塑料圆管无屑切割机结构设计-毕业设计

1、IIII毕业设计（设计）塑料圆管无屑切割机结构设计摘要通过对国内外塑料管材机械生产线的研究分析，并结合实习工作公司的实际情况，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

2、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、切割机构、夹紧机构、切屑工作台移动导轨、机架设计。由于本人时间和知识面有限不可能做的很全面，文中错误难免，望老师指正。关键词：塑料管材；切割机；无屑式 IV #Abstr

3、actThroughtothedomesticandforeignplasticstubingmechanicalproductionlineresearchanalysis,andtheunionpracticeworkcompanysactualsituation,haddeterminedthenon-filingscutterdoesforthistopicmaindesigncontent.Thenon-filingscutterusesintheplastictubingtodecidelongcuts,incutsprocessrackfromthemovingplationto

4、beallowedtosqueezeoutthetraversealongthetubing,andthemaintenanceandtubingsynchronizationentersforthespeed.Isloadedwithinthecutterfrontpartholdsaturnofequipment,holdsthewheeltoplaythestrutandtheguidancerole,inviewofdifferentcaliberwhenmustgivetoadjust.Afterturnsmaterialonthelimitswitchortheencodersen

5、dsoutcutsthesignal,machineclampclampsthecontrolequipmentfirmtubing,causesthetubingintocutintheprocesstoberelativelyfixed,theclampforclampsblockHafftoclamp,whencutsthedifferentspecificationthetubing,exchangesHaffblockwhichcorresponds.CutstheworkingordertherealizationbytheelectricalmachinerythroughVbe

6、lttransmission,butthebitcuttingforslowlypushesbythecylinderpistonrodthencarrieson,theaircylinderthrustforcesizemaybytheaircylinderregulatingvalveadjustment.Thebitnon-filingscutforbymove,casingofaxiswhichtheshiftingplateandaboutmovingplationcompletesbybearingsupportingandlocalization,thereforethecent

7、erofrotationinvariablelycausesthecuttertocutthetubingendsurfacetobesmooth,sizestandard.Bitthedepthguidesnearbythepolebytheaircylinderthespacingadjustmentleadscrewregulatingcontrol.Thedifferentspecificationthicknesstubing,adjuststheleadscrewtheadjustmentquantitysizetobedifferent.Inthedesignprocesshas

8、consultedthemassivedomesticandforeigncorrelationdata,doesthedesignutilizationstudiesallspecializedcurricula.Asfollowsmainelaborationplastictubingnon-filingscutteroverallstructuraldesign.Thecutterdesignmainlyincludes,bringsthetransmissionsystem,tocuttheorganization,toclamptheorganization,Cutting-fili

9、ngstheworktablemovestheguiderail,therackdesign.Becausemyselftimeandtheaspectofknowledgelimitedareimpossibletodoverycomprehensively,inthearticlewrongisunavoidable,looksteachertopointoutmistakes.keywords:PlastictubingCutterNon-filingstype II ITOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 1绪论1 HYPERLINK l bookma

10、rk8 1.1引言1 HYPERLINK l bookmark10 1.2塑料管材生产线工作流程简介11.2.1塑料管材生产线结构组成（本文仅以PVC波纹管为例）11.2.2塑料管材生产过程2 HYPERLINK l bookmark12 1.3PVC管材生产线特点2 HYPERLINK l bookmark14 1.4设计方案的选择比较31.5设计方案综述4 HYPERLINK l bookmark16 2带传动机构设计5 HYPERLINK l bookmark18 V带机构设计5V带的选择52.1.2带传动的分类（根据截面形状不同）和性能比较5 HYPERLINK l bookmark2

11、0 V带传动的设计计算6 HYPERLINK l bookmark24 2.3带轮结构设计9V带轮的设计要求：92.3.2带轮材料的选用9 HYPERLINK l bookmark26 2.3.3结构尺寸的设计102.3.4带轮的轮槽尺寸10 HYPERLINK l bookmark28 3夹紧机构设计13 HYPERLINK l bookmark30 3.1夹紧装置组成部件13 HYPERLINK l bookmark32 3.2夹紧块材料的选择13 HYPERLINK l bookmark34 3.3托轮装置143.3.1组成部件件143.3.2托滚材料的特殊选择14 HYPERLINK

