金属带锯床的设计精编版Word文档格式.docx
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0923179
作者姓名:
2013年5月25日
信机 系 机械工程及自动化 专业
毕业设计论文任务书
一、题目及专题:
1、题目 金属带锯床的设计
2、专题
二、课题来源及选题依据
无锡钱威挤压件厂年生产几百万件金属挤压件,下料速度已经影响到其年产量的提高,课题正是针对这一问题提出的,要求为该厂设计一台专门的金属下料带锯床,以提高该厂的下料效率。
由于下料速度影响到生产,因此本设计将弓式结构改为柱式结构,弓式带锯床的优点是能锯切大直径的金属棒料,缺点是由于锯切力变化较大,切割完成后,切口的平整度不好,其次切割效率不高。
并将机械张紧结构改为液压张紧结构,机械夹紧工件方式改为液压夹紧方式,这两个方面的改进主要是为了使金属带锯床能够实现全自动化,这样可以减少人力。
还把齿轮传动改为涡轮蜗杆传动,因为齿轮传动结构相比涡轮蜗杆传动结构更为复杂,也更容易损坏,不变维修,涡轮蜗杆传动结构简单,维修方便,且不影响锯床的工作。
三、本设计(论文或其他)应达到的要求:
①熟悉金属带锯床的特点,现状和发展前景;
②熟练掌握CAD绘制二维及其三维图;
③查阅资料能够对金属带锯床机械系统:
原理,组成和各个部件的结构充分了解;
④能够充分利用工厂的实践更加进一步对金属带锯床结构的熟悉;
⑤能够了解带锯床减速箱的结构。
四﹑接受学生:
机械94班 姓名叶永国
五、开始及完成日期:
自2012年11月12日至2013年5月25日
六、设计(论文)指导(或顾问):
指导教师 签名
签名
签名
教研室主任
〔学科组组长研究所所长〕 签名
系主任 签名
2012年11月12日
摘要
本设计任务是根据客户要求设计一台金属带锯床以提高无锡钱威挤压件厂的加工效率,以前该厂的金属带锯床主要是弓式金属带锯床,自动化程度不高,通过在网上查阅各种资料,图书馆查阅资料和去该厂的实践,设计中主要把弓式带锯床改为立柱式带锯床;
机械张紧机构改为液压张紧机构;
齿轮传动机构改为涡轮蜗杆传动;
机械夹紧工件机构改为液压张紧机构。
设计出来的机床主要部件有:
底坐;
床身、立柱;
锯梁和传动机构;
导向装置;
工件夹紧;
张紧装置;
送料架;
液压传动系统;
电气控制系统;
润滑及冷却系统。
本设计主要是对底坐;
张紧装置进行设计。
关键词:
结构设计;
液压系统;
全自动
Abstract
ThedesigntaskistodesignametalbandsawingmachinetoimprovetheWuxiQianWeiextrusionpartsfactorymachiningefficiencyaccordingtothecustomerrequest,beforethefactory,metalbandsawingmachineismainlyarchtypemetalbandsawingmachine,automaticdegreeisnothigh,throughaccesstoavarietyofinformationontheInternet,thelibraryinformationandtothefactorypractice,designthemainbowtypebandsawingmachineforcolumntypebandsawingmachine;
mechanicaltensioningmechanismforhydraulictensioningmechanism;
geartransmissionmechanismforwormtransmission;
mechanicalworkpiececlampingmechanismforhydraulictensioningmechanism.Themaincomponentsofthemachinetooldesignare:
bottomseat;
bed,column;
thesawbeamandthetransmissionmechanism;
guidedevice;
clamping;
tensioningdevice;
thefeedingframe;
hydraulictransmissionsystems;
electriccontrolsystem;
lubricationandcoolingsystem.Thisdesignismainlyonthebottomseat;
lathebed,column;
designthetensioningdevice.
