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1、本科論文目 錄摘 要IAbstractII引 言(或緒 言)11 石材工業(yè)31.1 設(shè)計(jì)背景31.2 石材品種分類31.2.1 大理石31.2.2 花崗巖31.2.3 人造石飾面板41.3 石材機(jī)械設(shè)備及工藝41.3.1 機(jī)械設(shè)備41.3.2 機(jī)械工藝41.4 石材市場(chǎng)發(fā)展前景51.5 石材工業(yè)與石材機(jī)械的發(fā)展52 多工作臺(tái)石材切機(jī)的總體概述62.1 主要參數(shù)62.2 控制系統(tǒng)62.3 設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作原理62.3.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)62.3.2 工作原理73 工作臺(tái)設(shè)計(jì)93.1 工作臺(tái)輸送帶的設(shè)計(jì)103.1.1 帶式輸送機(jī)特點(diǎn)103.1.2 減速器的選用103.1.3 輸送帶的選用113.2 回轉(zhuǎn)工
2、作臺(tái)齒輪系的設(shè)計(jì)計(jì)算123.2.1 齒輪副的設(shè)計(jì)123.2.2 內(nèi)齒圈的設(shè)計(jì)143.3 工作臺(tái)液壓缸設(shè)計(jì)163.3.1 液壓缸主要尺寸的確定164 縱橫向運(yùn)動(dòng)部分設(shè)計(jì)204.1 步進(jìn)電機(jī)的選擇計(jì)算204.2 橫向傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)204.2.1 橫向?qū)к壍慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)204.2.2 齒輪和齒條的設(shè)計(jì)214.3 機(jī)械手橫梁的效驗(yàn)214.4 縱向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)224.4.1 導(dǎo)軌支撐件設(shè)計(jì)224.4.2 縱向?qū)к壍脑O(shè)計(jì)225 安裝與保養(yǎng)245.1 安裝245.2 使用與保養(yǎng)24結(jié) 論25致 謝26參考文獻(xiàn)27摘 要石材工業(yè)近幾年在我國興起,但是現(xiàn)在加工石材的設(shè)備有著許多缺點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)我研究了多工作臺(tái)石
3、材切機(jī)。多工作臺(tái)石材切機(jī)相比于其它切機(jī)多了兩個(gè)工作臺(tái),采用行業(yè)常用的PLC控制系統(tǒng)。多工作臺(tái)的設(shè)計(jì)節(jié)省了人力也提高了工作效率。它主要由一個(gè)主工作臺(tái)、兩個(gè)輔助工作臺(tái)和切割系統(tǒng)構(gòu)成。由電機(jī)帶動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)鋸片轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行切割,升降系統(tǒng)是由液壓缸升降實(shí)現(xiàn),通過上料工作臺(tái)的激光掃描系統(tǒng)對(duì)板材進(jìn)行掃描,運(yùn)送到主工作臺(tái)進(jìn)行切割后輸送到卸料工作臺(tái)。整套系統(tǒng)有很好的切割性能和安全性能。本次主要設(shè)計(jì)了多工作臺(tái)石材切機(jī)的橫縱向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、切割手的升降系統(tǒng)等。此切機(jī)能夠加工最大板材尺寸是25002000100mm?;剞D(zhuǎn)工作臺(tái)能夠360旋轉(zhuǎn)。橫縱向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)功率為1.5kW。主電機(jī)功率為15kW,轉(zhuǎn)速100
4、0r/min。橫縱向運(yùn)動(dòng)距離約4500mm。關(guān)鍵詞:石材;加工;毛板;切割 AbstractThe stone industry has risen in China in recent years, but now the equipment for processing stone has many disadvantages. In this design, I researched the multi-table stone cutting machine. Compared with other cutting machines, the multi-table stone cutt
5、ing machine has two more working tables and adopts the PLC control system commonly used in the industry. The multi-table design saves manpower and improves work efficiency.It is mainly composed of a main worktable, two auxiliary worktables and a cutting system. The belt is driven by the motor to rea
6、lize the rotation of the saw blade for cutting. The lifting system is realized by the lifting and lowering of the hydraulic cylinder. The plate is scanned by the laser scanning system of the loading work table, transported to the main work table for cutting, and then transported to the discharge wor
