机械毕业设计(论文)锤式去毛刺机设计.doc
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1、摘 要如果现代化的连铸机不装备高效的切割装置和去毛刺设备,连铸机的效率就会受到影响。钢铁工业需要高速切割和去毛刺装置,不仅要求速度快,而且要求损失小。本设计为锤式去毛刺机,为了增大精确度,采用PLC控制。去毛刺辊全长上车出一些圆盘, 圆盘上沿圆周方向钻通孔, 穿装6根长销, 长销上悬挂锤刀; 去毛刺辊的轴承座由升降机构带动升降, 其滑动导轨在机架的滑动导板上滑动; 轴承座的升降位置由接近开关来调整和限制,压下装置使用液压系统,去毛刺辊由电机驱动。关键词:连铸板坯;除毛刺机;刀片;PLC控制ABSTRACTIf the caster doesnt equipment modernization
2、of efficient cutting device and deburring equipment, the efficiency of the caster can be affected. Steel industry needs high-speed cutting and deburring device, not only requires speed, and the requirements of small losses.This design is of hammer type deburring machines, in order to increase contro
3、l accuracy,using PLC control. To get some stretches deburring roller disc, disk along the circumference direction drill hole, wear pin 8 outfit, Pin sword hanging on the hammer, Deburring roller bearing driven by lifting mechanism, the sliding guide in the frame of the sliding plate on the slide, Th
4、e lifting of bearing to switch to adjust and limit the use of hydraulic system, device by motor driver deburr roller.KEY WORD: Continuous cast slab ;Deburring machine;Blade; PLC;目录摘 要IABSTRACTII第一章 概述11.1去毛刺机概述11.2 去毛刺技术的发展21.3毛刺的产生原因及危害41.4 去毛刺机发展趋势51.5去毛刺装置的形式71.5.1铸坯固定刀具刮除形式71.5.2 铸坯移动刀具刮除方式81.5.
5、3 锤头打击方式91.5.4 三种去毛刺机的比较10第二章 控制系统132.1去毛刺机控制系统的组成132.1.1 去毛刺机控制分析132.1.2 去毛刺机控制过程132.2 程序设计152.2.1自动逻辑控制162.2.2手动方式及旁路方式162.2.3 PLC程序设计17第三章 液压系统213.1液压系统的设计要求213.2液压参数213.3液压缸的计算及其选取223.3.1工作载荷223.3.2液压缸主要尺寸的计算223.3.3 液压缸主要零部件设计253.4液压回路273.4.1 选择基本回路273.4.2绘制液压系统原理图323.5液压元辅助件的选择353.5.1选择液压泵及其驱动电
6、机353.5.2 阀类元件及辅助元件的选择363.5.2管道的选择373.6液压系统主要性能的验算393.6.1系统压力的损失计算393.6.2 系统效率的计算403.6.3系统发热和升温计算403.7 液压工作介质413.7.1液压油的选择413.7.2液压油污染控制42第四章 机械传动设备444.1概述444.2 主要参数的确定444.2.1主要技术要求444.2.2 电机确定454.3 轴的结构设计454.3.1初步确定轴的最小直径454.3.2 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径与长度464.3.3 轴上零件的周向定位484.3.4 求轴上的载荷484.4刀片(飞锤)布置54第五章 润
