自动排屑装置的文献综述.doc

本科毕业设计（论文）文献综述院 （系）： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号: 年 月 日本科生毕业设计（论文）文献综述评价表毕业设计（论文）题目数控机床的自动排屑装置设计综述名称关于自动排屑装置的综述评阅教师姓名 职称 评 价 项 目优良合格不合格综述结构01文献综述结构完整、符合格式规范综述内容02能准确如实地阐述参考文献作者的论点和实验结果03文字通顺、精练、可读性和实用性强04反映题目所在知识领域内的新动态、新趋势、新水平、新原理、新技术等参考文献05中、英文参考文献的类型和数量符合规定要求，格式符合规范06围绕所选毕业设计（论文）题目搜集文献成绩综合评语： 评阅教师（签字）： 年 月 日文献综述：关于自动排屑装置的综述 1. 前言展望未来中国机械工业的发展，我们不难看到，中国机械行业得到了前所未有的高速发展。在21世纪，世界机械工业进入前所未有的高速发展阶段，特别是作为有“世界工厂”之称的中国，机械行业更是迅猛发展。在向机械行业提供了新的机遇的同时，也向我们提出的新的挑战；机械行业涉及面相当广泛，如：工程、建筑、汽车、船舶、电子、石化、电力、电气、仪器仪表、物流、医疗、饮食、环保、纺织等等，涉及到一个国家的国计民生的方方面面，都是国家支柱性的重要行业，对这些行业的发展和影响也起着至关重要的作用。在中国的工程机械方面，预计随着国家对铁道、公路、机场、码头和城市公用基础设施等项目投资力度的加强，国内市场对工程机械产品的市场需求会有所改善。虽然今年企业生产涨幅会比去年有所降低，但全年工程机械行业仍将保持适度增长。在中国的含高技术的制造业机械方面，虽然相对于发达国家还有一定的差距，但根据日前中国在这方面的发展状况和国家的重视，相信前景一定是非常美好的。制造机械的发展，重点表现在数控机床的发展，数控机床加工效率高，单位时间内数控机床的金属切削量远高于普通机床，这使工件上的多余金属变成切屑后所占的空间也成倍增大。这些切屑占用加工区域，如果不及时清除必然会覆盖或缠绕在工件和刀具上，使自动加工无法继续进行。此外，炽热的切屑向机床或工件散发热量，使机床或工件产生变形，影响加工的精度。因此，迅速、有效地排除切屑对数控机床加工来说十分重要，而排屑装置正是完成该工作的必备附属装置。2. 自动排屑装置的应用领域及意义自动排屑装置的主要作用是将切屑从加工区域排出到数控机床之外。另外，切屑中往往混合着切削液，排屑装置必须将切屑从其中分离出来，送人切屑收集箱或小车里，而将切削液回收到冷却液箱。所以，自动排屑装置组要应用于数控机床、加工中心等要求高效率的机械。3. 自动排屑装置的发展历史自动排屑装置，是随着切削加工机床、加工中心的发展而发展的。但是长期以来，重主机、轻配套的状况使得自动排屑装置处理技术及其设备发展迟缓。80年代始，重主机轻配套的状况引起了机床工具行业的注意，促使自动排屑装置处理技术及其设备在此后的20多年里得到长足的发展。4. 自动排屑装置的发展现状和发展趋势4.1现在排屑装置的种类1、现在常见的排屑装置有以下几种。（1）、平板链式排屑装置平板链式排屑装置以滚动链轮牵引钢质平板链带在封闭箱中运转，切屑用链带带出机床。这种装置在数控车床使用时要与机床冷却箱合为一体，以简化机床结构。 （2）、刮板式排屑装置刮板式排屑装置的传动原理与平板链式基本相同，只是链板不同，带有刮板链板。这种装置常用于输送各种材料的短小切屑，排屑能力较强。（3）、螺旋式排屑装置螺旋式排屑装置是利用电动机经减速装置驱动安装在沟槽中的一根绞笼式螺旋杆进行工作的。螺旋杆工作时，沟槽中的切屑即由螺旋杆推动连续向前运动，最终排入切屑收集箱。这种装置占据空间小，适于安装在机床与立柱间间隙狭小的位置上。螺旋槽排屑结构简单、性能良好，但只适合沿水平或小角度倾斜的直线运动排运切屑，不能大角度倾斜、提升和转向排屑。