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1、. . M15-19孔锚板开槽专用锯床设计毕业论文1. 绪 论1.1 毕业设计题目课题: M15-19孔锚板开槽专用锯床设计1.2 课题特点传统牛头刨床主要用于单件小批生产中刨削中小型工件上的平面、成形面和沟槽。中小型牛头刨床的主运动大多采用曲柄摇杆机构传动,故滑枕的移动速度是不均匀的。它是采用单刃刨刀加工,且在滑枕回程时不切削,因此传统牛头刨床的生产率较低。本课题针对传统牛头刨床的不利因素考虑,通过机构改进,把原来的单向刨削改进为单向锯削；同时设计抬刀装置使得锯条在完成一次锯削后抬刀回程。通过这样的改进,实现成为加工预应力锚具的专用锯床。1.3 选题意义制造技术是各国经济竞争的重要支柱之一,
2、经济的成功在很大程度上得益于先进的制造技术,而机床是机械制造技术重要的载体,它标志着一个国家的生产能力和技术水平。机床工业是国民经济的一个重要先行部门,担负这为国民经济各部门提供现代化技术装备的任务,以1994年为例,全世界基础的消费额达261.7亿美元。其中美国的消费额56亿美元、中国33.6亿美元。所以,在我国国民经济建设中,机床工业起着重要的作用。然而在制造业中,专用机床有着不可替代作用。专用机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式,生产效率比通用机床高几倍至几十倍。它是以通用部件为基础,配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具,组成的半自动或自动专用机床。由于
3、通用部件已经标准化和系列化,可根据需要灵活配置,能缩短设计和制造周期。因此专用机床兼有低成本和高效率的优点,加之锚具的使用原则,研究M15-19孔锚板开槽专用锯床设计具有重大意义。本课题是与机床的改造相关。在国外,机床改造已有较长的历史,美国旧机床买卖改造组织MDNA 成立已有5O多年,现有400个会员厂家。目前,国外普遍认为机床改造有五种可供选择的方式,即翻修、重调、改进、改装和再造。下面是具体含义：翻修就一般意义来讲,翻修是指把已经磨损的机床恢复到可以接受的工作状态,含有升级改造的意思。按严格的定义它是指通过修理和更换已磨损的零件,使机床恢复到原设计的操作条件和性能水平。重调指局部翻修,只
4、修理和更换已磨损的关键零部件,以恢复因磨损丧失的加工精度。这通常是在用户工厂进行的改造作业。改进这主要是通过增加技术先进的零部件来提高机床的性能或扩大机床的加工容量属于局部再造工程,改造的对象通常选择役龄较短的机床。改装亦称数控改装,这是随着数控技术的出现而发展起来的一项工程技术。据称,数控技术进入实用阶段就是从数控改装开始的。在我国,对老机床的改造有着积极的意义。首先,旧机床各功能部件经过长期的磨合,其稳定性好。因此通过技术改造来改善设备性能,可提高设备加工精度,是适合国企发展的一种途径。其次,通过对设备改造为企业提高了旧机床的利用价值。牛头刨床在我国已经有50多年的发展历史。使用牛头刨床加
5、工,其刀具简单但加工限效率低,加工长而窄的平面除外,因而主要用于单件,小批量生产及机修车间,在大批量生产中往往被铣床所代替。特别是近些年来,世界范围内的很多国家都一致推崇发展高效低能耗机床,在欧美、日本等一些发达国家还发出了禁止生产刨床的条例。我们国家也不例外,对牛头刨床的生产应用也越来越少。基于这种现状,我们可以依据传统牛头刨床的特点进行考虑,在其原有的机床基础上,通过创新的技术进行改造,力求简单可行地把传统牛头刨床改造成高效、可靠的直线锯削机床。1.4 国内外现状及市场调查M15-19孔预应力锚具是适用于工程建设过程中,混凝土预应力张拉用的锚具。一般在桥梁施工中经常用到,预先安装好定位,然
