液压传动带锯式切断机 作者姓名： X X 专业名称： XX 指导老师： XX . . . 摘要 本设计是以双金属锯条锯切金属材料的设备，具有结构紧密相连、精 度高、锯缝窄、噪声小、操作便捷等优点，是替代圆盘锯、弓锯床的节 能新产品。本次设计在参照“四川川南减震集团”的卧式带锯床（晟龙 G4028）的基础上进行了改进。用液压马达取代齿轮变速箱，由液压马 达驱动机床主轴，使锯带实现无级变速， 以切断各种材质型材。我们设 计了锯条张紧及导向机构，工件夹紧机构，送料机构，自动卸料机构； 卸料机构的创新使成品件自动排出而不损伤工件表面； 并让夹紧、卸料 和进给都采用同一动力源——液压能， 使各个机构的运动协调统一， 确 保各个功能的实现。 在总体布置上采用了人机工程原理， 设计的床身高 度使操作维修方便，且不致引起工人操作疲劳。 关键词 ：液压传动 带锯式切割 无级变速 . . . Abstract The design is based on dual metal saw blade metal sawing equipment, has a compact, high precision, saw narrow slit, little noise, the advantages of easy operation, is a replacement disk sawing, bow sawing machine of new energy-saving products. The design to be according to “Sichuan Chuannan Absorber Group Limited ” of the foundation of the lie type band saw bed (the Chenglong G4028) up carried on an improvement. Hydraulic motors to replace the gearbox, the motor-driven hydraulic machine spindle, SawBand CVT, to cut off all material profile. Wedesign and the influence of tension-oriented institutions, workpiece clamping, feed, automatic discharge; Discharge of innovative products enable automatic discharge without injury workpiece surface; and for clamping, Discharging and feed have the same power source -- Hydraulic can makeall the campaign harmonization, ensure all functions. In general layout adopted the principle of humanengineering, design height of the bed so that the operation and maintenance convenience and workers to operate without causing fatigue. Keywords：Hydraulic drive, E-store, Bandsaw-cutting, Constant-Voltage . . . 目录 摘要 I Abstract II 目录 III 前言 1 1 方案设计 2 1.1 初步方案选择 . 2 1.2 切削力、切削功率的计算 . 2 1.3 马达的选择 . 5 2 总体布局设计 7 2.1 锯床设计的具体方案简介 . 7 2.2 机床机构简图 8 3 锯梁的结构设计 9 3.1 轴的设计 . 9 3.2 锯带轮的设计 . 17 3.3 张紧装置的结构设计 . 18 3.4 导向装置的结构设计 . 20 3.5 锯梁架的结构设计 . 21 4 工件夹紧机构的设计 22 4.1 夹紧原理 . 22 4.2 结构设计 . 22 4.3 液压缸的选择 . 23 5 送料装置的结构设计 26 5.1 轨道的设计 . 26 5.2 送料四轮小车的结构设计 . 26 5.3 托料装置的设计 . 27 5.4 其它附件设计 . 