拉丝模抛光机的反求创新设计【14张CAD图纸和说明书】

目录
摘要 Ⅰ
Abstract  Ⅱ
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 课题研究的目的和意义 1
1.2.1课题的来源及研究 1
1.2.2国内外拉丝模抛光机的发展现状 2
1.3 课题研究内容与思路 3
1.3.1课题的研究内容 3
1.3.2课题的研究思路 3
1.4 小结 4
第2章 设计方案确定 5
2.1 抛光过程分析 5
2.2 课题方案的分析与确定 4
2.2.1方案设计一 5
2.2.2方案设计二 5
2.2.3方案设计三 6
第3章 拉丝模抛光机系统运动机构设计 7
3.1 拉丝模抛光机的液压传动简介 8
3.1.1液压传动的特点 8
3.1.2抛光丝往复移动液压系统 8
3.2 液压系统设计及计算 9
3.2.1主要技术指标 9
3.2.2液压系统设计计算 10
第4章 拉丝模的相关设计 19
4.1 带传动 19
4.1.1概述 19
4.1.2带传动的设计计算 19
4.2 电机的相关设计 22
4.2.1确定小带轮与电机连接处的键 22
4.2.2电机的螺栓组连接设计 23
4.3 拉丝模夹具设计 26
4.3.1确定方案 26
4.3.2确定要限制的自由度 27
4.3.3定位方案选择 27
4.3.4夹紧方案确定 27
4.3.5夹具体与定位键 28
结论 29
参考文献 30
致谢 32
附录 33
第1章  绪论
1.1引言
目前中国已经成为全球线材制品大国。线材行业中广泛使用的一种模具是拉丝模。拉丝模的内孔由圆柱面与圆锥面组成，。圆锥面为对线材（工件）的压缩区，圆柱面为拉丝模的定径区（抛光区），其直径大小与线材尺寸相对应。拉丝的质量直接影响线材的形状、尺寸、表面粗糙度及使用寿命。我国目前采用的拉丝模研磨工艺是五十年代初从苏联引进的针磨工艺。这种工艺的可靠性不高，且生产效率较低。
拉丝模抛光机的反求创新设计正是为了提高拉丝模使用寿命、拉丝模内孔的抛光精度、抛光效率等而开发的。本课题设计的将是一种新型拉丝模线研磨抛光机，该机主要由卡具旋转机构、丝架往复运动机构两部分组成。该机特点在于可将拉丝模的内孔一次研磨抛光成型，使生产效率大大提高。丝架往复运动机构，采用配重平衡，从而使丝架高、低速运行平稳，加工范围增宽，加工精度提高，使加工小孔径拉丝模具成为现实。而拉丝模抛光机的反求创新设计主要有两个方面：一是抛光丝往复运动系统设计；二是卡具放置机构设计。
1.2课题研究的目的和意义
1.2.1课题的来源及研究
目前中国已经成为全球线材制品大国。但是从经济效益看，差距却很大。全行业各类产品基本生存在上下游企业的夹缝中，长期以来在微利和亏损的边缘徘徊。这些必须引起全行业的高度关注。我国线材制品行业普遍面临成本压力，其根本出路还是加强科技进步和技术创新，增加高附加值产品的比重，同时进一步加强企业管理，节约资源，提高竞争力。
预计2010年，国内中高碳线材制品的消费量将增长至865万吨（未包括净出口量）。“十一五”期间，我国中高碳线材制品消费量将持续增长，但增长率将有所下降。因为，中高碳线材（硬线）的制造成本与普通低碳钢线材的成本差距逐渐缩小，为进一步发展中高碳线材制品生产提供了条件。另外，随着中高碳线材制品生产成本的降低，特别是建筑行业用优质高强度钢丝及制品的价格与普通低碳钢丝的差距逐渐缩小，为中高碳线材制品在建筑行业推广创造了条件，这将带动中高碳制品消费总量的持续增长。线材行业的不断发展对拉丝模提出了越来越多的要求，低成本高质量就要求拉丝模的使用寿命要更长，内孔精度要更高，总之就是要提高拉丝模的质量。
拉丝模的内孔由圆柱面与圆锥面组成，见图1.1。圆锥面为对线材（工件）的压缩区，圆柱面为拉丝模的定径区（抛光区），其直径大小与线材尺寸相对应。拉丝模的质量直接辩证唯物线材的形状、尺寸、表面粗糙度及使用寿命。我国目前采用的拉丝模模孔研磨工艺是五十年代初从苏联引进的针磨工艺。它的工作原理是，模具旋转，针状磨头在磨孔内做微移动或摆动，以达到加工模孔的目的，见图1.2。这种工艺的可靠性不高，且生产效率较低。针状磨头设计成锥状是为了使其在模也内穿进方便，同时在磨削过程中产生径向分力以提高磨削效果。但因此也带来很多弊端。首先，针状磨头的锥度使加工出来的模孔也具有锥度，使用有锥度的模孔拉丝时，起定径作用的仅仅是锥状模孔的小端（见图1.3）。定径区小，因而在抛光作业时的接触面积小，那么由于拉丝模工作过程中作用在磨擦表面微观体积上周期性的接触载荷或交变应力的存在，极易使表面或次表面形成裂纹。由此造成模孔剧烈磨损，线材抛光质量差。其次，针状磨头是手工修制的，磨头形状极难呈现理想圆锥形。因此，在研磨过程中，由于针磨头呈锥面，径向分力存在，且几乎不可能完全平衡，由此而产生的偏心力使悬置的磨头呈现挠曲，从而加工出偏心的模孔。另一方面，由于模头的不规则，在磨削过程中出现高频交变应力，以致产生振动。对于一个“ 悬臂梁”结构，在加工过程中存在的振动，将对整个结构的寿命有所影响。

