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法兰成型机的总体设计[三维PROE]【含全套17张CAD图纸】【答辩毕业资料】

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全套设计法兰成型机的总体设计

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16箱体盖(A4).dwg---(点击预览)

15箱体(A1).dwg---(点击预览)

14上支承板(A4).dwg---(点击预览)

13后支承板(A4).dwg---(点击预览)

12左右支承板(A4).dwg---(点击预览)

11前支承板(A4).dwg---(点击预览)

10手柄(A4).dwg---(点击预览)

09滑块(A4).dwg---(点击预览)

08限位轮(A4).dwg---(点击预览)

07下辊轮(A3).dwg---(点击预览)

06下辊轮后盖(A4).dwg---(点击预览)

05上辊轮(A4).dwg---(点击预览)

04上辊轮轴(A4).dwg---(点击预览)

03传动螺母(A4).dwg---(点击预览)

02手柄套(A4).dwg---(点击预览)

01螺杆(A4).dwg---(点击预览)

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关键词：: 全套设计法兰成型总体整体 cad 图纸答辩毕业资料

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目录
第一章绪论 - 1 -
1．1 设计任务 - 1 -
1．2 国内外发展现状 - 1 -
1.2.1 国外发展现状 - 1 -
1.2.2 国内发展现状 - 2 -
1．3 本课程来源 - 2 -
第二章法兰成型机工作方案的选择 - 3 -
2．1 法兰成型方案的确定 - 3 -
2．2法兰卷制成型方式的选择 - 3 -
第三章传动方案及总体结构的设计 - 5 -
3．1 传动方案的设计 - 5 -
3．2 法兰成型机总体结构的设计 - 5 -
第四章力学分析与主参数的确定 - 6 -
4．1 卷圆的工艺过程分析 - 6 -
4．2 卷圆过程中的力学分析 - 6 -
4．3 工作辊轮的设计 - 6 -
4.3.1三辊轮受力情况分析 - 6 -
4.3.2 法兰成型机的主参数的确定 - 7 -
第五章压下装置的设计 - 8 -
5．1 卷圆成型直径与标尺刻度的关系 - 8 -
5．2 压下装置的设计 - 9 -
5．3 上辊轮轴的设计 - 10 -
5.3.1 轴的材料及结构的确定 - 10 -
5.3.2 轴的受力分析 - 11 -
5.3.3 校核轴的强度 - 12 -
5．4 螺旋传动设计 - 12 -
第六章其它各主要零部件的设计及选用 - 14 -
6．1 箱体的设计 - 14 -
6．2 “五大轮”的设计 - 15 -
6．3 各主要部件的选用 - 15 -
第七章法兰成型机的主要技术参数 - 16 -
第八章设备的使用及其保养 - 17 -
8．1 设备使用注意事项 - 17 -
8．2 设备的润滑和保养 - 17 -
总结 - 17 -
参考文献 - 18 -
致谢 - 19 -

