毕业设计（论文）_基于HDPEPVC塑料管材无屑切割机结构设计

1、毕业设计(论文)基于 HDPE/PVC 塑料管材无屑切割机结构设计Plastic pipe cutting machine design without chip based on HDPE/PVC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

2、，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，尺寸标准。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

3、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AbstractThrough to the domestic and foreign plastics tubing mechanicalproduction line research analysis, and the union practice workcompanys actual situation, had determined the non- filings cutterdoes for this topic main

4、design content. The non- filings cutter usesin the plastic tubing to decide long cuts, in cuts process rack from the movingplation to be allowed to squeeze out the traverse along thetubing, and the maintenance and tubing synchronization enters for thespeed. Is loaded with in the cutter front part ho

5、lds a turn ofequipment, holds the wheel to play the strut and the guidance role, inview of different caliber when must give to adjust. After turnsmaterial on the limit switch or the encoder sends out cuts the signal,machine clamp clamps the control equipment firm tubing, causes thetubing in to cut i

6、n the process to be relatively fixed, the clamp forclamps block Haff to clamp, when cuts the different specification thetubing, exchanges Haff block which corresponds.Cuts the working order the realization by the electrical machinerythrough V belt transmission, but the bit cutting for slowly pushes

7、bythe cylinder piston rod then carries on, the air cylinder thrust forcesize may by the air cylinder regulating valve adjustment. The bit non-filings cut for by move, casing of axis which the shifting plate andabout movingplation completes by bearing supporting and localization,therefore the center

8、of rotation invariablely causes the cutter to cutthe tubing end surface to be smooth, size standard. Bit the depthguides nearby the pole by the air cylinder the spacing adjustment leadscrew regulating control. The different specification thicknesstubing, adjusts the lead screw the adjustment quantit

9、y size to bedifferent.In the design process has consulted the massive domestic and foreigncorrelation data, does the design utilization studies all specializedcurricula. As follows main elaboration plastic tubing non- filingscutter overall structural design.The cutter design mainly includes, brings

10、the transmission system, tocut the organization, to clamp the organization, Cutting- filings the work tablemoves the guide rail, the rack design.Because myself time and the aspect of knowledge limited are impossibleto do very comprehensively, in the article wrong is unavoidable, looksteacher to poin

11、t out mistakes.keywords: Plastic tubing Cutter Non- filings type目录1 绪论.1 1.1 引言 .1 1.2 塑料管材生产线工作流程简介.1 1.2.1 塑料管材生产线结构组成本文仅以 PVC 波纹管为例 .1 1.2.2 塑料管材生产过程 .2 1.3 PVC 管材生产线特点 .2 1.4 设计方案的选择比拟 .3 1.5 设计方案综述 .4 2 带传动机构设计.5 2.1 V 带机构设计.5 2.1.1 V 带的选择 .5 2.1.2 带传动的分类根据截面形状不同和性能比拟 .5 2.2V 带传动的设计计算 .6 2.3 带轮

12、结构设计 .9 2.3.1V 带轮的设计要求：.9 2.3.2 带轮材料的选用 .9 2.3.3 结构尺寸的设计 . 102.3.4 带轮的轮槽尺寸 . 103 夹紧机构设计. 133.1 夹紧装置组成部件 . 133.2 夹紧块材料的选择 . 133.3 托轮装置 . 143.3.1 组成部件件 . 143.3.2 托滚材料的特殊选择. 144 切割机构设计. 154.1 切割机构概要 . 154.1.1 切割部件的组成 . 154.2 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 . 154.3 轴承的选用及润滑 . 164.3.1 轴承的类型 .

13、 164.3.2 轴承材料选择 . 164.3.3 设计中所选轴承介绍. 164.4 轴承验算校核 . 174.4.1 轴承的润滑 . 184.4.2 轴承的密封装置 . 195 切屑工作台导轨设计 . 205.1 导轨材料选用. 205.2 导轨的润滑与保护 . 215.2.1 导轨的润滑 . 215.2.2 导轨的保护 . 226 机架结构设计. 236.1 机架设计概要. 236.1.1 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 . 256.4 机架结构尺寸 . 26 结 语 . 27 致 谢. 28 参考文献 . 29 附录 1：英文原文. 3

14、0 附录 2：英文翻译. 341.1 引言1 绪论随着国民经济的不断开展,多种类型的塑料管材广泛的运用于石油，化工，农业，轻工和效劳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，在城市根底建设中，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用户的青睐。据相关媒体报道，未来

15、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 大工程都已列入国务院已批准和即将实施的方案中，国家宏观经济开展规划也将市政排 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开展趋势。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承当了很重要的

16、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，生产价格廉价的塑料管材切割机。 其中无屑切割机相比拟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，巩固耐用，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枯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其中成型机分为：立式和卧式结构；根据客户的要求而

17、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。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根本结构和性 能自动上料枯燥机进行吞料处

18、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 。1.3 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

19、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防止了大口径管材外表的分流痕，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

