板材坡口机总体设计
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摘要
本文旨在探索板材坡口机的总体结构设计，即板材坡口机的设计，又称板材坡口机设计。当前我国板材坡口机技术已经有了一定的发展，而且逐渐趋于自动化。
本文根据板材坡口机的工作原理和基本结构，初步设计板材坡口机。在此基础上通过对此题目的分析以及对一些相关书籍和文献的查阅，进一步研究了板材坡口机的总体结构设计。本文所设计的板材铣边用于电厂中铝板焊接前的坡口成型，板材坡口机的设计重点应在于液压系统和板材坡口机的铣削系统的设计。已完成的主要工作可以概括为以下四方面：
1．对课题的来源、选题的目的、以及板材坡口机在国内外发展的形势及所存在的问题进行了相关的论述。
2．阐述了板材坡口机的一般结构，然后根据自身的需求选取适当的结构组件。简易的叙述了总体方案设计。
3．对液压系统的基本概念、特点、应用以及基本工序做了简要的介绍，进而分析了板材坡口机技术的现状和发展方向。
4．对本设计的重点-板材坡口机的铣削系统进行设计。分析了铣削控制系统的过程，进而对铣削件进行了工艺分析，为板材坡口机铣削系统设计奠定了基础，最后对板材坡口机铣削系统重要的各个尺寸参数进行了校核。
本文通过研究设计板材坡口机的基本原理，获得了大量有关设计板材坡口机的要领。论文的完成对进一步完成生产性设计和探索设计板材坡口机过程有一定的参考价值。
关键词：坡口机；剪板机；传动；液压；自动化
Abstract
This article thesis is aimed at exploring the overall structure design of plate edge milling machine, that is the design of plank stuff edge milling machine, also called the design of board groove machine.At present,the design of plank stuff edge milling machine already has the certain development,and gradually tends to automation.
According to the principle of work and basic structure of plank stuff edge milling machine,the present thesis designs the plank stuff edge milling machine.On the base of these works, through regarding this topic analysis and consulting to some correlation books and literature, were further make clear that the overall design of plank stuff edge milling machine. This present thesis designs the plank stuff mill uses in the power plant before thealuminum sheet welding bevel to take shape. Designs should lie in with emphasis the design of the hydraulic system and milling system .
The main work achieved are summed up as following:
1.The related summary was made on the source and goal of task , Domestic and foreign development situation,existence problem.
2.The related summary was made on the general structure,then according to own demand selection suitable structure module.And a simiple narration was made on the overall design of plank stuff edge milling machine.
3.The related summary was made on the basic concept,characteristic,application and essential working procedure,and was further analysis the present situation and development direction.
4.The related summary was made on this design key point-milling system. Analysis was made on milling control system,and was further craft analysis the milling components.this has laid the foundation for the milling system of plank stuff edge milling machine.Finally,it has carried on the examination on each improtant size parameter of plank stuff edge milling machine.
In this paper a lot of experimental data about main point of plank stuff edge milling machine were acquired by studying the basic principle.This paper also will provide guidance for industrialization and researching plank stuff edge milling machine process.
Keywords: plank stuff edge milling machine; board groove machine; guillotine shear;transmission; hydraulic pressure;automation
目录
前言 1
1 绪论 2
1.1 课题来源 2
1.2 课题的设计目的及意义 2
1.3 与课题相关的国内外研究现状分析 2
1.3.1 板材坡口机在国内的发展情况 2
1.3.2 板材坡口机在国外的发展情况 4
