基于HDPEPVC塑料管材无屑切割机结构设计

1、摘要通过对国内外塑料管材机械生产线的研究分析，确定了无屑切割机做为本课题的主要设计内容。无屑切割机用于塑料管材的定长切割，在切割过程中机架上的移动台可以沿着管材挤出方向移动，并保持与管材的同步进给速度。在切割机的前部装有托轮装置，托轮起到支撑和导向的作用，针对不同管径时要予以调节。当翻料架上的行程开关或编码器发出切割信号后，机器夹紧装置上的夹紧控制装置夹牢管材，使管材在切割过程中相对固定，夹紧装置为夹紧块哈夫夹紧，在切割不同规格的管材时，调换相对应的哈夫块。切割工作指令的实现由电机通过V 带传动，而刀片的切削进给由气缸活塞杆缓缓推进而进行的，气缸推力的大小可由气缸的调节阀调节。刀片的无屑切割进

2、给由移动盘和左右移动架来完成的，其中筒轴由轴承支承和定位，所以旋转中心不变使切割机切割管材端面平整，尺寸规范。进刀深度由气缸导向杆旁边的限位调节丝杆调节控制。不同规格的厚度管材，调节丝杆的调节量大小不同。设计过程中查阅了大量国内外的相关资料，所做的设计运用所学的所有专业课程。下文主要阐述塑料管材无屑切割机总体结构设计。切割机设计主要包括，带传动机构、夹紧机构、切割机构、切屑工作台移动导轨、机架设计。关键词: 塑料管材；切割机；无屑式 AbstractThrough to the domestic and foreign plastics tubing mechanical production

3、 line research analysis, had determined the non- filings cutter does for this topic main design content. The non-filings cutter uses in the plastic tubing to decide long cuts, in cuts process rack from the movingplation to be allowed to squeeze out the traverse along the tubing, and the maintenance

4、and tubing synchronization enters for the speed. Is loaded with in the cutter front part holds a turn of equipment, holds the wheel to play the strut and the guidance role, in view of different caliber when must give to adjust. After turns material on the limit switch or the encoder sends out cuts t

5、he signal, machine clamp clamps the control equipment firm tubing, causes the tubing in to cut in the process to be relatively fixed, the clamp for clamps block Haff to clamp, when cuts the different specification the tubing, exchanges Haff block which corresponds.Cuts the working order the realizat

6、ion by the electrical machinery through V belt transmission, but the bit cutting for slowly pushes by the cylinder piston rod then carries on, the air cylinder thrust for cesize may by the air cylinder regulating valve adjustment. The bit non-filings cut for by move, casing of axis which the shiftin

7、g plate and about movingplation completes by bearing supporting and localization, therefore the center of rotation invariablely causes the cutter to cut the tubing end surface to be smooth, size standard. Bit the depth guides nearby the pole by the air cylinder the spacing adjustment lead screw regu

8、lating control. The different specification thickness tubing, adjusts the lead screw the adjustment quantity size to be different. In the design process has consulted the massive domestic and foreign correlation data, does the design utilization studies all specialized curricula. As follows main ela

9、boration plastic tubing non- filings cutter overall structural design.The cutter design mainly includes, brings the transmission system, to cut the organization, to clamp the organization, Cutting- filings the work table moves the guide rail, the rack design.keywords: Plastic tubing Cutter Non- fili

10、ngs type目 录1 绪论11.1 引言及HDPE/PVC简介11.2 塑料管材生产线工作流程简介2 塑料管材生产线结构组成（本文仅以PVC 波纹管为例）2 塑料管材生产过程21.3 PVC 管材生产线特点31.4 设计方案的选择比较31.5 设计方案综述42 带传动机构设计62.1 V 带机构设计6 V 带的选择6 带传动的分类（根据截面形状不同）和性能比较62.2 V 带传动的设计计算72.3 带轮结构设计10 V 带轮的设计要求：102.3.2 带轮材料的选用10结构尺寸的设计10 带轮的轮槽尺寸11 带传动的弹性滑动与打滑123 夹紧机构设计143.1 夹紧装置组成部件143.2

11、夹紧块材料的选择143.3 托轮装置15组成部件15托滚材料的特殊选择154 切割机构设计164.1 切割机构概要16切割部件的组成164.1.2 工作原理164.2 传动旋转装置的设计16旋转部件164.2.2 传动体的尺寸计算164.3 轴承的选用及润滑17轴承的类型17轴承材料选择17设计中所选轴承介绍174.4 轴承验算校核18轴承的润滑19轴承的密封装置205 切屑工作台导轨设计215.1 导轨材料选用215.2 导轨的润滑与保护22导轨的润滑22导轨的保护236 机架结构设计246.1 机架设计概要246.2 机架材料的选择256.3 机架材料时效处理266.4 机架结构尺寸27结