Keywords:
Structuraldesign;
HydraulicSystem;
Automatic
1绪论
金属带锯床设计的研究内容和意义
金属带锯床设计的目的和意义
由于无锡钱威挤压件厂年生产几百万件金属挤压件,下料速度已经影响到其年产量的提高,针对这一问题,要求为该厂设计一台专门的金属下料带锯床,以提高该厂的下料效率。
金属带锯床主要用于锯切金属型材,金属带锯床具有节能、高效、节材等优点,是大、中、小、型企业理想的金属材料切断设备。
其中,金属带锯床应用最为广泛,它分为卧式和立式,立式金属带锯床具有敞开性好,结构紧凑、操作方便等优点,相同锯轮直径比卧式锯床锯切尺寸大,可方便锯切块料,非常适合我国现行生产规模和生产条件。
立式金属带锯床的机械设计和控制系统的研究提高了锯切精度,实现了无人监控操作,降低了劳动强度,提高了工作效率,适应锯床全数控化、网络化的需要,具有很好推广应用价值。
下文以卧式带锯床为例,对影响锯带寿命的因素进行探讨。
最后我们研究了导向框的机械加工工艺,其中包括加工方法的选择、拟定加工工艺路线、制定平面和孔的加工工序、机床选择、计算切削用量及基本工时等基本问题,通过这些学习,我们发现选择合理、高效的加工方法和加工路线,对保证零件的加工质量,提高加工中心的使用效益和使用质量都有重要意义。
金属带锯床的研究范围
本次主要对金属带锯床的机械系统,减速箱部分和调速系统的设计和分析,具体需要对带锯床的组成,减速箱涡轮蜗杆,还有进给系统的充分了解,根据所需来对它们进行改。
金属带锯床国内外的发展状况
国外发展状况
一般传统意义上的金属锯切常被认为是简单的切断下料工序,随着现在制造业朝着高效、高精度和经济性的方向发展,锯切作为锯切加工的起点,已经成为零件加工中的重要组成环节。
锯切可以节约材料、减少二次加工量和提高生产效率,因此锯床特别是自动化锯床已广泛应用与钢铁、机械、汽车、造船、石油、矿山和航天航天等国民经济各个领域。
金属切断设备有很多种,被切材料也多种多样,必须根据被切材料的特性和形状,选择最合适的切断加工方法。
随着钢材的高级化,新型材料的增加,对切断设备的要求越来越高。
过去,锯床是安放在料库作为下料的工具;
而今天,却把锯削作为加工零件的第一到加工工序。
SandvikSaws&
Tools公司的技术主任Tielli说:
“巨阙技术在过去5年间的变化比比前二十年还要大。
”这种变化大部分出现在带锯床上,因此带锯床制造商相信他们在车间的产品状况比将发生改变.Eisele公司的Gale认为:
“锯床现在不仅是锯切下料。
它们还是i零件的加工设备,从单元制造装备概念出发,锯床是其重要部分。
如果没有一台优良的锯床,所有的机床都将停机待料。
”弓锯床、圆盘锯床和带锯床是三种主要锯床形式,其中带锯床正在逐步代替弓锯床和圆盘锯床,开始占据主导地位。
在欧美发达国家,弓锯床已基本被淘汰,带锯床迅速普及,这一优势在德国尤为明显。
以世界头号锯床生产厂家德国贝灵格公司为例,其生产双立柱带锯床的历史已有二十余年,至今已开发出近百个型号,达到了很高的技术水平。
在材料利用率方面,带锯床有着明显的优势,有切割速度快、尺寸精度高、材料损失小等特点。
此外,带锯床生产适应广、动力消耗低、操作简便、易于维护并可进行角度切割,因而得到了越来越广泛的应用。
带锯床中,双立柱带锯床性能最优。
它采用双导向柱液压缸整体锯架结构,应用了平行法锯削,刚度持久,保证了锯架工作平稳行,提高了锯带寿命。
