PAGEIIPAGEII本科生畢業設計題目：熔模鑄件澆口切割機的設計學生姓名：學號：專業班級：指導教師：完成時間：熔模鑄件澆口切割機的設計PAGEIII熔模鑄件澆口切割機的設計PAGEI目錄24005中文摘要及關鍵詞 IV30132英文摘要及關鍵詞 V7647第1章緒論 129841.1課題背景及研究意義 1114901.2澆口去除方法介紹 4289621.2.1冷清除法 4137051.2.2熱清除法 4230531.2.3其他特種切割法 5265641.3存在的技術難題 570431.4國內外鑄件澆口切割機研究概況 6157541.4.1國外切割機研究概況 6255651.4.2國內切割機研究概況 8161611.5本課題的主要研究內容與技術路線 11103161.6本章小結 112774第2章總體結構設計 1372392.1澆口切割機設計思想以及設計任務 13172072.2整機方案的設計 13269582.2.1鑄件組類型分析 14246482.2.2切割方式的選擇 15209402.2.3整機方案的確定 168532.2.4傳動方案的設計 1744第3章臺虎鉗機構的設計 19108203.1虎鉗結構 1928973.2工作原理 19180763.3分項分析 19174263.3.1形態分析 1975793.3.2色彩分析 20152193.3.3人機關系分析 20169033.3.4工藝分析 2012196第4章各組成部分的設計 22157904.1固定鉗座的設計 22158984.2活動鉗身的結構設計 23285854.4鉗口板的結構設計 24274454.5固定鉗口板用螺釘的結構設計 2435434.6螺母的選擇設計 25215854.7銷的選擇設計 25274464.8螺桿的結構設計 26182344.9螺桿的強度校核計算 2629188第5章倒置工作臺機構設計 2746935.1滾珠絲桿副的選擇 27306615.1.1導程確定 27151025.1.2確定絲桿的等效轉速 276775.1.3估計質量及負重 27296755.1.4確定絲桿的等效負載 2748205.1.5確定絲桿所受的最大動載荷 28152555.1.6精度的選擇 29224735.1.7選擇滾珠絲桿型號 3028075.2校核 30144775.2.1臨界壓縮負荷驗證 31325365.2.2臨界轉速驗證 3139715.2.3絲桿拉壓振動與扭轉振動的固有頻率 32318195.3電機的選擇 33156885.3.1電機軸的轉動慣量 3385.3.2電機扭矩計算 3450115.4直線滾動導軌副的計算和選擇 3516061第6章切割裝置的設計 39246566.1電機的選型 39217796.2同步帶傳動計算 40251546.2.1同步帶計算選型 40206046.2.2同步帶的主要參數（結構部分） 43317226.2.3同步帶的設計 45125446.3帶輪軸的結構設計 45242066.4切割調整機構設計 4722180結論 5030355參考文獻 517907致謝 54PAGEV熔模鑄件澆口切割機的設計PAGEIV中文摘要及關鍵詞全套圖紙加V信153893706或扣3346389411摘要：本篇論文主要介紹了熔模鑄件澆口切割機的設計傳動裝置設計的詳細設計原理及計算過程。首先對傳動機構（位于熔模鑄件澆口切割機的設計傳動）設計要求進行了具體的分析；其次，提出了針對該設計的設計方案；在實踐中經常出現的問題，逐一進行了解析和分析設計過程，針對該熔模鑄件澆口切割機的設計傳動裝置設計提出了一份自己的解決方案，確定了傳動裝置的設計要求，確定了主要零件比如齒輪軸承等零配件的設計與校核，提出了具體的解決方案。本設計具有較高的實用價值。首先概述了技術的發展狀況，總結了國內外的技術差距,傳動裝置的確定原則，與主要部件（如齒輪、軸承）等的選擇和確定的大小，熔模鑄件澆口切割機的設計傳動裝置設計，應注意的問題進行了詳細的闡述，除了完成任務書規定的要求，還進行了CAD零件圖和裝配圖的繪圖工作。關鍵詞：熔模鑄件澆口切割機的設計，切割裝置，齒輪、軸承、傳動裝置、絲杠傳動熔模鑄件澆口切割機的設計PAGEPAGE72PAGEPAGEVI英文摘要及關鍵詞Abstract:Thispapermainlyintroducesthedesignofinvestmentcastinggatecuttingmachinedesigndrivedevicedesignofthedetaileddesignprincipleandcalculationprocess.Firstofall,thedesignrequirementsofthedrivingmechanism(locatedinthedesignofthecastinggatecuttingmachine)areanalyzed.Secondly,thedesignschemeforthedesignisproposed.Inpracticeoftenappearproblem,onebyone,parsing,andanalyzedthedesignprocess,accordingtothedesignofspruecuttingmachinetransmissioninvestmentcastingsdesignaputforwardtheirownsolutions,todeterminethedesignrequirementsofthetransmissiondevice,determinethemaincomponentssuchasgearbearingpartsdesignandcheck,putforwardtheconcretesolution.Thisdesignhashighpracticalvalue.Firstoutlinedthedevelopmentoftechnology,thetechnologygapathomeandabroadaresummarized,theprincipleofdeterminingtransmissiondevice,andthemaincomponents,suchasgears,bearingsandotheroptionsanddeterminethesizeoftheinvestmentcastingspruecuttingmachinetransmissiondevicedesign,someproblemsthatshouldbepaidattentiontoareindetaildescribed,inadditiontotherequirementsofthecompletespecification,alsohascarriedontheCADdrawingsofdetaildrawingandassemblydrawing.Keywords:investmentcastinggatecuttingmachinedesign,cuttingdevice,gear,bearing,transmissiondevice,screwdrivePAGEPAGE21第1章緒論1.1課題背景及研究意義熔模精密鑄造是一種少切削或無切削的精密鑄造工藝,先用蠟做成模型,再在其外表裹一層粘土等耐火材料,加熱使蠟熔化流出,從而得到由耐火材料形成的空殼,再將金屬熔化后灌入空殼,待金屬冷卻后將耐火材料敲碎得到金屬模件,因此熔模精密鑄造又叫失蠟鑄造。