機械專業(yè)卷板機設(shè)計論文

1、 .PAGE64 / NUMPAGES641 緒論11 概述機械制造業(yè)是我國制造業(yè)最重要的組成部分，是國家的國民經(jīng)濟命脈，也是增強國家競爭力的基礎(chǔ)。機械制造業(yè)的規(guī)模和水平是反映國家綜合經(jīng)濟實力和科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志，因此非常值得重視和研究。 卷板機作為板材加工的特殊機器，它在機械工業(yè)基礎(chǔ)加工中占有重要的地位。卷板機是安裝單位設(shè)備預(yù)制經(jīng)常試用的設(shè)備。卷板機是一種將金屬板材彎成筒形 、弧形 、錐形或其他形狀制件的通用設(shè)備，根據(jù)三點成圓的原理，利用工作輥相對位置變化和旋轉(zhuǎn)運動使板材產(chǎn)生連續(xù)的塑性變形，以獲得預(yù)定形狀的制件。卷板機由于使用的領(lǐng)域不同，種類也不同。國外一般以工作輥的配置方式來劃分。

2、國普遍以工作輥數(shù)量與調(diào)整形式等為標(biāo)準(zhǔn)實行混合分類。一般分為：三輥卷板機(包括對稱式三輥卷板機、非對稱式三輥卷板機、水平下調(diào)式三輥、傾斜下調(diào)式三輥卷板機、弧形下調(diào)式三輥卷板機和垂直下調(diào)式三輥卷板機等)、四輥卷板機、特殊用途卷板機（有立式卷板機、多輥卷板機、船用卷板機、椎體卷板機、雙輥卷板機和多用途卷板機等）。按卷制溫度不同可分為冷卷 、熱卷與溫卷。從傳動上分機械式和液壓式。從卷板機的發(fā)展上說，上輥萬能式最落后，水平下調(diào)式略先進，弧線下調(diào)式最高級。三輥弧線下調(diào)式是型彎機的發(fā)展方向。不同的用戶應(yīng)該根據(jù)自己的具體試用情況，選擇合理性價比的機型來滿足自己的生產(chǎn)需要。不需要預(yù)彎板端的工件可選擇性價比較高的

3、對稱上調(diào)式三輥卷板機；薄板小筒件可選擇三輥全驅(qū)動的弧線下調(diào)式或水平下調(diào)式三輥卷板機；卷制中等厚度板材工件可選擇性價比較高的上輥十字移動式三輥卷板機或水平下調(diào)式三輥卷板機；卷制厚壁大型筒件則水平下調(diào)式三輥卷板機是理想的結(jié)構(gòu)形式。1.2 卷板機的原理1.2.1 卷板機的運動形式卷板機的運動形式可以分為主運動和輔運動兩種形式的運動。主運動是指構(gòu)成卷板機的上輥和下輥對加工板材的旋轉(zhuǎn)、彎折等運動，主運動完成卷板機的加工任務(wù)。輔運動是卷板機在卷板過程中的裝料、下料與上輥的升降、翹起以與倒頭架的翻轉(zhuǎn)等形式的運動。該機構(gòu)形式為三輥對稱式,上輥在兩下輥中央對稱位置作垂直升降運動,通過絲桿絲母蝸桿傳動而獲得,兩下

4、輥作旋轉(zhuǎn)運動,通過減速機的輸出齒輪與下輥齒輪嚙合,為卷制板材提供扭矩。 圖1.1 三輥卷板機工作原理圖 由圖1.1：主運動指上輥繞O1，下輥分別繞O2、O3作順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)。輔運動指上輥的上升或下降運動，以與上輥在O1垂直平面的上翹、翻邊運動等。1.2.2 彎曲成型的加工方式在鋼結(jié)構(gòu)制作中彎制成型的加工主要是卷板（滾圓）、彎曲（煨彎）、折邊和模具壓制等幾種加工方法。彎制成型的加工工序是由熱加工或冷加工來完成的。滾圓是在外力的作用下，使鋼板的外層纖維伸長，層纖維縮短而產(chǎn)生彎曲變形（中層纖維不變）。當(dāng)圓筒半徑較大時，可在常溫狀態(tài)下卷圓，如半徑較小和鋼板較厚時，應(yīng)將鋼板加熱后卷圓。在常溫狀態(tài)下進

5、行滾圓鋼板的方法有：機械滾圓、胎模壓制和手工制作三種加工方法。機械滾圓是在卷板機（又叫滾板機、軋圓機）上進行的。在卷板機上進行板材的彎曲是通過上滾軸向下移動時所產(chǎn)生的壓力來達到的。它們滾圓工作原理如圖1.2所示。a） b） c）a）對稱式三輥卷板機 b）不對稱式三輥卷板機 c）四輥卷板機圖1.2 滾圓機原理圖用三輥彎（卷）板機彎板，其板的兩端需要進行預(yù)彎，預(yù)彎長度為0.5L（30-50）mm(L為下輥中心距）。預(yù)彎可采用壓力機模壓預(yù)彎或用托板在滾圓機預(yù)彎（圖1.3） a） b） a）用壓力機模壓預(yù)彎 b）用托板在滾圓機預(yù)彎圖1.3 鋼板預(yù)彎示意圖1.3 卷板機的發(fā)展趨勢加入WTO后我國卷板機工

6、業(yè)正在步入一個高速發(fā)展的快道，并成為國民經(jīng)濟的重要產(chǎn)業(yè)，對國民經(jīng)濟的貢獻和提高人民生活質(zhì)量的作用也越來越大。預(yù)計“十五”期末中國的卷板機總需求量為600萬輛，相關(guān)裝備的需求預(yù)計超過1000億元。到2010年，中國的卷板機生產(chǎn)量和消費量可能位居世界第二位，僅次于美國。我國從上世紀(jì)70年代初期，開始了卷板機的專業(yè)化生產(chǎn)，但早期的機械傳動式三輥卷板機結(jié)構(gòu)簡單，不能進行板材端部預(yù)彎。上世 紀(jì) 80年代 ，國產(chǎn)卷板機多數(shù)采用三輥對稱結(jié)構(gòu)，雖然結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，但在卷制板材時 ，剩余直邊較大(為兩下輥中心距之半)，尤其是卷制大規(guī)格板材時，原材浪費嚴(yán)重、工效低。隨著我國化工、鍋爐、壓力容器等行業(yè)向大型化發(fā)

7、展，卷板機正向加工對象為厚板、特厚板強度板、復(fù)合板等的大型、特大型水平三輥卷板機方向發(fā)展。同時，由于剩余直邊短、節(jié)省材料、成形精確、效率高，大型四輥卷板機也將得到發(fā)展。 在今后的工業(yè)生產(chǎn)中，卷板機會一直得到很好的利用。它能節(jié)約大量的人力物力用以彎曲鋼板?？梢哉f是不可缺少的高效機械。時代在發(fā)展，科技在進步，國民經(jīng)濟的高速發(fā)展將對這個機械品種提出越來越高的要求，將促使這個設(shè)計行業(yè)的迅速發(fā)展。2 方案的論證與確定2.1 方案的論證2.1.1 方案1 雙輥卷板機雙輥卷板機的原理如圖2.1所示：2.1 雙輥卷板機工作原理圖上輥是鋼制的剛性輥，下輥是一個包有彈性的輥，可以作垂直調(diào)整。當(dāng)下輥旋轉(zhuǎn)時，上輥與送

