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摘 要 立式裁斷機(jī)其主要功能是針對(duì)桶型砂帶進(jìn)行切割，將其分切成有一定尺寸要求的、適合使用的、有一定規(guī)格的砂帶。設(shè)計(jì)這種機(jī)械裝置的目的是為了提高加工的效率，減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)加工成本的降低。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我們主要是針對(duì)分條機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和使用情況，進(jìn)行研究分析，進(jìn)而設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理，綜合性能較好的裁斷機(jī)。本類設(shè)備在國(guó)內(nèi)起步較晚，但是發(fā)展速度較快,這其中的主要因素應(yīng)歸屬于國(guó)內(nèi)消費(fèi)市場(chǎng)需求的不斷增大。在國(guó)產(chǎn)設(shè)備的發(fā)展過(guò)程中，向國(guó)外較發(fā)達(dá)國(guó)家的學(xué)習(xí)貫穿著始末。國(guó)產(chǎn)設(shè)備能否適應(yīng)高速發(fā)展,除了向國(guó)外借鑒先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)外,這還得向他們學(xué)習(xí)設(shè)備制作的先進(jìn)理念，環(huán)境意識(shí),系統(tǒng)管理模式。國(guó)產(chǎn)分條機(jī)的發(fā)展在過(guò)去的許多年中雖然取得了不菲的經(jīng)驗(yàn)價(jià)值，但從目前來(lái)講任重道遠(yuǎn)。所有分條機(jī)制造出來(lái)基本上都是可以使用的，但機(jī)器的工作效率是國(guó)產(chǎn)設(shè)備中一個(gè)長(zhǎng)期不足。分條機(jī)的工作效率是一個(gè)綜合概念。 關(guān)鍵詞： 分條機(jī) 立式 設(shè)計(jì) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 外 文 摘 要 Title The Vertical sand belt sub-machines Abstract Vertical sand Belt sub-machines whose main function is to address bucket finer cutting, dividing it into a certain size, suitable for the use and of certain specifications sand belt. This mechanical device is designed to improve the processing efficiency, reduce labor intensity so as to lower the processing costs. In this graduation design, we will target mainly on sub-machine development status and use sentiment, analysis it and then design a rational structure, with a better the performance . This kind of equipment in China started late, however, it develops very fast, and the main factors which should be attributed to the increasing demand of the domestic consumer market. In the developing process of domestic equipments, learning from the developed countries permeates whole. Whether China-made equipment can adapt to rapid development, it not only lies in drawing advanced foreign technology and experience, but also having to learn advanced concept of producing concept ,awareness of environment, the system mode of management. The development of domestic sub-machine in the past few years has got many valuable experiences, but we still have a long way to go. All sub-machines created are basically can be used, however, the machine efficiency of domestic equipment is a long-term shortage. Sub-machine efficiency is a comprehensive concept. Keywords The sand belt sub-machines Vertical Design 目 次 1 引言…………………………………………………………………………………… 1 2 設(shè)計(jì)思路……………………………………………………………………………… 2 2.1 設(shè)計(jì)思想…………………………………………………………………………… 2 2.2 設(shè)備概述…………………………………………………………………………… 2 3 設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程……………………………………………………………………… 