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广东麻将刨削牛头刨床的机构改造设计毕业设计
发表时间:2020-11-07 15:46

  针对传统牛头刨床的空行程和工作效率低这两个缺陷,采用机械传动方式,对牛头刨床进行机构改造设计。使改进后的牛头刨床既能恒力切削,又能是滑枕做匀速直线运动, 既能消除空行程,又能变单向切削为双向切削。不仅提高了工作效率,也降低了能耗, 而且机构简单,容易进行改造。 关键词:牛头刨床 单行程 空行程 双向刨削。 Abstract: simplifiedcalculation scheme equivalentstress vortexdedendum under uniforminternal ores sure broughtforward. Simulation has been carried out beingestablished 72 finite element models vortexbody fixedend..surface constraint differentinterior pres.. sures.The simplified formula obtainedthrough planning from simulatedresult.The research indicated distributionrules equivalentstress vortexdedendum differentparameters were basically identical exponentialdistribution along involuteangles linearrelationship vortexaddendum interiorpressures.There evidentdiference stressdistribution between endsegment vortextooth.which corresponds approximately1r/2 involuteangle,and restportion.The portion theoreticalinitial involute angle vortextooth endsegment had rapid changes stressconcentration vortextooth,the equivalent stress vortextoth can carriedout simplifiedcalculation segmentation.Large numbers livingexamples testified endsegm ent,there lesseror between simplifiedcalculation finiteelement simulation, maximumeror 5%.Key words:vortex machinery;vortex dedendum;equivalent stress;simplified calculation 目录 1、毕业设计(论文)选题审批表 2、毕业设计(论文)任务书 3、毕业设计(论文)评审表 4.