用壽命。我們一般對(duì)其進(jìn)行發(fā)黑處理，使硬度達(dá)到HBS128－192 2.3.3結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì) 結(jié)合所學(xué)課程的相關(guān)的知識(shí)，我們可以知道鑄鐵制V帶輪的典型結(jié)構(gòu)有以下幾種形式： 1）實(shí)心式 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不適用于兩軸中心距較大的場(chǎng)合。 2）腹板式 過(guò)載時(shí)打滑，會(huì)致使薄弱零件損壞。 3) 孔板式 v帶有接頭，富有彈性，能緩沖、吸振、傳動(dòng)平穩(wěn)無(wú)噪聲。 4）橢圓輪輻式 不能精確的保證傳動(dòng)比。 帶輪結(jié)構(gòu)的選用原則：（1） 帶輪的基準(zhǔn)直徑時(shí)，可采用實(shí)心式； （2）時(shí)，可采用腹板式； （3） 當(dāng)時(shí)，可采用孔板式； （4） 時(shí)，可采用橢圓輪輻式； 所以本次設(shè)計(jì)采用實(shí)心式v帶輪。 2.3.4 帶輪的輪槽尺寸 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：1）主要是根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)的直徑選擇結(jié)構(gòu)形式； 2）根據(jù)帶的截型確定輪槽尺寸見(jiàn)表2-5； 表2-5 帶的截型確定輪槽尺寸 項(xiàng)目 符號(hào) 槽深 Y Z SPZ A SPA B SPB C SPC D E 基準(zhǔn)寬度 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 基準(zhǔn)線上槽深 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基準(zhǔn)線下槽深 4.7 7.0 9.0 8.7 11.0 10.8 14.0 14.3 19.0 19.9 23.4 槽間距 e 80.3 120.3 150.3 190.4 25.50.5 370.6 44.50.7 第一槽對(duì)稱面至端面的距離 f 71 81 最小輪緣厚度 5 5.5 6 7.5 10 12 15 續(xù)表2-5 帶寬度 B B=(z-1)e+2f z-輪槽數(shù) 外徑 輪 槽 角 度 相應(yīng)的 基準(zhǔn)直 徑 - - - - - - - >60 - - - - - >80 >118 >190 >315 >475 極限偏差 3）帶輪的其他結(jié)構(gòu)尺寸可以根據(jù)如下經(jīng)驗(yàn)公式得到 =(1.8 2) ,d為軸的直徑。 ＝（0.2 0.3）（－ ） ＝（ ）B L=(1.5 2)d， 當(dāng)B<1.5d,時(shí)，L=B 式中: P—傳遞的功率,單位為KW; n—帶輪的轉(zhuǎn)速,單位為r/min; —輪輻數(shù)。 2.3.5 帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)與打滑 1）彈性滑動(dòng)現(xiàn)象 當(dāng)傳動(dòng)帶繞過(guò)主動(dòng)輪時(shí)，其上拉力由緊邊拉力逐漸減小為松邊拉力，與此同時(shí)，傳動(dòng)帶的單位伸長(zhǎng)量也逐漸減?。欢鴰л喪莿蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)的，于是，就使得帶與帶輪之間產(chǎn)生了微量的蠕動(dòng)，稱之為彈性蠕動(dòng)。從動(dòng)輪上的現(xiàn)象恰好相反。 2）彈性滑動(dòng)造成的后果 由于彈性滑動(dòng)的產(chǎn)生，使得V1>V>V2。