12、l bookmark36 4切割机构设计15 HYPERLINK l bookmark38 4.1切割机构概要154.1.1切割部件的组成15 HYPERLINK l bookmark40 4.2传动旋转装置的设计154.2.1旋转部件154.2.2传动体的尺寸计算15 HYPERLINK l bookmark42 4.3轴承的选用及润滑164.3.1轴承的类型164.3.2轴承材料选择164.3.3设计中所选轴承介绍16 HYPERLINK l bookmark44 4.4轴承验算校核17 HYPERLINK l bookmark46 4.4.1轴承的润滑18 HYPERLINK l boo

13、kmark48 4.4.2轴承的密封装置19 HYPERLINK l bookmark50 5切屑工作台导轨设计20 HYPERLINK l bookmark52 5.1导轨材料选用20 HYPERLINK l bookmark56 5.2导轨的润滑与保护215.2.1导轨的润滑215.2.2导轨的保护22 HYPERLINK l bookmark58 6机架结构设计23 HYPERLINK l bookmark60 6.1机架设计概要23机架设计工艺要求236.2机架材料的选择246.3机架材料时效处理25 HYPERLINK l bookmark62 6.4机架结构尺寸26结语27 HYP

14、ERLINK l bookmark86 致谢28 HYPERLINK l bookmark64 参考文献29附录1:英文原文30附录2：英文翻译34 1绪论1.1引言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

15、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

16、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。1.2塑料管材生产线工作流程简介1.2.1塑料管材生产线结构组成（本文仅以PVC波纹管为例）自动上料干燥机双头挤出机塑料管材模具成型机

17、牵引机切割机扩口机（翻料架）其中成型机分为：立式和卧式结构；根据客户的要求而选择。挤出机：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。1.2.2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

18、性能自动上料干燥机进行吞料处理将HDPE，PP,PVC等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。1.3PVC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

19、进的控制系统为设备稳定运行提供了保障。PVC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

20、了独立传动的不同步性，先进的四杆传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

21、过步进电机的正反转，齿条固定在滑架上，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

22、影响，即给电机加一个脉冲信号，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

23、课题的重点，运用机械设计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

24、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

25、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。带传动的工作情况系数可以由表2-2查出10001000 2带传动机构设计V带机构设计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

26、，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m2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。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。2

27、.1.2带传动的分类（根据截面形状不同）和性能比较可分为：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柔性结构简单，柔性好，V带传动结构简单,好，摩擦力大，传动的功高速时跳动性较大，传动不稳定。同步带传动柔性结构简单，柔性好，多楔带传动结构简单，好，摩擦力大，传动的功表2-2V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/h16平稳1.201.401.50小150%1.401.601.70较大2150%-250%1.601.701.85很大2250%-400%1.701.852.002.2V带传动的设计计算结合所学课程知识知道

28、,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结合（2.1）和（2.2）得V带的疲劳强度条件为smaxsss1bic式（2.2）sssssmax1b1csssss11b1c式（2.3）式中s为在一定条件下，由带的疲劳强度所决定的许用应力。将式（22）代入（21），则得ecs)A(1c式（2.4）将式（2-4）代入式P二_F_v（带所传递的功率）,可得出单根V带所允许传递的功率为(sssb1c)(1i式（2.5）Flc=F(110810次循环应力下，V带的

29、许用应力为由实验得出，在I1CLS叫3600jLvh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p由机械设计P151表8-6查得工作情况系数k1.2，故caAP=KAP1.2X3.2KW3.84KWcaA选取窄V带带型根据P,n由机械设计P152表8-9确定选用SPZ型。ca1确定带轮基准直径查表P145和P153可得主动轮的基准直径d71mm.dl根据式inn2ddd1从动轮的基准直径d.d2d.=id2.871198.8mmd2d1根据机械设计表8-7可知，取d.=200mm.

30、验算带的速度pdnp711440vdr1m/s5.351m/s35m/s601000601000带的速度是可以符合要求。确定窄V带的基准长度和传动中心距根据0.7(dd)d1d22(dd1d),初步确定中心距a400mm.d20式(2.6)dd2/计算带的基准长度4a0=22a0400P_2dd2d14a0P_220071200712mm1235.87mm4400由表8-2可以查得，选带的基准长度L1250mm.d续表2-3 LL又因为aa作厶计算实际的中心距0260一一一一W47538o一80118190315475极限偏差带轮的其他结构尺寸可以根据如下经验公式得到d1.82d，d为轴的直径

31、。h2o.8h.b0.4h;iD0.5Dd0b0.8b;2SC；1.5d,时，L=Bf0.2hi290Z3nz0.2h2；式中：P传递的功率,单位为KW;1an一带轮的转速,单位为r/min;z轮辐数。a3夹紧机构设计3.1夹紧装置组成部件图3-1夹紧气缸、导柱、导座、导套、哈夫块、哈夫座等构成。见图3-1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