毕业设计(论文)答辩记录 文摘„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 第一章绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 第二章设计方案的拟定 2.1 刨床整体和各部件的拟订和分析„„„„„„„„ 2.1.1工作原理与机构组成„„„„„„„„„„„„„ 2.1.2牛头刨床及其组成部分的名称和作用„„„ 13 2.1.3 牛头刨床的典型机构及其调整„„„„„„„„ 14 牛头刨床尺寸参数的确定„„„„„„„„„„„15 2.3 运动设计 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„29 B6050牛头刨床的传动系统„„„„„„„„„„31 第三章 系统和刀架的分析设计 42第四章 经济性分析 44第五章 结论和展望 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„46 参考文献 致谢 第一章 引言 “九五”期间在机械工业产值在全国工业中的比重超过25%,生产保持稳 定增长,为国民经济提供了大量可靠装备;先进制造技术得到大量采用,同时在高新技 术产业化方面取得重大进展;研制、制造重大、精密、成套装备的能力显著提高;全方 位、多层次的对外开放格局基本形成,机械产品出口的迅速增长,有力地支持了机械工 业乃至全国经济的发展;体制改革取得突破性进展,市场机制已在机械工业发展中起主 导作用,以建立现代企业制度为目标的国有企业改革稳步推进,民营企业、乡镇企业成 为机械工业发展的新兴力量。 “十五”期间是机械工业历史上发展最快、变化最迅速的时期。整个行业发展成 绩喜人,亮点频现:产出规模增长迅猛、发展环境显著改善、产业结构变化喜人、服务 质量明显提高。 多年来中国机械工业的高位运行,盈利能力的持续提升,为国民经济可持续发展 和综合国力的提高作出了无可替代的贡献。因此,大力发展机械工业,用先进的机械设 备去装备国民经济各部门,对促进中国国民经济和社会发展具有重大意义。 2008 年机械设备制造行业增长形势较好,投资继续保持较为快速的增长以及国民 经济的结构调整、技术改造都对机械制造行业产生了大量的市场需求,为机械设备制造 业的稳定增长提供了良好的产业环境。 虽然大力发展装备制造业已经成为全社会的共识,但是国内大多数重要机械制造装 备的高端先进化却不是中国制造,尤其是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平 的高档机床。它的大脑的心脏大部分却要从国外引进。所以以高效率高精度为代表的中 国制造机床不能没有创意,开发具有自主知识产权的“中国芯”迫在眉睫。而现有机床 很多都是低效率,精度不高的普通车床,因此改造普通车床提高其生产效率以及精度也 是一条可行的路。 传统的牛头刨床不论是机械传动式,还是液压传动式都只能做单向刨削,也就是滑 枕在一个往复运动当中只有一个方向是刨削行程,而回程是空行程,不做刨削。虽然靠 传动的急回特性可以缩短空行程的时间,但是也只是个改善,没有从根本上解决加工效 率低空耗大的问题。正因为有空行程和刨削力不均匀这两个致命的缺陷,导致牛头刨床 在实际生产中的应用受到很大限制。如果牛头刨床能消除空行程,变单向刨削为双向刨 削,同时提供稳定均衡的刨削力,会带来良好的经济效益和社会效益。根据传统牛头刨 床工作特征,实现双向刨削的技术难点:要解决滑枕往复运动提供一个始终相同的作用 力和等速运动;要提供能双向刨削的刨刀。 第二章 设计方案的拟定 2.1 刨床整体和各部件的拟定和分析 刨床 机械制造行业中,刨床占有一定的位置。它适合加工一些狭窄、细长的零件。如机床的 床身、箱体及其它零件上的平面、沟槽、成形面等。 (一)刨床的分类及型号 按刨床的结构特征可分为二类:牛头刨床、龙门刨床和插床。其应用范围各有不同。 如B6050 型,其中B 表示属刨床类,6 表示属牛头刨床组,0 表示属牛头刨床型,50 表示了该刨床最大行程的 1/10(即 500mm)。刨削加工能达到的精度等级为 IT9~ IT7,表面粗糙度Ra=6.3~1.6μm。 2.1.1 二、工作原理与结构组成 牛头刨床简介牛头刨床是用于加 工中小尺寸的平面或 直槽的金属切削机床, 多用于单件或小批量 牛头刨床外形图生产。 