立木马赛克成型机床-正文

立木马赛克成型机床-正文 成都理工大学毕业设计论文 立木马赛克成型机床 —分度盘设计 Stumpage floor board moulding machine tool ——Design of the index plate 前 言 随着国民经济的快速发展和人民生活的不断提高，木地板以自然、高贵典雅、冬暖夏凉和脚感舒适的突出优胜，成为建筑业和千家万户装饰装修的面的首选材料，市场需求量呈现直线上升态势。到20世纪90年代中期，我国的木地板行业得到快速发展，目前已形成年产量2亿多平方米，年销售额约300亿元和年增长20%—30%的大产业，在国民经济发展中占有重要的地位，预计今后每年还将以20%的速度增长。 立木拼花地板机床主要由断料机(断料作用)---成型机(成型作用)---排刀切片机(切片作用)---拼装机(拼装作用)四部分组成。分别完成断料、成型、切片、拼装操作。在成型机中，为了使分度机构能够准确的对木料进行分度。在分析了当前木工机械市场的情况以及满足加工质量的要求下，对比了圆盘式分度盘和枪栓式分度盘的优劣，最终选择了枪栓式分度盘作为成型机的分度机构。 立木马赛克成型机床 ——分度盘设计 内容摘要 - 1 - 成都理工大学毕业设计论文 立木拼花地板就是从充分利用资源出发充利用小径材或边角料由垂直于木材轴向的方向加工成各式各样的马赛克，再拼装成图案精美的地板。这就要求设计出一套能加工这种地板的机床---立木拼花地板机床。 立木拼花地板机床是由断料机、成型机、排刀切片机、拼装机四部分组成，在成型机中，为了实现对各种木材和不同图案的加工，对比了两种不同分度装置的优缺点，最终选择了枪栓式分度盘作为立木拼花地板成型机的分度机构。并一次装夹完两段木料的加工。考虑到加工过程中各种直径的木材加工的非顺序性和图案的不同，分度机构可以根据具体需要，适时的调整角度，以实现精确的加工。 机构设计特点，简单、经济、可操作性好、维修方便。 关键词:立木地板 成型机 分度盘 Abstract It is badly needed increasingly in the wake of the timber resources ，What sufficiently utilize timber to have become the - 2 - 成都理工大学毕业设计论文 problem that people more and more are concerned about 。This subject study is to attain to the narrow path material by means of one kind of fresh means 、Great twig 、Rightful use of timber that the master copys such as leftover bits and pieces and so on can not utilize 。 Standing wood pieces together the expending floor is the past few ytars what has ariseed one kind of ornament stuff 。Chiefly is in Singapore 、The Southeast Asia areas such as Thailand and so on are prevalent ，Be living facing one on the domestic marketplace the produce still comparatively littleer view of the same 。Such distinguishing feature is utilizing the narrow path material to process the standing wood the earth plate into the different types along the axial line orientation .he nut is - 3 - 成都理工大学毕业设计论文 requireed wearproofly ，The stud is requireed wearproofly and possess specified stiffness ，The stud need to carry on surperficial thermal treatment in order to attain such performance requirements 。 The adoption helix spreads action as to clip the tight organization, simple, economy, maneuverability good, maintain the convenience. Keyword :wood machine Forming engine cent degree - 4 - 成都理工大学毕业设计论文 目 录 前言 .................................... 1 正文 .................................. 11 1(基本概念和基本理论基础 ........... 