【導(dǎo)讀】此次畢業(yè)設(shè)計題目是加工中心復(fù)合排屑器結(jié)構(gòu)設(shè)計。目前，加工中心最廣。強，且整體區(qū)域沒有積屑死區(qū)，因而適應(yīng)能力較強。但它排屑精度不高，較小。的顆粒狀切屑容易經(jīng)刮板上的孔進(jìn)入切削液的循環(huán)系統(tǒng)，從而影響加工。對于微小顆粒切屑的排屑方案，目前主要有紙帶過濾與磁性分離兩種。合、改進(jìn)使其能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用在加工中心上的較為徹底的切屑過濾。熟悉掌握一般機械結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程，并通過三維及二維圖的形式呈現(xiàn)出來。設(shè)計思路是從排屑機的性能和動作要。出市場需求的適用于加工中心的復(fù)合排屑裝置。

　　

【正文】 ，其他軸承也滿足壽命要求。 鍵的選擇和校核 軸 4 上鏈輪處的鍵 （ 1）確定鍵的類型和尺寸 由于是靜連接，選用 A 型普通平鍵。鏈輪的的周向定位采用平鍵，按34 56 31d d mm?? ， 查 《機械設(shè)計》 表 61（ GB/T10951979）取得： bh=10mm8mm。由于軸上是兩個鍵，且設(shè)計時兩鍵的 bh 都為 108，參照鏈輪與軸的配合關(guān)系和普通平鍵的長度系列，取鍵長 1222L L mm?? 。 （ 2）強度驗算 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 由 《機械設(shè)計》 式（ 61） 2 []ppTdlk???? 當(dāng) 31d mm? 時： 式中 47750T N mm?? 1 2 2 1 0 1 2l L b m m? ? ? ? ? k==8=4 由 《機械設(shè)計》 表 62 查取許用擠壓應(yīng)力為 [ ] 110p MPa? ? M P aF 4 7 7 5 021 ?????? ，滿足強度要求。 排屑裝置鈑金結(jié)構(gòu)設(shè)計 細(xì)節(jié)優(yōu)化上，將電動機安放在頭 部底側(cè)，有利于電動機防塵，同時，在上側(cè)空出來平臺上增加鈑金盒，方便操作人員擺放工具雜物等。其他結(jié)構(gòu)設(shè)計基本不便。 各部件選擇如下表 滾動軸承座 進(jìn)屑口法蘭 機頭 Ddd ?? 21 hLB ?? hLB ?? mmmmmm 523025 ?? mmmmmm ?? mmmmmm 2 6 03 8 53 6 3 ?? 機尾 機身上螺栓 總體尺寸 hLB ?? 8mm hLB ?? mmmmmm 2 7 63 3 53 6 3 ?? 8 mmmmmm 55 0 9 35 9 0 ?? 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 第三章 鐵磁性屑排屑設(shè)計 磁性分離器簡介 磁性分離器利用磁性吸附原理，將加工過程中產(chǎn)生的切屑吸附在轉(zhuǎn)動的磁鼓上，以達(dá)到清除切削液中鐵磁性切屑的目的，在磨削加工中，磁性分離技術(shù)作為排屑裝置的應(yīng)用已經(jīng)較為純熟。具體磁性 分離過程 為 ： 磨削時，含有粉末狀鐵磁性雜質(zhì) 的磨削液緩慢流過旋轉(zhuǎn)的磁鼓 磁場 區(qū)域時， 磁鼓內(nèi)排列有磁鐵，在周圍形成磁場，將經(jīng)過磁場區(qū)域的鐵磁性雜質(zhì)磁化，并吸引在磁鼓上，隨著磁鼓一起轉(zhuǎn)動。通過橡膠壓輥，擠出切削液，隨后轉(zhuǎn)至刮板處，刮板與磁鼓 緊密貼合，將磁鼓上的雜質(zhì)刮下，沿刮板落入集屑裝置中，并送出加工區(qū)域。 這種排屑裝置對鐵磁性切屑過濾效果極好，但當(dāng)切屑中混有其他種類切屑時，只能將鐵磁性切屑進(jìn)行分離，而對其他種類切屑幾乎沒有影響 。 