加工中心复合排屑器结构设计毕业设计论文(36页).doc
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1、-加工中心复合排屑器结构设计毕业设计论文-第 28 页苏州科技学院毕业设计(论文)论文题目 加工中心复合排屑器结构设计 院 系 机械工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 张明光 学 号 11200136203 指导教师 殷 振 2015年6 月8日加工中心复合排屑器结构设计摘 要 此次毕业设计题目是加工中心复合排屑器结构设计。目前,加工中心最广泛实用的自动排屑装置是刮板排屑器,这种排屑器排屑效率较高,排屑能力较强,且整体区域没有积屑死区,因而适应能力较强。但它排屑精度不高,较小的颗粒状切屑容易经刮板上的孔进入切削液的循环系统,从而影响加工。对于微小颗粒切屑的排屑方案,目前主要有纸
2、带过滤与磁性分离两种。本课题目的是通过对几种排屑方式结构上的分析,比较其各自优缺点,并对其组合、改进使其能够实现应用在加工中心上的较为彻底的切屑过滤。在此过程中熟悉掌握一般机械结构的结构设计过程,并通过三维及二维图的形式呈现出来。 本人主要进行整个机械系统的结构设计、传动设计,具体内容包括减速机的选型、V带传功设计、链条刮板结构设计、磁性排屑结构设计、滤纸排屑结构设计及排屑器外观、水箱结构设计。设计思路是从排屑机的性能和动作要求出发,并以国内的质量和技术性能接近设计要求的排屑机为基础,希望设计出市场需求的适用于加工中心的复合排屑装置。关键词 加工中心;排屑装置;机械系统Structure de
3、sign of composite chip in machining centerAbstractThe graduation design topic is the processing center compound chip breaker structure design. At present, machining center most widely practical automatic chip removal device is scraper chip this rejection chip chip removal efficiency is higher, row c
4、rumbs ability is stronger, and the region as a whole did not accumulate chip dead, and strong ability to adapt. However, the chip is not high, the smaller granular chip is easy to cut into the cutting fluid through the hole in the scraper, and thus the machining process is affected.Chip solution for
5、 small particles of chips, there are mainly two kinds of magnetic separation and filtration. The purpose of this paper is based on several rows of chip structure analysis, compares their respective advantages and disadvantages, and the combination, improve the application in machining center thoroug
6、hly swarf filtration can be achieved. In this process, familiar with the structure of the general mechanical structure design process, and through the form of three-dimensional and two-dimensional map.My main design content for the entire mechanical system, the structure, the transmission design, se
7、lection including motor, reducer selection, V belt transmission design, scraper chain transmission design, magnetic row chip structure design, filter paper scraps discharge structure design and row chip appearance, water tank node structure design. Design thinking is starting from the row removal ma