熔模精密鑄造鑄件的重要表面不需要機械加工,或只需要進行少量的加工打磨,便可達到近似拋光鑄件的尺寸精度和表面粗糙度[1]。能夠節約大量的機械加工工時和機械設備,提高金屬材料的利用率[2]。在我國,熔模鑄造的發展可以追溯到殷商時期,明朝宋應星編纂的《天工開物》一書中,對古時的失蠟鑄造進行了詳細的描述[2],根據專家鑒定,我國出土的殷商時期的青銅器和春秋時的曾侯乙墓尊盤等的制造就使用了這種巧妙的技術。在1968年河北滿城發現的西漢時期的中山靖王劉勝墓葬中,一些青銅器如蠟金銅博山爐,經相關部門鑒定,便是出自失蠟鑄造法[2]。現代熔模精密鑄造是在古時的基礎上發展而來的,熔模精密鑄造真正用于工業生產是在上世紀40年代,當時最先應用于軍事工業,因為機械制造及軍工生產需要精密的鋼鑄件,如噴氣飛機發動機的葉片、葉輪、噴嘴等零件[2],大都形狀復雜,又都有高尺寸精度和高光潔度的要求,這些正是熔模精密鑄造可以實現的。上世紀40年代,熔模精密鑄造在軍事工業中凸顯出很高的優越性,加之正處于二戰時期,熔模精密鑄造得到了廣泛的應用,各國專家也投入了大量人力物力在熔模精密鑄造領域。到上世紀70年代,熔模精鑄的尺寸公差已經基本從“少余量”發展到了“無余量”[3],鑄件的尺寸精度更高,表面光潔度更好。比較典型的例子有英國羅爾斯羅伊斯(RollsRoyce)公司生產的渦輪葉片,它的型面尺寸公差為±0.127mm,局部尺寸的精度為0.05mm;美國密士科(Miseo)公司鑄造的工件尺寸在6.25mm以下的,它的尺寸公差可以達到±0.10mm[4].我國在上世紀70年代末開始了由少余量熔模精密鑄造到無余量熔模精密鑄造的研究,并引進了一批國外的先進設備。極大地推動了熔模精密鑄造在我國的發展。發展到現在,在我國,熔模精密鑄造已經廣泛的應用于航空、造船、汽車、拖拉機、汽輪機、燃氣輪機、采礦機械、農業機械、紡織機械、機床、量具、刃具、儀表、醫療器械等工業部門以及日用品、工藝美術品的制造中[2]。熔模精密鑄造可以實現高精度的、復雜形狀的零件的成型,因此自從上世紀40年代美國將熔模精密鑄造應用于航空工業以來,精密鑄造在世界各國已經得到了越來越廣泛的應用。伴隨冷戰結束,對軍事工業產品的需求也大幅度減少,熔模精密鑄造行業最大市場不復存在,又衍生出很多其他需求更廣的領域,比如民用領域、醫用衛生領域等等[5]。我國的精密鑄造行業同業也在這種趨勢下產生了除軍事領域外的更大的市場,民用、醫療是關系國計民生的領域,必然會成為一個相當大的市場。上世紀90年代,我國精密鑄造領域有了很大的發展,據不完全統計,2001年我國熔模精密鑄造總產量達到了27.4萬噸,總產值約47.8億元,分別比1988年提高了5.48倍和14.48倍[6]。這表明隨著我國工業化程度的高速發展,熔模精密鑄造產業也逐步發展起來,在我國,熔模精密鑄造主要用于以下三個方面[7]:(1)航空工業:航空發動機的葉片葉輪等復雜形狀的零部件,以及一些槍械零件。(2)小閥門、小管件以及一些形狀復雜的五金零部件。(3)汽車、拖拉機用精密鑄造件,以及一些汽車發動機附件。伴隨著精密鑄造行業的迅速發展,熔模精密鑄造企業如雨后春筍般的增長,各類大大小小的熔模精密鑄造廠家在國內蓬勃發展起來,但大都以小型作坊企業為主。當前,我國熔模精密鑄造領域主要應用于以上三個方面,同時為我們國家熔模精鑄企業進行了自然的分類:a.為航空航天和兵器工業產品服務的企業這類企業在全國有70～80家,占熔模精密鑄造生產企業總數的7%～8%[7]。b.與外商合資或外商獨資企業這些企業是最近幾年發展起來的,約有10～15家,占全國精密鑄造生產企業總數的1%～2%[7]。c.各類機械制造企業的熔模精密鑄造廠或車間該類熔模精密鑄造廠家在全國約有900多家,占熔模精密鑄造生產企業總數的90%以上。其主要產品是拖拉機與汽車用精密鑄造件、發動機附件中的油泵油嘴、增壓器葉輪、電器儀表及風動工具用精密鑄件;這些企業大都機械化程度不高,甚至有半數以上企業停留在六七十年代的手工作業或半機械化作業的水平上,亟待解決生產自動化的問題[7]。而且這第三類廠家所生產的這些熔模精密鑄件大都是民用產品,需求量很大,與人民生活息息相關。據統計,一輛載重4t的成品汽車,裝有17種29件精密鑄造碳鋼件;一輛載重2.5t的成品越野汽車,裝有10種24件精密鑄造碳鋼件;一臺37kW(50馬力)輪式成品拖拉機,裝有51種74件精密鑄造碳鋼件;一臺56kW(75馬力)履帶式成品拖拉機,裝有103種299件精密鑄造碳鋼件[7]。因此,該類廠家的效率的提高,會極大地促進熔模精密鑄造行業乃至工業的發展。這些廠家大多數為作坊式的小廠子,雖然規模小,同樣需要高自動化的機械設備來提高生產率。因此,要想提高生產效率,實現生產的機械化與自動化,他們對于熔模精密鑄造機械設備的需求也必然會隨之加大。在鑄件出模后,將鑄件澆冒口切除的設備,將會是其中一種應用相當廣泛的機械設備,我們暫且稱作熔模鑄件澆口去除設備,熔模鑄件在出模后,會以鑄件組的形式與模頭一同出模,由于形狀復雜,澆口寬度小,去除澆口取下鑄件的過程將會十分繁瑣,難以實現澆口去除的機械化與自動化,效率很低。這種澆口去除設備在國外早有研究,并且研究的深度也遠比國內要深,如德國Reichmann公司研制的TS600大型切割機[8,9],采用機械切割法,已經基本實現了澆口切割的自動化,它的靈活性也完全不遜色于多軸聯動的加工中心。在國內,對于鑄件澆口去除的研究也一直在進行著,從上世紀70年代末沈陽鑄造廠生產的銅鋁件冒口砂輪切割機,原上海馬鐵廠二組研制生產的精鑄件內澆口液壓砂輪切割機,到現如今東營市天瑞機械有限公司生產的ZQGJ-5.5半自動澆口切割機[10]。我們國內對于鑄件切割機的研究也沒有間斷。但無論國內還是國外,針對澆口的專用切割機的研究并不多。由于國內的大多數精密鑄件廠家規模不大,并不重視機械設備的發展,大多采用人工切割,該類設備并沒有得到廣泛的應用,因此,這類設備便沒有很好的研究氛圍與市場氛圍,導致國內對該類設備的研究均只是停留在起步階段,如上所述,早在上世紀70年代末,在我國一些鑄造廠就進行過相關方面的研究,然而隨著時間的推移,該類設備并沒有得到一代又一代的改良研究。因此,直至現在,我國的精密鑄造行業仍然是以作坊式的小廠家為主。對該類設備研究的停滯不前直接或者間接的影響了我國熔模精密鑄造行業的發展。現如今,這些廠家也漸漸的開始重視生產自動化,這類廠家雖規模小,但是如此眾多的小規模廠家,他們之中所蘊藏的市場是巨大的。經過我們到廠調查,他們的澆口去除設備都是以人工切割為主,很多操作人員都在切割時有或多或少的受傷,嚴重的甚至在切割工程中不慎將手指切斷。