32、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：铸造性能良好，流动性好，充型能力优良，一般无

33、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；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3.3.1组成部件件托滚，托滚轴，支架，托滚架，调节丝杆。见图3-23.3.2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

34、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，调换相对应的哈夫块。4切割机构设计4.1切割机构概要4.1.1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

35、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。刀片的咼速进给切屑，由移动盘推顶左右移动架来完成的，其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4.2.1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

36、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75D75孔壁于管材间隙D75孔壁于管材间隙 #式中D旋转盘的内孔径；间隙一般保证20mm左右，考虑到以后切割大一型号的管材250,则间隙选100mm.D75（1002）=2754.3轴承的选用及润滑4.3.1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

37、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。4.3.2轴承材料选择不锈轴承用钢9Cr18、9Cr18Mo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

38、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0.6-1mm），表面粗糙度Ra0.32mm,（般精度、高精度的Ra0.20mm），滚道公差参照GB5846-86,一般孔为G6,轴径为h5（对d80mm）或g5（对d80mm）。4.3.3设计中所选轴承介绍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

39、，外圈轴线偏斜量816,相对价格低，故应用最广泛。本次设计中选择深沟球轴承6026。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。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（NAOOOO型）、无内圈有保持架滚针轴承（RNAOOOO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

40、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F5500N,轴向载荷F2700N,轴承的转n=1250r/min,ra轴颈直径可选在5060范围内，预期计算寿命为L5000h.h求比值270055000.49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F550049沦.初步计算当量动载荷P，根据式（3.1）PfXFYF式(4.1)Pra根据表4-2可知道表4-2载荷系数fp载荷性质fp举例无冲击或轻微冲击1.01.2电机，气

41、轮机，通风机，水泵中等冲击或中等惯性力1.21.8车辆，动力机械，起重机，机床，冶金机械强大冲击1.83.0破碎机，振动筛等可以确定fp=1.01.2，取f=1.2。p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P=1.20.5655001.52700N85566N根据式式（4.2）厂P：60nLCehfe106计算出轴承应有的基本额定动载荷值P160nLccczC-ehN61699Nf106按照轴承设计样本和设计手册选择C=61800N6000轴承，此轴承的基本额定静载荷为C3800N.0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

42、X和轴向动载荷系数Y表。1）对深沟球轴承取f014.7,对应的轴向载荷为fF/14.72700/380001.044,0a在表中介于1.0301.380之间，对应的e值为0.280.30，Y值为1.551.45。3）4）当量动载荷PP=1.20.5655001.552700N8718N106Ce验算6026轴承的寿命，根据式L10C可得h60nP106Ce106618003,L=hh60nP60125087184748h4000h2）用线性差值法可求的Y值1.551.45Y1.451.3801.0441.551.3801.030故X=0.56,Y=1.55大于预期计算寿命。所以所选6026深沟

43、球轴承满足条件。4.4.1轴承的润滑为使轴承正常运转，避免零件表面直接接触，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104）mm.r/min表4-3适用于脂润滑和油润滑的dn值界限（表值104）mm.r/min # 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

44、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。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4.4.2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1毡圈油封1.隙缝密封接触式密封2.唇形密封圈非接触式2甩油密封3.密封环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

45、者为支承导轨。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，HRC260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，适合于耐磨性要求较咼的滑动导轨和滚动导轨。高碳工具钢T8A，T10A整体淬火，HRC258中碳钢及合金结构钢45，40Cr整体淬火，HRC2

46、48低碳合金结构钢20Cr渗碳淬火，HRC61氮化钢38CrMoAl氮化，HRC850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。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

47、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TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark54 5.2导轨的润滑与保护号常.5.2.1导轨的润滑|I1-、中都必须注意。降低温度，改良好的润滑可以减少导轨的摩擦，提高切屑的效率；减少善工作条件和防止生锈。对普通的滑台导轨，具有良好的润滑条件是非常重要的，在设计和损，延长寿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定时注油润滑。也可以在运动部件上安装手动油泵，

48、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PVO.IMpa的高中速小型设备，应使用全损耗系统用油L-AN20或32；当导轨面的压强P=0.20.4Mpa的低速导轨，应使用L-AN46或68；当导轨面的压强P0.4Mpa时，应使用L-AN68或100。而垂直、倾斜导轨用油粘度相应提高一个粘度