8、進板料在壓力作用下，壓人下輥的彈性層中，使下輥發(fā)生彈性變形。但因彈性體的體積不變，壓力便向四面?zhèn)鬟f，產(chǎn)生強度很高，但分布均勻的連續(xù)作用的反壓力，迫使板料與剛性輥連續(xù)貼緊，目的是使它隨著旋轉(zhuǎn)而滾成桶形。上輥壓人下輥的深度，既彈性層的變形量，是決定所形成彎曲半徑的主要工藝參數(shù)。根據(jù)實驗研究，壓下量越大，板料彎曲半徑越?。坏?dāng)壓人量達到某一數(shù)值時，彎曲半徑趨于穩(wěn)定，與壓下量幾乎無關(guān)，這是雙輥卷板機工藝的一個重要特征。雙輥卷板機具有的優(yōu)點：1.不必端頭彎曲，加工速度快；2.在一次行程中有做高精度成型的可能；3.板坯即使是經(jīng)過沖孔、切口、起伏成型等加工，也不致產(chǎn)生折裂與不規(guī)則翹曲等；4.不產(chǎn)生皺折，不在

9、制件表面造成劃痕；5.如果把棍輪的壓下量取大，即使倆棍輪的間距有所變動而制件的直徑也不發(fā)生變化，因此設(shè)備精度不是很高也行，使用的是簡單的裝置等等。另一方面，二棍卷板機的缺點是:1.由于相對于制件直徑的每一個變化都需要制作導(dǎo)向輥輪，故不適于多品種小批量生產(chǎn)； 2.不能做厚板的加工（最大加工板料6-9mm）。2.1.2 方案2 三輥卷板機三輥卷板機是目前最普遍的一種卷板機。利用三輥滾彎原理，使板材彎曲成圓形，圓錐形或弧形工作。1. 對稱式三棍卷板機結(jié)構(gòu)與特點對稱式三棍卷板機，由工作輥、機架、傳動系統(tǒng)和機座等組成。通常兩個下輥為主動輥，相對于上輥作對稱布置，上輥為從動輥，可垂直調(diào)節(jié)，所以也稱對稱上調(diào)

10、式三棍卷板機。機器一側(cè)安裝有傾倒軸承，稱為機器的傾倒側(cè)，另側(cè)安裝有傳動系統(tǒng)，稱為機器的傳動側(cè)。除去全機械傳動的對稱式三棍卷板機，還有半液壓半機械傳動的對稱式三棍卷板機。傳動側(cè)的翹起機構(gòu)和傾倒側(cè)的軸承傾倒機構(gòu)均是為方便卸下卷制成形的筒件。通過傾倒機構(gòu)能把軸承體傾倒85-90，翹起機構(gòu)可把上工作輥翹起1-3。在中小型對稱式三棍卷板機多采用手動傾倒機構(gòu)和手動翹起機構(gòu)。在大型的對稱式三棍卷板機中，大多采用液壓驅(qū)動的翹起機構(gòu)傾倒機構(gòu)。結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，質(zhì)量輕、易于制造、維修、投資小、兩側(cè)輥可以做的很近。形成較準(zhǔn)確，但剩余直邊大。一般對稱三輥卷板機減小剩余直邊比較麻煩。2. 不對稱三輥卷板機特點剩余邊小，結(jié)

11、構(gòu)簡單，但坯料需要調(diào)頭彎邊，操作不方便，輥筒受力較大，彎卷能力較小。所謂理論剩余直邊，就是指平板開始彎曲時最小力臂。其大小與設(shè)備與彎曲形式有關(guān)。如圖2.2所示： 圖2.2 三輥卷板機工作原理圖對稱式三輥卷板機剩余直邊為兩下輥中心距的一半。但為避免板料從滾筒間滑落，實際剩余直邊常比理論值大。一般對稱彎曲時為板厚620倍。由于剩余直邊在校圓時難以完全消除，所以一般應(yīng)對板料進行預(yù)彎，使剩余直邊接近理論值。不對稱三輥卷板機，剩余直邊小于兩下輥中心的一半，如圖2.2所示，它主要卷制薄筒（一般在323000以下）。2.1.3 方案3四輥卷板機其原理如圖2.3 圖2.3 四輥卷板機 它有四個輥，上輥是主動輥

12、，下輥可上下移動，用來夾緊鋼板，兩個側(cè)輥可沿斜線升降，在四輥卷板機上可進行板料的預(yù)彎工作，它靠下輥的上升，將鋼板端頭壓緊在上、下輥之間。再利用側(cè)輥的移動使鋼板端部發(fā)生彎曲變形，達到所需要。它的特點是：板料對中方便，工藝通用性廣，可以校正扭斜，錯邊缺陷，可以既位裝配點焊。但滾筒多。質(zhì)量體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。上下輥夾持力使工件受氧化皮壓傷嚴(yán)重。兩側(cè)輥相距較遠，對稱卷圓曲率不太準(zhǔn)確，操作技術(shù)不易掌握，容易造成超負荷等誤操作。2.2方案的確定通過上節(jié)一般小型卷板機結(jié)構(gòu)特點的分析，根據(jù)各種類型卷板機的特點，再根據(jù)三輥卷板機的不同類型所具有的特點，最后形成本設(shè)計方案，502000對稱上調(diào)三輥卷板機。雙輥卷板機

13、不需要預(yù)彎、結(jié)構(gòu)簡單，但彎曲板厚受限制，只適合小批量生產(chǎn)。雖然三輥卷板機不能預(yù)彎，但是可以通過手工或其它方法進行預(yù)彎。2.3本章小結(jié) 通過幾種運動方案的分析，雙輥卷板機雖然不需要預(yù)彎，但只適合小批量生產(chǎn)，而且彎曲板厚受限制。四輥卷板機通用性廣，但其質(zhì)量體積大而且操作技術(shù)不易掌握。對稱三輥卷板結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、質(zhì)量輕、易于制造等優(yōu)點。經(jīng)過相比較下最終決定采用三輥卷板機。3 傳動設(shè)計對稱上調(diào)式三輥卷板機如圖3所示：它是以兩個下輥為主動輪 ，由主動機、聯(lián)軸器、減速器與開式齒輪副驅(qū)動。上輥工作時，由于鋼板間的摩擦力帶動。同時作為從動軸，起調(diào)整擠壓的作用。由單獨的傳動系統(tǒng)控制，主要組成是：上輥升降電動機、