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内容简介：: 江西农业大学毕业设计(论文)任务书设计（论文）课题名称法兰成型机的总体设计学生姓名李达林院（系）工学院专业机械设计制造及其自动化指导教师吴彦红职称教授学历毕业设计（论文）要求：1、能独立拟定设计方案，提出方案的构思以及技术、经济条件等方面的可行性论证报告。2、能熟练应用已学过的理论知识，采用工程分析计算方法或数值计算方法，正确完成设计中的计算工作。3、能熟练掌握机械制图的方法和技巧，并运用计算机绘图、计算机辅助设计等，按国家标准正确地完成绘图工作。4、能按设计任务书的要求，编写出设计说明书。毕业设计（论文）内容与技术参数：内容：1参观工厂，了解相关机器的工作原理，测绘机器的基本尺寸。2设计并绘制机器各零部件的Pro/E三维图，再组装成机器。 3确定法兰成型方案，编写设计说明书。 4通过理论计算及校核，修改各零部件尺寸。 5参考已经绘制的三维图，绘制各非标零件的零件图，绘制装配图。技术参数：1电机型号为Y132M1-6，功率为4KW。 2板材进给速度为2m/min。 3压下装置调节范围为40mm。 4设备外形尺寸为850mm650mm800mm。毕业设计（论文）工作计划：1、调查实习、查阅文献、收集资料：2008.122009.12、方案选择设计：2009.23、总体设计：2009.24、详细计算、结构设计：2009.35、工程图的绘制：2009.46、编写设计说明书：2009.47、修改设计、准备答辩：2009.5接受任务日期 2008 年 12 月 1 日要求完成日期 2009 年 5 月 10 日学生签名年月日指导教师签名年月日院长（主任）签名年月日学校代码：10410 学号：20050428本本科科毕毕业业设设计计题目：题目：法兰成型机的总体设计学学院：院：工学院姓姓名：名：李达林学学号：号： 20050428 专专业：业：机械设计制造及其自动化班班级：级：机制 052 班指导教师：指导教师：吴彦红老师二二 OO 九年九年五月五月法兰成型机的总体设计摘要本设计是关于法兰成型机（又名对称式三辊卷圆机）的总体设计，主要对卷圆机上下辊轮、压下装置以及卷圆机的总体进行设计和计算。卷圆机结构型式为三辊对称式，在该结构中上辊下压提供压力，两下辊做旋转运动，为卷制板材提供扭矩。该机是将各种型材卷制成法兰和圆环的一种高质量、高效益的卷圆装置，具有结构紧凑、操作简便、寿命长、噪声小、一机多用、质优价廉等优点，是工厂实现机械化生产的配套设备，该设备的上市可以大大减轻工人的劳动强度，提高企业生产效益。关键词：法兰成型机；卷圆机；卷制；塑性变形Abstract: This design is about flange machine (three rollers symmetrical type roll round the overall design of machine), mainly to roll on the circle next roller, pressing device and roll machine design and calculation of the overall.Roll machine athreeroller symmetrical structure, in the upper roller press structure provides pressure, the two lower rollers make rotation, top provide torque. This machine is made of various profiles will roll ring flange and a high quality, high benefit rolls round device, with compact structure, easy operation, low noise, long service life, high quality and reasonable price multi-usage, etc, and is realized mechanization production factory, this equipment facilities listed can greatly reduce the labor intensity, improve production efficiency.Key words: Flange machine Roll round machine rolling Plastic deformation法兰成型机的总体设计目目录录第一章绪论.- 1 -11 设计任务.- 1 -12 国内外发展现状.- 1 -1.2.1 国外发展现状.- 1 -1.2.2 国内发展现状.- 2 -13 本课程来源.