49、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办法来降低导轨面的压强。采用卸荷导轨是减轻导轨负荷、降低压强的好方法，尤其是采用自动调节气压卸荷导轨，可以使摩擦力基本保持恒定，卸荷力能随外载荷变化而自动调节。争取均匀磨损要使摩擦面上压强分布均匀，尽量减少扭转力矩颠覆力矩，导轨的形状尺寸

50、要尽可能对集中载荷对称。磨损后间隙变大，设计时要考虑如何补偿、调整间隙。如采用可以自动调节间隙的三角形导轨。采用镶条压板结构，定期调整补偿。5.2.2导轨的保护导轨的防护主要是与各种硬粒隔绝或将落在导轨上的尘屑较彻底地排除。由于无屑切割机的切屑很少不易落到导轨上，因此导轨防护装置可以不用。6机架结构设计6.1机架设计概要切割机架的主要功能是保证切割各零、部件之间的相互位置和相对运动精度，并保证切割机有足够的静刚度、抗振性、热稳定性和耐用性。所以，机架的合理设计是本次无屑切割机设计的重要环节之一。机架是切割机的一部分，因此设计机架时，应首先考虑所属切割机的类型、布局及常用机架的形状。在满足切割机

51、工作性能的前提下，综合考虑其工艺性。还要根据其使用要求，进行受力和变形分析，再根据所受的力和其他要求进行结构设计，初步决定其形状和尺寸。然后，可以利用计算机进行有限元计算，求出其静态刚度和动态特性，再对设计进行修改和完善，选出最佳结构形式，既能保证支承件具有良好性能又能尽量减轻重量，节约金属。目前，机架绝大多数仍采用铸铁材料，铸铁的减震性能比钢好。也可采用钢板焊接，采用焊接工艺比铸造简单，也不需要昂贵的木模，比较经济，对于小批和单件生产尤为适用。切割机中的机架是切割机的基础件，都具有相同的功用：支承切割机各部件和工件；承受它们的重力和切削力；保证各部件相对位置的粗糙度和移动部件的运动精度。6.

52、1.1机架设计工艺要求在设计机架时必须满足下列几方面的要求：.刚度所谓刚度是指在外力作用下抵抗变形的能力。对于侧底座，要求在规定的最大载荷（额定载荷）作用下，变形不得超过一定的数值，以便保证刀具和工件间的相对位移不超过加工精度允差。抗振性切割机侧底座在切削过程中如发生振动，将会影响加工质量及生产率，严重时甚至会导致机器不能正常工作。热变形切割机工作中，传动件、轴承、导轨的摩擦热，电动机及液压系统的发热，乃至环境温度的变化，都会引起底座的温度变化，产生热变形和热应力，破坏部件间的相对位置关系和相对运动关系，影响加工质量。.内应力底座在铸造和粗加工的过程中，材料内部形成应力，导致底座的变形。在使用

53、中内应力重新分布和逐渐消失会使变形增大，超出机架的允许误差范围。.其它要求机架的重量往往占切割机总重的6075%。因此，减轻支承件的重量对节约金属特别有效。同时，机架的设计还应满足制造、加工和装配的工艺要求，在结构上应便于维修、检查、排屑和吊运。机架的设计过程，通常是根据其使用要求和受力情况，参考同类型的切割机，初步决定其形状和尺寸。机架的形状可分为三类：箱形类支承件在三个方向的尺寸上都差不多，如各类箱体、底座、升降台等。板块类支承件在两个方向上的尺寸比第三个方向大的多，如工作台、刀架等。梁类支承件在一个方向上的尺寸比另两个方向大的多，如立柱、横梁、摇臂、滑枕、等。机架结构的合理设计是应在最小

54、重量的情况下，具有最大静刚度。静刚度主要包括弯曲刚度和扭转刚度，均与截面惯性矩成正比。支承件的截面形状不同，即使同一材料、相等的截面积，其抗弯和抗扭惯性矩也不同。6.2机架材料的选择机架的材料选择见表6-1表6-1机架的常用材料材料名称特点和应用Q235含C量0.18%用于由钢板、型钢或铸钢件制成的焊接机座或箱体，重量比铸铁或铸钢件轻，制造周期短，宜于单件或小批量生产或要求减轻重量，运行灵便的场合灰铸铁HT150流动性好。多用于承受中等弯曲应力（约17Pa）,摩擦面压强大于5105的铸铁。如大多数机床的底座铸铁HT200、HT250用于承受较大的弯曲应力（达3107Pa）、摩擦面压强大于510