27 6 定尺装置和卸料装置的设计 28 . . . 6.1 定尺装置的设计 . 28 6.2 卸料装置的设计 . 28 7 进刀机构原理 30 7.1 进刀原理示意图 . 30 7.2 连接支座的设计 . 30 7.3 液压缸的选择 . 31 8 床身和工作台的设计 32 9 液压控制管理系统的设计 33 9.1 液压控制管理系统的要求及特点 . 33 9.2 液压系统模块设计技术参数 . 33 9.3 制定系统控制方案 33 9.4 液压系统的综合设计原理图 39 9.5 液压元件的选择 . 41 10 冷却系统的设计 46 11 附件设计 48 11.1 马达安装架的设计 48 11.2 锯轮盖、箱门的设计 . 48 11.3 油盘和定尺挡块的设计 48 结论 49 致谢 50 参考文献 51 . . . 前言 在现代机器设备的结构中，为减少相关成本，大量采用型材，如圆钢、 型钢、角钢、槽钢等。这些型材件都要切断（即下料）以达到设计零件 的尺寸要求，目前下料有弓锯、砂轮切割机、圆盘锯，这样的下料大多 是单根切割，且人工夹紧，效率低、工人劳动强度大，开发设计出一种 高效、操作简单便捷、劳动负荷低的切断机，是生产迫切所需。 为此，我们参观了“四川川南减震集团”的卧式带锯床，并深入仔 细研究，在借鉴其优点的基础上进行了诸多改进。 本次设计的液压传动带锯式切断机是采取了液压马达直接驱动机床 主轴使锯带做回转运动， 同时液压传动液压缸使锯带做升降运动， 通过 液压控制完成整个锯切过程。 . . . 1 方案设计 1.1 初步方案选择 目前锯床分为圆锯床、弓锯床、带锯床，及砂轮切割机。 圆锯床适用于重型型材、 大型锻件等， 大截面金属材料的切割或开 槽，被切材料硬度一般在 37HRC以下，镶硬质合金锯片可加工 45HRC以 下材料。 弓锯床适用于中小型各种金属型材的切割， 通常是单件切割， 效率 低，被切材料硬度一般在 37HRC以下。 砂轮切割机通常用于单件或小批量加工， 加工直径小， 由于磨削时 切口温度高， 常出现断面灼伤的情况， 适用于对切口精度要求不高的小 件加工。刀具磨损大，效率低。 带锯床适用于各种型材、板材、块料切割，能够直接进行开缝、切槽和 切曲线等，被切材料硬度一般在 37HRC以下。 综上所述，我们选用带锯切削。 带锯床又分为立式带锯床、可倾式 带锯床和卧式带锯床。 立式带锯床适用于金属及塑料胶木等非金属的直线或曲线锯削。 主 要加工内、外轮廓面的工件，也可用于单件的锯切下料。 可倾式锯床适用于加工外观尺寸大的异型件，如锯切铸件的冒口、 焊接件的飞边。 卧式带锯床适用于各种金属的圆料、 型材、锻坯和管材的切断工序 和批量生产，还可适用于小规格材料的成束锯削。 本次设计，考虑到生产中，圆管、圆钢的切断点比例最大，因此按 圆管切断设计。综上所述， 初步确定设计卧式带锯床，动力源采取了液压 能，命名为“液压传动带锯式切断机” 。 1.2 切削力、切削功率的计算 1.2.1 初定锯带和锯带轮外观尺寸 根据现有卧式锯床的设计参数及实地观测， 锯带轮直径适量加大可 . . . 减缓锯条在导向时的扭曲程度， 对保护锯条有益。 因此，本次设计参考 现有卧式锯床锯带轮外形参数初步设定锯带轮直径 D=470mm。 根据 《工艺师手册》P248表 12-12 “带锯床的型号与技术参数” （表 1.1 ）。 表 1.1 带锯床的型号与技术参数 型号 锯轮直径 (mm) 锯带长度 (mm) 锯带宽度（ mm） G24030 455 3819 25 G5132 508 4250 31.5 —25 可初定锯带长度 L=4100，宽 38mm，厚 0.8mm，则锯带轮厚 40mm。 1.2.2 计算切削力、切削功率 本次设计参数：圆管毛坯长度为 6000mm，外径 32mm，内径 24mm。 切断每根长度为 563mm，每次切断 8 根，每班按 7 小时计，每班完成成 品件 5000 根。 3600s 7 据此，每锯切一次所用时间： T 40.32 s 次 5000 8 2 2 D d 所切圆管横截面积： 2 A 326.25mm 4 每次锯切总面积： AD 8 A 8 326.25 2614 mm2 2 AD 2614 10 2 材料切除率 Q 38.99cm min T 40.32 60 . . . 