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目錄
1 前言
2 課題簡介
3 機架的設計
4 割炬的設計
5 基臂的鑄造工藝
6 參考文獻
7 體會
畢業(yè)設計的目的
畢業(yè)設計是學生完成教學計劃的最后一個極為重要的實踐性環(huán)節(jié),是使學生綜合運用所學過的基本理論,基礎知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術問題而進行的一次基本訓練,這對學生即將從事有關的技術工作和未來事業(yè)的開拓有一定的意義。
設計說明的概述
-機械設計的任務是從社會需求出發(fā);創(chuàng)造性的設計出具有特定功能的新機械或改進原有機械設計的性能,以滿足人們?nèi)找嬖龃蟮纳詈蜕a(chǎn)的需要;機械設計使機械產(chǎn)品開發(fā)和技術改造的關鍵環(huán)節(jié),使機械產(chǎn)品的第一步,機械的功能決定于設計機械的質(zhì)量;性能和成本;也只要是在設計階段決定的;而制造過程的本質(zhì)就在于實現(xiàn)設計時所規(guī)定的質(zhì)量。
本人的畢業(yè)設計的課程是CG2-150型仿型切割機,是一種靠模生產(chǎn)的高效率半自動氣割低碳合金鋼扳的機器,由于采用靠模仿型;可以很方便的切割出各種形狀,適用于批量生產(chǎn)。
本機體積較小,自重輕,切割范圍大,特別適合于野外工作;它廣泛地被大中小型工廠使用。
CG2-150型切割機的最顯著的特點是每分鐘能割完厚度為50-750mm地切割面,在相同工作量下與使用氣割 相比較,縮短工時近2倍,并且克服了以前用氣割下后鋼板,鋼管時地切割面積步光滑,尺寸誤差較大,而且有時因氧氣回火出現(xiàn)傷人現(xiàn)象等弊端,給電氣焊工帶來了很大地方便。
本人只要側(cè)重于割炬(動力部分),基壁,機架的設計。
本機器有轉(zhuǎn)動系統(tǒng),樣板安裝在型臂前端地模板架上,磁滾輪面靠平樣板側(cè)面,表面吸力大于16N,磁滾輪由直流伺服電機帶動三級減速機構(gòu)轉(zhuǎn)動,三級減速由前級一對螺旋齒輪;中間一對平齒輪;后級一對蝸輪幅組成速度比為1/175,磁滾輪使用高級永磁合金直徑為10mm,當磁滾輪沿樣板周邊移動;帶動主壁下面地割炬,割炬正確地割出與樣板相同形狀地工件。
主軸固定在機座上,作為基壁地支點;設有平衡裝置,與主壁上安裝地磁滾輪,割炬保持平衡運動,底座下部裝有蝸桿可以在垂直方向調(diào)節(jié)割炬地升降位置,型壁套裝在聯(lián)結(jié)管上端可以作360度地回轉(zhuǎn),360度范圍內(nèi)可作垂直升降和水平位置地調(diào)正。
技術參數(shù)
名稱
150型
150A型
氣割鋼板厚度范圍
5-100mm
5-100mm
氣割最大圓周直徑
600mm
1800mm
氣割最大正(長方形)
500*500mm,400*900mm,450-750mm
1270*1270mm
氣割最大長度
1200mm
1750mm
氣割速度
50-750mm/min
電動機
Z3-11型直流電動機,功率25W,電壓110V,電流0.5A,
轉(zhuǎn)速3000-4000轉(zhuǎn)/min
輸入電源
50HZ,220V
外形尺寸與重量
型號
150型
150A型
機器外型尺寸
190*335*80mm
149*335*800mm
凈重
43kg
52kg
1 機架
機架時各種機械地基本部件,它主要起支承作用,機械的其他部件一般固定在機架上,有些部件是在機架的導軌面上運動。機架起基準作用,以保證各部件間正確的相對位置,并且使整個機器組成一個整體。在其他部件及工件本身的重量與工作過程中的載荷(包括各種沖擊力)作用下,機架要有足夠的強度,而且變形部超過允許值。此外還應考慮機架的動剛度,阻尼,熱變形性,尺寸穩(wěn)定性,疲勞強度等。對于移動式機器的機架則要求重量輕;對于在寒冷、酷熱、潮濕等環(huán)境下工作的機架分別要求耐高溫、耐低溫、抗銹燭等性能
機架在機器中的尺寸一般較大,它往往與機器的整體布局,機器的造型美觀,操作方便,加工工藝性好。
機架的分類
為了便于比較,下面機架的幾種分類:
按機型求分,可分為:臥式、立式。
臥式則分:橫梁式機架、平板式機架。
立式則分:單立柱、雙立柱、多立柱。
按材料及制造方法分:金屬機架、非金屬機架。