這種速度的變化隨載荷的變化而變化的，從而導(dǎo)致帶傳動(dòng)傳動(dòng)比的不恒定；同時(shí)也加速了傳動(dòng)帶的磨損，降低了傳動(dòng)帶的使用壽命。 3）彈性滑動(dòng)產(chǎn)生的原因 帶傳動(dòng)是依靠摩擦來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞的，所以摩擦力就是帶傳動(dòng)必不可少的。摩擦力的存在導(dǎo)致帶在帶輪兩側(cè)產(chǎn)生拉力差，使帶發(fā)生彈性變形，引起帶與帶輪之間產(chǎn)生微量彈性蠕動(dòng)即彈性滑動(dòng)。因此，彈性滑動(dòng)是帶傳動(dòng)本身固有的一種特性，是不可避免的現(xiàn)象。 ４）打滑 打滑是帶傳動(dòng)的主要失效形式之一。打滑是由過(guò)載引起的，打滑是必須避免的。 表2-6帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)與打滑比較 彈性滑動(dòng) 打滑 相同點(diǎn) 帶是彈性體，受力后產(chǎn)生彈性伸長(zhǎng)，使帶與帶輪在接觸弧上產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng) 不同點(diǎn) 受力 正常工作時(shí)，受緊邊拉力F1與松邊拉力F2作用 要求帶所傳遞的圓周力超過(guò)了帶與帶輪間的摩擦力極限值，即過(guò)載 現(xiàn)象 帶受力后產(chǎn)生彈性伸長(zhǎng)，帶相對(duì)于帶輪在接觸弧上局部的滑動(dòng)（只發(fā)生在滑動(dòng)角） 帶受力后產(chǎn)生彈性伸長(zhǎng)，帶相對(duì)于帶輪在接觸弧上全面滑動(dòng)（即由滑動(dòng)角擴(kuò)大到幾何包角） 性質(zhì) 是正?，F(xiàn)象，不可避免 是失效形式，必須避免 影響 1.不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，因?yàn)関1>v>v2 2.降低傳動(dòng)效率，因?yàn)橛兴俣葥p失 3.引起帶的磨損 4.引起帶發(fā)熱，容易疲勞，壽命短 5.使帶的磨損加劇 6.從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速急劇降低，使傳動(dòng)失效 7.可防止損壞其他零件，起保安作用 3 夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 夾緊裝置組成部件 氣缸、導(dǎo)柱、導(dǎo)座、導(dǎo)套、哈夫塊、哈夫卡盤等構(gòu)成。見(jiàn)圖3-1 圖3-1 夾緊部件組圖 在機(jī)器的前部和后部各有一對(duì)夾緊裝置,分別由二塊裝于夾緊塊上的哈夫卡盤組成.對(duì)于不同規(guī)格的管徑要換不同的哈夫卡盤.哈夫卡盤規(guī)格隨所切割管材管徑而定。 哈夫?yàn)椤癶alf”的音譯，半圓的卡盤在機(jī)械加工中稱作哈夫塊、哈夫卡盤。 更換哈夫卡盤,擰緊螺釘后無(wú)須調(diào)節(jié),上下氣缸合攏時(shí)就自然對(duì)中.哈夫卡盤的夾緊力可以調(diào)節(jié),這是通過(guò)氣動(dòng)三聯(lián)件上的調(diào)壓閥進(jìn)行的,順時(shí)針增壓反之減壓.在保證管材不打滑的情況下調(diào)至最低壓力值,以免管材變形.中心調(diào)節(jié)通過(guò)安裝在導(dǎo)柱上,兩哈夫中間的限位塊限制下哈夫行程來(lái)調(diào)節(jié)中心. 3.2 夾緊塊材料的選擇 哈夫塊在夾緊裝置中的作用非常重要，它是保證切割刀片按照設(shè)計(jì)要求快速切斷管材的前提條件，因?yàn)楣懿脑谇懈畹男袕街腥魏蔚奶鴦?dòng)、偏移都是會(huì)影響最后管材的切割精度。