8、chine performance and the movement, and to the national quality and technical performance close to the design requirements of chip machine based, and hope to design market demand for machining center composite chip removal device. Key word: Machining center,Chip device,Mechanical system目 录第一章 绪论11.1
9、 研究目的与意义11.2 排屑器发展现状11.3 排屑装置的发展趋势3第二章 粗屑排屑设计42.1 总体方案的确定42.2 电动机、减速机的选择:52.3 V带的设计计算62.4 带传动方案的确定62.5 带传动设计计算62.6 带轮的结构设计82.7 链传动设计计算102.8 链轮结构设计122.8.1主动链轮结构设计122.9刮板链设计152.10链轮轴的设计172.10.1 各轴运动与动力参数172.10.2 轴4结构设计计算182.10.3 轴5的设计计算192.10.4 轴6的设计计算202.10.5 轴6的校核222.11 轴承的校核23轴4上轴承的校核242.12 键的选择和校核
10、24轴4上链轮处的键242.13排屑装置钣金结构设计25第三章 铁磁性屑排屑设计263.1磁性分离器简介263.2磁性分离器结构设计263.2.1总体方案设计263.2.2工作原理273.2.3电动机、减速机的选择273.3传动结构设计29第四章 微小切屑排屑设计304.1纸带过滤机介绍304.2方案设计30第五章 复合排屑结构设计32水箱结构设计32结 论34致 谢35参考文献36第一章 绪论1.1 研究目的与意义在进行加工的过程中,加工中心会产生大量切屑。精密加工时,切削液中若是含有未过滤干净的切屑,可能会破坏已加工表面,影响加工精度。若切屑卡在刀具上,阻碍刀具运动,甚至有可能会使刀具折断
11、。所以,加工中心的排屑系统对其加工精度、加工安全、机床寿命都有一定影响。这使得加工中心的排屑设计显得尤为重要。排屑装置的主要作用是将加工过程中产生的切屑收集起来,并送至外部区域。另外,由于切屑中往往参杂着切削液,排屑装置需将其从切屑中分理处,并让其回到切削液循环系统,而将切屑送到集屑小车或其他容器中。这一过程由排屑装置自动实现,操作人员需要无需或较少参与。所以,排屑装置主要要用于数控机床、加工中心等高效率的机械。目前,在加工中心上应用最为广泛的为刮板排屑器,这种排屑器排屑效率较高,且整体区域没有积屑死区,因而适应能力较强。但它排屑精度不高,较小的颗粒状切屑容易经刮板上的孔进入切削液的循环系统,
12、从而影响加工。目前,对于微小颗粒切屑的排屑方法主要有磁性分离及纸带过滤。纸带过滤机是带有切屑的液体,利用自身的重力穿过滤纸,并过滤掉其中杂物,从而达到净化液体目的,对于各种物理切屑都有过滤作用。磁性分离器通过分离器的磁性滚筒把冷却液中的铁屑吸出,使冷却液保持干净。这两种排屑方式目前主要应用于磨床。本课题目的是通过对几种排屑方式结构上的分析,比较其各自优缺点,并对其组合、改进使其能够实现应用在加工中心上的较为彻底的切屑过滤。在此过程中熟悉掌握一般机械结构的结构设计过程,并通过三维及二维图的形式呈现出来。1.2 排屑器发展现状加工中心排屑器,是随着加工中心的发展而日益发展的,但长期以来,由于加工中
13、心重视主机性能、轻视配套机构的情况,使得自动排屑处理技术及其设备的发展相对于加工中心有所滞后。直到80年代,机床工具行业才对加工中心重主机轻配套的情况起了重视,此后20多年,加工中心排屑装置及其相关设备得到了长足发展,现阶段常见的机床排屑装置主要有以下几种:1、螺旋式排屑装置螺旋式排屑装置的工作原理为:电机经减速传动装置带动沟槽中的螺旋杆转动,使得切屑被排到切屑收集盒中,它主要由螺旋装置、万向联轴器、减速机等机构组成。螺旋式排屑装置工作时,螺旋杆将落入其中的切屑连续推入切屑收集盒中,收集盒中的切屑则定期清理。由于这种装置结构较为简单,同时节省空间,因而适合安装在机床立柱间空间狭小的、不易清理到
14、的位置上。螺旋式排屑装置性能较好,不易发生故障。但他只能沿水平或小角度倾斜方向安装,否则排屑能力将大大下降,而且排屑效率低。2、链板式排屑器链板式排屑器是用链条带动平板在排屑机中运动,将加工中产生的切屑用平板带出,送至切屑收集装置中。车削类机床使用该种排屑器时,往往将其与机床本身的切削液循环系统做成一体,以节省空间,使机床结构紧凑。链板式排屑器对于切屑的材料种类并没有特殊要求,但一般用于带状及团状切屑,对颗粒状切屑排屑能力较低。链板分为不锈钢及冷轧板两种,排屑效率取决于链条节距,链条节距越大,排屑效率也就越高。3、刮板式排屑装置刮板式排屑器传动原理与平板式基本相同,由链轮、链条和刮板等机构组成