55、5（10吨以上大型铸件大于1-5105Pa）或须经表面淬火的铸件以及要求保持气密性的铸件。如机床立柱、齿轮箱体、工作台等表6-2时效分类特点表6-2时效分类特点续表6-1 # HT300用于承受弯曲应力（5107Pa）和拉应力、摩擦面间的压强大于2I。6Pa或进行表面淬火，以及要求保持高度气密性的铸件。如轧钢机座、重型机床床身、剪床，冲床床身等磨铸铁用于量仪机座、精密机械床身，人工时效时的保温温度比普通铸铁略高球墨铸铁(QT450-10、DT800-2)冲击韧性和疲劳强度比普通铸铁高，但减振性差铸钢(ZQ200-400ZQ230-450、ZQ270-500)ZQ270-500常用于大型铸钢件，

56、有效好铸造性与焊接性，但易于产生铸造应力的热裂，结构简单者常采用退火，结构复杂或要求较高机械性能者用正火加回火铸铝合金ZL101、ZL104比重小，可通过热处理强化。ZL101机械性能、耐蚀性、铸造性、焊接性能比较好，用于要求减轻重量的船用柴油机机体等；ZL104用于形状复杂的薄壁，要求耐蚀并且耐冲击的铸件45用于由钢板、型钢或铸钢件制成的焊接机座或箱体，重量比铸铁或铸钢件轻，制造周期短，宜于单件或小批量生产或要求减轻重量，运行灵便的场合塑料多用于作仪表或仪表的壳体花岗石可获得较高而稳定的精度，对温度不灵敏、不导电、无磁性，耐蚀，吸振性好，加工和使用维护方便，成本低，但性脆，不耐冲击由表6-1

57、知，经过综合比较，Q235大多用于结构件，其具有良好的焊接性、耐磨性,摩擦面压强大，流动性好且其成本也较低。因此，本次设计我选择Q235作为机架的材料。6.3机架材料时效处理时效处理的目的是在不降低铸铁力学性能的前提下，使铸铁的内应力和机加工切削应力得到消除或稳定，以减少长期使用中的变形保证几何精度。常见的机架材料的时效处理工艺见表6-2分类工艺过程特点粗加工后，放在室外搁置相当长的时间（一般都要一年以上）使内自然时效应力自方法简单，效果好，但生产周期长，占地面积大自然时效粗加工后，放在室外搁置相当长的时间（一般都要一年以上）使内应力自然松弛或消除方法简单，效果好，但生产周期长,占地面积大，积

58、压资金多人工时效热处理方法将铸件缓慢加热到共析点下（一般为500600C）,保温一段时间后缓慢冷却，以消除内应力经验证明，在人工时效后配以短时间的自然时效（一般为36月），对精度稳定性可获良好的效果机械振动法将激振器装卡在机架上，使其产生共振；经持续一端时间后（对于形状复杂的机架只要几十分钟），金属产生了局部微观塑性变形，以消除残余应力耗能少，时间短，效果显著由表6-2可知，经过综合考虑和筛选，机械振动法具有工作时间短、能耗较少、效果显著、加工经济性好等优点。在此我们应选择机械振动法来进行时效处理。6.4机架结构尺寸机架的长度是由动力滑台的长度来决定的，动力滑台有几种行程，机架在长度上就有几种

59、规格。新系列标准规定机架的高度为1290mm或890mm，此次设计侧底座的高度按1290mm来设计。但当切割机需要较低高度时，其高度也可按890mm来设计。为适应一定的装料高度的要求，对不同的被切割的管径时，在机架和地面之间可增加调整垫。2728 参考文献1张芳，塑料机械工艺编排长春：长春理工大学出版社，19982理论力学，哈工大理论力学教研室编，高等教育出版社3赵元祥，现代机械设备设计手册(2).北京：机械工业出版社，19963秦小易，材料工程手册北京：北京理工大学出版社，19984贾甬祥，液压气动技术手册北京：机械工业出版社，20035汪发兵上海金纬管道设备公司.WXQG-75使用说明书，

60、20056王辉华，陆鑫盛气压元件北京：机械工业出版社，19917朱荆璞，张德惠.机械上程材料学M.机械工业出版社.2001.8互换性与技术测量，谢铁邦主编，华中科技大学出版社9单丽云、强颖怀、张亚非主编，工程材料中国矿业大学出版社10刘敏现代制造技术手册M；国防工业出版社2001.111材料力学刘鸿文主编，高等教育出版社12中国机械设计大典编委会.中国机械设计大典M；南昌江西科学技术出版社2001.113中国机械设计大典编委会.中国机械设计大典M；南昌江西科学技术出版社2001.114朱龙根.简明机械设计零件手册M；北京机械工业出版社2000.915黄鹤汀、俞光金属切削机床设计M；上海上海科学