11 2( 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的比较和确定 ................. 12 - 5 - 成都理工大学毕业设计论文 2(1方案的初步设想 ............ 12 2(2方案的比较 .................. 13 2(3方案的选择. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 3. 具体的设计和计算 ................ 15 3.1 设计概要 ...................... 15 3.2工作原理 .......................... 16 3.3各部分的具体设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3.3.1定位销的设计和计 算. . . . . . . . . . . . . . . .16 3.3.2分度盘的选择和计 算. . . . . . . . . . . . . . . .21 3.3.3手柄的设 计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22 3.3.4齿轮的设计和计 算. . . . . . . . . . . . . . . . . .23 3.3.5轴的设计和计 算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 4(结论 ................................. 30 5(致谢 ................................. 31 参考文献: ............................... 31 - 6 - 成都理工大学毕业设计论文 1.工作的基本前提及问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 的提出 1.1国内外木材资源状况和木地板的性能 人的敷衍生息，不断进步，人口的增长，人类过渡利用自然资源，使得自然资源遭到严重破坏。我们赖以生存的地球环境被破坏，并且不断的恶化。森林资源的砍伐，植被的破坏是造成当今环境恶化的原因之一。世界的森林覆盖 率为25%的平均水平，由于地区的差异，然而分布不均。我国的森林资源由于在解放初期对森林资源对环境影响的认识不够，再加上生产力低，大量的砍伐森林资源，使得我国的森林资源遭到严重的破坏，水土流失，土地沙漠化加重，到目前为止我过的森林资源的覆盖率只有14%左右，远远低于世界的平均水平。 然而经过统计分析发现，由于我国的生产力的相对落后造成了对木材资源的严重浪费。人均森林蓄积量不足世界的1/8，据联合国粮农组织<<世界森林状况1999>>的不完全统计表明虽然我国森林面积不足世界的4%，但生产的薪材和木炭却占世界的11%，原木、锯材和人造 - 7 - 成都理工大学毕业设计论文 板产量分别占世界7.3%、6.3%和10.3%。国内统计每年我国砍伐的木材竟有80%用作柴烧(指民众砍伐和国家计划开采的总量)只有20%的原木作工业加工或锯为基础板材。就是国家计划开采的木材由于直径大小的限制也有30%被白白浪费掉。而且，我国用于住宅基础设施的建设和造纸每天都会消耗掉大片森林，据有关专家分析2000年全国木材总需量达到1.1亿立方米，而国内可供木材资源只能达到6500万立方米，供需缺口在4000万立方米以上。别的不说，就连我国出口给日本的卫生筷每年也要消耗我过10万棵成材树，而日本宁愿进口木材也不砍伐本国的森林资源。 由于国家为了保护森林资源实施天然林保护工程，决定对重点地区天然林全面禁止采伐，大力调减木材产量，加之国家的需要，使木材市场供需形势发生了较大的变化，木材资源的缺口加大，需求量上升，价格上涨。然而与此同时，却有数以万计立方米的小径材(直径范围在50—200mm内如图1-1)被抛弃或烧掉。 图1-1 这样不仅浪费，而且也导致了森林资源遭受火灾的危险，每年大量的森林资源由于这个原因而发生火灾烧毁大面积的森林资源。大兴安林就是一个典型事例。怎样解决这样一个棘手的问题呢?如何使有限的资源被合理的利用呢?一种叫立木拼花地板的产品应运而生了。所谓立木拼花地板就是充分利用小径木材及边角余料加工做成各式各样的马赛克，再拼制成各式各样精美图案的地板。目前社会对家具的需求进入快速增长期，全国平均每年以增长100亿元的速度逐年上升。2000年我国年人均家具消费就达100元全国家具总需求量将突破1000亿元。 - 8 - 成都理工大学毕业设计论文 而且，随着我过近年来人民生活水平不断的提高，大家对物质生活的要求也越来越高，对家居生活也不断提高，对住房装饰的要求也越来越高。工作的节奏越来越快，越来越紧张，追求置身于大自然之中的朴实风格欲望，也越来越强烈。家庭是人们工作之余，休憩的港湾。因此，亲近自然的居室装饰风格，已越来越多人们追求，其中特别的选择不同种类的木质地板，来铺设已成为人们追求的时尚。为什么是这样呢? 1.2 立木拼花地板与顺木地板的比较 (1) 美观自然 木材是自然的，其年轮、纹理往往能够构成一副美丽画面，给人一种回归自然、返朴归真的感觉，无论质感都有独树一帜，广受人们喜爱。 (2)无污物质 木材社最典型的双绿色产品，本身没有污染源，有的木材有芳香酊，发出有益健康、安神的香气;它的后生是极易被土壤消纳蚀吸收的有机肥料。 (3)质轻而强 一般木材通常都浮于水面上，除少数例外。