他們迫切需要一種熔模鑄件澆口切除機,代替人力,實現自動化生產。綜上所述,熔模精密鑄件澆口去除方法的研究便顯得尤為重要,本文所設計的澆口切割機便是其中一種澆口去除方法,冷清除法中的機械切割法。1.2澆口去除方法介紹在鑄件澆冒口的各種清除方法中,可分為冷清除法和熱清除法兩大類。冷清除法包括錘擊敲斷、機械切割、機械折斷;熱清除法包括氧炔焰切割、電弧切割、等離子切割、導電切割及新型的超聲波切割和水砂流切割方法[11]。他們針對不同種類的模頭有著各自的優勢。1.2.1冷清除法(1)錘擊敲斷法顧名思義,它是一種人工將澆口敲斷,從而使得鑄件與澆口分離的方式。適用于中小型鑄件。他的優缺點也顯而易見,對于各種復雜形狀的鑄件組的適應性很強,缺點便是勞動強度大,生產效率低。(2)機械切割法早期常用的機械切割用的刀具有弓鋸、帶鋸和圓盤鋸,現在一些小廠家開始使用高強度的砂輪片來進行切割,但是人工手動操作,不但效率低,而且十分危險。(3)機械折斷法此種方法適合澆口較小的鑄件組。將鑄件固定在夾具上,利用液壓傳遞機械動力將澆口折斷,得到鑄件。1.2.2熱清除法熱清除法包括氧炔焰切割、電弧切割、等離子切割、導電切割,無論是哪一種,都是利用一種熱源來將澆口溶化開,得到鑄件。去除速度快,但是對鑄件材料有一定的要求,如等離子切割,要求鑄件的表面應該盡可能的干凈,不能有粘砂[11]。1.2.3其他特種切割法特種切割包括超聲波切割和水砂流切割,最先在國外應用,切割速度快且切下的鑄件質量有保證,但是成本較高。考慮到委托廠家的鑄件形狀以及該廠家的能力范圍,考慮使用機械切割的方法,采用薄片砂輪,研制專用切割機,實現安全切割,自動切割,高效切割。1.3存在的技術難題經過在該廠家的調研,發現該廠家的熔模鑄件的種類有十幾種,模頭大小不一,形狀不一,本課題所涉及的是其中一類產量最大的鑄件組,他們具有相類似的模頭,只不過是鑄件不同,如下圖1-1所示。圖1-1熔模鑄件組從圖中可以看到,鑄件在模頭上成枝狀分布,要想將鑄件從模頭上取下,就要將鑄件與模頭相連的澆口去除,使得兩者分離。但是此類模頭的澆口從10mm～15mm不等,不易切割,不易裝夾。目前該廠的主要取件方式全部依靠人力,手持鑄件將澆口對準普通薄片砂輪切割機的砂輪,進行切割。這種工作不但危險,而且效率很低,難以提高生產率。另外,由于切割過程中會產生大量的粉塵,即使佩戴防護口罩,由于粉塵的濃度太高,人在切割過程中仍然會吸入粉塵,對人身的健康是極大地威脅。再者,該廠要求所設計的切割機應該盡可能廣的適應不同模頭鑄件組的切割。該類鑄件組的模頭澆口從10mm～15mm不等,因此這也是本課題需要重點考慮的技術要求。在Ⅰ代切割機中所出現的問題我們也要一一改進,主要是卡件傷件、砂輪片更換頻率過高和成本較高三個問題。綜上,本課題的技術難點可以歸納為以下幾點:(1)鑄件分布復雜,澆口狹窄,對切割機的靈活性有很大要求。(2)澆口寬度不等,需要設計一種機構來適應10mm～15mm的澆口的切割。(3)切割過程中會產生大量的粉塵,危害人身健康。(4)解決在Ⅰ代切割機中出現的卡件傷件現象。(5)降低砂輪片的更換頻率,使得每個砂輪片使用到直徑最小,提高切割效率。1.4國內外鑄件澆口切割機研究概況只針對鑄件澆口的切割機的研究,在國內外都沒有太多的文獻與研究,但是針對砂輪切割領域的研究卻有很長的歷史,所衍生出的各種類型的砂輪片切割機多種多樣,幾乎囊括了需要使用砂輪切割的各個領域的需求,其中也包括一些鑄件澆口專用切割機,如德國Reichmann公司研制的一種主軸可變角度的砂輪切割機TS600就比較符合本課題所涉及到的鑄件澆口的切割。1.4.1國外切割機研究概況如前所述,德國Reichmann公司研制的TS600大型切斷機是最適合澆口切割的一種切割機。如下圖1-2所示。圖1-2TS600大型切斷機德國Reichmann公司所研制的一種大型鑄件澆口切割機,是目前所知的為數不多的只針對鑄件澆口切割的大型切割機,在鑄件切割領域也更加專業。因此,他更具有借鑒性。該公司生產的切割機不僅涉及鑄件切割領域,還涉及各種金屬件的切斷工作。對于鑄件切割機,該公司有多達六七種專用切割機[8]。如上圖所示型號為TS600的切割機是其中一種比較適合本課題澆口切割的情況,因此拿來作一個簡單的介紹。TS600是一種可以三軸半聯動的大型鑄件切割機,工作臺有X、Y與C三個軸,其中X、Y軸可以直線運動,C軸是指繞Z軸進行旋轉運動。而且,工作臺可以繞Y軸進行一定角度的翻轉。另外,砂輪片切割主軸可以上下擺動。它配備55kw和75kw兩種電動機,砂輪片最大直徑為600mm。X軸工作行程500mm,Y軸工作行程600mm[8]。這樣的技術參數,配合各軸的聯合運動,TS600型鑄件切割機可以切下大多數形狀復雜的澆口。如下圖1-3為TS600進行某種工件的切割示意圖。圖1-3TS600切割示意圖除此之外,在砂輪切割機領域,目前已知的比較著名的有美國標樂公司與司特爾公司的砂輪片切割機。如下圖1-4所示為美國標樂(Buehler)公司研制的AbrasiMet250型手動砂輪切割機,他是一種小型金相切割機,優點便是外形小巧美觀,切割平穩,對于我們澆口切割機的設計有一定的借鑒作用。圖1-4標樂AbrasiMet250型手動砂輪切割機由于模頭尺寸的要求,本課題不適合做小容量的切割機,但是其工作的平穩性是我們可以借鑒來用的。在國外大容量的切割機中,司特爾公司的Magnutom-400/500型切割機是其中的典范,如下圖1-5所示。圖1-5司特爾Magnutom-400/500型切割機該切割機使用直徑508mm的切割輪,配備大功率電機,堅固耐用。具有可全伸縮的大切割輪,高效冷卻確保大容量精密切割。切割空間很大,這樣以來,大工件的裝夾與切割將會更加方便,但是他的工作臺以及切割主軸的靈活性不高,不適合復雜的鑄件組模頭的澆口切割。1.4.2國內切割機研究概況國內對于鑄件專用切割機的研究最早是在上世紀70年代,1977年《鑄造機械雜志》中記載了一篇介紹沈陽鑄造廠所研制的澆口專用切割機的文章;在《中國鑄機雜志》1989年第二期中,《砂輪切割機在鑄件澆冒口切除中的應用》一文,對砂輪切割澆冒口時砂輪的線速度以及進給壓力等力學特性進行了比較詳細的分析。原上海馬鐵廠二組研制生產的精鑄件內澆口液壓砂輪切割機是國內比較早的成形澆口切割機之一,機器機構示意圖如圖所示:圖1-6精鑄件內澆口切割機1.頂緊油缸2.支撐架3.手輪4.立柱5.升降拖板6.切割砂輪7.中心定位架8.工件9.進給油缸10.電動機11.手輪12.橫向拖板13.齒條14.齒輪15.工作臺16.床身如圖1-6,電機10通過皮帶傳動為砂輪片傳遞動力,工作臺進給動力為液壓缸9,為了適應不同大小模頭的裝夾,工作臺上的支撐架2與中心定位架7可以調整寬度。并且砂輪片切割主軸可以上下調節,它通過旋轉手輪3來調節橫向拖板的上下,進而帶動砂輪主軸上下移動。該機器最大的缺點便是液壓動力不易實現精確控制[14,15],由于本設計中所切鑄件組澆口很小,需要工作臺啟動暫停的位置較為準確,而液壓缸的位置精確度難以保證。