- 2 -第二章法兰成型机工作方案的选择.- 3 -21 法兰成型方案的确定.- 3 -22 法兰卷制成型方式的选择.- 3 -第三章传动方案及总体结构的设计.- 5 -31 传动方案的设计.- 5 -32 法兰成型机总体结构的设计.- 5 -第四章力学分析与主参数的确定.- 6 -41 卷圆的工艺过程分析.- 6 -42 卷圆过程中的力学分析.- 6 -43 工作辊轮的设计.- 6 -4.3.1 三辊轮受力情况分析.- 6 -4.3.2 法兰成型机的主参数的确定.- 7 -第五章压下装置的设计.- 8 -51 卷圆成型直径与标尺刻度的关系.- 8 -52 压下装置的设计.- 9 -53 上辊轮轴的设计.- 10 -5.3.1 轴的材料及结构的确定.- 10 -5.3.2 轴的受力分析.- 11 -5.3.3 校核轴的强度.- 12 -54 螺旋传动设计.- 12 -第六章其它各主要零部件的设计及选用.- 14 -61 箱体的设计.- 14 -62 “五大轮”的设计.- 15 -63 各主要部件的选用.- 15 -第七章法兰成型机的主要技术参数.- 16 -第八章设备的使用及其保养.- 17 -81 设备使用注意事项.- 17 -82 设备的润滑和保养.- 17 -总结.- 17 -参考文献.- 18 -致谢.- 19 -法兰成型机的总体设计- 1 -第一章绪论11 设计任务卷圆是利用机械的方法使材料内部所承受的应力全部达到屈服极限，并将其卷制成所需半径的管筒件的一种冷加工方法。在传统的机械加工中，工厂为了得到圆环状、管筒状零件，往往是由经验丰富的钣金工用辊压、折弯的方法使材料内部发生塑性变形，从而得到所需的工件，这种方法对生产人员的要求很高，且生产周期长、噪声大、劳动强度大，不适合用于大规模及自动化生产。由于法兰是一种基础类零件，在各工程中应用非常普遍，因此，为了满足工厂对生产所提出的高效、低耗、无污染的要求，必须对法兰成型机进行科学合理的设计，使该设备的生产能力最为优化，从而达到高效、安全，并具有一定的社会效益和良好的经济效益。根据参观工厂已有的卷圆设备以及参考有关书籍，我们设定主要技术参数如下：辊轮工作速度为 2m/min。设计本台机器的目的是将尺寸为3031256mm，材料为 Q235 的扁钢卷制成内圆直径为370mm，外圆直径为 430mm 的法兰盘。参与此次设计的共两个人，本人负责的是法兰成型机的总体设计。12 国内外发展现状1.2.1 国外发展现状50 年来，卷圆机随着科技特别是微电子、计算机技术的进步而不断发展。美国、德国、日本三国的卷圆机技术非常先进，经验很多，并且分别有自己的特点。在美国，政府重视卷圆机工业的发展，因而不断提出卷圆机的发展方向，提供充足的经费，特别讲求“效率 ”、“创新 ”，注重基础科研。由于美国首先结合汽车、轴承行业的生产需求开发了大批自动生产线，所以美国的高性能卷圆机技术在世界一直居领先地位。但因为偏重基础科研，忽视应用技术，有一段时间卷圆机的产量增加缓慢，直到纠正偏向后，产量又逐渐上升。德国政府讲求 “实际 ”与“实效 ”，坚持以人为本，不断提高人员素质，他们还特别重视理论与实际相结合，基础科研与应用技术并重，在卷圆机产品质量上精益求精。德国的卷圆机质量及性能良好、先进实用，出口遍及全世界，尤其是大型、重型、精密卷圆机，在质量、性能上居世界前列。日本政府对卷圆机工业的发展异常重视，并通过规划、法规进行引导。在重视人才及卷圆机部件配套方面学习德国，在质量管理及卷圆机技术方面学习美国，而且做得更好。日本在发展卷圆机的过程中，狠抓关键，突出发展卷圆机系统。日本 FANUC 公司在产量上居世界第一，销售额占世界市场的50%，对加速日本和世界卷圆机的发展起了重要作用。法兰成型机的总体设计- 2 -1.2.2 国内发展现状我国是世界上卷圆机机床产量最多的国家，但在国际市场竞争中仍处于较低水平；即使国内市场也面临着严峻的形势，一方面国内市场对各类卷圆机机床产品特别是数控机床有大量的需求，而另一方面却有不少国产机床滞销积压，国外卷圆机机床产品充斥市场。这种现象的出现，除了有经营上、产品制造质量上和促销手段上等原因外，一个主要的原因是我国生产的数控卷圆机机床品种、性能和结构不够先进，新产品的开发周期长，从而不能及时针对用户的需求提供满意的产品。我国工厂由于缺乏卷圆机设计的科学分析工具(如分析和评价软件、整机结构有限元分析方法以及卷圆机机床性能测试装置等)，自行开发的新产品大多基于直观经验和类比设计，使设计一次成功的把握性降低，往往需要反复试制才能定型，从而可能错过新产品推向市场的良机。卷圆机用户根据使用需要，在订货时往往提出一些特殊要求，甚至在产品即将投产时有的用户临时提出一些要求，这就需要迅速变型设计卷圆机和修改相应的卷圆机图纸及卷圆机技术文件。在国外，这项卷圆机修改工作在计算机的辅助下一般仅需数天至一周，而在我国卷圆机机床厂用手工操作就至少需12个月，且由于这些图纸和文件涉及多个部门，常会出现漏改和失误的现象，影响了产品的质量和交货期。