这样，用木材作为建材与金属建材、石材相比便于运输 、铺设，据实验结果显示，松木的抗张力为钢铁的3倍、混凝土的25倍、大理石的50倍，抗压力为大理石的4倍。大理石的开采困难，而且容易造成环境的破坏，下雨时造成山体滑坡和泥石流，大理石地板的加工困难，需要大量的人力物力，运输也不方便，地板易损坏，价格昂贵，而且有辐射对人的身体健康造成伤害。尤其是作为地面材料(木地板)就更能体现出优点。 (4)容易加工 木材可以任意锯、刨、削、切乃至于钉，所以在建材方面更能灵活运用，发挥其潜在作用，而金属混凝土、石材等因硬度之故，没有 - 9 - 成都理工大学毕业设计论文 此功能，所以用料时也会造成浪费或出现不切合实际的情况。 (5)调节温度 木材可以吸湿和蒸发。人体在大气中最适的湿度在60%-70%之间，木材的特性可维护湿度在人舒适的湿度在范围内。具有冬暖夏凉的作用，而大理石地板没有这作用。 (6)保温性好 木材不易导热，混凝土的导热率非常高。钢铁的导热率为木材的200倍。 (7)不易结露 由于木材保湿，调湿的性能比金属、石材或混凝土强。所以当天气湿润，或温度下降时不会产生表面化结成水珠似的出汗现象。这样，当木材作木地板的时候，不会因为地面滑而造成不必要的麻烦。 (8)耐久性强 木材的抗震性与耐腐性经科技的处理不次于其他建筑材料，有许多著名的老建筑物经千百年的风吹雨打仍然屹立如初，许多以前的木制船长期泡在水里到现在仍然坚固。 (9)缓和冲击 木材与人体的冲击、抗力都比其他建筑材料柔和自然，有益于人体的健康，保护老人和小孩的居住安全。 1.3木材可以再生 煤炭、石油、钢材、木材均是人类重要资源，其中有木材可以通过种植再生。只要把树林保护好，可以取之不尽、用之不竭。 市场调查所知市场上销售的普通木地板和拼花木地板都是成材木材经过加工而成的顺木地板。它们受地域的限制和计划的限制，随着人们对环保的认识的加深，国家每年对森林资源的开采也在逐年减少，使的供需紧张的木材市场更加困难。顺木地板只能在森林资源丰富的地方进行生产，而我们所设计的立木拼花地板则不需要受到地域和计 - 10 - 成都理工大学毕业设计论文 划的限制，它可以在黄河流域的保护林、风沙防护林和森林保护区等地方都可以进行生产加工。充分利用修剪的树枝、小径材和边角料进行加工成各式各样的马赛克，再经过拼装而成.这样对原料的要求不高，取材容易，成本较低，不会因为对森林资源的保护而没有原材料。从市场价格看: (1) 层板:一般为20元/平方米;小三层为28元/平方米;大三层为35元/平方米。 (2) 木地板:一般杂木为60元/平方米;中档木材为100---220元/平方米;高档木材为250元/平方米以上。 (3) 未进行表面处理的为45---60元/平方米。 (4) 立木拼花地板的价格45---220元/平方米。 我们通过比较我们能的出一个结论立木拼花地板有着很好的价格优势。 从木材的加工来说，顺木地板是沿其木材生长方向加工，这样加工就去掉了树木成长的年轮线，而立木拼花地板是保存了树木生长的年轮线，有着优美的天然图案，把这些保存有优美天然图案的马赛克拼装成各式各样的地板，从图案对比看它有无法比拟的优点。看到不同树种之间妙趣天成的自然纹理拼制在一起的地板与其它室内物能和谐相配，给人有种美的享受，给你一种回归自然的感觉(柏树的年论线就象枫叶状);从上色看,顺木地板的上色存在一定的难度，由于木材很长而且宽，不易找到合适的设备用于上色，就算是采用蒸煮的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 上色，效果也不是很好。主要的原因有三点:(1)蒸煮时间长，不易脱脂;(2)蒸煮后颜色的分布不均匀;(3)上色后不易干燥。而立木拼花地板是把加工好的马赛克通过蒸煮进行脱脂处理，由于树内部有许多的分泌物，如果不进行脱脂处理，就拼装成地板后，地板内的油脂类分泌物就会分泌出来，不仅影响了地板的美观和整洁，而且给人们的起居生活带来了很多的烦恼，粘在衣物上不易去掉，并且地板会发生 - 11 - 成都理工大学毕业设计论文 开裂，通过蒸煮的方法，把加工好了的马赛克放在30º---50º的热水中浸泡7---10个小时，树内的分泌物就会溢出水面，去掉分泌物就可以进行上色处理了，用蒸煮方法不仅简单也经济实惠。，颜色也比较均匀，颜料也很容易渗透到木材组织内部，颜色也不易褪去，根据需要可以加工出五颜六色的马赛克如红色、绿色、粉红色、蓝色、黄色等，干燥也比较方便。按照图案的设计把这些不同颜色图案的马赛克拼装在一起就形成了我们需要的立木拼花地板。从木材力学性能来看，不同的树种的受力也不同，顺木地板由于长而受力不均，就像一个悬臂梁一样，容易产生弯曲变形。立木拼花地板则是由一个个的马赛克拼装而成的，一直都有立木承千斤的美誉，而且不易变形。 综上所述，通过我们的分析所知立木拼花地板从价格、上色、图案、力学性能、加工成本都比顺木地板有着无法比拟的优势，这些都是立木拼花地板的卖点，它有着广阔的市场前景，这些无不让消费者赏心悦目，能很快的占领市场，也给地板市场带来了活力，同时也为自己占有市场打下坚实的基础。 2.假设和条件 但要搞这样一套的木材加工设备进行大批量的生产其造价与成本怎样才能让投资者接受呢,鉴于我国目前的市场情况，这套设备应该有以下特点:(1)这套设备适用于地方性的木材生产加工。首先,设备的成本要的到控制，即造价要在一个大众能接受的范围内，不能太高,初步估计为5---12万元之间。(2)这套设备的自动化程度不能太高.