并且液壓裝置出現故障后,難以發現故障所在,不易后期維修。在現如今,針對澆口的切割機比較成熟的有東營市天瑞機械有限公司,該公司生產的ZQGJ-5.5半自動澆口切割機[10],如下圖1-7所示。圖1-7天瑞機械ZQGJ-5.5半自動澆口切割機該切割機配備400mm直徑砂輪,電機功率5.5KW。砂輪片主軸上下偏擺裝置采用液壓驅動,設置有可以沿X、Y方向移動的工作臺。采用液壓夾緊。該切割機切割范圍比較單一,是針對圓柱形模頭鑄件組的切割機,通用性比較差,沒有將切割室封閉,不但不安全,而且不能解決粉塵污染問題。最大的缺點便是,液壓偏擺裝置不穩定,切割時會引起抖動現象,進而有可能導致切口偏離,切傷工件。關于鑄件專用切割機,在國內并沒有太多的研究,對于通用砂輪切割機的研究卻有著長足的發展,有一些也可以拿來借鑒。如下圖1-8所示,為河北農業大學研制的Q300型大型金相試樣切割機[16]。圖1-8河北農業大學機電新技術公司Q300型金相式樣切割機經過了Q100、Q200到Q300的發展,河北農業大學機電新技術公司研制的金相試樣切割機已經具備了美觀耐用,使用范圍廣,可靠性強等諸多優點。Q300采用單片機控制系統,設置有X軸Y軸工作臺以及可以上下偏擺的砂輪片主軸,但是工作臺只有X軸、Y軸兩個直線運動,砂輪片主軸只能上下移動,不能靈活的適應不同寬度的澆口,而且Z軸的移動在實際使用中并不是特別靈活,需要加配重體,不流暢的運動在切割時會引起切口的對正不準確的問題。1.5本課題的主要研究內容與技術路線本課題的主要研究內容為設計一種熔模鑄件組澆口專用切割機,滿足各項技術要求,并針對本課題組所研制的Ⅰ代澆口切割機中的不完善的方面進行改進設計。該鑄件廠對于切割機的技術要求為:安全、高效、無污染,降低成本。所設計的切割機主要針對圖1-1中左圖所示的鑄件組的澆口切割。針對這樣的技術要求,本課題將就以下幾方面的內容進行研究:(1)設置必要的防護裝置,保證操作人員安全。(2)設計特殊結構的切割主軸,提高切割效率。(3)針對Ⅰ代澆口切割機中出現的卡件傷件現象,進行改進設計。(4)針對Ⅰ代澆口切割機中砂輪片更換頻率過大,進行切割系統的改進設計。(5)對砂輪片的切口偏移進行分析,保證對刀的精準性。(6)物理樣機試制,進行切割試驗,試驗能否達到預期設計要求。技術路線如下圖1-9所示。圖1-9技術路線1.6本章小結本章介紹了熔模鑄造的主要發展時期,以及在國內的悠久歷史,通過對比國內外發展現狀以及應用領域,發現我國在熔模鑄造機械設備領域跟國外相比還是有一定的差距的,并通過介紹國內鑄造企業的蓬勃發展,以及在鑄造機械設備的廣闊市場,體現了澆口切割機研制的必要性。并對澆口去除方法進行了簡單的介紹,通過對比各個澆口去除方案,結合合作工廠的實際情況,確定了使用冷清除法中的機械切割法來進行澆口的去除。初步確定了課題的研究內容與技術路線。第2章總體結構設計2.1澆口切割機設計思想以及設計任務澆口切割機采用薄片砂輪切割去除澆口的方式,需要設計一種自動澆口切割機,以實現切割安全,切割自動化,降低粉塵污染的功能,并希望可以大大提高鑄件澆口去除效率。對于機械結構的設計,采用虛擬樣機設計與物理樣機試制相結合的思想,系統的進行虛擬樣機的設計與物理樣機的試制[21],首先利用SolidWorks軟件對切割機的各個部件進行三維模型的設計,并對一些關鍵零部件進行強度與剛度的校核,包括凹心砂輪片的靜強度的有限元分析,以及對刀幾何誤差的模擬分析;當虛擬樣機中的問題都已經解決后,進行物理樣機的試制,進行切割試驗。虛擬樣機技術有很多的優勢,在虛擬設計階段可以提高很大的效率,在虛擬樣機中的模擬可以為物理樣機的試制提前找到一些將會出現的問題,如干涉、強度不夠等等,為物理樣機的試制節約了大量的時間。該澆口切割機是我課題組與保定某鑄造公司的合作課題,力求解決該公司的鑄件澆口切割中遇到的一些問題,在雙方綜合討論的基礎上,得出了切割機的設計任務,即旨在研制一種熔模鑄件澆口切割機,使得工人操作安全,實現切割自動化,解決切割的粉塵污染問題。根據該廠所提出的設計要求,切割機的設計任務概括為如下幾點:(1)確保操作人員的安全,防止砂輪片爆裂后傷人。(2)較之Ⅰ代切割機應降低廢品率,以鑄件組中的單個鑄件為單位,廢品率應控制在5%以內。(3)切割效率要求:達到人工切割效率的2倍。(4)應適應從10mm～15mm不同寬度澆口的切割。(5)降低砂輪片更換頻率,提高砂輪片利用率,達到一個砂輪片可以切割25組~30組鑄件組的技術要求。(6)較之Ⅰ代切割機應降低切割機成本,成本從6萬元降低到3萬元～5萬元。2.2整機方案的設計2.2.1鑄件組類型分析熔模鑄件出模后,在模頭上成枝狀分布,如圖2-1為其中一種鑄件組三維模型。不同零部件在模頭上的分布不同,就會導致切割方式的不同,根據澆口與冒口空間相對位置的不同可以分為澆冒口垂直布置鑄件組與澆冒口平行布置鑄件組兩種。如下圖2-2為澆口與冒口垂直布置的鑄件組[15],圖2-3為澆口與冒口平行布置的鑄件組,本課題所要解決的是該廠最為常見的澆口與冒口垂直布置的鑄件組。圖2-1鑄件三維模型1.澆口2.鑄件3.冒口圖2-2澆冒口垂直布置鑄件組圖2-3澆冒口平行布置鑄件組經過工廠實際測繪,澆冒口垂直布置的鑄件組的澆口寬度從10mm～15mm不等,增加了切割的難度。2.2.2切割方式的選擇切割刀具選擇薄片砂輪,薄片砂輪切割的方式種類很多,概括來說一共有如下3種[22,47],如圖2-4、2-5、2-6中所示。其中,懸臂式切割最為常見,它最大的缺點便是抖動,不穩定。尤其是在電機高速旋轉時,人手想要握住切割機手柄,需要費很大的力氣。而本設計中所切割的是從10mm～15mm寬度不等的澆口。一般樹脂砂輪片的額定線速度在70m/s～100m/s的范圍[23],本切割機使用的是400mm砂輪片,其工作最高線速度為60m/s、70m/s、80m/s三種,對應的電機最高轉速分別為2860r/min、3340r/min、3820r/min[24],一般情況下,砂輪片轉速越快,切口越平整,切割質量越好。本切割機所選用電機的最高轉速為2900r/min。由于將砂輪片的線速度的常保持值保持在45m/s～50m/s時,砂輪片基本處于力學平衡狀態[13]。綜合考慮砂輪片的安全與切割的質量與效率,本機器中的薄片砂輪設計最大轉速為2600r/min。對砂輪片乃至整個機器的穩定性都有較高的要求。因此,我們放棄了懸臂式切割,采用直線式切割。在直線式切割中又有砂輪片進給和工件進給兩種方式,如前所說,為了保證切割的質量,應盡量防止切割主軸的抖動,因此采用工件進給式,具體實施方案為:裝有薄片砂輪的切割主軸固定,由工作臺帶動鑄件組進給。這樣可以將切割主軸可靠固定,旋轉軸的旋轉時的圓跳動也更容易保證,從而提高切割質量,防止由于旋轉軸抖動,使得切口偏移,誤切傷工件。2.2.3整機方案的確定在切割機的設計要求中,應該首要保證操作人員安全。因此,在切割機中設計了鈑金外殼防護罩,可以有效的防止飛濺物傷人,為了改善操作室的粉塵污染問題,設置了風機除塵裝置。