由于长期以来形成的卷圆机设计、工艺和制造部门分立，缺乏有效的协同开发的模式，不能从制订方案开始就融入各方面的正确意见，容易造成产品的反复修改，延长了开发的周期。为解决这些问题，必须对产品开发的整个过程综合应用计算机技术，发展优化和仿真技术，提高产品结构性能，使用相应的产品虚拟开发软件，这样才能有效地解决产品开发的落后局面，使企业取得良好的经济效益。13 本课程来源本课题来源是通过指导老师与同盛机械厂的协商，安排我们在工厂住宿，并在一台已经用于生产的卷圆机的基础上，对其进行更加合理的有利于节约能源和资源的结构调整。目的是使我们真正地了解一台机器从课题的选择到方案的确定，还有设计参数的选择和计算的整个过程，意义是对整个大学四年学习的一次检测，是我们踏出校园走上工作岗位的一次练兵。法兰成型机的总体设计- 3 -第二章法兰成型机工作方案的选择21 法兰成型方案的确定如图 2-1 所示，制造该法兰零件的方法有以下两种：.冲压法。即利用冲压的方法，设计一套专门用来制造该零件的模具，这种方法最突出的优点就是生产效率高，只要设计出一套模具和与之相配套的模架便可大量生产同一型号的法兰零件，但此法也有明显的不足之处：a.由于需要得到的法兰环的外径为 430mm，内径为 370mm，设计出来的模具体形巨大，非常笨重，成本较图 2-1 法兰环高； b.冲压对加工坏料的材质有限制，只适合加工塑性较好的低碳钢； c.由于该法兰环的内径较大，加工产生的废料也较多。卷制法。即利用辊轮将303mm 的扁钢卷制成所需的法兰环。钢板在辊轮上弯曲变形，是一个横向弯曲的过程，如图2-2 所示。钢板在外负荷力矩M的作用下，产生弯曲变形时，中性层以上的纵向纤维受到压缩变形，中性层以下的纵向纤维受到拉伸变形。根据外负荷力矩的大小，当钢板表面层的最大应力小于钢板材质的屈服极限时，各层的纵向纤维都处于弹性变形状态，随着外负荷弯曲力矩的增大，钢板各层纤维继续产生变形。当外负荷增加到一定数值，钢板表层纵向纤维应力图 2-2 钢板弯曲变形示意图超过了材料屈服极限时，纤维产生塑性变形，负荷越大，塑性变形区由表层向中性层扩展的深度也越大。当钢板整个断面的纵向纤维应力都超过材料的屈服极限时，所有纵向纤维都处于塑性变形状态，弯曲过程完成。当钢板完全卷制成所需的圆环时，再将首尾端焊合即可。利用这种方法加工法兰环，只要辊轮提供的扭矩大，基本上不会受到加工坏料材质的影响，且不会产生废料，操作方便实用，不失为一种加工大中型法兰的好方法。综合以上两种方法的优缺点，我们选用卷制法加工。因为扁钢在卷制过程中，中性层以上部分受到压缩变形，而中性层以下部分受到拉伸变形，唯独中性层长度没有变化，所以需要提供的扁钢长度为L=mm，即43037021256mm。22 法兰卷制成型方式的选择目前市场上出现的卷圆机种类较多，大致分类如图2-3 所示。三辊式结构卷制原理是利用三个辊轮对板料进行连续的三点弯曲卷制成弧体，下辊为法兰成型机的总体设计- 4 -主动辊，上辊作垂直升降运动，结构较简单，而四辊式卷圆机是以上辊为主动辊，由主电动机通过主减速器以及联轴器，从而带动上辊的工作，下辊的作用是提供一定的向上力，与上辊一起夹紧， 2-3 卷圆机分类所卷钢板使上辊与被卷钢板间产生足够的摩擦力，在上辊旋转时能够带动钢板运动。两个侧辊用以形成卷筒所需的曲率，使板料达到所需的目的，其工作原理如图 2-4 所示。采用四辊卷圆结构可以免去端部预弯的工序，但是传动系统较复杂，机器较笨重，因此我们采用三辊式卷圆结构。而三辊式卷圆机又分为机械式三辊对称式卷圆机、机械式三辊非对称式卷圆机、液压式三辊卷圆机，它们的主要特点分别为：图 2-4 四辊卷圆机工作原理图a. 机械式三辊对称式卷圆机：如图2-5 所示，该结构型式为三辊对称式，上辊在两下辊中央对称位置作垂直升降运动，通过螺杆螺母传动而获得，两下辊作旋转运动，通过减速机的输出齿轮与下辊齿轮啮合，为卷制板材提供扭矩。该机缺点是板材端部需借助其它设备进行预弯。b. 机械式三辊非对称式卷圆机：如图2-6 所示，该机结构型式为三辊非对称式，上辊为主传动，下辊作垂直升降运动，以便夹紧板材，并通过下辊齿轮与上辊齿轮啮合，同时作为主传动，边辊作倾升降运动，具有预弯和卷圆双重功能。c. 液压式三辊卷圆机：如图2-7 所示，该机上辊可以垂直升降，垂直升降的液压传动是通过液压缸内的液压油作用活塞杆而获得，下辊作旋转驱动，通过减速机输出齿轮啮合，为卷圆提供扭矩，下辊下部有托辊并可调节。图 2-5 机械式三辊对称图 2-6 机械式三辊非对称图 2-7 液压式三辊卷圆式卷圆机工作原理图式卷圆机工作原理图机工作原理图由于非对称式和液压式卷圆机的传动系统较复杂，制造精度要求高，难度大，而卧式结构相比于立式结构，外形大方，结构紧凑，且传动系统布置较简单，因此我们设计的法兰成型机采用机械式三辊对称式卧式结构方案。