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XX大学毕业设计说明书题 目： 全自动鞭炮卷筒机的设计 学 院： XX学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： XX63245 姓 名： XX 指导教师： XX 完成日期： 2012年5月29号 XX 大 学毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目 全自动鞭炮卷筒机的设计 学 号 XX63245 学生姓名 XX 专 业 机械设计制造及其自动化 指导教师姓名 XX 系主任 XX 一、主要内容及基本要求主要研究全自动鞭炮分切卷筒机结构，这个机器由送纸机构，沾液机构、搓纸机构和脱筒机构组成。经分析，考虑采用机械结构控制，实现自动上胶、卷筒、切筒，使整机所有动作实现全自动操作。技术指标：1. 拾纸方式:手动丝杆万向可调技术2. 直接将卷筒纸制成纸管并随机分切为所需长度的成品纸管3. 纸头自动加水,纸头不弹起4. 同时卷筒、切筒 二、 重点研究的问题 卷筒的设计原理、工作特性。 三、 进度安排各阶段完成的内容起止时间1查阅相关资料，熟悉课题第一、二周2运用相关软件，完成初步设计和方案的设计可行性第三、四周3进行各部分机构和系统的具体计算第五到第九周4初步完成装配图以及各种零件图。第十到十三周5编写设计说明书第十四到十五周6完成毕业设计、答辩第十六周78910四、 应收集的资料及主要参考文献1 隨明阳主编.机械设计基础.北京机械工业出版社,1999年2 机械设计手册编委会.机械设计手册.北京机械工业出版社,2004年3 杨可桢主编.机械设计基础.人民教育出版社,1990年4 陈铁鸣.机械设计.第3版.哈尔滨.哈尔滨工业大学出版社，20035 胡宗武主编.起重机设计手册.北京科技技术出版社，2003年6 江耕华等主编.机械传动设计手册.煤炭工业出版社，1992年7 陈道南等主编.起重机课程设计.冶金工业出版社，1991年 XX大学毕业论文（设计）评阅表学院 XX学院 专业 机械设计制造及其自动化学号 XX63245姓名 XX 论文（设计）题目： 全自动鞭炮卷筒机的设计 评阅人 职称 评阅日期： 2012年5月31 评价项目评 价 内 容选 题1是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；1 难度、份量是否适当。能 力1 是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；2 是否有综合运用知识的能力；3 是否具备研究方案的实际能力、研究方法和手段的运用能力；4 是否具备一定的外文与计算机应用能力；5 工科是否有经济分析能力。论文质量1 立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表是否完备、整洁、正确；引文是否规范；2 文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；3 有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。工作量工作量是否饱满，论文篇幅、图纸等是否达到规定要求。综合评价论文选题基本符合培养目标要求，能体现学科专业特点，达到了综合训练的目的。该生能在设计中运用所学知识，设计方案基本可行，工作量尚可，论文质量基本符合本科生毕业设计要求。同意参加答辩。XX 大 学毕业论文（设计）鉴定意见学 号 XX63245学生姓名 XX 专 业 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计说明书） 39 页 图表 7 张论文（设计）题目全自动鞭炮卷筒机的设计内容提要：主要研究全自动鞭炮卷筒机结构，这个机器由送纸机构、沾液机构、搓纸机构和脱筒机构组成。经分析，考虑采用机械结构控制，实现自动上胶、卷筒、切筒，使整机所有动作实现全自动操作。指导教师评语XX同学在毕业设计期间不够积极主动，在设计过程中缺少与指导老师的沟通，表现一般。采用AutoCAD软件对设计的基本原理结构进行设计与绘图。同意答辩，推荐毕业设计成绩为“及格”。指导教师姓名 职称 年 月 日答辩委员会意见评定等级答辩委员会主任： 年 月 日目录摘要1第1章 绪论2第2章 鞭炮生产的难题3第3章 鞭炮卷筒主体零件的设计43.1 卷筒的结构设计及尺寸确定43.1.1 卷筒的分类43.1.2 卷筒绳槽的确定53.1.3 卷筒的设计53.1.4 卷筒节径 设计53.1.5 卷筒的长度设计63.1.6 卷筒壁厚设计73.1.7 卷筒强度计算及检验73.3 卷筒轴的设计计算83.2.1 卷筒轴的受力计算及工作应力计算83.2.2 卷筒轴的设计93.2.3 心轴作用力计算103.2.4 心轴垂直面支承反力及弯矩103.2.5 心轴水平面支承反力及弯矩支反力103.2.6 计算心轴工作应力113.2.7 心轴的疲劳强度计算113.2.8 心轴的静强度计算123.3 电动机选择133.4 减速器的设计计算143.4.1 卷扬机总传动比计算143.4.2 减速器的计算143.4.3 分配减速器的各级传动比143.4.4 计算传动装置的运动和动力参数143.4.4 圆柱齿轮传动的设计计算163.4.5 齿轮参数设计173.4.6 齿轮轴参数设计213.5 制动器，联轴器的选择223.5.1 制动器的分类及选择22 3.5.2 联轴器的选择.23参考文献23致 谢24附录25 摘要在中国鞭炮做为中国文化的传承，一直受到民众的喜爱，它给人带来了喜庆，欢乐的气氛。虽然在城市管制严格，但依旧是市民喜庆、欢喜的代名词。无论是节日的来临或者婚嫁迎娶、乔迁升学都会听到一阵阵悦耳且带着一丝嘈杂的鞭炮声。中国人在春节期间燃放烟花爆竹的习俗由来已久，甚至可追溯到春秋时期，并在唐代普及到了整个中国。到了宋朝，民间出现了制造烟火爆竹的作坊和专业匠人，烟火表演也随之丰富了起来。加之造纸业的发展，使烟花爆竹业变得空前发达。而烟花爆竹的普及与盛行，主要是社会生活的需要所致，后来潜移默化，逐渐衍变为一种文化，而且涉及到了文化信仰乃至政治生活。这与今天人们所理解的鞭炮只是为了营造节日的欢快气氛有本质的不同。本论文一研究工作的进展顺序为章，分章、节逐一论述了课题的起因、发展意义以及环境保护等问题的研究。在设计中遇到的问题与难点极其解决方法与措施都一一阐述。在设计过程中，详细论述了设备的总体结构设计、电机传动系统、控制系统、齿轮传动系统、卷筒传动系统以及安全性进行了设计。关键词：总体结构； 控制系统； 卷筒传统系统； 安全性AbstractIn Chinese firecrackers as the inheritance of Chinese culture, has been the subject of the publics favorite, it brings people a happy, happy atmosphere. Although the city strict control, but is still a public celebration, joy pronoun. Whether the festival or marriage marry, move the entrance will hear the waves of melody and with a loud sound of firecrackers. The Chinese people during the Spring Festival fireworks in the long-standing practices, and even can be traced back to the spring and Autumn Period in the Tang Dynasty, and spread to the whole of china. By the Song Dynasty, the folk appeared manufacturing workshops and professional master of fireworks and firecrackers, fireworks and rich rise. In addition to the development of paper-making industry, the fireworks industry becomes unprecedented developed. While the popularity and prevalence of fireworks and firecrackers, mainly is the need of social life caused by, then influence character by environment, gradually evolves into a kind of culture, but also relates to the cultural beliefs and political life. This and people today understand the firecrackers just to create a festive and cheerful atmosphere has a very different nature.In this paper, a research work in order to chapters, divided into chapters, each section is discussed in the paper, the significance of the development of the cause of environmental protection as well as the research on the problem of. In the design of the problems encountered with difficulties extremely solutions and measures are one one description. In the design process, in detail elaborated the equipment overall structural design, the motor drive system, control system, gear transmission system, transmission system and the security of web design.Key words: overall structure; control system; reel traditional system; safety第一章 绪论随着社会的发展，人类生活水平的提高。