随着今年我国国民经济的快速发展,带锯床逐步普及,已有不少厂家通过技术革新,研发出了双立柱带锯床。
国内的发展状况
金属带锯床就是有锯切作用的机床.传统意义上的金属锯切常被认为是简单的切断下料工序。
随着现代制造工业朝着高效、高精度和经济性的方向发展,锯切作为金切加工的起点,已成为零件加工过程中重要的组成环节。
锯切可以节约材料、减少二次加工量和提高生产效率,因此金属带锯床特别是自动化锯床已广泛应用于钢铁、机械、汽车、造船、石油、矿山和航空航天等国民经济各个领域。
金属带锯床逐步占据主导地位,弓锯床、圆盘锯床及带锯床是三种主要金属带锯床形式,其中带锯床正逐步代替传统弓锯床和圆盘锯床而开始占据主导地位。
金属带锯床具有切割速度快、尺寸精度高、材料损失小等特点。
除此之外,金属带锯床适应性广、动力消耗低、操作简便、易于维护并可进行角度切割,因而获得了越来越广泛的应用。
在金属带锯床中又以双立柱金属带锯床性能最优。
双立柱带金属带锯床采用双导向柱双液压缸整体锯架结构,运用平行法锯削,刚度持久,保证了锯架工作稳定,提高了锯带寿命。
图GB4232型卧式半自动金属带锯床
GZ4232/G型卧式自动金属带锯床,采用主动式送料辊道。
GZ4232型卧式全自动金属带锯床,采用液压夹钳穿梭送料,PLC控制,手动/自动操作,一次次可完成1-999段从送料到成品的全自动工作过程,自动计数,达到锯切段数,自动停机。
GK4232型卧式数控金属带锯床,除具有GZ4232型的优秀特征外,定尺采用了闭环数字控系统,定尺长度,并且是在控制面板上进行设定及修正。
液压自动张紧带锯条,停机后锯条自动松弛,避免锯条疲劳,延长锯条寿命。
选用液压成束压紧装置,可实现成束锯切。
选用
自动排屑装置,可实现自动排屑。
图GB4025型卧式半自动金属带锯床
GB4025型卧式半自动金属带锯床,带有被动式送料辊道。
GZ4025/G型卧式自动金属带锯床,采用主动式送料辊道。
GZ4025型卧式全自动金属带锯床,采用液压夹钳穿梭送料,PLC控制,手动/自动操作,一次可完成1-999段从送料到成品的全自动工作过程,自动计数,达到锯切段数,自动停机。
GK4025型卧式数控金属带锯床,除具有GZ4025型的优秀特征外,采用了闭环数字控制系统,定尺长度,并且是在控制面板上进行设定及修正。
选用自动排屑装置,可实现自动排屑。
图630X900双柱卧式宽幅金属带锯床
双柱龙门卧式宽幅带锯床系列为半自动、自动中、大型锯床,主要用于锯切各种黑色金属、有色金属。
该锯床具有锯口窄、省料、节能、锯削精度高、操作方便、生产效率高等优点。
图可倾立式型钢用金属带锯床
可倾立式型钢用金属带锯床适用于钢结构房屋的各种型钢及角度切割。
图二维斜切立式全自动金属带锯床
二维斜切立式全自动金属带锯床带阻尼的锯弓转角机构可调整出左倾55o,右倾35o的连续角度值。
液压送料辊道可整体在水平面上旋转,与锯弓倾角一起构成水平与垂直两个方向的二维复合角度。
PLC自动控制,自动定尺,一次可完成1-999根从送料到成品的全自动工作过程。
可选自动排屑装置。
图数控高速立式带锯床
数控高速立式带锯床锯条线速度可达2000米/分(最高可达4700米/分)。
融纳了近10乡先进的高速锯切技术。
广泛用于多品或单晶硅、带颗粒夹杂物的铝材、已经烧硬的石墨、陶瓷片、刹车摩擦片、汽车轮胎、大断面电缆等材料的切割。