12、 论28致 谢29参考文献30附录31附录1：311 绪论1.1 引言及HDPE/PVC简介随着国民经济的不断发展,多种类型的塑料管材广泛的运用于石油，化工，农业，轻工和服务业等不同的行业的各种场合。在各大中小城市政公共建设工程中，一些新型大口径管材（聚乙烯管、硬聚氯乙烯管等)不断涌现，在城市基础建设中，塑料管材以轻便、实用、环保、不易腐蚀等优势，在我国城乡供水、排水、燃气以及市政公用工程等领域的应用将替代原来应用的混凝土排水管，解决了由于管道的粗、大、笨，造成的运输不便利，运输费用高，加上施工需要大的机械设备而造成施工不便。同时，塑料管材由于其轻便，带来运输方便，施工方便，接口处理容易而倍受

13、用户的青睐。据相关媒体报道，未来10 年国家用于污水治理的总投资将超过3000亿元，南水北调治污规划，流域治污工程，环渤海碧海蓝天工程及北京-青岛迎奥运环境治理工程等重大项目都已列入国务院已批准和即将实施的计划中，国家宏观经济发展规划也将市政排水、排污工程推广提到了议事日程并实施。随着塑料管原材料合成生产，管材制造设备和生产技术替代传统材料制作的排水管将成为必然发展趋势。同时在各种场合对不同的工况所使用的塑料管材机械也不尽相同，近年来由于塑料管材机械的应用范围的扩大，品种的增多以及质量的不断提高，对加工设计塑料管材机械提出了更高的要求，特别是在一些大型的塑料管材流水线上，塑料管材机械中的切割机

14、承担了很重要的工作任务。这些塑料管材切割机要求运行平稳,使用寿命长，切割管材精度高。为此各厂家为了根据自己的需要，出于经济性和战略方向的考虑，自行设计结构简单可靠，生产价格便宜的塑料管材切割机。其中无屑切割机相比较其他形式的切割机有着许多优势，诸如在切割过程中不产生锯屑，管材端面平整光滑、美观、无毛刺，其刀片用高速合金钢制造，坚固耐用，是有齿锯片切割机的换代产品，可与任何厂家生产线配套使用。高密度聚乙烯(HDPE). HDPE是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态HDPE的外表呈乳 白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。PE具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。某些种类的化学品会产生化

15、学腐蚀，例如腐蚀性氧化剂（浓硝酸），芳香烃（二甲苯）和卤化烃 （四氯化碳）。该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性，可用于包装用途。HDPE具有很好的电性能，特别是绝缘介电强度高，使其很适用于电线电缆。中到高分子量等级具有极好的抗冲击性，在常温甚至在-40F低温度下均如此。PVC材料是塑料装饰材料的一种。PVC是聚氯乙烯材料的简称，是以聚氯乙烯树脂为主要原料，加入适量的抗老化剂、改性剂等，经混炼、压延、真空吸塑等工艺而成的材料。 PVC材料具有轻质、隔热、保温、防潮、阻燃、施工简便等特点。规格、色彩、图案繁多，极富装饰性，可应用于居室内墙和吊顶的装饰，是塑料类材料中应用最为广泛的装饰材料之一。HD

16、PE/PVC扣板的优点主要有以下几方面：1）质量轻、隔热、保温、防潮、阻燃、耐酸碱、抗腐蚀。 2）稳定性、介电性好，耐用、抗老化，易熔接及粘合。 3）抗弯强度及冲击韧性强，破裂时延伸度较高。 4）通过捏合、混炼、拉片、切粒、挤压或压铸等工艺极易加工成型，可满足各种型材规格的需要。 5）表面光滑、色泽鲜艳、极富装饰性，装饰应用面较广。 6）施工工艺简单，安装较为方便。1.2 塑料管材生产线工作流程简介 塑料管材生产线结构组成（本文仅以PVC 波纹管为例）1）自动上料干燥机双头挤出机塑料管材模具成型机牵引机切割机扩口机（翻料架）2）其中成型机分为：立式和卧式结构；根据客户的要求而选择。3）挤出机：

17、挤出机可根据用户原料情况特殊设计，HDPE/PVC 采用新型高效单螺杆挤出机，PVC 采用大型平双或锥双挤出机4）成型机及模具：成型机及机头精度高，模块互换性好，模块冷却方式有风冷和水冷两种，可实现在线扩口，确保成型管材的各项性能指标，优质的白钢刃无屑切割机具有优图1-1 PVC管材生产线异的切割精度。整条生产线采用西门子人机界面控制系统，具有很高的自控功能。 塑料管材生产过程此次塑料管材的材料选用HDPE/PVC 属于热塑性聚合物。这类聚合物具有线型分子结构，加热时可以熔融，冷却后又凝固成型，再加热可再熔融且不改变材料的基本结构和性能。自动上料干燥机进行吞料处理将HDPE，PP, PVC 等

