【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 度，降低生產(chǎn)成本。2 板材坡口機(jī)的總體結(jié)構(gòu)概述 板材坡口機(jī)的結(jié)構(gòu)由于銑邊工藝的特殊性決定了板材坡口機(jī)的結(jié)構(gòu)與普通壓力機(jī)結(jié)構(gòu)上的差異。通常所有板材坡口機(jī)由以下幾部分組成:1）油缸：提供板材坡口機(jī)壓緊板材所需的壓緊力且驅(qū)動(dòng)壓料腳上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。2）壓料腳：在長(zhǎng)度上連接液壓缸,可上下往復(fù)往復(fù)運(yùn)動(dòng),完成板料的壓緊。 3）機(jī)架：由兩個(gè)立柱及三梁聯(lián)結(jié)而成。油缸、機(jī)床導(dǎo)軌及銑削系統(tǒng)等均固定在其上。兩個(gè)立柱是最主要受力構(gòu)件。4）帶滾輪的板料的工作臺(tái)。5）銑削系統(tǒng):由銑削頭，工作進(jìn)給系統(tǒng)，快速滑移系統(tǒng)等組成。6）液壓系統(tǒng):由油箱、油泵、壓力閥組、同步閥組及液壓管道等組成。向油缸提供壓力油并控制其運(yùn)動(dòng)。8）減速器：連接電動(dòng)機(jī)和銑削頭，使銑削頭具有變速功能。9）主電動(dòng)機(jī)和三個(gè)輔助電動(dòng)機(jī)。10）其它輔助功能機(jī)構(gòu)：便于板料的上、下料及折彎過(guò)程中的隨動(dòng)托料，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。總體設(shè)計(jì)要求　坡口機(jī)在屬于高精度設(shè)備,設(shè)計(jì)時(shí)需按有關(guān)機(jī)床設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。根據(jù)我對(duì)坡口機(jī)的研究與設(shè)計(jì),以及在焊管生產(chǎn)線上的應(yīng)用情況,對(duì)設(shè)計(jì)要求作介紹:①坡口機(jī)的動(dòng)力傳遞推薦采用齒輪傳動(dòng),選用高精度齒輪,盡量減少電動(dòng)機(jī)振動(dòng)、跳動(dòng)等對(duì)主軸精度的影響。②銑頭應(yīng)設(shè)計(jì)成角度可調(diào),以便銑出理想的焊接坡口。③要有效解決板材的左右竄動(dòng)和上下跳動(dòng)難題,從而避免打刀現(xiàn)象。④銑刀盤(pán)要有防護(hù),防止鐵屑飛濺到鋼板上和操作人員的身上,以免造成鋼板表面壓痕和人身不安全事故發(fā)生。⑤主軸箱需要稀油潤(rùn)滑,用于保證軸承潤(rùn)滑。⑥為了保證刀具的耐用度,必須合理確定銑削速度。由于國(guó)內(nèi)刀片質(zhì)量及研究水平的提高,刀片的切削速度已有很大的提高。建議坡口機(jī)刀片盡量采用硬質(zhì)合金刀片,切削速度在150～260 m/ min。(2) 刀片　坡口機(jī)必須適用于連續(xù)作業(yè)生產(chǎn),要求刀片具有很高的抗熱震裂、抗塑性變形能力和抗沖擊性,紅硬性高,耐磨性好。并要求更換方便、快捷,一個(gè)刀片有多個(gè)刃口可供使用。(3) 順銑與逆銑　銑刀旋轉(zhuǎn)的方向與前進(jìn)的方向相同稱(chēng)為順銑。銑刀旋轉(zhuǎn)的方向與前進(jìn)的方向相反稱(chēng)為逆銑。順銑切削時(shí),刀齒一開(kāi)始就從最大的切削厚度處切入,逐漸切到零,避免了在已加工的板材邊緣表面上滑行,減少了加工表面冷作硬化現(xiàn)象和后刀面磨損,而且切削路程短,鐵屑短粗,平均切削厚度大,變形小,切削功率可比逆銑節(jié)約10 %左右。逆銑切削時(shí),每齒切下的鐵屑切削厚度是逐步從零增至最大。因此刀齒剛切入時(shí),在鋼帶由前一刀齒切削所形成的冷硬表面層表面上滑行一段距離,直到切至一定的切削厚度時(shí)才能切入,而且進(jìn)給量越小,滑行距離越長(zhǎng),所以刀齒后面與工件磨擦較大,擠壓嚴(yán)重,使刀具易于磨損,耐用度和粗糙度降低,還會(huì)造成嚴(yán)重的硬化層。因此針對(duì)實(shí)際需要我設(shè)計(jì)的坡口機(jī)采用順銑方式。對(duì)于阜新封閉母線廠所需要的,我們只需做一個(gè)簡(jiǎn)易的板材坡口機(jī)，設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)包括液壓缸、銑削系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)等。 