单面木工压刨床的设计含6张CAD图
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单面木工压刨床的设计摘 要18世纪以来,近代木工机械的出现使对木材的加工和处理速度大大提升。在最初的设计中,木工刨床的机构大都是使用木材加工而成,其不足之处主要是由于加工硬度的不达标致使母机的寿命降低,同时机器的震动导致的精度下降使工件的合格率一直达不到人们的利益需求。在19世纪以后,木工机床的基本构造和母机的零件材料已经达到了人们的工业化生产的需求。木工机床的发展也跟随着时代的潮流,也装配上计算机和数控系统,时代的痕迹在机床上发挥的淋漓尽致。充分使用计算机,使用刨床加工各种各样的板材,木材的加工和其他材料的加工存在一定差异,所以加工参数以及加工方法都会与金属加工机床极大,人工计算一些大批次的加工工作时,远远不如采用计算机更加准确精准。但是,针对小批次小批量的加工时,采用数控加工的使用价格就比较低。因此,在类似家庭工坊里使用的还是本课题使用的简单刨床,加工类型的限制少、加工容易,适合小批次加工。单面木工压刨床的结构简单,加工速度稳定,在木材加工行业是不可或缺的一部分。我国近代以来生产制造了多种型号的单面木工压刨床,其中的优秀作品时M106A型单面木工压刨床。方材和板材可以使用本刨床获得所需求的厚度和光洁的表面。 关键词:木工机床;单面压刨床;工业化生产 Abstract Since the 18th century, the emergence of modern woodworking machinery has greatly improved the processing and processing speed of wood. In the initial design, the mechanism of woodworking planer is mostly made of wood. The main disadvantage is that the service life of the master machine is reduced because the processing hardness is not up to the standard. At the same time, the accuracy is reduced due to the vibration of the machine, so that the qualified rate of the workpiece can not meet the interest demand of people. After the 19th century, the basic structure of woodworking machine tools and the parts and materials of the master machine have reached the needs of peoples industrial production. With the development of woodworking machine tools, along with the trend of the times, they are also equipped with computers and numerical control systems, and the traces of the times are vividly displayed on the machine tools.Make full use of computer, use planer to process all kinds of plates, there are certain differences between wood processing and other materials processing, so processing parameters and processing methods will be great with metal processing machine tools. When calculating some large batches of processing work manually, it is far from more accurate and accurate than using computer. However, for small