如圖2-7為整體外形示意圖。圖2-7整體外形示意圖1.工作臺防護罩2.皮帶防護罩3.觀察窗4.機架5.電機支架6.電機皮帶調整機構7.風口8.工件收集箱鈑金外殼的設置,既能夠滿足安全防護的功能,還為機器增加了保護殼,將一些機械零部件隱藏起來,一定程度上,增加了機器的美觀性。其中風口的設置是為了解決粉塵污染問題,風口設計成如圖形狀,在風口只需添加一個抽風管道,連接一個抽風機,即可將工作室內的粉塵抽出去,保證工作室內操作人員不會吸入高濃度的粉塵。如圖2-8為機械結構示意圖,主要由機架,三相異步電機,Y向倒置工作臺,兩個切割主軸,以及工件托架機構組成。圖2-8機械結構示意圖1.倒置工作臺2.臺虎鉗3.鑄件模頭4.工件托架5.踏板6.主電機7.過渡軸8.步進電機9.砂輪片10.壓帶輪機構11.切割主軸調整機構切割主軸采用了雙切割主軸,兩側布置,可以一次進給就將模頭兩側的澆口都切除。為了增大該切割機的適用范圍,設計了砂輪主軸調整機構,如圖2-8中部件11所示,使得砂輪可以前后移動、上下移動,其中前后調整是通過螺紋傳動實現的,上下移動是通過螺紋傳動帶動滑板實現的。前后調整可以調整兩個砂輪片的間距,以滿足不同的澆口寬度的模頭,上下調整是為了補償磨損的砂輪片,當砂輪片磨損,無法切到最上面一排澆口時,就可以將主軸向上移動一定的距離,使得砂輪片可以充分利用。為了避免切傷工件,設計了倒置工作臺,若采用正置工作臺,即砂輪片在上,工件在下,切下的工件就會掉在下面一排的澆口中卡住,繼續進刀,會切傷卡住的工件,為此采用了倒置工作臺,這樣使得切下的工件可以自行掉落。另外由于是人工上件并夾緊,整個模頭很重,設計了工件托架機構,機構采用杠桿原理,腳踩踏板可以托起整個模頭,使得操作人員可以輕松上件。帶傳動必然會有帶松動的問題,因此根據本機器中的兩組帶傳動結構,設計了兩種張緊機構,分別是重力張緊機構和手動張緊機構。為實現切割的自動化,采用了步進電機工作臺,控制器采用信捷PLC,人工上件后,由按鈕啟動或暫停進給,并可調節進給速度。2.2.4傳動方案的設計由于受切割阻力的影響,以及電機旋轉和切割主軸高速旋轉時帶來的震動,考慮采用帶傳動,皮帶傳動屬于柔性傳動,可以很好的吸收切割過程中的震動,傳動平穩,噪聲小;并且結構簡單,使用維護方便;制造以及安裝精度要求不高[25]。如今帶傳動在機械設備中得到了越來越廣泛的應用,并在一些領域代替了齒輪傳動與鏈傳動[26]。雖然皮帶傳動有傳動比不穩定的缺點,但本設計對于電機傳動到切割主軸的轉速沒有嚴格要求,只需要將澆口切開即可,帶傳動的傳動比不穩定的缺點不會影響切割質量,因此選擇V帶傳動。傳動路線如圖2-9,2-10所示,三相異步電機的動力經皮帶帶動過渡軸轉動,過渡軸兩邊各布置一個帶輪,經皮帶傳動帶動兩個切割主軸轉動。圖2-9傳動方案主視圖圖2-10傳動方案俯視圖第3章臺虎鉗機構的設計本設計中，充分考慮到虎鉗的功能需求和與系統的配合需求，在具體實現的過程中，以系統的可靠性與易用為準則，盡量把鉗工用虎鉗設計成為一個功能齊全、可靠性高且易于使用的產品。3.1虎鉗結構虎鉗主要由活動鉗身、固定鉗身、絲桿、手柄等可活動零件，以及螺釘、螺母等起固定作用的零件組成。3.2工作原理虎鉗的固定鉗身用螺栓固定于工作臺邊緣上，固定鉗身裝在固定鉗身上，并能繞固定鉗身軸心線繞一定角度轉動，當轉到要求的方向時，扳動夾緊手柄使夾緊螺栓旋緊，使固定鉗身固緊。活動鉗身通過導軌與固定鉗身的導軌配合。處于活動鉗身上的絲桿可以旋轉，但不能軸向移動，并與安裝在固定鉗身內的絲杠螺母配合。當搖動手柄時，絲杠旋轉，帶動活動鉗身相對于固定鉗身作軸向移動，在鉗口的作用下夾緊或放松物件。其次，在絲桿與活動鉗身配合處有彈簧，其借助擋圈和開口銷固定在絲杠上，當放松絲杠時，可使活動鉗身及時地退出。另外，在固定鉗身和活動鉗身上，各有用螺釘固定的鋼制且制有交叉網紋的鉗口，起夾緊、防滑的作用。3.3分項分析3.3.1形態分析虎鉗采用工業的幾何外形，包含曲線、棱角、圓弧等形態符號，體現出很強的機械時代信息。圓形開槽固定鉗身隱含著可旋動的滑槽語義；棱角分明的鉗體結合有弧度的曲線，傳達工具硬朗、穩固的機械工具品質。出于使用環境的限定，其不加修飾的外形給我們一種機械的美感，傳達出工業產品的力量感，似乎能嗅出其原材料的金屬味。固定鉗身與活動鉗身張合作用、鉗口交叉網紋等借鑒仿生動物嘴巴、牙齒形態，抽象提煉工業基本形態。總體體現簡潔、幾何、機械、有力度的工業特征。3.3.2色彩分析產品采用單一的深藍色涂飾符合設計車間產品的要求，具有理性、現代、工業的語義。其次，藍色為冷色調，有鎮靜的效果，從心理層面可以平定人的情緒，藍色也是后退色，使人感覺時間過得很快。在機器高速運轉，工件切削等重體力、高噪音的生產環境里，穩定工人的情緒，營造色彩舒適的環境很重要，因而冷靜、平穩的藍色在此處使用得很恰當。除外，無鍍色的鉗口、螺栓等零件也起到一定的色彩分割作用，不至于產品整體看起來呆板，并且起到了劃分功能的語義效果。3.3.3人機關系分析虎鉗是車間里用于夾緊固定工件，幫助鉗工對工件進行再加工，如鋸斷、打磨等操作，解決了鉗工夾緊工件的困難。回轉式虎鉗最大的人機工學優點在于它能多角度回轉固定鉗身，當工件夾緊后，需要從另一個角度打磨時，取下工件再安裝上會錯位。而加上回轉功能后，鉗工只需要扳轉夾緊螺栓手柄，調整固定鉗身到最適加工位置，仍可在原地進行加工工件，減少身體扭動活動。寬大的鉗口和有曲線坡度的鉗身提供了也很大的加工空間，適合鉗工寬松地使用各種工具，如鋸、磨刀、銼刀。此外，鉗身的寬度、高度都符合人機尺寸；絲桿手柄、夾緊螺栓的手柄考慮到了省力問題，加大了手柄條的長度，一方面應用了杠桿省力的原理，降低工人操作強度；另一方面，設計的手柄是活動的，可供兩側使用，即可推又可拉，同時也滿足雙手操作使用。前身尖銳的棱角處理倒角，打磨圓滑，防止對操作者刮傷。3.3.4工藝分析1、工藝方法分析虎鉗零部件繁多，主要涉及到鑄鐵、鋼材料的成型加工工藝。鉗身、固定鉗身等主要大體部件都采用HT200灰口鑄鐵，其具有優良的鑄造性、減震性、耐磨性等特點，材料價格低廉，生產加工簡單。運用砂型鑄造工藝，再經打磨，處理粗糙度等方法成型。絲桿則是45鋼經拔制成棒狀、再在機床，如車床、銑床上，由高速旋轉刀頭從工件上銑削出螺紋的螺紋加工方法。螺栓、螺釘則是采用Q235材料，應用相似的成型工藝加工而成。彈簧經彈簧鋼拔制、冷成型工藝。鉗口由45鋼經過鍛造，提高硬度與韌性，再經熱處理淬硬，具有較好的耐磨性。與前身配合的螺紋孔則是由鏜床鏜出來的。表面處理采用烤漆，鍍層工藝，起防水、防蝕、防銹作用。2、工藝水平分析整體工藝為一般加工成型工藝，涉及的都是鑄造、鍛造、車削等基本的金屬加工工藝。特殊處理部分主要在鉗口和絲桿部分，鉗口因為采用的工序較為復雜，有鍛造、磨削鉗口和底平面、淬硬，應用工藝水平較高。絲桿的加工方法多樣化，有車削、銑削等工序，高精度要求，目前加工絲桿的方法更多，但基于當時工藝，已屬于較好工藝水準。