4 3.1 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………………………4 3.1.1 電動(dòng)機(jī)的選擇……………………………………………………………………4 3.1.2 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………………4 3.2 支架的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………8 3.3 張緊裝置設(shè)計(jì)………………………………………………………………………9 3.3.1 連接架設(shè)計(jì)………………………………………………………………………10 3.3.2 張緊軸的校核……………………………………………………………………11 3.4 切割裝置設(shè)計(jì)………………………………………………………………………15 3.4.1 裝置工作原理……………………………………………………………………15 3.4.2 主動(dòng)軸的選擇和校核……………………………………………………………15 3.4.3 耐磨套的選擇及安裝……………………………………………………………20 3.4.4 刀具的選擇及安裝………………………………………………………………21 4 軸承的選擇……………………………………………………………………………23 5 汽缸的計(jì)算和選擇……………………………………………………………………23 6 潤(rùn)滑和密封……………………………………………………………………………24 7 分條機(jī)的操作方法……………………………………………………………………24 結(jié)論 …………………………………………………………………………………… 25 致謝 …………………………………………………………………………………… 26 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………27 1. 引言 提起裁斷機(jī)的工作效率，許多人都覺(jué)得裁斷機(jī)的工作效率只和裁斷機(jī)的速度有關(guān)，其實(shí)不然，我認(rèn)為裁斷機(jī)的工作效率與以下幾個(gè)因素有關(guān)：裁斷速度、成品率、非運(yùn)行占用時(shí)間、穩(wěn)定性等。裁斷速度固然是裁斷機(jī)工作效率的一個(gè)重要指標(biāo)，但是如果成品率低下，不但會(huì)造成整機(jī)的工作效率低下，而且會(huì)造成成本的上升。同樣，如果非運(yùn)行占用時(shí)間長(zhǎng)，如：調(diào)機(jī)、對(duì)刀、換刀、換料、處理問(wèn)題等耗用時(shí)間長(zhǎng)，單純的提高裁斷機(jī)的速度，也就沒(méi)有意義了。裁斷機(jī)的穩(wěn)定性就更不用說(shuō)了，不但會(huì)影響裁斷機(jī)的工作效率,還會(huì)影響到產(chǎn)品質(zhì)量，更會(huì)給下道工序造成麻煩和不必要的浪費(fèi)。所以裁斷機(jī)的工作效率是一個(gè)綜合概念。 為實(shí)現(xiàn)裁斷機(jī)高速、平穩(wěn)運(yùn)行，必須進(jìn)行精密的機(jī)械設(shè)計(jì)，其主要的關(guān)鍵在于主動(dòng)軸的設(shè)計(jì)。在保證強(qiáng)度的前提下，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、高速動(dòng)態(tài)平衡好、主動(dòng)軸外表面性能優(yōu)良、造價(jià)低是主動(dòng)軸設(shè)計(jì)必須考慮的主要因素。在這幾個(gè)因素間找到一個(gè)合理的平衡點(diǎn)是主動(dòng)軸設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 2.設(shè)計(jì)思路 2.1.設(shè)計(jì)思想 裁斷機(jī)切割砂帶的目的是為了滿足用戶對(duì)砂帶寬度的要求。設(shè)備應(yīng)操作方便、省力、容易掌握和不易發(fā)生故障和操作錯(cuò)誤。這樣不僅可以減少工人的疲勞、保證工人和機(jī)床的安全，還能提高生產(chǎn)效率。在滿足以上條件的情況下，設(shè)備的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，工藝性要好，容易制造和裝配，維修方便等，在選材方面也盡量采用比較便宜的材料。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)主體結(jié)構(gòu)一般采用焊接的形式，例如在箱體的設(shè)計(jì)上就采用焊接件。 由于在此之前國(guó)內(nèi)接觸此方面機(jī)器的設(shè)計(jì)資料很少，所以在本次設(shè)計(jì)中大部分工作根據(jù)相關(guān)同類產(chǎn)品為依據(jù)，結(jié)合所學(xué)的知識(shí)而設(shè)計(jì)完成。在調(diào)研過(guò)程中發(fā)現(xiàn)軟包裝和印刷業(yè)中用到的分切機(jī)與本產(chǎn)品有很多相似之處，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中便以分切機(jī)為依據(jù)，在分切機(jī)的前提下開(kāi)始裁斷機(jī)的設(shè)計(jì)工作。 分切機(jī)是一種將寬幅紙張或薄膜分切成多條窄幅材料的機(jī)械設(shè)備，是印前和印后經(jīng)常使用的一種比較重要的設(shè)備，在印前主要分切原材料，如紙張、塑料薄膜等等。這是原材料廠商為了適應(yīng)客戶等包裝廠商的寬度要求而必須完成的一個(gè)工序。而應(yīng)用最廣泛印刷復(fù)合后的分切工序，使用分切機(jī)將固定幅寬的多組圖案的印刷、復(fù)合膜分切為成品膜卷，以適應(yīng)后邊的自動(dòng)包裝和制袋工序。 設(shè)計(jì)思路是運(yùn)用刀具的旋轉(zhuǎn)切割砂帶，而刀具的旋轉(zhuǎn)是被動(dòng)跟著主軸的旋轉(zhuǎn)。