为了适用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工,要求主执行构件—刨刀能以数种不同 速度、不同行程和不同起始位置作水平往复直线移动,且切削时刨刀的移动速度低于空 行程速度,即刨刀具有急回现象。刨刀可随小刀架作不同进给量的垂直进给;安装工件 的工作台应具有不同进给量的横向进给,以完成平面的加工,工作台还应具有升降功能, 以适应不同高度的工件加工。 表明了牛头刨床的传动系统怎样把电动机的回转运动转变成刨刀的切削运动和工作台的进给运动。打开牛头刨床的外壳,对它的内部结构加以分析研究。装在电动机 的伸出轴端上的小皮带轮2,通过一组三角皮带3,驱动固定在轴I上的大皮带轮4, 再由轴 借助于摩擦离合器8,转动空套在轴 上的三联齿轮5、6、7,驱动花键轴 II 右端的三联滑移齿轮9、10、11(三联滑移齿轮是用来变换相啮合的齿轮对,以改变转速, 从而调整刨削速度的。图示为齿轮6 与10 相啮合),并由轴II 转动左端的三联滑移齿轮 12、13,14,驱动固定在轴III 上的三联齿轮15、16、17(图示为齿轮13 与16 相啮合), 再由固联于轴III 右端的齿轮18,驱动固定在轴IV 上的大齿轮19。由图1-2b 可见,在 大齿轮19 上,装有用销钉20 联接的滑块21,此滑块可绕销钉20 转动,并可在导杆22 的导槽中滑动(销钉 20 到大齿轮中心的距离可由图 1-2c 所示的机构进行调整),所以当 大齿轮转动时,便可借助滑块21 来拨动导杆22 绕固定支点(销钉23)左右摆动(同时导杆 下端的导槽与滑块24 之间可作相对滑动,以改变导杆的有效长度)。大齿轮每转一周, 导杆便往复摆动一次。又由于导杆的上端是用销钉25 与调整块26 相联的,而调整块又 在拧紧手柄 27 28上。所以当导杆 22 摆动时,滑枕 28 便沿着导轨 29 作前后往复运动。于是由图2 可知,安装在滑枕前端刀架30 上的刨刀31 便作切削运动 工作台32 由如下方式获得到适时的、间歇的进给运动。 在大齿轮19 的空心轴IV 上,固定着凸轮33。当轴IV 转动时,凸轮便推动滚子34 而使L 形推杆35 绕其轴VIII 往复摆动,于是推杆35 的另一端的扇形齿轮36 也往复摆 主执行机构动,以驱动空套在轴V 上的扇形齿轮37 摆动。又由于在扇形齿轮37 有一个棘爪38,所以当扇形齿轮 37 摆动时,棘爪 38 便间歇地拨动空套在轴 轮39转动一个角度,并遇过牙嵌离合器 40,使轴 带着其左端的圆锥齿轮47 间歇地 转动一个角度,以驱动与其相啮合的圆锥齿轮42,从而通过伸缩轴VI 使其另一端的圆 锥齿轮43 间歇地转动,再通过轴VII 上的圆锥齿轮44 和牙嵌离合器45,使螺杆46 歇地转动,以推动固联在工作台32 上的螺母 47 间歇地移动。这样,工作台 32 便沿着 滑轨 48 间歇地进行进给运动。切削运动和进给运动恰当地配合起来,便可实现其刨削 平面的功能。 由上述分析知,电动机是它接受外界输入能量的原动部分,刨刀和工作台(包括夹持 装置)是它的执行部分,从原动部分到执行部分之间所经过的一系列装置则是它的传动 部分。所以就其主体来说,这部机器是由原动部分、传动部分和执行部分三个组成部分 所构成的。广东麻将,我们还可以对多种机器进行类似的分析,由此知,任何一部完整的机器,其 主体都是由主动部分、传动部分和执行部分所组成的。 所示的牛头刨床由以下机构组成皮带传动(机构):小皮带轮 2、皮带 和和大皮带轮4(包括轴,轴承、机架等,下 齿轮机构:齿轮6和10(或13 和16,18 和19,36 和37 螺旋机构:螺杆46和螺母47。 摆动导杆机构:大齿轮19(包括销钉20),滑块21、导杆22,滑块24 凸轮机构:凸轮33和推杆35(包括滚子34) 棘轮机构:扇形齿轮37,棘爪38和棘轮39。 