金屬機架分:鑄造機架、焊接機架、組合機架
非金屬機架分:花崗巖機架、混凝土機架、塑料機架。
本設備的機架屬于金屬機架中的鑄造機架,它采用了高強度的鋁錠合金精密壓鑄制成,重量輕,強度高。
選擇單立柱機架是因為:單立柱機架結(jié)構(gòu)簡單,操作零件所受彎矩大,受力不能太大,如圖:
1、主壁 2、基壁 3、立柱 4、底座
力的基本類型
機架上承受著多種多樣的力和和力矩(彎矩及轉(zhuǎn)矩),但大體上可以分為以下幾種類型:
1、工藝力:這是最重要、最基本的力,即機器在完成相應的主要工藝過程中所產(chǎn)生的力量,如各種切削機床中的切削力;各種扎制設備中的扎制力與扎制力矩,各種鍛壓設備中的鍛壓件塑性成型力等等。
對于同一臺機器;由于完成的工藝不同,工藝力也相應的有所變化。
在同一道工序中,變形力隨工作行程的增加而上升,且在鍛件厚度越薄時;變形力上升越快。如圖所示:
在許多機械中,工藝力隨眾多因素變化而變化。因此,在一般機械中,機架的受力分析按額定負載(公稱負載)來進行。額定負載示該機械所允許的最大負荷。超過此負荷,過負荷保險機構(gòu)應起作用,以防事故發(fā)生。
還應注意,工藝力的作用位置或方式不同,機架的受力情況也會改變。
2 預緊力
對于預緊力機架,一直處于預緊力作用下;因此在受力分析時,除了工作載荷外,還要考慮預緊力。預緊力與工作載荷不是簡單的疊加關系,即在工作載荷(軸向拉力)作用下,預緊力會響應減少。
3 輔助工藝力
這是指在主要工藝完成過程中所需的主要輔助動作產(chǎn)生的力量。
4 重力
指工件和機器部件的重量。當與工藝力相比;所占比例很小時,往往可以忽略不計。
7 慣性力。機械的運動部分加速或減速時,均會產(chǎn)生相應的慣性力,并作用于機架上。
8 沖擊或振動干擾力。外來的撞擊,旋轉(zhuǎn)部件的離心力,往復運動的慣性沖擊,等都會產(chǎn)生干擾力。
機架的材料及制造方法
機架的材料蝸選擇碳素鋼,以下就對鋼材此材料進行分析尺寸系數(shù)是由于實際構(gòu)件壁疲勞實驗用的試件尺寸要大恩多,因而降低了疲勞極限;表面系數(shù)數(shù)時考慮表面加工質(zhì)量對疲勞強度的影響;兩者均可以在有關機械工程手冊中查到,對于鋼,β值可參考下圖:
表面系數(shù)
1 拋光 2 磨削 3 精車 4 粗車 5 軋制加工表面 6 淡水腐蝕表面 7 海水腐蝕表面
本設備的材料使用的時鋼材,鋼材的穩(wěn)定系數(shù)為1.5-3.0之間。
所以我在確定機架最大高度時,必須要首先計算出穩(wěn)定安全數(shù):
查表得立柱穩(wěn)定系數(shù)為η=7.87
立柱穩(wěn)定安全系數(shù)公式η=P0/P>=η0 (材料穩(wěn)定系數(shù))
所以:η>=η0 即7.87>=1.5-3.0
平臺臨界載荷P0=ηEl/L2=100kg
Fi=Pl3/3EL=42mm
Fd=(1+ 1+2L/Fd )Fi=64mm
平臺得最大高度 hmax=Pl/W=fd/fi=800mm
割炬
割炬部分由乙炔調(diào)節(jié)閥,預熱氧調(diào)節(jié)閥,切割氧調(diào)節(jié)閥,壓力開關,夾遲器,管子,火口螺母和割嘴組成,
當氧氣和乙炔通過管子來到火口螺母而產(chǎn)生一定的壓力當壓力一定程度時可調(diào)節(jié)壓力開關釋放混合氣體,點燃,產(chǎn)生氣鋒,切割鋼板。
基壁、主壁的氣割范圍:
基壁的使用范圍為:400mm之內(nèi)可實現(xiàn)360度旋轉(zhuǎn)。
主壁的使用范圍為:300mm之內(nèi)可以實現(xiàn)360度旋轉(zhuǎn)。
割炬部分的運動:
1、將220V的電壓源插頭插入電源插座。
2、打開電源開關。
3、本機可作逆向運動切換開關可以改變磁滾輪旋轉(zhuǎn)方向,必須在電動機停止后進行。
4、打開自動控制閥 → 打開乙烯閥1/3轉(zhuǎn) → 點燃 → 打開預熱氧閥調(diào)整火焰,對鋼板預熱 → 打開切割氧閥 → 切割樣板鋼 → 根據(jù)需要調(diào)整速度。
管道的設計:
管子:在液壓氣閥及潤滑油系統(tǒng)的管道中常用的管子有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等,由于本管子的設計不計壓力和彎曲情況,按價格來選用銅管。
1、膠管:膠管的彎曲半徑不宜過小,一般不應小于(表30)