鞭炮的应用越来越广并且成为了生活中不可缺少的一部分。鞭炮与传统 密不可分因此受到全世界人民的喜爱。尤其在我国的鞭炮的需求量很大。无论是过年过节，还是结婚嫁娶，进学升迁，以至大厦落成、店铺开张等等。只要为了表示喜庆，人们都习惯放鞭炮来庆祝。这个习俗在我国已有2000多年的历史了。荆楚岁月记曾经记载，正月初一，鸡叫头一遍时，大家就纷纷起床， 在自家院子里放鞭炮，来逐退瘟神恶鬼。当时没有火药，没有纸张，人们使用火烧竹子，使之爆裂发声，以驱逐瘟神，这当然是迷信，但却反映了古代劳动人民渴求安泰的美好愿望。后来，炼丹家经过不断的化学实验，发现硝石、硫磺和木炭合在一起能引起燃烧和爆炸，于是发明了火药。有人将火药在竹筒里燃放，声音更大，使得火烧竹子这一古老习俗发生了根本变化。北宋时，民间已经出现了用卷纸裹着火药的燃放物，还有单响和双响的区别，改名“爆仗”，后来改为“鞭炮”，但我国目前鞭炮生产自动化程度不高，很多工序都是人工操作，生产效率低，企业生产成本高。因此，研究鞭炮卷筒机对我国的鞭炮自动化程度显得尤为重要。 第二章 鞭炮生产的难题一、花炮机械科技含量有待提高。目前大部分花炮机械普遍都体积大、份量重、噪音大、安装难，做工粗糙，机械传递不科学，还在生产运行中常常出现故障。如结鞭机在下料过程中，常常因为下料时单个爆竹传送的不平稳或“角子”爆竹，而引起卡机，轻则引起结鞭缺齿，影响爆响率，重则因传动在继续工作而卡机不下料，摩擦高温而引起燃烧事故。 二、花炮机械市场不规范。花炮机械是个新生事物，就市场而言，从标准、质量、管理等方面都基本上还是一个空白。膨胀的市场，来源于空白市场的急需，在这盲动的过程中，花炮企业对花炮机械的选购、使用都可比性，导致机械企业生产的一些传动配置不合理，工作效率不高，质量低劣的产品充斥责市场，售后服务差，给花炮机械消费者带来不便和引起错觉，实用性、适用性大打折扣。再加上全国烟花爆竹企业7000余家，而各类花炮机械企业仅数百家，僧多粥少，供求不平衡，至使市场价格大部分远远大于机械的成本价格和本身价值，如一台结鞭封装机，成本四千元左右，市场价格却超过万元，昂贵的价格让一部分需求者望而兴叹。价高质劣的畸形市场影响着机械化的正确使用和全面推广。 三、生产品种不均衡。烟花爆竹各类产品生产中的和药、装筑药，礼花弹产品的装药、合球等A2级生产工序还暂无机械设备，而这些工序操作工人直接接触裸露药物，发生违章操作现象多，是事故高发工序。还有产品的褙皮、封装等劳动用人多，做工繁琐的工序 ，机械化程度不高或根本没有相应的机械，研制开发远远滞后着行业的发展。 四、机械化综合程度不高。按生产工艺流程来说，各工序是连贯顺畅的，但现在好多单个工序的机械有了，综合连贯工序的机械却很少，裁纸的就是裁纸的，拌浆卷筒的就是拌浆卷筒的，插引的就是插引的，结鞭的就是结鞭的，机械化缺乏连贯性，传统工艺流程方面进步不大。目前，爆竹的结鞭和封装可以在一台机器上连贯完成，说明了机械综合程度有很大的发展空间。 五、发展市场不合理。全国除西藏外，各省市都有烟花爆竹生产企业，萍浏醴是烟花爆竹产品最大的集中产区，也是花炮机械研制生产、销售的集中产区，现有的90%以上的花炮机械生产企业集中在萍浏醴及相邻地区，产销一条龙，当地的机械化普及率相当高。综上所述，选择正确的、科学的设计方案设计鞭炮卷筒机势在必行。 第三章 鞭炮卷筒机主体零件的设计3.1 卷筒的结构设计及尺寸确定卷筒尺寸的由已知起升速度、起升高度和钢丝绳的尺寸来确定。卷筒用来卷绕钢丝绳，把原动机的驱动力传递给钢丝绳，并把原动机的回转运动变为所需要的直线运动。卷筒通常是中空的圆柱形，特殊要求的卷筒也有做成圆锥或曲线形的。3.1.1 卷筒的分类 按照钢丝绳在卷筒上的卷绕层数分，卷筒分单层绕和多层绕两种。一般起重机大多采用单层绕卷筒。只有在绕绳量特别大或特别要求机构紧凑的情况下，为了缩小卷筒的外形尺寸，才采用多层绕的方式。本设计采用单层绕。3.1.2 卷筒绳槽的确定卷筒绳槽槽底半径R，槽深c 槽的节矩t 其尺寸关系为： R=（0.540.6）d（d 为钢丝绳直径） （3-7）绳槽深度：标准槽： =（0.250.4）d （3-8）深槽： =（0.60.9）d （3-9）绳槽节距：标准槽： d（24） （3-10）深槽： d（68） （3-11）卷筒槽多数采用标准槽，只有在使用过程中钢丝绳有可能脱槽的情况才使用深槽，本设计选用标准槽，钢丝绳直径选用14 mm， R=（0.540.6）d=7.568.4 mm 取R=8 mm （3-12）c=（0.250.4）d =3.55.6 mm 取c=4 mm （3-13） 所以 td（24）=16 mm3.1.3 卷筒的设计卷筒按照转矩的传递方式来分有端侧板周边大齿轮外啮合式和筒端或筒内齿轮内啮合式，其共同特点是卷筒轴只承受弯矩，不承受转矩。本设计卷筒采用内齿轮啮合式。如图3-1。图 3-1 内齿啮合式卷 卷筒的设计主要尺寸有节径 、卷筒长度 L 、卷筒壁厚 。3.1.4 卷筒节径 设计卷筒的节径即卷筒的卷绕直径，由设计知不能小于下式： （3-14）式中 按钢丝绳中心计算的卷筒最小直径，mm； h 与机构工作级别和钢丝绳结构有关的系数，根据工作环境级别为，查机械设计手册h=28 mm; d 钢丝绳的直径,mm。按式计算： 392 mm所以选取=400 mm （3-15）3.1.5 卷筒的长度设计本设计采用双联滑轮组，如图3-2图3-2 双联滑轮组卷筒的长度 （3-16）式中 卷筒总长度，mm； 绳槽部分长度，其计算公式为： （3-17）其中 最大起升高度，mm； 滑轮组倍率； 卷筒卷绕直径，mm； 绳槽节矩，mm； 附加安全圈数，使钢丝绳端受力减小，便于固定，通常取n1.53圈； 固定钢丝绳所需要的长度，一般取3t，mm； 两端的边缘长度（包括凸台在内），根据卷筒结构而定，mm；卷筒中间无绳槽部分长度，由钢丝绳的允许偏斜角和卷筒轴到动滑轮轴的最小距离决定。对于有螺旋槽的单层绕卷筒，钢丝绳允许偏斜度通常为1：10，可知选取100 mm。 =380 mm。3t=48 mm所以 996 mm。选取标准卷筒长度为1000 mm3.1.6 卷筒壁厚设计 本设计为了延长钢丝绳的寿命，采用铸铁卷筒，对于铸铁卷筒可按经验公式初步确定，然后进行强度验算。对于铸铁筒壁 mm （3-18）根据铸造工艺的要求，铸铁卷筒的壁厚不应小于12 mm，所以15mm所以卷筒的参数选择为：绳槽节距t16 mm、槽底半径4 mm、卷筒节距400 mm、卷筒长度L=1000 mm、卷筒壁厚 mm。3.1.7 卷筒强度计算及检验卷筒材料一般采用不低于HT200的铸铁，特殊需要时可采用ZG230-450、ZG270-500铸钢或Q235-A焊接制造。本设计的卷筒五特殊需要，额定起重重量不是很大，所以选择HT200的铸铁制造。一般卷筒壁厚相对于卷筒直径较小，所以卷筒壁厚可以忽略不计，在钢丝绳的最大拉力作用下，使卷筒产生压应力、弯曲应力和扭曲应力。其中压应力最大。当3时弯曲应力和扭曲应力的合成力不超过压应力10%,所以当3时只计算压应力即可。本设计中L=1000 mm D=400 mm，符合3的要求，所以只计算压应力即可。当钢丝绳单层卷绕时，卷筒所受压应力按下式来计算：=A （3-19）其中 为钢丝绳单层卷绕时卷筒所受压应力，MPa； 为钢丝绳最大拉力，N； 为卷筒壁厚，mm； A 为应力减小系数，一般取A=0.75 为许用压力，对于铸铁= 为铸铁抗压强度极限所以 =A39 MPa查教材机械设计基础知195MPa，所以39MPa。所以 经检验计算，卷筒抗压强度符合要求。3.2 卷筒轴的设计计算卷筒轴是支持卷扬机正常工作的重要零件，合理设计与计算卷筒轴对卷扬机性能至关重要。3.2.1 卷筒轴的受力计算及工作应力计算 常用的卷筒轴分轴固定式轴转动式（如图3-3）两种情况。卷扬机卷筒工作时，钢丝绳在卷简上的位置是变化的。钢丝绳拉力经卷筒及支承作用到轴上产生的力矩，其大小随钢丝绳在卷简上位置的变化而不同。强度计算时应按钢丝绳在卷筒上两个极限位旨分别计算。由卷扬机工作情况和轴的受力分析可知，a、b因卷筒轴主要承受弯矩，可简化为简单的心轴。a图为固定心轴，b图为转动心轴。对于转动心轴，其弯曲应力一般为对称循环变化；对固定心轴，其应力循环特征为，视具体的载荷性质而定。对固定心轴的疲劳失效而言，最危险的应力情况是脉动循环变化，为安全起见，卷筒的固定心轴应力以按脉动循环处理为宜。c图卷筒轴既受弯又受扭，为转轴。其弯曲应力的应力性质为对称循环变应力，而扭转剪应力的应力性质可视为脉动循环变化。由此可知，卷筒轴在正常使用条件下，最终将发生疲劳破坏。但也不排除在超载或意外情况下发生静强度破坏。 图 3-3 卷筒轴的类型 a: 轴固定式 b、c: 轴转动式3.2.2 卷筒轴的设计 由于卷筒轴的可靠性对卷扬机安全、可靠的工作非常重要，因此应十分重视卷筒轴的结构设计和强度、刚度计算。卷筒轴的结构，应尽可能简单、合理，应力集中应尽可能小。卷筒轴不仅要计算疲劳强度，而且还要计算静强度；此外，对较长的轴还需校核轴的刚度。本设计以计算出的参数有：绳的额定拉力kN，卷筒直径400 mm，钢丝绳的直径14 mm，外齿轴套齿轮分度圆直径D224 mm，查机械传动设计手册，轴的材质选择45钢，调制处理，MPa， MPa，MPa，MPa。 由图51可知，该卷筒轴用轴端挡板固定于卷筒上，是不动的心轴。计算时应按钢丝绳在卷筒上两个极限位置分别计算。根据受力分析可知，当钢丝绳位于右极限位置时，心轴受力较大，因此应按有极限位置进行轴的强度计算。计算时，卷筒支承作用到心轴的力，可简化为作用于轴承宽度中点的集中力，左端距支承点72.5 mm，右端距支承点202.5 mm。查机械设计手册、机械传动设计手册、起重机设计手册，初步得到心轴各段直径和长度，如图3-4所示,本设计心轴左边选用调心滚子轴承圆柱孔图 图3-4 心轴的各部分尺寸20000型，右边选用调心球轴承圆柱孔10000（TN1、M）型。将轴上所有作用力分解为垂直平面的力和水平平面的力，如下图3-5所示。3.2.3 心轴作用力计算 齿轮圆周力： 18.7 kN （3-20） 齿轮径向力： 6.8 kN （3-21）3.2.4 心轴垂直面支承反力及弯矩 支反力，如下图3-5b。 26.92 kN （3-22） 15.63 kN （3-23） 弯矩，如下图 3-5c。-781.5 kNmm （3-24）1615.2 kNmm （3-25）3.2.5 心轴水平面支承反力及弯矩支反力水平面支承反力如下图3-5d。 0.382 kN （3-26） 6.42 kN （3-27）弯矩计算，如下图3-5e 321 kNmm （3-28） 22.9 kNmm （3-29）合成弯矩，如下图 3-5f 844.8 kNmm （3-30） 1615.3 kNmm （3-31）3.2.6 计算心轴工作应力 此轴为固定心铀，只有弯矩，没有转矩。