本文將根據(jù)磁性分離器的工作原理，將磁性分離器同加工中心有機結(jié)合，實現(xiàn)細(xì)小鐵磁性切屑的分離。 磁性分離器結(jié)構(gòu)設(shè)計 總體方案設(shè)計 由于將磁性分離器結(jié)合到加工中心中，因而在結(jié)構(gòu)上做了如下設(shè)計： 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 工作原理 磁性排屑裝置 由減速機、箱體、磁 滾 等幾部分組成。減速機帶動 傳遞 軸 作圓周運動， 傳遞軸 將動力傳遞給磁 滾 ，磁 滾 作圓周運動， 含有粉末狀鐵磁性雜質(zhì) 的磨削液緩慢流過旋轉(zhuǎn)的磁鼓 磁場 區(qū)域時， 磁鼓內(nèi)排列有磁鐵，在周圍形成磁場，將經(jīng)過磁場區(qū)域的鐵磁性雜質(zhì)磁化，并吸引在磁鼓上，隨著磁鼓一起轉(zhuǎn)動。通過橡膠壓輥，擠出切削液，隨后轉(zhuǎn)至刮板處，刮板與磁鼓緊密貼合，將磁鼓上的雜質(zhì)刮下，沿刮板落入集屑裝置中，并送出加工區(qū)域。 磁輥內(nèi)裝有磁鐵， 磁鐵連續(xù)排滿 270 度 ， 剩余 下的 90 度 空出 以利于雜質(zhì)與磁 鼓 的分離。 電動機、減速機的選擇 根據(jù)動力源和工作條件，選擇交流電機 ，本文選擇電動機與減速器一體式式的交流調(diào)速電機。 電動機功率選擇 由使用條件可知，排屑器承受切屑重量 5 千克，即承受重力 50N，同時排屑器還受到摩擦力 f 和排屑器自身重力 F1。 磁鼓的 轉(zhuǎn) 速為 16r/min。 圖 圖 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 由已知條件得出傳動機構(gòu)總的載荷為 F=f+F1+50 磁鼓重力 F1 約為 100N， f 約為 10N。 則工作機有效功率為： P=FV==16W 由已知條件得電動機有效功率 P/η=Pd ，式中 η為系統(tǒng)總的傳動效率。 電動機到鏈傳動機 構(gòu)總傳動效率 23221 ηηη=η 查表確定上述公 式中 所用數(shù)值 ： η1減速箱 的傳動效率 ，取 ； η2為 滾準(zhǔn)球 軸承的傳動效率， 取 ；η3為聯(lián)軸器的傳動效率 ，取 。 代入上 述公 式 可得傳動效率為 ： =η 所以電動機的有效功率 19W=0 .0 1 9 K W=P/ η=P d 所選減速機所配電機額定功率應(yīng)大于有效功率即 。 根據(jù)已知條件本排屑裝置的輸送速度為 16r/min： 減速器轉(zhuǎn)速 n1=16 r/min 選取減速機 本文采用電動機、減速器一體式結(jié)構(gòu)的 單相調(diào)速電機。該種減速具有以下特點： 減速機占用空間小，工作可靠，持久耐用，承受過載能力高； 能耗低，振動小，噪音低，安靜節(jié)能； 集成斜齒輪傳動，自配各種電機，達(dá)到機電一體化，集成度高，無需另外設(shè)計減速器，更換方便，保證使用質(zhì)量。 根據(jù)電動機所需功率及輸出轉(zhuǎn)速要求，綜合考慮減速機和傳動裝置的尺寸重量等，選取調(diào)速電機型號為： 41K25RGNC，外伸軸直徑 12mm。 方 案 電動機型號 額定功率 （ KW） 輸出扭矩 （ Nm） 傳動比 i 輸出轉(zhuǎn)速（ r/min） 1 41K25RGNC 78 16 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計 本文中根據(jù)排屑原理及傳動方案的布置可知，此傳動結(jié)構(gòu)布置方案為：減速機 —— 傳遞軸 —— 磁鼓 ： 其中，傳遞軸作用為傳遞減速機轉(zhuǎn)動并連接減速機與磁鼓。該傳遞軸與減速機輸出轉(zhuǎn)速相同，并將其傳遞給磁鼓，帶動磁鼓轉(zhuǎn)動。軸上無需裝配齒輪、帶輪等改變傳動比零件，軸兩端分別用聯(lián)軸器連接減速機與磁鼓 。