根据《机械加工工艺师手册》 P 表 31—27 （表1.2 ） 1098 表 1.2 切削材料参数 锯削材料 切割厚度 锯削速度 VC 材料切除率 Q 中 、 高 碳 钢 2 25mm 69~76 m min 45 cm min 160~205HBS 2 取 Q=45 cm min , VC =70m min AD 2614 则锯切一次所用时间 T 2 35s Q 45 10 60 正好余 5s 40.32s 35s 作辅助时间。 3 VC 70 10 VC =70m min ，则锯带转速 n1 17 r min L 4100 3 n 60V 60 70 10 60 由v r , ，有锯带轮转速： n2 47 r min 30 d 3.14 470 由于目前锯切没有确切的切削力计算公式， 因此只有参照加工原理特点 类似的铣削公式。 由《机械加工工艺师手册》 P.1020 表 30— 19 查得，铣削公式： 0.86 0.72 0.86 F C K a a d Za Z F F e f 0 p 由《机械加工工艺师手册》 P.1020 表 30—20 查得 CF 670 0.3 由《机械加工工艺师手册》 P.1020 表 30—21 查得 KF b 1.866 75 由《机械加工工艺师手册》 P.1096 表 31—25 查得 a f 0.15 由《机械设计手册》第一卷 3— 15 查得工件 45 钢： b 550 ~ 690 . . . 由经验取 ae 2.8, a p 1.5 ； L 4100 根据锯带长算得假想直径 d0 1305.73mm 3.14 则切削力 0.86 0.72 0.86 FC FZ 670 1.866 2.8 0.15 1305.73 820 1.5 1996.2 N 切削功率 P F V 1996.2 70 60 2328.9w C C C 1.3 马达的选择 P 2328.9w 马达功率 P C 2477.6w 2.5kw 0.94 C 输出转矩 T F gD 1996.2 31.5 10 3 0.8 79 N m C C 工 本次设计所需马达与机床主轴一起转动，转速同锯带轮转速 n 2 47 r min ，很低，因此就需要在很低的转速下仍能稳定运转的马达。 据此，我们最终选择径向球塞轴转液压马达 （QJM），该型液压马达具有以下 特点： （1） 该型马达的滚动体用一只钢球代替一般内曲线液压马达所 用的两只以上滚轮和横梁， 因而结构相对比较简单、 工作可靠，体积、 重量显著减少。 （2 ） 运动副惯量小，钢球结实可靠，故该型液压马达可以在较高 转速和冲击载荷下连续工作。 （3 ） 摩擦副少，配油轴与转子内力平衡，球塞副通过自润滑复合 材料制成的球垫传力，并且具有静压平衡和良好润滑条件， 采用可自动补偿磨损的软性塑料活塞环密封高压油， 因而具 有较高的机械容积效率，能在很低的转速下稳定运转，启动 转矩较大。 （4 ） 因结构具有的特点，该马达所需回油背压较低，一般需 0.3~0.8MPa，转速越高，背压应越大。 （5 ） 因配油轴与定子刚性连接， 故该型马达进出油管允许用钢管 . . . 连接。 （6 ） 该型液压马达具有二级和三级变排量， 因而具有较大调速范 围。 （7 ） 结构相对比较简单，拆修方便，对清洁度无特别的条件，油的过滤精度 可按配套油泵的要求选定。 表 1.3 所选液压马达参数 排量 压力 /MPa 转速范围 额定输出转 1 额定 尖峰 1 / Ngm / g / L r rgmin 1QJM001— 0 0.064 10 16 8~800 95 .063 . . . 2 总体布局设计 2.1 锯床设计的具体方案简介 本锯床动力源采取了液压能， 用液压马达直接带动机床主轴， 使锯带 作回转运动；同时， 液压传动液压缸使锯带做升降运动， 通过液压控制 完成整个锯切过程。 1) 床身、工作台：床身是积液压工作站、泵站为一体的箱体结构， 采用优质钢板和型材焊接而成。工作台为高牌号铸件，分为两 部分，一部分禁锢于床身上，用以承载攻坚和其它机件；另一 部分与定尺装置连接，承载成品件。 2) 锯梁：由左、中、右梁连接而成。右梁右端铰链连接于工作台 上，左端在升降油缸的驱使下做升降运动。右梁箱内的主动轮 在马达的驱使下转动，左箱内的被动轮装在张紧调节装置上， 带锯条在两轮的张紧下作回转运动。中梁上悬装左、右导向臂， 其导向轴承保证了锯带运动的稳定和精度。 3) 液压马达：主动力源。位于右梁后下面，直接带动机床主轴转 动，以使锯带实现无级变速。 4) 连接支座：锯梁与床身采用支座铰链，它的高精度连接是锯梁 稳定运动的保证。 5) 送料定尺装置：送料由固定送料卷筒、四轮小车式承料架（单 体）组合使用。