1.3.3 对板材坡口机行业在国内发展的建议 5
1.4 刨边机与坡口机的优缺点 6
1.5 铣边与剪边工艺的比较 7
1.5.1板边加工在焊接工艺中的必要性 7
1.5.2 板边加工工艺常用的带钢板边加工工艺 7
1.5.3 圆盘剪剪边工艺 7
1.5.4 粗铣+精铣工艺 8
1.5.5 单台铣边工艺 8
1.5.6 圆盘剪剪边+单坡口机铣边工艺 8
1.5.7 板材焊接质量好 8
1.5.8 板材成材率高 8
1.5.9 易加工厚板 9
1.5.10 铣边坡口参数 9
1.5.11 铣边工艺对工作条件的要求 9
1.5.12 存在问题 10
1.5.13 结论 10
1.6 主要设计内容和预期结果 11
1.6.1 设计内容 11
1.6.2 预期结果 11
2 板材坡口机的总体结构概述 12
2.1 板材坡口机的结构 12
2.2板材坡口机的总体方案设计 13
3 控制系统的选择及设计 14
3.1 控制系统的选择 14
3.2 液压传动系统的设计 14
3.2.1 液压缸主要参数的确定 14
3.2.2 缸筒壁厚和外径计算 15
3.2.3 液压缸的强度校核 16
3.3 液压元件的选择 18
3.4 液压系统的性能验算 20
4 板材坡口机铣削系统设计 21
4.1 电动机的选择 21
4.2轴的设计 21
4.2.1轴的转矩强度计算 21
4.2.2 轴的结构设计 21
4.3 齿轮的选择及计算 23
4.4 导轨的设计 24
4.4.1 导轨的功用 24
4.4.2 直线运动导轨的特点 24
4.4.3 普通滑动导轨的特点 24
4.4.4 V型导轨的选用 25
5 经济性分析 26
6 结论 27
致谢 28
参考文献 29
板材坡口机是一种使用最广泛的板材加工机械，早已实现了液压化,80年代迅速实现了数控化。据不完全统计，CIMT'95展出了18台板材坡口机，其中外国7台，中国11台。除了中国台湾的一台以外，其余的17台全部是数控板材坡口机。在我国历届国际机床展览会上,这一届展览会展出的板材坡口机最多，国产板材坡口机也很多，且水平较高。板材坡口机是用于焊接板材前打坡口的机械。对于普通板材坡口机来说，只有高度熟练的操作人员才能做好此工作，即使如此也需要相当长的调整时间。用先进的液压系统和数控系统装备的板材坡口机不但可以大大缩短调整时间，而且没有工作经验的操作人员也能生产出达到要求的板材坡口机。本文研究的板材坡口机用于铝板的坡口加工，具有很好的实用价值，这种板材坡口机控制系统由液压系统控制，铣削系统为核心系统。相对数控系统装备的板材坡口机其成本要低的多，而且对操作人员的熟练度要求较低。本文主要阐述了铣削系统、液压缸的设计以及液压控制系统的设计等内容。1 绪论
1.1 课题来源
阜新封闭母线有限责任公司（原阜新封闭母线厂）是国家定点设计，制造封闭母线及其成套设备的专业企业，是中国最早研制、生产全连式相对封闭母线的厂商，拥有八十年代世界先进水平的封闭母线铆焊生产设备和2.5万安培大电流实验装备，是东北输变电上市公司之一。板材坡口机是封闭母线生产中不可缺少的设备，为满足客户的需求，公司迫切需要设计一种实用且成本较低的产品。
1.2 课题的设计目的及意义
随着板材坡口机控制系统的发展，它的功能越来越齐全，操作越来越方便。虽然以数控系统为控制系统的板材坡口机生产效率会很高，而且质量也非常好，但这些对于铝板的坡口加工来说，消耗的成本过高，固我们采取常用的设计结构，使用液压控制系统进行设计。这样不但能满足生产要求还能节省资金。1.4 刨边机与坡口机的优缺点
刨边机的优缺点：
(1) 刨边机价格便宜,便于制造,寿命较长
(2) 刨刀更换方便
(3) 刨刀仅能刨出V 形焊接坡口
(4) 刨边机为被动切削,无需动力,但消耗递送机的递送力
(5) 刨刀需磨削,对工人磨削技术要求高
(6) 刨边机无法消除钢带月牙弯
(7) 刨边刨出的边缘形状不精确一致
(8) 刨边机很难同时刨出钢带两侧形状,无法保证钢带宽度一致
(9) 刨边机对圆盘剪剪切后的钢带两侧质量要求较高,圆盘剪出现弦崩刃时必须更换。坡口机的优缺点：
(1) 坡口机铣出的坡口形状精确一致,有利于成型和焊接,是焊接的理想坡口,尤其是厚板时能铣出理想的X 型坡口
(2) 坡口机铣出的坡口角度准确,从始到终不变,可避免成型缝“内紧外松”或“外紧内 松等缺陷
(3) 铣出的边缘及坡口的表面粗糙度好,减少了错边、烧穿、电流和电压波动等缺陷
(4) 可消除的部分月牙弯,对头通过平稳
(5) 在厚度大于12 mm 时,可铣出X 型坡口,避免未焊透现象,且可有效降低焊缝高度,得到理想的焊缝形状,并有利于钢管内外表面的防腐作业
(6) 可在两侧同时铣出焊接坡口,有利于成型稳定,并保证钢带宽度不变
(7) 坡口机为主动切削,需一定的动力
(8) 铣边刀片更换时较费事
(9) 坡口机的振动及噪音较大
1.5 铣边与剪边工艺的比较
板边加工是焊接生产工艺中必不可少的工序,焊接的质量和经济效益与待焊板边质量、加工宽度关系密切。采用坡口机铣边工艺代替传统的圆盘剪边工艺,可根据板厚加工成要求的钝边尺寸、粗糙度和需要的焊接坡口,为焊接板材创造良好的条件。加之铣边量比剪边量窄,提高了成材率,具有良好的经济效益。1.5.13 结论
(1)铣边质量高于剪边质量,并可铣出所要求的坡口,为焊接创造有利条件,提高了焊接质量。
(2)采用铣边工艺,虽因刀刃磨损快、换刀频繁而增加了材料消耗成本,降低了作业率;但铣边量比圆盘剪剪边量小,可提高成材率约1%,综合经济效益可观
(3) 板材板形、生产工艺、操作水平是保证铣边质量的关键。
(4)随着板材生产厂轧制技术的不断发展, 板材尺寸精度得到有效提高,焊接板材生产中板边以铣代剪工艺将广泛普及。
1.6 主要设计内容和预期结果
1.6.1 设计内容
1）板材坡口机的总体结构设计
2）液压系统（包括液压缸）的设计
3）板材坡口机的铣削系统设计
4）控制系统概述
1.6.2 预期结果
能够设计出一台满足阜新封闭母线厂需要的液压铜排（铝排）板材坡口机，并能提高一定的生产率和产品质量，减轻工人劳动强度，降低生产成本。6 结论
本文根据阜新封闭母线有限公司所需产品的要求，设计了一套板材坡口机的制造方案。按照这套方案所生产的产品，基本满足公司的需求，并且具有一定的经济性和实用性。在液压控制系统的选择中，本文选取了带有背压阀的锁紧回路来控制。采用这种回路的主要作用就是防止液压缸中的活塞杆停止运动后，在外力或自重作用下突然下滑造成事故。带有背压阀主要是防止活塞突然前冲，产生激烈振动。本文所设计的板材坡口机的材料都是以经济实用为中心选取的。所以这套设计方案无论是在价格方面，还是在安全方面都是一个很好的选择。
本文所设计的不足之处主要是尺寸方面存在着差异，由于关于板材坡口机的资料很有限，而且都存在一定的范围，而本文所要设计的数据超出了这个范围，导致了所计算的一部分数据源自于估算，从而影响到板材坡口机的总体尺寸设计。具体尺寸数据还需要通过专业书籍进行校正。参考文献
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