排屑装置的安装位置一般尽可能靠近刀具切削区域，车床的排屑装置装在旋转工件下方，以利于简化机床和排屑装置结构、减小机床占地面积、提高排屑效率。排出的切屑一般都落入切屑收集箱或小车中，有的直接排入车间排屑系统。2、铸铁组合机可拆链刮板排屑机介绍铸铁件生产线在实际排屑操作过程中采用流水作业，产生的切屑量较大。尤其在粗加工阶段，切屑呈碎片状或粉末状，容易飞溅。工作当中小工件、机床各运动部分的润滑油能够流入排屑装置中。由于排屑装置属于辅助性生产设备，所以安装在地沟中，保养维护机会较少，经常是出现小毛病时无人注意，出大毛病无法运转时才去修理，影响整条生产线的正常工作。 目前，铸铁组合机生产线上采用的排屑装置主要是磁性板式、链板、刮板三种形式。 磁性板式排屑机属于定量排屑形式，即吸附切屑的力是个固定值。当切屑量较大、排屑面板上粘油、非吸磁性物品在面板上堆积时，都不能顺畅排屑。另外，当有重物意外原因撞击面板，会导致机器严重损伤，即磁块条被刮掉，内部链条脱落。 链板排屑机属于一种多功能性排屑装置，非常适合钢、铝等材质的卷屑输送，但最不适合粉末状、粘稠切屑的输送。因为细微的粉尘切屑会通过链板的铰接处、挡屑边与壳体的缝隙处进入机器内部；粘稠状的切屑极易粘附在链板的表面，回转落入机器壳体底部，长期积累板结。上述情况均会增大机器的故障发生率。 刮板排屑机是一种应用范围很广的排屑装置，结构简单、维护方便、排屑量大，适合在恶劣环境下工作。 刮板排屑机按刮板工作位置区分有上刮板式和下刮板式；按链条类型区分有滚子输送链式和模锻易拆链式。从铸铁组合机生产线排屑装置的特点来看，刮板排屑机最适合铸铁组合机生产线排屑装置为刮板排屑机。 据了解德国、韩国的大型汽车厂内均采用模锻易拆链型下刮板式，此种形式的排屑装置应用相当广泛。在国内一汽-大众第三发动机车间内就有多条国内外此类型产品。 模锻易拆链传统形式都是被用于悬挂输送机上，在刮板排屑装置中，链条与导轨间处于一种“干磨”状态，但由于铸铁粉、机床漏油的存在降低了摩擦系数，链条的材质为合金材料，排屑机导轨贴有耐磨不锈钢条，排屑机的底面采用优质耐磨不锈钢，使得运动部件间的磨损率非常低。 此形式刮板排屑机中的刮屑与两排链条间板是一种松配合连结方式，刮板靠自重及链条自重与机体底面接触工作，碰到非切屑异物如螺栓、断丝锥等会自动升高不会导致卡滞现象，这一点是滚子链型刮板排屑机不具备的。 另外，在此形式排屑装置中采用电机托盘浮动式过载保护装置，使机器在特殊情况下能够迅速停机，避免造成更大的伤害。另外轴承瓦座等均为标准外构件，替换方便。 模锻可拆链刮板排屑机截面图烟台杞杨机械有限公司所产KPMG型模锻可拆链刮板排屑机输送链条采用X348型模锻可拆链（如图），其参考节距为76.6mm，最小破断强度为112KN，平均单重2.7Kg/m。该型排屑机结构简洁，维护方便，排屑量大；刮屑板采用60mm高、 10mm厚的钢板制成，强劲有力；链条输送速度调整在3.8m/min，刮屑板间距为383mm；刮屑板与链条附件间采用螺栓紧固，螺母拧紧后，螺栓螺母圆周接合处三处点铆，防止因长期震动螺母松开脱落，继而导致上排刮板松脱，落入下排工作刮板中使机器卡滞发生故障。 当有特殊原因必须拆卸时，也可通过强力扭转松开螺母；排屑机驱动减速机固定托盘与机体间采用铰链联接、弹簧预紧、行程微动开关控制的浮动式机器过载保护装置。当由于异物进入机器内部，导致链条卡滞时，减速机与机器主轴间的驱动链条会迅速张紧，将减速机固定托盘向下拉动触及微动开关断开电源。 鉴于施工现场的特殊情况，机器壳体采用模块化组合安装式。机器壳体按现场的最佳安装长度制成分段式，逐段放入地沟，各段长度相同，联接器相同，实现互换化，最大程度降低安装难度，缩短安装时间。 X348型模锻可拆链在垂直输送方向上有10 14的转角，链条的这种特殊性使它能够适应直线度不是很好的安装情况，降低故障率，这是其他形式的链条不具备的。 