14、減速器、蝸輪副、螺母。工作時，由蝸輪副轉(zhuǎn)動蝸輪螺母，使螺桿與上輥軸承座作升降運動。兩個下輥可以正反兩個方向轉(zhuǎn)動，在上輥的壓力下下輥經(jīng)過反復(fù)的滾動，使板料達到所需要的曲率，形成預(yù)計的形狀。3.1 傳動方案的分析與確定卷板機傳動系統(tǒng)分為兩種方式：齒輪傳動和皮帶傳動。皮帶傳動方式具有傳動平穩(wěn)，噪音下的特點，同時以起過載保護的作用，這種傳動方式主要應(yīng)用于具有一個主動輥的卷板機。齒輪傳動方式具有工作可靠，使用壽命長，傳動準(zhǔn)確，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，功率和速度適用圍廣等特點。所設(shè)計的是三輥卷板機，具有兩個主動輥，而且要求結(jié)構(gòu)緊湊，傳動準(zhǔn)確，所以選用齒輪傳動。3.2 主傳動系統(tǒng)的確定鑒于上節(jié)的分析，考慮到所設(shè)計

15、的是三輥卷板機，具有兩個主動輥，而且要求結(jié)構(gòu)緊湊，傳動準(zhǔn)確，所以選用齒輪傳動。傳動系統(tǒng)如圖3.2所示：圖3.2傳動系統(tǒng)所以選用了圓柱齒輪減速器，減速器通過聯(lián)軸器和齒輪副帶動兩個下輥工作。3.3副傳動系統(tǒng)的確定為調(diào)整上下輥間距，由上輥升降電動機通過減速器，蝸輪副傳動蝸輪螺母，使螺桿與上輥軸承座升降運動，為使上輥、下輥軸線相互平行，有牙嵌離和器以備調(diào)整，副傳動系統(tǒng)如圖3.2所示。需要卷制錐筒時，把離和器上的定位螺釘松開，然后使蝸輪空轉(zhuǎn)達到只升降左機架中升降絲桿的目的。3.4本章小結(jié)收集資料對各種運動方式進行分析，在結(jié)合三輥卷板機的運動特點和工作的可靠性，最后主傳動采用齒輪傳動，副傳動采用蝸輪蝸桿傳

16、動。4 動力設(shè)計4.1 主電機的選擇和計算4.1.1 上下輥的參數(shù)選擇計算1. 已知設(shè)計參數(shù)：加工板料：Q235-A 屈服強度：s=235MPa 抗拉強度：b=420MPa輥材：55 Mn 屈服強度：s=930MPa 抗拉強度：b=1080MPa硬度：HBS229HB板厚：s=50mm 板寬：b=2000mm 滾筒與板料間的滑動摩擦系數(shù)：m=0.18 滾筒與板料間的滾動摩擦系數(shù)：f =0.8（冷卷）無油潤滑軸承的滑動摩擦系數(shù)：=0.06板料截面形狀系數(shù)：K1=1.5 （矩形）板料相對強化系數(shù)：K0=11.6 （A3鋼） 板料彈性模量： E=2.06105MPa卷板速度：V=3.5 m/min2

17、. 確定卷板機基本參數(shù)下輥中心矩：t=(1214)s =750mm 上輥直徑：下輥直徑：上輥軸直徑：下輥軸直徑：最小卷圓直徑：4.1.2 主電機的功率確定1）板料變形的基本參數(shù) R=1300mm2）板料由平板開始彎曲時的初始彎矩M1 (式4.1)其中W為板材的抗彎截面模量： (式4.2) 3）板料變形的最大彎矩M (式4.3)4） (式4.4) 上輥受力： (式4.5) 下輥受力： (式4.6)5）消耗于摩擦的摩擦阻力矩 (式4.7) 6）板料送進時的摩擦阻力矩 (式4.8) 7）拉力在軸承中所引起的摩擦阻力矩 (式4.9) 8）卷板機空載扭矩空載扭矩與主動輥、板材以與聯(lián)軸節(jié)的重量有關(guān)，一般忽

18、略不計。9）卷板機送進板料時的力矩 (式4.10)10）卷板時板料不打滑的條件： (式4.11)，所以滿足。11）驅(qū)動功率：(式4.12) (式4.13)41.3主電機的選擇：由計算，考慮工作機的安全系數(shù)，電動機的功率選55kw。通過計算和查閱資料決定選擇電動機型號如下（表4.1 、表4.2）：表4.1 主電動機的選擇電動機型號功率kM55轉(zhuǎn)速r/min740表4.2 輔助電動機的選擇電動機型號功率kM18.5轉(zhuǎn)速r/min718結(jié)論：綜合考慮到生產(chǎn)中應(yīng)用的經(jīng)濟性，通過計算選定卷取機構(gòu)選Y315S-8型電動機來提供給卷板機卷取動力，上輥壓下機構(gòu)選型電動機來提供給卷板機上輥壓下動力。4.2上輥的

19、設(shè)計計算校核上輥卷板示意圖如下圖4.1所示。圖4.1上輥卷板示意圖 = 1 * GB3 上輥承受工作應(yīng)力均布載荷的集度 （式4.14） =600N/mm1）當(dāng)板料置與輥子中間時其受力圖、剪力圖與彎矩圖如圖4.2。則 圖4.2 受力圖，剪力圖，彎矩圖2）當(dāng)板料偏置一端時其受力，剪力與彎矩如圖4.3所示在AC段 在CD段在DB段當(dāng)時，M最大為693.31KNm則圖4.3 受力圖，剪力圖，彎矩圖上輥為55Mn2優(yōu)質(zhì)合金鋼，其許用應(yīng)力。因為中置卷板和偏置卷板最大工作應(yīng)力均小于許用應(yīng)力，所以卷制3+24鈦鋼復(fù)合板（Ti+16MnR）應(yīng)該安全。又因為偏置卷板最大應(yīng)力小于中置卷板最大應(yīng)力，所以最好偏置卷板。

20、 = 2 * GB3 卷簡長度一定外徑與板厚的關(guān)系卷筒長度一定，卷筒外徑與板厚的關(guān)系由式4.15來表示。 （式4.15）式中：下棍直徑d為425 mm；復(fù)合板筒外徑為2600 mm；卷制筒體外徑為660mm厚度為50mm。將數(shù)據(jù)代入公式計算得 = 3 * GB3 卷簡直徑一定卷筒長度與板厚的關(guān)系卷筒直徑一定，卷筒長度與板厚的關(guān)系由式4.16來表示。 （式4.16）式中：t2為357 mm；工件長度為2000 mm；上輥長度L為2500 mm；卷筒長度為2000 mm。將所列數(shù)據(jù)代人公式4.16計算得ts=412 mm = 4 * GB3 卷簡長度一定材料的的直徑與板厚的關(guān)系卷筒長度一定材料的直