组成上述各机构用的皮带轮、皮带,齿轮、螺杆、螺母、滑块,导杆、凸轮,椎杆、棘爪、棘轮等,以及联接用的螺栓、销钉等,支承用的轴、机架等都叫做零件。离合器、 轴承等叫做部件或组件。 牛头刨床传动系统机构简图设计要求与技术条件 走刀速度总之一定好考虑第一刀的退和第二刀怎么进的交替过程牛头刨床操作规程 工件装卡完毕后,须先低速移动工作台,检查无碰撞和行程、换向等均无问题后,方可工作。 工作台运行及横梁升降不准同时进行。横梁每次下降后,应再上升少许,以消除丝杆螺母间隙。 工作台行程,一般不得少于全行程的三分之一,使用最长行程时,速度应低些,以使反向越位行程不大于100 毫米为宜。 工作台运行时绝对禁止站在工作台面上操作或做其他调正工作。主执行机构设计参考方案 参考方案各执行机构的协调设计(运动循环图) 执行构件刨刀和工作台间运动配合关系的圆环式运动循环图 主执行机构设计方案完成后,极位夹角θ 已知。确定上图中Φ 角,为凸轮机构提供 设计依据。 切削阻力线图及质心位置示意 切削阻力线图及质心位置示意曲柄长度调节机构部装图 档变速及转速图示意图10 档变速及转速图示意装图确定传动系统各轮齿数和模数,画出机构运动简图和转速图。 1.摇臂机构 摇臂机构安装在刨床内部,其作用是把电机传来的旋转运动变成滑枕的往复直线运 动。摇臂机构是由摇臂齿轮和摇臂等组成,如图8-39。摇臂的下端与支架相连;上端与 滑枕的螺母相连。摇臂的滑槽与摇臂齿轮上的偏心滑块相连。当摇臂齿轮由小齿轮带动 旋转时,偏心滑块带动摇臂绕支架中心左右摆动,使滑枕作往复直线运动。 刨削前,要调整滑枕的行程大小,使之略大于工件刨削表面长度。调整滑枕行程长度 的方法是改变摇臂齿轮上滑块的偏心位置,转动方头便可使滑块在摇臂齿轮的导向槽内 移动,从而改变其偏心距。偏心距越大,滑枕的行程越长。刨削前,还要根据工件的左 右位置来调节滑枕的行程位置。方法是先使摇臂停留在极右位置,松开锁紧手柄,用扳 手转动滑枕内的圆锥齿轮使丝杆旋转,从而使滑枕又移动到合适位置,然后拧紧手柄。 2.棘轮机构 棘轮机构的作用是将摇臂齿轮轴的旋转运动间歇地传递给横梁内的水平进给丝杆,使 工作台在水平方向做自动进给。图8-40 为棘轮机构工作原理示意图。 棘爪架空套在丝杆轴上,棘轮由键和丝杆相联。摇臂轴旋转时,通过齿轮转动,带动偏 心销,使连杆拉动棘爪架往复摆动。摇臂齿轮轴每转动一周,刨刀往返一次,棘爪架即 往复摆动一次。 棘爪架上装有棘爪,借弹簧压力使棘爪与棘轮保持接触。摇杆向前摆动时,棘爪的垂直 面推动棘轮;摇杆向后摆动时,棘爪的斜面从棘轮上滑过,而棘轮不动。因此棘爪架每 往复摆动一次,即推动棘轮向前转动若干齿,从而使工作台沿水平方向移动一定距离, 实现自动进给。改变棘爪的前后方向,即可改变工作台的进给方向。若将棘爪提起,则 棘爪与棘轮分离,自动进给停止,此时,可用手动进给。工作台进给量的大小,可通过 调整棘轮罩的位置,即使棘轮罩遮住棘爪摆动范围内的部分棘齿,改变棘爪每次拨动的 有效齿数进行改变。调节进给量的另一种方法是改变偏心销的偏心距离,偏心距小,则 每次棘爪每次拨动的齿数少,进给量就小;反之进给量就大。刨削加工的主运动为刨刀 的直线运动,刨削为单向加工,向前为加工行程,返回为空程。刨刀每次返回后,工作 做横向的间歇移动是进给运动。 2.1.2 牛头刨床及其组成部分的名称和作用 如图8-38 是B6050 型牛头刨床的外行图 牛头刨床主要由床身、滑枕、刀架、工作台、横梁、底座等组成。主要组成部分的名称 和作用如下: 床身它用来支承刨床各部件。其顶面燕尾形导轨供滑枕作往复运动用,垂直面导轨供工作台升降用,床身内部安装有传动结构。 刀架用于夹持刨刀。摇动上端刀架手柄,可使刨刀上下移动;松开转盘上的螺母,将转盘扳转一定角度,可实现斜向进给。滑板上还安装有可偏转的刀座。