batch and small batch processing, the use price of CNC processing is relatively low. Therefore, the simple planer used in the similar family workshops is the same as the one used in this project, which is suitable for small batch processing.The single-sided woodworking press is an indispensable part of the wood processing industry because of its simple structure and stable processing speed. Since modern times, China has produced a variety of single-sided woodworking press, among which m106a single-sided woodworking press is the best one. Square materials and plates can use this planer to obtain the required thickness and smooth surface.Key words: Woodworking machine tools; single-sided planer; industrial productionI 目 录摘 要IAbstractII引 言11、绪论21.1 木工机械的发展现状21.2 课题的提出及研究意义31.3 课题的主要内容41.3.1总体方案的设计41.3.2传动系统的设计计算42、 木工刨床的原理52.1 刨削成型机理52.1.1 木材切削的特异性52.1.2 刨削原理及其表面质量的影响因素52.2 单面刨床的结构原理62.3 刨床的技术特性82.4 本章小结83、 单面压刨床的总体方案设计93.1 单面压刨床的基础参数93.2 单面压刨床的原理和总体设计93.3 主要技术的实现103.3.1 单面刨床送料机构的结构设计103.3.2 工作台的设计与实现113.4 本章小结124、 机械设计装置的设计134.1 电动机的选择134.2 机械传动的总体设计计算134.3 带传动的设计计算154.5 本章小结16结 论17参考文献18后 记19III引 言 在十八世纪的尾声之处,在英国诞生了近代木工机械。英国工程师本瑟姆是其中最闪耀的发明家,因此,“木工机床之父”也就成为了独属于他的光荣称号。自1791年开始,本瑟姆发明了平刨床。当然,受时代所限制,大多机床采用了木制结构作主体,仅仅使用金属制造刀具和轴承。虽然存在种种不合理的设计方法和结构,但还是拉动了手工业的进一步发展。1802年时,一个叫做布拉马的英国人首次发明了龙门刨床。这种刨床是将刀具固定在龙门架上,然后刨刀旋转切削木料,同时工作台做往复运动,完成对木材的加工。1828年,单面压刨床出现了,它的发明者是伍德沃斯,这种机床采用了刨刀轴和进给辊筒的有机结合,刀轴传动到进给辊轮上,辊轮可以压紧木材防止木材不稳定降低精度,刀具做旋转运动配合辊轮完成加工,这种加工机床类型不仅仅可以加工木材表面,还可以刨边和开槽多种功能,加快了工人的加工效率。到了1860年的时候,工程师们采用铸铁做机床的床身。进入二十一世纪以来,电子控制系统技术的蓬勃发展,也拖动了多个行业的向前发展,其中,木工机床也受益匪浅。吸收了大量的现金技术,完成了木工机床的华丽变身,迎接新时代。木工刨床的加工有多条工序,其中最常见的是刨削加工。这几年来,国际上为了提升木工刨床加工的效率,在加工工序做成平面铣刀式的平面铣削结构。先平面铣削后确定加工的基准面,把这个加工的表面作为基准,再去加工其他的表面。这在理论层面越过了四面刨加工的初基准,缩小了误差,从本质上控制了加工质量。在国际上,刨床的自动换刀也是一大亮点。换刀系统的出现更是这种大环境下的产物。一开始的设计理念是加大刀轴直径,让刀轴的直径增大就可以减少切削造成的波纹和耕犁现象,在新时代下,木工机床的设计首要目标不再仅仅是能加工出,而是追求质量更好,精度更高,表面粗糙度更小。上述这种方法和降速都是行业里人尽皆知的常识方法。但是,机床的目的是为了更便捷更快速,减速的方法明显是行不通的。