它們之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是通過(guò)刀具對(duì)主軸落刀的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。砂筒在切割前撐緊，只有這樣砂帶才能被切割下來(lái)。其中砂筒的張緊和刀具的落下由汽缸活塞的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)由電機(jī)帶動(dòng)。 因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的精度要求不高，所以在選擇標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，一般選擇普通精度級(jí)的，自制件的精度也只需在７級(jí)精度左右。 2.2.設(shè)備概述 主要結(jié)構(gòu)及工作原理 主要結(jié)構(gòu)：傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、支架設(shè)計(jì)、漲緊裝置設(shè)計(jì)、切割裝置設(shè)計(jì)、氣壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。 工作原理： 工作原理是運(yùn)用刀具的旋轉(zhuǎn)切割砂帶，而刀具的旋轉(zhuǎn)是被動(dòng)跟著主軸的旋轉(zhuǎn)。他們的聯(lián)動(dòng)是通過(guò)刀具對(duì)主軸落刀的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)的，落刀壓力為500KGF。砂帶在切割前必須要對(duì)砂帶進(jìn)行預(yù)緊，只有這樣砂帶才能被切割下來(lái)。其中砂帶的張緊和刀具的落下由汽缸活塞的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，砂帶的轉(zhuǎn)動(dòng)所需的動(dòng)力由電機(jī)來(lái)提供。本次設(shè)計(jì)中的裁斷機(jī)在加工時(shí)，刀具的落刀和抬刀所需的動(dòng)力和砂帶的漲緊力所需的動(dòng)力都是由氣壓系統(tǒng)來(lái)提供。而實(shí)現(xiàn)這個(gè)動(dòng)作的用的是汽缸?？紤]到汽缸的種種問(wèn)題，選擇的汽缸為雙作用汽缸。其控制閥為二位五通電磁換向閥。 加工的動(dòng)作順序是，首先裝上工件，按下開(kāi)始按鈕漲緊系統(tǒng)開(kāi)始工作，等到漲緊壓力達(dá)到預(yù)先設(shè)定值時(shí)，電機(jī)開(kāi)動(dòng)，使砂帶轉(zhuǎn)動(dòng)，然后刀具落下，切割砂帶，切割完畢后，使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，取出成品，再繼續(xù)下一個(gè)工作周期。 立式裁斷機(jī)的工作過(guò)程為： 按下開(kāi)始按鈕 張緊汽缸開(kāi)始工作（到位后） 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) 切割砂帶 刀具抬起 刀具落下 電機(jī)停轉(zhuǎn) 張緊汽缸放松 裝卸工件 主要技術(shù)參數(shù) 立式裁斷機(jī)的原始參數(shù)： 裁斷寬度： 10～250mm 裁斷長(zhǎng)度： 380～1000mm 落刀壓力： 200Kgf（可調(diào)） 砂帶漲緊力：120Kgf（可調(diào)） 配套功率 ： 1.5KW（帶制動(dòng)控制） 氣源壓力： 1.2Mpa 3.設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程 3.1.傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1.1.電動(dòng)機(jī)的選擇 由于此機(jī)床的工作環(huán)境具有粉塵多、傳動(dòng)精度及穩(wěn)定性要求不太高，在室溫下工作的特點(diǎn)。所以選擇的電機(jī)是Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。因?yàn)閅系列三相異步電機(jī)是按照國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）標(biāo)設(shè)計(jì)的，具有國(guó)際互換性的特點(diǎn)。其中Y 系列電動(dòng)機(jī)為一般用途全閉自扇冷式籠型三相異步電機(jī)，具有防止灰塵、鐵屑或其它雜物侵電機(jī)內(nèi)部之特點(diǎn)，B級(jí)絕緣，工作環(huán)境不超過(guò)四十?dāng)z氏度，相對(duì)濕度不超過(guò)95%，海拔不超過(guò)1000m，額定電壓380v，頻率50HZ。適于無(wú)特殊要求的機(jī)械上，本次設(shè)計(jì)的裁斷機(jī)就符合此類條件，故Y列的電機(jī)就符合要求。 設(shè)計(jì)裁斷機(jī)的目的是為了提高工作的效率，因此在電機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)該是其最普遍的轉(zhuǎn)速1400r/min。所以選擇Y系列90L-4型號(hào)的電機(jī)。這樣不僅可以提高工作效率，還可以節(jié)約成本，及免去設(shè)計(jì)及按裝減速裝置的麻煩。使機(jī)床看起來(lái)更簡(jiǎn)潔，并且易于維護(hù)。 在考慮到電機(jī)的力傳動(dòng)時(shí)，有兩種方案：即帶輪傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)。由于本設(shè)備對(duì)傳動(dòng)比沒(méi)有要求，帶輪傳動(dòng)能緩和載荷沖擊，對(duì)中心距適應(yīng)能力強(qiáng)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、無(wú)噪聲等優(yōu)點(diǎn)，所以選擇帶傳動(dòng)。在電機(jī)的安裝實(shí)際設(shè)計(jì)的需要，裝在支架的下面。