除此之外，整體鉗身部分有較大倒角，也經過加工打磨，處理得很得當。PAGEPAGE49PAGEPAGE54第4章各組成部分的設計4.1固定鉗座的設計鉗座屬于機架、箱體類零件。該類零件特點是形狀不規則，結構較復雜。固定鉗身的總體組合方式為綜合式，由圓柱臺和若干凸臺組成。其作用主要是固定連接，與桌面和臺面連接緊固的；還有一部分是和其他零件配合連接；固定其他零件，為其他零件提供安裝區域。根據固定鉗座的零件圖畫出圖，選取材料為HT150[2]。固定鉗座的零件圖（圖2）：圖4-1固定鉗座圖4-2固定鉗座的零件圖4.2活動鉗身的結構設計根據活動鉗身的零件圖畫出三維實體圖，選取材料為HT150[2]。活動鉗身的零件圖（圖4-3）：圖4-3活動鉗身的零件圖4.4鉗口板的結構設計根據鉗口板的零件圖畫出三維實體圖，選取材料為45。鉗口板的零件圖（圖4-4）：圖4-4鉗口板零件圖4.5固定鉗口板用螺釘的結構設計根據設計需求和虎鉗的使用性能要求，本設計中選取標準件螺釘——GB/T68，選取材料為Q235。查取設計手冊可得相關尺寸，根據查得的相關尺寸設計得鉗口板用螺釘的三維實體圖（圖4-5）：圖4-5固定鉗口板用螺釘4.6螺母的選擇設計根據設計需求和虎鉗的使用性能要求，本設計中選取標準件螺母——GB/T6174—2000—M10[10]，選取材料為35。查取設計手冊可得相關尺寸，根據查得的相關尺寸設計得螺母M10的三維實體圖（圖4-6）。圖4-6螺母M104.7銷的選擇設計根據設計需求和虎鉗的使用性能要求，本設計中選取標準件y圓錐銷——GB/T91—3x14，選取材料為Q235。查取設計手冊可得相關尺寸，根據查得的相關尺寸設計得銷的三維實體圖（圖4-7）。圖4-7銷4.8螺桿的結構設計根據螺桿的零件圖畫出圖，選取材料為45。螺桿的零件圖（圖4-8）：圖4-8螺桿（絲杠）的零件圖4.9螺桿的強度校核計算進行軸的強度校核計算時，應根據軸的具體受載及應力情況，采取相應的計算方法，并恰當地選取其許用應力。本設計中，螺桿主要是扭矩，則應該按扭轉強度條件計算。這種方法是只按軸所受的扭矩來計算軸的強度，軸的扭轉強度條件為：式中：——扭轉切應力，Mpa；T——軸所受的扭矩，N.mm；——軸的抗扭截面系數，n——軸的轉數，p——軸傳遞的功率，d——計算截面處軸的直徑，mm；——許用扭轉切應力，Mpa。根據國家標準，選取許用扭轉切應力為25-45Mpa.T=15kN.m。截面處軸的直徑為18mm。代入數據可算得實際扭轉切應力為12.86Mpa，與理論相比可知符合設計使用性能的要求。所以，和螺母配合處軸的尺寸選擇合理。第5章倒置工作臺機構設計5.1滾珠絲桿副的選擇滾珠絲桿副就是由絲桿、螺母和滾珠組成的一個機構。他的作用是將旋轉運動轉換成旋轉和直線運動。使用在絲桿和螺旋中滾動的螺母，轉動的時候，轉動內部在滾珠。5.1.1導程確定通過聯軸器電機與絲桿直接連接，所以才可以取得傳動比i=1,選擇電動機的最高轉速：，絲杠的導程：取Ph=12mm5.1.2確定絲桿的等效轉速等效轉速計算式：最大進給速度是絲桿的轉速：最小進給速度是絲桿的轉速：絲桿的等效轉速：式中，確定，算出，.5.1.3估計質量及負重切割裝置重量計算式：工作臺重量計算式：移動部件重量計算式：5.1.4確定絲桿的等效負載工作負載是指自動化裝置工作時，實際作用在滾珠絲桿上的軸向壓力，他的設計數據值用進給牽引力的實驗公式計算。導軌，在本次設計中確定設計為滑動導軌，確定摩擦系數：0.03，K：顛覆力矩影響系數，K取值范圍1.1~1.5，在本次設計中選擇1.3，絲桿所受的力計算式：等效載荷計算式：先確定的是，。.5.1.5確定絲桿所受的最大動載荷fw：負載性質系數，本設計選用1.2；ft：溫度系數本設計選用ft=1；fh：硬度系數；本設計選用fh=1；fa：精度系數；本設計選用fa=1；fk：可靠性系數；本設計選用fk=1。Fm：等效負載nz：等效轉速Th：工作壽命，本次絲桿確定T為15000h.得出，最大動載荷Car=17300N.表3-1-1各類機械預期工作時間Lh表3-1-2精度系數fa表3-1-3可靠性系數fk表3-1-4負載性質系數fw5.1.6精度的選擇在最初設計時按照精度。對于滾珠絲杠的精度一般是區間是：X軸為1～3級（1級精度最高），Z軸為2～5級，考慮本設計經濟實用性，確定X軸精度3級，Z軸4級。行程變動量.。5.1.7選擇滾珠絲桿型號計算:則;公稱直徑;確定本次選滾珠絲桿的FFZD型，屬于內循環浮動返向器，雙螺母墊片預緊滾珠絲桿副，具體型號是：FFZD4010—3。參數如下列出:公稱直徑：；絲桿外徑：；鋼球直徑：；絲桿底徑：；圈數：3圈；；；剛度：。5.2校核也有調節軸承的位置和軸的系統的位置和軸，調節其固有的頻率。可以承受住在軸承的軸承的壓壓系統。有光滑感本身就會很結實，軸承的柔軟、軸承的強度、螺母螺母的大團結、協調的方式決定。拉壓系統剛度：KO；拉壓剛度：KS；；絲桿副內滾道的接觸剛度：KC；軸承的接觸剛度：Ka；螺母座的剛度：Kn5.2.1臨界壓縮負荷驗證本文確定絲桿的支撐方式為一端固定另一端支撐的方式。臨界壓縮負荷計算式：式中：E：材料的彈性模量。本文確定此設計數據值為：E鋼=2.1X1011（N/m2）LO：-最大受壓長度；K1：-安全系數，本文確定此設計數據值為：K1=1.3Fmax：-最大軸向工作負荷；f1：-絲桿支撐方式系數；本文確定此設計數據值為：f1=14.3.I=絲桿最小截面慣性距；本文確定此設計數據值為：式中：do：是絲桿公稱直徑（mm）dw：滾珠直徑（mm），絲桿螺紋計算長度Lu支撐距離LO應該大于絲桿螺紋部分長度Lu，選取。代入上式計算得出。可見Fca＞Fmax，臨界壓縮負荷滿足要求。5.2.2臨界轉速驗證當傳動零件高速運轉時，需要進一步檢查有無發生共振的最高轉速，絲杠的最高轉速計算式：式中：A：絲桿最小截面；本文確定此設計數據值為：：A=：絲杠內徑，；P：材料密度；本文確定此設計數據值為：p=7.85*103(Kg/m)：臨界轉速計算長度，，本文確定此設計數據值為：=148/2+300+(620-488)/2=440mm：安全系數；本文確定此設計數據值為：=0.8fZ：絲杠支承系數，本文確定此設計數據值為：因采用了雙推-簡支，設計為fZ=18.9。經過計算，得出，計算出的數據比要求的臨界轉速大，符合要求可用。5.2.3絲桿拉壓振動與扭轉振動的固有頻率拉壓系統剛度Ke計算式：式中：A：絲杠最小橫截面，；螺母座剛度：KH=1000N/μm。當導軌運動到兩極位置時，有最大和最小拉壓剛度，其中，L植分別為750mm和100mm。經計算得：得到的結果是：傳動零件的扭轉振動的固有頻率比要求的要大，固然可用。5.3電機的選擇步進電機是使用可以轉換成旋轉或直線的執行機構。一輸入一個脈沖信號，就會用各角鍵。電力馬達的轉動，輸入輸入的速度和輸入準確的比率。有一個進入電爐的尺度，位置高，累積率高，沒有誤差，有簡單管理的優點，所以被廣泛使用在傳統性的一體化產品上。在選擇電動機時，要保障電力輸出功率比容量更高的電力。