首先，设备的自动化程度过高，则造价就相应的提高了，操作简单了但设备的维护高，要求有专门的技术人员进行操作和维护。其次，，设计这么一套设备不仅提高了对木材的利用率，也能提供一个致富的方法给广大群众，也能解决一部分人的就业问题，所以设备的自动化程度不能太高，这符合中国劳动力资源丰富的国情，缓解了就业压力。 那么这套设备应该由那些机床组成呢, - 12 - 成都理工大学毕业设计论文 小 径 材 地 板 立木拼花 排刀切片断 料成 型拼 装 拼 装 机断 料 机排刀切片机成 型 机 图1-2 2.1.1对小径材进行断料需要圆盘断料机简称断料机,其切削原理 如图1-3 木材 圆盘踞 断料机由电动机和圆盘踞组成,断料机的作用就是把这些小径材切成 图1-3规格长度的段料.按其规格分表1-1 规格 长度mm A型 150-----200 B型 200-----250 2.1.2对断料后的小径材进行成型加工,其加工机立木马赛克成型切削机床简称成型机。成型机切削原理如图1-4所示: 圆盘踞 加工后 图1-4 - 13 - 成都理工大学毕业设计论文 要加工出上图所示的成型棒料，成型机应该由那些机构组成才能完成加工呢,首先，分度机构，木材在分度机构的作用下转动60º、90º、120º等角度就能加工出棱形、正四边形、正六边形、正八边形等的形状的成型棒料。其次，木材是如何实现定位、夹紧和分度的呢,这就是我设计的课题-----成型机夹具机构设计。在装夹过程中是怎样定位的呢,如图1-5所示: b方式方式 图1-5 a图所示定位方案夹紧木材一次装夹无法完成全部的切削加工，当圆盘踞切削到图示左端时要发生干涉现象，所以要进行二次装夹，由于小径材是一些不规则的木料，在装夹时很不方便，加工费时，效率低;b图所示方案定位夹紧在两端，不仅装夹方便，在切削的过程中不会出现干涉现象，当圆盘踞完成一面切削时，夹具在分度机构的转动下同时转动，加工另一面，夹紧机构可以采用液压传动和螺旋传动来实现。再次，导向机构 ，就是在夹具夹紧木料后，在导向机构的作用下运动靠近圆盘踞进行切削加工，直到整个加工过程的完成。 2.1.3将已成型棒料进行切片加工，需要有立木马赛克排刀切片机床简称排刀切片机。其工作原理如图1-6所示: 成型棒料 圆 盘 踞 将加工马赛克按其厚度分为三中不同规格的产品表1-2 - 14 - 图1-6 成都理工大学毕业设计论文 规格 厚度mm A1 8 A2 10 A3 12 排刀切片机 它主要由导向机构、夹具、圆盘踞、电动机等组成，在导向机构的作用下运动靠近排刀圆盘踞，按设计的要求加工，圆盘踞切断木材后，夹具在导向机构的作用下后退，然后送开夹具，加工好了的马赛克就沿箱体滑出。其马赛克形状如图1-7所示: 图1-7 2.1.4拼装机就是将加工好的马赛克经过处理，按设计图案拼装成各式各样的精美地板，然后刨光，就成了我们家居的立木拼花地板。如图1-08所示: 图1-8 立木拼花地板的加工设备由断料机、成型机、排刀切片机、拼装机等组成。但整个加工设备大体上由五个部分:刀具、导向机构、分度机构、夹具、箱体。刀具主要的是圆盘踞，由于木材的材质不一 样，有的质密坚硬;有的相对疏松;有的干燥;有的潮湿。如果选择一般 - 15 - 成都理工大学毕业设计论文 的刀具，切削坚硬的木材时，磨损快，很难保证成型的精度，磨刀也不方便;如果切削潮湿水分多的木材刀片在木材的夹紧力作用下容易发生变形，甚至折断，并且产生大量的毛刺，难以保证加工出来的光洁度。为了避免这种情况的发生，我们选择用硬质合金圆盘踞，一般取300---400mm 大的锯片，用耐磨耐的YG8---YG15焊在锯齿刃部，还可以用硬质合金点焊锯齿，齿喉角r=25?中心孔径为30mm ，在齿高1/3处将距齿弯成45?，然后再恢复原状，不产生裂纹或折断现象。圆锯片厚度 s=0.065 =2.4---3.2mm。可以作为锯作用，也可以以锯代刨既起锯割作用，又起刨光作用，以锯代刨锯片，锯身分为内凹、平面、薄边三种，通常可以节约木材8%左右。硬质合金圆盘踞的市场价格在300元/副以上。 2.1.5加工工艺流程: 原料,断料,干燥蒸煮, 成型加工, 检验 , 排刀切片 , 蒸煮干燥 , 拼装 , 表面打磨, 表面处理, 检验 , 包装。 正文 1.基本概念和基本理论基础 分度盘就是成型机中确定刀具角度的工具，它的作用就是通过分度盘上的刻度以确定刀具的位置，确定木料的形状。分度盘的主要是分度装置，该分度装置连接于一动力源上，该动力源系可提供动力予该分度装置使其转动，于该分度装置上设有数个被卡制装置及一连接装置，藉该连接装置可连接于一进料装置上。一卡制装置，其可卡制于分度装置之被卡制装置上，而使分度装置停止转动，使进料装置进入精确之进料位置。分度盘的种类有很多种，一般地，我们使用的分度盘有手动分度盘，液压分度盘等等。下面对各种分度盘做大概的介绍: 1:手动分度盘，该分度盘是依靠手工转动手柄，达到分度效果， - 16 - 成都理工大学毕业设计论文 一般来说，手动分度盘精度不高，不过可以采取各种办法提高它的精度，比如减小手柄转动一圈分度盘的刻度，提高精度;另外，手动分度盘 2:液压分度盘，液压分度盘精度高，而且液压传动有着很独特的优点:力大无穷，就拿液压千斤顶来说，一般的液压千斤顶就能举器1.6吨的货物，如果一个125斤的同学能举起25个。不过其缺点也比较明显，泄露严重，对T变化敏感，不易检查维护。不过对于立木地板的加工来说有着一个十分明显的缺陷，在立木地板加工中，有大量的木屑产生，容易使分度盘产生故障，所以不为我们可取。 