21、徑和與板厚的關(guān)系由式4.17來表示。 （式4.17）式中紫銅屈服極限為182Mpa；鈦鋼屈服極限為408.4MPa；為41.2mm，將所列數(shù)據(jù)代入公式4.17中計算得=27.5mm。即卷制的鈦鋼復(fù)合板時，可卷板厚為27.5mm。因為2727.5，所以該設(shè)備可以滿足此規(guī)格的鈦鋼復(fù)合板的卷制。 = 5 * GB3 輥子材料選擇卷板機輥子要求有高強度與良好的塑性和韌性，結(jié)合以往經(jīng)驗與生產(chǎn)實際，現(xiàn)選擇55Mn2,因為這種材料經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后鋼的組織為回火索氏體，其中滲碳體呈粒狀分布，具有較高韌性,能滿足高強度與良好的塑性韌性要求.4.3 卷筒的壁厚卷筒的壁厚可以通過卷取前后鋼板質(zhì)量不變來進行計算，在卷取過

22、程中卷筒的壁厚逐漸減小。4.3.1 鋼板理論簡體半徑R和上輥壓下量h之間的關(guān)系鋼板在加工過程中，曲率的控制是通過調(diào)整壓下量來實現(xiàn)的。由研究可知，板材在對稱式三輥卷板機上卷取完成時，上輥的壓下量和圓筒半徑的關(guān)系為：，其中a和b為系數(shù)。因為h和R之間的關(guān)系是隱函的，所以這樣的關(guān)系式在實際生產(chǎn)中并不實用。圖 4.4 理論半徑R和上輥壓下量h的關(guān)系下面建立了一個簡單的模型。暫不考慮鋼板回彈并假設(shè)鋼板厚度很薄，可以近似忽略不計。進行具體分析：如圖4.4所示，以兩下輥的上切線為 X軸，上輥運動方向為Y軸，卷板圓筒中心A在該坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為(O，R一h )， 左下輥中心的坐標(biāo)為(一L2，一 2)上輥和下輥中

23、心連線的距離為由兩點間的距離表達式可得： （式4.18）整理可得算式： （式4.19）4.3.2 一次進給對稱卷板的驗算在卷制過程中，通常盡量設(shè)定較少進給次數(shù)，如一次進給完成卷制加工，自然有高的生產(chǎn)率，但精度相對會下降。在給定工件參數(shù)的條件下，能否一次進給完成卷制加工，除看精度外，還需要檢驗鋼板是否變形量過大，防止造成材料損傷，通?？刂仆獠坷w維伸長率不得太于5；需驗證上輥施加彎曲力是否大于設(shè)備的最大承受力，設(shè)備的最大承受力一般取卷板機標(biāo)稱壓力的0.8倍；此外還需要判斷所需電機功率是否小于卷板機電機額定功率。最后檢查鋼板是否打滑，鋼板滾卷彎曲時外部纖維受拉，部纖維受壓。變形的大小與卷曲曲率和鋼板

24、厚度成正比。一般情況下，外部纖維伸長變形率滿足關(guān)系式： （式4.20）式中：R。 多次卷制時前一次卷成的曲率半徑。通過研究，發(fā)現(xiàn)卷取過程中鋼板受到上輥的壓力F 可表示為： （式4.21）式中：M卷板最大變形彎矩N，mm； （式4.22） 形狀系數(shù)； 材料相對強化系數(shù)； 進行彎曲時板件的相對曲率半徑；Rl= R T； （式4.23）板材的抗彎截面模量，； （式4.24） 卷板寬度，mm；需要電機功率P可用下式表示： （式4.25）如上圖所示。式中： 下輥的線速度： 減速機的效率，一般可取0.8； 總驅(qū)動扭矩，Nmm； （式4.26） 消耗在板材變形上的扭矩，Nmm； 消耗在摩擦阻力上的扭矩，N-

25、mm； 滑動摩擦阻力距，Nmm；板料是依靠滑動摩擦力推進的，故送進板料的力矩為： （式4.27）其中： 下輥反力，N；下輥表面摩擦系數(shù)。板料不打滑的條件： （式4.28）其中： 上輥反力，N； 下輥反力，N； 上輥軸頸的直徑，mm；一般取015；一般取0OO4；下輥表面摩擦系數(shù)其中可以通過受力平衡公式進行計算4.3.3 錐筒的卷制用計算公式求出每條素線的實長值和底圓每等分的弧長 直接作展開圖形。圓錐素線實長(見圖4.5)圖4.5 圓錐素線實長 （式4.29） 式中：H 圓錐高度；L 圓錐頂點在底面的投影到底圓圓心的距離；R底圓放樣半徑：每條素線在底圓上對應(yīng)圓心角；對應(yīng)素線實長值。計算時可用任意

26、角度，底圓弧長的計算應(yīng)以兩素線在底圓上對應(yīng)的圓心角度來計算，計算式為，r為展開半徑。為作圖方便一般按底圓等分作計算，即只要計算一個等分段的對應(yīng)的弧長值就可以。展開計算時只要計算出底圓等分點對應(yīng)各素線實長值和一個等分段對應(yīng)展開弧長。4.3.4 三輥卷板機軸輥的調(diào)整計算 = 1 * GB3 卷制圓筒時軸輥調(diào)整計算三輥卷板機調(diào)整時兩下輥是固定不動的；上輥可上下移動。上輥移動的中心線軌跡與兩下輥水平對稱中心線位于同一垂直面上。因此，卷板機在卷制圓筒時，從開始到成型，圓弧的圓心始終脫離不了上輥移動的中心線軌跡面。利用直角三角形的有關(guān)公式，就可計算出卷制圓筒體從開始到成型上輥下降數(shù)值(見圖4.6)。上輥下

27、降數(shù)值 （式4.30）圖4.6 卷制圓筒示意圖 = 2 * GB3 卷制錐筒時軸輥調(diào)整計算如圖4.7所示，錐筒尺寸有大口直徑D、小口直徑d、錐體高度h和錐筒側(cè)面與垂直線的夾角和。利用工件大、小口直徑數(shù)值直接帶入公式計算是不合理的，并且誤差太大，必須算出與軸輥相垂直的大、小口曲率半徑作為計算數(shù)據(jù)，亦即錐體大、小口半徑分別在下軸輥中心線上的垂直投影。卷制錐筒時，首先計算出錐體大、小口在處上輥下降的數(shù)值，將兩數(shù)相減，得錐體兩端口在處軸輥下降高度差。再將此處高度差順軸輥向兩端支撐軸承處按比例延伸，即得在處上輥下降高度差，再算出上輥在處下降高度差。圖4.7 圓錐尺寸圖見圖4.8，將、分別帶入卷制圓筒公式