由下图3-5可知最大弯矩发生在剖面B处。设卷筒轴该剖面直径为，则弯曲应力为： （3-32）则：74.46 mm图3-5 轴的弯矩图圆整后 75 mm，中间轴段751590 mm3.2.7 心轴的疲劳强度计算 卷筒轴的疲劳强度，应该用钢丝绳的当量拉力进行计算，即 （3-33）式中 钢丝绳的当量拉力，N； 当量拉力系数。 为使计算简便，可假设1。由前述可知，心轴应力的性质可认为是按脉动循环规律变化，则。弯曲应力为 97.1 Mpa （3-34） 平均应力和应力幅为 48.55 Mpa （3-35） 轴的形状比较简单，且为对称结构，在B截面处尺寸有变化，则有应力集中存在，且该处弯矩最大，可以认为置截面是危险截面，应在此处计算轴的疲劳强度。 查得有效应力集中系数尺1.88，表面状态系数0.92，绝对尺寸系数0.78，等效系数小0.34。 疲劳强度计算的安全系数为 2.1 （3-36） 一般轴疲劳强度安全系数，所以该轴疲劳强度足够。3.2.8 心轴的静强度计算 卷筒轴的静强度计算，需要用静强度计算拉力，可按下式求得： （3-37） 式中 静强度计算最大拉力 ，N； 动载荷系数，查手册。此处取。 静强度计算安全系数 2.75 （3-40） 当时，该轴静强度足够。所以该轴符合本设计要求。 此外，还有些卷筒轴、具有多支承，如三支承。对这类静不定问题可用三弯矩方程方法计算轴受力，同时在设计中还应考虑轴的结构、支承型式以及底座的刚度等问题。3.43电动机选择正确选择电动机额定功率的原则是：在电动机能够满足机械负载要求的前提下，最经济、最合理地决定电动机功率。本设计5吨桥式吊车卷扬机属于非连续制工作机械，而且起动、制动频繁，工作粉尘量大。因此，选择电动机应与其工作特点相适应。 吊车用卷扬机主要采用三相交流异步电动机。根据吊车行业的工作特点，电动机工作制应考虑选择短时重复工作制和短时工作制，并优先选用YZR(绕线转子)、YZ(笼型转子)系列起重专用电动机。多数情况下选用绕线转子电动机；在工作条件较轻，接电次数较少时，亦可采用笼型转子电动机。对于小吨位卷扬机，考虑到多方面因素，其电动机工作制也允许选择连续工作制。本设计电动机工作制度为断时工作制，因此不用考虑电动机的发热计算。 机构运转时所需静功率按下式计算： （3-41）式中 额定起升载荷，N； 吊具自重，N；可取（0.020.04）； 起升速度，； 机构总效率，它包括滑轮组的效率、导向滑轮效率、卷筒的机械效率和传动机构的机械效率。初步计算时，对于圆柱齿轮减速器传动的起升机构，可取0.850.9。所以6.311 kN计算电动机功率 考虑到工作环境，对于中小型起重机其系数=0.8，所以 0.86.311=5.049选用：YZ系列冶金起重专用三项异步电机，型号：YZ160L8，额定电压：380V,额定功率：7.5KW转速：705转/分效率：82.4%基准工作制为40%3.4 减速器的设计计算3.4.1 卷筒机总传动比计算按额定转速初定总传动比 ，总传动比按下式计算：=35.43 （3-42）式中 机构的总传动比； 电动机额定转速 ，rmin； 卷筒转速 ，rmin。3.4.2 减速器的计算 因为电动机轴到减速器高速轴由齿轮链接盘连接，其传动比=1，所以减速器的总传动比=35.43。本设计采用二级圆柱齿轮减速器。3.4.3 分配减速器的各级传动比按浸油润滑条件考虑取高速级传动比=1.4，式中为低速级传动传动比。即 =1.4 （3-43）所以 =7.03 =5.033.4.4 计算传动装置的运动和动力参数电动机到卷筒轴的总传动效率为式中：=0.99（齿形联轴器）=0.98（滚子轴承）=0.97（齿轮精度为8级）=0.99（齿形联轴器）所以总传动效率=0.99=0.88卷筒轴所得到的功率为0.88=0.887.5=6.61 kW6.311 kW所以以上所选参数符合要求。（为电动机功率）1. 计算各轴转速轴 r/min （3-44a）轴 r/min （3-44b）轴 r/min （3-44c）卷筒轴 r/min （3-44d）2. 计算各轴功率轴 kW （3-45a）轴 kW （3-45b）轴 kW （3-45c）卷筒轴 kW （3-45d）3. 计算各轴转矩电动机轴输出转矩为： N.m轴 N.m （3-46a）轴 N.m （3-46b）轴 N.m （3-46c）卷筒轴 N.m （3-46d）将计算数值列表如下表3-1：轴号功率P（KW）转矩T(N.m)转速传动比i效率电机轴7.5101.670510.99轴7.425100.67057.040.97轴7.1673.1100.145.030.97轴6.73128.519.910.99卷筒轴6.633122.519.9表3-1 传动装置的运动及动力参数3.4.4 圆柱齿轮传动的设计计算此减速器的齿轮为一般机械零件，没有特殊要求，从降低成本，减小结构和易于取材原则出发决定选用：小齿轮 45钢，调质，齿面硬度217255 HBS大齿轮 45钢，正火，齿面硬度169217 HBS1. 计算许用接触应力查教材，小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为：小齿轮 （217255HBS） =580 MPa大齿轮 （169217HBS） =540 MPa循环次数： N1=60njLn=1.76 (3-47a) N2 =2.5 (3-47b)由教材查得 ZN1=1.0 ZN2=1.08 SH=1.1齿面接触应力为=527.3 Mpa (3-48a)=530.2 Mpa (3-48b)取小值=527.3 MPa2. 计算许用弯曲应力小齿轮和大齿轮的弯曲疲劳极限分别为：小齿轮 （217255HBS） =440 MPa大齿轮 （169217HBS） =420 MPaYN1= YN2=1 SF=1.4齿轮弯曲应力为： = =314.3 Mpa (3-49a)=300 Mpa (3-49b) 3.4.5 齿轮参数设计1. 第一级传动（1）初选参数小齿轮齿数=17大齿轮齿数=177.04=119螺旋角（2）按接触强度结算 (3-50)所以 载荷系数K=1.2 弹性系数=189.8 节点区域系数=2.464 =0.779 螺旋角系数=0.992 取=1 所以 =52.2 mm（3）主要尺寸计算 模数 mm (3-51) 取整数 mm中心距 mm (3-52)取整数 mm计算实际螺旋角：= (3-53)螺旋角改变不大，系数、不在修正。分度圆直径d =51.5 mm (3-54a) =360.7 mm (3-54b)齿顶圆直径da mm (3-55a) mm (3-55b) 齿根圆直径 mm (3-56a) mm (3-56b) 齿宽b mm (3-57a) mm (3-57b)经校核计算，齿根弯曲强度足够使用。确定齿轮精度等级及侧隙分别为：小齿轮：8GJ大齿轮：8FH计算结果见下表3-2： 表3-2 一级传动中大小齿轮的基本参数及主要尺寸 项目小齿轮大齿轮材料及热处理45钢调质45钢正火基本参数齿数17119法面模数（mm）3分度圆法面压力角20螺旋角及方向9.2左9.2右法面齿顶高系数11法面齿隙系数0.250.25主要尺寸中心距205齿宽56.551.5分度圆直径51.5360.7齿顶圆直径56.5366.7齿根圆直径44353.22. 第二级传动（1）初选参数小齿轮齿数=20大齿轮齿数=205.03=100螺旋角（2）按接触强度结算 (3-58a)查设计 载荷系数K=1.2 弹性系数=189.8 节点区域系数=2.464 =0.779 螺旋角系数=0.992 取=1 所以 =101.1 mm（3）主要尺寸计算模数 mm (3-59) 取整数（mm）中心距 mm (3-60)取整数 mm计算实际螺旋角：= (3-61)螺旋角改变不大，系数、不在修正。分度圆直径d=101.7 mm (3-62a) =508.3 mm (3-62b) 齿顶圆直径da mm (3-63a) mm (3-63b) 齿根圆直径 mm (3-64a) mm (3-64b) 齿宽b mm (3-65a) mm (3-65b)经校核计算，齿根弯曲强度足够使用。确定齿轮精度等级及侧隙分别为：小齿轮：8GJ大齿轮：8FH计算结果见下表3-3：表3-3 二级传动中大小齿轮的基本参数及主要尺寸项目小齿轮大齿轮材料及热处理45钢调质45钢正火基本参数齿数20100法面模数（mm）5分度圆法面压力角20螺旋角及方向10.39左10.39右法面齿顶高系数11法面齿隙系数0.250.25主要尺寸中心距305齿宽106.7101.7分度圆直径101.7508.3齿顶圆直径111.7518.3齿根圆直径89.24 齿轮轴参数设计起重机减速器的齿轮轴属于一般机械零件，没有特殊要求，所以轴的材料选用45钢，粗加工后进行调质处理便能满足要求。45钢经调质处理硬度为217255HBS。所以可得 1. 按扭转强度计算轴的直径轴的最小直径公式为： (3-66)其中系数A=118107轴 =25.8723.45 mm (3-67a)轴 =48.844.3 mm (3-67b)轴 =82.174.4 mm (3-67c)考虑到第一级传动的小齿轮直径较小，若使用键与轴连接齿轮强度不够，所以把轴做成齿轮轴，轴轴头安装联轴器，故将轴径增加5%。估取轴轴径为30 mm，安装轴承处轴径为28 mm，其它尺寸由结构而定。对于轴，估取轴轴径为48 mm，安装轴承处轴径为45 mm，其它尺寸由结构而定。对于轴，估取轴轴径为80 mm，靠近齿轮盘接手的安装轴承处轴径为80 mm，另一端为75 mm,其它尺寸由结构而定。其他部件可以参考起重机专用减速器QJR型减速器而定。所计算的减速器的外形尺寸为：974335594。3.5 制动器，联轴器的选择3.5.1 制动器的分类及选择 按照制动器构造特征，可分为带式制动器、块式制动器、蹄式制动器盘式制动器四种。 在设计或选择制动器时，主要依据是制动力矩。无论是标准制动器，还是自行设计的制动器都要做必要的发热验算。本设计选用短行程交流电磁铁块式制动器，型号：TKT300/200。如图3-6。 图 3-6短行程交流电磁铁块式制动器3.5.2 联轴器的选择联轴器根据传递的扭矩和工作条件选择： (3-68)式中 T 为所传递扭矩的计算值 为实际作用的扭矩 为联轴器规格表中允许传递的扭矩 为考虑联轴器重要的系数，选=1.3 为考虑机构偶工作级别的系数，选=1.3 为考虑角度偏差的系数，选=1所以1.31.31101.6=171.7 N.m小于CL型齿轮联轴器的许用转矩查起重机设计手册，选用CL1型齿轮联轴器。参考文献1 隨明阳主编.机械设计基础.北京机械工业出版社,1999年2 机械设计手册编委会.机械设计手册.北京机械工业出版社,2004年3 杨可桢主编.机械设计基础.人民教育出版社,1990年4 陈铁鸣.机械设计.第3版.哈尔滨.哈尔滨工业大学出版社，20035 胡宗武主编.起重机设计手册.北京科技技术出版社，2003年6 江耕华等主编.机械传动设计手册.