18、塑料颗粒料输送到达挤出机，经过加热圈的加热，熔融状态下的塑料通过旋转的挤出机螺杆进入管材模具（配有水套）流入到成型机，在成型机内进行冷却、抽真空的同步处理，接着由配套的牵引机将冷却成型的管材匀速拉出来，最后根据实际所需的管材长度进行切割处理 。1.3 PVC 管材生产线特点PVC 管材生产线是专门为生产PVC 管材而设计的，主要包括锥形双螺杆挤出机、PVC管材模具、真空定径水箱、喷淋冷却水箱、牵引机、切割机和翻转台。锥形双螺杆挤出机:先进的独特的设计理念保证了PVC料的高效挤出，结合了塑化理念的、独特的螺杆设计能够保证原料的塑化均匀、高产量挤出。先进的控制系统为设备稳定运行提供了保障。PVC

19、挤出模具: 创新的螺旋分流结构避免了大口径管材表面的分流痕，具有理想停留时间的截面结构可以使熔融料充满整个横截面，使原料在温度可控制下进一步均匀分布融化，这保证了PVC 产品的显著特性。真空定径水箱: 主要材质为不锈钢，对于大口径的管材要配备两级真空，精确的水位、水温自动控制系统，先进地循环过滤系统。喷淋冷却水箱: 特殊的喷淋设计保证管材冷却速度快、效果好，精确的水位、水温自动控制系统，先进的循环过滤系统和阀门等元件，不锈钢材质增强了设备的视觉效果。牵引机: 独立的速度节、灵活的牵引方式和高可靠的传动系统保证了管材的高效、高质量正常挤出。特殊的整体传动系统避免了独立传动的不同步性，先进的四杆传

20、动结构使牵引机的四条履带定位于中心，精确的压力调节系统可以牵引力得到灵活地调节。切割机: 切割机的全液压设计保证了切割时灵活的压力，锯片位置与切割深度的灵活调节。独特的功率输入系统保证了行星切割的可靠性。低噪音强力吸屑系统和独特的无屑切割装置能保证无屑切割，具有自动角斜切功能。1.4 设计方案的选择比较经过反复调研，查阅相关资料，我们根据塑料管材切割机工况要求，提出了以下三种方案：方案一：直接运用步进电动机和带传动来实现滑架的往复运动，通过步进电动机的正反转程序控制往返运动，用单片机控制驱动电路来设置相关的运动参数。方案二：运用步进电机和齿轮齿条来实现滑架的往返运动，通过步进电机的正反转，齿条

21、固定在滑架上，利用齿轮齿条间的传动来实现往返运动。方案三：运用普通电动机，带传动。通过电动机可以获得运动需要的动力，带传动机构提供相应的速度和节奏，实现不同的速比，节奏，步长以及滑架的运动轨迹。经过可行性调研，我们发现方案三是合理的，也是最有实际意义的，同时，经济性也能很好的实现，方案一中步进电机的功率和工况要求中的中度冲击问题对步进电机的影响不能很好的解决，而且步进电机拥有一个很明显的优点，就是它能够精确的正反转功能，因为步进电机是将电脉冲信号转化为角位移，或线位移的开环控制元件，在非超载的情况下电机的转速，停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载的变化而影响，即给电机加一个脉冲

22、信号,电机则转过一个步距角，这一线性关系的存在，加上步进电机只有同期性的误差而无累积误差等特点，使得在速度控制领域用步进电机来控制变的非常简单，而且低速精度高。虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。方案二也存在类似的问题，而方案三都能很好的实现，而且普通电动机容易选择，带传动机构，结构可靠，稳定性高,可以允许有一定的冲击，故此方案较合理。在整个设计过程中，带传动机构和切割系统的设计和分析应是本课题的重点，运用机械设计

23、和机械原理的相关内容来设计，设计的主要内容应包括切割机的切割机构和夹紧和传动系统的运动。本课题的难点是带传动的运动分析和移动机构动力分析以及各连接轴的计算设计。1.5 设计方案综述无屑切割机是一种基于优质白钢刀片的高速进给切割,用于塑料管材的定长切割，电动机通过带传动装置，驱动移动盘和筒轴在切屑机构架中旋转,同时调节汽缸的压力,推动工作台移动.塑料管材在被切割过程中，机架上的移动台可以沿着管材挤出方向移动，并保持与管材的同步进给速度。在切割机的前部和后部装有托轮装置，托轮起到支撑和导向的作用，针对不同管径时要予以调节。当翻料架上的行程开关或编码器发出切割信号后，机器夹紧装置上的夹紧控制装置夹牢