抬刀板 可以绕刀座横轴向上抬起,刨刀在返回行程时,抬刀板抬起,减少刨刀与工件的 摩擦。 工作台用来安装工件。它可以随横梁作上下调整运动,也可沿横梁作水平方向的移动和进给运动。 2.1.3 牛头刨床的典型机构及其调整 B6050牛头刨床的传动系统 1、2—滑动齿轮组 3、4—齿轮 5—偏心滑块 7—下支点8—滑枕9—丝杠 10—丝杠螺母 11-手柄 12-轴 13 14-锥齿轮 B6050 牛头刨床的传动系统如图1 所示,其典型机构及其调整概述如下。 (1)变速机构 如图1 的变速机构由1、2 两组滑动齿轮组成,轴有32=6 种转速, 使滑枕变速。 (2)摆杆机构 摆杆机构中齿轮3 带动齿轮4 转动,滑块5 绕下支点7转动,于是带动滑枕8 作往复直线)行程位置调整机构 松开手柄 11,转动轴 12,通过 13、14 锥齿轮转动丝杠 由于固定在摆杆6上的丝杠螺母10 不动,丝杠9 带动滑枕8 改变起始位置。 (4)滑枕行程长度调整机构 滑枕行程长度调整机构见图 2。调整时,转动轴 1,通过 锥齿轮5、6,带动小丝杠2 转动使偏心滑块7 移动,曲柄销3 带动偏心滑块7 改变偏 心位置,从而改变滑枕的行程长度。 轴(带方榫)2—小丝杠 3—曲柄销 4—曲柄齿轮 5、6—锥齿轮 7-偏心滑块 滑枕往复运动速度的变化(5)滑枕往复直线运动速度的变化 滑枕往复运动速度在各点上都不一样,见图3。其 工作行程转角为α,空行程为β,α>β,因此回程时间较工作行程短,即慢进快回。 (6)横向进给机构及进给量的调整 横向进给机构及进给量的调整如图4 所示。齿轮2 中的齿轮4是一体的,齿轮2 带动齿轮1 转动,连杆3 摆动棘爪4,拨动棘轮5 转一个角度,实现横向进给。反向时,由于棘爪后面是斜的,爪内弹簧被压缩,棘爪从棘轮顶滑过,因此工作台的自动进给是间歇的。 B6050牛头刨床运动及调整 1、2—齿轮 3—连杆 4—棘爪 5—棘轮 7—棘轮护盖工作台横向进给量的大小取决于滑枕每往复一次时棘爪所能拨动的棘轮齿数。因此调整 横向进给量,实际是调整棘轮护盖7 的位置。横向进给调整量的范围为0.33mm~3.3mm. 2.2 牛头刨床尺寸参数的确定 2.3 运动设计 B6050 型牛头刨床的设计参数 主运动参数主运动是指:将切屑切下来所需要的最基本的运动。主运动由电动机经减速装置将运动传给主轴,通过变换车头箱外的手柄位置,可使箱内不同的齿轮啮合,从 而主轴得到各种转速,主轴通过卡盘使工件作旋转。所以,对于主运动是回转运动的机 床,主轴转速即为主运动参数 显然,普通车床车削时,工件的旋转运动即是主运动。 主轴转速 与切削速度 ,有如下关系:=口/( 式中:n一转速(r/nitn)一切削速度(m/n~n);d一工件(或刀具)直径(m)。对于主运 动是直线运动的机床,如插床或牛头刨床,主运动参数则是插刀或刨刀的每分钟往复次 数(次/分)。我们知道:用户的要求是机束岗十的依据。根据各 自用户的不同要求,设计和制造出各种各样的机床新品种,这些不同品种的机床,其主 运动参数都有不同的要求。实践中知 工作物材料的性质有软有硬;工作物的尺寸有大 有小。因而,车制时车头的转动应有快有慢,即尺寸大的或材料硬度高的工作物应选慢 速;而尺寸小的或材料硬度低的工作物要选择快速车削。 这样,为适应多种零件加工而设计制造的通用机床,通常主轴就需要进行变速,因而就 需要确定它的变速范围,即确定最低转速与最高转速。如果采用分级变 速,则还应确定转速级数。(1)最低和最高转速nmm和n一的确定确定 要是根据试验研究,向实际调查和比较同类型机床,考虑技术发展情况再经过分析加以确定。前面提到:实际操作中,对尺寸大的或材料硬度高的工件,应取慢速切削;而工 件尺寸小的或材料硬度低的则应选择高速进行切削。又依据公式(1),可知:n 一/(nd。)