煤炭工业出版社，1992年7 陈道南等主编.起重机课程设计.冶金工业出版社，1991年8 王大康等主编.机械设计课程设计.青岛海洋大学出版社，2006年9 李恒全等主编.毕业设计指导书.青岛海洋大学出版社，2005年10 华中理工大学王昆、重庆大学何小柏、同济大学汪信远主编.机械设计课程设计.高教出版社，2005年11 周涌明主编.毕业设计指导书.武汉华中理工大学出版社，1993年12 文九巴主编.机械工程材料.北京机械工业出版社，2005年13 徐灏主编.机械设计手册.第1版.北京机械工业出版社，1991年14 齿轮手册编委会.齿轮手册.第二版.北京机械工业出版社，2004年 15 罗伯特主编.机械设计中的机械零件.第三版.北京机械工业出版社2004年16 徐灏主编.疲劳强度设计.北京机械工业出版社，1985年致 谢时间过的真快，转眼近3个月的毕业设计即将结束了，我的心情非常激动。毕业设计的完成，是对我四年大学期间学习与工作的总结和检验；是对我进行的一次全面锻炼。在此，谨借论文完成之机，向所有关心我、鼓励我、支持我、帮助我的人们致以诚挚的谢意。本次设计是在杨峰老师的全面指导和同学们的通力合作下完成的，设计的全过程无不渗透着杨老师的心血和自己的努力。在设计中的每一点提高都来源于杨老师的悉心教导和同学们的热情帮助。杨老师知识的渊博，治学严谨的态度，一丝不苟的工作作风，对科学研究的热爱和不断进取的精神，给我们留下了深刻印象，并会对我们产生深远影响，使我终身收益，与同学们的通力合作,也使我受益匪浅。在毕业设计完成之际，谨向杨老师和帮助我的同学表示深切的谢意，感谢杨老师对我的悉心指导和感谢一起学习和工作的同学给我学习上的帮助和支持，谢谢您们带给我快乐和帮助，在这里深深的表示感谢！同时,感谢四年来关心和帮助过我的所有老师，没有您们的关心和帮助，四年的大学生活将不会这样充实和有意义的度过。在您们的学生即将毕业之际，向您们衷心地说一声：老师辛苦了，谢谢您们！附录： 切削加工新概念现今的刀具公司再也不能只是制造和销售刀具，为了成功，他们必须与全球化制造趋势保持一致，通过提高效率、同客户合作来降低成本。在这个近乎瞬间的全球竞争的后NAFTA、后WTO时代，全世界的公司正对相同感觉作出更快、更轻、更便宜的反应。换句话说，他们制造的产品和零件包含能在高速下运转，由于成本的压力，最好、更轻而且要制造更便宜。取得这些目标的一个最佳途径是通过发展和应用新材料，但这些新的和改进的材料通常都难以加工。这种商业上的动力和技术上的困难的组合在汽车和航空工业尤其突出，并已成为有见识的刀具公司研发部门的首要驱动力。 例如，拿球墨铸铁来说，它已成为发动机零件和其它汽车、农用设备和机床工业上的零件的日益见的材料。这种合金提供较低的生产成本和良好的机械性能的组合。他们比钢材便宜，而比铸铁有更高的强度和韧性。但同时球墨铸铁非常耐磨，有快速磨坏刀具材料的倾向。这种耐磨性很大程度上受珠光体含量影响。某一已知球墨铸铁的珠光体含量越高，它的耐磨性越好，而且它的可加工性越差。另外，球墨铸铁的多孔性导致断续切削，这更加降低寿命。 可以预计，高硬度和高耐磨的切削材质需考虑球墨铸铁的高耐磨性。并且事实上材质包含极硬的TiC（碳化钛）或TiCN（碳氮化钛）的厚涂层在切削速度每分钟300米时加工球墨铸铁被证明通常是有效的。但是随着切削速度的增加，切屑/刀具结合面的温度也在增加。当发生这样的情况，TiC涂层倾向于和铁发生化学反应并软化，更多的压力作用在抗月牙洼磨损的涂层上。在这些条件下，希望有一种化学稳定性更好的涂层，如Al2O3（虽然在较低的速度下不如TiC硬或耐磨）。 化学稳定性比耐磨性更成为一个重要的表现性能分界的因素，速度和温度取决于被加工球墨铸铁的晶粒结构和性能。但是通常厚涂层的TiC或TiCN和仅有氧化物的较薄涂层是针对球墨铸铁应用的，因为今天大部分这类被加工材料的切削速度在每分钟150到335米之间。对于速度高于每分钟300米的应用，人们对这种材料是满意的。 为了使这个范围性能最优，山高研发和推出了针对球墨铸铁加工的材质TX150。这种材质有一个硬且抗变形的基体，对于加工球墨铸铁很理想。它的涂层由一层较厚的很耐磨的碳氮化钛和一层较薄的抗月牙洼磨损的氧化物涂层，顶面是一薄层TiN。这种涂层运用目前工艺水平的产生耐磨性和抗月牙洼磨损需要的CVD涂层的全部硬度而且韧性平滑性增加的中温化学气相沉积（MTCVD）工艺。基体/涂层的组合性能给予很高的抗塑性变形和刃口微崩能力，使之成为正常速度下加工球墨铸铁的理想材质。 涂层陶瓷也表现出能有效加工球墨铸铁。在过去，未涂层的韧性较好的诸如氮化硅和碳化硅纤维强化的氧化铝陶瓷应用受工件材料化学亲和性的限制。但是今天通过使用能抵抗切屑变形过程产生高热量的涂层刀具寿命已经显著增加。而某些早期这个领域的工件加工使用氧化铝涂层晶须强化陶瓷，今天的多数研究活动集中于TiN涂层氮化硅。这种涂层能显著拓宽韧性较好的陶瓷的应用范围。 切削加工时，工件的已加工表面是依靠切削工具和工件作相对运动来获得的。按表面形成方法，切削加工可分为刀尖轨迹法、成形刀具法、展成法三类。刀尖轨迹法是依靠刀尖相对于工件表面的运动轨迹，来获得工件所要求的表面几何形状，如车削外圆、刨削平面、磨削外圆、用靠模车削成形面等，刀尖的运动轨迹取决于机床所提供的切削工具与工件的相对运动；成形刀具法简称成形法，是用与工件的最终表面轮廓相匹配的成形刀具，或成形砂轮等加工出成形面，如成形车削、成形铣削和成形磨削等，由于成形刀具的制造比较困难，因此一般只用于加工短的成形面；展成法又称滚切法，是加工时切削工具与工件作相对展成运动，刀具和工件的瞬心线相互作纯滚动，两者之间保持确定的速比关系，所获得加工表面就是刀刃在这种运动中的包络面，齿轮加工中的滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿等均属展成法加工。有些切削加工兼有刀尖轨迹法和成形刀具法的特点，如螺纹车削。切削加工质量主要是指工件的加工精度和表面质量(包括表面粗糙度、残余应力和表面硬化)。随着技术的进步，切削加工的质量不断提高。18世纪后期，切削加工精度以毫米计；20世纪初，切削加工的精度最高已达0.01毫米；至50年代，切削加工精度已达微米级；70年代，切削加工精度又提高到0.1微米。影响切削加工质量的主要因素有机床、刀具、夹具、工件毛坯、工艺方法和加工环境等方面。要提高切削加工质量，必须对上述各方面采取适当措施，如减小机床工作误差、正确选用切削工具、提高毛坯质量、合理安排工艺、改善环境条件等。提高切削用量以提高材料切除率，是提高切削加工效率的基本途径。常用的高效切削加工方法有高速切削、强力切削、等离子弧加热切削和振动切削等。磨削速度在45米秒以上的切削称为高速磨削。采用高速切削(或磨削)既可提高效率，又可减小表面粗糙度。高速切削(或磨削)要求机床具有高转速、高刚度、大功率和抗振性好的工艺系统；要求刀具有合理的几何参数和方便的紧固方式，还需考虑安全可靠的断屑方法。强力切削指大进给或大切深的切削加工，一般用于车削和磨削。强力车削的主要特点是车刀除主切削刃外，还有一个平行于工件已加工表面的副切削刃同时参与切削，故可把进给量比一般车削提高几倍甚至十几倍。与高速切削比较，强力切削的切削温度较低，刀具寿命较长，切削效率较高；缺点是加工表面较粗糙。强力切削时，径向切削力很大故不适于加工细长工件。振动切削是沿刀具进给方向，附加低频或高频振动的切削加工，可以提高切削效率。低频振动切削具有很好的断屑效果，可不用断屑装置，使刀刃强度增加，切削时的总功率消耗比带有断屑装置的普通切削降低40左右。高频振动切削也称超声波振动切削，有助于减小刀具与工件之间的摩擦，降低切削温度，减小刀具的粘着磨损，从而提高切削效率和加工表面质量，刀具寿命约可提高40。对木材、塑料、橡胶、玻璃、大理石、花岗石等非金属材料的切削加工，虽与金属材料的切削类似，但所用刀具、设备和切削用量等各有特点。 木材制品的切削加工主要在各种木工机床上进行，其方法主要有：锯切、刨切、车削、铣削、钻削和砂光等。塑料的刚度比金属差，易弯曲变形，尤其是热塑性塑料导热性差，易升温软化。故切削塑料时，宜用高速钢或硬质合金刀具，选用小的进给量和高的切削速度，并用压缩空气冷却。若刀具锋利，角度合适，可产生带状切屑，易于带走热量。玻璃(包括锗、硅等半导体材料)的硬度高而脆性大。对玻璃的切削加工常用切割、钻孔、研磨和抛光等方法。对厚度在三毫米以下的玻璃板，最简单的切割方法是用金刚石或其他坚硬物质，在玻璃表面手工刻划，利用刻痕处的应力集中，即可用手折断。对大理石、花岗石和混凝土等坚硬材料的加工，主要用切割、车削、钻孔、刨削、研磨和抛光等方法。切割时可用圆锯片加磨料和水；外圆和端面可采用负前角的硬质合金车刀，以1030米分的切削速度车削；钻孔可用硬质合金钻头；大的石料平面可用硬质合金刨刀或滚切刨刀刨削；精密平滑的表面，可用三块互为基准对研的方法，或磨削和抛光的方法获得。刀具在热强合金中的应用 航空加工也变化迅速。例如，镍基高温合金如几年前多数人未听说过的Rene88现在占到航空发动机制造使用总金属量的1025%。对于这个有很好的表现和商业理由。例如，这些热强合金能增加发动机寿命而且允许较小的发动机工作在大飞机上，那将提高燃烧效率并降低运营成本。这些韧性好的材料也把费用呈现在刀具上。它们的耐热性导致刀尖上的温度更高，从而降低了刀具寿命。相似地，这些合金里的碳化物颗粒显著增加了摩擦，从而缩短刀具寿命。 作为这些条件改变的结果，曾经能很满意地加工很多钛合金和镍基合金的硬质合金材质C-2在应用到当今的合金时遭受切削刃的压碎和切削深度线处严重的沟槽磨损。但是用最新的细颗粒硬质合金能有效加工高温合金，刀具寿命得到提高，更重要的是提高在高温合金应用时的可靠性。细颗粒硬质合金有比传统硬质合金材质更高的压缩强度和硬度，只是在韧性方面增加少量的成本。而结果是在高温合金加工上比传统硬质合金抵抗常见失效模式更有效。 PVD（物理气相沉积）涂层也被证明有效加工高温合金。TiN（氮化钛）PVD涂层是最早使用的并仍然是最受欢迎的。最近，TiAlN（氮铝化钛）和TiCN（碳氮化钛）涂层也能很好使用。过去TiAlN涂层应用范围和TiN相比限制更多。但是当切削速度提高后它们是一个很好的选择，在那些应用提高生产率达40%。另一方面，在较低的切削速度下取决于涂层的表面工况TiAlN会导致积屑瘤、随后的微崩和沟槽磨损。 近来，用于高温合金应用的材质已经发展了，这些涂层由几层组合而成。大量的实验室和现场测试已经论证了这种组合和其它任何一种单一涂层相比在很宽范围的应用时很有效。因此针对高温合金应用的PVD复合涂层可能成为硬质合金新材质研发持续的焦点。和MTCVD涂层、涂层陶瓷集合在一起，它们有望成为更有效加工正在研发的新的更难加工工件材料的主要冲击力量。 干切削，包括冷却液在内的问题是刀具制造的科技和商业扩大产业化趋势的另一个领域。北美和欧洲严格冷却液管理的要求和最大的三家汽车制造商强制它们的核心供应商取得ISO14000认证（ISO9000的环境管理版本），这使得冷却液处理成本上升。