2.方案比较和确定 2.1方案的初步设想 对分度盘的设计要求:刻度要精确，当然针对不同的加工要求其精度要求不一样，我们要加工的是木料，木料本身材料比较粗糙，而且对立木地板来说，其表面的精度要求高，连接部分要求不是很高，所以我们的精度要求一般就可以了;使用寿命要长，一般，我们用以下几种分度盘 (1)圆盘式分度盘 分度盘形状为一大圆盘，上面均匀分布若干槽(圆形孔)，当需要一定的角度时，转动圆盘到需要的刻度位置，用一插销固定于槽(圆孔)上，从而固定住工件，加工得到所需的工件形状，分度盘形状如图1.9所示: - 17 - 成都理工大学毕业设计论文 图1.09 其特点是: 1、 精度高(无理论误差)，其精度优于角度块规最高精度。有助于控制尺寸公差并充分保证零件的形位公差，如:平行度、垂直度、倾斜度、同轴度、对称度、位置度。充实生产第一线的技术实力。 2、 寿命长，其有效寿命较任何机械分度装置均长许多倍。可有效地节省定期检修工时，提高生产效率。 3、 重复定位稳定，无积累误差。 4、 刚性好，适应能力强。可满足粗、精加工及一般角度的测量。 5、 操作简便，效率高。其分度精度不受技工等级影响。 6、 挖掘现有设备潜力，扩大现有机床加工范围约一倍。 7、 改革传统工艺方法，实现“工序集中”，提高产品质量及工艺装备的利用率。 8、 应用范围广泛，运用“对称加工方法”可加工任何零件。 (2)枪栓式分度盘 分度盘形状如下: - 18 - 成都理工大学毕业设计论文 图1.10 工作原理:用手柄转动，带动分度盘转动;闲置状态下，定位销是压在分度盘的槽中的，定位销的头部是圆形，转动分度盘的时候，在力的作用下，将定位销向内压，当转动在需要的位置时，停止转动，在弹簧的作用下，定位销被压入分度盘上的槽中，实现定位的效果; 2.2方案的比较 1:精度 由上面的介绍中我们可以看出，枪栓式分度盘的精度不如圆形分度盘的精度来的高 2:设备维护难易程度 一般来说，枪栓式分度盘的维护比较简单，而圆形分度盘拆卸困难， 维护苦难 3:成本 枪栓式分度盘的设计简单，加工比较容易，和圆形分度盘比较起来，成本低很多 4:操作难易程度 - 19 - 成都理工大学毕业设计论文 枪栓式分度盘和圆形分度盘的设计原理都比较简单，对加工人员的操作能力要求都不高。 2.3方案的选择 通过上面的比较我们知道，总的来说，枪栓式分度盘的精度一般，但是成本底，操作简单，维护费用底。 我们知道不同的事物存在都有其存在的价值，我们选择与否主 要是看其对我们是否有好处，是否有使用价值;对我们的加工来说，我们加工的是立木地板，加工的是木资材料，本身就不可能有很高的加工精度，而且为了方便取材，加工的地方主要是在林区，这就要求我们的机床的耗损率不能太高，零件的装卸要比较简单，操作也不能太难。 综合以上的比较，我们选择枪栓式分度盘，设计草图如图1.11所示: 图1.11 3:具体的计算和设计 3(1:设计概要 - 20 - 成都理工大学毕业设计论文 本 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 以手柄转动带动齿轮传动，采用定位销对定分度盘，以达到加工要求。装配草图如下: 图1.12 3(2:工作原理 用手柄转动，带动分度盘转动;闲置状态下，定位销是压在分度盘的槽中的，定位销的头部是圆形，转动分度盘的时候，在力的作用下，将定位销向内压，当转动在需要的位置时，停止转动，在弹簧的作用下，定位销被压入分度盘上的槽中，实现定位的效果; 3.3:各部分的具体设计 3.3.1定位销的设计和计算 销的主要用途是固定零件之间的相互位置，并可传递不大的载荷。 一般地，我们使用的销有圆柱销和圆锥销，如图1.13所示: - 21 - 成都理工大学毕业设计论文 圆柱销圆锥销 图1.13 圆柱销和圆锥销各有优缺点:圆柱销经过多次装拆，其定位精度会降低;圆锥销有1:50的定位精度，安装也比圆柱销方便，多次装拆对定位精度的影响也小;综合比较来看，我们应该用圆锥销，但是针对我们的分度盘形状来看，圆锥销并不适合我们的要求，分度盘形状如图1.14所示: - 22 - 成都理工大学毕业设计论文 图1.15 这种分度盘决定了，圆锥形的定位销不为我们可取，根据我们的设计要求，我决定使用球形的定位销，如图1.16所示: 图1.16 在设计到如何使定位销定位、退出时，我根据分度盘的装配要求和该定位销的具体形状，设计成如下形状: - 23 - 成都理工大学毕业设计论文 定位销的剖视图二定位销的剖视图一 图1.17 (上图中，定位销的剖视图一是定位销的正面剖视图，剖视图二是定位销的平面剖视图) 由上图可以看出定位销的工作原理，定位销是由两个螺钉固定在分度盘的壳体上的，闲置状态时，弹簧保持正常状态;当转动分度盘，向内压紧弹簧，弹簧由于弹力作用，有一向外压伸的力，当定位销转动到需要的位置时，在弹簧的弹力作用下，将定位销压入分度盘上的槽中，以达到定位的效果。 一般地，销的常用材料有35、45钢，结合我的设计需要，我的设计里面定位销并不需要承受很大的载荷，所以我选择35号钢。 定位销的尾部应该有一小孔，以便将弹簧点焊在其中，如下图: - 24 - 成都理工大学毕业设计论文 图1.18 其中h的大小应根据弹簧的大小选取。此弹簧将传递力给定位销，并将其压到需要的位置，所以弹簧应该有足够大的力，但同时，力又不能太大，否则无法将其压入或拉出，所以必须综合各方面的因素。 弹簧的材料选取: 关于弹簧的设计，一般地，我们使用的弹簧有:环形弹簧，碟形弹簧，平面涡卷弹簧和板弹簧。