【文章內容簡介】 度，降低生產成本。2 板材坡口機的總體結構概述 板材坡口機的結構由于銑邊工藝的特殊性決定了板材坡口機的結構與普通壓力機結構上的差異。通常所有板材坡口機由以下幾部分組成:1）油缸：提供板材坡口機壓緊板材所需的壓緊力且驅動壓料腳上下往復運動。2）壓料腳：在長度上連接液壓缸,可上下往復往復運動,完成板料的壓緊。 3）機架：由兩個立柱及三梁聯(lián)結而成。油缸、機床導軌及銑削系統(tǒng)等均固定在其上。兩個立柱是最主要受力構件。4）帶滾輪的板料的工作臺。5）銑削系統(tǒng):由銑削頭，工作進給系統(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動。8）減速器：連接電動機和銑削頭，使銑削頭具有變速功能。9）主電動機和三個輔助電動機。10）其它輔助功能機構：便于板料的上、下料及折彎過程中的隨動托料，可實現(xiàn)自動化。總體設計要求　坡口機在屬于高精度設備,設計時需按有關機床設計標準設計。根據(jù)我對坡口機的研究與設計,以及在焊管生產線上的應用情況,對設計要求作介紹:①坡口機的動力傳遞推薦采用齒輪傳動,選用高精度齒輪,盡量減少電動機振動、跳動等對主軸精度的影響。②銑頭應設計成角度可調,以便銑出理想的焊接坡口。③要有效解決板材的左右竄動和上下跳動難題,從而避免打刀現(xiàn)象。④銑刀盤要有防護,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主軸箱需要稀油潤滑,用于保證軸承潤滑。⑥為了保證刀具的耐用度,必須合理確定銑削速度。由于國內刀片質量及研究水平的提高,刀片的切削速度已有很大的提高。建議坡口機刀片盡量采用硬質合金刀片,切削速度在150～260 m/ min。(2) 刀片　坡口機必須適用于連續(xù)作業(yè)生產,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,一個刀片有多個刃口可供使用。(3) 順銑與逆銑　銑刀旋轉的方向與前進的方向相同稱為順銑。銑刀旋轉的方向與前進的方向相反稱為逆銑。順銑切削時,刀齒一開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,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,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才能切入,而且進給量越小,滑行距離越長,所以刀齒后面與工件磨擦較大,擠壓嚴重,使刀具易于磨損,耐用度和粗糙度降低,還會造成嚴重的硬化層。因此針對實際需要我設計的坡口機采用順銑方式。對于阜新封閉母線廠所需要的,我們只需做一個簡易的板材坡口機，設計的結構包括液壓缸、銑削系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)等。 板材坡口機的總體方案設計總體方案設計包含功能設計、結構設計和性能設計三部分。功能設計，即在調研并確定了板材坡口機的工作參數(shù)（運動、動力、尺寸）之后，通過功能分解創(chuàng)新出或類比出可以實現(xiàn)加工要求的各種布局方案創(chuàng)新設計。通過對運動功能的分解和合成來確定其布局方案，對于設計加工特定板料的專用板材坡口機較為有效。而銑削設計或類比設計主要通過查詢、比較確定可參照的板材坡口機布局方案，而大量用于設計一般的通用性板材坡口機。結構設計是在總體布局方案基本確定之后，對機械結構件進行主要形狀和尺寸的設計。結構設計同樣有類比和創(chuàng)新設計兩類。類比技術是建立在成組技術和模塊化技術的基礎上，采用參數(shù)化設計方案來實現(xiàn)。而創(chuàng)新式設計主要是按照設計人員的意愿，通過對基礎模塊（板、梁、筋、孔、凸緣、法蘭等）的實體進行拼裝、重疊等操作來實現(xiàn)。性能設計是根據(jù)板材坡口機的總體性能要求對運動誤差、精度和剛度等進行設計分配。 3 控制系統(tǒng)的選擇及設計 控制系統(tǒng)的選擇控制系統(tǒng)的傳動主要有機械傳動、氣壓傳動和液壓傳動等不同類型。機械傳動是指依靠齒輪等一些機械機構來傳遞能量的傳動；氣壓傳動是以氣體的壓力能進行傳遞和轉換能量的氣體傳動；液壓傳動是以液體的壓力能進行傳遞和轉換能量的液體傳動。由于液壓傳動裝置體積小、重量輕、結構緊湊、慣性??；操縱、控制簡單，方便、省力；易于實現(xiàn)過載保護；液壓元件使用壽命長，所以液壓傳動系統(tǒng)自然就成為首選。但液壓傳動也有其自身的缺點，如：液壓傳動的工作性能受外界條件的變化很大；容易產生泄漏和壓力損失，傳動效率低；易產生泄漏而造成污染；對液壓元件的加工精度、材料的材質和熱處理工藝、維護和檢修水平等要求較高，故成本較高；對工作介質的過濾要求嚴格。雖然液壓傳動存在以上的一些缺點，但總的看來，該傳動的優(yōu)點多于缺點，故選用液壓傳動。 液壓傳動系統(tǒng)的設計 液壓缸主要參數(shù)的確定根據(jù)手冊[10]的推薦值，按主機類型選擇工作壓力，初選液壓系統(tǒng)工作壓力=。1）液壓缸缸筒內徑根據(jù)液壓缸的供油壓力與負載缸筒內徑D可按下列公式初步計算： （51）式中： ——名義總壓力 ——液壓缸的供油壓力，一般為系統(tǒng)壓力 ——液壓缸的機械效率，取=2）活塞桿直徑查表，由工作壓力=，選取速比，公稱壓力為3。則活塞桿直徑為：據(jù)手冊調整D與d得：。