膠管內(nèi)徑
4
6
8
10
13
19
22
膠管外徑
13
15
17
19
23
29
32
最小彎曲半徑
90
100
110
130
190
260
320
膠管與管接頭的聯(lián)結(jié)外應留有一段直的部分,比較長度不應小于管外徑的兩倍。
2、膠管的長度應考慮到膠管在通入氣體后長度方向?qū)l(fā)生收束變形,一般收束量為管長的3-4%。因此膠管安裝時應避免處于拉緊狀態(tài)。
3、膠管在安裝時應保證不發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形,為方便安裝可沿官長涂以色紋,以便檢查。
4、膠管的管接頭軸線,應盡量放置在運動的平面內(nèi),避免兩端互相運動時膠管受扭。
5、膠管應避免與機械上夾角部分相接觸和摩擦,以免管子損壞。
管子內(nèi)徑的計算:管子的內(nèi)徑D,按流速選取
d>=1130 Q/V mm
式中:Q-氣體流量 m3/s
V-流速m/s薦用流速,一般選取V=2-3m/s
d>=1130 q/2 >=30mm
金屬管子壁厚δ>=pd/2[δ]m
式中——工作壓力MPa
D——管子的內(nèi)徑mm
[δ]——許用壓力MPa,對于鋼管[δ]=δb/s(δ0——抗拉強度MPa,S——安全系數(shù),當P<7MPa時,S=8,當P<=17.5MPa時,S=6,當P>17.5MPa時,S=4。)
對于銅管[δ]<=25MPa。
由于零件是銅管,所以[δ]選擇25MPa。
δ>=Pd/2[δ]mm>=p*30/2*25>=1.5 (P根據(jù)壓力來選擇,見表。37-9-42
接頭螺母的選擇
由于接頭螺母是表準件;根據(jù)螺紋直徑d=11.5mm 螺母M16*-6H GB3763.83
所以根據(jù)表37-9-26選用
割嘴的選擇
等壓式割嘴采用整體式制造成形,以氧氣和乙烯在嘴內(nèi)混合為預熱火,具有壽命長,安全可靠等優(yōu)點。
30度配合面可與國內(nèi)外同類產(chǎn)品互換。
由于割嘴式標準件,由下表選擇:
割嘴號
切割氧孔徑mm
切割厚度mm
切割速度mm/min
氣體壓力
Mpa
氣體消耗量(參考)
氧氣
乙炔
氧氣m/h
乙炔l/h
0
0.8
10~20
450~380
0.2~0.3
>=0.3
1.3~1.8
340
1
1
20~30
400~320
0.25~0.35
>=0.3
2.5~3
470
2
1.2
30~50
350~280
0.25~0.35
3~4
470
3
1.4
50~70
300~240
0.3~0.4
4.5~6
650
4
1.6
70~90
260~200
0.3~0.4
>=0.04
5.5~7
650
5
1.8
90~120
210~170
0.4~0.5
8.5~10.5
650
表中數(shù)據(jù)切割條件
1. 氧氣純度不低于
2. 被切割鋼材含碳量〈=0.45。。
3 切割方式為垂直切割
4 氧氣壓力是指割炬前的切割氧壓力
閥門的選用
閥門是管道系統(tǒng)的重要組成部件,用于啟閉,節(jié)流和保證設備安全運行。由于閥門式標準件,只要選用參考機械零件手冊選用。表37-9-3
閥門的類型:
1、閘閥::閘閥的關閉件主要式閘板;有楔形和平行兩種。
2、截止閥:主要作用調(diào)節(jié)性比較好,流體以閥座下面向上流動,所以安裝時應順介質(zhì)流閥,不能裝反。
3、止向閥:此閥又稱單向閥,主要有旋啟式與升降式兩種。
4、旋塞閥:其關閉件為圓錐體塞子,繞閥件中心、旋轉(zhuǎn)來執(zhí)行開關的任務。
5、球閥:其關閉件為球體。
6、蝶閥:碟閥的閥座做在閥體上,圓盤狀閥瓣固定在閥桿上,將其旋轉(zhuǎn)90度,即可執(zhí)行開啟關閉的作用。
根據(jù)設備的情況,所以選擇旋塞閥。
參考文獻
機械零件手冊 中冊
機械設計手冊
機械零部件手冊
畢業(yè)設計指導書
機械設計書 上下冊
心得體會
這次的畢業(yè)設計是大學3年中的最后一個環(huán)節(jié),是對3年的學習生活中所學的知識一個匯總和概括,使我們每個人都能了解自己學道了什么,理解多少,會運用多少,還有多少知識不了解,需要進一步了解,加深理解,所以,在以后的工作中,繼續(xù)學習和加深。在此我非常感謝常小章老師在設計過程中對我的指導和幫助。
由于是第一次做畢業(yè)設計難免有所不足之處,還望老師諒解。