对汽车公司和他们核心供应商来说明显受欢迎的反应之一是在特定的加工应用里完全免除冷却液的使用。这种干加工的新世界给刀具供应商提出了一系列挑战。 最近，已经出现了一些有关这个专题揭示速度、进给、涂层化学成分和其它参数的很充实的综合性很强的有用的技术文章。在这里我想集中论述在操作和商业含义上的汽车制造商的新“干加工观点”。 金属加工从业人员能很好理解有关冷却液使用的问题，但大多数不能理解有关除在刀具-工件接触面间技术挑战（例如排屑）之外的干加工问题。通常可以观察到流出的冷却液分散切屑，但压力超过3000磅/英寸2的高速冷却液也能帮助断屑，特别是软且连续的切屑会引起刀具-工件接触面上的麻烦。 采用干切削工艺的零件的结果是机床比采用湿式加工零件的更热。你是否允许它们测量前在露天自然冷却？如果新加工的热零件经常放到周转箱，升高周围环境温度，是否零件充分冷却并正好足够允许精度检测？还有处置身边几十上百的零件会对操作工人增加额外负担。 同许多刀具/工件的技术问题一起，这些潜在的问题需要陈述是否干加工能行。幸运地，有很多途径阐述这些问题。例如，压缩空气被证明在很多应用里排屑成为问题的场合有成功的反响。 另一个方案是叫做MQL（最小量润滑）的技术，它由应用代替传统冷却液的相当少量油雾构成。这是一个公认的折中方案，这种最小量技术会大幅度减少冷却液的头疼事，而且在许多应用里加工出的光洁度也很好。这个领域仍然有很多研究在做，而且刀具公司积极参与这样的研究是绝对必要的。如果他们不做将落后于竞争对手，处于不利的地位。 根据世界上工厂内具体情况设计出别的也许更好的方案。制造业从业人员可能仍然会问为什么他们要努力使用新发展的技术代替传统的已经经历数代人改进提高的冷却液方法，尤其因为实施干加工或半干加工产生的试验和失败可能引起更高的短期刀具成本。简明的答案是当刀片大约占典型加工零件成本的3%时，冷却液的成本（从购买到维护、储存、处理）会占零件成本的15%。 干加工也许不是对每个应用都适合，但象上面讨论的其它加工问题一样，需要从更宽的操作、环境和商业角度来评价。能帮助客户这样做的刀具公司将有竞争优势，而那些不能提供的将不断处于被动地位。 刀具和纳米技术 一个能剧烈改变刀具工业的迷人的新领域是微型制造，或处理微小粒子形成所需的产品。要谈及的关于刀具微型制造的第一件事是它这里还没有；第二件要说的事是它并不遥远。 为什么微型制造和刀具相关。因为最主要的是颗粒尺寸越小，硬质合金材料韧性越好且更耐磨。用纳米级颗粒（一些专家定义为小于0.2m，而其他人坚持纳米颗粒要小于0.1m）制造的硬质合金刀具原型已经做好并测试,据称耐磨性戏剧性地增加。问题是纳米级的硬质合金颗粒不能靠粉碎较大的材料形成，它们一定得通过更小的材料构成，而处理分子级粒子还不是一件容易和经济的事情。The new concept of cutting processingThe nowadays cutting tool company cannot only be again the manufacture and the sales cutting tool, in order to succeed, they must be consistent with the globalization manufacture tendency maintenance, through enhances the efficiency, cooperates with the customer reduces the cost. Approaches the instantaneous global competition after this after NAFTA, the WTO time, the world company is making quickly to the same feeling, is lighter, a cheaper response. In other words, they make the product and the components contain can in high speed under revolve, as a result of the cost pressure, best, is lighter moreover must make cheaply. Obtains these goals a best way is through develops and applies the new material, but these is new and the improvement material usually all with difficulty processes. In in this kind of commercial power and the technical difficulty combination is especially prominent in the automobile and the aviation industry, and has become has the experience the cutting tool company to research and develop the department the most important driving influence.For example, takes the modular cast iron to say that, it has become the engine part and other automobiles, the agriculture the material which see day by day with the equipment and in the machine tool industry components. This kind of alloy provides the low production cost and the good machine capability combination. They are cheaper than the steel products, but has a higher intensity and toughness compared to the cast iron. But at the same time the modular cast iron is extremely wear-resisting, has fast breaks by rubbing the cutting tool material the tendency. In this wear resistant very great degree bead luminous body content influence. Some known modular cast iron bead luminous body content higher, its resistance to wear better, moreover its machinability is worse. Moreover, the modular cast iron porosity causes off and on to cut, this even more reduces the life. May estimate that, the high degree of hardness and the high wear-resisting cutting material quality must consider the modular cast iron the high resistance to wear. And the material quality contains extremely hard TiC in fact (carbonized titanium) or TiCN (carbon titanium nitrides) thick coating when cutting speed each minute 300 meters processes the modular cast iron to prove usually is effective. But along with cutting speed increase, scrap/The cutting tool junction plane temperature also is increasing. When has such situation, the TiC coating favors in has the chemical reaction with the iron and softens, more pressures function in anti- crescent moon hollow attrition coating. Under these conditions, hoped has one chemical stability better coating, like Al2O3 (although under low speed was inferior to TiC hard or is wear-resisting). The chemical stability becomes an important performance performance dividing line compared to the resistance to wear the factor, the speed and the temperature is decided in is processed the modular cast iron the crystal grain structure and the performance. But usually thick coating of TiCN and TiC or only ductile iron oxides in the soil coating is applied to, because the today majority of this kinds are processed the material the cutting speed in each minute 150 to 335 meters between. Is higher than each minute 300 meter applications regarding the speed, the people to this kind of material are satisfied. In order