板材坡口機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)包含功能設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能設(shè)計(jì)三部分。功能設(shè)計(jì)，即在調(diào)研并確定了板材坡口機(jī)的工作參數(shù)（運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力、尺寸）之后，通過(guò)功能分解創(chuàng)新出或類(lèi)比出可以實(shí)現(xiàn)加工要求的各種布局方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)功能的分解和合成來(lái)確定其布局方案，對(duì)于設(shè)計(jì)加工特定板料的專(zhuān)用板材坡口機(jī)較為有效。而銑削設(shè)計(jì)或類(lèi)比設(shè)計(jì)主要通過(guò)查詢(xún)、比較確定可參照的板材坡口機(jī)布局方案，而大量用于設(shè)計(jì)一般的通用性板材坡口機(jī)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在總體布局方案基本確定之后，對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)件進(jìn)行主要形狀和尺寸的設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同樣有類(lèi)比和創(chuàng)新設(shè)計(jì)兩類(lèi)。類(lèi)比技術(shù)是建立在成組技術(shù)和模塊化技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用參數(shù)化設(shè)計(jì)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。而創(chuàng)新式設(shè)計(jì)主要是按照設(shè)計(jì)人員的意愿，通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)模塊（板、梁、筋、孔、凸緣、法蘭等）的實(shí)體進(jìn)行拼裝、重疊等操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。性能設(shè)計(jì)是根據(jù)板材坡口機(jī)的總體性能要求對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差、精度和剛度等進(jìn)行設(shè)計(jì)分配。 3 控制系統(tǒng)的選擇及設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)的選擇控制系統(tǒng)的傳動(dòng)主要有機(jī)械傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)等不同類(lèi)型。機(jī)械傳動(dòng)是指依靠齒輪等一些機(jī)械機(jī)構(gòu)來(lái)傳遞能量的傳動(dòng)；氣壓傳動(dòng)是以氣體的壓力能進(jìn)行傳遞和轉(zhuǎn)換能量的氣體傳動(dòng)；液壓傳動(dòng)是以液體的壓力能進(jìn)行傳遞和轉(zhuǎn)換能量的液體傳動(dòng)。由于液壓傳動(dòng)裝置體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性?。徊倏v、控制簡(jiǎn)單，方便、省力；易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)；液壓元件使用壽命長(zhǎng)，所以液壓傳動(dòng)系統(tǒng)自然就成為首選。但液壓傳動(dòng)也有其自身的缺點(diǎn)，如：液壓傳動(dòng)的工作性能受外界條件的變化很大；容易產(chǎn)生泄漏和壓力損失，傳動(dòng)效率低；易產(chǎn)生泄漏而造成污染；對(duì)液壓元件的加工精度、材料的材質(zhì)和熱處理工藝、維護(hù)和檢修水平等要求較高，故成本較高；對(duì)工作介質(zhì)的過(guò)濾要求嚴(yán)格。雖然液壓傳動(dòng)存在以上的一些缺點(diǎn)，但總的看來(lái)，該傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)多于缺點(diǎn)，故選用液壓傳動(dòng)。 