這樣做可以減少設(shè)備的體積，也便于在運(yùn)輸過(guò)程中方便，所以將電機(jī)安放在支架下面，與支架相連接。 3.1.2.帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 由于此產(chǎn)品需要高速的切削，要求工作效率比較高。也就是說(shuō)在瞬間就可以完成所有的工作，設(shè)備對(duì)傳動(dòng)比又沒(méi)有要求，因此傳動(dòng)比選為。在傳動(dòng)部分的采用皮帶輪傳動(dòng)，由電機(jī)直接到主動(dòng)軸上。 在傳動(dòng)裝置上皮帶輪的設(shè)計(jì)如下： 定V帶型號(hào)和帶輪直徑：（根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》來(lái)計(jì)算） 工作情況系數(shù)： 由表11.5 取 設(shè)計(jì)功率： 取 選定帶型： 由圖11.15 選Z型V帶 小帶輪直徑： 由表11.6 取 因?yàn)榇嗽O(shè)備不對(duì)傳動(dòng)比有要求，又要高速工作，所以取傳動(dòng)比為 所以兩帶輪的轉(zhuǎn)速相同。 大帶輪直徑： 取 計(jì)算帶長(zhǎng) ： 取 ： 取 中心距： 由裝配圖測(cè)量可得： 帶長(zhǎng)： 取 基準(zhǔn)長(zhǎng)度： 由圖11.4 取 求中心距和包角 中心距： 取 輪包角：由于兩帶輪一樣大，包角是 取 求帶根數(shù) 帶速： 取 傳動(dòng)比： 由于設(shè)備的特殊性 取 帶根數(shù)： 由表11.8；由表11.7 由表11.12；由表11.10 取 求軸上載荷 張緊力 取 軸上載荷： 取 帶輪設(shè)計(jì)： 設(shè)計(jì)帶輪時(shí)應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量小；結(jié)構(gòu)工藝好；無(wú)過(guò)大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時(shí)要經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡；輪槽工作面要精細(xì)加工（表面粗糙度一般為3.2），以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。 帶輪材料：采用HT200的鑄鐵。 結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第七版）得：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；(2)、腹板式； (3)、孔板式；(4)、橢圓輪輻式。 帶輪基準(zhǔn)直徑(d為軸的直徑，單位為mm)時(shí)，可采用實(shí)心式； 時(shí)，可采用腹板式；當(dāng)時(shí)，可采用輪輻式。 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑選擇結(jié)構(gòu)型式；根據(jù)帶的截型確定輪槽尺寸，確定帶輪的其它結(jié)構(gòu)尺寸。 3、小帶輪結(jié)構(gòu)尺寸： 1）、由上面的計(jì)算的結(jié)果，小帶輪的基準(zhǔn)直徑。 因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)為Y90L-4，它的伸出軸直徑d=24 mm；長(zhǎng)度L=60 mm。所以小帶輪的軸孔直徑d=24mm，轂長(zhǎng)應(yīng)小于60 mm 。小帶輪采用孔板帶輪，槽型為Z型。 2）、結(jié)構(gòu)尺寸：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-10查得： 小帶輪結(jié)構(gòu)尺寸為： 基準(zhǔn)寬度（節(jié)寬） ； 槽間距 ； 基準(zhǔn)線上槽深 ； 基準(zhǔn)線下槽深 第一槽對(duì)稱面至端面的距離 ； 最小輪緣厚 ； 輪槽角 ； 帶輪寬 ； 外徑 。 帶輪結(jié)構(gòu)如下 由于皮帶輪本身承載力不大，而且工作環(huán)境也是不太惡劣，帶速也在30m/s內(nèi)。所以在皮帶輪的選材上一般用HT200就行。 3.2.支架的設(shè)計(jì) 在滿足使用要求的前提下,機(jī)器的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單,工藝性好,容易制造和裝配,維修方便等.機(jī)器的系列化、零部件的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)、制造與維修有直接的影響。機(jī)床的系列化可以用最少的平中滿足各種不同的需要，又可使同類型機(jī)床結(jié)構(gòu)典型化，以減少設(shè)計(jì)的勞動(dòng)量。部件的通用化和零件的標(biāo)準(zhǔn)化既可縮短新機(jī)床的設(shè)計(jì)周期和制造成本。通用化和標(biāo)準(zhǔn)化程度的提高，使得使用方容易買到易損件，維修時(shí)就可以不制造或少制造備件。 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意使機(jī)床體積小、重量輕、占地面積小、外行美觀以及注意防止污染環(huán)境，例如減少噪聲、防止漏油、消霧等。 支架成本的高低，表示了它在經(jīng)濟(jì)是否合理，同時(shí)也反映了管理水平的高低。必須十分重視和努力降低支架的成本。 由于在成本和時(shí)間的要求上，我們不能采用一般的箱體的制作規(guī)程。在節(jié)約時(shí)間的同時(shí)，又讓支架有足夠的承載能力。所以在支架的加工采用焊接件。由于本身的受力，并不是很大，所以箱體采用的是鋼結(jié)構(gòu)件和槽鋼相焊接的方式。盡可能的考慮到人機(jī)結(jié)合，設(shè)備操作部分不能過(guò)底或過(guò)高，應(yīng)符合一般人的身體高度，所以支架的高度大約800mm，剛好能達(dá)到大多數(shù)人的高度要求。 其安裝的位置如下： 由于傳動(dòng)帶的材料不是完全的彈性體，因而帶在工作一段時(shí)間后發(fā)生塑性伸長(zhǎng)而松弛，使張緊力降低。