因此就只有加大刀具直径,这样一台直接用机夹不重磨刀块组成的大型刨刀,成为了这些年一个设计亮点。奇特的是,换刀时此种设计结构不用卸刀块,直接拔出连轴和轴承座,从而实现刀架换刀。为了换刀方便,国际上很多厂家设计结构是可以翻转的,这样更便于换刀和调整,大量节省了辅助工时。这样看来,国际上的木工刨床发展是迅速的,我国的木工刨床在这样的世界环境下是未来可期的。世界合作不仅是挑战更是一场属于我国的机遇,先模仿学习,再开发和优化我国的木工刨床是行业的目前方向。1 1、绪论1.1 木工机械的发展现状木工机床是能够将原木加工成需求形状成品的加工设备。一和为将原木加工成板材、方材等半成品的制材设备,它包括制材机械、胶合板机械、纤维板机械、刨花板机械等,主要有带锯机、圆锯机、往复锯板机、干燥窑、旋切机、热压机、砂光机等;还有一种是将半成品加工成木制品的通用和专用的细木工设备,以及部分家具机械设备,主要包括侧床、铣床、钻床、车床、开裤机、裤槽机、雕刻机等;另外还有木工刀具刃磨设备,如带锯磨齿机、圆锯磨齿机及磨刀机等。我国度过了最初的发展艰难时期。基本建立起了从研究、开发、生产到销售的一条龙体系。在加工设备方面,已经涵盖了建筑装修、木材家具生产、木板合成等69大类1100多种木材加工设备。从木材加工的GDP就可以看出,我国已经迈入了木工机械的强国行列。产能能够满足内部的大多需求,更是畅销全世界,为世界提供了大量的木材产品。改革已经40余年,市场已经趋于缓和。饱和的市场不再依靠个人作坊来产出。而是朝着集团合作和工业园区的方向前进。但实际上,我国的木工机械厂多是属于国家,受市场影响小,虽然维持住了行业稳定,也限制了行业的发展,改善行业固化,这是其他大国走过的老路。最近这几年,本国的木工机械行业人事到了问题,转变后再次进入飞速发展阶段,截止到2015年,本国从事木材加工机械生产的厂家企业已经超过千家。从业人口多达十余万人。生产收益超过200亿元。无论是生产的设备量、还是企业工厂的数量以及行业从业人员都已经是世界之最,已经超过了多个老牌木材加工设备生产国家地区的总和,早已迈入木材设备生产的大国。木工机械GDP已经稳居世界第二。同时,这些年计算机的蓬勃发展,也带动了木工机床的进步,尤其是近年来国家提出了四新计划,新技术、新材料、新工艺、新设备这是本国对于机械生产行业的最新目标。总之,国内、外的木工机械都向着数字化、集成化、规模化的方向发展,国外的木工机械产品品种中已经有90%数控化,但是随着时代的发展,人们对个性化的要求也越来越高,个人设计不需要更精准的设备仪器,简单的木工刨床也是为了适应潮流,轻型木工机床也需要不断推陈出新。1.2 课题的提出及研究意义众所周知,使用木工机械最多的行业是建筑装修行业。家具制造机械也是行业和社会必不可少的。中国的家具生产总值早在2006年就已经冲到了世界第一的地位,五分之一的全球的家具生产量被中国所独揽。中国已经成为了世界家具产业的前行者,在世界上占据着不可忽视的能量。我国针对木材家具的生产企业厂家就有五万多家,每年的生产出口总值更是高达1650亿元,对国家的经济影响较大。作为机械设计的学生,为家具制造设计生产线,是整个行业的从业者的责任;中国这些年的房地产行业发展如同出笼饿虎,无人可挡,在各个城市大兴土木,从而带动了下游家具生产企业的生产。像是各种酒店、旅店、公共活动场所的兴建都需要家具的装饰。从我国建材工业中已有集团强势进入世界500强就可以看出,木工机械企业跟着发展还是有很大的空间前行。随着人们对家庭装修要求的逐步提高,定制家具的概念逐步走进人们的视野,它以个性化、量身定做而获得广大装修业主的喜爱。人们的收入增长同时也带动了人们对于生活质量的重视,追求个人独特的社会现象也预示着定制家具将会回归我们的视线。按照目前的时代潮流,私人定制将会占据我国市场的大部分产额。上游企业的更改也意味着中小型木工机床也有了发挥的场合。事实上,中国在世界上最受欢迎的木工机床还是中小型的木工机床,因为大国不生产,小国比不过,在世界各地都可以看到中国制造的中小型机床。欧洲也有几十个木工机械经销商在经销这种设备。而在建材工业和家具产业中都离不开木工创床,木工创床是对木质零件进行平面加工的主要设备,是木工机械最常用的设备,是细木工设备中的一种。刨床加工零件可以轻易获取精确尺寸的木材厚度以及光洁的加工表面。一个行业里的一类产品进步同时也会带动其他类型产品的同步进步,进而带动整个行业的进步。木工刨床按不同的工艺要求可分为以下几种基本类型:平刨床、单面压刨床、双面刨床、四面刨床、刮光机、边刨床等。压刨类是木工机床中量大面广的一类产品。据有关专家统计,光单面木工压刨床系列产品就占整个木工机床约810%左右。