24、管材，使管材在切割过程中相对固定，夹紧装置为夹紧块哈夫夹紧，在切割不同规格的管材时，调换相对应的哈夫块。切割机塑料管材切割机的作用主要是将连续挤出成型的塑料管材按照预设长度切割成段，同时根据不同的技术要求，切割成平或倒角。新型无屑管材切割机配置了高性能的驱动系统，采用科学合理的设计，可广泛用于在线切割PP-R、PP-B、PP-C、PP-H、PE-RT、PEX等冷热水管、燃气管、硅芯管等。1）2）3）设计的意义：塑料管材切割机在自动化流水线上的充分运用能提高工厂的生产率，减轻工人的劳动强度，为实现车间无人化提供了可靠的条件。设计的主要目的：培养我们综合应用所学基本知识和基本技能去分析和解决专业范

25、围内的一般工程技术问题的能力，培养我们建立正确的设计思想、掌握工程设计的一般程序、规范和方法，培养我们收集和查阅资料和运用资料的能力。通过毕业设计，进一步巩固、扩大和深化我们所学的基本理论、基本知识和基本技能，提高我们设计、计算、制图、编写技术文件，正确使用技术资料、标准手册等工具书的独立工作能力。通过毕业设计，培养我们严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风，树立正确的生产观、经济观和全局观，从而实现我们向工程技术人员的过度，同时学会调查、研究、收集技术资料的方法。2 带传动机构设计2.1 V 带机构设计2.1.1 V 带的选择V 带的横截面呈等腰梯形，带轮上也做出相应的轮槽。传动时，V 带只

26、和轮槽的两个侧面接触，即以两侧面为工作面。根据槽面摩擦的原理，在同样的张紧力下，V 带传动较平带传动能产生更大的摩擦力。这是V 带传动的最大性能上的优点。再加上V 带传动允许的传动比较大，结构紧凑，以及V 带多已经标准化并大量生产等优点，因而结合多种元素，本次设计，本人选择V 带。1）为了保证V 带与带轮轮齿的正确啮合和良好接触，必须满足带轮沿节圆度量的周节必须与V 带的周节相等，或者带与带轮的模数相等，当m>2 时，带轮的齿槽角应与V 带的齿形角相等。2）为了防止工作时V 的脱落，一般在小带轮两边装有挡边。当带轮轴垂直安装时，两轮一般都需有挡边，或至少主动轮的两侧和从动轮的下侧装有挡边

27、。3）V 带传动设计计算时应保证V 带有足够的强度，以承受张紧力，预紧力，离心力，圆周力不发生失效。4）V 带的强度计算主要应该限制作用在V 带单位宽度上的拉力，以保证一定的使 用寿命。带传动是两个式多个带轮之间用带作为挠性拉拽零件的传动。工作时借助零件之间的摩擦（或啮合）来传递动力或运动。 带传动的分类（根据截面形状不同）和性能比较1）可分为：平带运动 V 带运动 同步带传动 多楔带传动 见表2-1表2-1 带传动分类分类优点缺点平带传动结构简单，容易制造，在传动中心距较大的场合应用多V 带运动在同样的张紧力下，带传动较平带传动能产生更大的摩擦力。高速时跳动性较大，传动不稳定。同步带传动兼有

28、平带传动和带传动的优点，柔韧性好、摩擦力大，主要用于传递大功率而结构要求紧凑的场合。多楔带传动无滑动，能保证固定的传动比；带的柔韧性好，所用带轮直径可较小。2）带传动的工作情况系数可以 由表2-2查出表2-2 V 带传动的工作情况系数KA载荷变化情况瞬时锋值载荷定工作载荷每天工作小时数/h1010-1616平稳1.201.401.50小150%1.401.601.70较大150%-250%1.601.701.85很大250%-400%1.701.852.002.2 V 带传动的设计计算结合所学课程知识知道,带传动的主要实效形式是打滑和疲劳破坏.因此带传动的设计基准应该是:在保证带传动不打滑的情

29、况下,具有一定的疲劳强度和寿命.参阅机械设计可知,带打滑时的有效拉力 见式（2.1） 再由带的最大应力可知 式（2.2）结合（2.1）和（2.2）得V带的疲劳强度条件为 式（2.3）式中 为在一定条件下，由带的疲劳强度所决定的许用应力。将式（2-2）代入（2-1），则得 式（2.4）将式（2-4）代入式（带所传递的功率），可得出单根V带所允许传递的功率为 式（2.5）由实验得出，在次循环应力下，V带的许用应力为根据所选电动机型号可有以下计算过程电动机型号为Y1124 额定功率为P=3.2KW 转速n=1440r/min 传动比i=2.8一天工作时间£ 10 小时。1）确定计算功率由机