因此，帶傳動(dòng)需要有重新張緊的裝置，以保持正常工作。張緊裝置分定期張緊和自動(dòng)張緊兩類，本設(shè)備使用定期張緊裝置。 如圖所示：電機(jī)下面就是定期張緊裝置，可以定時(shí)調(diào)節(jié)，當(dāng)V型帶由于發(fā)生塑性伸長(zhǎng)時(shí)，就可以通過(guò)調(diào)節(jié)活結(jié)螺栓上的螺母來(lái)調(diào)節(jié)中心距，以達(dá)到原來(lái)的傳動(dòng)效果。 3.3.張緊裝置設(shè)計(jì) 本張緊裝置由張緊汽缸（在后面進(jìn)行計(jì)算說(shuō)明）、擺動(dòng)軸、連接架和張緊軸組成，其具體結(jié)構(gòu)如下圖所示： 本設(shè)計(jì)中的裁斷機(jī)在加工時(shí)，砂帶的漲緊力所需的動(dòng)力都是由氣壓系統(tǒng)來(lái)提供。而實(shí)現(xiàn)這個(gè)動(dòng)作的用的是汽缸?？紤]到汽缸的種種問(wèn)題，選擇的汽缸為雙作用汽缸。其控制閥為二位五通電磁換向閥。 如圖所示：汽缸通過(guò)二位五通電磁換向閥的控制可以伸縮，當(dāng)要安裝砂帶時(shí)，使汽缸伸長(zhǎng)，推動(dòng)連接架向前運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)張緊軸前移，使張緊軸與主動(dòng)軸中心距縮短，能順利安裝砂帶；砂帶安裝完成后，由二位五通電磁換向閥控制，使汽缸收縮，連接架跟著向后擺動(dòng)，連接架又帶動(dòng)張緊軸后拉，使張緊軸與主動(dòng)軸中心距變大，達(dá)到張緊效果，以利于砂帶的切割工作。 3.3.1.連接架設(shè)計(jì) 在分切過(guò)程中，穩(wěn)定的張力系統(tǒng)是保證產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，它控制著放卷、牽引、分切、收卷等之間的相互張力，使分切材料在分切過(guò)程中始終處于一種平穩(wěn)狀態(tài)。如果張力控制得當(dāng)，就能避免原材料在機(jī)器升速、降速的過(guò)程中發(fā)生變形、漂移等現(xiàn)象。 此零件是張緊裝置的重要零件，是張緊的關(guān)鍵，其材料選用Q235，其結(jié)構(gòu)是由三個(gè)筒狀體，用板材和型材焊接而成，焊后要處理焊縫，需經(jīng)過(guò)時(shí)效處理，為了防止起生銹，還要經(jīng)過(guò)發(fā)藍(lán)。其結(jié)構(gòu)如下： 上面的筒形體與張緊軸通過(guò)軸承相結(jié)合，當(dāng)張緊軸張緊后轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，筒形體保持靜止，起到固定張緊軸的作用，保持張緊力，達(dá)到對(duì)砂帶的最佳切割效果。 當(dāng)切割完成后，此時(shí)需要把砂帶取下，要通過(guò)汽缸的推動(dòng)，使連接架的上筒體前移，減小了張緊軸和主動(dòng)軸的中心距，把砂帶取下，并安裝上下一個(gè)要加工的砂帶，開(kāi)始下一個(gè)加工過(guò)程。 3.3.2.張緊軸的校核 在本裝置中，有兩根軸，由于擺動(dòng)軸受力均勻，所受載荷不大，無(wú)需校核；但張緊軸由于受到張緊力的作用，需要有一定的許用彎曲應(yīng)力，需要校核，看能否達(dá)到要求。 張緊軸校核計(jì)算如下： 張緊軸轉(zhuǎn)速： 張緊軸材料選用鋼，調(diào)質(zhì)處理， 參數(shù)為：，，根據(jù)38.3-1公式估計(jì)軸徑，取，則 ，其結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)（圖一a）。 1.計(jì)算張緊軸受力 受力計(jì)算 轉(zhuǎn)矩 取 軸受力圖 見(jiàn)（圖一b） 軸剪力圖 見(jiàn)（圖一c） 2.畫軸彎距圖 軸彎距圖 見(jiàn)（圖一d）M 3.畫軸轉(zhuǎn)距圖 軸受轉(zhuǎn)矩 軸轉(zhuǎn)矩圖 見(jiàn)（圖一e） 4.許用受力 許用應(yīng)力值 用插入法由《機(jī)械設(shè)計(jì)》書表16.3查得： 應(yīng)力校正系數(shù) 5.畫當(dāng)量彎距圖 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 ， 見(jiàn)（圖一e） 當(dāng)量彎距 在B處左截面處 在B處右截面處 在C處截面處 當(dāng)量彎距圖 見(jiàn)（圖一f） 6.校核軸徑 軸徑 張緊軸的剛度計(jì)算: 張緊軸可以簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁的示意圖為： 通過(guò)試驗(yàn)得出，撓度不大于1mm，砂帶便不會(huì)跑偏。 撓度： 由《材料力學(xué)》公式： 所以 所以 所以，軸徑能達(dá)到工作時(shí)所要求的標(biāo)準(zhǔn)。 圖一 3.4.切割裝置設(shè)計(jì) 本裝置是此設(shè)備的核心部分，主要由主動(dòng)軸、裝刀軸、擺動(dòng)軸、壓緊汽缸、擺動(dòng)件1、擺動(dòng)件2組成。 3.4.1.裝置工作原理 在加工時(shí)，刀具的落刀和抬刀所需的動(dòng)力由壓緊汽缸來(lái)提供，砂帶的轉(zhuǎn)動(dòng)所需的動(dòng)力由電機(jī)來(lái)提供。刀具的轉(zhuǎn)動(dòng)是由電機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，由主動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)間接提供轉(zhuǎn)距，其原理是，先使刀具落在主動(dòng)軸上，運(yùn)用落刀的壓力使刀具被動(dòng)跟著主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。 3.4.2主動(dòng)軸的選擇和校荷 主軸本身要求承載一定的力，所以要求有一定的剛度，主軸的材料為普通的45鋼。