7、滑及设备的维护555.1润滑555.2设备维护555.2.1 设备易损件的定期更换555.2.2设备调整和维护565.2.3维修计划565.2.4飞锤和子轴的更换575.2.5液压台的维修58结语58参考文献:59致谢61第一章 概述本章从整体上对所设计的内容及其相关知识进行了概述,介绍了去毛刺机的发展概况及其生产设备,类型,特点和工艺等。1.1去毛刺机概述连铸坯通常采用火焰切割的方式定尺分段,以满足轧制工艺的需要。连铸坯火焰切割过程中熔融金属流经切口下表面时冷却形成倒三角状的凸起, 称为毛刺。毛刺的尖端锐利, 在钢坯的运输过程中会划伤辊道表面等运输设备, 如果毛刺不去除, 在轧制过程中会在板
8、材端部形成疤痕,影响钢材质量和收得率。因此, 毛刺必须在铸坯火焰切割以后马上去除, 完成这一工序的设备称为去毛刺机。去毛刺装置一般设置在板坯连铸生产线火焰切割机后面的辊道之间。连铸板坯火焰切割时,在切割部位粘着许多切割残渣,呈毛刺状,如果不去除这些毛刺,把铸坯直接送到下道轧制工序,会损伤轧辊表面,影响轧辊的寿命,而且也将影响钢板的质量。近年来,随着铸坯直接热送技术的发展,热装热送率不断提高,对无缺陷铸坯的需求量随之增大,所以在线将铸坯毛刺去除,已成为铸坯生产中不可缺少的环节。去毛刺机的选型通常有三种,第一种机型称为刮刀移动式, 铸坯被紧压在辊道上, 刮刀移动切削掉毛刺; 第二种机型为铸坯移动式
9、 , 刮刀压在铸坯下表面上, 铸坯移动使毛刺被切削掉; 第三种机型称为锤刀式 , 利用高速旋转的锤刀将毛刺打掉。各钢铁公司均要求毛刺去净率达到95 %。这三种去毛刺机在工况良好的情况下都能达到。刮刀式去毛刺机采用气压操作的小车行走、连杆机构升降式结构、机械强制同步; 铸坯移动式去毛刺机采用气压操作的摆动升降结构、空气弹簧支撑同步; 锤刀式去毛刺机采用机械传动,去毛刺辊、同步液压缸升降结构。此外各自还有配套的气压、液压系统、运动部件的润滑系统及设备的冷却系统。比较起来刮刀式去毛刺机的机构多, 运动部件多, 各机构间的联系较复杂; 锤刀式去毛刺机有机械传动设备, 而去毛刺的工作部分只有去毛刺辊和升
10、降液压缸, 锤刀的安装也简单; 铸坯移动式去毛刺机由于去毛刺梁的升降采用了空气弹簧, 摆动采用了一个汽缸而简化了结构,运动部分少, 无机械传动, 结构最为简单。我设计的题目是“双流板坯连铸去毛刺机”,主要由锤刀、长销、 去毛刺辊、去毛刺辊轴承座、滑动导板、去毛刺辊升降机构、升降机构液压缸。去毛刺过程的控制信号来自光电开关。铸坯前端到达去毛刺机第一位置时去毛刺辊启动, 沿铸坯前进方向转动, 到达去毛刺机第二位置时(光电开关控制) 液压缸动作, 将去毛刺辊升起到限定位置, 毛刺经过时飞转的锤刀依靠动能将毛刺打掉, 之后去毛刺辊回到待机状态; 待铸坯后端到达去毛刺机第一位置时去毛刺辊启动, 逆铸坯前
11、进方向转动, 到达去毛刺机第二位置时液压缸动作,将去毛刺辊升起到限定位置, 毛刺经过时飞转的锤刀依靠动能将毛刺打掉, 去毛刺机回到待机状态。 1.2 去毛刺技术的发展机械零件上的毛刺,有些是由于切削加工过程中塑性变形引起的; 有些是铸造、模锻等加工的飞边,还有些是焊接挤出的残料。随着工业化和自动化程度的提高,机械加工领域,特别是航空、航天、仪器仪表领域中,对机械零件制造精度要求的提高和机构设计的微型化,毛刺的危害性尤为明显,逐渐引起人们的普遍重视,并开始对毛刺的生成机理及去除方法进行研究。1953 年,日本许多厂家就开始研制用于汽车刹车鼓、汽缸体、变速箱体等大中型铸件的专用自动去毛刺机。由于这