图2.1拉丝模的拉拔过程
从考核产品或设备可靠性的角度一看，主要指标是寿命和性能。显而易见，针磨工艺是比较落后的。所以就要求改进国内的拉丝模抛光技术，本课题就是在消化、吸收国外先进技术的基础上，研制出高速线抛光机。
1.2.2国内外拉丝模抛光机的发展现状
我国拉丝模制造工业从八十年代起，发展较快，但总的来说与国外还有不小的差距，我国制模工业还比较落后，加强制模管理，提高拉丝模的质量水平，推动制模工艺技术的进步是当前的重要课题。八十年代以来，我国金属线材加工行业有好几十个厂家，先后引进了上百台高速拉线设备，在使用过程中，由于种种原因，普遍未达到设计水平已成为刻不容缓的重要任务。
研磨工艺是拉丝模成型的主要工序。它分为三个步骤，粗磨、细磨(精磨)、抛光。加工方法基本相似，但使用磨料不一。据中国机床商业网报道，随着科学技术的不断发展，各种模具的加工工艺要求越来越高。提高模具抛光的速度和质量使我国模具制造工艺达到世界先进水平，已成为刻不容缓的重要课题。目前，国外拉丝模抛光效果最好的是日本、美国，而意大利、瑞典、丹麦等国抛光质量次之。
1.3 课题研究内容与思路
1.3.1 课题的研究内容
本课题在结合中国的传统生产工艺的基础上，结合生产实践，开发一种高效、优质的拉丝模抛光生产设备，主要针对拉丝模抛光机的卡具旋转机构进行机械系统结构的反求设计，对抛光丝往复运动的控制系统进行创新设计。
本课题的卡具旋转机构是指夹持拉丝模，并带动拉丝模一起作回转运动，主要包括以下几个方面：其一，将拉丝模定位夹紧，要抛光拉丝模的内孔就必须要确保拉丝模的定位定心精度；其二，将带运动拉丝模一起作回转运动，该拉丝模抛光机的工作原理是利用抛光丝的往复运动及拉丝模的回转运动来对拉丝模内孔进行抛光的，所以该卡具机构的主要任务就是将拉丝模固定在一定的高度并且使其能够做旋转运动。所以课题根据拉丝模的主要工艺过程，设计出的卡具旋转机构主要有以下几个部分：夹紧、旋转。该课题的控制系统是指能使抛光丝作上下往复运动的系统。
1.3.2课题的研究思路
本课研究的主要设计思路是：
（1）通过查资料、结合传统的生产工艺的基础和机械线材行业的发展需要，设计拉丝模抛光机卡具旋转机构及抛光丝往复运动控制系统的大体部件。
（2）采用Pro/E软件初步设计出拉丝模抛光机的主体结构，以及各个附属机构。
（3）根据零部件的设计计算，确定其结构并选定各零件的材料。
（4）绘制主体结构的三维图纸和工程图纸，关键零件的三维图纸、工程图纸和有限元分析。
（5）通过计算完成各个机构动作的自由度的分析和计算；分析各个动作的运动的方程。
（8）根据要求和设计过程，编写设计说明书。
1.4 本章小结
结合三维实体建模技术、二维建模技术、优化设计技术等技术对原有的拉丝模抛光机进行整体反求创新改造设计，用液压系统来代替连杆机构对抛光丝往复运动进行控制，同时，对操作人员进行必要的培训可以加速生产效率和质量。应用以上的分析我们设计的拉丝模抛光机一定能满足生产者的需求，在激烈的市场竞争中站稳脚步，获得更大的利润。

第2章  设计方案的确定
2.1 拉丝模的抛光过程分析
根据本课题——拉丝模抛光机的反求创新设计的要求及所要实现的加工功能，即，拉丝模的夹持旋转和抛光丝对拉丝模内孔抛光的上下往复运动。其整个拉丝模抛光机的抛光过程为：
装夹拉丝模      装夹抛光丝     起动机器     抛光丝往复运动   抛光模孔
从抛光过程可以看出，拉丝模抛光机的主要工作部件是抛光丝的往复移动和拉丝模的回转运动，抛光丝在控制系统的作用下在拉丝模内孔内上下移动，而拉丝模在夹持机构——卡具旋转机构的固定下通过电机带动作回转运动，抛光丝和拉丝模的相对运动产生磨擦，从而对模孔定径区进行抛光加工。