变速范围:咒=n一/n(2) 沏削速度值的确定 切削速度是指:车刀在一分钟内车削工件表面的直线长度(m /~lin)。显然,切削速度与刀具材料工件材料进给量和切深等因素都有关,其中 以刀具材料和工件材料对切削速度的影响最大 因此,切 速度 值的确定,就应考虑 多种工艺的需要。通常,我们是通过切削试验,并查阅切削用量手册,以及进行生产调 查来得到切削速度 的数值。关于d一和d~ 的取值。对于普通车床,如用D一表示床 身上最大回转直径(即主参数) ,通常可取d一 0.5~0.6D一,dlnin一0.2—0.25d 一;对于摇臂钻床,如用D~表示最大钻孔直径(即主参数) ,通常可取d~ 0.2~0.25d一。应特别注意到:计算mm和 一时,不是把一切可能出现的 入n~公式中,而是要在实际使用情况下,在采用的一时,所常用的d值中较小的数值。 同样,在nmm的计算中,也是在实际使用情况下,所采用的 时,常用的d值中较大的那 个数值。 (2)主轴转速数列 若采用分级变速,则还须确定转速级数。如:有一台机床,其分级变速机构共有Z级, 其中nI= 今欲在此机床上加工某一工件,,已知加工该工件所需的最有利的切削速度为 相应的转速为n。如果机床上分级变速中的某一级转速恰好等于 ,这是理想的情况。但是,在实际操作中,更多 的情况是不能恰好得到这个转速,而是处于某两级转速 +1c这样,在实际操作中,如果采用较高的转速 +I,必将提高切削速度,刀具的耐用度将要降低。 为了不降低刀具耐用度,以采用较低的转速ni为宜。这时转速的损失为n一 相对转速损 +1假定工件的直径、进给、切深等其他条件均不变的情况下,那么,转速的损失就反映了 生产率的损失对于通用机床,如果要每个转速的使用机会相等,那就须使最大相对转速 损失 +】=常数((~nst)或nj/n~+l=常数=1/可知,任意两级转速之间的关系应为:+t=nj? (5)这就是说,机床的转速应按几何级数分级,公比为。 各级转速成等比数列排序:=一】 xl慨(7)变速范围为: 】对于刨床、插床等类机床,等比数列同样适用于直线往复主运动的往复次数数列。 进给运动参数进给运动是指:使金属层不断被切削掉的运动。通用车床在车削时, 刀具的走刀运动即进给运动。实现这些运动的执行件是机床部件的主轴及大、中拖 板。进给运动是由主轴开始的,虽然动力是由电动机传来,但因纵向、横向进给量都是 以主轴每转是多少毫米计算;车螺纹时,是以主轴一刀具走一个螺距计算,所以进给运 动是以主轴开始,主轴将运动经过许多零件(如皮带轮、齿轮、丝杠和螺母等),而传给 大拖板(自动进给作纵向移动)、中拖板(自动作横向移动)。 进给运动参数是对进给量的描述。大部分机床的进给量是用工件每转一周,车刀向工件 所移动的距离(rreCr)来表示。这类机床有:车床、钻床、镗床、滚 齿机等。对于进给量的变化只影响生产率的机床,为使相对损失为一定值,进给量的数 列也应取等比数列。例如:1粥型镗床的进给数列是:0、05、0、07、0.10、0、13、0.19、 0.27、0.37、0、52、0.74、1.03、1.43、2.05、2.9、 5.7、8、11.1、16共l8级,公比‘。:1.4 (1)刨床、插床等作直线往复运动的机床,则是以每一往复的位移来表示。为使进给机 构简单而采用间歇进给的棘轮机构,进给量由每次往复转过的齿数(1、2、3)而定, 这就不是等比数列而是等差数列了 (2)铣床和磨床,由于使用的是多刃刀具,进给量常以每分钟的位移量表示,单位为 rreCrrhn 与前面所述进给量用工件或刀具每转的位移表示,单位为n.m/r, 显然有别。 (3)供大量生产用的自动和半自动车床,常用交换齿轮来调整进给量,可以不按一定的 规则,而用交换齿轮选择最有利的进给量。.【比外,还应指出:用普通车床车制螺丝

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