28、中得卷制錐筒在處上輥調(diào)整數(shù)值。圖4.8 卷制錐筒示意圖同理，可求出卷制錐筒在處上輥調(diào)整數(shù)值 式中：B上輥兩軸承間距。 = 3 * GB3 任意錐筒的卷制過程表4.3 卷板機主要參數(shù)板寬B（mm）板厚T（mm）卷板速度屈服極限上輥直徑（mm）上輥軸徑（mm）下輥直徑（mm）滿載最小卷徑（mm）2000503.52354502003601300形狀系數(shù)相對強化系數(shù)主電機功率選?。↘W）主要電機轉(zhuǎn)速r/min輔助電機功率（KW）輔助電機轉(zhuǎn)速下輥中心距mm上下輥開口度1.511.65574022718750200卷制錐筒時，把上輥調(diào)到卷制直徑為d的圓筒所需高度，然后把離合器上的定位螺釘松開，使蝸輪空轉(zhuǎn)

29、達到只升降一邊機架中升降絲杠的目的，最后把上 輥的一邊上升 ，在卷制錐筒過程中，錐筒轉(zhuǎn)動一周，上輥勻速升降(。一 )距離，完成錐筒的卷制。上述方法將板料卷成錐筒后，再焊接成形。但還需按以上步驟進行矯正，才能達到理想的工件。這種方法調(diào)整方便準(zhǔn)確，降低了勞動強度，提高了生產(chǎn)率。結(jié)論：根據(jù)以上公式可以建立三輥對稱卷板機參數(shù)模型，進行計算，結(jié)果如表4.3。4.4本章小結(jié)通過計算，最后確定電動機的功率為55kw。對三輥卷板機選擇的參數(shù)進行校核，結(jié)果輥的強度都合格。5 減速器的設(shè)計計算5.1減速器的選擇5.1.1概述減速器是卷板機中重要的部件，他的作用是把電動機的高轉(zhuǎn)速，降低到各機構(gòu)所需要的工作轉(zhuǎn)速。卷板

30、機中減速器主要用來調(diào)整上輥升降機構(gòu)、下輥轉(zhuǎn)動，減速器的種類有很多，由于齒輪減速器在使用過程中效率高，工作壽命長，維護使用方便，因而在卷板機的應(yīng)用也很廣。在此對卷板機所需要的減速器進行計算然后根據(jù)計算選擇經(jīng)濟合理的。5.1.2減速器總體設(shè)計原始數(shù)據(jù)如下:壓下拉力：9045N卷板速度：3.5m/min由于要求設(shè)計的減速器的傳動比較大，且齒輪主要受徑向力的作用，于是可采用三級直齒圓柱齒輪減速器。根據(jù)第上一步設(shè)計出來的電動機確定主電動機的功率為 55KW，所選擇的型號為。主要性能如下表5.1。表 5.1 主減速機參數(shù)型號額定功率/KW轉(zhuǎn)速/（r/min）電流（380v）55718114效率因數(shù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩

31、軸徑中心高0.81.6803155.1.3確定傳動比初步確定傳動比和分配傳動比 （式5.1）分配傳動裝置傳動比 其中，分別為鏈傳動和減速器傳動比。初步取則。5.1.4計算傳動裝置的傳動參數(shù)O軸：O軸即電動機軸 （式5.2） （式5.3） （式5.4）軸：軸即減速器高速軸 P=P02=630.9862kw n=750r/min軸：軸即減速器低速軸軸：軸為卷筒軸運動和動力參數(shù)計算結(jié)果如下表5.2：表5.2 運動和動力參數(shù)計算結(jié)果軸號功率/KW轉(zhuǎn)速/（r/min）轉(zhuǎn)矩/Nm063750802.2162750789.47260.23267.8572147.40355.3695.6635526.575.

32、2齒輪傳動設(shè)計5.2.1齒輪的設(shè)計選定齒輪類型、精度等級、材料與齒數(shù)按傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。帶式卷筒運輸機是一般工作機器，速度不高，故選用7級精度（GB10095-88）。查3中189頁表10-1。小齒輪材料為45Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS,大齒輪的材料選用45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS，其材料硬度相差40HBS。取小齒輪齒數(shù) =24，大齒輪齒數(shù) ，取=72。按齒面接觸強度設(shè)計由設(shè)計公式進行計算，即 （式5.5）1）確定公式的各計算參數(shù)試選用載荷系數(shù)=1.5。計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 （式5.6）由機械設(shè)計201頁表10-7選取齒寬系數(shù)=1。由機械設(shè)計198頁表10-6查得材料的

33、彈性系數(shù)。由機械設(shè)計207頁圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞強度極限。由根據(jù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （式5.7） （式5.8）由3中203頁圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)：，。計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1，安全系數(shù)S=1，得 （式5.9） （式5.10）2）計算試計算小齒輪的分度圓，代入中較小的值 （式5.11）計算圓周速度v （式5.12）計算齒寬由3表107取=1.2 （式5.13）計算齒寬和齒高之比b/h模數(shù)： （式5.14）齒高： （式5.15） （式5.16）計算載荷系數(shù)：根據(jù)v=2.15m/s，7級精度，由機械設(shè)計192頁圖10-8查得動載系數(shù)K

34、v=1.10；直齒輪，假設(shè)。由3圖103查得由機械設(shè)計190頁表10-2查得兩段的齒輪的使用系數(shù)，由機械設(shè)計194頁表10-47級精度、小齒輪相對支承對稱布置時， （式5.17）將數(shù)據(jù)代入后得由b/h=12.79,=1.391，機械設(shè)計195頁圖10-13得=1.40，則載荷系數(shù)： （式5.18）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得 （式5.19）計算模數(shù) （式5.20）按齒根彎曲強度設(shè)計設(shè)計計算公式 （式5.21）1）確定計算公式的各計算參數(shù)由機械設(shè)計204頁圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲疲勞強度極限；由機械設(shè)計202頁圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)，

35、；計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由下式得 （式5.22） （式5.23）計算載荷系數(shù)K （式5.24）查取齒形系數(shù)由3197頁表10-5查得，；查取應(yīng)力校正系數(shù)由3197頁表10-5可查得，計算大、小齒輪的并加以比較 （式5.25） （式5.26）由上式可得大齒輪的數(shù)值較大。2）設(shè)計計算 （式5.27）此計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪的模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取有彎曲強度算得的模數(shù)1.443并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=1.5;按接觸強度算得的分度圓直

36、徑,算出小齒輪齒數(shù)：，大齒輪齒數(shù)：取。這樣的齒輪傳動，既滿足齒面接觸疲勞強度，又滿足齒根彎曲疲勞強度，而且做到了結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。5.2.2 幾何尺寸計算計算分度圓直徑計算中心距 （式5.28）計算齒輪寬度取。驗算 （式5.29）， （式5.30）由此可知設(shè)計合適。5.2.3齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計因齒頂圓直徑，所以做成實心結(jié)構(gòu)實際傳動比所以實際轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速誤差轉(zhuǎn)速誤小于要求的，所以符合要求。5.3蝸輪、蝸桿的傳動設(shè)計蝸桿傳遞名義功率8.35kw，轉(zhuǎn)速n1=100r/min，傳動比i=40。蝸桿傳動的主要參數(shù)有模數(shù)、壓力角、蝸桿頭數(shù)、蝸輪齒蝸桿中圓直徑與蝸桿直徑系數(shù)。按照蝸桿的形狀，蝸桿傳動可分為圓柱蝸