7、k table . The whole system has very good cutting performance and safety performance. This time, we mainly designed the transverse and longitudinal motion system of the multi-table stone cutting machine, the rotary table, the lifting system of the cutting hand, etc. The maximum plate size that this m
8、achine can process is 2500 2000 100 mm. The rotary table can rotate 360 degrees. The motor power of the transverse and longitudinal motion system is 1.5kW. The power of the main motor is 15kW and the rotating speed is 1000r/min. Transverse and longitudinal movement distance is about 4500 mm.Keywords
9、: Stone;Process;Parent material;Cuttig引 言(或緒 言)在政府對(duì)石材開采的控制下,國內(nèi)石材開采正在向機(jī)械化開采發(fā)展。目前,我國獲得了許多石材加工技術(shù),例如高壓水射流切割技術(shù),CNC數(shù)控中心加工技術(shù),金剛石珠鋸加工技術(shù),金剛石圓鋸對(duì)切割技術(shù)以及金剛石圓鋸組合加工技術(shù)。由于外來文化的投入,使石材加工設(shè)備的成就水平也很大。應(yīng)用了許多石材加工設(shè)備。切割機(jī),破碎機(jī),自動(dòng)生產(chǎn)線,高壓水切割機(jī),雕刻機(jī)等已陸續(xù)推出,用于全國石材生產(chǎn)。中國石材工業(yè)的發(fā)展,在黨的改革開放政策的領(lǐng)導(dǎo)下,經(jīng)過二十多年的發(fā)展,形成了較為完整的中國石材工業(yè)體系,為中國石材工業(yè)未來的高層次發(fā)展產(chǎn)生了重
10、要的條件和基礎(chǔ)。近年來,石材工藝品在全世界越來越受歡迎,早在意大利19世紀(jì)便有石材工藝機(jī)械化,我國是在近幾年才興起的。剛開始加工石材時(shí),我國的設(shè)備上相比與國外還是有一些差距。但是隨著時(shí)間的推移,我國也研發(fā)出了許多加工機(jī)器,到現(xiàn)在已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)一體化操作,大大減輕了勞動(dòng)力,使我國在世界上于石材加工方面有一席之地。我國產(chǎn)出的產(chǎn)品已完全達(dá)到國家先進(jìn)水平,部分產(chǎn)品已達(dá)到世界先進(jìn)水平。中國石材生產(chǎn)規(guī)模迅速擴(kuò)大,產(chǎn)量大幅度增長,石材在國民經(jīng)濟(jì)中的地位不斷提高。2002年全國石材產(chǎn)量達(dá)到1.8億m2,是1990年全國石材產(chǎn)量的7.2倍。隨著石材生產(chǎn)與應(yīng)用的擴(kuò)大,以及我國石材國際貿(mào)易與交往活動(dòng)的不斷增長,中
11、國石材市場(chǎng)發(fā)展建設(shè)取得了顯著進(jìn)步,成為中國石材工業(yè)發(fā)展的重要特色之一,逐步進(jìn)入規(guī)范化,高檔次,多功能的發(fā)展階段。例如:新建的北京西聯(lián)國際石材交易市場(chǎng),南安水頭中國石材城,上海同福和恒大石材市場(chǎng)、浙江石材市場(chǎng),杭州下沙石材市場(chǎng),大連石材市場(chǎng),萊州石材工貿(mào)城等,各項(xiàng)設(shè)施及服務(wù)功能都有顯著進(jìn)步與發(fā)展,成為開展國內(nèi)外石材專業(yè)活動(dòng)的重要場(chǎng)所16。本次設(shè)計(jì)的多工作臺(tái)石材切機(jī)結(jié)合了國內(nèi)外同類產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì),根據(jù)我國的實(shí)際生產(chǎn)情況和現(xiàn)有技術(shù)水平,本著高精度,高產(chǎn)量的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。它用于切割大理石板材和一些其他石材類型的板材。在整個(gè)過程中,數(shù)控裝置提供全自動(dòng)控制。自動(dòng)強(qiáng)度高。該裝置還具有結(jié)構(gòu)合理,安裝維護(hù)方便,機(jī)器
12、精度高,噪音低等優(yōu)點(diǎn)。1 石材工業(yè)1.1 設(shè)計(jì)背景我國在剛開始著手石材工藝時(shí)采用了大量人工工作方式去加工石材,人們需要手工打磨石材,鋸石材,手鑿石材,這加大了人工勞動(dòng)力,也加大了成本,隨著多工作臺(tái)石材切機(jī)的發(fā)明,我國在制作石材方面已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化,數(shù)字化,大大減輕了人力與成本。大理石和花崗巖不可否認(rèn),已成為永恒的裝飾材料和高檔建筑的重要標(biāo)志。因此,石材生產(chǎn)與貿(mào)易出現(xiàn)了空前的發(fā)展。面對(duì)世界石材市場(chǎng)的旺盛需求,我國石材出口的日益俱增,可見其前景大為可觀。本設(shè)計(jì)的多工作臺(tái)石材切機(jī)是根據(jù)我國的實(shí)際生產(chǎn)情況,該機(jī)構(gòu)在整體上采用了PLC對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制,實(shí)現(xiàn)了大梁的橫向和縱向運(yùn)動(dòng),掃描的過程選用紅外發(fā)