KPMG型模锻可拆链刮板排屑机在提升处只设一处过渡弯导轨，这样可有效减小链条与导轨间的摩擦损耗，降低故障率；模锻可拆链刮板排屑机在铸铁组合机生产线上的使用，并非新生现象，而是一种在生产实践中得到了广泛应用的可靠的排屑方式。4. 2. 自动排屑装置的发展趋势1.复合型排屑机的需求将会大幅度增加。复合型排屑机有很多优点：（1）、能处理复合式加工所产生的任何形态之铁屑。（2）、不论是长短屑还是金属粉屑都能完全处理。（3）、具有大量处理切屑液之过滤系统，过滤精度50 m。（4）、可用于各型机床，中心加工机，钻孔机，龙门式加工机，特殊专用加工机等小屑量排屑。未来几年内，复合型排屑机将具有广泛的应用。2.易维修排屑机将大量增加。由于一般排屑装置属于辅助性生产设备，不易维修，保养维护机会较少，经常是出现小毛病时无人注意，出大毛病无法运转时才去修理，影响整条生产线的正常工作。 故易维修排屑机将是一种趋势。3.在环保、节能方面，今后在排屑机的设计及制造中应引起各制造企业的足够重视。这方面要做好以下几点：（1）、排屑机的装机功率，减少工作中的能量损失。（2）、提高密封质量，减少油垢、切削夜等对环境的污染。（3）、减少噪声，对大的噪声源进行隔离和封闭。5.设计难点及应对5.1 前期资料收集5.1.1 资料缺乏由于关于数控机床自动排屑装置专门书籍和资料的不足，在设计初期遇到了不少的困难和难题。5.1.2 应对方法 参考许多国内外常见使用普遍的排屑装置，对整个装置分系统比较设计，充分运用图书馆现有书籍和相关资料及所学的相关机械设计知识进行设计。5.2 系统总体方案的确定5.2.1 总体方案繁多 由于整个排屑装置涉及到电机减速器系统及输送传动系统的选择，而电机型号繁多，减速器由于齿轮种类和传动级数不同也分多类。其次是输送传动系统，常见的排屑输送机构有带传动、履带传动、链传动多种方式。这给总体方案的选择带来不少疑问。常见的电机减速器系统方案图如下：（a）为带传动-涡轮涡杆减速器系统 （b）为带传动-二级圆柱圆锥减速器系统（c）为联轴器-二级圆柱斜齿轮减速器系统 （d）为带传动-二级圆柱斜齿轮减速器系统5.2.2 系统总体方案选定的应对针对电机型号，可以根据整个输送装置的输送功率进行比较，选取合适的电机。而减速器，由于整个排屑装置并不要求高精确的传动比及承受很大的力，以及为了降低电机到减速器之间传动产生的振动，故选取（d）种方案。输送传动系统的选取，根据各种传动方式对工作环境适应能力以及使用寿命的比较，选取链传动方式。5.3 减速器的设计5.3.1 传动比的分配及轴结构设计 传动比的分配不同决定了高速级齿轮和低速级齿轮的配合齿数不同，轴的整体结构设计决定了整个减速器传动的安装尺寸及箱体的结构。为了要实现准确的传动比及减小减速器整体尺寸，传动比的分配及轴的设计就存在相应的困难。5.3.2 传动比分配及轴结构设计确定的应对 首先传动比的分配可以试取多组数据进行验算后比较，再取合适的传动比。轴的结构设计需依据尽量减少轴的加工工艺及保证轴的强度为原则进行设计。5.4 链传动的设计5.4.1 链条型号的选择 根据国家标准，链条可以根据不同系列和型号进行选择。而链条型号的确定决定了整个链传动系统结构设计，所以必须优先选取并确定链型号。5.4.2 对链条型号选取的应对 为了降低成本，可以根据整个输送传动部分需要输送的功率进行筛选，以满足其额定功率大于输送功率为原则。初步选取A系列滚子链，因为A系列滚子链在我国使用比较普遍且成本相对较低。5.4.3 刮板的设计 刮板的设计多种多样，有焊接加工、卷压加工等多种方法。不同的方法存在不同的工艺且所需制造成本不同。而由于对刮板结构设计的工艺性方面的知识的缺乏给设计带来不少的阻碍。5.4.4 针对刮板设计的应对 参考目前国内外各种链传动输送装置的结构及工艺，确定本设计的刮板采用对钢板卷压成形的方法进行设计，首先这样可以最有效的降低成本且能保证刮板良好的整体性及可拆装性。同时降低整个输送机构的自身重量，以提高整体效率。