其中，平面涡卷弹簧由于轴向尺寸很小，常用作仪器和钟表的储能装置，而板弹簧是由许多长度不同的钢板叠合而成，主要作用各种车辆的减振装置。我所设计的定位销需要弹簧的弹力和收力都比较好，所以我们考虑圆柱螺旋拉伸弹簧， 决定了弹簧的种类，下面就是考虑弹簧的制作材料，常用的弹簧材料有优质碳素弹簧钢、合金弹簧钢和有色金属合金等，综合各方面的因素，我选择碳素弹簧钢丝，这种材料含碳量在0.6%-0.9%之间，如65、70、85等碳素弹簧钢。这类钢价廉易得，热处理后具有较高的强度、适宜的韧性和塑性，适合做小尺寸的弹簧(查《机械设计基础》表18.1可) 具体的计算内容: - 25 - 成都理工大学毕业设计论文 (1)计算弹簧丝的直径 首先本着相互比较的原则，我设定了3个方案，假设弹簧丝的直径分别是 d= 3mm，2mm，1mm， 假设弹簧丝的平均直径D2= 12mm，12mm，12mm， D2=4mm，6mm，12mm 那么计算旋转比分别是: d 曲度系数k1分别是: 1.4，1.25，1.1 (查《机械手册》第四版图20.9的) 弹簧材料拉伸强度 100Mpa 760Mpa 2080Mpa 极限 640 704 832 FK1C计算弹簧丝直径 d=1.6 假设F=30N 0.82mm 0.9mm B 1.1mm 其中方案1，2和假设不符，所以选定方案3 (1) 计算弹簧圈数 Gd4,弹簧有效圈数 =3.86 8FD3 当n，15时，n取为0.5倍圈数，为8圈，加上死圈圈数2，所以总圈数N1=10;同样的，得到大圈的圈数为N2=15 (2) 计算弹簧外毂尺寸 弹簧外径D D=D2+d=12+1=13mm 弹簧最小节距 P= 5.6mm 弹簧在自由状态下的长度H=8*5.6+3=47.8mm (4)弹簧稳定性计算 因为弹簧两端为固定端，所以b?5.3,又因为当Ho/D2?b的时候弹簧在工作载荷下不会发生侧向弯曲，而47.8/12=3.98?5.3，所以该弹簧不会发生侧向弯曲。 - 26 - 成都理工大学毕业设计论文 根据弹簧尺寸可以去顶定位销尾部孔的尺寸，取小弹簧对应的尾部孔的直径为14mm，深度是10mm; 3.3.2分度盘的选择和计算 一般地，我们使用的分度盘有几种，轴向和径向的对定方式，如下图所示: 径向分度盘轴向分度盘 图1.19 相对于径向对定来说，轴向对定有很大的优势，轴向加工可以加工出比较规则的圆锥销，使得加工零件更加容易，对于加工分度盘可以采用钻锥孔的方法加工，易于实现。而且很容易在各个销孔中安装衬套，便于磨损后更换。 径向对定要求很高的定位精度，分度盘的加工也比较麻烦，我们加工的立木地板主要是在林区进行加工，我们要考虑的是如何尽量少的减少设备的更换率，因为林区远离市区，更换设备不是很方面，所以径向对定不为我们可取。 综上所述，我决定采用轴向对定的分度盘。 - 27 - 成都理工大学毕业设计论文 60? 图1.20 根据工件要求，我们需要加工出正六边形的形状，要求最小分度角为60度，整个分度盘确定为6个槽，每个圆锥孔的尺寸安排如下: 取d2=10mm，d1的直径应小于定位销的大端直径，取d1=12mm，由前面的定位销计算可知，d3=7mm。 所以，分度盘的每个孔的前端直径为7mm，后端直径为12mm，厚度为10mm，锥度为1:1.778 3.3.3手柄的设计 本设计中手柄的设计比较简单，如下图所示: - 28 - 成都理工大学毕业设计论文 该手轮通过一轴连接在小齿轮上，转动手柄带动齿轮转动，在齿轮和手柄之间，是分度盘，该分度盘的作用一是起分度的作用，还有就是防止在加工时，灰尘和木屑掉入小齿轮中，损坏小齿轮或使其提前老化，因为齿轮的拆卸比较麻烦，所以保护工作一定要做好。 手轮的材料选择和尺寸计算:根据《机械设计手册》表9-1-17 手轮的材料HT200,选择A型手轮 表面处理: HT200喷砂镀烙抛光 根据《机械设计手册》GB4141.22-84 表9-1-20 d=16m极限偏差H8 d=16H8mm D=160mm D1=138mm d1=M10 d2=32mm d3=42mm d4=10mm 极限偏差 H8R=68mm R1=13mm R2=4mm R3=6mm R4=5mm R5=8mm R6=10mm r=1.6mm H=40mm h=20mm 极限偏差h13 h1=5mm h2=7mm h3=12mm h4=11mm B=18mm b1=22mm b2=18mm ß=10º 每件重量Kg=1.160 转动手柄GB4141.5-84 M10×80 手柄 10×80×16 GB4141.1-84 BM10×80 键的公称尺寸:b×h=6×6 mm - 29 - 成都理工大学毕业设计论文 键槽宽度:b=3mm 轴和毂极限偏差D10 轴:t=3.0mm 毂:t1=1.7 半径:r=0.2 长度L=20mm 键的材料为45钢 T4,,,ppldhl []=120 =L-b T4,,,ppdhl=4×809/(6×6×15)?5.99<[]键的选择合适 3.3.4齿轮的设计和计算 齿轮是机械设计中应用最广的传动机构之一。其主要特点是:1)适用的圆周速度和功率范围广;2)效率较高;3)传动比稳定;4)寿命较长;5)工作可靠性高;6)可实现平行轴，任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动。 根据我们机床的设计和加工需要，我决定采用直齿圆柱齿轮机构，我设计小齿轮和大齿轮的传动比是4，即小齿轮要转动4圈大齿轮转动1圈。