根據(jù)相關(guān)設(shè)備的數(shù)據(jù)知道，此次設(shè)計(jì)中應(yīng)該采用直徑為65mm的，而耐磨套本身則采用外徑為90mm的比較合適。 軸是組成機(jī)械的一個(gè)重要零件。他支撐著其他轉(zhuǎn)動(dòng)件回轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩，同時(shí)它又通過(guò)軸承和機(jī)架聯(lián)接。所有軸上部件都圍繞軸心線作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，形成了一個(gè)以軸為基準(zhǔn)的組合體---軸系部件。 立式裁斷機(jī)主軸主要受彎矩和轉(zhuǎn)矩。所以按彎轉(zhuǎn)合成力矩初步估算軸徑。 選擇軸的材料為45鋼、經(jīng)調(diào)制處理。 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四卷 表38.1-1查得材料力學(xué)性能數(shù)據(jù)為 毛坯 材料 硬度 (HB) 抗拉強(qiáng)度σb MPa 屈服點(diǎn)σs MPa 彎曲疲勞強(qiáng)度σ-1 MPa 扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)τ-1 MPa <=200 217-155 650 360 270 155 E=2.15x10e5Mpa 根據(jù)表38.3-1公式初步算軸徑，由于材料為45鋼，由表38.3-2 軸的材料 Q235 45 [τ]/-2 12~20 20~30 A 160~135 118~107 注：當(dāng)彎矩相對(duì)較小或只受轉(zhuǎn)矩時(shí)，[τ]取較大值，A取較小值；反之[τ]取較小值，A取較大值。所以沖擊磨選取 A=115 τ=20 則得 主動(dòng)軸的校核計(jì)算如下： 根據(jù)38.3-1公式估計(jì)軸徑，取， 則，其結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)（圖二a）。 由于傳動(dòng)比是，兩個(gè)皮帶輪外徑相同，且電機(jī)軸徑較大，故主動(dòng)軸軸端直徑取電機(jī)軸徑的尺寸 1.計(jì)算軸受力 轉(zhuǎn)矩 選軸直徑 圓周力 徑向力 軸向力 畫軸徑向受力圖 見(jiàn)（圖二b） 2.計(jì)算支承反力 由于本設(shè)備工作環(huán)境惡劣，其安全系數(shù)為 水平面反力 垂直面反力 水平面受力圖 見(jiàn)（圖二c） 垂直面受力圖 見(jiàn)（圖二e） 3.畫軸彎距圖 水平面彎距圖 見(jiàn)（圖二d） 垂直面彎距圖 見(jiàn)（圖二f） 合成彎距圖 見(jiàn)（圖二g） 4.畫軸轉(zhuǎn)距圖 軸受轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)矩圖 見(jiàn)（圖二h） 5.許用受力 許用應(yīng)力值 用插入法由表16.3查得： 應(yīng)力校正系數(shù) 6.畫當(dāng)量彎距圖 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 ，見(jiàn)（圖二h） 當(dāng)量彎距 在左軸承中間截面處 在右軸承中間截面處 在耐磨套軸中間截面處 當(dāng)量彎距圖 見(jiàn)（圖二i） 7.校核軸徑 軸徑 主動(dòng)軸可以簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁的示意圖為： 主軸的剛度驗(yàn)算如下： 通過(guò)試驗(yàn)得出，撓度不大于1mm，砂帶便不會(huì)跑偏。 撓度： 由《材料力學(xué)》公式： 所以 所以 所以，軸徑能達(dá)到工作時(shí)所要求的標(biāo)準(zhǔn)。 圖二 圖二（續(xù)） 3.4.3.耐磨套的選擇及安裝 作為本次設(shè)計(jì)中受力最大的部件，不僅承受來(lái)自砂帶的張緊力，還有本身的重力，同時(shí)還有來(lái)自刀具的向下壓力。所以在主軸的選擇上應(yīng)采用一根實(shí)心軸。由于一般的材料不能保證在落刀的壓力下，且在堅(jiān)硬的刀具面前不受到損壞，所以要選用超硬材料，但同時(shí)如果整體的材料采用超硬材料，必將把成本隨之提上去，由于在本身設(shè)計(jì)是沒(méi)有那么多的經(jīng)費(fèi)的，所以只好采用在一根普通的軸外面包一層特殊的材料做成的耐磨套，以保證在設(shè)備進(jìn)行切割的過(guò)程中不受到太大磨損。故主軸的材料為普通的45鋼，而耐磨套的材料則為低碳鋼。由于要保證耐磨套和主軸的同軸度，同時(shí)也要有一定的承載能力，所以在耐磨套的制作過(guò)程是比較麻煩的，除了正常的熱處理外，在最后還應(yīng)該有一次滲碳處理，以保證在工作過(guò)程有足夠的硬度才行。同時(shí)由于有配合精度和同軸度的要求，所以在制作時(shí)并不是采用整體式，而是分成幾段制作。這樣保證加工比較容易，同時(shí)也為在耐磨套和主軸配合時(shí)，便于裝夾。 選擇耐磨套時(shí)考慮到刀具的作用，其硬度要比刀具的高；不然會(huì)發(fā)生刀具把耐磨套切割的事情，并影響加工。因?yàn)槿绻湍ヌ咨嫌斜磺懈畹挠∮洠ㄐ喜郏┚陀袝?huì)使刀具切不下工件，而是把工件積壓到溝槽當(dāng)中。故耐磨套的材料為滲碳鋼。其個(gè)數(shù)由刀具的個(gè)數(shù)和加工的具體情況決定。 耐磨套的安裝圖如下： 其各個(gè)部分的作用： 擋圈是起耐磨套的定位作用； 耐磨套是起保護(hù)主軸、輔助加工的作用； 壓緊板是起緊固耐磨套的位置的作用； 主動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)刀具及工件運(yùn)動(dòng)完成加工。 刀具和耐磨套的配合，即實(shí)現(xiàn)了切割砂帶的工作，使刀具和主軸的磨損減小到最小，而且大大降低了成本。 3.4.4.刀具的選擇及安裝 在刀具分切方式的選用上，可選用圓刀分切，圓刀分切可分為切線分切和非切線分切。 切線分切為材料從上下兩圓盤刀的切線方向分切，這種分切對(duì)刀比較方便，上圓盤刀和下圓盤刀可根據(jù)分切寬度要求，很容易地直接調(diào)整位置。