5.5 输送机构张紧装置的设计5.5.1 张紧装置的合理设计链传动机构在长期工作下，链条的松边垂度过大会产生啮合不良和链条的振动现象，这就需要对链传动装置进行定期张紧以避免以上现象的发生。而由于这是初次设计张紧调节相关装置，在选择张紧方式和整体设计方面可能会有一定的不足。5.5.2 对张紧装置设计合理性的应对 参考链传动相关资料以及现有国内外链传动机构，可将链传动的张紧方式分为中心距可调和中心距不可调两种。不同的调节方式所需设计的张紧装置是不同的。而本次设计中为了简化整个装置降低成本，采用调节中心距方式以张紧链条。初步选用滑道式张紧装置，通过定期改变中心距来调节链的初拉力，使链重新张紧。6总结在总结目前，国内排屑机的发展现状以及今后的发展趋势的情况下，分析得出排屑装置的总体传动方案为：电动机带传动减速器链传动。本文设计的内容1排屑机的结构设计（1）、动力部分设计：一般情况下，每台排屑机需要出厂说明书，在说明书中都给出运输能力、出厂长度、链速、电动机功率等。这些数据都将在排屑机的动力设计中计算出来，其主要的参数选举和设计计算有：a 排屑机输送能力的选择；b 排屑机电动机功率的验算等。（2）、传动部分设计：a V带的设计；b 减速器的设计；c 各种轴及轴系零部件传动动力和强度计算；d 链传动的设计等等。（3）、其他部件设计：包括排屑装置箱体设计，调紧装置设计等。2设计过程也可能遇到以下的问题及解决办法：（1）由于排屑机在我国的发展历史较短，行业间没有统一的产品标准，品种繁多，规格不一，性能各异，不能满足用户系列化、规范化的选型需求；再加之没有专门介绍排屑装置设计的书籍，给设计的规范性带来一定的困难。可结合过内外排屑装置发展现状，先将排屑装置化整为零，查阅各部位相关资料，再整体研究处理。（2）在对减速器进行设计的时候，可能会出现经济性与空间占用率等矛盾，这时应根据设计思想等因素入手进行分析，设计出合适的减速器。（3）在对输送链轴组件选用的时候可能出现轴承等零件出现一般的轴承载荷不够，不能满足强度要求的情况；这时可参考一些刮板输送机的资料，选择能承受大载荷的专用轴承，如果在选择出的轴承由于尺寸过大影响而影响其他零部件的使用的情况下，也可以考虑使用两个并排的小轴承代替一个大轴承的方法，具体解决方案在设计过程中视情况选择。（4）对专业知识的掌握不够深入和透彻；相关设计资料收集不全等。可以复习相关的专业课程知识，达到学以致用的目的； 通过图书馆资料查找、网上查寻和向指导老师请教来解决相关资料上没有的问题，走访相关的工厂车间，实地考察并记录，绘制草图，了解设备的大体结构为后续设计做好充分准备。3、对于该设计我以机械设计与机械设计课程设计为主要参考资料，该书的主要内容：常用电机选择，带传动和链传动、齿轮传动、减速器设计、链传动等。在该设计中主要用到：带传动和链传动、齿轮传动、减速器、电机选择等。这两本书中，我能学到设计的一般方法，能为典型零件提供设计依据。再参照减速器选用手册对提供动力源的减速器选用类型进行分析，选出合理的减速器类型。再根据带传动理论与新型带传动与链传动设计与应用手册等综合分析得出排屑装置的传动装置应用链带传动。还参照了机械零件设计手册链传动部分有所帮助。关于机构的设计及其布局还参照了张德泉等的机械制造装备及其设计中的第十三章排屑装置。最后参考机械制图与中外机械图样简化应用手册做好各装配图和零件图的绘制。参 考 文 献1 何玉林，沈荣辉，贺元成机械制图重庆：重庆大雪出版社，2000：1-372 成大先.机械设计手册:单行本,机械传动.北京：化学工业出版社，2004：12-4，13-4793 周明衡.减速器选用手册.北京：化学工业出版社，2002：23-454 郑志峰.链传动设计与应用手册.北京：机械工业出版社，1992：134-2045 罗善明.带传动理论与新型带传动.北京：国防工业出版社，2006：46-576 张德泉,陈思夫.机械制造装备及其设计.天津：天津大