12、种去毛刺机械对零件的适应性差、价格贵等因素未能得到普遍推广应用,但这为后来发展起来的铸件去毛刺技术奠定了良好基础。在理论研究方面,1958 年日本京都大学的奥岛教授发表了“关于切削过程中的毛刺现象”的论文,对产生毛刺的现象及毛刺的分类进行了论述。1959 年,宇都宫大学隈部教授发表了题为“用振动切削减少毛刺的探讨”的论文。1967 年,静岗大学财满教授发表了“关于铝合金板钻孔形成的毛刺的研究”一文。同年,美国的R. 威廉提出了将研磨剂与硅树脂混合在一起,作为介质,压入装有零件的模具中,将零件内表面和孔的毛刺去掉(即挤压珩磨去毛刺技术) ,取得初步成功,现该项技术已成为美国专利。1971 年,日
13、本综合铸件中心在职业训练大学木下教授等的指导下,研制了数控式砂带磨削装置, 可以去除任意形状铸件的毛刺。同年12 月,日本磨粒加工研究会举办了“去毛刺工艺讲座”,会上发表了磨粒、砂布、超声波、化学、电解等方法去除毛刺的论文。1972 年,小山株式会社研制的铸件去毛刺机、日本小松制作所的汽缸体自动去毛刺装置均获得日本自动化机械奖。日本东京芝浦电气生产技术研究所的高孝哉对20 余种主要的去毛刺方法的去毛刺原理、毛刺的大小、位置、去毛刺零件的形状、自动化难易程度、作业设备费用、特征等进行了深入研究和论述。1973 年,美国狄地洲大学格里列斯皮完成了题为“机械加工中毛刺形成与性质”的论文,分析了机械加
14、工过程中毛刺的形成原理,并论述了实验过程中对毛刺的观测。美国对机械零件去毛刺技术比较重视,是因为美国机械制造业发展迅速,产量高、批量大、质量要求高等因素,而用手工去毛刺满足不了生产发展的需要。1974 年美国制造工程师学会首先成立了毛刺技术分会,着手对去毛刺技术进行研究,这是毛刺问题正式例入议事日程的开始。1976 年前后,日本已有去毛刺技术方面的专利300 余件,其中有关塑料工件去毛刺技术的专利约有90 件。其间,日本的技术人员对产生毛刺的原因及预防措施进行了大量的研究和实验,取得了一定进展,其中振动光饰去毛刺机(又称振动滚磨机)的研究与应用在世界上得到好评。1984 年以来,日本横滨大学中
15、山一雄教授以切削加工中最基本要素切削方向和刀具切削刃为基准,对切削毛刺进行了较为全面、系统的定义分类,先后对车削、刨削加工中被加工件的物理性能、工件形态、刀具的几何参数等因素对切削毛刺的影响进行了大量的实验研究与理论分析,这对有效抑制和减小毛刺的产生奠定了理论基础。为交流有关毛刺问题的科研成果,国际毛刺技术组织在1976 年9 月2830 日在美国德克萨斯洲的霍斯顿召开了首届抑制毛刺的国际会议,对有关毛刺问题进行了学术交流;之后,于1977 年6 月在美国费城召开了控制毛刺和表面加工精度的第2 次国际学术会议,又于1979 年10 月召开了第3 次毛刺问题的国际学术会议,交流研究及控制毛刺的科
16、研成果。国际生产工程学会(CIRP) 也在其学术会议上,相继就关于切削毛刺生成机理与去除技术等研究内容进行了学术交流,促进了毛刺生成机理与控制研究的深入发展。在2000 年9 月召开的第5 届国际去毛刺和表面精整大会上,讨论了以ISO9000为基础的毛刺检查标准,其中包括40 多项关于毛刺的技术问题。目前,去毛刺技术已受到各工业发达国家的普遍重视,我国原机械部液压行业就把去毛刺技术列为“七五”期间提高液压产品质量的主要攻关项目 。随着我国工业化进程的加快,零件去毛刺技术的应用范围日益广泛,有越来越多的部门开始重视零件去毛刺技术的研究和应用,并已取得丰硕的研究成果。1.3毛刺的产生原因及危害机械
17、零件加工方法大致可分为去除材料加工、变形加工、附加加工等。在各种加工中,与所要求的形状、尺寸不符的、在被加工零件上派生出的多余部分即为毛刺。毛刺的产生随加工方法的不同而变化。根据加工方法的不同毛刺大致可分为铸造毛刺:在铸模的接缝处或浇口根部产生的多余材料,毛刺的大小一般用毫米表示。锻造毛刺:在金属模的接缝处,由于锻压材料的塑性变形而产生的。电焊、气焊毛刺:电焊毛刺,是焊缝处的填料凸出于零件表面上的毛刺;气焊毛刺,是瓦斯切断时从切口溢出的熔渣。冲压毛刺:冲压时,由于冲模上的冲头与下模之间有间隙,或切口处刀具之间有间隙,以及因模具磨损产生毛刺。冲压毛刺的形状,根据板的材料、板的厚度、上下模之间的间