13、射對(duì)管作為傳感器對(duì)廓形進(jìn)行檢測(cè),本著高精度、高效率的原則設(shè)計(jì)的。1.2 石材品種分類1.2.1 大理石(1) 形成過程大理石是由地殼的原始巖石在高溫高壓作用下形成的變質(zhì)巖。(2) 主要分類根據(jù)大理石的種類,命名原理是不同的。 有些以它們的起源和顏色命名,例如丹東綠和瓷磚紅。 裝飾性大理石還需要可用于建筑物不同部分的多種變體和顏色,因?yàn)楝F(xiàn)代建筑是豐富多彩且不斷變化的。1.2.2 花崗巖俗稱麻石,它是一種堅(jiān)硬的天然石材。 拋光后,它是明亮的。 它具有質(zhì)地牢固,抗壓縮,抗彎曲,耐腐蝕,強(qiáng)度高等特點(diǎn)。 它可以用于高級(jí)酒店,旅館,飯店,飯店和住宅商店中以增加風(fēng)格。(1) 崗巖荒料花崗巖屬于巖漿巖。 經(jīng)過
14、加工和拋光后,形成具有不同顏色陰影的斑駁圖案。 圖案具有細(xì)小顆粒,繁星點(diǎn)點(diǎn)的云母黑點(diǎn)和閃閃發(fā)光的海水晶。 由于沒有像大理石這樣的圓形圖案,因此花崗巖和大理石相對(duì)容易區(qū)分。(2) 花崗巖石板材花崗巖飾面板以其質(zhì)堅(jiān)耐腐、美觀大方、高雅大方的氣質(zhì)贏得人們的青睞。1.2.3 人造石飾面板天然石材由于較受自然環(huán)境控制,在開采鑲嵌及運(yùn)輸上也有一定的限制,因此,鑒于產(chǎn)品受歡迎程度與日俱增,人造飾面板正成為裝飾領(lǐng)域的一代新秀。(1) 酯型人造大理石飾面板前文提及有關(guān)聚酯型人造大理石特性,聚酯劑的使用能令產(chǎn)品增加表面光潔及硬度,在公共場(chǎng)所如銀行、酒店、賓館、商業(yè)機(jī)構(gòu)、大廈等使用更能增添氣派。 (2) 水泥結(jié)晶仿
15、大理石飾面板 是以高級(jí)水泥為主要原料,加入顏料、耐磨劑及適量品種經(jīng)加工而成的。其抗壓、抗折、耐磨等技術(shù)性能均與天然大理石相當(dāng),色彩更均勻一致,施工時(shí)只需加水浸濕,再以水泥砂漿或膠粘劑粘貼。適用于室內(nèi)外建筑物的飾面。1.3 石材機(jī)械設(shè)備及工藝1.3.1 機(jī)械設(shè)備意大利以世界石材王國而聞名于世,它不單有多種優(yōu)質(zhì)石材、經(jīng)驗(yàn)與人才,最重要的是還生產(chǎn)出各種各樣世界一流的石材機(jī)械。這些機(jī)械包括:圓柱線鋸機(jī)、大型切片割機(jī)、羅坑機(jī)、板材磨光機(jī)、圓柱磨光機(jī)、雕刻機(jī)。而自動(dòng)加工線則包括:大理石、花崗石全自動(dòng)加工線,其構(gòu)成設(shè)備有框架鋸機(jī)、拋光機(jī)、橋式切割機(jī)等。大理石磚和花崗石磚全自動(dòng)加工線,其構(gòu)成設(shè)備有:整塊切割機(jī)
16、、找平機(jī)、拋光機(jī)、斜切機(jī)、精加工線等。值得一提的是有一種帶金剛石鋸條的數(shù)控成型機(jī),它不僅能夠以不同的半徑進(jìn)行數(shù)種曲線切割,也可以加工各種圓形或錐形材料,后者顯然是近幾年才有的新作。1.3.2 機(jī)械工藝要說道像花邊那樣的織細(xì)鑲嵌和鏤空加工就不得不提到另一種完全革新了的加工工藝:水力切割板材工藝(WATER-JET CUTTING),用這種新工藝可以自動(dòng)加工所有幾何形狀、相當(dāng)復(fù)雜、厚度極小的材料。令人難以置信的是,現(xiàn)在連精度很高的淺浮雕都可以實(shí)現(xiàn),這種成就的取得主要?dú)w功于特殊電腦控制的縮放儀中采用的鐳射技術(shù),可算是一個(gè)全自動(dòng)的、有多種應(yīng)用的機(jī)器人。其中,意大利石材機(jī)械制造商貝得力尼公司更研制出一個(gè)
17、系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)械,它可以把天然石材大批量的生產(chǎn)。各類不同的荒料,經(jīng)過雙向切機(jī)、粗磨定厚機(jī)、細(xì)磨拋光機(jī)及倒棱機(jī)等加工后,其公差可控制在十分之一毫米內(nèi)。此外,按照最佳的使用方法,就算是很小、很瑣碎的荒料也可以制成標(biāo)準(zhǔn)的板材,供各種公共場(chǎng)所、一般居民的墻及地面鋪設(shè)使用,毫無浪費(fèi)。1.4 石材市場(chǎng)發(fā)展前景如今,越來越多的人提倡家居裝飾中的自然元素。因此,天然石材已大量進(jìn)入建筑裝飾行業(yè)。然而,天然寶石具有某些實(shí)際的局限性,具有諸如難以開采,非環(huán)境保護(hù),輻射和色差之類的缺陷,這些缺陷與當(dāng)前關(guān)于“環(huán)境保護(hù)”和“低碳”壽命的主張相矛盾。隨著房屋/環(huán)境工程發(fā)展到中高級(jí)等級(jí),對(duì)一些石材家具提出了新的要求。主要由金
18、剛石線鋸,帶鋸和鉆頭打磨工具組成的加工設(shè)備,結(jié)合高科技的計(jì)算機(jī)控制技術(shù),可以完美地滿足這一要求。1.5 石材工業(yè)與石材機(jī)械的發(fā)展中國的石材行業(yè)在世界上享有很高的聲譽(yù),“四大專業(yè)”榮譽(yù)是當(dāng)之無愧的。一個(gè)是擁有大量石材資源的國家。其次,它是一家大型石材生產(chǎn)商。第三,它是一個(gè)巨大的石材消費(fèi)國。第四,它是一個(gè)大出口國。盡管石材業(yè)取得了令人矚目的成就,但也有必要明確認(rèn)識(shí)到一系列問題以及中國加入WTO的影響?,F(xiàn)在的關(guān)鍵問題是如何從一個(gè)大石頭國家轉(zhuǎn)移到一個(gè)大石頭國家。為此,您需要認(rèn)真研究,采取相應(yīng)措施。其次,它打破了自我標(biāo)榜的大門,走了共同繁榮的道路(以防止單個(gè)公司在競(jìng)爭中相互殘殺)。為進(jìn)一步加強(qiáng)民族聯(lián)盟,
19、在短時(shí)間內(nèi)迅速發(fā)展實(shí)力。在那之后,我們將能夠承受外國石材產(chǎn)品的沖擊。2 多工作臺(tái)石材切機(jī)的總體概述2.1 主要參數(shù)此次設(shè)計(jì)的多工作臺(tái)石材切割機(jī)是參照國內(nèi)外同類產(chǎn)品,在現(xiàn)有切割機(jī)的基礎(chǔ)上,揚(yáng)長避短而設(shè)計(jì)出來的。該機(jī)采用大梁位移定位,電腦控制,有操作簡便、切割精度高、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。增加多工作臺(tái),可以減少裝卸的時(shí)間,提高工作效率。機(jī)構(gòu)基本上與其它切割機(jī)相差不大,不同之處在于增加了上料工作臺(tái)、卸料工作臺(tái),強(qiáng)度高,加工性能好。主要參數(shù)數(shù)據(jù)如下表:表2.1 切機(jī)主要參數(shù)鋸片直徑400mmX方向切割行程4100mmY方向切割行程5100mmZ方向切割行程200mm最大切割厚度100mm主軸轉(zhuǎn)速1000r/