所以在哈夫塊的選材方面也是有較高的要求，既要滿足部件設(shè)計(jì)的工藝要求，又要保障產(chǎn)品的切割精度。 夾緊塊材料的選擇為鑄造鋁合金，適用于砂型、金屬型鑄造系鋁硅銅鎂錳鈦多元合金，其優(yōu)點(diǎn)： 1）鑄造性能良好，流動(dòng)性好，充型能力優(yōu)良，一般無(wú)熱裂傾向，線收縮小，氣密性高，可經(jīng)受高壓氣壓和液壓的作用； 2）在熔煉中需進(jìn)行變質(zhì)處理，可經(jīng)熱處理強(qiáng)化，在鑄態(tài)或熱處理后的力學(xué)性能是鉛硅系合金 結(jié)合熱塑性工程材料的特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)中我選則鑄造鋁合金中的，ZL102 做為哈夫塊的材料。ZL102 不僅有著熔點(diǎn)低，流動(dòng)性好，質(zhì)量輕，易于鑄造的特點(diǎn)，對(duì)保障擠出的管材表面光潔度有很好的作用。 3.3 托輪裝置 3.3.1組成部件 托滾，托滾軸，支架，托滾架，調(diào)節(jié)絲桿。見(jiàn)圖3-2 圖3-2托輪裝置組圖 3.3.2托滾材料的特殊選擇 由第一章我們知道，管材的材料為HDPE/PVC屬于熱塑性聚合物。這類聚合物具有線型分子結(jié)構(gòu)，加熱時(shí)可以熔融，冷卻后又凝固成型，再加熱可再熔融且不改變材料的基本結(jié)構(gòu)和性能。 前后托輪的調(diào)節(jié)是在夾緊裝置將管材夾緊后進(jìn)行,將托輪調(diào)至管材處于水平狀態(tài) .當(dāng)翻料架上的行程開關(guān)或編碼器發(fā)出切割信號(hào)后，機(jī)器的夾緊裝置上的夾緊裝置夾牢管材，使管材在切割過(guò)程中相對(duì)固定，夾緊裝置為夾緊塊哈夫夾緊，在切割不同規(guī)格的管材時(shí)，調(diào)換相對(duì)應(yīng)的哈夫塊。 4 切割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1 切割機(jī)構(gòu)概要 4.1.1切割部件的組成 切割部件在切割機(jī)的整體設(shè)計(jì)中是最為復(fù)雜的環(huán)節(jié)。見(jiàn)圖4-1 它主要由以下幾部分構(gòu)成： 1） 傳動(dòng)部件 2） 移動(dòng)盤 3） 左右移動(dòng)架，托滾部件 4） 刀具組合部件 5） 限位調(diào)節(jié)絲桿 6） 筒軸 7） 汽缸 圖4-1 切割部件 4.1.2 工作原理 通過(guò)圓形白鋼刀片由于刀軸的受力旋轉(zhuǎn)而自轉(zhuǎn)并向軸心進(jìn)給，從而切斷管材。如何實(shí)現(xiàn)圓形刀片自轉(zhuǎn)并向軸心進(jìn)給，以下分（切割裝置、進(jìn)刀裝置）兩個(gè)部件來(lái)研究。 切割裝置由電機(jī)通過(guò)V 帶傳動(dòng)，而刀片的切削進(jìn)給由氣缸活塞桿緩緩?fù)七M(jìn)而進(jìn)行的，氣缸推力的大小可由氣壓泵站的調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)。刀片的高速進(jìn)給切屑，由移動(dòng)盤推頂左右移動(dòng)架來(lái)完成的，其傳動(dòng)體由軸承支承和定位。進(jìn)刀的深度由移動(dòng)盤旁邊的限位絲桿調(diào)節(jié)控制。不同規(guī)格的厚度管材，限位絲杠調(diào)節(jié)量大小不同。 4.2 傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置的設(shè)計(jì) 4.2.1旋轉(zhuǎn)部件 刀片的切屑進(jìn)給由移動(dòng)盤推頂左右移動(dòng)架來(lái)完成的，其中筒軸由軸承支承和定位，所以旋轉(zhuǎn)中心不變使切割機(jī)切割管材端面平整，尺寸規(guī)范。