板材坡口机总体设计

摘要

本文旨在探索板材坡口机的总体结构设计，即板材坡口机的设计，又称板材坡口机设计。当前我国板材坡口机技术已经有了一定的发展，而且逐渐趋于自动化。
本文根据板材坡口机的工作原理和基本结构，初步设计板材坡口机。在此基础上通过对此题目的分析以及对一些相关书籍和文献的查阅，进一步研究了板材坡口机的总体结构设计。本文所设计的板材铣边用于电厂中铝板焊接前的坡口成型，板材坡口机的设计重点应在于液压系统和板材坡口机的铣削系统的设计。已完成的主要工作可以概括为以下四方面：
1．对课题的来源、选题的目的、以及板材坡口机在国内外发展的形势及所存在的问题进行了相关的论述。
2．阐述了板材坡口机的一般结构，然后根据自身的需求选取适当的结构组件。简易的叙述了总体方案设计。
3．对液压系统的基本概念、特点、应用以及基本工序做了简要的介绍，进而分析了板材坡口机技术的现状和发展方向。
4．对本设计的重点-板材坡口机的铣削系统进行设计。分析了铣削控制系统的过程，进而对铣削件进行了工艺分析，为板材坡口机铣削系统设计奠定了基础，最后对板材坡口机铣削系统重要的各个尺寸参数进行了校核。
本文通过研究设计板材坡口机的基本原理，获得了大量有关设计板材坡口机的要领。论文的完成对进一步完成生产性设计和探索设计板材坡口机过程有一定的参考价值。
关键词：坡口机；剪板机；传动；液压；自动化

 
Abstract

This article thesis is aimed at exploring the overall structure design of plate edge milling machine, that is the design of plank stuff edge milling machine, also called the design of board groove machine.At present,the design of plank stuff edge milling machine already has the certain development,and gradually tends to automation.
According to the principle of work and basic structure of plank stuff edge milling machine,the present thesis designs the plank stuff edge milling machine.On the base of these works,  through regarding this topic analysis and consulting to some correlation books and literature, were further make clear that the overall design of plank stuff edge milling machine. This present thesis designs the plank stuff mill uses in the power plant before thealuminum sheet welding bevel to take shape. Designs should lie in with emphasis the design of the hydraulic system and milling system .
The main work achieved are summed up as following:
1.The related summary was made on the source and goal of task , Domestic and foreign development situation,existence problem.
2.The related summary was made on the general structure,then according to own demand selection suitable structure module.And a simiple narration was made on the overall design of plank stuff edge milling machine.
3.The related summary was made on the basic concept,characteristic,application and essential working procedure,and was further analysis the present situation and development direction.
4.The related summary was made on  this design key point-milling system. Analysis was made on milling control system,and was further craft analysis the  milling components.this has laid the foundation for the milling system of plank stuff edge milling machine.Finally,it has carried on the examination on each improtant size parameter of plank stuff edge milling machine.
In this paper a lot of experimental data about main point of plank stuff edge milling machine were acquired by studying the basic principle.This paper also will provide guidance for industrialization and researching  plank stuff edge milling machine process.
Keywords: plank stuff edge milling machine; board groove machine; guillotine shear;transmission; hydraulic pressure;automation