30、械设计P151 表8-6 查得工作情况系数A k =1.2，故2） 选取窄V 带带型根据，n1由机械设计P152 表8-9 确定选用SPZ型。3） 确定带轮基准直径查表P145和P153 可得主动轮的基准直径.根据式，从动轮的基准直径. 根据机械设计表8-7 可知，取 =200mm. 验算带的速度带的速度是可以符合要求。4） 确定窄V 带的基准长度和传动中心距根据,初步确定中心距 式(2.6)根据计算带的基准长度由表8-2可以查得，选带的基准长度又因为计算实际的中心距5） 验算主动轮上的包角,见式（2.7） 由式 式(2.7) 则主动轮上的包角是符合要求的。6） 计算V带的根数Z,见式（2.8

31、）查表8-5c和8-5d得表2-3 包角系数小带轮包角/（）小带轮包角/（）10.910.990.890.980.880.960.860.950.840.930.820.92查表2-3 得到， 查表8-2得到，则 取z=2 跟。7）计算预紧力 式（2.9）查 机械设计 表8-4 得 q=0.07kg/m, 故8）计算在轴上的作用力见式（2.10） 由式得 式(2.10)2.3 带轮结构设计2.3.1 V 带轮的设计要求：1） 质量小；结构工艺性好；无过大的铸造内应力；2） 质量分布均匀，转速高的时候要经过动平衡；3） 轮槽工作面要精细加工，以减少带的磨损；4） 各槽的尺寸和角度应该保

32、持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等；2.3.2 带轮材料的选用常用带轮材料的性能比较见表2-4表2-4 常用带轮材料性能比较材料种类及牌号特点和应用铸铁HT200 或HT150汽缸，齿轮，低架，衬筒，一般机床铸有导轨的床身及中等压力油缸球墨铸铁QT400-18减速器箱体，管路，阀体，压缩机汽缸，拨叉，离合器壳铸钢ZG310-57各种形状的机件Q235金属结构件，心部强度要求不高的渗碳或碳氮共渗零件，吊钩，拉杆，汽缸，轮轴。结合实际市场的产品情况，带轮的材料主要采用铸铁，常用的牌号为HT200；但在设计时候 考虑到转速较高的时候宜采用铸钢或用钢板冲压后 焊接而成；小功率时可采用铸铝。本次设计，

33、我采用的是以铸铁HT200 为材料的带轮。工艺要求：带轮的成型后，为保证其在工作载荷下有较强的硬度，和使用寿命。我们一般对其进行发黑处理，使硬度达到HBS128192结构尺寸的设计结合所学课程的相关的知识，我们可以知道铸铁制V带轮的典型结构有以下几种形式：1）实心式 结构复杂，不适用于两轴中心距较大的场合。2）腹板式 过载时打滑，会致使薄弱零件损坏。3) 孔板式 v带有接头，富有弹性，能缓冲、吸振、传动平稳无噪声。4）椭圆轮辐式 不能精确的保证传动比。带轮结构的选用原则：（1） 带轮的基准直径时，可采用实心式；（2）时，可采用腹板式；（3） 当时，可采用孔板式；（4） 时，可采用椭圆轮辐式；所

34、以本次设计采用实心式v带轮。 带轮的轮槽尺寸带轮的结构设计：1）主要是根据带轮的基准的直径选择结构形式；2）根据带的截型确定轮槽尺寸见表2-5； 表2-5 带的截型确定轮槽尺寸项目符号槽深 YZ SPZA SPAB SPBC SPC D E基准宽度5.38.511.014.019.027.032.0基准线上槽深1.62.02.753.54.88.19.6基准线下槽深 4.77.0 9.08.7 11.010.8 14.014.3 19.0 19.9 23.4槽间距e80.3120.3150.3190.425.50.5370.644.50.7第一槽对称面至端面的距离f7181最小轮缘厚度55.5

35、67.5101215续表2-5带宽度BB=(z-1)e+2f z-轮槽数外径轮槽角度相应的基准直径->60->80>118>190>315>475极限偏差3）带轮的其他结构尺寸可以根据如下经验公式得到 =(1.8 2) ,d为轴的直径。 （0.2 0.3）（ ） （ ）B L=(1.5 2)d， 当B<1.5d,时，L=B 式中: P传递的功率,单位为KW;n带轮的转速,单位为r/min;轮辐数。 带传动的弹性滑动与打滑表2-6带传动的弹性滑动与打滑比较弹性滑动打滑相同点不同点现象性质影响3 夹紧机构设计3.1 夹紧装置组成部件气缸、导柱、导座、导套、

36、哈夫块、哈夫卡盘等构成。见图3-1 图3-1 夹紧部件组图在机器的前部和后部各有一对夹紧装置,分别由二块装于夹紧块上的哈夫卡盘组成.对于不同规格的管径要换不同的哈夫卡盘.哈夫卡盘规格随所切割管材管径而定。哈夫为“half”的音译，半圆的卡盘在机械加工中称作哈夫块、哈夫卡盘。更换哈夫卡盘,拧紧螺钉后无须调节,上下气缸合拢时就自然对中.哈夫卡盘的夹紧力可以调节,这是通过气动三联件上的调压阀进行的,顺时针增压反之减压.在保证管材不打滑的情况下调至最低压力值,以免管材变形.中心调节通过安装在导柱上,两哈夫中间的限位块限制下哈夫行程来调节中心.3.2 夹紧块材料的选择哈夫块在夹紧装置中的作用非常重要，它