运行参数通过可编程中端即可显示。
针对不同的切割材料,可设置相应的工件夹持方式。
对于硅材料,可采用防还原夹钳;
对于铝材,可采用液压夹钳,还可采用液压夹钳,还可配备自动上料、数控定长及下料装置等。
金属带锯床的发展前景
(1)加工精度进一步提高。
采用先进的变频电动机驱动、精密的滚珠丝杠传动和激光定位方式,配以伺服控制的液压系统,由计算机自动在线监控金属带锯床锯切全过程,锯条速度、进给速度、卡紧力均可做到任意设置、最优化组合,由此提高金属带锯床的加工精度。
此外,金属带锯床的关键技术点--高精度的切割力控制一直是锯床技术研究的重点,金属带锯床就很好地解决了这一问题。
该锯床可实现恒定锯切力控制,保证了锯切不规则截面型材的切削率(切割面积/分钟)恒定。
该锯床的加工精度也较高,如切割厚材时,每100mm切割高度的误差仅为。
(2)金属带锯床加工高效化、范围扩大化。
提高锯切效率,尤其是提高厚材及硬金属锯切效率,避免锯切成为整条生产线的瓶颈,一直是锯切及锯床技术领域多年关注的焦点。
金属带锯床锯切不锈钢切削率48cm/min。
该公司还设计了安装两个锯切系统的锯床,可同时对工件进行两次锯切,从而大大提高生产效率,改善了锯切加工的经济性。
锯切范围扩大化已是趋势,如目前国内金属带锯床G42200型锯床可切割直径为2m的管料和空心料。
金属带锯床可锯切达×
的实心方材,巨型金属带锯床可锯切长达10m的板材及棒材。
(3)金属带锯床全数控化、网络化。
大型工件的切割过程往往持续数小时,保证一人多机的生产条件,提高锯切加工的精度和效率,锯切过程的全数控化势在必行。
网络化生产、远程诊断及维护是当今数控机床的发展趋势,数控锯床也不例外。
网络化生产可以使金属带锯床锯切过程与其余环节相联系,提高生产率,便于企业对各环节实现高效的统一管理。
远程诊断和维护更是经济全球化的结果,金属带锯床可以提供跨国跨区域极为迅捷的设备维护。
2金属带锯床的机械系统设计
金属带锯床的组成
金属带锯床主要部件有:
带锯床主要部件包括:
润滑及冷却系统;
带锯床底座:
底座为钢板焊接而成的箱形结构,床身、立柱固定其上,圆锯床底座内腔有较大空间,前左侧为电气按钮控制箱,右侧为电气配电板箱,中间由钢板焊成的液压油箱,腔内装有液压泵站,液压管路,右侧为冷却切削液箱及水泵,底四角有地脚螺栓孔。
带锯床床身组成:
床身为铸铁件,固定在底座上,立柱由一大小圆柱组成,大圆立柱作为锯架动的导轨,是用以支撑锯梁上下升降运动,并保证精确的导向,小圆柱起辅助作用,从而保证锯条的正常切削。
中间为夹料虎钳和手动送料机构,虎钳前方连接有承接成品件的工作台,左侧的夹紧装置为夹紧丝杆穿过液压夹紧油缸杆内孔,转动手轮或按动按钮,使左钳口左右运动。
带锯床锯梁和传动机构:
由厚钢板切割成形焊接而成,具有较强的刚性,其右后侧固定有蜗轮箱,箱内的蜗轮与锯梁上面的主动轮固接,二者同步旋转,左侧为被动轮和锯条张紧位置。
锯条的回转运动由主电机、皮带轮、蜗轮付经两级变速将驱动为传递到主动轮,再由主动轮、锯条驱动被动轮来实现的,锯条运转速度共三档。
带锯床锯条导向装置:
导向装置安装在锯梁支板上,由左、右导向臂与导向头组成,左、右导向臂都可沿燕尾榫移动(或右导向臂固定在立柱套上),调整两导向臂间距离比工件尺寸宽40mm左右。
