滚丝机 机床运动设计 机械制造专业.docx

第50页 目录 1 绪论 1 1.1选题背景及目的 1 1.2 GLBS-191滚丝机的用途 1 1.3 GLBS-191滚丝机的总体布局 1 1.4 滚丝机的特点及螺纹滚压的优点： 2 1.5 GLBS-191滚丝机的设计技术参数 2 1.6滚丝机的分类 2 2 机床运动设计 3 2.1减速器的设计参数 3 2.2传动方案分析要求 3 2.3极限转速的确定 4 2.4电动机的选择 4 2.5传动比的分配 4 2.5.1可传动装置的总传动比 4 2.5.2可传动装置的分配传动比 4 2.6传动装置运动及动力参数选择与计算 4 2.6.1各轴转速 4 2.6.2各轴的输入功率 5 2.6.3各轴转矩计算 5 2.6.4将前面的计算结果统计如下表： 5 3 主要零件的设计计算 6 4 滚丝机输入轴的机械加工工艺设计 1 绪论 1.1选题背景及目的 在进行工业生产的时候，通常都通过冷滚压式成型技术来对螺纹进行加工，以这种技术加工出来的螺纹便是所谓的滚压螺纹。在加工过程中，通过一道一道的滚刀来滚动碾压所需要改造的工件。因滚丝机和滚丝轮的功能和结构的不同，产生了两种滚压螺纹方式：其一是径向滚压，其二是轴向滚压。两者之间的区别在于滚动的方向不同，一个是沿着径向滚动，在滚动过程中，滚轮的轴的工件的轴相互平行，另一个是沿着轴向滚动，在滚动过程中，滚轮的轴和工件的轴相互垂直。大部分情况下，滚动方式都属于径向滚压，轴向滚压出现的次数一般比较少。在设计的时候必要要保证两者之间的头数呈现正相关的关系，滚轮还必须要具有足够的宽度。满足了这些要求，工件的长度才能够满足要求。不过如果螺杆属于细长螺杆的话，那么因为其直径比较小，可能无法满足滚轮的最低宽度要求。 轴向滚压还有一个别称为串滚，也就是说两者的螺旋升角不一致，导致在滚压的时候理论上能滚压出来的螺纹长度不受限制。对其进行更细一步的划分可以分为平行型轴向滚动型滚轮和交叉型轴向滚动型滚轮。 此次设计中的滚丝机是以“ZB28-16系列”为基础的。为了在这个基础上进一步的提高其精度，提升其效率，这里在设计上进行一定的优化，使其更容易被使用者接受。 1.2 GLBS-191滚丝机的用途 这种滚丝机主要用于加工零件。加工方式属于螺纹滚压。用此种滚丝机加工出来的产品相对来说拥有更高的精度，在强度上也能达到更高的要求，而且使用寿命相对来说也并不短。其中控制系统主要有两种控制方式，一种是液压控制，主要用于进料，另一种是电气控制，主要用于控制电机、液压泵等装置。 1.3 GLBS-191滚丝机的总体布局 此种机床在布局方式上属于卧室布局。拥有2个刀头，一个安装位置处于定端，一个安装位置处于进给端。两者之间在直径方向上处于水平状态。将构件放在双轮之中即可滚压成型。如果调整滚压件的滚压速度的话，则只需要改变挂轮位置即可。对电气控制系统来说，其所能够控制的器件相对较多，包括电机、各种泵等等。整体上的布局方式类似于卧式车床。 1.4 滚丝机的特点及螺纹滚压的优点： 滚丝机能够以非常快的速度来自动化的完成加工工作，而且在加工过程中不会产生废屑，其优点在于高精度、高效率、节约、便利性强等等。适用范围也比较广，包括花键、滚花、矫直等等。 螺纹滚压的优点在于：粗糙程度不高、滚压后对工件有一定的硬化效果、材料的浪费少、自动化程度高、生产效率相比于切削有质的提高、使用寿命长。不过，其对工件又有要求，要求其硬度不能超过HRC40，制造模具也有比较大的困难，因为硬度难以符合要求。 1.5 GLBS-191滚丝机的设计技术参数 1.6滚丝机的分类  按照轴的数量不同可以将滚丝机分成两种类型，有两个轴的称为双轴滚丝机，这种滚丝机由于经济实惠而受到人们的广泛喜爱；有三个轴的成为三轴滚丝机，大多情况下用于一些厚度不高的管状工件。 2 机床运动设计 2.1减速器的设计参数 1、拖动运输带所需要提供的拉力： 2、电动机在正常工作状态下输出的功率: 3、皮带轮的宽度: 分别为350mm和180mm 2.2传动方案分析要求 1、传动带在运动过程中能够保持平稳，能够在一定程度上吸收振动，不过相对来说承载能力不高； 2、传动比要有一定的限制，不能超过其最高值，结构不复杂； 3、对展开式来说，因为齿轮的布置相对来说并不对称，所以导致荷载在两侧的分布不一致，这对轴的刚度提出了一定的要求。 4、对分流式来说，因为齿轮的布置比较对称，所以可以在功率比较大的时候使用，在一些荷载会发生变化的时候也可以使用。 5、对同轴式来说，长度不大而轴向尺寸不小，刚度低。 这里在考虑种种参数以及适用条件以后，决定展开式的，具体如下图： 图2.1　减速器传动方案图 2.3极限转速的确定 考虑到不同转速对模具或者零件产生的影响不同，在设计过程中对速度做以限制，要求其每分钟转动不能超过63转，不能低于20转。 