37、是保证切割刀片按照设计要求快速切断管材的前提条件，因为管材在切割的行径中任何的跳动、偏移都是会影响最后管材的切割精度。所以在哈夫块的选材方面也是有较高的要求，既要满足部件设计的工艺要求，又要保障产品的切割精度。夹紧块材料的选择为铸造铝合金，适用于砂型、金属型铸造系铝硅铜镁锰钛多元合金，其优点：1）铸造性能良好，流动性好，充型能力优良，一般无热裂倾向，线收缩小，气密性高，可经受高压气压和液压的作用；2）在熔炼中需进行变质处理，可经热处理强化，在铸态或热处理后的力学性能是铅硅系合金结合热塑性工程材料的特点，本次设计中我选则铸造铝合金中的，ZL102 做为哈夫块的材料。ZL102 不仅有着熔点低，流

38、动性好，质量轻，易于铸造的特点，对保障挤出的管材表面光洁度有很好的作用。3.3 托轮装置组成部件托滚，托滚轴，支架，托滚架，调节丝杆。见图3-2图3-2托轮装置组图托滚材料的特殊选择由第一章我们知道，管材的材料为HDPE/PVC属于热塑性聚合物。这类聚合物具有线型分子结构，加热时可以熔融，冷却后又凝固成型，再加热可再熔融且不改变材料的基本结构和性能。前后托轮的调节是在夹紧装置将管材夹紧后进行,将托轮调至管材处于水平状态 .当翻料架上的行程开关或编码器发出切割信号后，机器的夹紧装置上的夹紧装置夹牢管材，使管材在切割过程中相对固定，夹紧装置为夹紧块哈夫夹紧，在切割不同规格的管材时，调换相对应的哈夫

39、块。4 切割机构设计4.1 切割机构概要切割部件的组成切割部件在切割机的整体设计中是最为复杂的环节。见图4-1它主要由以下几部分构成： 1） 传动部件2） 移动盘3） 左右移动架，托滚部件4） 刀具组合部件5） 限位调节丝杆6） 筒轴7） 汽缸图4-1 切割部件4.1.2 工作原理 通过圆形白钢刀片由于刀轴的受力旋转而自转并向轴心进给，从而切断管材。如何实现圆形刀片自转并向轴心进给，以下分（切割装置、进刀装置）两个部件来研究。切割装置由电机通过V 带传动，而刀片的切削进给由气缸活塞杆缓缓推进而进行的，气缸推力的大小可由气压泵站的调节阀调节。刀片的高速进给切屑，由移动盘推顶左右移动架来完成的，其

40、传动体由轴承支承和定位。进刀的深度由移动盘旁边的限位丝杆调节控制。不同规格的厚度管材，限位丝杠调节量大小不同。4.2 传动旋转装置的设计旋转部件刀片的切屑进给由移动盘推顶左右移动架来完成的，其中筒轴由轴承支承和定位，所以旋转中心不变使切割机切割管材端面平整，尺寸规范。筒轴由电机通过带传动的。要使切割刀片围绕管才沿左右移动架运动轨迹进给，必须使其安装在旋转的载体上，管材还必须从中通过。这里选择用筒轴，其必须满足一定的强度，选择氮化的38CrMoAlA4.2.2 传动体的尺寸计算设计此切割机最大的切割管径为75，因此筒轴的内孔径必须大于75D=75+孔壁于管材间隙式中D旋转盘的内孔径；间隙一般保证

41、20mm左右, 考虑到以后切割大一型号的管材250，则间隙选100mm. ®D=75+（100´2）=2754.3 轴承的选用及润滑轴承的类型选择滚动轴承类型时应考虑多种因素的影响，如轴承所受负荷的大小、方向及性质：轴向固定形式，调心性能要求，刚度要求，转速与工作环境，经济性和其他要求。概括起来有以下选择原则：1）转速较高，负荷不大，而旋转精度要求较高时，宜用球轴承。如000、6000型；2）转速较低，负荷较大或有冲击载荷时，宜用滚子轴承。如2000 型、3000 型；3）当径向负荷和轴向负荷都比较大时，宜用角接触球轴承。如36000型、46000 型。轴承材料选择1）不锈

42、轴承用钢9Cr18、9Cr18Mo2）用于耐蚀、耐高、低温及微型的和在水蒸汽、海水、蒸馏水及硝酸等腐蚀介质中使用的轴承，如潜水泵部件中轴承、石油、化工机械的轴承以及腐蚀性能有很大影响的测量仪器的微型轴承；用于特殊条件下的轴承，例如化学工业、食品工业、船舶工业等要求耐蚀环境下的工作轴承；主要由马氏体型高碳钢不锈钢9Cr18，耐高温下不锈钢轴承Cr14M04，耐腐蚀性要求较高时采用奥氏体型不锈钢1Cr18Ni9Ti 这类钢没有轴承专用标准选择时要注意轴承的性能要求，可参考GB3086-82 高碳铬不锈轴承钢耐腐蚀轴承。无内圈和外圈时，轴和外壳的滚道表面应淬火处理（硬度HRC5864,淬硬层深度0.