6、后浇筑混凝土,埋在混凝土的两端,也就是波纹管的两个端头,是为了张拉时千斤顶的稳定作用而设置的端面。M15-19孔锚固体系锚具的锚固效率系数高,锚固性能非常稳定、可靠,适应范围广泛,一般情况下一套锚具可锚固155根钢绞线,最多锚固钢绞线的根数已达到109根。可锚固直径分别为12.7、12.9、15.2、15.7、17.8、21.8、28.6的钢绞线。 适用于2000MPa级及其以下级别的高强预应力钢绞线 具有优越的静载锚固性能,锚具效率系数在不考虑预应力筋的效率系数时也满足A0.95,延伸率2%,达到FIP1993后张预应力体系验收建议的要求。 具有优异的抗疲劳性能,通过应力幅度为120MPa,
7、上限应力为0.65fpk,经200万次的抗疲劳性能试验。 结构尺寸缩小：夹片的外径、长度相对一般夹片减少了2mm；相应减少了锚板的锥孔尺寸与间距；适当减少了锚板的外径、厚度。 锚下结构优化,在原轻量化的锚垫板基础上进一步改进,改善锚下应力状态。 适用于现有的张拉设备。 具有良好的自锚性能,不用顶压设备自行锚固。 锚具规格多,方便选用；配套机具、工具完善。 锚具内缩量6mm。 锚口磨阻损失2.5%。M15-19孔锚固体系成为当今最成功的预应力群锚体系之一。由于性能卓越,已广泛应用于国内外桥梁建设、预应力混凝土、钢结构、高速公路建设、高层建筑、矿山、岩土锚固、边坡治理、水电核电建设等领域。1.5
8、课题内容概述对M15-19孔预应力锚板消除应力,以便更好的在工程中发挥作用。M15-19含义:锚固标准强度为小于或等于1860MPa,19根15.24的钢绞线。直径为18mm孔,锚板最大直径276mm,厚度68mm。课题所设计之专用锯床是M15-19孔预应力锚板进行应力的消除,加工4mm槽。主要设计部分包括：（1） 水平运动方向机构设计；（2） 抬刀装置设计；（3） 专用夹具设计；（4） 电气系统结构设计。1.6 设计目的1、通过这次毕业设计来培养我们运用机械制造及有关课程机械设计、机械原理、机械制造装备设计、公差与技术测量等知识,结合生产实习、毕业实习中学到的实践知识,独立地分析和解决问题,
9、具备改造和设计一台普通机床机构的能力。2、能根据机床加工需要的主运动,运用学过的机械设计和机械原理的相关理论知识,学会拟定设计方案,完成传动机构的设计,提高结构设计能力。3、培养我们熟悉并运用有关手册、标准与规范、图表等技术资料的能力。4、进一步培养我们识图、制图、运算和编写技术文件等的基本技能。1.7 零件图图0.1 预应力锚具张拉体系 图0.2 零件实物图2. 水平运动方向机构设计2.1 选取要改进的对象选取B665型牛头刨床进行改造。B665型牛头刨床原型的一些技术参数如下面表格所示。 B665型牛头刨床技术参数型号B665最大刨削长度mm650工作台顶尺寸mm650 x 450工作台行
10、程mm横向600升降300滑枕切削速度级数范围米/分工作精度平面度0.025平行度0.05垂直度0.035电机主电机3总容量3台数1净重t1.85外形尺寸：长x宽x高mm2230 x 1450 x 1750本课题主要对B665型牛头刨床进行以下几个方面改进和创新：1.水平运动机构设计2.抬刀装置设计3.专用夹具设计4.电气系统结构设计2.2 水平运动机构的改造 考虑到各方面因素,专用锯床的水平运动可以有匀速和变速两种。传统牛头刨床主传动机构的曲柄摇杆机构的运动特性是无法实现滑枕往复等速运动的,正因为滑枕在刨削行程中的速度不均匀性,无法提供对滑枕的恒定推力。而对牛头刨床机构进行改进可以实现滑枕往