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 液壓缸主要參數(shù)的確定根據(jù)手冊(cè)[10]的推薦值，按主機(jī)類(lèi)型選擇工作壓力，初選液壓系統(tǒng)工作壓力=。1）液壓缸缸筒內(nèi)徑根據(jù)液壓缸的供油壓力與負(fù)載缸筒內(nèi)徑D可按下列公式初步計(jì)算： （51）式中： ——名義總壓力 ——液壓缸的供油壓力，一般為系統(tǒng)壓力 ——液壓缸的機(jī)械效率，取=2）活塞桿直徑查表，由工作壓力=，選取速比，公稱(chēng)壓力為3。則活塞桿直徑為：據(jù)手冊(cè)調(diào)整D與d得：。3）液壓缸工作循環(huán)中流量的計(jì)算當(dāng)活塞桿伸出時(shí) 當(dāng)活塞干退出時(shí) 式中：——液壓缸的容積效率，活塞密封為金屬環(huán)，——活塞桿伸出速度， ——活塞桿退回速度， ——液壓缸內(nèi)徑——活塞桿直徑 缸筒壁厚和外徑計(jì)算1）缸筒壁厚的計(jì)算缸筒常用無(wú)縫鋼管材料，本設(shè)計(jì)采用的是45號(hào)鋼。缸筒相當(dāng)于一個(gè)兩端封閉的圓筒形受壓容器，由材料力學(xué)可知，其應(yīng)力狀態(tài)是隨著缸筒內(nèi)徑和壁厚的比值改變而改變，因此在計(jì)算缸壁的合成應(yīng)力與厚度時(shí)，必須考慮不同的比值與材質(zhì)，采用不同的強(qiáng)度公式。由于是事先未知的，因此需要假設(shè)和驗(yàn)算過(guò)程。表51 高精度冷拔無(wú)縫鋼機(jī)械性能表 Table of colddraw seamless steel mechanical properoty材料S45S35σb≥N/mm2700600σs≥N/mm2340310δs≥%164E≥N/mm22090021200μa 先求薄壁缸筒當(dāng)，強(qiáng)度計(jì)算公式： 式中： D—缸筒的內(nèi)徑—最高容許壓力—缸筒材料的許用應(yīng)力 —缸筒的內(nèi)應(yīng)力許用應(yīng)力可以用下式計(jì)算： 式中：—缸體材料的抗拉強(qiáng)度，查表可知 n—安全系數(shù)，一般取5算出值后代入 取整mm　　由于，〈 ，所以采用這種薄壁缸筒。2）缸筒外徑缸筒的壁厚確定以后，由下式計(jì)算出缸筒的外徑： 液壓缸的強(qiáng)度校核以缸壁的厚度為參數(shù)，按照相應(yīng)的公式確定液壓缸有關(guān)尺寸：液壓缸的缸體厚度： 缸體處過(guò)渡圓弧半徑： 缸的出油口直徑： 取整 mm 液壓缸進(jìn)行強(qiáng)度校核的有關(guān)數(shù)據(jù)為:FH＝23000N，缸體材料采用的是45號(hào)鋼，材料的機(jī)械性能為，泊松比，液體工作壓力為=。此缸的主要尺寸為：缸的內(nèi)徑r1＝ 缸的外徑r2＝7缸的缸底厚度t=1 缸的出油口直徑d= 1）缸壁部分此缸的最大應(yīng)力點(diǎn)在內(nèi)壁，其最大值為： 此時(shí)由于＜，所以安全。2）缸底部分本設(shè)計(jì)采用的是缸底為平底的，平底缸當(dāng)作均步載荷作用且周邊剛性固定的中心有孔的圓孔來(lái)考慮，最大彎曲應(yīng)力發(fā)生在圓板的周邊，可以按平板公式[2]計(jì)算： 式中：——缸底因?yàn)殚_(kāi)孔而引入的削弱系數(shù)此時(shí)許用應(yīng)力取最小的值為100Mpa，由于＜，所以安全。3）活塞桿強(qiáng)度驗(yàn)算活塞桿常用345鋼等材料，對(duì)于沖擊震動(dòng)很大的活塞桿，也可以使用55鋼與40Cr。這里選用的是45 鋼作為活塞桿材料。其力學(xué)性能為：，n 取2～，則：=142～，取為177Mpa?；钊麠U計(jì)算長(zhǎng)度根據(jù)行程而定： l=S+L+H+（10～20）=230+40+26+20=316 式中：S——最大的行程，S=230 L——導(dǎo)向套的長(zhǎng)度，即： H——活塞桿插入活動(dòng)橫梁的長(zhǎng)度，取H為由于，則按以下公式驗(yàn)算： 液壓缸的最大推力為： 所以： 式中： ——活塞桿直徑 ——空心活塞桿內(nèi)徑，對(duì)于實(shí)心活塞桿 ——活塞桿的壓或拉應(yīng)力由于本設(shè)計(jì)中活塞桿直徑d=61mm＞dmin=27mm，所以活塞桿滿足強(qiáng)度要求。 