法兰成型机的总体设计- 5 -第三章传动方案及总体结构的设计31 传动方案的设计为了使传动功率损失最小，传动级数最少，机器结构最紧凑，我们采用传动比非常大的蜗轮蜗杆传动方案，且根据“传动比大的放在靠电机处”的原则，将其放在带传动的下一级传动中。通过“过桥 ”齿轮与下辊轮齿轮的啮合作用，带动两个下辊轮旋转，因为两个下辊轮齿轮的参数完全一致，且“过桥 ”齿轮中心在两个辊轮的对称中心上，所以两个下辊轮作同步旋转运动。传动方案示意图如图 3-1 所示。图 3-1 传动系统示意图32 法兰成型机总体结构的设计由于我们采用的是机械式三辊对称式结构，两下辊作旋转的主运动，而上辊作垂直升降运动，因此我们采用“手柄 -传动螺杆 -传动螺母 -滑块 ”的传动方式，将手柄的旋转运动转换成上辊的垂直升降运动，从而达到压紧板材的目的。其总体结构布置示意图如图3-2 所示。法兰成型机的总体设计- 6 -1 1. . 减减速速箱箱 2 2. .倒倒顺顺开开关关 3 3. .电电动动机机 4 4. .压压下下装装置置 5 5. .限限位位轮轮 6 6. .驱驱动动辊辊 7 7. .调调整整辊辊图 3-2 法兰成型机示意图第四章力学分析与主参数的确定41 卷圆的工艺过程分析对称式三辊卷圆机在卷制钢板时，两下辊做旋转运动，上辊做垂直升降运动，板材平放在两下辊上，由于轧辊与板之间存在着摩擦力，所以当下辊转动时，板材也沿纵向运动，同时由上辊施加压制力，当板材所受应力超过屈服极限，则产生塑性变形，板材被弯曲。42 卷圆过程中的力学分析板材在被卷制过程中首先要克服板材的挠曲变形受力，变形到一定的程度时板材要克服本身的弹性和塑性抗力，因此施加在板材上的力应有3 个部分：（1）克服板材的挠曲变形力；（2）克服板材的弹性变形力；（3）克服板材的塑性变形力。43 工作辊轮的设计4.3.1 三辊轮受力情况分析卷制时，钢板受力情况如图4-1 所示，根据受力平衡，可以得到下辊作用于钢板上的支持力F2： F2 sinMR法兰成型机的总体设计- 7 -式中连心线 OO1与 OO2夹角，=；min2aarcsind+da下辊中心距（m）；dmin卷圆最小直径（ m）；d2下辊直径（m）；考虑到板宽 b 远小于卷圆的最小直径 dmin，中性层半径 R0.5dmin，为简化计算，上式可变为： F2 （KN）min2sinMd根据受力平衡，上辊作用于钢板上的力即图 4-1 被卷钢板的受力分析压下力 F1为：F1=2F2cos （KN）（1）根据哈尔滨工业大学的胡卫龙老师和王仲仁老师 1992 年在锻压机械的第 27 卷第 4 期上发表的论文各种卷板成形工艺的辊筒受力分析可知，下辊轮受到的力为：F2= 22()MRraR（2）式中 M板材被弯曲到中性层半径为 R 时所需的弯曲力矩（N m）； r2下辊轮半径，r2=r3（mm）；根据安徽理工大学的孟凡净老师和周哲波老师 2006 年 5 月在煤矿机械上发表的论文大型卷板机的力学模型文章编号为：1003-0794-（2006）05-0769-03可知，钢板的塑性极限弯矩为： 212sMhb（3）式中 h卷板的厚度（m）； b卷板的宽度（m）； s卷板材料的屈服极限（Q235 为 235Mpa）；初选下辊轮的直径为 170mm，中心距为 200mm，考虑到钢板在卷制时会与下辊轮发生轴向滑动，我们在钢板与辊轮接触处设置一环形槽，槽深 2mm，因此下辊轮的实际直径为 166mm。由式（2）和（3）得：F2= = N 4.52 KN22sRrhbaR3 26200853 (30 10 )235 10200 200 法兰成型机的总体设计- 8 -所以，下辊轮作用在钢板上的力为 4.52KN。根据（1）式得上辊轮对钢板的压力为：F1=2F2cos因为 R=a=200mm,所以=, 30F1=24.52KN=4.52 1.732KN7.83KNcos304.3.2 法兰成型机的主参数的确定如图 4-2 所示，组成了一个直角三角形，1OO B其三边边长分别为，2()2DRb2a1()2DHR根据它们之间的三角关系可得： 21222()( )()222DaDRbHR（4）其中，、分别为上、下辊轮直径，mm；b 为扁钢宽度（一般取最大值），1D2Dmm；R 为加工工件曲率半径，mm；H 为上下辊中心高，mm。因而，由式（4）完全可以确定该机的各参数，其值可靠，可以作为设计其系列产品的理论依据。在本次设计中，由于 R=200mm，b=30mm，=166mm,a=200mm,均为已知，而只有2D和 H 的值图 4-2 主参数的结构分析1D未知，它们之间存在着一一映射的关系。设计=160mm，为了防止钢板在它上面发1D生轴向滑动，我们也在钢板与辊轮接触处设置一环形槽，槽深 2mm，因此上辊轮的实际直径为 156mm，将其值代入（4）式得：222166200156(20030)()(200)222H =+231321002(122)H 得 H=174.6 （mm）所以在卷制过程中，只需将上下辊中心高调整为 174.6mm 即可。