20、min主電動(dòng)機(jī)功率15kW橫向電動(dòng)機(jī)功率1.5kW縱向電動(dòng)機(jī)功率1.5kW重量約5500Kg2.2 控制系統(tǒng)從技術(shù)上講,采用行業(yè)常用的PLC控制系統(tǒng)。PLC已成為工業(yè)設(shè)備的重要控制方法??删幊踢壿嬁刂破鳎≒LC)有自動(dòng)控制技術(shù),并具有以自然語言編程的微處理器作為核心。新一代設(shè)備盡管具有許多特性,但它們的操作模式與微型計(jì)算機(jī)有很大不同,并且具有特定的特性。 PLC的CPU無法并行執(zhí)行多項(xiàng)操作。由于分時(shí)操作的原理,一次只能執(zhí)行一項(xiàng)操作。隨著時(shí)間的流逝,這些操作會(huì)陸續(xù)執(zhí)行。此時(shí)間共享過程稱為程序CPU掃描。2.3 設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作原理2.3.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)機(jī)器整個(gè)結(jié)構(gòu)的主要部分是混凝土基礎(chǔ),垂直導(dǎo)軌支撐
21、,橫梁,橫梁支撐,切割頭,旋轉(zhuǎn)工作臺(tái),進(jìn)給工作臺(tái),真空吸盤等。基礎(chǔ)螺栓安裝在混凝土基礎(chǔ)上,大梁內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)與垂直導(dǎo)軌匹配的滾子。電動(dòng)機(jī)軸的延伸端位于支撐件的內(nèi)部,并與齒條嚙合,以提供齒輪和齒條機(jī)構(gòu),該齒輪和齒條機(jī)構(gòu)通過延伸軸連接到相對(duì)的橫梁。大梁支架和大梁用螺栓連接。給定石材加工機(jī)械設(shè)計(jì)的特定要求,使用此導(dǎo)軌既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用。由于外形大,結(jié)構(gòu)簡單,是鑄造而成?;烙蒆T300材料制成,靜態(tài)滑道及其支撐件由HT200材料制成,因?yàn)榛佬枰愣ǖ倪\(yùn)動(dòng)精度和耐磨性。大梁帶有與行進(jìn)導(dǎo)軌匹配的行進(jìn)導(dǎo)軌。動(dòng)導(dǎo)軌與溜板鑄為一體。側(cè)板與導(dǎo)向柱外套鑄為一體,液壓缸用螺栓固定在側(cè)板上,側(cè)板用螺栓與溜板固定在一體。導(dǎo)向
22、柱的兩端分別與上下托板相連。下托板與主軸外套鑄為一體。控制箱安裝在大梁支撐件上,隨大梁的移動(dòng)而移動(dòng),便于操作。電源箱安裝在大梁的右端。工作臺(tái)是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的機(jī)構(gòu),它是由鑄造而成,是石材加工生產(chǎn)線上的重要輔助設(shè)備。該機(jī)工作簡圖如下:圖2.1 多工作臺(tái)石材切機(jī)工作臺(tái)工作簡圖2.3.2 工作原理多工作臺(tái)石材切機(jī)的工作原理請(qǐng)看圖2.2板材切割流程圖。上料工作臺(tái)復(fù)位,紅外線掃描儀對(duì)板材進(jìn)行掃描,將圖形輸入計(jì)算機(jī)中,采用優(yōu)化軟件對(duì)板材進(jìn)行優(yōu)化下料排板。板材裝載到上料工作臺(tái)上。排板后上料工作臺(tái)開始在鋼軌上運(yùn)動(dòng),把排板后的板材送到主工作臺(tái)上。板材傳送至主工作臺(tái)之后,啟動(dòng)金剛石鋸片主電機(jī)開始進(jìn)行橫向切割,板材被
23、橫向切成條狀。主工作臺(tái)旋轉(zhuǎn),金剛石鋸片對(duì)板材進(jìn)行縱向切割。切割完成后工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)復(fù)位。卸料工作臺(tái)靠近主工作臺(tái),傳送帶啟動(dòng),卸下切好的成品板材圖2.2 板材切割流程圖機(jī)器運(yùn)行時(shí),主電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)通過皮帶輪將動(dòng)力傳遞到主軸,皮帶輪帶動(dòng)鋸片高速切割工作臺(tái)工件。 X方向進(jìn)給的運(yùn)動(dòng)是通過電機(jī)與齒條嚙合來驅(qū)動(dòng)的,以驅(qū)動(dòng)橫梁并前后移動(dòng)縱向?qū)к?。在Y方向上,電動(dòng)機(jī)將齒輪與齒條嚙合,以移動(dòng)切割頭。 Z方向的移動(dòng)是通過液壓泵上下移動(dòng)液壓缸來實(shí)現(xiàn)的。工作臺(tái)可以360轉(zhuǎn)動(dòng)。整個(gè)機(jī)器在PLC的控制下進(jìn)行的移動(dòng),能夠自動(dòng)并且連續(xù)加工工件。電機(jī)帶動(dòng)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng),皮帶輪通過v型帶帶動(dòng)小皮帶輪,再通過鋸片軸帶動(dòng)鋸片轉(zhuǎn)動(dòng),完成切割運(yùn)動(dòng)
24、。3 工作臺(tái)設(shè)計(jì)本機(jī)型與傳統(tǒng)的橋式切機(jī)最大的不同之處在于為了顯著提高生產(chǎn)率,由傳統(tǒng)的一個(gè)工作臺(tái)改進(jìn)為三個(gè)工作臺(tái)如圖3.1總外觀圖所示,實(shí)現(xiàn)石材切割的主工作臺(tái)1,上料工作臺(tái)2,卸料工作臺(tái)3。1上料工作臺(tái) 2主工作臺(tái) 3卸料工作臺(tái)圖3.1 總外觀圖之所以本機(jī)型能夠顯著提高生產(chǎn)率,因?yàn)閭鹘y(tǒng)的橋式切機(jī)在一個(gè)工作臺(tái)上實(shí)現(xiàn)裝料,安裝,切割,卸料,且工件都由手工裝卸,既耗費(fèi)人力又浪費(fèi)時(shí)間,改進(jìn)為多工作臺(tái)之后,切割一塊板材的同時(shí)可以裝載下一塊板材,實(shí)現(xiàn)連續(xù)加工,節(jié)省了大量人力和時(shí)間。工作臺(tái)2是具有回轉(zhuǎn)功能的主工作臺(tái),上部可以旋轉(zhuǎn)。工作臺(tái)2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù):工作臺(tái)尺寸:420038001616mm最大負(fù)載:60