20、殊的整体传动系统防止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 设计方案的选择比拟经过反复调研，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

21、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

22、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信号,电机那么转过一个步距角，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

23、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

24、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.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根本知识和根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、标准和方法，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，进一步稳固、 扩大和深化我们所学的根本理论、根

25、本知识和根本技能，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。2.1 V 带机构设计2.1.1 V 带的选择2 带传动机构设计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

26、动比拟大，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 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，

27、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。2.1.2 带传动的分类根据截面形状不同和性能比拟可分为：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-

28、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2.1F lc =F(11e fv)=s1 A(11)e fv再由带的最大应力可知ssss式2.2结合2.1和2.2得max1b1cV 带的疲劳强度条件为s maxs1 s b1 s cs s1 s1s s b1 s c式

29、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 (2 2) 代入 (2 1) ，那么得(s 1ss ) A(1 f )式 2.4Fecb1ce v将式(2-4)代入式P=Fe v1000带所传递的功率，可得出单根 V 带所允许传递的功率为s Ps b1s c)(11e fv) Av式2.501000由实验得出，在10 10 次循环应力下，V带的许用应力为CL89s 11.1 d 3600 jLh v 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。ca1确定计算

30、功率 P由 ?机械设计?P151 表 8-6 查得工作情况系数 k A1.2，故2. 选取窄 V 带带型P ca = K A P1.2 X 3.2KW3.84KW根据 P ca ，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 dd171mm.根据式in1n2dd 2 ，从 动轮的基准直径 d dd 1d 2 .dd 2 . = idd 12.8 71 198.8 mm根据 ?机械设计?表 8-7 可知，取 d验算带的速度d 2 . =200mm.vp dd1n1 p 71 1440 m / s5.351

31、m / s 35m/s60 1000 60 1000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 0.7(d d ) a2(d d), 初步确定中心距a400 mm. 式 2.6d 1d 20d 1d 20d根据 L2a0pdd 2dd 1dd 2dd 122计算带的基准长度2 4a0Ld2a0pdd 2dd 1dd 2dd 12 4a0=2 400p200 71200 712mm1235.87mm2 4 400由表 8-2 可以查得，选带的基准长度 Ld1250mm.a a LdLd 计算实际的中心距又因为 02La a Ld d1250 123602 400mm

32、407mm25. 验算主动轮上的包角 1 ,见式2.7oo1由式 180od p 2d p1180p180odd 2dd 157.5式2.7180odd 2add157.5o180o200 7140757.5o161.78o120o那么主动轮上 的包角是符合要求的。6. 计算 V 带的根数 Z,见式2.8z pcap0 p0K K L式 ( 2.8)n11440r / min, d d 1P 0P071mm, i1.25KW0.22KW2.8, 查表8 5c和8 5d 得表 2-3 包角系数 K小带轮包角/ o K小带轮包角/ o K18011450.911750.991400.891700.

33、981350.881650.961300.861600.951250.84续表 2-3小带轮包角/ o K小带轮包角/ o K1550.931200.821500.92查表 2-3 得到 K0.95 ， 查表 8-2 得到 KL0.96 ，那么z取 Z=2 根。3.2 1.351.25 0.22 0.95 0.94Pca2.5 27. 计算预紧力F0 = 500 vz K 1 qv式2.9查 机械设计 表 8-4 得 q=0.07kg/m, 故Pca2.5 2F 0 = 500 vz K1 qvF 0 =5003.2 2.55.35 2 0.951 0.07 5.352 N246.74N8 .

34、 计算在轴上的作用力见式2.10b p由式 Fp2zF0 cos 22 zF0 1 2zF sin 12 2 02得 式 2.10F 2zF sin 1161.78o2 2 246.74 sin N1450.833Np02 22.3 带轮结构设计2.3.1V 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拟见表 2-4表 2-4 常用带轮材料性能比拟材料 种类及 牌号特点和应用铸铁 H

35、T200 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 ZG310-570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，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

36、度到达 HBS1281922.3.3 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2腹板式(3孔板式4椭圆轮辐式带轮结构的选用原那么：1 带轮的基准直径 ddd 时，可采用实心式；2 dd300mm 时，可采用腹板式；3 当 D1d1 100mm 时，可采用孔板式；2.3.4 带轮的轮槽尺寸4 dd300mm时，可采用椭圆轮辐式；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工程符号槽深YZSPZASPABSPBCSPCDE基准宽度bd (bp )5.3

37、8.511.014.019.027.032.0基准线上槽深ha min1.62.02.753.54.88.19.6基准线下 槽深hf min4.77.09.08.711.010.814.014.319.019.923.4槽间距e8 0.312 0.315 0.319 0.425.5 0.5370.644.5 0.7第一槽对 称面至端 面的距离f7 18 1210 1212.5 1217 1323 129 41最小轮缘厚度d min55.567.5101215带宽度BB z 1 e 2 f z-轮槽数外径dada dd 2ha轮 槽 角 度 j320相应的 基准直 径 da60340801181