依照传动比知识和机床的加工要求，传动比应该尽量小，才能使分度更加准确，不过我们加工的材料一般只要求三角形，正四边形，正6边形几个常用的形状，没有必要把传动比设计得那么大，传动比为4就足够了 大小齿轮皆选用软齿面传动,按齿面接触强度设计;根据经验齿轮精度选择9级精度. 1、齿轮设计 - 30 - 成都理工大学毕业设计论文 (1) 选择材料及确定许用应力 #钢调质处理，HBS=230 小齿轮用45 #大齿轮用45钢正火处理，HBS=200( 教材 民兵爆破地雷教材pdf初中剪纸校本课程教材衍纸校本课程教材排球校本教材中国舞蹈家协会第四版四级教材 表11-1) ,,560Mpa根据齿面硬度值和教材图11-7c, 11-10c,有 Hlim1 ,,540Mpa Hlim2 ,,190Mpa,,180Mpa Flim1Flim2 S,1.1,查教材表11-4取所以 H ,,560HHlim1lim2 [],,,509.1Mpa[],,490.9MPa,,HH21S1.1SHH S,1.3,查教材表11-4取所以 F ,,FFlim1lim2 [],,146.2MPa[],,138.5MPa,,FF12SSFF(2)对齿轮的设计 , 取荷载系数K=1.3(教材表11-3), 齿宽系数=0.4 a z2已知u=4.05 ,i,2z1 KT33522a,(u，1){()}3,,u,[]aH2 33351.3，351.64，1023,(4.05，1){()，} 490.90.4，4.05 ,256.7mm 拼凑: a可以取255 260 265 270 m可以取2 2.5 3 取a=255,m=3 mz，z a= =170 (z，z),12122 取z=33,z=137 12 - 31 - 成都理工大学毕业设计论文 z1372 实际传动比:i,,,4.15z331 与分配传动比误差为-2.5%，误差范围在-5%~5%内，合适 b,,a,0.4，255,102mm 齿宽: a b,110mm,b,102mm圆整:取 12 (3) 验算齿轮弯曲强度 根据教材图11-9，有齿形系数: ,,Y,2.55Y,2.0 FF12 ,2K，T，Y,,21F[,] <σ ,,,59.2MPaF11F2b，M，Z1 ,Y,,F2,<[] ,，,,F2F2F2,YF1 对齿轮参数列表: 单位:mm 齿轮 模数m 中心传动齿宽分度齿顶齿根齿数 距a 比 圆直圆直圆直b Z 径d 径da 径df 小齿 110 99 103 91.5 33 轮 3 255 4.15 大齿 102 411 415 403.5 137 轮 3.3.5轴的设计和计算 轴是机器中的重要零件之一，用来支持旋转的机械零件，如齿轮、带轮等。轴的设计，主要是根据工作要求并考虑制造工艺等因素，选 - 32 - 成都理工大学毕业设计论文 用合适的材料，进行结构设计，经过强度和刚度计算，定出轴的结构形状和尺寸，必要时还要考虑振动稳定性。 3.3.5.1轴的材料 轴的材料通常采用碳素钢和合金钢。碳素钢，35、45、50等优质碳素结构钢因具有较高的综合力学性能，应用较多，其中以45号钢用得最为广泛。为了改善其力学性能，应进行正火或调质处理。不重要或受力较小的轴，则可采用Q235、Q275等碳素结构钢;合金钢具有较高的力学性能，但是价格昂贵，多用于有特殊要求的轴，在本设计中不予考虑。 轴的毛坯一般用圆钢或锻件，有时也可采用铸钢或球墨铸铁。 由于此分度机构并不受很大的载荷,对于应力集中的敏感性小,碳素钢材料就能够满足需要,所以我决定轴的材料选用45号钢(进行调制和正火处理) 3.3.5.2轴的具体设计和计算 图1.22 - 33 - 成都理工大学毕业设计论文 由于此轴只起分度转向,传递的转矩不是很大，无需很高的转速也不需要传递很大的功率,所以取n=1 r/min,p=0.01kw 根据轴的材料查表(<机械设计>第四版,表16.2)得C=112,许用切应力为35Mpa,轴的最小直径公式根据公式,我取d1=20mm，d2=30，d3=25，d4=351((1) 径向尺寸 P3=18.35mm dC1,n 考虑到键槽对轴的影响，将轴放大6%。所以d1=18.35*1.06=19.46 查手册表1--6取d1=20mm d2=d1+2h h=(0.07d1+3) d2 =25+2h=28.8mm 查手册表7—12取d2=30mm d3=d2+h’ (h’为非定位高度) 取1-5，查手册表6—1取d3=35mm d4上安装齿轮根据齿轮计算取d4=25mm，即是滚齿轮安装尺寸。 (2) 轴向尺寸 根据手轮轮轮毂宽度取L1=20mm L2与分度盘的厚度和相体壁后有关，根据分度的厚度h=15 mm， 箱壁厚度设定为25得: L2=15+25=40 mm L3为轴环，设定为10 mm L4与齿轮配合，根据齿轮的计算的L4=25 键的选择 一般选用普通键平键连接，其类型有下面三类: - 34 - 成都理工大学毕业设计论文 手轮与轴的键联结 (初选A型键) 根据该段轴径d=20查手册表4-1得:b=6mm,h=6mm 又因手轮轮毂宽=L1=20 则键长L=16mm 键工作长度l=L-b=16-6=10mm 34T49.510，，1 挤压强度(因手轮为铸铁) ，，,,,,,,31.83350MPapp，，dhl20610，， 所以A型合适。 