25、0kg最大板材規(guī)格:25002000100mm傳送帶電機(jī)功率:0.75 kW液壓馬達(dá)功率:2.5kW工作臺(tái)1大大節(jié)省了人力且提高了生產(chǎn)效率,工作臺(tái)基體采用鑄鐵制造而成,工作表面也是傳送帶,作用是上料時(shí)將板材傳送到主工作臺(tái)上,工作臺(tái)基體下部設(shè)有滾輪和導(dǎo)軌,在上料時(shí)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)2貼近主工作臺(tái)。工作臺(tái)3的結(jié)構(gòu)較為簡單,只需實(shí)現(xiàn)板材加工完成之后的卸料過程。3.1 工作臺(tái)輸送帶的設(shè)計(jì)3.1.1 帶式輸送機(jī)特點(diǎn)(1) 結(jié)構(gòu)簡單帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)由幾個(gè)大部件組成,例如傳動(dòng)輥,重定向輥,惰輪或非輥?zhàn)硬考?,?qū)動(dòng)器,傳送帶。我們可以使用10多種不同的零件,以標(biāo)準(zhǔn)化的方式制造它們。 (2) 物料運(yùn)輸范圍廣可以根據(jù)需要制
26、造各種散裝材料和塊狀材料??梢赃\(yùn)輸化學(xué)藥品,熟料和混凝土。(3) 運(yùn)輸能力大流量每小時(shí)可以從幾公斤到數(shù)千噸不等,并且是連續(xù)不斷的。這是其他交通工具所無法企及的。(4) 運(yùn)距長一臺(tái)機(jī)器的長度在國外非常受歡迎,可以達(dá)到10多公里。在此過程中無需任何轉(zhuǎn)移點(diǎn)。(5) 對(duì)生產(chǎn)線適應(yīng)性強(qiáng)現(xiàn)代的帶式輸送機(jī)已經(jīng)從槽式發(fā)展到圓形管式。因此需要大量的基本建設(shè)投資來修復(fù)隧道和橋梁。(6) 物料的裝卸非常方便帶式輸送機(jī)可以根據(jù)工藝流程的要求隨時(shí)進(jìn)行裝卸。(7) 高可靠性由于運(yùn)動(dòng)部件的結(jié)構(gòu)和重量減輕,只要不損壞傳送帶,傳送帶的使用壽命為10年,如果防銹性良好,則金屬結(jié)構(gòu)部件也可以使用數(shù)十年。3.1.2 減速器的選用所選
27、電機(jī)的型號(hào)為Y90S-6,額定功率0.75kW,其輸入轉(zhuǎn)速n1=910r/min傳送帶輸送速度0.8m/s,因此主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n=60v/D=79.6r/min輸出轉(zhuǎn)矩T=95501030.75/910=7.871 Nmm(1) 確定公稱傳動(dòng)比:i=n1/n2=910/79.6=11.43,由機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)表19-41取公稱傳動(dòng)比i0=12.5(2) 選類型v=D1n/60=0.0879.6/60=0.33m/s5m/s因此選用蝸桿下置式減速器,用風(fēng)扇冷卻。(3) 根據(jù)機(jī)械強(qiáng)度和熱極限強(qiáng)度選型號(hào)由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表19-16可知,帶式輸送機(jī)載荷為中等沖擊載荷(本節(jié)下面提到的表、圖、式都為機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中
28、內(nèi)容)由表19-43查得工況系數(shù)為Ka=1.2由圖19-6查得啟動(dòng)頻率系數(shù)K4=1由圖19-4可知,當(dāng)負(fù)載率JC(1h內(nèi)作用時(shí)間/60100%)為20%時(shí),負(fù)荷率系數(shù)K2=0.6由圖19-5知,環(huán)境溫度系數(shù)K3=1.0由表19-44知,型式系數(shù)K5=1由圖19-7知,初估中心距a=100225mm時(shí),冷卻方式系數(shù)K6=1.59由式19-8知,機(jī)械強(qiáng)度為TKaK4=7.871 1.21=9.45 Nmm由式19-9知,熱極限強(qiáng)度為TK2K3K4K6=7.8710.61.011.59=7.5 Nmm在表19-41中,根據(jù)i=12.5,n=1000r/min及機(jī)械強(qiáng)度值、熱極限強(qiáng)度值選用中心距a=8
29、0mm的錐面包絡(luò)圓柱蝸桿減速器,代號(hào)為KWU80-12.5-IF 3.1.3 輸送帶的選用 在輸送機(jī)的工作過程中,輸送帶既是軸承部件又是牽引部件。傳送帶需要具有一定的承載能力和足夠的拉伸強(qiáng)度。頂部涂層橡膠層通常較厚,它是傳送帶的支撐表面,并與物料直接接觸,容易受到物料的撞擊和磨損。下蓋板橡膠是傳送帶與支撐輥接觸的一側(cè),主要處于壓力下,如下圖所示。減少沿著惰輪行駛時(shí)傳送帶的壓下阻力。底涂層粘合劑通常很薄。側(cè)面覆蓋膠的功能是當(dāng)傳送帶脫落且側(cè)面與框架碰撞時(shí)。防止機(jī)械損壞。如圖3.2輸送帶的結(jié)構(gòu)所示。1上覆蓋膠 ; 2邊條膠 ; 3下覆蓋膠 ; 4帶芯圖3.2 輸送帶的結(jié)構(gòu)3.2 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)齒輪系的設(shè)