筒軸由電機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)的。 要使切割刀片圍繞管才沿左右移動(dòng)架運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)給，必須使其安裝在旋轉(zhuǎn)的載體上，管材還必須從中通過(guò)。這里選擇用筒軸，其必須滿足一定的強(qiáng)度，選擇氮化的38CrMoAlA 4.2.2 傳動(dòng)體的尺寸計(jì)算 設(shè)計(jì)此切割機(jī)最大的切割管徑為75，因此筒軸的內(nèi)孔徑必須大于75 D=75+孔壁于管材間隙 式中D——旋轉(zhuǎn)盤的內(nèi)孔徑； 間隙一般保證20mm左右, 考慮到以后切割大一型號(hào)的管材250，則間隙選100mm. ?D=75+（100′2）=275 4.3 軸承的選用及潤(rùn)滑 4.3.1軸承的類型 選擇滾動(dòng)軸承類型時(shí)應(yīng)考慮多種因素的影響，如軸承所受負(fù)荷的大小、方向及性質(zhì)：軸向固定形式，調(diào)心性能要求，剛度要求，轉(zhuǎn)速與工作環(huán)境，經(jīng)濟(jì)性和其他要求。概括起來(lái)有以下選擇原則： 1）轉(zhuǎn)速較高，負(fù)荷不大，而旋轉(zhuǎn)精度要求較高時(shí)，宜用球軸承。如000、6000型； 2）轉(zhuǎn)速較低，負(fù)荷較大或有沖擊載荷時(shí)，宜用滾子軸承。如2000 型、3000 型； 3）當(dāng)徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷都比較大時(shí)，宜用角接觸球軸承。如36000型、46000 型。 4.3.2軸承材料選擇 1）不銹軸承用鋼9Cr18、9Cr18Mo 2）用于耐蝕、耐高、低溫及微型的和在水蒸汽、海水、蒸餾水及硝酸等腐蝕介質(zhì)中使用的軸承，如潛水泵部件中軸承、石油、化工機(jī)械的軸承以及腐蝕性能有很大影響的測(cè)量?jī)x器的微型軸承；用于特殊條件下的軸承，例如化學(xué)工業(yè)、食品工業(yè)、船舶工業(yè)等要求耐蝕環(huán)境下的工作軸承；主要由馬氏體型高碳鋼不銹鋼9Cr18，耐高溫下不銹鋼軸承Cr14M04，耐腐蝕性要求較高時(shí)采用奧氏體型不銹鋼1Cr18Ni9Ti 這類鋼沒(méi)有軸承專用標(biāo)準(zhǔn)選擇時(shí)要注意軸承的性能要求，可參考GB3086-82 高碳鉻不銹軸承鋼耐腐蝕軸承。 無(wú)內(nèi)圈和外圈時(shí)，軸和外殼的滾道表面應(yīng)淬火處理（硬度HRC58~64,淬硬層深度0.6-1mm），表面粗糙度Ra 0.32 m m,（一般精度、高精度的Ra 0.20mm）,滾道公差參照GB5846-86,一般孔為G6,軸徑為h5（對(duì)d 80mm）或g5(對(duì)d ＞80mm)。 4.3.3設(shè)計(jì)中所選軸承介紹 1）深溝球軸承主要承受徑向載荷，也可同時(shí)承受一定的軸向載荷。在軸向載荷不大的時(shí)候，也可用以承受純軸向載荷。摩擦小（摩擦系數(shù)為0.0010~0.0015），適合于高速，工作中允許內(nèi)，外圈軸線偏斜量 8' 16',相對(duì)價(jià)格低，故應(yīng)用最廣泛。本次設(shè)計(jì)中選擇深溝球軸承6026。 2）其他性能軸承概述 滾針軸承只能承受徑向載荷，用作軸向游動(dòng)軸承，徑向尺寸小，適合于徑向安裝空間小的支承結(jié)構(gòu)。目前，滾針軸承一般均裝有保持架，以保持和精確引導(dǎo)滾針。滾針軸承形式很多，除所有保持架滾針軸承（NA0000 型）、無(wú)內(nèi)圈有保持架滾針軸承（RNA0000型）、雙列有保持架滾針軸承(NA6900 型)外，尚有滾針和保持架組件(GB5846-86,無(wú)內(nèi)、外圈)、只有沖壓外圈有保持架（和無(wú)保持架）的滾針軸承(GB/T12764),滾輪滾針軸承(GB6445-86,其外圈加厚，既作為軸承外圈，又作為滾輪)。 