导向装置用于改变锯条的安装角,使锯条与工作台垂直,为保证锯条的切削精度,减少振动,在左右导向臂各装有一组导向轮(滚动轴承)和耐磨的导向块,锯条背部也有耐磨合金的导向块。
夹紧机构:
右虎钳固定在床身上,夹紧丝杆穿过液压夹紧油缸内孔,液压由丝杆连接左虎钳沿导轨左右移动,当左虎钳距离工件10-30MM时连接。
手按控制面板的钳紧或钳松按钳,使工件夹紧或松开。
张紧装置:
是由滑板座、滑板、丝杆等组成,当要将锯条张紧时,用扭力扳手按顺时针方向旋转可张紧锯条,处于工作状态。
如锯床处于长时间停机状态,扭力扳手向逆时针方向旋转锯条松开,松开锯条后可更换新锯条。
金属带锯床的工作原理
液压传动系统由泵、阀、油缸、油箱、管路等元辅件组成的液压回路,在电气控制下完成锯梁的升降,工件的夹紧。
通过调速阀可实行进给速度的无级调速,达到对不同材质工件的锯切需要。
电气控制系统由电气箱、控制箱、接线盒、行程开关、电磁铁等组成的控制回路,用来控制锯条的回转、锯梁的升降、工件的夹紧等,使之按一定的工作程序来实现正常切削循环。
润滑系统开车前必须按机床润滑部位(钢丝刷轴、蜗轮箱、主动轴承座、蜗杆轴承、升降油缸上下轴、活动虎钳滑动面夹紧丝杆)要求加油。
蜗轮箱内的蜗轮、蜗杆采用30号机油油浴润滑,由蜗轮箱上部的油塞孔注入,箱仙面备有油标,当锯梁位于最低位置时,油面应位于油标的上下限之间。
试用一个月后应换油,以后每隔3-6个月换油1次,蜗轮箱下部设有放油塞。
锯条传动安装在蜗轮箱上的电动机通过皮带轮,三角胶带驱动蜗轮箱内的蜗杆和蜗轮,带动主动轮旋转,再驱动绕在主动\被动轮缘上的锯条进行切削回转运动。
锯条进给运动由升降油缸和调速阀组成的液压循环系统,控制锯梁下降速度从而控制锯条的进给(无级调速)运动。
锯刷旋转在锯条出屑的地方,并随着锯条走锯的方向旋转,并由冷却泵供冷却液清洗,清除锯齿上的切屑。
冷却液在底座的右侧冷却切削液箱里,由水泵直接驱动供冷却液。
按紧停(停止)按钮,顺时针方向旋转,油泵电机工作,齿轮泵工作,油液经过滤网进入管路,调节溢流阀使系统工作压力达要求。
反之按钮向内压,所有电机停止工作。
工件夹紧按钳紧按钮,电磁阀工作,液压油进入夹油缸左边,右边液压油回油箱,左钳向工件夹紧。
锯梁下降按工作按钳,液压油通过电磁阀进入升降油缸有杆腔;
无杆腔液压油通过电磁阀,单向调速阀回油箱。
锯梁快降按下降按钮,液压通过电磁阀工作,油进入升降油缸有杆腔,无杆腔油通过电磁阀回油箱。
锯梁上升按上升按钮,液压油通过电磁阀进入升降油缸的无杆腔;
有杆腔油经过电磁阀回油箱。
工件松开按钳松按钮,液压油通过电磁阀进入夹紧油缸右边;
左边液压油能过电磁阀回油箱,左钳口向左运动工件松开。
系统的模拟输入输出模块,使锯削过程的监控具有广泛的意义,如:
只要增加锯条变形的反馈,即可对锯削速度进行自适应调整。
增加伺服阀,即可对锯削过程的速度和位置控制进行优化。
系统的管理功能使材料和工件的管理更方便。
系统的中文界面和实时的图形状态显示,使操作更友好更直观。
由于系统采用标准PC,使锯削的网络化管理更便捷。
金属带锯床的各个部分的设计
金属带锯床各个部件方案设计
张紧结构
张紧结构2种
方案一机械张紧方式
方案二液压张紧方式
方案比较液压张紧在液压系统停机等其他情况下有可能发生液压力不足的情况,但是它比较能实现全自动化。
机械张紧方式较为可靠,但是每次均需要人工的运作,比较麻烦。
经过综合考虑觉得采取方案二比较好。
减速箱设计
减速箱也有2种方案
方案一齿轮传动方式