固定送料卷筒装在工作台前下方，转动卷筒使 工件作前进、后退运动；承料架由滚轮、支架和托料块（有夹 紧工件的功能）组成，托料块与工作台等高；工作台后端装有 滚筒，减小工件前进时的摩擦，帮助送料。定尺装置安装在工 作台正前面，可前后调整间距（调整范围 20mm）。 6) 工件夹紧机构：分为轴向和径向液压夹紧。轴向由油缸活塞杆 带动左钳与右钳开合达到轴向夹紧；径向由油缸活塞杆带动压 . . . 紧钢板上下升降达到径向压紧的目的。 7) 卸料装置：卸料由液压缸活塞杆的伸缩使前方工作台倾斜，已 达到使成品件自动滑落的目的。 8) 液压系统：由液压站、马达、管道、调速阀、油缸等组成。液 压站设在机身右腹内，升降油缸接于床身与锯梁之间，夹紧油 缸分别安装在工作台的左边和正上方，与工件的轴向和径向垂 直，卸料油缸斜装在前工作台的下方，调速阀为方便操作设在 控制箱上。控制箱安装在中梁顶端。 9) 冷却系统：由水箱、泵站、管道、阀及管接头等组成。用于对锯切区域 的充分冷却及润滑，以提高锯切效率和精度，延长锯带常规使用的寿命，同时 清除锯齿上的锯屑，保证锯齿正常工作。 2.2 机床机构简图（图 2.1 ） 8 7 图 2.1 机床机构简图 1—卷筒手柄， 2—卸料油缸， 3—轴向夹紧油缸， 4—径向夹紧油缸， 5—进刀油缸， 6—液压马达， 7—锯带， 8—锯梁 . . . 3 锯梁的结构设计 3.1 轴的设计 3.1.1 强度设计 一般机器中的轴常用优质中碳钢制造。 这类钢通过调质或正火处 理，材料力学性能可能得到一定的改善， 零件具有较高的强度和耐磨性，其中 45 优质碳素钢最为常用。 由《机械设计基础》 P230表 14—2 “常用材料的 值和 C 值”（表 3.1 ） 表 3.1 常见材料 值和 C 值 轴的材料 Q235,20 35 45 40 Cr ,35 SiMn 12~20 20~30 30~40 40~52 MPa C 160~135 135~118 118~107 107~98 估算轴径：轴Ⅰ——主轴，花键连接马达与主动轮，带动轮转动。 轴Ⅱ——方头连接张紧滑块， 另一端连从动轮，轮绕轴转动， 但轴不转动。 （1） 轴Ⅰ的直径设计 已知锯盘直径 D=470mm， 马达最大输出转矩扭矩 M1=95 N.m轴承 与锯盘型心的距离 L=60mm， 锯条切削力 FC=1996.2N，轴选用 45 钢调 质， 许用应力为 [ σ]=360MP，锯条切削力 FC=1996.2N。N.m a) 受力分析：我们初步估计锯条松边的张力 FN=FC/ η=1996.2/0.97 ≈2058N。 ’ ’ 设锯条张紧力 FN , 将锯条张紧力 FN 与 FN 向轴向 AB 的轴线简化 得作用在截面 B 的横向力 F 与扭矩 M2，其值分别为： ’‘ F=FN+ F N ，M2= FN D/2- F N D/2 . . . 如上所述，作用在截面 A 上的扭矩为 M1， 所以由平衡方程 ΣMx=0，M1-M2=0 2 95 即 M1=M2=( - =2M1/D+ F F )D/2 F F = 1996.2 2400.46N N N N N 0.47 所以：径向力 Fr= F + F =2400.16+2058=4458.46N N N a) 受力分析：横向力 F 使轴弯曲，扭力偶矩 M2和 M1使轴扭转，轴的 弯矩与扭矩（图 3.1 ） ， 图 3.1 轴的弯矩与扭矩 横截面 C为危险截面，该截面的弯矩与扭矩为： M=FL=4458.46 0.06=267.5N.m T= M1=95N.m b) 轴径设计： . . . 2 2 M T 根据材料力学式公式 [ ] W 2 2 2 2 M T 267.5 95 即： 3 [ ] 2 360MP D 3.14 0.47 32 32 由此得，轴Ⅰ的直径为： d≥52.56m （2） 轴Ⅱ的直径设计 轴Ⅱ主要承受由锯带张紧力引起的径向力产生的弯矩 P 由《机械设计基础》 P230公式 14—2， d C 3 n 由上表， C取 110， =40Mpa P 由《机械设计基础》 P230公式 14—2， d C 3 n 轴Ⅱ： n n2 47 r min , P P 0.97 2.43 KW 马达 2.43 d 3 110 40.97 mm 47 d d 据此，初定轴径 =55mm, =45mm . . . 3.1.2 结构设计 轴Ⅰ（图 3.2 ） 图 3.2 轴 1 结构 2Χ 12Χ 9 所选马达要矩形花键轴配合，花键副为 48b 42b 12d ，长 20mm。 