则手轮选用A型普通平键，b=6,h=6,l=16，与上相同，根据计算齿轮也选用A型普通键连接，b=8,h=7，l=25. (3)轴承的选择 轴承的功用有二:一为支撑轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度;二为减少转轴与支撑之间的摩檫和磨损。 选择轴承应根据分度机构的性质和原理,这里应该选择径向轴承.径向轴承又分为滑动轴承于滚动轴承,与滑动轴承相比,滚动轴承有较大优势: 1) 在一般工作条件下,摩擦阻力矩和液体动力润滑轴承相当,比 混合润滑轴承要小很多倍.滚动轴承效率比液体动力润滑轴承 略低,但较混合润滑轴承要高一些.采用滚动轴承的机器启动 力矩小,有利于在负载下启动. 2) 径向游隙比较小,向心角接触轴承可用预紧方法消除游隙,运 - 35 - 成都理工大学毕业设计论文 转精度高 3) 对于同尺寸的轴颈,滚动轴承的宽度比滑动轴承小,可使机器 的轴向结构紧凑 4) 消耗润滑剂少,便于密封,易于维护. 5) 滚动轴承有专门工厂大量生产,能保证质量,在使用，安装,更 换等方面又很方便，故在一般工作条件下运转的机器都采用非 常广泛 因此,根据本次设计的要求,特点和加工工艺等考虑,选用滚动轴承 滚动轴承通常按其承受载荷的方向和滚动提的形状分类。 选择滚动轴承时,必须要了解轴承的工作载荷,转速及其他使用要 求,以下即为滚动轴承的选用原则: 1) 转速较高,载荷很小,要求旋转精度高时宜选用球轴承;转 速较低,载荷较大或有冲击载荷则采用滚子轴承 2) 轴承上同时受径向和轴向联合载荷，一般选用接触轴承或 圆锥轴承;若径向载荷较大,轴向载荷较小采用深沟球轴 承;而当轴向载荷较大,径向载荷较小时,可采用推力角接 触轴承,四点接触轴承或选用推力球轴承和深沟球轴承的 组合机构 3) 各类轴承使用时内,外圈的倾斜角应控制在允许角偏斜值 之内,否则会成大轴承的附加载荷而降低寿命.当两轴承 座孔轴线不对中或由于加工,安装误差和轴挠曲变形大的 原因使轴承内,外圈倾斜角较大时选用调心轴承对轴和轴 承的工作情况会有一定的改善.带座外球面轴承则特别适 用于补偿安装不良引起的对中性误差 4) 为便于安装拆卸和调整间隙常选用内，外圈可以分离的分 离型轴承,具有内锥孔的轴承或带紧定套的轴承 5) 选用轴承时要注意经济适用 - 36 - 成都理工大学毕业设计论文 根据整个轴的结构我决定采用深沟球轴承,它结构简单,主要是径向载荷,价格低廉,应用范围广。如图1.23所示: 图1.23 轴承的轴向固定采用轴承端盖的形式.因为在整个立木拼花地板的加工过程中,产生的灰尘和木屑很多,这些灰尘及木屑非常容易进入轴承中,为了防止杂物进入轴承及防止轴承提前老化,所以要加端盖加以保护 根据前面轴径的基本尺寸查表(《机械手册》第四版，附录表18.1)选择深沟球轴承。其主要参数如下表所示: d 31 25dammmm D 46 52ammmmD r 1 15asmmmm B r 1 极限转速 12000,16000 amm r/min 4:结论 通过这次对立木拼花地板机床的设计，初步了解了机械设计的有 - 37 - 成都理工大学毕业设计论文 关机床设计的基本过程和设计要领。了解了我国目前木材资源的大体情况和木工机械的有关知识以及木材的通常使用途径和常用的木材加工方法。充分利用木材资源和增加森林覆盖面积是当前的一大困难，因此，必须认识到其重要性。 设计出能加工立木拼花地板的机床，解决了当前木材的利用不充分方面的困难，为充分利用木材资源，保护林业资源提供了又一方便可行且经济的办法，并且弥补了当前的木地板的不足，还为林区的居民的致富找到了一条便捷的途径。而立木地板的成型机床是立木地板的加工流程中一项比较重要的工艺，我所设计的成型机床的分度盘是成型工艺中最重要的一个部分。这中分度机构成本不高，使用简单，值得我们考虑和取用，也值得我们肯定。 当然，由于知识匮乏、能力有限、资源不够、条件缺乏等原因，我 所设计的这种分度盘还承在很大的缺点，需要很多改进。 机械专业是一门技术性很强的综合性学科，必须具有多方面的相关知识和把理论与实践充分结合起来，才能成为一个合格的技术人员。这就要求每个人尽可能利用各种机会，充分掌握相关知识。另外，对资料的充分利用也是设计成功的关键所在，因此，设计人员还必须懂得怎样有效地利用各种资料。 5.致谢: 在本次设计的过程中由于自身所学的知识有限，使得设计比较困难。有鉴于此，我的指导老师付维老师给予了我极大的帮助，面对我设计出现中的大量问题，您的悉心指导和帮助，使我解决了设计中的大部分问题，使我的设计能按期完成，在此我对您表示深深的谢意～在本次设计中，我的同学也给我很多帮助，如果没有你们的帮助，我的设计将很难按期完成，在此我对你们的帮助表示衷心的感谢。 - 38 - 成都理工大学毕业设计论文 参考文献 1. 《机械设计基础》 作者: 杨可桢，程光蕴主编 高等教育出版社，1988 2. 《滚动轴承计算》作者: 于俊，北京:高等教育出版社，1993.7 3. 《机械设计手册》作者: 成大先，北京:化学工业出版社，, 4. 《机械设计课程设计手册》作者:吴宗泽 罗圣国 高等教育出版社 1998.12 5. 《机械制造装备设计》作者 王启义 冶金工业出版社 2002 6. 《机械制造工艺及设备设计指导手册》作者 李云 机械工业出版 1996.12 7. 《机电工程专业英语》作者 李庆芬 哈尔滨工程大学出版社 2000.10 8. 《机械制造工艺学》作者 王启平 哈尔滨工程大学出版社 1999.3 9. 《金属切削原理及刀具》作者陆剑中 孙家宁 机械工业出版社 1984.10 - 39 -