3）液壓缸工作循環(huán)中流量的計算當活塞桿伸出時 當活塞干退出時 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， ——液壓缸內徑——活塞桿直徑 缸筒壁厚和外徑計算1）缸筒壁厚的計算缸筒常用無縫鋼管材料，本設計采用的是45號鋼。缸筒相當于一個兩端封閉的圓筒形受壓容器，由材料力學可知，其應力狀態(tài)是隨著缸筒內徑和壁厚的比值改變而改變，因此在計算缸壁的合成應力與厚度時，必須考慮不同的比值與材質，采用不同的強度公式。由于是事先未知的，因此需要假設和驗算過程。表51 高精度冷拔無縫鋼機械性能表 Table of colddraw seamless steel mechanical properoty材料S45S35σb≥N/mm2700600σs≥N/mm2340310δs≥%164E≥N/mm22090021200μa 先求薄壁缸筒當，強度計算公式： 式中： D—缸筒的內徑—最高容許壓力—缸筒材料的許用應力 —缸筒的內應力許用應力可以用下式計算： 式中：—缸體材料的抗拉強度，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，由下式計算出缸筒的外徑： 液壓缸的強度校核以缸壁的厚度為參數(shù)，按照相應的公式確定液壓缸有關尺寸：液壓缸的缸體厚度： 缸體處過渡圓弧半徑： 缸的出油口直徑： 取整 mm 液壓缸進行強度校核的有關數(shù)據(jù)為:FH＝23000N，缸體材料采用的是45號鋼，材料的機械性能為，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力點在內壁，其最大值為： 此時由于＜，所以安全。2）缸底部分本設計采用的是缸底為平底的，平底缸當作均步載荷作用且周邊剛性固定的中心有孔的圓孔來考慮，最大彎曲應力發(fā)生在圓板的周邊，可以按平板公式[2]計算： 式中：——缸底因為開孔而引入的削弱系數(shù)此時許用應力取最小的值為100Mpa，由于＜，所以安全。3）活塞桿強度驗算活塞桿常用345鋼等材料，對于沖擊震動很大的活塞桿，也可以使用55鋼與40Cr。這里選用的是45 鋼作為活塞桿材料。其力學性能為：，n 取2～，則：=142～，取為177Mpa?；钊麠U計算長度根據(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——導向套的長度，即： H——活塞桿插入活動橫梁的長度，取H為由于，則按以下公式驗算： 液壓缸的最大推力為： 所以： 式中： ——活塞桿直徑 ——空心活塞桿內徑，對于實心活塞桿 ——活塞桿的壓或拉應力由于本設計中活塞桿直徑d=61mm＞dmin=27mm，所以活塞桿滿足強度要求。 液壓元件的選擇1）選擇泵和驅動電機取系統(tǒng)的泄漏系數(shù)[8]為K=,則液壓泵的最大流量為： ，如取進油路上的壓力損失為0，則考慮系統(tǒng)動態(tài)壓力因素的影響，液壓泵的額定工作壓力為： 由于10個液壓缸并聯(lián)，所以： 根據(jù)和，查手冊選用D7B002型高壓低噪聲定量葉片泵，,，公稱壓力為25。又因為該液壓系統(tǒng)的最大功率出現(xiàn)在退回階段，則液壓泵驅動電機所需的功率為： 根據(jù)此數(shù)值查閱手冊，選取Y160M型電動機，其額定功率，額定轉速。2）閥類元件及輔助元件根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過各個閥類元件、輔助元件的實際流量，可選出這些元件的型號及規(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，對油液進行凈化，以保證系統(tǒng)工作得穩(wěn)定和延長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 元件的型號及規(guī)格表 Table of model and specification of element序號產品名稱估計通過量（L/min）額定流量（L/min）額定壓力（Mpa）產品型號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、出油管則按輸入、排出的最大流量計算。根據(jù)這些數(shù)值，當油液在壓力管中流速取3m/s時，算得和液壓缸無桿腔和有桿腔相連的油管內徑分別為： 這兩跟油管都按JB82766選用內徑16mm，外徑18mm的無縫的鋼管。4）油箱對于一般情況來說，油箱的有效容積（液面高度為油箱高度80%時的容積）可以按液壓泵的額定流量估算出來。則： 式中： V——油箱的有效容積 ——與系統(tǒng)壓力有關的經驗值：低壓系統(tǒng)=2～4，中壓系統(tǒng)=5～7，高壓系統(tǒng)=10～12。本設計中取=12。按GB287681規(guī)定，取最靠近的標準值V=80L。 液壓系統(tǒng)的性能驗算1）回路壓力損失計算由于系統(tǒng)的具體管路布置尚未確定，整個回路的壓力損失值無法估算，僅閥類元件對壓力損失所造成的影響可以看得出來，供調定系統(tǒng)中某些壓力值時參考，這里估算從略。4 板材坡口機銑削系統(tǒng)設計 電動機的選擇根據(jù)車床上溜板箱的電動機選擇，快移電動機選擇型號為Y90S4電動機。,轉速為1500r/min。輸出最大轉矩為T=工作進給電動機選擇型號為Y8024電動機。,轉速為1500，輸出最大轉矩為T= 軸的設計由于快移電動機的功率較大，所以在接下來設計軸的過程中，按快移電動機的功率和轉矩進行計算。 軸的轉矩強度計算d — 軸直徑 mm。n — 軸的轉速 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