所以轴左端花键为 6Χ48b2 Χ42b12Χ12d9 ； 右端与主动轮固定，为了传动精确稳定也选用矩形花键配合。 Q 最小轴径 d =55mm， 由《机械设计课程设计手册》 P53表 H 6 H 10 H 7 4—3 选花键副 8 56 62 10 ，长等于轮厚 40mm。 f a d 5 11 8 即轴右端花键为 8Χ56f 5Χ62b12Χ 10d8; 轴穿过锯梁架随马达一起转动， 所以在与锯梁接触处轴承受较大的 径向力，套深沟球轴承； 在轮与锯梁架之间轴承受轴向压力，套推力轴 承。则设定装轴承处轴径为 65 ，轴肩长为 5mm，退刀槽为 2mm； 初选轴承（表 3.2 ）： . . . 表 3.2 轴Ⅰ初选轴承 d D B/T Cr C0r 深沟球轴承 6013 65 100 18 32KN 24.8KN 推力轴承 51213 65 100 27 74.8KN 188KN 综上所述，轴Ⅰ如图所示，轴长 L =20+40+27+18+2+5+2+2=116mm。 轴端挡圈的选择： 因为轴与轮一起转动，所以最终选择加圆柱销紧定的螺栓紧固轴端挡 圈，由已知轴径和《机械设计课程设计手册》 P57表 5— 3 “轴端挡圈” 选得：挡圈 GB 892 —86 A75 轴Ⅱ（图 3.3 ） 图 3.3 轴Ⅱ结构 轴Ⅱ与张紧滑块方头固定， 考虑到与滑块连接的刚性和平稳问题， 方头 稍长一点，长取 52mm，又因为最小轴径 =45mmdⅡ ，所以设定方头尺寸 为 45 ×45 ×52；轮转动轴不转动，所以轴与轮之间有较大径向力，安 装深沟球轴承，轮与锯梁架之间主要承受轴向力， 安装推力轴承。则设 定装深沟球轴承处轴径为Φ 45 ，套推力轴承处轴径为Φ 50，轴肩处因为 滑块要左右移动，所以考虑到推力轴承的定位及滑块的结构问题是需要把 . . . 轴肩直径取得稍大一点，设定为Φ 70，宽 4mm，退刀槽宽 2mm。 初选轴承（表 3.3 ）： 表 3.3 初选轴承 Ⅱ参数 d D B/T Cr C0r 6009 45 75 16 21KN 14.8 51212 50 95 26 73.5KN 178KN 综上所述，轴Ⅱ如图所示，轴长 L =52+4+2+24+4+39=125mm。 11 在轴承 6009 左边加垫圈Φ 55，右端定轴端挡圈Φ 75，使轴承外圈 与轮一起转动，内圈与轴紧定配合。 3.1.3 轴承校核 （1） 主轴轴承的校核 已知根据轴的结构设计，初选轴承如下（表 3.4 ）： 表 3.4 初选主 轴承参数 d D B/T Cr C0r 深沟球轴承 6013 65 100 18 32KN 24.8KN 推力轴承 51213 65 100 27 74.8KN 188KN a) 滚动轴承校核： 马达最高转速 800r/min ，常规使用的寿命初设为 5000h，本设计中主 轴轴承径向载荷近似等于主轴的径向载荷， Fr=4458.46N ，轴向载 . . . 荷近似等于锯盘自重引起的主轴与轴承内圈间的静摩擦力与主动 盘与轴承外圈的静摩擦力之和，即 Fa=mgf1++mgf2=pvg(f 1+f 2) 由《机械设计手册》 P1-8 表 1-1-7 查得：钢 - 钢 f 1=0.12 ，钢- 2 铸铁 f 2=0.05 ，P1-6 表 1-1-4 查得灰铸铁密度为 P=7.25g/m 2 3 F =7.25 3.14 0.235 0.04 10 9.8 (0.12+0.25)=182.344N a 所以 轴向载荷可忽略不计，当量动载荷 P=XFr=0.56 4458.46=2496.74N ， f p p 60n 1 所以由公式 C= ( L ) Cr ，有《机械设计基础》 P.259 6 h ft 10 表 16-9 和表 16-10 选得温度系数 f t =1、载荷系数 f p =1.1 ，得 1 3 1.1 2496.7 60 800 C= 5000 17027.5N 32000N 6 1 10 所选轴承实用。 b) 推力轴承校核 马达最高转速 800 r/min ，本设计中推力轴承只能承受轴向载 荷，主动盘自重以及主轴与轴承内圈的静摩擦力 Fa=mg+mg f 1 =492.82+59.14=552N。则当量动载荷 P=Fa=552N f p p 60n 1 则 Cr= ( L ) =3770.7 748000N 6 h ft 10 所以，所选推力轴承实用。 （2） 轴Ⅱ轴承的校核 已初选轴承如下（表 3.5 ）： 表 3.5 轴Ⅱ初选轴承 d D B/T Cr C0r 6009 45 75 16 21KN 14.8 51212 50 95 26 73.5KN 178KN . . . a) 滚动轴承的校核： 马达最高转速 n=800r/min ，轴承径向载荷等于从动盘的径 向载荷，即由锯条张紧力所产生的径向合力 Fr ，由前述内容知 Fr=4458.46N ，轴向载荷近似等于锯条自重引起的从动轴与轴承 内圈的摩擦力以及从动盘与轴承外圈的摩擦力， 同样有前面所述 及的内容知 Fa=182.34N。 则 Fa/Fr=182.34/4458.5=0.04 e 因此，轴承的轴向载荷忽略不计，所以当量动 P=XFr=0.56 4458.5=2496.76N f p p 60n 1 所以 Cr= ( L ) =17027.69N 21000N 6 h ft 10 因此，所选型号为 6309 的滚动球轴承满足要求。 b) 推力轴承的校核： 本设计中， 锯条从动盘与锯条安装架之间装有推力轴承， 主 要引起支撑锯条从动盘， 确保锯条从动盘运转平稳。 依照我们从 动盘联接轴的设计， 再考虑装配的方便， 我们最终选择的推力轴承最 高转速为马达输出的最高转速，即 n=800r/min ，要求常规使用的寿命 Lh =5000h，本设计中，该推力轴承只承受轴向载荷 Fa=552N，（锯 条从动盘自重与从动轴与轴承内圈的静摩擦力） , 当量载荷 P=Fa=552N. f p p 60n 1 所以 ,Cr= ( L ) =3764.64N 73500N 6 h ft 10 因此，所选型号为 51210 的推力轴承满足要求。 . . . 3.2 锯带轮的设计 锯带主动轮以矩形花键形式同主轴相连，随主轴一起转动，从 而带动锯带作回转运动；从动轮由锯带带动以与主动轮相同的速度 绕轴Ⅱ转动。主要承受由锯带张紧力产生的径向压力，由已算得的 切削力 Fc=1996.2N 可初略算得锯带张紧在轮径向上产生的合压力， FC=FC/0.9=1996.2/0.9=2218N 不是特别大，所以采用 HT200铸造， 时效处理后焊接、加工完成。 3.2.1 主动轮的结构设计 已知轮直径为 470mm，厚 40mm，再根据主轴结构可确定主动轮的结 构（图 3.4 ）： 图 3.4 动轮的结构 加 3mm的沿，以防锯带下移，下方Φ 100 处加焊 13mm的套筒，用以定 位轴承 51213。 3.2.2 从动轮的结构设计 外形结构同主动轮，根据轴Ⅱ的结构可确定从动轮结构（图 3.5 ）。 . . . 图 3.5 从动轮结构 3.3 张紧装置的结构设计 3.3.1 张紧原理 张紧装置安装在从动轮底部， 轴Ⅱ一端与从动轮固定使轮可绕轴转 动；另一端与张紧滑块用方头固定连为一体， 与滑块一起左右移动，达 到使锯带松动（换锯带时）和张紧（加工时）的目的。张紧滑块的移动 由连接在滑块上的张紧螺杆带动。 3.3.2 张紧装置的结构设计 （1） 张紧装置结构（图 3.6 ）： 图 3.6 张紧装置结构 螺杆左端做成球头， 置于滑块右端部， 球头与螺杆连接处杆径减小， 用卡板卡住，紧定卡板，以达到使滑块随螺杆左右移动而不转动的目的。 螺母固定在锯梁架上，螺杆在螺母中转动，带动滑块移动。 . . . （2 ） 张紧螺杆的设计 螺栓连接装配时需要把螺母拧紧，所以属紧螺栓连接，受轴向 工作载荷，即张紧力 Fr=2218N，即螺栓轴向拉力 Fa=Fr=2218N，根 1.3F 据《机械设计基础》 P.142 公式 10— 12 a 和 P.145 表 10 2 d 1 4 —7 得碳素钢静载荷安全系数 S=3~2，螺杆选用 45 钢制造，根据表 9— 1 得 45 钢屈服极限 S 355MPa S 355 得 118MPa S 3 螺栓螺纹部分螺纹小径 1.3F 1.3 2218 4 d1 a 4 31.128mm 3.14 118 由《机械设计课程设计手册》 P33表 3— 1 查得， d=33mm时， d 31.376mm , 比根据强度计算求得的 d 略大，合宜。 1 1 螺纹设定为 M33 1.5 ，螺杆和球头直径 33 mm，螺纹深 80mm。 （3） 张紧滑块及卡板的结构设计 根据轴Ⅱ方头尺寸及螺杆直径确定滑块和卡板结构（图 3.7 ）： . . . （滑块和螺杆选用 45 钢， 卡板和螺母永 Q234即可） 图 3.7 张紧滑块及卡板的结构 3.4 导向装置的结构设计 3.4.1 导向原理 导向装置安装在中梁上， 导向臂一端与中梁连接， 一端安装导向轴 承。