 板材坡口机的总体结构概述
2.1 板材坡口机的结构
由于铣边工艺的特殊性决定了板材坡口机的结构与普通压力机结构上的差异。通常所有板材坡口机由以下几部分组成:
1）油缸：提供板材坡口机压紧板材所需的压紧力且驱动压料脚上下往复运动。
2）压料脚：在长度上连接液压缸,可上下往复往复运动,完成板料的压紧。
3）机架：由两个立柱及三梁联结而成。油缸、机床导轨及铣削系统等均固定在其上。两个立柱是最主要受力构件。
4）带滚轮的板料的工作台。
5）铣削系统:由铣削头，工作进给系统，快速滑移系统等组成。
6）液压系统:由油箱、油泵、压力阀组、同步阀组及液压管道等组成。向油缸提供压力油并控制其运动。
8）减速器：连接电动机和铣削头，使铣削头具有变速功能。
9）主电动机和三个辅助电动机。
10）其它辅助功能机构：便于板料的上、下料及折弯过程中的随动托料，可实现自动化。
总体设计要求　
坡口机在属于高精度设备,设计时需按有关机床设计标准设计。根据我对坡口机的研究与设计,以及在焊管生产线上的应用情况,对设计要求作介绍:
①坡口机的动力传递推荐采用齿轮传动,选用高精度齿轮,尽量减少电动机振动、跳动等对主轴精度的影响;
②铣头应设计成角度可调,以便铣出理想的焊接坡口;
③要有效解决板材的左右窜动和上下跳动难题,从而避免打刀现象;
④铣刀盘要有防护,防止铁屑飞溅到钢板上和操作人员的身上,以免造成钢板表面压痕和人身不安全事故发生;
⑤主轴箱需要稀油润滑,用于保证轴承润滑;
⑥为了保证刀具的耐用度,必须合理确定铣削速度。由于国内刀片质量及研究水平的提高,刀片的切削速度已有很大的提高。建议坡口机刀片尽量采用硬质合金刀片,切削速度在150～260 m/ min。
(2) 刀片　坡口机必须适用于连续作业生产,要求刀片具有很高的抗热震裂、抗塑性变形能力和抗冲击性,红硬性高,耐磨性好。并要求更换方便、快捷,一个刀片有多个刃口可供使用。
(3) 顺铣与逆铣　铣刀旋转的方向与前进的方向相同称为顺铣;铣刀旋转的方向与前进的方向相反称为逆铣。顺铣切削时,刀齿一开始就从最大的切削厚度处切入,逐渐切到零,避免了在已加工的板材边缘表面上滑行,减少了加工表面冷作硬化现象和后刀面磨损,而且切削路程短,铁屑短粗,平均切削厚度大,变形小,切削功率可比逆铣节约10 %左右。逆铣切削时,每齿切下的铁屑切削厚度是逐步从零增至最大。因此刀齿刚切入时,在钢带由前一刀齿切削所形成的冷硬表面层表面上滑行一段距离,直到切至一定的切削厚度时才能切入,而且进给量越小,滑行距离越长,所以刀齿后面与工件磨擦较大,挤压严重,使刀具易于磨损,耐用度和粗糙度降低,还会造成严重的硬化层。因此针对实际需要我设计的坡口机采用顺铣方式。对于阜新封闭母线厂所需要的,我们只需做一个简易的板材坡口机，设计的结构包括液压缸、铣削系统以及控制系统等。
2.2  板材坡口机的总体方案设计
总体方案设计包含功能设计、结构设计和性能设计三部分。功能设计，即在调研并确定了板材坡口机的工作参数（运动、动力、尺寸）之后，通过功能分解创新出或类比出可以实现加工要求的各种布局方案创新设计。通过对运动功能的分解和合成来确定其布局方案，对于设计加工特定板料的专用板材坡口机较为有效。而铣削设计或类比设计主要通过查询、比较确定可参照的板材坡口机布局方案，而大量用于设计一般的通用性板材坡口机。
结构设计是在总体布局方案基本确定之后，对机械结构件进行主要形状和尺寸的设计。结构设计同样有类比和创新设计两类。类比技术是建立在成组技术和模块化技术的基础上，采用参数化设计方案来实现。而创新式设计主要是按照设计人员的意愿，通过对基础模块（板、梁、筋、孔、凸缘、法兰等）的实体进行拼装、重叠等操作来实现。
性能设计是根据板材坡口机的总体性能要求对运动误差、精度和刚度等进行设计分配。


目录

前言 1
1 绪论 2
1.1 课题来源 2
1.2 课题的设计目的及意义 2
1.3 与课题相关的国内外研究现状分析 2
1.3.1 板材坡口机在国内的发展情况 2
1.3.2  板材坡口机在国外的发展情况 4
1.3.3  对板材坡口机行业在国内发展的建议 5
1.4  刨边机与坡口机的优缺点 6
1.5  铣边与剪边工艺的比较 7
1.5.1板边加工在焊接工艺中的必要性 7
1.5.2  板边加工工艺常用的带钢板边加工工艺 7
1.5.3  圆盘剪剪边工艺 7
1.5.4  粗铣+精铣工艺 8
1.5.5  单台铣边工艺 8
1.5.6  圆盘剪剪边+单坡口机铣边工艺 8
1.5.7  板材焊接质量好 8
1.5.8  板材成材率高 8
1.5.9  易加工厚板 9
1.5.10  铣边坡口参数 9
1.5.11  铣边工艺对工作条件的要求 9
1.5.12  存在问题 10
1.5.13  结论 10
1.6  主要设计内容和预期结果 11
1.6.1  设计内容 11
1.6.2  预期结果 11
2  板材坡口机的总体结构概述 12
2.1 板材坡口机的结构 12
2.2板材坡口机的总体方案设计 13
3 控制系统的选择及设计 14
3.1 控制系统的选择 14
3.2 液压传动系统的设计 14
3.2.1 液压缸主要参数的确定 14
3.2.2 缸筒壁厚和外径计算 15
3.2.3 液压缸的强度校核 16
3.3 液压元件的选择 18
3.4 液压系统的性能验算 20
4 板材坡口机铣削系统设计 21
4.1 电动机的选择 21
4.2轴的设计 21
4.2.1轴的转矩强度计算 21
4.2.2  轴的结构设计 21
4.3  齿轮的选择及计算 23
4.4  导轨的设计 24
4.4.1  导轨的功用 24
4.4.2 直线运动导轨的特点 24
4.4.3  普通滑动导轨的特点 24
4.4.4   V型导轨的选用 25
5 经济性分析 26
6  结论 27
致谢 28
参考文献 29
附录A 30
附录B 38