18、隙,冲压零件的形状等而有所不同。切削加工毛刺:车、铣、刨、磨、钻、铰等加工方法也能产生毛刺。各种加工方法产生的毛刺,随刀具和工艺参数的不同而产生不同的形状。塑料成型毛刺:与铸造毛刺一样,在塑料模的接缝处产生的毛刺。由于毛刺的存在将导致整个机械系统不能正常工作,使可靠性、稳定性降低。当存在毛刺的机器做机械运动或震动时,脱落的毛刺会造成机器滑动表面过早磨损、噪音增大,甚至使机构卡死,动作失灵;某些电气系统在随主机运动时,会因毛刺脱落而造成回路短路或使磁场受到破坏,影响系统正常工作;对于液压系统元件,如果毛刺脱落,毛刺将存在于各液压元件微小的工作间隙内,造成滑阀卡死、使回路或滤网堵塞而造成事故,还会
19、引起流体紊流或层流,降低系统的工作性能 。日本液压专家认为,影响液压件性能和寿命的原因有70 %是毛刺造成的;对于变压器,带有毛刺的铁心比清除毛刺的铁心铁损增加2090 % ,并随频率的增加而加大。毛刺的存在还影响机械系统的装配质量,影响零件后序加工工序的加工质量及检验结果的准确性。1.4 去毛刺机发展趋势目前,去毛刺技术已受到各工业发达国家的普遍重视,相继成立了许多专门研究机构,进行了大量实验研究。去毛刺工艺已由手工作业向机械化、自动化的方向发展,去毛刺的工艺方法也在逐年增加。据粗略统计,1972 年,去除毛刺的方法仅有22 种,1975 年增加到30 种,1990 年则已达70 余种 ,已
20、涉及机械加工的各个方面,并不断有新的去毛刺研究成果问世。随着中国加入WTO、改革开放进程的加快,产品竞争会日益激烈。提高产品内在质量、增加系统可靠性、降低成本是企业面临的唯一选择;另外,随着国家机电产品出口比率的加大,也为去毛刺的研究和应用带来锲机。有迹象表明,欧、美、日本、台湾、香港等国家和地区的一些企业,考虑或正在我国大陆设立光整设备生产基地和设置服务中心,以抢先占领中国市场。去毛刺技术的重要性越来越受到人们的关注,但作为一项重要的应用技术,我国与先进工业发达工业国家尚有差距,须作出更大的努力 ,为此,应重视以下几方面的工作:1) 加强我国去毛刺技术的研究,缩小与国外先进水平的差距国家机械
21、行业主管部门应注重去毛刺技术的应用研究及设备开发工作,加强对成熟技术的推广应用,通过多种形式开展企业间的技术合作与交流。及时了解该项技术国际上的流行趋势与研究方向,为机械制造业整体技术水平的提高创造良好的外部环境与条件;编制、完善去毛刺技术和设备手册,制订行业去毛刺技术标准,开展去毛刺技术标准化工作,使其能对去毛刺技术的应用起到指导作用; 制定、完善有关政策,鼓励工程技术人员和工人进行技术革新,提高去毛刺技术水平,缩小管理、技术协调及标准化方面的差距。加强毛刺生成机理和去毛刺技术的研究,开展去毛刺设备重点攻关,协调去毛刺研究成果的推广应用,缩小去毛刺技术和设备方面的差距。2) 加大无毛刺技术设
22、计的研究力度去毛刺技术按加工技术可分为两类:一类是无毛刺加工技术(包括控制毛刺高度在允差范围内) ;另一类是去毛刺技术。国外许多公司已在研究“无毛刺技术”的应用。“无毛刺技术”即在产品和工艺设计阶段就考虑毛刺的形成机理及去除方法,将毛刺降低到最低限度。无毛刺设计主要包括以下内容: a. 尽可能选用无毛刺或小毛刺材料。塑性好的材料易产生毛刺,而硬质材料在切削时很少产生毛刺。b. 在可能产生毛刺的边棱上增加凹槽、切口、圆角等,减少毛刺的发生。c. 改变零件的几何形状,使毛边变为“非功能”边,或使毛刺易于清除。d. 精确设计零件加工工序,可减少毛刺数量或缩小毛刺尺寸。e. 保持切削刀具锋利,提高刀具
23、性能,有利于减小毛刺尺寸。f . 采用例如化学切削法的方法,控制毛刺的形成。g. 研制、推广有效控制毛刺生成的新工艺、新技术。h. 在冲压件加工中,采用聚胺脂橡胶冲模,以实现无毛刺冲裁。3) 研究减少毛刺的措施选择合理的机械加工方法,从工艺角度合理安排并优化机械加工工艺,采取措施减少、或不产生毛刺,是去毛刺领域的研究方向。普遍认为选用合理的加工方法、合理安排加工工序、优化刀具设计、合理安排走刀方向、合理安排走刀用量、提高切削速度、合理安排热处理工序、应用附件加工、采用多件重叠加工、尽量采用少毛刺或无毛刺加工技术是值得研究注意的课题。4) 去毛刺向高新技术方向发展由于自动化技术的应用,数控机床已
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