方案二涡轮蜗杆传动方式
方案一这里选择的是三联滑移齿轮,实现高中低三种速度,以适应不同的金属切割要求。
首先分析齿轮传动的主要的特点:
(1)效率高在常用的机械传动中,以齿轮传动的效率为最高。
如一级圆柱齿轮传动的效率可以达到99%。
这对大功率传动是十分重要的,因为即使效率只提高1%,也是有很大的经济意义的。
(2)结构紧凑在同样的使用条件下,齿轮传动所需要的空间尺寸一般都是较小的。
工作可靠、寿命长设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮传动,工作十分可靠,寿命这也是其他机械传动所不能比拟的。
(3)传动比恒定传动比稳定往往是对传动性能的基本要求。
这也是齿轮传动得到广泛使用的重要原因。
方案二一级涡轮蜗杆传动
利用机械方式传递动力和运动的传动。
机械传动在机械工程中应用非常广泛,有多种形式,主要可分为两类:
①靠机件间的摩擦力传递动力和运动的摩擦传动,包括带传动、绳传动和摩擦轮传动等。
摩擦传动容易实现无级变速,大都能适应轴间距较大的传动场合,过载打滑还能起到缓冲和保护传动装置的作用,但这种传动一般不能用于大功率的场合,也不能保证准确的传动比。
②靠主动件与从动件啮合或借助中间件啮合传递动力或运动的啮合传动,包括齿轮传动、链传动、螺旋传动和谐波传动等。
啮合传动能够用于大功率的场合,传动比准确,但一般要求较高的制造精度和安装精度。
方案比较涡轮蜗杆传动在方案上是可行的,齿轮传动也是可行的,但是从上图可以看出齿轮传动的结构比较复杂,容易坏,且坏了不易维修,而且齿轮容易发生疲劳损坏,要经常更换,所以经综合比较决定采用涡轮蜗杆传动。
金属带锯床结构设计
总体思路:
通过对带锯床运动状况和加工情况的分析,首先分析带锯床的运动形式,总体的结构以及各主要部件的功能和必须要实现的操作,确定出大体的机构轮廓和大体零件的使用种类和数量,通过大体绘制三维零件图,然后进行装配,分析零件是否会产生运动干涉和尺寸的合理性以及是否能完成所要达到的锯切的操作,在分析机构的基础上,选择一种传动的机构,计算出传动部分的内部机构,这里我选择的是齿轮传动定,因为齿轮传动的机构有效率高,结构紧凑,传动比稳等优点。
对这些大体研究后,再绘制部分零件,重要部件以及总体装配的二维图。
在研究带锯床的结构中,我认为有四处部件的装配和联接的关系是带锯床机构重要部分,分别是:
(1)实现两锯轮中心距的可调性,即是保持主动轮固定,控制从动轮的可调性,通过对中心距的调节,不仅是装拆锯条的需要,还有就是调节锯条的张紧力,所以,这样的调节是精密调节,它对锯切的精度和锯条的寿命都是非常重要的。
(2)控制台虎钳的丝杆的双向性,以往见到的都是台虎钳的一端是固定的,通过控制另一端的台虎钳来夹紧,但是发现在相邻两次加工零件直径的差距越大,需要调节的台虎钳的行程就会越长,会花费很长的时间来调节夹紧,但是运用双向的台虎钳就会节省一半的时间,可以提高一定的效率。
(3)卧式带锯床两锯轮重量的支撑问题,一是通过液压机构实现整个工作部分绕整个转轴转动,还有就是在主动轮的下面安装一个特殊的支撑块,使其支撑块刚好可以安装在转轴上,保持整个工作部分的平衡。
(4)由于带锯床加工的金属多种多样,有有色金属,也有很多黑色金属,不同的金属需要不同
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