它的缺點(diǎn)是材料很容易在分切處發(fā)生漂移現(xiàn)象，所以精度不高，現(xiàn)在一般不用 非切線分切是材料和下圓盤刀有一定的包角，下圓盤刀落下，將材料切開(kāi)。這種分切方式可以使材料不易發(fā)生漂移，分切精度高。但是調(diào)刀不是很方便，下圓盤刀安裝時(shí)，必須將整軸拆下。圓刀分切適合分切比較厚的復(fù)合膜和紙張類。 所以分切方式選用圓刀分切的非切線分切。 由于砂帶上面的砂粒，硬度很高，一般的刀具對(duì)于它沒(méi)有什么用，而且非常容易磨損，所以在刀具的選擇上采用一種特殊的材料制成。如果用這種材料制成刀具，會(huì)使成本成倍增長(zhǎng)。所以在設(shè)計(jì)刀具時(shí)，采用在刀具的表面鑲上一層硬質(zhì)合金材料。在刀具總體設(shè)計(jì)時(shí)，我們考慮由于砂帶的寬度不一樣，同時(shí)再考慮裝卸方便的同時(shí)，我們只將刀片鑲嵌在擱套之間。砂帶的寬度要求是10—250mm之間，所以在制做擱套時(shí)，并不是每一個(gè)尺寸到要求做出來(lái)。我們采用一系列的不同尺寸的隔套，在不同尺寸要求下，只許將其組合而成，便可以達(dá)到要求的尺寸。 下圖為刀具的安裝圖： 其各個(gè)部分的作用如下： 裁斷刀起切割作用； 隔套是用來(lái)決定裁斷的寬度，用各個(gè)不同尺寸的隔套可以切割出不同尺寸的工件，使加工的范圍擴(kuò)大； 軸承是支持刀具的轉(zhuǎn)動(dòng)，使刀具的轉(zhuǎn)動(dòng)更順利、穩(wěn)定；刀具的轉(zhuǎn)動(dòng)是在落刀壓力的作用下跟著主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，是被動(dòng)的； 瑣緊螺母是用來(lái)壓緊隔套的，這樣作的目的是為了使刀具不會(huì)在落刀壓力下產(chǎn)生竄動(dòng)； 裝刀軸是用來(lái)裝刀具的； 支撐軸是用來(lái)支撐其他部分的，使其不會(huì)掉下。 4.軸承的選擇 由于軸承在本設(shè)備只受徑向力，沒(méi)有軸向力，所以選擇軸承的要求并不高，采取正向安裝。 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》：張緊軸的選用7005C/AC 主動(dòng)軸和擺動(dòng)軸選用6007 裝刀軸選用6250 5.汽缸的計(jì)算和選擇 本次設(shè)計(jì)中的刀具抬起和落下，以及砂帶的張緊都是自動(dòng)完成。而實(shí)現(xiàn)這個(gè)動(dòng)作的用的是汽缸。由于在切削的過(guò)程中，只是很短時(shí)間內(nèi)完成的，同時(shí)在減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度的前提下。實(shí)現(xiàn)高的勞動(dòng)效率。 由于落刀的壓力和張緊力都是已知的，因此可以算出所需要汽缸的內(nèi)徑，并通汽缸標(biāo)準(zhǔn)就找到能所需要的汽缸。 汽缸內(nèi)徑的計(jì)算如下： 由得： 由任務(wù)書可知：落刀壓力 由圖上可以測(cè)量：連接套到擺動(dòng)軸的距離為： 主動(dòng)軸到擺動(dòng)軸的距離為： 所以要達(dá)到500kgf的落刀壓力需要的汽缸推動(dòng)力為： 所以 取內(nèi)徑的汽缸。 6. 潤(rùn)滑和密封 潤(rùn)滑劑主要有固體潤(rùn)滑劑，潤(rùn)滑脂，液體潤(rùn)滑劑和氣體潤(rùn)滑劑等四類。潤(rùn)滑油的粘度是選擇潤(rùn)滑油的重要指標(biāo)之一。參考《機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)》下冊(cè)，選用液體潤(rùn)滑劑中的水或經(jīng)處理的液體，因?yàn)樗饕獞?yīng)用于防止油污染、如紡織、食品、藥品等機(jī)械。因?yàn)槭菨?rùn)滑油所以采用油杯潤(rùn)滑。系數(shù)K=v， 式中v-軸承圓周轉(zhuǎn)速， p-軸承的平均壓強(qiáng)。 因此選擇針閥油杯潤(rùn)滑。 根據(jù)軸承的高速旋轉(zhuǎn)，選擇膠密封，靠膠的浸潤(rùn)性，填充密封面的凸凹不平之處，固化后能起良好的密封作用，膠密封牢靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耐壓性好，對(duì)表面加工精度要求底，成本高，但耐溫條件差。 在安裝時(shí)兩油封之間要加滿潤(rùn)滑脂，以免與軸發(fā)生干磨擦。 7.裁斷機(jī)的操作方法 開(kāi)車前檢查機(jī)器有無(wú)異常，電源電壓是否正常。 裁斷機(jī)開(kāi)機(jī)前前須先啟動(dòng)張緊汽缸使張緊軸向前伸，檢查有無(wú)異?，F(xiàn)象和雜音。如設(shè)備完好，再啟動(dòng)電機(jī)和壓緊汽缸。 裁斷機(jī)工作過(guò)程中，要將門關(guān)上，防止有飛屑飛出，若需開(kāi)門檢查，必須將機(jī)器停止再進(jìn)行。 使用注意事項(xiàng) 1在運(yùn)轉(zhuǎn)當(dāng)中，不要把手放在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，應(yīng)注意機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)聲音是否諧調(diào)，若出現(xiàn)異?，F(xiàn)象要立即停車，并排除故障。 2定時(shí)檢查機(jī)器各緊固部位，是否有松動(dòng)，脫接現(xiàn)象。 3每隔一個(gè)月應(yīng)在各緊固部位涂潤(rùn)滑油。 