圓錐滾子軸承30000 型，若轉(zhuǎn)速不高，宜用圓錐滾子軸承。 4.4 軸承驗(yàn)算校核 所選的軸承為深溝球軸承，在運(yùn)動(dòng)時(shí)有輕微的沖擊?，F(xiàn)對(duì)其進(jìn)行校核計(jì)算，期望確定有關(guān)參數(shù)，具體過(guò)程如下： 軸承徑向載荷, 軸向載荷,軸承的轉(zhuǎn)n=1250r/min, 軸頸直徑可選在50 60范圍內(nèi)，預(yù)期計(jì)算壽命為. 1）求比值 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表徑向動(dòng)載荷系數(shù)X 和軸向動(dòng)載荷系數(shù)Y 可查得深溝球軸承的最大 e 值為0.44，此時(shí) 2）初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P，根據(jù)式（3.1） 式（4.1） 根據(jù)表4-2 可知道 表4-2 載荷系數(shù) 載荷性質(zhì) 舉例 無(wú)沖擊或輕微沖擊 1.0 　 1.2 電機(jī)，氣輪機(jī)，通風(fēng)機(jī)，水泵 中等沖擊或中等慣性力 1.2 　1.8 車輛，動(dòng)力機(jī)械，起重機(jī)，機(jī)床， 冶金機(jī)械 強(qiáng)大沖擊 1.8 3.0 破碎機(jī)，振動(dòng)篩等 可以確定　　　　　 =1.0 1.2，取=1.2 通例根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表徑向動(dòng)載荷系數(shù)X 和軸向動(dòng)載荷系數(shù)Y，得到X=0.56，假設(shè)Y=1.5，則 3） 根據(jù)式 式（4.2） 計(jì)算出軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)載荷值 4）按照軸承設(shè)計(jì)樣本和設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇C=61800 N 6000 軸承，此軸承的基本額定靜載荷為。 求相對(duì)軸向載荷對(duì)應(yīng)的e 值與Y 值，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》徑向動(dòng)載荷系數(shù)X 和軸向動(dòng)載荷系數(shù)Y 表。 （1）對(duì)深溝球軸承取,對(duì)應(yīng)的軸向載荷為， 在表中介于1.030 1.380 之間，對(duì)應(yīng)的 e 值為0.28 0.30，Y值為1.55 1.45。 （2）用線性差值法可求的Y值 故 X=0.56， Y=1.55 （3） 當(dāng)量動(dòng)載荷P （4） 驗(yàn)算6026軸承的壽命，根據(jù)式可得 大于預(yù)期計(jì)算壽命。所以所選6026深溝球軸承滿足條件。 4.4.1軸承的潤(rùn)滑 為使軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)，避免零件表面直接接觸，減少軸承內(nèi)部的摩擦及磨損，提高軸承性能，延長(zhǎng)軸承的使用壽命，必須對(duì)軸承進(jìn)行潤(rùn)滑。軸承使用中，選擇合適的潤(rùn)滑方式十分重要，軸承的潤(rùn)滑分為脂潤(rùn)滑，油潤(rùn)滑和固體潤(rùn)滑。 軸承常用的潤(rùn)滑方式，與軸承的速度有較大的關(guān)系，一般用滾動(dòng)軸承的dn 值（d 為滾動(dòng)軸承內(nèi)徑，單位為mm; n為軸承轉(zhuǎn)速，單位為r/mm）表示軸承的速度大小。 