to cause this scope performance to be most superior, the mountain high researched and developed and has promoted in view of modular cast iron processing material quality TX150. This kind of material quality has hard also the anti- distortion substrate, is very ideal regarding the processing modular cast iron. Its coating the oxide compound coating which hollowly wears by thick very wear-resisting carbon titanium nitrides and a thin anti- crescent moon, the top is thin layer TiN. This kind of coating which needs the center warm chemistry gas phase deposition using the state of the art production resistance to wear and the anti- crescent moon hollow attrition which the CVD coating complete degree of hardness moreover the tough smoothness increases (MTCVD) the craft. Substrate/The coating combination performance gives the very high anti- plastic deformation and the cutting edge micro collapses the ability, causes it to become under the normal speed to process the modular cast iron the ideal material quality.The coating ceramics also display can effectively process the modular cast iron. In the past, the aluminum oxide ceramics application which not the coating tough good such as nitriding silicon and the silicon carbide textile fiber strengthened the work piece material chemistry paralysis limit. Today but could resist the scrap distortion process through the use to have the high thermal coating cutting tool life already remarkably to increase. But certain early this domains work piece processing use aluminum oxides spread the layer crystals to have to strengthen the ceramics, today most research concentrate in the TiN coating nitriding silicon. This kind of coating can remarkably open up the tough good ceramics the application scope.When machining, the work piece has processed the surface is depends upon the cutting tool and the work piece makes the relative motion to obtain.According to the surface method of formation, the machining may divide into the knife point path law, the formed cutting tool law, the generating process three kinds.The knife point path law is depends upon the knife point to be opposite in the work piece surface path, obtains the superficial geometry shape which the work piece requests, like the turning outer annulus, the shaping plane, the grinding outer annulus, with the profile turning forming surface and so on, the knife point path are decided the cutting tool and the work piece relative motion which provides in the engine bed; The formed cutting tool law abbreviation forming, is with the formed cutting tool which matches with the work piece final superficial outline, or the formed grinding wheel and so on processes the formed surface, like formed turning, formed milling and form grinding and so on, because forms the cutting tool the manufacture quite to be difficult, therefore only uses in processing the short formed surface generally; The generating process name rolls cuts method, is when the processing the cutting tool and the work piece do unfold the movement relatively, the cutting tool and the work piece centrode make the pure trundle mutually, between both maintains the definite transmission ratio relations, obtains the processing surface is the knife edge in this kind of movement envelope, in the gear processing rolls the tooth, the gear shaping, the shaving, the top horizontal jade piece tooth and rubs the tooth and so on to be the generating process processing.Some machining has at the same time the knife point path law and the formed cutting tool method characteristic, like thread turning. The machining quality mainly is refers to the work piece the processing precision and the surface quality (including surface roughness, residual stress and superficial hardening).Along with the technical progress, the machining quality enhances unceasingly.The 18th century later periods, the machining precision counts by the millimeter; At the beginning of 20th century, machining precision Gao Yida 0.01 millimeter; To the 50s, the machining precision has reached a micron level; The 70s, the machining precision enhances to 0.1 micron.The influence machining quality primary factor has aspects and so on engine bed, cutting tool, jig, work piece semifinished materials, technique and processing environment.Must improve the machining quality, must take the suitable measure to the above various aspects, like reduces the engine bed work error, selects the cutting tool correctly, improves the semifinished materials quality, the reasonable arrangement craft, the improvement environmental condition and so on. Enhances the cutting specifications to enhance