30、計(jì)計(jì)算3.2.1 齒輪副的設(shè)計(jì)已知液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速n=1500r/min,工作臺(tái)轉(zhuǎn)速范圍為2050 r/min選用45鋼制成的齒輪,調(diào)質(zhì)處理,齒面硬度230250HBS齒輪軸采用40Cr。柱塞馬達(dá)選用2.5MCM14-1B型斜盤式軸向柱塞馬達(dá),參考資料取齒輪1分度圓直徑為100mm,齒輪2的分度圓直徑為480mm,即:d1=100mm; d2=480mm;中心距:a(d1+d2)/2 3-1a(100+480)/2290mm;估算模數(shù):m(0.0070.02)a 3-2m(0.0070.02)2902.035.8mm;由機(jī)械師手冊(cè)表14-2取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m3mm;則齒輪的齒數(shù)為: Zd/m 3-3Z1
31、100/333Z2480/3160則齒輪頂圓直徑為:da=m(z+2) 3-4da1d1+2ha*m100+21.03106mm;da2d2+2ha*m480+21.03486mm;齒輪根圓直徑為:df=m(z-2.5) 3-5 df1= d12(ha*+c*)m1002(1.0+0.25)3=92.5mm; Df2= d22(ha*+c*)m4802(1.0+0.25)33-2=472.5mm; 因齒輪為開式齒輪,故取a=b/a0.3,則:b=aa 3-6 baa0.3290=87mm 圓整并取標(biāo)準(zhǔn)值,取b=85mm;即齒寬b285mm;b1b2(510) 3-7取b190mm;齒輪軸與大齒
32、輪的設(shè)計(jì):大齒輪選用鍛鋼制造成的腹板式結(jié)構(gòu)的齒輪。參考國內(nèi)外同類產(chǎn)品取齒輪軸上齒輪分度圓直徑為: d3140mm;大齒輪的分度圓直徑為: d4600mm;中心距:a=(d1+d2)/2 3-8a(d3+d4)/2(140+600)/2370mm;估算模數(shù):m=(0.0070.02)a 3-9m(0.0070.02)370m2.597.4mm;由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m4mm;則齒輪的齒數(shù)為:Z=d/m 3-10 Z3d3/m140/435Z4d4/m600/4150;則齒輪頂圓直徑為: da3d3+2ha*m140+21.04148mm; da4d4+2ha*m600+21.04608mm;齒
33、輪根圓直徑為: df3= d32(ha*+c*)m1402(1.0+0.25)4 =130mm; df4= d42(ha*+c*)m6002(1.0+0.25)4 =590mm;因齒輪為開式齒輪,故取a=b/a0.3,則: baa0.3370=111mm;圓整并取標(biāo)準(zhǔn)值,取b=110mm;即齒寬b4110mm;b3b4(510)取b3115mm; 3.2.2 內(nèi)齒圈的設(shè)計(jì)選用45號(hào)鋼正火處理,齒面硬度160185HBS m4mm,20;內(nèi)齒圈的分度圓直徑為: D51340mm;Z5d5/m1340/4335齒頂高h(yuǎn)aha*m 3-11ha1.044mm; 齒根高h(yuǎn)f(ha*+c*)m 3-12
34、hf(1.0+0.25)4 5mm;則內(nèi)齒圈齒頂圓直徑為:dad2ha*m134021.041332mm;內(nèi)齒圈齒根圓直徑為: df= d+2(ha*+c*)m1060+2(1.0+0.25)4 =1350mm;傳動(dòng)比計(jì)算:i12=160/33=4.8 i34=150/35=4.29 i45=265/150=1.77 i=4.84.291.77=36.44工作臺(tái)實(shí)際回轉(zhuǎn)速度n=n馬達(dá) /i =41.16r/min因工作臺(tái)的轉(zhuǎn)速較低,因此齒輪副的潤滑方式選用脂潤滑,定期加潤滑脂。工作臺(tái)齒輪上鍵的校核: 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)按擠壓強(qiáng)度校核: 3-13齒輪4的鍵dh=8016,長為L80mm,則ILb8
35、02852mm, T9550103 14489.7Nmm0.87Mpa;查表21.33,40Mpa,使用安全。工作臺(tái)中軸的安全校核:分析軸的受載和應(yīng)力情況,只受扭矩的作用,軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 3-14式中:扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力,MPa;T-軸所受的轉(zhuǎn)矩,Nmm;W軸的抗扭截面系數(shù),mm3;n軸的轉(zhuǎn)速,r/min;P軸傳遞的功率,kW;d計(jì)算截面處軸的直徑,mm;許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力,MPa。經(jīng)計(jì)算=40Mpa90Mpa,合格3.3 工作臺(tái)液壓缸設(shè)計(jì)3.3.1 液壓缸主要尺寸的確定(1) 確定工作壓力p。根據(jù)負(fù)載大小和機(jī)器類型先確定工作壓力P。參考液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)中表2-1得知工作壓力為3MPa。(2) 液
36、壓缸內(nèi)徑D和活塞桿的直徑d。因翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)最大負(fù)載為600kg,再加上自身重量,取其最大負(fù)重量為1000kg,即最大負(fù)載為10000N。參閱液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)活塞桿材料選擇45號(hào)鋼,采用表面硬化處理,高頻淬火,硬化層深0.051mm,硬度值達(dá)到4555HRC。表面鍍硬鉻,厚度1525mm?;钊麠U外徑公差取f7f9,直線度誤差0.02mm/100mm,表面粗糙度Ra為0.30.4m。材質(zhì)為45號(hào)無縫鋼管。 通過淬火和回火,硬度達(dá)到241285HBS。缸筒內(nèi)表面的粗糙度為0.10.4m,液壓缸內(nèi)徑的錐度和橢圓形狀的誤差應(yīng)較小。等于直徑公差的一半。 彎曲長度為500毫米,長度為0.03毫米或更短。該