2.4电动机的选择 这里选择电动机类型为三相异步型的，具体的参数如下： 型号: Y132S-4 额定状态下的输出功率: 5.5前瓦 最大负荷下的转速: 1440 2.5传动比的分配 2.5.1可传动装置的总传动比 按照下述公式来计算总传动比： （2.1） 2.5.2可传动装置的分配传动比 2.6传动装置运动及动力参数选择与计算 2.6.1各轴转速 I轴每分钟转动911转 II轴每分钟转动455转 III轴每分钟转动25转 IV轴每分钟转动20转 V轴每分钟转动20转 联轴器每分钟转动20转 2.6.2各轴的输入功率 Ⅰ轴输入功率为5.28千瓦 Ⅱ轴输入功率为5.17千瓦 Ⅲ轴输入功率为5.07千瓦 Ⅳ轴输入功率为4.97千瓦 2.6.3各轴转矩计算 2.6.4将前面的计算结果统计如下表： 电动机轴 Ⅰ轴 Ⅱ轴 Ⅲ轴 Ⅳ轴 每分钟转动 1440转 911转 455转 25转 20转 输入功率 5.5千瓦 5.28千瓦 5.17千瓦 5.07千瓦 4.97千瓦 输入转矩 23.23N·m 35.46N·m 69.5N·m 204.33N·m 760.9N·m 传动比 1.58 2 18 1.26 效率 0.96 0.98 0.8 0.98 3 主要零件的设计计算 3.1蜗杆蜗轮的设计计算: 3.1.1 选择迟缓动的类型,精度等级和材料： 因为相对来说功率比较低，而且转动的也不快，这里决定使用ZA型蜗杆传动。蜗杆型号决定为20CrMo，硬度不低于58HRC，不超过63HRC。涡轮缘的表面粗糙度不超过1.6微米，决定其型号为ZCuSn10-1。 3.1.2 选择蜗杆蜗轮的齿数 由于i =18 这里取值Z1=2; 那么Z2=182=36 （3.1） 3.1.3确定许用应力 根据相关规范规程或者技术手册, ,从图表中可以查出Vs=8米每秒,通过浸油的方式来完成润滑工作,计算出Zvs=0.87 =60j=3.23x （3.2） 从图表中可以查出=0.96, =078 因为接触而产生的应力 184MPa （3.1） 因为弯曲而产生的应力 55MPa 3.1.4接触强度计算 （3.3） T=453.74Nm 考虑到冲击的作用;那么 K==1.89 （3.4） 因而 （3.5） 根据相关规范规程或者技术手册接近2500 所以m=6.3 =41 =2 （3.6） a=0.5=135 （3.7） 查阅相关表格，a为138mm 3.1.5求蜗轮的圆周速度 实际情况下 i=20.5 因此 （3.8） （3.9） （3.1） 3.1.6校核蜗轮齿面的接触强度. （3.10） 查阅相关表格可以得到 （3.11） 那么 ＜207n/mm 3.1.7蜗轮齿根弯曲强度校核： ≤ （3.12） 在这个公式中= 及X=-0.1032 从图表中查找数据可以得到 那么，N/＜55 N/ 3.1.8几何尺寸的计算 已经得知的参数有： a=138 Z=2 Z=41 X=-0.1032 α=20 d=63 d=258.3 然后根据下述公式计算蜗杆齿顶圆直径da1=d1+2， 代入数值得到da1的值为75.6毫米； 根据下述公式来计算涡轮齿顶圆直径da2=d2+2（ha+x2）， 代入数值得到da2的值为270.9毫米； 根据下述公式来计算蜗杆齿根圆的直径df1=d1-2m(1+0.2), 代入数值得到df1的值为47.88毫米； 根据下述公式来计算涡轮齿根圆的直径df2=m(Z2-2.4), 代入数值得到df2的值为243.81毫米； 根据下述公式来计算蜗杆齿宽b1≥(11+0.06Z2)m, 代入数值得到b1的值为116毫米； 根据下述公式来计算涡轮轮圆宽b2≤0.75da1， 代入数值得到b2的值为56.7毫米； 根据下述公式来计算涡轮顶圆直径de2≤da2+1.5m， 代入数值得到de2的值为280.35毫米； 根据下述公式Ra2=d1/2-m,Rf2=d1/2+0.2m,Sx1=0.5mpi,Sn1=Sx1cosγ,S2=(0.5pi+2x2tanα)m,ha=m, 代入数值得到Ra2d的值为25.2毫米，同理可得Rf2的值为39.06毫米，Sx1的值为9.89毫米，Sn1的值为10.08毫米，S2的值为9.42毫米，ha的值为6.3米。 3.1.9箱体结构尺寸及计算 在查阅相关规范或者资料以后，再结合设计的具体要求以及相关公式确定了尺寸参数：箱座的壁厚不低于八毫米；箱盖的壁厚也不低于八毫米；地脚螺钉的直径等于十七毫米，数量为四个；轴承旁的连接螺栓的直径为13.32毫米；盖与座之间起到连接作用的螺栓的直径不低于8.88毫米，不超过10.6毫米；连接螺栓间的间距不低于150毫米，不超过200毫米，连接轴承端盖的螺栓直径不低于7.1毫米，不超过8.88毫米；连接检查孔盖的螺栓直径不低于5.33毫米，不超过7.1毫米；定位销的直径不低于6.3毫米，不超过7.2毫米。 3.2蜗杆的设计及强度校核