38、903153606047538080118190315475极限偏差1o303带轮的其他结构尺寸可以根据如下经验公式得到d1 1.8 2d , d为轴的 直径。 h20.8h ;D0 0.5 D1 d1b1 0.4h ;d00.2 0.3 D1 d1b2 0.8b ;C 1 1 BS C ;7 4L1.5 2 d ,当P1.5d，时， L=B f10.2hf20.2h2;h1 290 3nza式中: P传递的功率,单位为 KW;n带轮的转速,单位为 r/min;za 轮辐数。3.1 夹紧装置组成部件3 夹紧机构设计气缸、导柱、导座、导套、哈夫块、哈夫座等构成。见图 3-1图 3-1 夹紧部件组

39、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，它是保证切割刀片按照设计要求快速切断管 材的前提条件，

40、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，本次设计中我选那么铸造铝合金中的，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

41、材外表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 3-2图 3-2 托轮装置组图3.3.2 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根本 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， 调换相对应的哈夫块

42、。4.1 切割机构概要4.1.1 切割部件的组成4 切割机构设计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它主要由以下几局部构成：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工作原理图 4-1 切割部件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，其传动体

43、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，尺寸标准。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

44、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，那么间隙选 100mm.4.3 轴承的选用及润滑4.3.1 轴承的类型D 75 100 2=275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那么：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拟大时，宜用角接触球轴承。如 36000 型、46000 型。4

45、.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，轴和外壳的滚道外表应

46、淬火处理硬度 HRC5864,淬硬层深度 0.6-1mm，外表粗糙度 Ra 0.32 m m,一般精度、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 d 80mm)。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，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。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

47、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，假设转速不高，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

48、确定 有关参数，具体过程如下：轴承径向载荷 Fr5500 N ,轴向载荷 Fa2700N ,轴承的转 n=1250r/min,轴颈直径可选在 50 求比值60 范围内，预期计算寿命为 L h5000h.Fa 2700 0.49Fr 5500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 FaFr2700 0.49 e.5500. 初步计算当量动载荷 P，根据式3.1根据表 4-2 可知道P f PXFrYFa式4.1表 4-2 载荷系数 f P载荷性质f P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

49、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f =1.0 1.2，取 f =1.2。PP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，那么P=1.2 0.56 5500 1.5 2700 N85566N 根据式ChP 60nL etf 106式4.2计算出轴承应有的根本额定动载荷值C P e 60nL h Ntf10661699N按照轴承设计样本和设计手册选择 C=61800 N 6000 轴承，此轴承的根本额定静载荷为 C03800N .求相对轴向载荷对应的 e 值与 Y 值，根据?

50、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 f0 14.7, 对应的轴向载荷为f0 Fa / 14.7 2700 / 38000 1.044,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Y1.55 1.451.45 1.380 1.044 1.551.380 1.030故 X=0.56， Y=1.553 当量动载荷 P P=1.2 0.56 5500 1.55 2700 N8718Ne4 验算 6026 轴承的寿命，根据式 L106C 可得e106Ch10660n P

51、361800Lh60n P= h60 1250 87184748h4000h大于预期计算寿命。所以所选 6026 深沟球轴承满足条件。4.4.1 轴承的润滑为使轴承正常运转，防止零件外表直接接触，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，选择适宜的润滑方式十 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轴承类

52、型脂润滑油润滑油浴滴浴循环油油雾深沟球轴承16254060?60调沟球轴承16254050角接触球轴 承16254060?60圆柱滚子轴 承12254060?60圆锥滚子轴10162330调心滚子轴 承8122025推力球轴承461215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。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

53、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。5.1 导轨材料选用5 切屑工作台导轨设计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。 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、热处理或外表处理特点和应用铸 铁灰铸铁 HT200、HT300 耐磨铸铁 高磷铸铁 磷铜钛铸铁 钒钛铸铁外表高中频淬火 或电接 触 淬火或 火焰淬 火，可达 HRC4555。也 可外表镀铬或镀钼。本

54、钱低，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。本钱较高，适合 于耐磨性要求较高的滑动导轨 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，HRC850 常用高分子材料导轨性能比拟见表 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

55、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，经磨削或刮研到达尺寸精度要 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,经过综合比拟我选用:高碳工具钢 T8A，T10A。导轨见图 5-1。5.2 导轨的润滑与保护5.2.1 导轨的润滑图 5

56、-1 导轨对普通的滑台导轨，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

57、滑油流失，但应保证 导轨面的全部外表都能得到润滑。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

58、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 负荷的方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，可以使摩擦力根本保持恒定，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

59、的切屑很少不易落到导轨上，因此导轨防护装置可以不用。6.1 机架设计概要6 机架结构设计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。机架是切割机的一局部，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

60、出最正确结构形式，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，比拟经济，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根底件，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。6.1.1 机架设计工艺要求在设计机架时必须满足以下几方面的要求：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