另外，要想辦法提高容量的方法是很重要的。5.3.1電機軸的轉動慣量a、回轉運動件的轉動慣量上式中：d：直徑,已經知道，絲桿外徑，d=39.5mm。L：長度，確定L=1m。P：鋼的密度；本次確定P=7800代入公式，計算出。b、直線運動件向絲桿折算的慣量上式中：M：質量已經知道，直線運動件M=160kg；P：絲桿螺距；本次確定P=0.001m.經計算得.c、聯軸器的轉動慣量查表得計算式：因此.5.3.2電機扭矩計算a、折算至電機軸上的最大加速力矩上式中：J=0.0028kg/m2ta—加速時間，計算式為：KS：系統增量，本次確定KS=15s-1,那么ta=0.2s；由此得出：b、折算至電機軸上的摩擦力矩上式中：F0—導軌摩擦力，F0=Mf，f=摩擦系數，確定是0.02，。P：絲桿螺距；本次設計確定為：P=0.001m；η：傳動效率，本次設計確定為：η=0.90；I：傳動比，本次設計確定為：I=1；由此計算出：c、折算至電機軸上的由絲桿預緊引起的附加摩擦力矩：上式：P0：傳動零件預加載荷；η0：傳動零件未預緊時的傳動效率；本設確定P0≈1500N；確定η0=0.9.由此算出：T0=0.05N·M那么，快速空載啟動時所需的最大扭矩：至此扭矩及轉動慣量數據已經計算完畢，根據數據查書，確定電機型號選擇SIEMENS的IFT5066，額定轉矩：6.7。5.4直線滾動導軌副的計算和選擇導軌的靜安全系數：，式中：C0：導軌的基本靜額定載荷；P：工作載荷本次設計用參數P=0.5(Fz+W)；導軌選擇區間條件：一般情況：范圍為fSL=1.0~3.0受沖擊、振動：范圍為fSL=3.0~5.0。按照結果數據并查表確定導軌：（1）選BR直線滾動導軌導軌,E級精度.查得,fh=1,ft=1,fc=0.81,fα=1,fw=1.（2）工作壽命每天8小時，連續工作5年，250/年,額定壽命:Lh=5×250×8=10000h,每分鐘往復次數nz=8.計算四滑塊的載荷,工作臺及其物重約為4000N.計算需要的動載荷Cα.Cα=(fwP)÷(fhftfcfα)×(L/50)1/3=208N由《機械電子工程專業課程設計指導書》表3-20中選用LY15AL直線滾動導軌副,其Cα=606N,C0α=745N.基本參數如下:導軌的額定動載荷N.依據使用速度v（m/min）和初選導軌的基本動額定載荷(kN)驗算導軌的工作壽命Ln：額定行程長度壽命:.導軌的額定工作時間壽命:.導軌的工作壽命足夠.（3）滾動導軌間隙調整預計能夠正確地提高正確的途徑。在進行適度的時候，在旋轉的時候，過山車，休息室和路軌之間也要超過一定的日程。（4）潤滑與防護潤滑:使用脂肪的潤滑油可以使用，但要注意使用灰塵。防護裝置的功能主要是防止灰塵、渣滓、冷卻液進入鐵軌，提高鐵路的壽命。防護方式用蓋板式。第6章切割裝置的設計6.1電機的選型參考市場上同類產品，考慮到本機器體積小，功率消耗不大。只是旋轉運動。初步選擇電動機為普通三相異步電動機Y90S-4型。用于一般場合和無特殊要求90S-4型三相異步電機功率：1.1KW電壓：380V電流：2.7A絕緣：B噪音：67dB(A)轉速1440r/min廣泛適用于不含易燃、易爆或腐蝕性氣體的一般場合和無特殊要求的機械設備上，如金屬切削機床、泵、風機、運輸機械、攪拌機、農業機械和食品機械等。

Y90S-4型三相異步電動機廣泛適用于不含易燃、易爆或腐蝕性氣體的一般場合和無特殊要求的機械設備上，如金屬切削機床、泵、風機、運輸機械、攪拌機、農業機械和食品機械等。Y90S-4型三相異步電動機是全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機，電動機基本系列，符合IEC標準的有關規定。Y90S-4型三相異步電動機具有高效、節能、起動轉矩大、噪聲低、震動小、可靠性高、使用維護方便等特點。圖6-1電機6.2同步帶傳動計算6.2.1同步帶計算選型設計功率是根據需要傳遞的名義功率、載荷性質、原動機類型和每天連續工作的時間長短等因素共同確定的，表達式如下：式中 ——需要傳遞的名義功率 ——工作情況系數，按表6-1工作情況系數選取=1.7；表6-1工作情況系數確定帶的型號和節距可根據同步帶傳動的設計功率Pd'和小帶鋸轉速n1，由同步帶選型圖中來確定所需采用的帶的型號和節距。其中Pd=0.63kw，n1=56rpm。查6-2表6-2選同步帶的型號為H：，節距為：Pb=8.00mm選擇小帶鋸齒數z1，z2可根據同步帶的最小許用齒數確定。查表3-3-3得。查得小帶鋸最小齒數14。實際齒數應該大于這個數據初步取值z1=34故大帶鋸齒數為：z2=i×z1=1×z1=34。故z1=34，z2=34。確定帶鋸的節圓直徑d1，d2小帶鋸節圓直徑d1=Pbz1/π=8.00×34/3.14≈86.53mm大帶鋸節圓直徑d2=Pbz2/π=8.00×34/3.14≈86.53mm驗證帶速v由公式v=πd1n1/60000計算得，s﹤vmax=40m/s,其中vmax=40m/s由表3-2-4查得。確定帶長和中心矩根據《機械設計基礎》得所以有：現在選取軸間間距為取224mm10、同步帶帶長及其齒數確定=()==719.7mm11、帶鋸嚙合齒數計算有在本次設計中傳動比為1，所以嚙合齒數為帶鋸齒數的一半，即=17。12、基本額定功率的計算查基準同步帶的許用工作壓力和單位長度的質量表6-3可以知道=2100.85N，m=0.448kg/m。所以同步帶的基準額定功率為==0.21KW表6-3基準寬度同步帶的許用工作壓力和單位長度的質量13、計算作用在軸上力==71.6N6.2.2同步帶的主要參數（結構部分）1、同步帶的節線長度同步帶工作時，其承載繩中心線長度應保持不變，因此稱此中心線為同步帶的節線，并以節線周長作為帶的公稱長皮，稱為節線長度。在同步帶傳動中，帶節線長度是一個重要參數。當傳動的中心距已定時，帶的節線長度過大過小，都會影響帶齒與輪齒的正常嚙合，因此在同步帶標準中，對梯形齒同步帶的各種哨線長度已規定公差值，要求所生產的同步帶節線長度應在規定的極限偏差范圍之內（見表6-4）。表6-4帶節線長度表2、帶的節距Pb如圖4-2所示，同步帶相鄰兩齒對應點沿節線量度所得約長度稱為同步帶的節距。帶節距大小決定著同步帶和帶鋸齒各部分尺寸的大小，節距越大，帶的各部分尺寸越大，承載能力也隨之越高。因此帶節距是同步帶最主要參數．在節距制同步帶系列中以不同節距來區分同步帶的型號。在制造時，帶節距通過鑄造模具來加以控制。梯形齒標準同步帶的齒形尺寸見表6-5。3、帶的齒根寬度一個帶齒兩側齒廓線與齒根底部廓線交點之間的距離稱為帶的齒根寬度，以s表示。帶的齒根寬度大，則使帶齒抗剪切、抗彎曲能力增強，相應就能傳動較大的裁荷。圖6-2帶的標準尺寸表6-5梯形齒標準同步帶的齒形尺寸4、帶的齒根圓角帶齒齒根回角半徑rr的大小與帶齒工作時齒根應力集中程度有關t齒根圓角半徑大，可減少齒的應力集中，帶的承載能力得到提高。但是齒根回角半徑也不宜過大，過大則使帶齒與輪齒嚙合時的有效接觸面積城小，所以設計時應選適當的數值。