导向轴承改变锯带刃口方向， 使刃口垂直于工件，并压紧锯带使锯 切平稳，以保证加工精度。导向原理见图 3.8 。 图 3.8 导向装置 锯带从轴承间隙穿过，即完成导向。导向角度为 25°。 3.4.2 轴承选用 导向轴承承受较大的径向载荷， 装于导向臂下端内， 需要空间尺寸 小。依据这一些要求本次设计选用滚针轴承， 滚针轴承只能承受径向载荷， 承载能力大，径向尺寸特小。 . . . 轴承型号 NA6901,d=12mm,D=24mm,B=22mm。 3.5 锯梁架的结构设计 锯梁架承载锯带轮、锯带、马达、以及张紧装置和导向装置，并且带动锯带 在竖直面上下升降以完成锯切过程。强度要求不高，选用型材即可。所以采用槽 钢、角钢和厚 16mm的钢板焊接而成。 其结构依据它所承载的机件结构确定， 具体 结构尺寸和型钢钢板的选择见图 BS20700.04 . . . 4 工件夹紧机构的设计 4.1 夹紧原理 径向夹紧和轴向夹紧原理类似， 均是液压缸活塞杆伸缩带动夹紧块 上下升降或左右移动，以达到夹紧工件的目的。选用液压夹紧 , 其夹紧 力可根据不同型材而调整。 4.2 结构设计 （1）径向压紧装置（图 4.1 ） 图 4.1 径向压紧装置 本次设计以 31.5 原管为准，每次切 8 根，则需压紧宽度为 8 31.5 252，所以夹紧钢板尺寸为 27 100 250 ，底部贴 3mm的橡胶 板。活塞套与液压缸活塞杆螺纹连接， 与夹紧块可拆卸，用 6 个螺栓紧 定在夹紧块上，螺栓 M10 30 ，夹紧内螺纹孔 M20 、深 50，销轴孔在 装上活塞杆后配作，销轴 10 50 。 （2） 轴向压紧装置 与径向压紧装置类似， 只是夹紧块稍有改变， 做成钳的形式。轴向 夹紧块结构（图 4.2 ） . . . 图 4.2 轴向压紧装置 以 31.5为准，选用钢板尺寸为 27 40 100 。 4.3 液压缸的选择 （1）夹紧力计算 由《机床夹具手册》 ， g ， P.29 w w k K K K K K K K K k 0 1 2 3 4 5 6 由表 — — ： 1 2 1 k 0 1.2, k1 1.2, k2 1.3, k 3 1.2, k 4 1.0,k 5 1.0, k6 1.5 k 1.2 1.2 1.3 1.2 1.5=3.369 由《机床夹具手册》 P.35 表 1—2— 11： 夹紧力与切削力方向相反时 WK KF KF 夹紧力与切削力方向垂直时 WK u1 u2 由《机床夹具手册》 P.38 表 1—2— 12 查得 u1 0.16，u2 0.18 则：轴向夹紧力 WK1 KF=3.369 1996.2=6725.198N KF 6725.198 径向夹紧力 WK2 19779.994N u1 u2 0.16 0.18 （2） 液压缸缸径和活塞杆直径的计算 即两活塞杆上实际作用力 : F W =6725.198N ， 01 K 1 F W =19779.994N 02 K 2 . . . F 由《机械设计手册》 P.17-265,液压缸的理论作用力 F 0 t 和表 17-6-8 、表 17-6-3 ，得负载率 =0.7 、总效率 t 0.95 6725.198 1779.994 F 10113.0797N ， F 29744.352N 1 2 0.7 0.95 0.7 0.95 取供油压力 P=6.3MPa ， 4F 则由《机械设计手册》 - 表 - - 缸筒无活塞杆侧内径 P.17 265 17 6 8 D= P 4F 4 10113.0797 得： D1 1 45.221mm ， P 3.14 6.3 4F 4 29744.352 2 D 2 77.553mm P 3.14 6.3 1 由《机械设计手册》 表 活塞杆直径 P.17-272 17-6-16 d=D 和表 17-6-3 （表9 ） 表 4.1 活塞杆公称压力和速率比 公称压力 /MPa 10 12.5~20 20 速率比 1.33 1.46,2 2 选得 =1.33，则活塞杆直径： 1.33 1 1.33 1 d D 25mm，d =D 40mm 1 1 2 2 1.33 1.33 （3） 液压缸的确定 按照表 17-6-2 选液压缸内径 D1 50mm, D 2 80mm ; 活塞杆直径 d1 28mm, d2 45 mm 。 轴向夹紧作用力与支承中心不在同一轴线上，所以选用底座安装； 径向压紧作用力与支承中心在同一轴线上，所以选用耳环安装。 据此所选液压缸如表 4.2 ： . . . 