11、复等速运动,从机械设计角度分析方法可谓多种多样,但从经济性、技术性、可靠性等角度综合分析,比较简单易行且经济实用的方法是采用机械传动式,下面就各种实现滑枕往复运动方案进行对比。方案一 图1.1.1 传统牛头刨传动机构滑枕带着刨刀,作直线住复运动的刨床,因滑枕前端的刀架形似牛头而得名。牛头刨床主要用于单件小批生产中刨削中小型工件上的平面、成形面和沟槽。方案二图1.1.2 机械传动方案二该六杆机构中,曲柄1绕A轴回转,与其铰接在B点的导块3在导杆4上相对滑动,该导杆的下端与C轴摆动的导块5组成移动副,其上端与滑块2铰接在D点,从而带动该滑块固定导路a-a作往复运动。设该机构的各杆尺寸满足下列条件：
12、AC=1.86AB,l=3.57AB,ACaa,则当曲柄1等角速度回转时其在垂直线AC两侧夹角为的范围内,滑块2将作近似等速直线运动。方案三图1.1.3 机械传动方案三 在该六杆机构中,曲柄1绕A轴回转,与其铰接在B点的导块3一端和绕C轴摆动的导块4组成移动副,该导杆的另一端与C轴摆动的导块4组成移动副,滑块5与滑块2铰接在D点 ,从而带动该滑块沿导路a-a作往复运动。设该机构各杆尺寸满足下列条件：AC=1.86AB,l=3.47AB,ACaa,则当曲柄1等角速度回转时其在垂直线AC两侧夹角为的范围内,滑块2将作近似等速直线运动。方案四图1.1.4 机械传动方案四 曲柄1和2都分别绕定轴A和D
13、逆时针转动。绕定轴A转动的曲柄1和滑块四组成转动副B,5在导杆2的槽中滑动,导杆2绕定轴线D转动。导杆2上的指销b和滑块5组成转动副。滑块4在导杆3的槽d中滑动。3绕定轴线E转动。导杆3和连杆7组成转动副F,7和滑块6组成转动副G,6沿固定导轨f滑动。当曲柄1匀角速度转动时。导杆2为非匀速转动。导杆3完成摆动运动。而滑块6在某一区段上完成近似匀速直线往复运动。方案五图1.1.5 牛头刨床滑枕恒推动力和等速直线运动的设计方案五用齿轮齿条传动方式实现牛头刨床滑枕恒推动力和等速直线运动的设计方案如图1.1.5所示。其设计思路采用机构运动简图方式来描述运动。其传动原理是：电动机通过带传动拖动由齿轮1,
14、2,3,4组成的齿轮传动机构,再由齿轮4与齿条1啮合推动滑枕运动。因为电动机是在某一选定的转速下工作,而且整个传动系统传动比恒定,因此,这套机械传动系统必定能给滑枕提供恒定的刨削力和匀速直线运动。为了在正反向刨削过程中电动机始终保持一个方向转动,且不停歇不换向,设计方案中特别加入一个电磁阀和一个介轮。按图7所示,当齿轮2顺时针转动时,若齿轮3和齿轮4啮合,滑枕向右作正向运动；当滑枕运动到碰铁1触动行程开关1时,电磁铁动作,将齿轮3推向右侧脱离齿轮4并与介轮啮合,这就使齿轮4反转,最终使滑枕反向运动。按图7所示,当电动机拖动使齿轮2做顺时针转动时,若齿轮3和齿轮4啮合,滑枕向右运动作正向刨削,齿轮5在齿条2上向右滚动,齿轮5受到的啮合阻力方向向左,这就使得摇杆向左摆转,同时牵动连杆2及与之相连的连杆1向左移动,从而带动刀架1和刀架2绕主刀架上的铰链作顺时转动,这样就使刨刀1靠向工作面而同时使刨刀2抬起,此时便可使牛头刨床作正向刨削。当滑枕运动到碰铁1触动行程开关1时,电磁铁动作将齿轮3推向右侧脱离齿轮4并与介轮啮合,这就使齿轮4反转,使滑枕反向运动,同时,齿轮5在齿条2上向