5、帶齒齒頂圓角半徑八帶齒齒項圓角半徑八的大小將影響到帶齒與輪齒嚙合時會否產生于沙。由于在同步帶傳動中，帶齒與帶鋸齒的嚙合是用于非共扼齒廓的一種嵌合。因此在帶齒進入或退出嚙合時，帶齒齒頂和輪齒的頂部拐角必然會超于重疊，而產生干涉，從而引起帶齒的磨損。因此為使帶齒能順利地進入和退出嚙合，減少帶齒頂部的磨損，宜采用較大的齒頂圓角半徑。但與齒根圓角半徑一樣，齒頂圓角半徑也不宜過大，否則亦會減少帶齒與輪齒問的有效接觸面積。6、齒形角梯形帶齒齒形角日的大小對帶齒與輪齒的嚙合也有較大影響。如齒形角霹過小，帶齒縱向截面形狀近似矩形，則在傳動時帶齒將不能順利地嵌入帶鋸齒槽內，易產生干涉。但齒形角度過大，又會使帶齒易從輪齒槽中滑出，產生帶齒在輪齒頂部跳躍現象。6.2.3同步帶的設計在這里，我們選用梯形帶。帶的尺寸如表6-6。帶的圖形如圖6-3。表6-6同步帶尺寸型號節距齒形角齒根厚齒高齒根圓角半徑齒頂圓半徑H840。21.02圖6-3同步帶6.3帶輪軸的結構設計初步軸的最小直徑：d為了使軸的直徑與帶輪的配合孔徑相適應，取軸的最小直徑為25mm。擬定軸上零件裝配及各軸段長度與直徑振動篩軸結構如下圖所示：圖6-4振動篩軸軸段1-2與皮帶輪配合，長度依據皮帶輪設計，所以左軸端L1-2=25mm，初步選擇采用GB／T7810-1995帶立式座軸承UCP206，此軸承帶頂絲，軸向固定方便，而且配有油杯，潤滑較為方便，軸承與軸心線允許有偏斜5°。孔徑為30mm，所以d2-3=d5-6軸端5-6是與連桿配合，具體如右視圖所示，其軸向長度L5-6其中：z為皮帶輪需要v帶的根數；T0α為帶輪包角根據計算繪制出軸的彎矩圖和扭矩圖如下：圖6-5軸的彎矩圖和扭矩圖從軸的彎矩圖和扭矩圖可以看出截面C為危險截面，所以校核時只校核危險截面C的強度：取α=0.6軸的抗彎截面系數W≈0.1σ軸的材料為45鋼，調制處理，查《機械設計》表15-1得σ-1=60MP6.4切割調整機構設計設計：采用普通V帶傳動，每天工作8h。1.確定計算功率Pca通過《機械設計》查表得工作情況系數KAP2.選擇V帶的帶型根據Pca、n其輪槽截面尺寸：b3.帶輪基準直徑dd1）初選小帶輪的基準直徑dd1由表8-7和8-9取小帶輪的基準直徑dd12）驗算帶速vv=因為5m/s<v<30m/s3）大帶輪基準直徑dd2d根據表8-9，取標準值為d4.確定V帶的中心距a和基準長度L1)根據：0.7初定a2)計算帶所需的基準長度L查表8-2選帶的基準長度L3）計算實際中心距a。a≈中心距變化范圍：aa所以中心距a的變化范圍為677mm-708mm.5.驗算小帶輪包角αα≈6確定V帶根數z單根V帶的額定功率P由dd1=106mm和n1根據n1=1420r/min，i1查表8-6得Kα=0.98所以：P確定V帶根數zz=取2根。7.計算確定單根V帶的初拉力F查表得A型帶的單位長度質量q=0.105kg/mF結論本通過熔模鑄件澆口切割機的設計，這個設計提高自己治學方面的能力方面，我認為熔模鑄件澆口切割機的設計的設計過程中，我注意到在過去的機械設計的步驟和尺寸的確定，是一個認真的設計過程，以便在每個夾具零件減小結構上尺寸部分，按照不僅是評估機械設計知識，對自己的工作，將力量、耐力、培養良好的風格起到了很大的作用。在這本文設計中，熔模鑄件澆口切割機的設計設計標準化的條件下，該系統對發展計算機輔助設計，可以提供完整的支持，充分利用熔模鑄件澆口切割機的設計工藝的設計。課題結合目前國熔模鑄件澆口切割機的設計的研究現狀和發展方向，具體闡述了一種熔模鑄件澆口切割機的設計開發過程。本文主要完成的工作如下：1、熔模鑄件澆口切割機的設計結構方案的確定。分析了熔模鑄件澆口切割機的設計的特點，確定了熔模鑄件澆口切割機的設計基本結構，并確定其基本尺寸。2、確定了熔模鑄件澆口切割機的設計技術指標及參數。對該熔模鑄件澆口切割機的設計進行了計算。3、零件的剛度和壽命計算與校核。對各個已設計零件進行剛度和壽命計算，確保滿足使用要求，使該熔模鑄件澆口切割機的設計有足夠的可靠性。通過本次畢業設計，不僅把大學所學到的理論知識很好的運用到畢業設計中，而且培養了自己認真思考的能力，在處理問題時有了新的認識和方法，并加強了和同學之間進行探討和解決問題的能力。通過對專業知識的接觸和深入學習，以及對相關信息的獲取，我深切地認識到，就目前的發展而言，我國的工業還比較落后，與發達國家相比還存在很大的差距。盡管我們不斷地在努力，但想在很短的時間內改變這種現狀是很難的，尤其是對于我們這樣一個國情的大國。所以，我們應該擁有的是一種民族意識，不斷的追求創新。本次畢業設計中，不僅鍛煉了自己查閱資料的能力，而且能夠熟練運用國家標準、機械類手冊和圖冊等工具進行設計計算分析。這次畢業設計還讓我體會到團體的力量，提高自己的團隊意識，遇到問題時和小組成員進行討論和分析或是請教老師，直到得到滿意的結果。希望能將這套設計應用到具體實踐當中,通過實踐來驗證理論的正確性。通過理論知識與具體實踐結合起來，才能真正把一門知識應用起來。PAGEPAGE55參考文獻[1]張建民.機電一體化系統設計[M].高等教育出版社，2001（2）：45～49.[2]馮開平，左宗義.畫法幾何與機械制圖[M].華南理工大學出版社，2005（3）：51～60.[3]顧崇銜.機械制造工藝學[M].陜西科學技術出版社，1999（6）：11.[4]哈爾濱工業大學理論力學教研室.理論力學[M].高等教育出版社，2002（4）：79～83.[5]華東紡織工學院哈爾濱工業大學天津大學．自動化裝置設計圖冊[S]．上海科學技術出版社．1979（5）：15～21.[6]機械設計手冊編寫組．機械設計手冊[S]．機械工業出版社．1986（6）：12～18.[7]邱宣懷．機械設計[M]．高等教育出版社．2004（2）：49～51.[8]李華，李煥峰．機械制造技術[M]．機械工業出版社出版．2003（5）：33～37[9]葉偉昌，林崗副．機械工程及自動化簡明設計手冊[S]．機械工業出版社出版．2008（2）：56～62.[10]姚立健.胡學同.周杏鵬.張軍水果機器視覺自動分選機同步控制系統設計[期刊論文]-農業機械學報2008(11)[7]濮良貴.機械設計（第七版）[M].北京：高等教育出版社，2004：34-46.[8]徐灝主.新編機械設計師手冊[M].北京：機械工業出版社，1995：99-140.[9]張立勛，董玉紅.機電系統仿真與設計[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社，2006：53-78.[10]吳宗澤.機械結構設計[M].北京：機械工業出版社，1987：97-112.[11]白文慶.數控改造化車床的數控設計[J].機械產品與科技，2005，3（2）：92-102.[14]張樹森.機械制造工程學[M].沈陽：東北大學出版社，2005：167-180.[16]周開勤，康蓉城.機械設計師實用手冊[M].天津：天津科學技術出版社，1992：