43、6-1mm），表面粗糙度Ra 0.32 m m,（一般精度、高精度的Ra 0.20mm）,滚道公差参照GB5846-86,一般孔为G6,轴径为h5（对d 80mm）或g5(对d 80mm)。设计中所选轴承介绍1）深沟球轴承主要承受径向载荷，也可同时承受一定的轴向载荷。在轴向载荷不大的时候，也可用以承受纯轴向载荷。摩擦小（摩擦系数为0.00100.0015），适合于高速，工作中允许内，外圈轴线偏斜量 8' 16',相对价格低，故应用最广泛。本次设计中选择深沟球轴承6026。2）其他性能轴承概述滚针轴承只能承受径向载荷，用作轴向游动轴承，径向尺寸小，适合于径向安装空间小的支承结构。

44、目前，滚针轴承一般均装有保持架，以保持和精确引导滚针。滚针轴承形式很多，除所有保持架滚针轴承（NA0000 型）、无内圈有保持架滚针轴承（RNA0000型）、双列有保持架滚针轴承(NA6900 型)外，尚有滚针和保持架组件(GB5846-86,无内、外圈)、只有冲压外圈有保持架（和无保持架）的滚针轴承(GB/T12764),滚轮滚针轴承(GB6445-86,其外圈加厚，既作为轴承外圈，又作为滚轮)。圆锥滚子轴承30000 型，若转速不高，宜用圆锥滚子轴承。4.4 轴承验算校核所选的轴承为深沟球轴承，在运动时有轻微的冲击。现对其进行校核计算，期望确定有关参数，具体过程如下：轴承径向载荷, 轴向载

45、荷,轴承的转n=1250r/min,轴颈直径可选在50 60范围内，预期计算寿命为.1）求比值根据机械设计表径向动载荷系数X 和轴向动载荷系数Y 可查得深沟球轴承的最大e 值为0.44，此时 2）初步计算当量动载荷P，根据式（3.1） 式（4.1）根据表4-2 可知道表4-2 载荷系数载荷性质举例无冲击或轻微冲击 1.0 1.2电机，气轮机，通风机，水泵中等冲击或中等惯性力 1.2 1.8车辆，动力机械，起重机，机床，冶金机械强大冲击1.8 3.0破碎机，振动筛等可以确定 =1.0 1.2，取=1.2通例根据机械设计表径向动载荷系数X 和轴向动载荷系数Y，得到X=0.56，假设Y=1.5，则3

46、） 根据式 式（4.2）计算出轴承应有的基本额定动载荷值4）按照轴承设计样本和设计手册选择C=61800 N 6000 轴承，此轴承的基本额定静载荷为。求相对轴向载荷对应的e 值与Y 值，根据机械设计径向动载荷系数X 和轴向动载荷系数Y 表。（1）对深沟球轴承取,对应的轴向载荷为，在表中介于1.030 1.380 之间，对应的 e 值为0.28 0.30，Y值为1.55 1.45。（2）用线性差值法可求的Y值故 X=0.56， Y=1.55（3） 当量动载荷P（4） 验算6026轴承的寿命，根据式可得大于预期计算寿命。所以所选6026深沟球轴承满足条件。轴承的润滑为使轴承正常运转，避免零件表面

47、直接接触，减少轴承内部的摩擦及磨损，提高轴承性能，延长轴承的使用寿命，必须对轴承进行润滑。轴承使用中，选择合适的润滑方式十分重要，轴承的润滑分为脂润滑，油润滑和固体润滑。轴承常用的润滑方式，与轴承的速度有较大的关系，一般用滚动轴承的dn 值（d 为滚动轴承内径，单位为mm; n为轴承转速，单位为r/mm）表示轴承的速度大小。表4-3 适用于脂润滑和油润滑的dn 值界限（表值） mm.r/min轴承类型脂润滑油润滑油浴滴浴循环油油雾深沟球轴承16254060调沟球轴承16254050角接触球轴承16254060圆柱滚子轴承12254060圆锥滚子轴10162330调心滚子轴承8122025续表4