37、桿傳動、環(huán)面蝸桿傳動和錐蝸桿傳動等。環(huán)面蝸桿傳動具有的特點：同時齒合的齒的對數(shù)多，輪齒受力情況得到較大改善，其承受能力高于普通圓柱蝸桿傳動。由于傳動三輥卷板機上輥的上下運動需要較大的強度，所以我選擇包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動。5.3.1 材料選擇：蝸桿：45，表面淬火，HRC50齒面粗糙度Ra0.8蝸輪：ZQAL9-4，傳動選用8級精度，標(biāo)準(zhǔn)側(cè)隙，三棍卷板機間隙工作。5.3.2 參數(shù)的設(shè)計：1. 求傳動的中心距： （式5.31） 式中，K1、K2、K3、K分別為： 1、1.0、0.8、1 由文獻查得a=175mm，取成標(biāo)準(zhǔn)值a=180mm2. 主要幾何尺寸計算Z1=1，Z2=34da2=312mm, d

38、iz=245mm, de2=315mmb2=38mm, Ra2=40mm, db=125mm其余項目由公式計算得：蝸輪端面模數(shù)： 徑向間隙和根部圓角半徑： c=r=0.2m=1.504mm齒頂高： ha=0.75m=5.64mm 齒根高：hf=ha+c=7.144mm蝸輪分度圓直徑 ：d2=da2-2ha=340mm蝸輪齒根圓直徑 ：df2=d2-2hf=290mm蝸桿分度圓直徑 ：d1=2a-d2=100mm蝸桿喉部齒根圓直徑 ：df1=da-2hf=48-2*7.144=31.416mm蝸桿喉部齒頂圓直徑 ：da1=d1+2ha=58mm蝸桿齒頂圓弧半徑 ：Ra1=a-0.5da1=150

39、.36mm蝸桿齒根圓弧半徑 ：Rf1=a-0.5df1=163.144mm周節(jié)角 ：蝸桿包容蝸輪齒數(shù) ：Z=Z2/10=3.4蝸桿工作包角之半 ： （式5.32）蝸桿工作部分長度 ：蝸桿最大根徑： （式5.33）蝸桿最大外徑 ： （式5.34）蝸桿喉部螺旋導(dǎo)角 ： （式5.35）分度圓壓力角 ： （式5.36） 5.4軸的設(shè)計校核計算：5.4.1低速軸設(shè)計已經(jīng)求得大齒輪分度圓直徑所以大齒輪所受的徑向力 初步確定軸的最小直徑先按3152式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)3表153，取，于是得 （式5.37） 輸出軸的最小直徑顯然是安鏈輪處軸的直徑，如圖5.1所示。為了使

40、所選的軸直徑與鏈輪的孔徑相適應(yīng)，故應(yīng)先確定鏈輪。安裝鏈輪軸的直徑為鏈輪的徑取26mm，安裝鏈輪軸的長度，取。5.4.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1）為了滿足鏈輪的軸向定位要求，1-2軸段右端需制出一軸肩，故??；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑為34mm。鏈輪與軸配合的轂孔長度，為了保證軸端擋圈只壓在鏈輪上而不壓在軸的端面上，故1-2段的長度應(yīng)比2-3段略短一些?，F(xiàn)取圖5.1 軸的各段長度 2）初步選擇滾動軸承。因軸承主要受徑向力的作用，故用單列深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列深溝球軸承6207，其尺寸為 ，

41、故 ；而 。3）右端滾動軸承采用軸肩膀進行軸向定位。由4第3卷查得6207型軸承的定位軸肩高度5mm，因此，取 。取安裝齒輪處的軸段45 的直徑；齒輪的左端與左軸承這間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為58mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高 ，取 ，則軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度 ，取 。4）軸承端蓋的總寬度為16mm（由減速器與軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定）。取端蓋的外端面與鏈輪右端面的距離，故取 。5）取齒輪距箱體壁之距，考慮到箱體鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應(yīng)距箱體壁一段距離，取 ，已知滾動軸承寬度。 經(jīng)過計算：至此，已初步確定了軸的

42、各段直徑和長度。軸上零件的周向定位齒輪、鏈輪與軸的周向定位均采用鍵聯(lián)接。 用A型平鍵，由手冊查得A型平鍵截面（GB109679），鍵長為52mm，同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選取齒輪輪轂與軸的配合為；同樣，鏈輪與軸的聯(lián)接，選用C型平鍵為 （GB109679），鏈鏈輪與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為。確定軸上圓角和倒角尺寸參考4152，取軸端倒角為，各軸肩處的圓角半徑均為1mm。校核鍵的強度據(jù)機械設(shè)計103頁公式61與104頁表62得聯(lián)接齒輪鍵的強度校核 （式5.38）符合強度要求。聯(lián)接鏈輪鍵的強度校核 （式5.39）符合強度要求。

43、 5.4.3軸上的載荷在確定軸承的支點位置時，應(yīng)從手冊中查取值。對于6207型深溝球軸承，由手冊中查得 。因此，作簡支梁的軸的支承跨距。根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖如圖5.2所示。表5.3 軸的彎矩和扭矩值載荷水平面垂直面支反力彎矩M總彎矩扭矩圖5.2軸的彎矩圖和扭矩圖從軸的結(jié)構(gòu)圖以與彎矩和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險截面。5.4.4校核軸承的受命強度驗算因減速器的使用期為8年，每年工作30天，兩班制。所以軸承的理論受命為由前面計算可知，則 所以A為危險軸承。于是對A 進行受命強度驗算，由3312頁公式135得： （式5.40）所以軸承的受命滿足要求。5.4.5按彎扭合成應(yīng)力校核

44、的軸的強度進行校核時，只需對軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面C）的強度。根據(jù)3365頁公式155與上表中的數(shù)值，并取，軸的計算應(yīng)力 （式5.41）前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由3355頁表151查得 。因此 ，故安全。5.5減速器型號的選擇通過計算和查閱資料，卷板機上多采用封閉式結(jié)構(gòu)的減速器，齒輪都裝在封閉的外殼，灰塵進不去，潤滑良好。由于減速器潤滑條件好，維修方便，使用耐久，所以在近代的卷板機上都有廣泛應(yīng)用。通過計算和資料確定主電機和輔助電機型號參數(shù)如下表5.4：表5.4 主電機和輔助電機型號參數(shù)項目型號公稱傳動比主減速機QJS630-125-IW125輔助減速機ZL425-