15、,只不过刮板式排屑器带有刮板。除了对带状及团状切屑使用,刮板式排屑器还适用于不带磁性的颗粒状、小带状切屑,这些切屑将由刮板刮下。排屑效率同样取决于链条节距,链条节距越大,排屑效率也就越高。4、磁性分离器磁性分离器主要用于磨床。通过磁性分离器中的磁鼓,将切屑中的铁磁性切屑分离出来,并吸附在磁鼓上,磁鼓转动,另一边的刮板将切屑刮下,进入切屑收集装置,从而净化切削液。这种排屑装置对铁磁性切屑过滤效果极好,但当切屑中混有其他种类切屑时,只能将铁磁性切屑进行分离,而对其他种类切屑几乎没有影响。5、纸带过滤机纸带过滤机同样是主要用于金属磨削加工的冷却液过滤,通过过滤无纺布(通称滤纸)将通过它的冷却液中的细
16、小杂质过滤出来。这也是目前在机加工切削液过滤手段中比较彻底的一种过滤方法,特点是过滤干净,适用于几乎所有种类切屑,但由于滤纸本身较为细密,使得切削液在通过滤纸时流速变缓,因而滤纸排屑器一般效率很低。1.3 排屑装置的发展趋势由于机床的排屑系统对其加工精度、加工安全、机床寿命都有一定影响。使得对排屑器的设计改进研究得到很大重视,机床排屑器现阶段的发展也较为迅速,其主要的发展趋势有以下几个特点:1、复合排屑器的需求将大大增加。理想的复合型排屑机具有以下特点:(1)能处理各种形状切屑;(2)能处理各种大小切屑,保证处理效率的同时确保处理精度;(3)有着完善的切削液循环处理系统,切削液循环流畅;(4)
17、各种机床均能使用,包括车床、铣床、钻床、磨床及各种特种加工机床。今后一段时间,复合排屑装置将得到迅速发展并将很快投入市场使用。2、排屑器维修难度将大大降低。由于一般排屑器属于机床配件,因而很难得到重视,使得排屑器平时的保养很难做到位,当排屑器有一些小问题时,无法得到及时处理,使得排屑器在维修时的难度也大大提高。因而,随着排屑器的日益普遍,排屑器设计时对维修方便与否的考虑也会越来越多。 3、更好的环境友好性。现在,每个行业都在提高自身产品的绿色环保性,排屑器也不例外。可以从以下几方面着手考虑:(1)降低排屑器功率,减少工作过程中功率损失;(2)提高密封程度,减少油液泄漏,提高利用率,同时也能减少
18、对周围环境的污染;(3) 减少噪声,对大的噪声源进行隔离和封闭。第二章 粗屑排屑设计2.1 总体方案的确定粗屑排屑,选取目前较为常见的刮板排屑器进行设计,系统总体传动方案为:减速机V带传动链传动该方案的优缺点:采用电动机、减速器一体式结构的R系列斜齿轮硬齿面减速机。这种减速机结构紧凑,密封性好,方便在排屑器上选择位置安放。承受过载能力高,可有效起到过载保护作用,且噪声较低有利环保。该工作机有轻微振动,由于带传动具有缓冲吸震特点,且结构简单、传动平稳、价格低廉、还能起过载保护的作用。该工作机为小功率工作机,使用V带传动能显著节约成本,由于其标准化程度高,也易于选用。链传动的链条的磨损伸长比较缓慢
19、,张紧调节量较小。不过链传动不均匀,有冲击,传动末端可有效减轻该状况。总体来说,该传动方案能够满足工作机的性能要求。总体传动方案如下图:图1.总体传动方案2.2 电动机、减速机的选择:1、电动机功率的选择由使用条件可知,排屑器承受切屑重量100千克,即承受重力1000N,同时排屑器还受到摩擦力f和排屑器自身重力F1。由已知条件得出传动机构总的载荷为。设所选链节型号为08A ,单排质量,节距为12.7mm ,所用链节1260个。刮板尺寸为:168mm20mm2mm ,选用普通碳素钢,数量157个。由此估算所受摩擦力为60N,链板重力200N。则工作机有效功率为:。由已知条件得电动机有效功率,式中
20、a为系统总的传动效率。电动机到链传动机构总传动效率,式中:为闭式减速机传动效率,为V带传动的效率,为调心球轴承的传动效率,为联轴器的传动效率,为链传动传动效率。取,9,。代入上式可得所选减速机所配电机额定功率应大于有效功率即0.087KW。根据条件,链条刮板输送切屑的运动速度为:式中z1为小链轮齿数,p为链节的节距,取z1=17取V带传动比,则减速器转速n1=42 r/min2、选取减速机本文采用电动机、减速器一体式结构的R系列斜齿轮硬齿面减速机。该种减速具有以下特点:1、减速机占用空间小,工作可靠,持久耐用,承受过载能力高;2、能耗低,振动小,噪音低,安静节能;3、集成斜齿轮传动,自配各种电
21、机,达到机电一体化,集成度高,无需另外设计减速器,更换方便,保证使用质量。根据电动机所需功率及输出转速要求,选取减速机型号为:R17-Y0.25-47-33.18-M1-I,外伸轴直径24mm。方案减速机型号额定功率(KW)输出扭矩(Nm)使用系数传动比i输出转速(r/min)1R17-Y0.25-47-33.18-M1-I0.257501.4633.1842所配电动机同步转速1390r/min外伸轴直径14mm,减速机外伸轴直径24mm。2.3 V带的设计计算 2.3.1传动比的分配:带传动传动比取, 2.4 带传动方案的确定外传动带选为 普通V带传动,首先计算功率,其结果为0.0957kw
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