表 4.2 所选液压缸 型号 缸筒内径 活塞杆直径 轴向 DG-J80C-E1L 50mm 28mm 径向 GD250 F40/28-50A10/02CGGUMA 80mm 45mm . . . 5 送料装置的结构设计 5.1 轨道的设计 轨道选用最小号热轧工字钢 100 68 4.5 ，与滚轮 的连接方式图 5.1 ： 1—密封螺塞， 2—滚轮， 3—垫圈， 4—轴承 6004，5—工字钢 图 5.1 轨道 5.2 送料四轮小车的结构设计 轮与轮之间用轴连接，轴径取 30 ，轴两端套深沟球轴承 6004 （d=20,D=42,B=12）后再装滚轮；外用螺塞密封。 轴与支架的连接： 轴穿过支架， 两侧套垫圈和轴套使其与支架固 定。具体结构图 5.2 ： 图 5.2 送料四轮小车 1—滚轮， 2—支承架， 3—轴环， 4—轴 30 ，5—联轴套， 6—垫圈， 7—螺塞 8—工字钢， 9—轴承， 10—垫圈 . . . 5.3 托料装置的设计 托料装置用来承受工件的同时要求夹紧工件， 夹紧力不大， 采用螺 纹压紧。其结构图 5.3. 图 5.3 托料装置 标件参数：环形螺母 GB/763 M20, 活结螺栓 GB/T798 M20 100。 橡胶板 152 100 3。 5.4 其它附件设计 带动送料小车前进的卷筒和帮助送料的滚筒用铰链支承， 铰链用内 六角圆柱螺钉（ M6 10）紧定在床身上。卷筒外径为 70mm，滚筒外径 40mm。 . . . 6 定尺装置和卸料装置的设计 6.1 定尺装置的设计 定尺装置安装在工作台正前端，其安装方法及其结构图 6.1 ： 图 6.1 定尺装置 带柄螺杆调节挡板位置，调节范围（ 44mm）。 定尺挡板侧视图（图 6.2 ）： 图 6.2 定尺挡板侧视图 6.2 卸料装置的设计 （1）卸料结构原理简图（图 6.3 ） . . . 图 6.3 卸料结构原理简图 通过液压缸活塞杆的伸缩使工作台倾斜，以达到卸料的目的。 （2）液压缸的选择 活 塞 杆 上 实 际 作 用 力 为 成 品 件 和 工 作 台 自重 ， 估 算 重 力 2 2 D d -9 G g[ 563 8 260 15 600] 10 g 4 9 3 =7.85 10 326.25 563 8+2340000 10 9.8 =293.059N 很小，任意满足；所以根据安装条件选择工程用液压缸，双耳环链 接。型号： HSG.L-40/16.H-1131.350 。 . . . 7 进刀机构原理 7.1 进刀原理示意图 （图7.1 ） 图 7.1 进刀原理 由液压缸活塞杆伸缩使锯梁架绕铰链支座旋转、 使锯带刃口在竖直 面升降以完成锯切过程。 7.2 连接支座的设计 铰链支座用槽钢和角钢焊接而成（图 7.2 ），铰链铸造。 图 7.2 连接支座 热轧角钢 80 80 10,热轧槽钢 280 86 11.5 ，铰链处销轴 45 120 。 . . . 7.3 液压缸的选择 F 1996.2 进刀时活塞杆受锯切所产生的阻力， 已知切削力 C ；退刀 时活塞杆受锯梁自重 G， 估算 G： -9 3 G=V g=2000 600 100 10 7.85 10 9.8 9000N G ? F ，所以按 F G 计算，同 4.3 ，算得： C 0 F 9000 F= 0 16666.67N,取P 6.3MPa 0.6 0.9 t 4F 1 得D= 60mm,d D 28.94mm P 取D=63mm,d=32mm; 再根据安装条件，选双耳环链接的工程用液压缸，型号为： HSGgL-63/32gH-1131g260 。 . . . 8 床身和工作台的设计 床身用角钢 20 20 4和 15mm厚的钢板焊接而成， 依据人机工程学 床身高 640mm，用地脚螺栓紧定在地面。 床身右腹内放置液压站和泵站， 根据所选液压站和泵站外形结构尺寸确定右腹箱体结构尺寸。 所 选 液 压 站 为 UZ6Y20/3 50 ， 长 L=500mm， 宽 B=400mm,高 H=420+370=790；所选泵站为 W HZ-W500，长 L=325mm，宽 B=190mm，高 H=537mm。 所以，箱体长 500+325=825mm,，宽 400mm，高 790mm。 工作台为高牌号铸件， 分为两部分， 一部分禁固于床身上，用以承 载工件和其它机件； 另一部分与卸料装置和定尺装置连接，

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