37、長度為直徑100mm且小于等于0.04mm。 內(nèi)孔中心與缸體上的螺釘之間的差異,程度可以是0.02-0.05mm。參閱液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)表22,取液壓缸背壓值為1 Mpa,cm為0.95,考慮到快進(jìn)和快退速度相等,取dD為0.7。將上述數(shù)據(jù)代入到式:D=- 3-15得:D=7.3410-2m根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)表24,將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑D80mm;活塞桿直徑d,按dD0.7及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)表25活塞桿直徑系列取d56mm。對(duì)于選定的液壓缸內(nèi)徑D,應(yīng)檢查最小穩(wěn)定速度,確保液壓氣缸節(jié)氣門的有效工作面積A必須大于最小有效面積,以確保最小的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。Amin,即AAminAmi
38、n式中qmin流量閥的最小穩(wěn)定流量,一般從選定流量閥的產(chǎn)品樣本中查得; vmin-液壓缸的最小速度,由設(shè)計(jì)要求給出當(dāng)液壓缸節(jié)流腔的有效工作面積A不大于所計(jì)算的最小有效面積時(shí),表示液壓缸不能保證最小穩(wěn)定速度,此時(shí)增加液壓缸的內(nèi)徑。 則Acm210 cm2 其中qmin是產(chǎn)品樣品中包含的GE系列調(diào)速閥AQF3-E10B的最小穩(wěn)定流量為0.05L / min。在這種設(shè)計(jì)中,速度控制閥安裝在回油路徑中,因此應(yīng)選取液壓缸有桿腔的實(shí)際面積,即A25.6 cm2不能滿足液壓缸能達(dá)到所需低速。(3) 液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算壁厚根據(jù)薄壁圓筒公式計(jì)算 3-16式中 液壓缸壁厚(m); D液壓缸內(nèi)徑(m);py試驗(yàn)
39、壓力,一般取最大工作壓力的(1.251.5)倍(Mpa);缸筒材料的許用應(yīng)力。其值為:鍛鋼:110120 MPa;無縫鋼管:100110 MPa;高強(qiáng)度鑄鐵:60 MPa;灰鑄鐵:25 MPa。按經(jīng)驗(yàn)取液壓缸壁厚10mm,按上式校核: 10mm1.8mm安全。 則液壓缸缸體外徑D1為 D1=D280+210100mm。 (4) 液壓缸工作行程的確定根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)表26中的系列尺寸來選取實(shí)際工作最大行程為680mm,標(biāo)準(zhǔn)取液壓缸工作行程為700mm。(5) 缸蓋厚度的確定有孔時(shí) t 0.433D2 3-17無孔時(shí) t 0.433 D2 3-18式中 t 缸蓋有效厚度(m); D2缸蓋止
40、口內(nèi)徑(m); D0缸蓋孔的直徑(m)。故經(jīng)計(jì)算可知: 有孔時(shí) t 0.433D20.433807.35mm 無孔時(shí) t 0.433 D20.43380 13.42mm 式中D2近似取作以內(nèi)徑80mm。 有孔時(shí) t10mm; 無孔時(shí) t15mm;(6) 最小導(dǎo)向長度的確定最小導(dǎo)向長度H: H 3-19式中 L液壓缸的最大行程; D液壓缸的內(nèi)徑。故 H 75mm;活塞的寬度B一般取B(0.61.0)D;即B(0.61.0)D(0.61.0)804880mm;取B50mm;缸蓋滑動(dòng)支承面的長度l1,根據(jù)液壓缸內(nèi)徑D而定:當(dāng)D80mm時(shí),取l1(0.61.0)D;當(dāng)D80mm時(shí),取l1(0.61.0
41、)d。取l150mm;為保證最小導(dǎo)向長度H,若過分增大l1和B都是不適宜的,可在缸蓋與活塞之間增加一隔套K來增加H的值。隔套的長度C由需要的最小導(dǎo)向長度H決定,即 CH(l1B)不使用隔套。(7) 缸體長度的確定通常,液壓缸的缸體的長度不應(yīng)超過內(nèi)徑的20-30倍。則缸體的長度 S700+50750mm;4 縱橫向運(yùn)動(dòng)部分設(shè)計(jì)4.1 步進(jìn)電機(jī)的選擇(1) 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)步進(jìn)電機(jī)選擇當(dāng)工件的切削厚度為20mm時(shí),切削厚度變化時(shí)進(jìn)給速度選擇為13m / min,進(jìn)給速度計(jì)算為切削表面的1mm2 / min,進(jìn)給速度的變化是PLC控制步進(jìn)電機(jī)的脈沖。由數(shù)字控制。因此,它適用于切割不同厚度的板。,結(jié)合實(shí)際
42、情況選擇反應(yīng)步進(jìn)電機(jī)200BF001。其相關(guān)參數(shù)如表4.1反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)200BF001技術(shù)參數(shù)所示:表4.1 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)200BF001技術(shù)參數(shù)電壓24V相數(shù)5相電流4A最大靜轉(zhuǎn)距14.7Nm空載起動(dòng)頻率1300步/s空載運(yùn)行頻率11000步/s電感56.5mH分配方式5相10拍外型尺寸20093,28質(zhì)量16Kg轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量1293.6105Kgmm2 步距角0.16(2) 縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)步進(jìn)電機(jī)選擇由于縱向沒有切割的影響,所需的的驅(qū)動(dòng)力小于橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)??紤]到相差不是很大,縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)也選用200BF001型步進(jìn)電機(jī)。4.2 橫向傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.2.1 橫向?qū)к壍慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)橫向?qū)к壊?/p>