此傳動結(jié)構(gòu)裝配完成后如圖 圖 圖 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 第四章 微小切屑排屑設(shè)計 紙帶過濾機介紹 首先了解一下紙帶過濾機工作原理： 紙帶過濾機是憑借切削液自身的重力透過濾紙，將切屑濾除，從而使切削液變干凈。在傳動機構(gòu)中，鏈條與絲網(wǎng)共同形成具有一定深度的水池，將濾紙鋪在鏈條及絲網(wǎng)上。為實現(xiàn)濾紙的自動更換，在過濾機工作時，攜帶有切屑的切削液通過水流緩沖裝置達(dá)到到濾紙上時，切屑被濾紙隔離并堆在一起，隨著過濾進(jìn)行，切屑將越來越多，致使切削液水面上升，此時液位控制器會發(fā)出訊號，讓減速機工作，拖動濾紙，污物及臟布會 被托入臟紙箱；濾紙完成更換后，液位控制器訊號解除，減速機也停止工作，過濾機進(jìn)入下一個過濾循環(huán)。過濾后的干凈切削液由液泵送至主機。 通過其工作原理可以發(fā)現(xiàn)， 紙帶過濾機主要由液箱、廢布箱、濾紙、傳動結(jié)構(gòu)、檢測機構(gòu)、驅(qū)動裝置、水流緩沖裝置、電控裝置及液泵等幾個機構(gòu)組成。而在本文中，由于切削液已經(jīng)經(jīng)過刮板排屑、磁鼓分離裝置的過濾，切削液中剩下的切屑已經(jīng)相當(dāng)少。因而，在這里，無需將紙帶過濾裝置設(shè)計的如此復(fù)雜，只需將其作為水箱中最后一道過濾加入水箱即可，從而形成復(fù)合過濾。 方案設(shè)計 我們將濾紙增加至切削液水箱最后 一道濾板上，使切削液平緩地從其中流過，將切削液中的細(xì)微切屑過濾下來，并使其沉積在切屑收集盒中，定期更換濾紙并清理切屑。 方案設(shè)計如圖： 圖 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 根據(jù)要求，切削液將緩慢流過此過濾裝置，因而將此裝置安排為最后一道過濾。切削液經(jīng)此處過濾結(jié)束，將完成切屑的復(fù)合排屑，相應(yīng)地，此處所需過濾切屑量較少，因而收集的切屑可以不用安排自動排除機床，安排定期清理切屑并更換濾紙即可。 由于濾紙質(zhì)地很軟，若是直接讓切削液流過濾紙，可能會將濾紙沖破而使此處過濾失效。解決辦法為：將濾紙四角固定于鋼板上，鋼板中間打密排孔。這樣 就可以支撐濾紙，并讓過濾后的切削液順利流過。同時，在鋼板兩側(cè)增加折彎，使切削液更容易包含在其過濾范圍內(nèi)。在底部增加收集切屑的集屑盒，方便切屑集中清理。 這一結(jié)構(gòu)可在原濾板基礎(chǔ)上改動，改動前后對比如圖所示： 圖 圖 圖 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 第五章 復(fù)合排屑結(jié)構(gòu)設(shè)計 水箱結(jié)構(gòu)設(shè)計 刮板排屑器、磁性分離及濾紙過濾裝置分別設(shè)計完成后，需要將這三種排屑裝置進(jìn)行復(fù)合設(shè)計，使其能夠在同一臺加工中心同時使用者三種過濾裝置，達(dá)到逐步過濾粗屑、鐵磁性屑、微小切屑，實現(xiàn)對切削液較為徹底的凈化效果。 對這三種排屑裝置復(fù)合 的方法就是設(shè)計一款能夠同時使用這三種排屑裝置的水箱。在上述排屑結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)上，對水箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善，使其適應(yīng)刮板排屑器、磁性分離裝置、紙帶過濾裝置的結(jié)合，形成復(fù)合排屑。 首先是針對刮板排屑器。由于刮板排屑器高度可以調(diào)節(jié)，可以將刮板排屑器置于水箱上方，在切屑由加工區(qū)域進(jìn)入到刮板排屑器區(qū)域，讓排屑器中的切削液從排水孔流出，進(jìn)入水箱。水箱上增加支撐刮板排屑器的支撐板，以支撐排屑器。 支撐板結(jié)構(gòu)如圖： 其次，對于磁性分離裝置。