表4-3 適用于脂潤(rùn)滑和油潤(rùn)滑的dn 值界限（表值） mm.r/min 軸承類型 脂潤(rùn)滑 油潤(rùn)滑 油浴 滴浴 循環(huán)油 油霧 深溝球軸承 16 25 40 60 調(diào)溝球軸承 16 25 40 50 角接觸球軸承 16 25 40 60 圓柱滾子軸承 12 25 40 60 圓錐滾子軸 10 16 23 30 調(diào)心滾子軸承 8 12 20 25 續(xù)表4－3 推力球軸承 4 6 12 15 1）脂潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)是軸承座，密封結(jié)構(gòu)及潤(rùn)滑設(shè)施簡(jiǎn)單，維護(hù)保養(yǎng)容易，潤(rùn)滑不易泄露，有一定的防水、氣、灰塵和其他有害雜質(zhì)侵入軸承的能力。因此得到了廣泛應(yīng)用。 2）油潤(rùn)滑的主要性能指標(biāo)是粘度，轉(zhuǎn)速越高，應(yīng)選用粘度越低的潤(rùn)滑油；載荷越大 ，應(yīng)選用粘度越高的潤(rùn)滑油。 4.4.2軸承的密封裝置 軸承的密封裝置是為了阻止灰塵，水，酸氣和其他雜物進(jìn)入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┝魇ФO(shè)置的。 密封裝置的分類；接觸式和非接觸式 接觸式密封: 1）氈圈油封 2）唇形密封圈 3）密封環(huán) 非接觸式密封：1） 隙縫密封 2） 甩油密封 3）曲路密封. 其他有關(guān)的潤(rùn)滑，密封方法及裝置可參看有關(guān)手冊(cè)。 5 切屑工作臺(tái)導(dǎo)軌設(shè)計(jì) 5.1 導(dǎo)軌材料選用 導(dǎo)軌材料的搭配情況有：鑄鐵–鑄鐵、鑄鐵–淬火鑄鐵、鑄鐵–淬火鋼、有色金屬–鑄鐵、淬火鋼–淬火鋼等，前者為動(dòng)導(dǎo)軌，后者為支承導(dǎo)軌。 1）導(dǎo)軌材料及其特點(diǎn)和應(yīng)用見(jiàn)表5-1： 表5-1 導(dǎo)軌材料及其特點(diǎn)和應(yīng)用 材料種類、熱處理或表面處理 特點(diǎn)和應(yīng)用 鑄 鐵 灰鑄鐵 HT200、HT300 耐磨鑄鐵 高磷鑄鐵 磷銅鈦鑄鐵 釩鈦鑄鐵 表面高（中）頻淬火或電接觸淬火或火焰淬火，可達(dá)HRC45～55。也可表面鍍鉻或鍍鉬。 成本低，工藝性好，減振性好。廣泛應(yīng)用于一般機(jī)械。 鋼 合金工具鋼及滾動(dòng)軸承鋼 9Mn2V,GCr15, CrWMn 整體淬火，HRC≥60 耐磨性比鑄鐵高5～10 倍。 一般時(shí)制成導(dǎo)軌條，鑲裝在固定部件上。成本較高，適合于耐磨性要求較高的滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌。 高碳工具鋼T8A，T10A 整體淬火，HRC≥58 中碳鋼及合金結(jié)構(gòu)鋼45，40Cr 整體淬火，HRC≥48 低碳合金結(jié)構(gòu)鋼 20Cr 滲碳淬火，HRC≥61 氮化鋼 38CrMoAl 氮化，HRC≥850 2）常用高分子材料導(dǎo)軌性能比較見(jiàn)表5-2 表5-2 常用高分子材料導(dǎo)軌 聚酰胺（尼龍） 有良好的沖擊韌性，耐疲勞強(qiáng)度高，有自潤(rùn)滑作用，吸振性好。但剛度低，導(dǎo)熱性差，線膨脹系數(shù)大，常用于不便于潤(rùn)滑的輕載導(dǎo)軌 聚四氟乙烯基滑動(dòng)導(dǎo)軌軟帶 用膠粘貼在導(dǎo)軌體上，經(jīng)磨削或刮研達(dá)到尺寸精度要求。摩擦系數(shù)小，低速時(shí)無(wú)爬行。自潤(rùn)滑性能良好，耐磨性的鑄鐵導(dǎo)軌的8 倍，廣泛用于精密機(jī)械導(dǎo)軌，并可在潤(rùn)滑不良好的條件下工作。 環(huán)氧樹脂耐磨涂料 使用時(shí)涂布在導(dǎo)軌板上加以壓配和固化。