45、10105.6減速器齒輪、軸承的潤滑1.齒輪的潤滑：因低速級的速度V12m/s，故采用浸油潤滑。高速級采用帶油輪潤滑。2.軸承的潤滑：因軸承的速度V1.5-2m/s，故采用飛濺潤滑.5.7本章小結(jié)根據(jù)卷板機所需傳動比大，所以采用了三級減速器。根據(jù)所選電動機輸出功率和轉(zhuǎn)速和三輥卷板機的最后轉(zhuǎn)速，確定各級的傳動比，在計算確定減速器的各參數(shù)，最后對輸出軸、鍵和軸承的校核都合格。6 機架設(shè)計卷板機是彎曲金屬板材的設(shè)備，傳統(tǒng)卷板機機架：為全鑄件。隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，特別是近30年來。焊接結(jié)構(gòu)已經(jīng)基本上取代了鉚接結(jié)構(gòu)，并部分代替鑄造和鍛造結(jié)構(gòu)。國外在重型機械制造方面，愈來愈多地用全焊鋼結(jié)構(gòu)代替全鑄結(jié)構(gòu)。例

46、如：沖壓機、錘壓機、大中型機床等的機架或床身；大型齒輪、燃機與汽車傳動軸等傳統(tǒng)鑄造件已迅速地改用全焊鋼結(jié)構(gòu)。其主要原因在于全焊鋼結(jié)構(gòu)重量輕，質(zhì)量高，生產(chǎn)周期短等特點 。根據(jù)工程需要和已有條件，設(shè)計制造了一臺W11-50X2000型卷板機。考慮鑄造結(jié)構(gòu)工期長、成本高，卷制錐筒時連接擋料裝置不方便，而且要隨工程場地變化反復(fù)拆卸、搬運、安裝，又是單機生產(chǎn)，最后決定其機架采用全焊鋼結(jié)構(gòu)。卷板機示意圖見圖6.1所示。圖6.1 卷板機示意圖6.1機架鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計以往卷板機主要采用經(jīng)驗和類比設(shè)計。原西德阿亨工業(yè)大學(xué)試驗表明，側(cè)壁板厚以不小于15 mm為宜翻，見圖6.2。根據(jù)卷板機的軋制力與外載受力分析卷板機

47、機架側(cè)壁板和主要受力面板采用厚為30mm的Q235B鋼。加強筋選用厚為20mm的Q345D鋼。由W11-50X2000型卷板機能卷制的最小圓直徑確定了兩下輥中心距為750 mm。參考同類機型卷板機幾何尺寸、安裝情況確定了該機架的外形尺寸，詳見圖6.3所示。板殼受力分析由W11-50200型卷板機工作原理可知，軋制力通過壓下絲杠傳遞給蝸輪，蝸輪再頂緊止推軸承，止推軸承最后將力施加給鋼板AA，卷板機工作時，左右半機架分別承受對稱荷載。根據(jù)工作輥受力分析 ，施加給鋼板AA的力為l/2P，P為總軋制力(當(dāng)彎卷寬為2000 mm厚為50 mm的鋼板時其數(shù)值為3.48410 N)。其機座受力如圖6.4所示

48、。 圖 6.2 機架壁厚與變形關(guān)系 計算結(jié)果分析由圖4.7可以看出，在止推軸承作用下鋼板受力最大，為整個機架設(shè)計的關(guān)鍵部位，當(dāng)采用30 mm厚鋼板并在其兩端設(shè)置筋板后，鋼板變形很小，為O12 mm，將實體滾軸支座簡化為鋼板，故實際設(shè)備在該處的位移應(yīng)該更小，見圖4.7。止推軸承作用處鋼板屈服應(yīng)力為172 MPa，滿足材料承載要求，其它各部位受力較小因此可僅在該處增設(shè)筋板以減小局部力和變形，其它部位板厚可僅按構(gòu)造要求設(shè)置。圖6.3 機架幾何尺寸、安裝情況圖6.4 機座受力圖6.2焊接工藝母材材質(zhì)為Q235B，其焊接性能良好。選用熔渣流動性好、脫渣容易、電弧穩(wěn)定、熔深適中、飛濺少、焊波整齊、價格低廉

49、的J422焊條。根據(jù)鋼板厚度，采用直徑為4 mm的規(guī)格，直流正接，手工操作，平焊位置焊接，電流保持在130 A150A之間。 = 3 * GB3 在焊接過程中，為防止扭曲變形，采取了一些剛性固定措施，合理安排了組裝和焊接順序，焊后進行了退火處理與整形處理。6.3結(jié)論該方法生產(chǎn)的機座和鑄造件相比具有以下優(yōu)點： = 1 * GB3 由于鋼的彈性模量是鑄鐵的一倍，因此焊接結(jié)構(gòu)比鑄鐵結(jié)構(gòu)重量減輕25 左右，這對提高現(xiàn)代化機床快速行走部件的工作靈敏度有重大意義。 = 2 * GB3 全焊鋼結(jié)構(gòu)的塑性和韌性比較好，因此它的抗脆斷能力比鑄鐵好。 = 3 * GB3 鋼材材質(zhì)均勻，各個方向的物理力學(xué)性能基本一

50、樣，在一定應(yīng)力圍處于彈性狀態(tài)。因此，全焊鋼結(jié)構(gòu)消除了鑄件往往不可避免的鑄造缺陷，使廢品率大幅度下降 = 4 * GB3 在小批量生產(chǎn)時，具有極大靈活性，縮短了生產(chǎn)周期。 = 5 * GB3 在加工工藝與選材上賦予了焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計人員極大的靈活性；相反，鑄造結(jié)構(gòu)不論在造形與壁厚方面皆受到極大限制。 = 6 * GB3 全焊鋼結(jié)構(gòu)便于維修、安裝。7 端蓋加工工藝編制零件圖如圖7.1所示：圖7.1端蓋零件圖7.1 零件的分析 零件的作用 此零件是卷板機減速器端蓋，它位于減速機器端部。其主要作用是密封。 零件的工藝分析圓周分布的三個階梯孔，起固定作用，無位置度要求，可直接在搖臂鉆床上通過畫線加工。以外圓

51、為定位基準(zhǔn)，一次性加工三個階梯孔。大端面有較高的表面粗糙度要求，加工中，粗車后還需要精車，才能達到要求。 端蓋外圓95尺寸無其他要求，應(yīng)先以105為定位基準(zhǔn)加工95外圓，然后以95外圓為定位基準(zhǔn)，加工70和105兩外圓。7.2工藝規(guī)程設(shè)計確定毛坯的制造形式 零件材料為Q235。由于壓蓋形狀較簡單，屬于回轉(zhuǎn)體類零件，其外形主要在車床上形成，因此選用板材，這樣能降低成本?；鶞?zhǔn)面的選擇基準(zhǔn)面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，是生產(chǎn)無常進行。1）粗基準(zhǔn)的選擇。對于零件而言，盡

52、可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對有若干個不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。 2）精基準(zhǔn)的選擇。主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。（1）在半精車與精車外圓與端面時，應(yīng)該采用外圓為基準(zhǔn)，三爪卡盤定位夾緊。（2）加工310階梯孔時，用V型塊采用外圓表面作為精基準(zhǔn)加工，制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點,應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度與位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。工藝路線方案：工序1 平端面，車105外圓，以10