由于磁性分離裝置為了實現(xiàn)復(fù)合，簡化了很多，因而，對于磁性分離裝置，將此裝置主要復(fù)合 部分設(shè)計在水箱的一個蓋板上。磁性分離裝置工作時需要穩(wěn)定地轉(zhuǎn)動，可以在分離器軸兩端裝上滾珠球軸承，相應(yīng)在水箱蓋板上設(shè)計軸承支撐。對磁鼓浸在切削液的蓋板部分開口。集屑盒可用螺絲固定于蓋板上，但由于蓋板本身裝配精度不高，故所需孔盡量設(shè)計成腰形孔。另外，因磁性排屑要求切削液流速不能太大，所以此處采用切削液漫過擋板方式。 圖 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 對濾紙排屑裝置而言，只要將其所需空間留出即可，即在水箱蓋板上留出濾板位置。 其他方面，還有一些常規(guī)的功能要求，比如可加水、抽水，可觀察液位、可防塵等，故在水箱上設(shè)計加水及抽水口、放水堵、液位計、防塵 蓋。 水箱三維結(jié)構(gòu)如圖： 將各排屑器按要求裝配，以水箱為連接三種排屑裝置主體，裝配后，切削液凈化順序為：粗屑：刮板排屑器 — 鐵磁性屑：磁性分離裝置 — 微小切屑：濾紙過濾裝置。 復(fù)合排屑整體 裝配結(jié)果如下： 圖 圖 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 結(jié) 論 至此，加工中心復(fù)合排屑器結(jié)構(gòu)設(shè)計完成，從結(jié)果來看，本設(shè)計在世紀(jì)鐘確實有其實用性，實現(xiàn)了刮板排屑、磁性分離、紙袋過濾在加工中心上的復(fù)合。并在保證排屑效率的前提下，最終實現(xiàn)對切削液中的切屑較為徹底地過濾。 本文中，主要完成以下幾方面的內(nèi)容： （ 1）對三種排屑器進(jìn)行 結(jié)構(gòu)分析； （ 2）對每種排屑器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計； （ 3）完成三種排屑器的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計； （ 4）應(yīng)用 UG 軟件完成復(fù)合排屑器的三維建模； （ 5）完成復(fù)合排屑器二維圖繪制。 而在對每種排屑器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，能夠根據(jù)使用條件，合理地選型，正確地計算。 此次畢業(yè)設(shè)計由于工作量大，且時間較緊，難免會產(chǎn)生一些疏忽，設(shè)計上也存在一定不足，很多細(xì)節(jié)上還無法保證，因而還存在很大的改進(jìn)空間。 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 致 謝 本次進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計期間，我同時還在進(jìn)行工作實習(xí)，因而時間安排上較為困難，與老師見面機會較少，在此要感謝我的指導(dǎo)老師殷老師 的悉心指導(dǎo)和對我的理解。同時也感謝實習(xí)單位對我的幫助。 本次論文的完成，也標(biāo)志著我大學(xué)生涯即將告一段落，時間太快，轉(zhuǎn)眼就要畢業(yè)，也要感謝蘇州科技學(xué)院在我學(xué)習(xí)生涯上對我最重要的幫助。 36 參考文獻(xiàn) [1] 濮良貴 ， 紀(jì)名剛 .機械設(shè)計 . 高等教育出版社 , [2] 吳宗澤 .機械設(shè)計實用手冊第 2版 .化學(xué)工業(yè)出版社， 2020 [3] 周明衡 .減速器選用手冊 .北京 .化學(xué)工業(yè)出版社， 2020 [4] 岳苓 .鏈板、刮板復(fù)合型排屑器 .制造技術(shù)與機床， 2020 [5] 李洪，曲中謙 .實用軸承手冊 .遼寧科學(xué)技術(shù)出版社， 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