結(jié)論 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是按照畢業(yè)設(shè)計(jì)要求，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，參照國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有同類產(chǎn)品，取其精華，棄其缺點(diǎn)，吸百家之長(zhǎng)，力求設(shè)計(jì)新穎、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用,通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，提高了我分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)了認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和吃苦耐勞、一絲不茍的治學(xué)態(tài)度，使自己能夠更加熟練地查閱國(guó)內(nèi)、外有關(guān)的技術(shù)資料、文獻(xiàn)，學(xué)會(huì)了如何調(diào)查、收集、整理第一手資料，在保留同類產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，運(yùn)用新工藝、新技術(shù)和新材料，大膽創(chuàng)新，以彌補(bǔ)同類產(chǎn)品的不足之處，使產(chǎn)品趨于更合理、更先進(jìn)、更優(yōu)化、更具有使用價(jià)值和良好的經(jīng)濟(jì)效益。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不僅掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的方法、步驟和技巧，同時(shí)也學(xué)會(huì)了查閱工具書和相關(guān)的參考文獻(xiàn)，以及如何編寫產(chǎn)品說(shuō)明書。在與指導(dǎo)老師和同學(xué)們的交流中，我學(xué)到了書本上學(xué)不到的知識(shí)，那就是作為一名工程技術(shù)人員踏入社會(huì)，專業(yè)知識(shí)固然重要，而嚴(yán)謹(jǐn)、仔細(xì)、精益求精的工作態(tài)度更重要。還有一點(diǎn)更深的體會(huì)就是無(wú)論做任何事情都要有一種精神——團(tuán)隊(duì)精神，只靠自己的力量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有合作才能達(dá)到互補(bǔ)的效果，才能真正創(chuàng)造出成果來(lái)。但是，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，那就是生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)太少，調(diào)研考慮不夠仔細(xì)，這就要求我在以后走上工作崗位時(shí)，應(yīng)虛心向工人師傅請(qǐng)教，多進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí)，以便在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)是能理論聯(lián)系實(shí)際，做到有根有據(jù)。 在即將結(jié)束大學(xué)本科階段的教育，我一定會(huì)發(fā)揚(yáng)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中塌實(shí)的作風(fēng)，不驕不躁，不管將來(lái)從事什么工作都會(huì)全身心投入。 致謝 經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的實(shí)踐鍛煉和學(xué)習(xí),尤其是在朱登潔老師的辛勤指導(dǎo)下今天終于完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。 經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我知道了要做好一個(gè)完整的設(shè)計(jì)要通過(guò)自已的努力實(shí)習(xí),收集資料,學(xué)習(xí)書籍,請(qǐng)教同學(xué)老師等,好多的途徑才能做好這個(gè)工作。在這次設(shè)計(jì)中朱老師多次給予理論指導(dǎo),并指點(diǎn)不足之處,使我的設(shè)計(jì)能力有了很大的進(jìn)步。在此我對(duì)朱老師以及其他給予幫助的老師同學(xué),表示真誠(chéng)的感激。 參考文獻(xiàn) 1 李華，李煥鋒.機(jī)械制造技術(shù).北京:高等教育出版社 2 魏俊民，周硯江.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京：中國(guó)防止出版社，1998 3 翟光亞.國(guó)產(chǎn)分切機(jī)的賦能設(shè)計(jì)與設(shè)備改造.電子元件與材料-2001年3期 4 單輝祖.《材料力學(xué)》.北京：高等教育出版社，2004.1 5 朱張校 .《工程材料》，（第三版）.北京：清華大學(xué)出版社,2000 6 趙松年，張奇鵬 .機(jī)電一體化機(jī)械設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996 7 王智江,江開(kāi)倫.鋁箔分切機(jī)直徑405mm雙支撐氣動(dòng)卷取脹軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).設(shè)備與工程2002年1月25日 8 卜炎.《機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)》上、下冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.12 9 梁景凱.機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999 10 張建民，唐水源等.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì),第2版.北京：高等教育出版社 2001 11 左健民.液壓與氣動(dòng)傳動(dòng).北京:機(jī)械工業(yè)出版社 12 邱宣懷.機(jī)械設(shè)計(jì),（第四版）.高等教育出版社 13 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