43、用雙V型導(dǎo)軌的組合。這種組合有以下幾個(gè)特點(diǎn):(1)不需鑲條調(diào)整間隙,導(dǎo)向精度高。(2) 加工和裝配都比較簡便。由于外形大,結(jié)構(gòu)簡單,是鑄造而成。滑道由HT200材料制成,靜態(tài)滑道及其支撐件由HT200材料制成,因?yàn)榛佬枰愣ǖ倪\(yùn)動(dòng)精度和耐磨性。將接觸面研磨至0.32m的粗糙度。兩個(gè)滑道的平行度達(dá)到0.95 mm。4.2.2 齒輪和齒條的設(shè)計(jì)(1) 齒輪的設(shè)計(jì)選用45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì)處理,齒面硬度217255HBS。鍛造制成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪。與齒輪配合的軸的直徑為24mm,由機(jī)械設(shè)計(jì)可得:齒輪內(nèi)徑d =24mm , 取模數(shù)mn=2mm,齒數(shù)Z=40,mn=2mm齒寬B=50mm,Z=40則分度圓直徑
44、d1=mnZ=240=80mm 齒頂圓直徑 da1=d1+2ha*mnn=80+21.02=84mm 齒根圓直徑 df1=d12 (ha*+C*)mn=802(1.0+0.25)2=75mm 齒輪精度選8級(jí)(2) 齒條的設(shè)計(jì)選用45號(hào)鋼,正火處理,齒面硬度162185HBS。m = mn = 2mm,=20齒頂高 h= h*m = 2mm, 齒根高 hf=(h*+C*)m=1.252=2.5mm齒全高 h= h+ hf =4.5mm4.3 機(jī)械手橫梁的效驗(yàn)機(jī)械手橫梁上所承受的載荷為液壓缸和真空吸盤組件以及被提升的石材的重量,其中液壓缸總重約為300N,真空吸盤組件自重約為50N,所提升的板材的
45、最大重量Mmax=LmaxWmaxHmax=2.6103kg/m32000mm200mm40mm=41.6kg,約合416N。因此F=300+50+416=766N。橫梁所使用的材料為45#鋼,因橫梁是焊接件,受載最易發(fā)生斷裂處是焊縫,所以焊縫的校核合格即可。由機(jī)械設(shè)計(jì)表7-2可知,此處焊縫承載情況應(yīng)用的強(qiáng)度條件式為 4-1其中為剪切應(yīng)力,為焊縫的寬度,l為焊縫的長度, 為許用應(yīng)力因此經(jīng)校核,橫梁強(qiáng)度合格。4.4 縱向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.4.1 導(dǎo)軌支撐件設(shè)計(jì)選用HT200材料。由于受力較大,所以在支承件兩側(cè)都加設(shè)了加強(qiáng)筋,防止其變形。兩個(gè)導(dǎo)軌支承件的相對(duì)平行度要達(dá)到0.95mm。4.4.2
46、縱向?qū)к壍脑O(shè)計(jì)采用雙燕尾的形式。此設(shè)計(jì)是參考國外同類產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的。由于雙燕尾要承受整個(gè)大梁和主軸箱的質(zhì)量,而且要保持一定的運(yùn)動(dòng)精度,所以導(dǎo)軌材料都選用HT200。齒輪和齒條的設(shè)計(jì)選用45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì)處理,齒面硬度217255HBS。鍛造制成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪。齒輪安裝在電機(jī)軸上,步進(jìn)電機(jī)的伸出軸徑為28mm,則齒輪的內(nèi)徑取24mm。 取mn=2.5, Z=40,B=30mm , mn=2.5則:分度圓直徑d=100mm , Z=40齒頂圓直徑 da =d+2h*mn B=30mm=100+21.02.5 =105mm齒根圓直徑 df=d2(h*+C*)mn=1002(1.0+0.25)2.5 =
47、93.75mm齒輪精度為8級(jí)齒條選用45號(hào)鋼,正火處理,齒面硬度162185HBS。m =mn=2.5 =20齒頂高 h= h*m = 5mm, 齒根高 hf=(h*+C*)m=1.25m=6.25mm齒全高 h= h+hf =11.25mm5 安裝與保養(yǎng)5.1 安裝整機(jī)的工作是否平穩(wěn)、壽命是否長,在很大程度與安裝及操作有關(guān)。因此安裝時(shí)應(yīng)遵循以下要求:(1) 裝機(jī)前,將主要零件用汽油清洗干凈,去毛刺。其他零件用煤油洗。(2) 各零件要按順序安裝,尤其是軸與軸承的安裝,安裝注意不要損壞零件。(3) 保證各部件的安裝精度,重要部件要有專業(yè)技術(shù)人員指導(dǎo)。(4) 要將橫向?qū)к壷喂潭ê谩?(5) 機(jī)械部件安裝好后要涂防銹漆。(6) 技術(shù)員應(yīng)將電氣設(shè)備按規(guī)定要求安裝好,并且進(jìn)行調(diào)試。(7) 安裝的同時(shí)應(yīng)將供水系統(tǒng)準(zhǔn)備好。(8) 安裝好后,要進(jìn)行空機(jī)調(diào)試,等機(jī)器各部分都運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后,方可加載調(diào)試,直到成功。 5.2 使用與保養(yǎng)使用說明手冊(cè),對(duì)機(jī)器進(jìn)行定期檢查,定期潤滑。此外,由于該設(shè)備在加工石材的過程中,需要有大量的水來冷卻鋸片,故應(yīng)對(duì)水到之處的部件實(shí)時(shí)涂防護(hù)漆。在注意上述要求的同時(shí) ,還要注整機(jī)的維護(hù)和保養(yǎng)。(1) 對(duì)一些運(yùn)轉(zhuǎn)零部件要進(jìn)行檢查,對(duì)螺栓要進(jìn)行預(yù)緊。此處著重基礎(chǔ)與導(dǎo)軌的安裝。(
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