53、5外圓為基準(zhǔn)車95外圓和車70外圓，車105外圓，平大端面。工序2 以105外圓為基準(zhǔn)，鉆310階梯孔。機械加工余量、工序尺寸與毛皮尺寸的確定端蓋零件材料Q235，硬度為220250毛坯重量約為75kg，生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)，采用板材毛坯。根據(jù)上述原始資料與加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸與毛坯尺寸如下：1) 外圓表面105mm表面粗糙度要求為Ra 0.8，精車能達到要求，此時直徑加工余量2Z=3mm能滿足加工要求。2) 外圓表面沿長度方向的加工余量 查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊（以下簡稱工藝手冊）表2.22.5，余量值規(guī)定為42mm，現(xiàn)取4mm。階梯孔310mm 毛坯為型材

54、，參照工藝手冊表2.39確定工序尺寸為 : 鉆孔：36mm 擴孔：310mm 確定切削用量與基本工時 工序1：平端面 1) 加工條件: 工件材料；Q235，型材 2）加工要求：平端面。 機床：CA6140臥式車床 刀具：YG63) 計算切削用量 （1）平端面a 確定端面的加工余量：已知毛坯長度為14mm，兩端都要加工，現(xiàn)取2mm的加工余量b 確定進給量f：根據(jù)切削用量簡明手冊（以下簡稱切削手冊）表1.4，f=0.20.5mm/r按CA6140車床說明書取f=0.5 mm/rc 計算切削速度：按切削手冊表1.27，切削速度計算公式（壽命選T=60min）。 （式7.1）式中：所以：d 確定機床主

55、軸轉(zhuǎn)速：按機床說明書，與340r/min相近的轉(zhuǎn)速為400r/min，則實際速度v=110.56m/min.e 計算切削工時：按工藝手冊表6.2-1?。篖=27mm,L1=0.5mm,L2=0.5 （式7.2）(2)車105mm外圓：a 背吃刀量：單邊余量Z=1.5mm，一次切除。b 進給量：根據(jù)切削手冊表1.4，選用f=0.3mm/r。 c 計算切削速度： 按切削手冊表1.27，切削速度計算公式（壽命選T=60min）。 （式7.3）式中：所以： d 確定主軸轉(zhuǎn)速： （式7.4）按機床說明書，與360r/min相近的轉(zhuǎn)速為400r/min，則實際速度v=102.62m/min.e 檢驗機床功

56、率：主切削力Fc按切削手冊表1.29所示公式計算 （式7.5）式中：所以： 切削時消耗功率PC為： 由CA6140機床說明書可知，CA6140主電動機功率為7.8kW，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為400r/min時，主軸傳遞的功率為3.9kW，所以機床功率足夠，可以正常工作。 f 切削工時： （式7.6）(3)車95mm外圓： 取=2.5mm，（切削手冊表1.6，Ra=6.3，刀尖圓弧半徑）切削速度 ： 按機床說明書?。簄=315r/min則此時：v=101m/min，該工序需要四次重復(fù)加工才能達到所需尺寸要求，切削工時：(4)車70mm外圓： ?。ㄇ邢魇謨员?.6，Ra=6.3，刀尖圓弧半徑）切削速度： （

57、式7.7）按機床說明書取：n=315r/min則此時：v=90m/min，需要進行三次粗加工，一次精加工，才能滿足尺寸要求。切削工時： （式7.8）(5)平端面：已知毛坯長度為14mm，工序1中已加工另一端端面，因此，該端面的加工余量為2mm。取 f=0.5mm/r計算切削速度：（式7.9） （式7.10）按機床說明書取 n=315r/min 則此時：v=100m/min 切削工時： （式7.11） 工序2、鉆310mm階梯孔 1) 鉆孔36mm 取 計算切削速度： （式7.12） （式7.13）按機床說明書取 n=750r/min 則此時：v=30m/min 切削工時： （式7.14）2)

58、擴孔310mm。根據(jù)資料介紹，利用鉆頭進行擴孔時其進給量和切削速度與鉆孔時的關(guān)系為： f=（1.21.8）f鉆 v=（1/21/3）v鉆 式中： f鉆=0.15mm/r v鉆=28m/min 所以： f=0.2 mm/r v=15 m/min （式7.15） 按機床說明書?。簄=490r/min 切削工時： （式7.16） 端蓋零件總的工時定額為： （式7.17）其中 加工總時間定額切削加工時間布置、休息、生理需要時間占操作時間的百分比裝卸工件時間準(zhǔn)備終結(jié)時間查機械加工工藝手冊有，每次裝卸時間為0.3分，布置、休息所需時間占操作時間的16%，準(zhǔn)備終結(jié)時間為。代如數(shù)據(jù)可得：切削加工時間：min布

59、置、休息、生理需要時間：=16%=0.9min裝卸工件時間：=0.34=1.2min 查表得準(zhǔn)備終結(jié)時間：=3min則有總時間定額為：=5.35+0.9+1.2+3=10.45min （式7.18）8 零件三維視圖表達8.1 啟動Pro/ENGINEER Wildfire單擊主菜單下的“文件”“新建”命令，系統(tǒng)將彈出“新建”對話框在對話框的“類型”一欄中選中“零件”選項，并在“子類型”一欄中保證選取“實體”選項，在“名稱”文本編輯框中輸入零件名稱guntong，使用缺省模板，然后單擊對話框中的“確定”按鈕，系統(tǒng)自動進入了零件設(shè)計模式。8.2 主體輪廓的生成單擊繪圖區(qū)右側(cè)“基礎(chǔ)特征”工具欄上的旋

60、轉(zhuǎn)工具，系統(tǒng)會出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)特征的操控板，進入旋轉(zhuǎn)特征的界面,選擇旋轉(zhuǎn)特征產(chǎn)生的基體類型，可供選擇的有實體、曲面和薄板。這里選擇實體。選擇草繪平面，按照零件尺寸要求，繪制旋轉(zhuǎn)截面。設(shè)置旋轉(zhuǎn)角度為360度，單擊完成按鈕，完成旋轉(zhuǎn)特征，如圖8.1所示： 圖8.1 輥筒三維圖8.3 倒角8.3.1 倒圓角單擊繪圖區(qū)右側(cè)“基礎(chǔ)特征”工具欄上的倒圓角工具，產(chǎn)生簡單圓角特征；選取確定圓角半徑的方式-圓形，產(chǎn)生圓角特征的選取方式-邊；選取產(chǎn)生圓角特征的圖元，按照零件倒圓角的尺寸要求，指定圓角半徑，然后單擊操控板上的“確定”按鈕，完成倒圓角命令。8.3.2 倒直角 單擊繪圖區(qū)右側(cè)“基礎(chǔ)特征”工具欄上的倒角工具，產(chǎn)生