第五章压下装置的设计51 卷圆成型直径与标尺刻度的关系由上一章的公式（4）可得上下辊中心高 H 与各主参数的关系为：H= 2122()( )()222DaDRbR法兰成型机的总体设计- 9 -（1）在公式中，、a 均为固定值，而 R 与 b 是用户给定的值。1D2D如图 5-1 所示，x 为上辊中心到标尺指针的垂直高度，为定值；y 为下辊中心到标尺“0”刻度的垂直高度，为定值；L 为标尺指针在标尺上所指定的刻度值，随用户给定的参数确定。它们之间的关系为： H+x=L+y H=L+y-x （2）将（2）式代入（1）式得：L= 2122()( )()222DaDRbRxy（3）将已知的值代入（3）式得：L= 22(83)100(78) 120223RbR（mm）简化后，得：L= 22(83)100Rb(25)R（mm）根据实际情况知，在卷圆机上卷制的宽度（角钢为厚度）一般为 15b60（mm），卷制半径一般为 100R 500（mm），因此，以此范围为计算作图范围，绘制标尺刻度值 L 与卷制半径 R、卷制宽度（或厚度）b 之间的关系表。这样就给使用厂家的实际生产带来很大的方便。图 5-1 上下辊中心高与标尺刻度的关系表 1 L= 单位：mm22(83)100Rb(25)R1001502002503003504004505001560.2361.7062.8663.8064.582061.0263.5465.4066.8267.9668.8869.652562.8366.3168.7570.5671.9573.0673.9774.723063.0768.2571.6073.9575.7177.0778.1679.0579.793568.7173.6476.8779.1580.8682.1983.2684.1384.864074.3079.0382.1384.3586.0187.3188.3589.2189.924579.9084.3987.3889.5391.1592.4293.4494.2894.99RLb法兰成型机的总体设计- 10 -5085.4589.7492.6394.7196.2997.5398.5499.365590.9795.0897.8799.896096.47由于此次设计的上辊轮行程为40mm，且标尺指针在标尺上的指示范围为（60，100）mm，因此计算出来的L 值若不在此范围内，则在本台机器上无法将其加工成所需工件。52 压下装置的设计钢板在卷制过程中，曲率的控制是通过调整上辊的压下量来实现的，压下量可通过标尺任意调整，实现了一定范围内的曲率半径的卷曲。上辊的压下采用“螺母固定，螺杆转动并移动”的螺旋传动方式，并通过滑块使上辊轴与螺杆保持相对静止，从而达到上辊轴与螺杆同步升降的目的。其设计效果图如图 5-2 所示。图 5-2 压下装置设计效果图53 上辊轮轴的设计5.3.1 轴的材料及结构的确定上辊轮轴是该机器的重要零件，承受着两下辊轮的合力，设计时应满足合理的结构，足够的强度，以及良好的工艺性等。1选择轴的材料轴的材料主要是碳钢和合金钢，碳钢具有足够高的强度，对应力集中敏感性较低，便于进行各种热处理及机械加工，价格低、供应充足，应用最广。合金钢机械性能更高，常用于制造高速、重载的轴，或受力大而要求尺寸小、重量轻的轴。通过进行各种热处理、化学处理及表面强化处理，可以提高用碳钢或合金钢制造的轴的强度及耐磨性。特法兰成型机的总体设计- 11 -别是合金钢，只有进行热处理后才能充分显示其优越的机械性能。由于本台机器要求此轴具有较高的强度且轴径不能过大，因此我们选用合金钢，其牌号为 38CrMoAlA，锻造成形及调质处理，毛坏直径60mm，硬度 293321HBS，抗拉强度极限=930MPa，屈b服极限=785MPa，弯曲疲劳极限=440MPa，剪切疲劳极限=280MPa 许用弯曲应s11力=75MPa。1 b2拟出轴的结构根据轴的工作情况和轴的材料，我初选轴径为 35mm，因为轴主要承受的是径向载荷，所以安装在上辊轮与轴之间的轴承的类型选用圆柱滚子轴承，由机械设计手册高教版中知圆柱滚子轴承（摘自 GB283-87）查得 d=40mm,D=80mm,B=23mm,型号为 32508。由于上辊轮的宽度为 42mm，所以应在上辊轮中再安装一个型号为 32208 的圆柱滚子轴承，d=40mm,D=80mm,B=18mm，然后用密封圈密封。如图 5-2 所示，由于轴在滑块内的长度为 18mm，滑块到轴承的间距为 34mm，铜套的宽度为 20mm，上辊轮宽度为 42mm，因此轴的工作长度为：L=20+42+18+34=114 （mm）3轴上零件的定位和固定为了防止轴和零件在工作时发生轴向移动，保证其准确的工作位置，安装在轴上的所有零件必须有准确的定位和牢靠的固定。为了限制轴的轴向移动，轴与滑块采用螺纹联接，从而保证轴与滑块的相对静止，轴肩对轴承轴向定位，压板和铜套对上辊轮进行轴向定位，再利用双头螺栓和螺母对压板进行锁紧。