具有低而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)。用以制作靜壓導(dǎo)軌。可使間隙均勻。 本次設(shè)計(jì)的無(wú)屑切割機(jī)主要的工作臺(tái)是基于具有較高耐磨性的滑動(dòng)導(dǎo)軌。為了保證有很好的切屑性能和常久的使用壽命,故我對(duì)導(dǎo)軌的材料要求頗高,經(jīng)過(guò)綜合比較我選用:高碳工具鋼 T8A，T10A。導(dǎo)軌見(jiàn)圖5-1。 圖5-1 導(dǎo)軌 5.2 導(dǎo)軌的潤(rùn)滑與保護(hù) 5.2.1導(dǎo)軌的潤(rùn)滑 對(duì)普通的滑臺(tái)導(dǎo)軌，具有良好的潤(rùn)滑條件是非常重要的，在設(shè)計(jì)和使用中都必須注意。良好的潤(rùn)滑可以減少導(dǎo)軌的摩擦，提高切屑的效率；減少磨損，延長(zhǎng)壽命；降低溫度，改善工作條件和防止生銹。 導(dǎo)軌的潤(rùn)滑方式很多，對(duì)于一般低速的中小型機(jī)器的導(dǎo)軌，可以采用油杯潤(rùn)滑或定時(shí)注油潤(rùn)滑。也可以在運(yùn)動(dòng)部件上安裝手動(dòng)油泵，工作前可拉動(dòng)油泵幾次進(jìn)行潤(rùn)滑，還可借助于任一緩慢旋轉(zhuǎn)的軸作動(dòng)力，利用偏心輪作用。在軸端裝一簡(jiǎn)單的柱塞泵，由偏心輪推動(dòng)柱塞泵對(duì)導(dǎo)軌面及需要潤(rùn)滑的注油點(diǎn)供油。 為了使?jié)櫥驮趯?dǎo)軌面上均勻分布，保證充分的潤(rùn)滑效果，必須在導(dǎo)軌面上開出油槽。油經(jīng)運(yùn)動(dòng)部件上的油孔進(jìn)入油槽。油槽與導(dǎo)軌邊緣不能開通，以免潤(rùn)滑油流失，但應(yīng)保證導(dǎo)軌面的全部表面都能得到潤(rùn)滑。 當(dāng)導(dǎo)軌面的壓強(qiáng)P＜0.1Mpa 的高中速小型設(shè)備，應(yīng)使用全損耗系統(tǒng)用油L–AN20 或32；當(dāng)導(dǎo)軌面的壓強(qiáng)P =0.2～0.4 Mpa的低速導(dǎo)軌，應(yīng)使用L–AN46 或68；當(dāng)導(dǎo)軌面的壓強(qiáng)P ＞0.4 Mpa 時(shí)，應(yīng)使用L–AN68 或100。而垂直、傾斜導(dǎo)軌用油粘度相應(yīng)提高一個(gè)粘度等級(jí)。 對(duì)于精度要求較高、受力大小和方向變化較大的場(chǎng)合，滾動(dòng)導(dǎo)軌應(yīng)預(yù)緊。合理的將滾動(dòng)導(dǎo)軌預(yù)緊可以提高其承載能力、運(yùn)動(dòng)精度和剛度。 導(dǎo)軌磨損的原因是由于導(dǎo)軌接合面在一定壓強(qiáng)作用下直接接觸并相對(duì)運(yùn)動(dòng)而造成的。因此，爭(zhēng)取不磨損的條件是讓接合面在運(yùn)動(dòng)時(shí)不接觸。方法是保證完全的液體潤(rùn)滑，用油膜隔開相對(duì)接觸的導(dǎo)軌面，如采用靜壓導(dǎo)軌。爭(zhēng)取少磨損，可采用加大導(dǎo)軌接觸面和減輕負(fù)荷的辦法來(lái)降低導(dǎo)軌面的壓強(qiáng)。采用卸荷導(dǎo)軌是減輕導(dǎo)軌負(fù)荷、降低壓強(qiáng)的好方法，尤其是采用自動(dòng)調(diào)節(jié)氣壓卸荷導(dǎo)軌，可以使摩擦力基本保持恒定，卸荷力能隨外載荷變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)。爭(zhēng)取均勻磨損要使摩擦面上壓強(qiáng)分布均勻，盡量減少扭轉(zhuǎn)力矩顛覆力矩，導(dǎo)軌的形狀尺寸要盡可能對(duì)集中載荷對(duì)稱。