液壓元件的選擇1）選擇泵和驅(qū)動(dòng)電機(jī)取系統(tǒng)的泄漏系數(shù)[8]為K=,則液壓泵的最大流量為： ，如取進(jìn)油路上的壓力損失為0，則考慮系統(tǒng)動(dòng)態(tài)壓力因素的影響，液壓泵的額定工作壓力為： 由于10個(gè)液壓缸并聯(lián)，所以： 根據(jù)和，查手冊(cè)選用D7B002型高壓低噪聲定量葉片泵，,，公稱(chēng)壓力為25。又因?yàn)樵撘簤合到y(tǒng)的最大功率出現(xiàn)在退回階段，則液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的功率為： 根據(jù)此數(shù)值查閱手冊(cè)，選取Y160M型電動(dòng)機(jī)，其額定功率，額定轉(zhuǎn)速。2）閥類(lèi)元件及輔助元件根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過(guò)各個(gè)閥類(lèi)元件、輔助元件的實(shí)際流量，可選出這些元件的型號(hào)及規(guī)格。表52給出了一種方案。濾油器：濾油器是用于濾除油液中非可溶性顆粒污染物，對(duì)油液進(jìn)行凈化，以保證系統(tǒng)工作得穩(wěn)定和延長(zhǎng)液壓元件得使用壽命。所以液壓泵吸油口需裝一粗濾油器。表52 元件的型號(hào)及規(guī)格表 Table of model and specification of element序號(hào)產(chǎn)品名稱(chēng)估計(jì)通過(guò)量（L/min）額定流量（L/min）額定壓力（Mpa）產(chǎn)品型號(hào)123456定量葉片泵溢流閥三位四通換向滑閥單向閥單向閥背壓閥——54035328634040202532～6321202010Y160MCYFB4LHDG（T）02AF3Eσ10BAF3Eσ10BPD6B3）油管各元件間連接管道的規(guī)格按元件接口處尺寸決定，液壓缸進(jìn)、出油管則按輸入、排出的最大流量計(jì)算。根據(jù)這些數(shù)值，當(dāng)油液在壓力管中流速取3m/s時(shí)，算得和液壓缸無(wú)桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為： 這兩跟油管都按JB82766選用內(nèi)徑16mm，外徑18mm的無(wú)縫的鋼管。4）油箱對(duì)于一般情況來(lái)說(shuō)，油箱的有效容積（液面高度為油箱高度80%時(shí)的容積）可以按液壓泵的額定流量估算出來(lái)。則： 式中： V——油箱的有效容積 ——與系統(tǒng)壓力有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)值：低壓系統(tǒng)=2～4，中壓系統(tǒng)=5～7，高壓系統(tǒng)=10～12。本設(shè)計(jì)中取=12。按GB287681規(guī)定，取最靠近的標(biāo)準(zhǔn)值V=80L。 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算1）回路壓力損失計(jì)算由于系統(tǒng)的具體管路布置尚未確定，整個(gè)回路的壓力損失值無(wú)法估算，僅閥類(lèi)元件對(duì)壓力損失所造成的影響可以看得出來(lái)，供調(diào)定系統(tǒng)中某些壓力值時(shí)參考，這里估算從略。4 板材坡口機(jī)銑削系統(tǒng)設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)的選擇根據(jù)車(chē)床上溜板箱的電動(dòng)機(jī)選擇，快移電動(dòng)機(jī)選擇型號(hào)為Y90S4電動(dòng)機(jī)。,轉(zhuǎn)速為1500r/min。輸出最大轉(zhuǎn)矩為T(mén)=工作進(jìn)給電動(dòng)機(jī)選擇型號(hào)為Y8024電動(dòng)機(jī)。,轉(zhuǎn)速為1500，輸出最大轉(zhuǎn)矩為T(mén)= 軸的設(shè)計(jì)由于快移電動(dòng)機(jī)的功率較大，所以在接下來(lái)設(shè)計(jì)軸的過(guò)程中，按快移電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計(jì)算。 軸的轉(zhuǎn)矩強(qiáng)度計(jì)算d — 軸直徑 mm。n — 軸的轉(zhuǎn)速 r/min。p — 軸傳遞的功率 km。表53 幾種常用軸用材料的［τ］及A值 Table of several shaft materials軸的材料Q235A,20354540Cr,35SiMn,42SiMn38SiMnMo,20CrMn［τ］/Nmm212～2020～3030～404