5.3.2 轴的受力分析1绘制轴的受力简图如图 5-3 所示为上辊轮轴的受力简图，将上辊轮、滑块对其作用的力集中作用在轴上图 5-3 上辊轮轴的受力简图由于轴只受到上辊轮和滑块对它的作用力，因此这两个力等值反向，均为 7.83KN。所以，作用在轴上 BC 段范围内的力的集度为： P= 7.83186.430.042（KN/m）法兰成型机的总体设计- 12 -作用在 DE 段范围内的力的集度为： q= 7.834350.018（KN/m）1绘制上辊轮轴的剪力图、弯矩图在轴的 AB，BC，CD，DE 四段内，剪力和弯矩都不能用同一方程式来表示，所以应分四段考虑，对每一段都列出剪力方程和弯矩方程，方程中，x 以 m 为单位，以 KN( )sF x为单位，以为单位。( )M xKN m在 AB 段内，=0 （00.02m）( )sF xx =0 （00.02m）( )M xx在 BC 段内，=186.43 （0.02m0.062m）( )sF x(0.02)p x(0.02)xx =( )M x(0.02)(0.114)p xx= （0.02m0.062m）186.43 (0.02)(0.114)xxx在 CD 段内，=7.83 ( )sF x（0.062m0.096m）x =7.83 ( )M x(0.114)x（0.062m0.096m）x在 DE 段内，=7.83-=7.83- ( )sF x(0.096)xq(0.096) 435x（0.096m0.114m）x =7.83-q( )M x(0.096)x(0.114)x =7.83-435 (0.096)x(0.114)x（0.096m0.114m）x法兰成型机的总体设计- 13 -图 5-4 上辊轮轴的剪力图与弯矩图5.3.3 校核轴的强度由弯矩图知，C 处为可能的危险截面，计算出 C 处的剪力和弯矩。Fc=7.83KNMc=7.830.41(0.1140.062)KN mKN m因为材料为 38CrMoAlA 的许用弯曲应力=75MPa，C 截面当量弯矩应力为：1 b=65.29 Mpa （W 为轴的抗弯截面模量）cMcW332Mcd332 0.413.14 (0.04)1 b所以，C 截面安全。54 螺旋传动设计为了达到将螺杆的转动转化为滑块的升降运动，我们采用了“螺母固定，螺杆转动并作直线运动”的滑动螺旋传动方式。对于这种以传递运动为主的传导螺旋，其失效形式主要是由于磨损而产生的过大间隙或变形造成运动精度下降，设计时应以螺纹耐磨性计算和螺杆的刚度计算来确定螺旋传动的主要尺寸参数。由于在本次设计中，螺杆受到较大的受压的轴向载荷，因此，需对其进行强度核算和压杆稳定性核算，检验螺旋是否满足自锁条件。1选择材料和许用应力螺杆材料选 45 钢，调质处理，,由机械设计手册第三卷（成大先2360/sN mm主编）第 12 篇表 12-1-10 查得：=12072，手动可取 100。 3 5s2/N mm2/N mm螺母材料为。由表 12-1-10 可得：103ZCuAl Fe，取 50；= ，取 35。 240 60/bN mm2/N mm 230 40/N mm2/N mm此螺旋传动系手动低速，由表 12-1-9 查得：，取 20。 218 25/pN mm2/N mm2按耐磨性计算螺纹中径螺纹的中径为：法兰成型机的总体设计- 14 - 20.8Fdp其中，F轴向载荷，N；许用比压，（其值可查表 12-1-9）； p2/N mm 螺母（或螺杆）的转角，rad；因为值可根据螺母的形式选定，取=1.7，所以螺纹的中径为：=0.8 21.46=12.14 (mm)。327.83 100.81.7 20d由 GB5796.186（见机械设计手册高教版）可选d=34，P=6，=31，=35，=27，=28 的梯形螺纹，中等精度，螺旋副标记为2d4D3d1DTr34 6-7H/7e。螺母高度 H=1.7 31=52.7（mm），取 H=55mm。2d则螺纹圈数 n=9.17 圈。556HP3自锁性验算由于系单头螺纹，导程 S=P=6mm，故螺纹升角为： 263.5331sarctgarctgd由表 12-1-7 知，钢对青铜，取 0.09，可得：0.08 0.10f 0.095.32cos15cos2farctgarctg，故自锁可靠。4螺杆强度验算由表 12-1-3，螺纹摩擦力矩为：18896.76，代入表 12-1-4 之12131()7830(3.535.32)22tMd FtgtgN mm式（4）得：=16.012223334()3()0.2ccaFMdd22234 783018896.76()3()270.2 27ca2/N mm 5螺母螺纹强度验算因螺母材料强度低于螺杆故只算螺母螺纹强度即可。由表 12-1-4 得，牙根宽度 b=0.65P=0.65 6=3.9mm，基本牙型高H1=0.5P=0.5 6=3mm。