磨損后間隙變大，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮如何補(bǔ)償、調(diào)整間隙。如采用可以自動(dòng)調(diào)節(jié)間隙的三角形導(dǎo)軌。采用鑲條壓板結(jié)構(gòu)，定期調(diào)整補(bǔ)償。 5.2.2導(dǎo)軌的保護(hù) 導(dǎo)軌的防護(hù)主要是與各種硬粒隔絕或?qū)⒙湓趯?dǎo)軌上的塵屑較徹底地排除。由于無(wú)屑切割機(jī)的切屑很少不易落到導(dǎo)軌上，因此導(dǎo)軌防護(hù)裝置可以不用。 6 機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.1 機(jī)架設(shè)計(jì)概要 切割機(jī)架的主要功能是保證切割各零、部件之間的相互位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度，并保證切割機(jī)有足夠的靜剛度、抗振性、熱穩(wěn)定性和耐用性。所以，機(jī)架的合理設(shè)計(jì)是本次無(wú)屑切割機(jī)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一。 機(jī)架是切割機(jī)的一部分，因此設(shè)計(jì)機(jī)架時(shí)，應(yīng)首先考慮所屬切割機(jī)的類型、布局及常用機(jī)架的形狀。在滿足切割機(jī)工作性能的前提下，綜合考慮其工藝性。還要根據(jù)其使用要求，進(jìn)行受力和變形分析，再根據(jù)所受的力和其他要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初步?jīng)Q定其形狀和尺寸。然后，可以利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行有限元計(jì)算，求出其靜態(tài)剛度和動(dòng)態(tài)特性，再對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改和完善，選出最佳結(jié)構(gòu)形式，既能保證支承件具有良好性能又能盡量減輕重量，節(jié)約金屬。 目前，機(jī)架絕大多數(shù)仍采用鑄鐵材料，鑄鐵的減震性能比鋼好。也可采用鋼板焊接，采用焊接工藝比鑄造簡(jiǎn)單，也不需要昂貴的木模，比較經(jīng)濟(jì)，對(duì)于小批和單件生產(chǎn)尤為適用。 切割機(jī)中的機(jī)架是切割機(jī)的基礎(chǔ)件，都具有相同的功用：支承切割機(jī)各部件和工件；承受它們的重力和切削力；保證各部件相對(duì)位置的粗糙度和移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)精度。 機(jī)架設(shè)計(jì)工藝要求: 在設(shè)計(jì)機(jī)架時(shí)必須滿足下列幾方面的要求： 1）剛度 所謂剛度是指在外力作用下抵抗變形的能力。對(duì)于側(cè)底座，要求在規(guī)定的最大載荷（額定載荷）作用下，變形不得超過(guò)一定的數(shù)值，以便保證刀具和工件間的相對(duì)位移不超過(guò)加工精度允差。 2）抗振性 切割機(jī)側(cè)底座在切削過(guò)程中如發(fā)生振動(dòng)，將會(huì)影響加工質(zhì)量及生產(chǎn)率，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致機(jī)器不能正常工作。 3）熱變形 切割機(jī)工作中，傳動(dòng)件、軸承、導(dǎo)軌的摩擦熱，電動(dòng)機(jī)及液壓系統(tǒng)的發(fā)熱，乃至環(huán)境溫度的變化，都會(huì)引起底座的溫度變化，產(chǎn)生熱變形和熱應(yīng)力，破壞部件間的相對(duì)位置關(guān)