48、3推力球轴承461215 1）脂润滑的优点是轴承座，密封结构及润滑设施简单，维护保养容易，润滑不易泄露，有一定的防水、气、灰尘和其他有害杂质侵入轴承的能力。因此得到了广泛应用。2）油润滑的主要性能指标是粘度，转速越高，应选用粘度越低的润滑油；载荷越大 ，应选用粘度越高的润滑油。轴承的密封装置轴承的密封装置是为了阻止灰尘，水，酸气和其他杂物进入轴承，并阻止润滑剂流失而设置的。密封装置的分类；接触式和非接触式接触式密封: 1）毡圈油封 2）唇形密封圈 3）密封环非接触式密封：1） 隙缝密封 2） 甩油密封 3）曲路密封.其他有关的润滑，密封方法及装置可参看有关手册。5 切屑工作台导轨设计5.1 导

49、轨材料选用导轨材料的搭配情况有：铸铁铸铁、铸铁淬火铸铁、铸铁淬火钢、有色金属铸铁、淬火钢淬火钢等，前者为动导轨，后者为支承导轨。1）导轨材料及其特点和应用见表5-1：表5-1 导轨材料及其特点和应用材料种类、热处理或表面处理特点和应用铸铁灰铸铁HT200、HT300耐磨铸铁高磷铸铁磷铜钛铸铁钒钛铸铁表面高（中）频淬火或电接触淬火或火焰淬火，可达HRC4555。也可表面镀铬或镀钼。成本低，工艺性好，减振性好。广泛应用于一般机械。钢合金工具钢及滚动轴承钢 9Mn2V,GCr15, CrWMn整体淬火，HRC60耐磨性比铸铁高510 倍。一般时制成导轨条，镶装在固定部件上。成本较高，适合于耐磨性要求

50、较高的滑动导轨和滚动导轨。高碳工具钢T8A，T10A整体淬火，HRC58中碳钢及合金结构钢45，40Cr整体淬火，HRC48低碳合金结构钢20Cr渗碳淬火，HRC61氮化钢 38CrMoAl氮化，HRC8502）常用高分子材料导轨性能比较见表5-2表5-2 常用高分子材料导轨聚酰胺（尼龙）有良好的冲击韧性，耐疲劳强度高，有自润滑作用，吸振性好。但刚度低，导热性差，线膨胀系数大，常用于不便于润滑的轻载导轨聚四氟乙烯基滑动导轨软带用胶粘贴在导轨体上，经磨削或刮研达到尺寸精度要求。摩擦系数小，低速时无爬行。自润滑性能良好，耐磨性的铸铁导轨的8 倍，广泛用于精密机械导轨，并可在润滑不良好的条件下工作。

51、环氧树脂耐磨涂料使用时涂布在导轨板上加以压配和固化。具有低而稳定的摩擦系数。用以制作静压导轨。可使间隙均匀。本次设计的无屑切割机主要的工作台是基于具有较高耐磨性的滑动导轨。为了保证有很好的切屑性能和常久的使用寿命,故我对导轨的材料要求颇高,经过综合比较我选用:高碳工具钢 T8A，T10A。导轨见图5-1。图5-1 导轨5.2 导轨的润滑与保护导轨的润滑对普通的滑台导轨，具有良好的润滑条件是非常重要的，在设计和使用中都必须注意。良好的润滑可以减少导轨的摩擦，提高切屑的效率；减少磨损，延长寿命；降低温度，改善工作条件和防止生锈。导轨的润滑方式很多，对于一般低速的中小型机器的导轨，可以采用油杯润滑或

52、定时注油润滑。也可以在运动部件上安装手动油泵，工作前可拉动油泵几次进行润滑，还可借助于任一缓慢旋转的轴作动力，利用偏心轮作用。在轴端装一简单的柱塞泵，由偏心轮推动柱塞泵对导轨面及需要润滑的注油点供油。为了使润滑油在导轨面上均匀分布，保证充分的润滑效果，必须在导轨面上开出油槽。油经运动部件上的油孔进入油槽。油槽与导轨边缘不能开通，以免润滑油流失，但应保证导轨面的全部表面都能得到润滑。当导轨面的压强P0.1Mpa 的高中速小型设备，应使用全损耗系统用油LAN20 或32；当导轨面的压强P =0.20.4 Mpa的低速导轨，应使用LAN46 或68；当导轨面的压强P 0.4 Mpa 时，应使用LAN68 或100。而垂直、倾斜导轨用油粘度相应提高一个粘度等级。对于精度要求较高、受力大小和方向变化较大的场合，滚动导轨应预紧。合理的将滚动导轨预紧可以提高其承载能力、运动精度和刚度。导轨磨损的原因是由于导轨接合面在一定压强作用下直接接触并相对运动而造成的。因此，争取不磨损的条件是让接合面在运动时不接触。方法是保证完全的液体润滑，用油膜隔开相对接触的导轨面，如采用静压导轨。争取少磨损，可采用加大导轨接触面和减轻负荷的