代入表 12-1-4 中的（7）式及（8）式有：法兰成型机的总体设计- 15 -1.994783035 3.9 9.17FD bn2/N mm 4.601243bFHD b n23 7830 33.14 35 3.99.172/N mm b6螺杆的稳定性验算由于螺杆的最大工作长度为上辊轮下压得最低时滑块与压下螺母间的长度，其值为：l=180-51-35-22.5=71.5mm。由表 12-1-4 知，（i 为螺杆危险截面的惯性半径，i=,mm），2 71.521.19274uli34d式中，按一端固定一端自由从表 12-1-5 可得=2。由表 12-1-4 可知，当40 时，可不uli进行稳定性计算。故稳定性条件满足。第六章其它各主要零部件的设计及选用61 箱体的设计箱体是用来支承和容纳机器中所有的零部件，保证它们相互间的正确位置，并承受作用力，在很大程度上影响着机器的工作精度和抗振性能。因此，合理选择机架的材料和正确设计其结构型式，对减轻机器重量，节约金属材料，提高机器的性能和寿命等至关重要。在本机器中，箱体主要承受着上辊轮、下辊轮、皮带轮及蜗轮对它的力，其中属上辊轮对它的力最大，强度作为评定箱体工作能力的基本准则。由于铸铁的铸造性能与切削性能好，吸振能力强，价格低廉，铸铁件易于大量生产，且箱体承受着较大的弯曲应力，因此我们选用 HT200 作为箱体的材料，根据箱体内各部件的布置方案，设计的箱体结构如图 6-1 所示，为了便于铸造，箱体上与各轴接触的凸台采用铸铁焊的形式，将其焊接在箱体上，底座角钢及支承钢板与箱体的连接也采用焊接的形式。62 “五大轮”的设计 “五大轮”包括调整辊轮（上辊轮），两个驱动辊轮（下辊轮）及两个限位轮。在第四章中，我们已经确定调整辊轮和驱动辊轮的直径分别为 156mm 和 166mm，由于这图 6-1 箱体结构图三个辊轮为主要的工作部件，受重载作用，对强度和硬度有很高的要求，我们选用 55 号优质碳素结构钢作为这三个辊轮的材料，其屈服强度为 380Mpa，热轧硬度可达s法兰成型机的总体设计- 16 -255HBS。为了增大辊轮与被卷钢板间的摩擦，可对下辊轮表面进行滚花加工。考虑到卷圆钢板的厚度（或宽度）不一，我们将下辊轮做成分割式，由内外辊轮组成，对加工不同规格的扁钢（角钢）时，按其壁厚，调节内辊轮和外辊轮之间的间隙（如图 6-2 所示），调节时先松开螺钉 2，用内六角方扳手调整螺钉 3，使角钢在槽中能灵活移动，最后锁紧螺钉 2，即可进行不同规格的卷圆工作。图 6-2 不同规格扁钢（角钢）间隙调整示意图松开螺栓 2，旋紧螺钉 3，间隙加大松开螺钉 3，旋紧螺钉 2，间隙减小限位轮在本机器中为非受力件，对各力学性能要求不高，只起到对卷圆钢板进行初定位的作用，材料选用 HT100，设计其直径为 180mm，通过凸台及螺栓对其进行轴向定位。根据限位轮轴直径及受力情况，选用轴承型号为 61907,内径 35mm，外径 55mm，厚10mm。63 各主要部件的选用1.液压计的选用由于箱体内布置有蜗轮蜗杆传动和齿轮传动，为了延长各零件寿命及减少噪音，必须对它们进行充分的润滑。机械油注入箱体内，齿轮及蜗轮部分浸入油内，靠传动的啮合旋转充分润滑所有的传动件和轴承。但箱体内油液高度要适当：若油液高度过高，油液对传动件有粘滞作用，不利于传动；若油液高度过低，不能对各传动件充分润滑。在箱体底部安装液压计可实时观察油液高度，并通过其指示作用，及时地添加机械油。液压计型号选 YWZ-80T（GB116190），其安装尺寸为 110mm 80mm 42mm。2.脚轮的选用为了便于机器的移动，我们在其底部安装 4 个脚轮，它们只受到机器重力的作用，单个脚轮受力约 10000N，因此采用橡胶包铁的形式，其型号选 WP13B-150 40（GB/T 1468893）。法兰成型机的总体设计- 17 -第七章法兰成型机的主要技术参数由于在实际生产过程中，需要加工的钢板尺寸不一，所能加工成的法兰最小直径也不一样，本机器的主要技术参数如下：单位：mm宽度（或厚度）b最小加工直径宽度（或厚度）b最大加工直径15600509002040055500253006020030200工作速度2m/min电机型号Y132M1-6 功率：4KW设备外形尺寸850 650 800设备总重380Kg说明：b 为被卷钢材在上辊轮径向方向的尺寸。第八章设备的使用及其保养81 设备使用注意事项1.板材长度等于“法兰的中径圆周率” 。2.板材头应“预弯边” ，半径应与法兰半径相同。3.接通电源后，进行下辊正反两个方向和上辊升降运动，检查各运动有无不正常的卡死现象。4.设备在运行过程中，若发现有不规则的噪音、冲击等不正常现象，应立即“停机”检查。法兰成型机的总体设计- 18 -5.加压给进应循序渐进，不可过急。6.给进一次应卷到头，中间不要给进。7.快结束时，应使用法兰外径圆弧量板随时检测“卷圆度” 。82 设备的润滑和保养1.设备在使用前，先检查箱体侧面的油标所显示的油位。如油位低于油线时，必须

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