the material excision rate, is enhances the machining efficiency the essential way.The commonly used highly effective machining method has the high-speed cutting, the force cutting, the plasma arc heating cuts and vibrates the cutting and so on. The grinding speed is called the high-speed grinding in 45 meters/second above cuttings.Uses the high-speed cutting (or grinding) both may enhance the efficiency, and may reduce the surface roughness.The high-speed cutting (or grinding) requests the engine bed to have the high speed, the high rigidity, the high efficiency and the vibration-proof good craft system; Requests the cutting tool to have the reasonable geometry parameter and the convenience tight way, but also must consider the safe reliable chip breaking method. The force cutting refers to the roughing feed or cuts the deep machining greatly, uses in the turning and the grinding generally.The force turning main characteristic is the lathe tool besides the main cutting edge, but also some is parallel in the work piece has processed superficial the vice-cutting edge simultaneously to participate in the cutting, therefore may enhance to feed quantity compared to the general turning several times of even several times.Compares with the high-speed cutting, the force cutting cutting temperature is low, the cutting tool life is long, the cutting efficiency is high; The shortcoming is processes the surface to be rough.When force cutting, the radial direction cutting force death of a parent is not suitable for to process the tall and slender work piece very much. The vibration cutting is along the cutting tool direction of feed, the attachment low frequency or the high frequency vibration machining, may enhance the cutting efficiency.The low frequency vibration cutting has the very good chip breaking effect, but does not use the chip breaking equipment, makes the knife edge intensity to increase, time the cutting total power dissipation compared to has the chip breaking installment ordinary cutting to reduce about 40%.The high frequency vibration cutting also called the ultrasonic wave vibration cutting, is helpful in reduces between the cutting tool and the work piece friction, reduces the cutting temperature, reduces the cutting tool the coherence attrition, thus the enhancement cutting efficiency and the processing surface quality, the cutting tool life may enhance 40% approximately. To lumber, plastic, rubber, glass, marble, granite and so on nonmetallic material machining, although is similar with the metal material cutting, but uses the cutting tool, the equipment and the cutting specifications and so on has the characteristic respectively. The lumber product machining mainly carries in each kind of joiners bench, its method mainly has: The saw cuts, digs cuts, the turning, the milling, drills truncates with the polishing and so on. The plastic rigidity is worse than the metal, the easy bending strain, the thermoplastic thermal conductivity to be in particular bad, easy to elevate temperature the conditioning.When cutting plastic, suitably with the high-speed steel or the hard alloy tools, selects the small to feed quantity and the high cutting speed, and uses compressed air cooling.If the cutting tool is sharp, the angle is appropriate, may produce the belt-shaped scrap, easy to carry off the quantity of heat. Glass (including semiconducting material and so on germanium, silicon) but degree of hardness high brittleness is big.To methods and so on glass machining commonly used cutting, drill hole, attrition and polishing.To thickness in three millimeters following glass plates, the simple cutting method is with the diamond or other hard materials, in glass surface manual scoring, the use scratch place stress concentration, then uses the hand to break off.To the marble, the granite and the concrete and so on the hard material processing, mainly uses methods and so on cutting, turning, drill hole, shaping, attrition and polishing.When cutting the available circular saw blade adds the grinding compound and the water; The outer annulus and the end surface may use the negative rake the hard alloy lathe tool, by 1030 meter/minute cutting speed turning; Drills a hole the available hard alloy drill bit; The big stone material plane available hard alloy planing tool or rolls cuts planing tool shaping; The precise smooth surface, available three mutually for the datum to the method which grinds, or the grinding and the polishing method obtains.Cutting tool in hot strong alloy applicationThe aviation processing also changes rapidly. For example, nickel base heat-resisting alloy like several years ago the most people had not heard Rene88 now occupies to the aircraft engine manufacture uses the total metal quantity 1025%. Has very good showing and the commercial reason regarding this. For example, these heat strong alloy will be able to increase the engine endurance moreover to permit the small engine work on the big airplane, that will enhance the combustion efficiency and reduces the operation cost. These tough good materials also present the expense on the cutting tool. Their thermal stability causes on the knife point the temperature to be higher, thus reduced the cutting tool life. Similarly, in these alloy carbide pellet remarkably increased the friction, thus reduces the cutting tool life.As a result of changes in these conditions, can be very pleased to have processed many titanium alloys and nickel-based alloy materials C-2 hard metal alloys, in the application to todays cutting edge of blade to the crushing and cutting depth of the trench lines badly worn. But using the latest high-temperature processing of small particles hard metal alloys to be effective, cutlery life improved, but more importantly to enhance the reliability of applications in high-temperature alloys. Small particles hard metal than traditional hard metal materials higher compression strength and hardness, only a small increase in the resilience of the cost. And resulted in high temperature alloy processing than traditional hard metal resistance common failure mode more effective.PVD (physical gas phase deposition) coating also by certificate effective processing heat-resisting alloy. TiN (titanium nitrides) the PVD coating was uses and still was most early most receives welcome. Recently, TiAlN (nitrogen calorization titanium) and TiCN (carbon titanium nitrides) the coating also could very good use. In the past the TiAlN coating application scope and TiN compared the limit to be more. But after the cutting speed enhances them is a very good choice, enhances the productivity in these applications to reach 40%. On the other hand, is decided under the low cutting speed in coating superficial operating mode TiAlN can cause to accumulate the filings lump afterwards, micro collapses with the trench attrition.Recently, used in the heat-resisting alloy application material quality already developing, these coating but became by several combinations. The massive laboratories and the scene test has already proven this kind of combination and other any kind of sole coating compares in time the very wide scope application is very effective. Therefore aims at the heat-resisting alloy application the PVD compound coating possibly to become the focal point which the hard alloy new material quality research and development continues. With the MTCVD coating, the coating ceramics gather in the same place, they hopefully become a more effective processing to research and develop newly are more difficult to process the work piece material the main impact strength.Dry processingIncluding the refrigerant question is technical and the commercial expansion industrial production tendency another domain which the cutting tool makes. North America and the European strict refrigerant management request and the biggest three automobile manufacturer forces them the core supplier to obtain the ISO14000 authentication (the ISO9000 environment management edition), this causes the refrigerant processing cost rise. To the car company and their core supplier said obviously one of responses which welcome is in the specific processing application avoids completely the refrigerant the use. This kind did the processing the new world to propose a series of challenges for the cutting tool supplier.Recently, already appeared some to concern this topic to promulgate the speed, to enter for, the coating chemical composition and other parameters very substantial comprehensive nature very strong useful technical papers. Wants to concentrate the elaboration in here me does the processing viewpoint in the operation and commercial meaning automobile manufacturer new.The metal working jobholders can the very good understanding related refrigerant use question, but majority cannot understand concerns except the technical challenge (for example row of filings) beside does the processing question in the cutting tool - work piece contact face between. Usually may observe to the refrigerant disperser scrap which flows out, but the pressure surpasses 3,000 pounds/An inch 2 high speed refrigerant also can help to break the filings, specially soft also the continual scrap
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