市面上比较常见的是单面木工压刨床,大都是型号老旧的机床。例如MB105、MB107之类的。扩展型号的多样性,现在设计一种最大刨削厚度为400mm的单面压刨床。1.3 课题的主要内容单面木工压创床是由一个主电机来完成刨削和木料自动进给的功能,因此体积较小,所以在结构布局上增加了设计的难度;刨刀轴是安装在工作台上方的支架上的,而刨床加工的木料的厚度又是有一定范围的,所以工作台是可以升降的,而刨刀轴和进给机构使用同一动力来源,这又给动力传动部分增加了设计的难度;另外还要注意单面压创床常常发生的“啃头”“啃尾”的现象,在结构和传动上还要考虑这部分的影响。本文研究的重点有以下两个方面:1.3.1总体方案的设计i. 根据刀具切削原理和机械传动原理,加以现有使用用户的反馈意见进行优化设计,参照已有设计来确定本课题的刨床结构布局。ii. 根据创刀轴以及自动进给系统的动力需要进行选择和计算,来确定合理的传动系统和执行运动机构,以达到满足本机床的功能要求以达到扩展产品类型的要求。1.3.2传动系统的设计计算根据主轴所需功率、进料速度的要求等,计算和选择合适的电动机;并采用皮带传动、链传动和齿轮传动,分别对这些传动进行计算,根据成本及空间要求选择合理的传动比。2、 木工刨床的原理2.1 刨削成型机理2.1.1 木材切削的特异性木工机械顾名思义就是加工木材、或木制品的机械,而木材是具有纤维的各向异性材料。这是独属于木材的特殊属性。由于木材存在纤维,因而木材在各方向上的物理性能、机械性能和切削性能都是各不相同的。在研究木材的宏观结构时,通常从三个切面上观察,即:横切面与树干轴垂直的面;径切面通过树干髓心的面;弦切面垂直于横切面,切与年轮的面。就这三个面也会随之产生三个主要的刨削方向,即:纵向切削即与切削刃相垂直于的方向,同时刀具的切削或工件的运动方向与纤维方向平行;横向切削即与切削刃相平行于的方向,并且刀具的切削或工件的运动方向与纤维方向垂直:端向切削切削运动方向和被加工木材运动方向均垂直于纤维长度方向的切削。切削力的大小是表明切削某种材料的难易程度。在设计机床是,切削力的大小决定了切削功率和到刀具选取。切削力也可以用于刀具寿命的判断,以及决定了加工表面精度。木材切削力所受到的影响因素非常多,木材本身的因素如树种、保存环境、含水率等等。刀具的材料和结构角度,加工生产中的进刀量和背吃刀量以及切削速度。当切削力大小保持一定时,刨床的设计结构也会影响到加工表面的粗糙度。进给力过大导致的木材挤压变形,进给力过小也会导致木材扯裂,同时如果工作台与刀轴的加工速度平行度不在允许范围内也会导致精度降低。如果压紧木材的装置松动就会导致压紧力不等,就会导致压缩变形的量的大小不同,造成创刀在切削过程中多切削或少切削一部分,虽然只是微量,但是也直接影响了工件的表面不平度。2.1.2 刨削原理及其表面质量的影响因素按照木材加工工艺的特点来分类,木材切削可分为锯切、刨削、铣削、钻削、打眼、旋切、磨削、车削等。而木工刨床刨削的原理是一种刀刃上各点的转旋平面不平行于加工表面的周面铣削,刀轴的等速旋转运动为主运动,木材的等速直线运动为进给运动。单面木工压刨床加工工艺简单,只有一个加工面,但是可以先加个一个面,再以此为基准进而加工相对表面。缺点就是加工只有一个面,加工效率不高,限制加工使用范围。刨切过程中,相对于纤维方向进行逆纹切削时,其超越裂缝往工件分开线以下延伸,与此同时切屑产生弯曲变形,当作用力达到切屑变形的强度极限时,切屑从其根部被折断挖掘,并在已加工表面上留下不等的逆纹凹坑。若纵向顺纹切削轻而软的木材时,由于切屑刃不锋利而没有把纤维切净,已加工表面上就会留下毛绵状软毛刺;或者纵向顺纹切削重而硬的木材时,由于切削刃不锋利而没有切净的纤维,被压入到已加工表面内,切削刃过后再浮起,已加工表面上留下硬毛刺。当木材的早、晚材硬度差明显、含水率高、切削刃钝时,容易产生木纹凸凹现象。一般晚材部分突起。刨削时刨床会出现来自刀具和加工件的震动,使已加工的表面上出现磕碰现象,导致加工面有忽深忽浅的弧状切口。工件由于没有压紧,压力不够而产生的振动,更明显地引起这种振动痕。2.2 单面刨床的结构原理如图2.1所示,在主运动中,由电动机直接连接皮带轮,通过皮带轮D1、D2带轮传递给刨刀轴,使刨刀轴正常旋转。工作台的升降运动通过手轮来操控,通过转动手轮,然后带动两个链轮,进而使两对丝杆螺母副运动达到工作台的升降。图2.1 单面压刨床主运动系统图机床的进给运动通过主电机传递到刨刀轴上的动力转换拖动,其中如图2.2所示,刨刀轴的另一端使用皮带轮D3、D4以及D5、D6完成减速,再通过二级齿轮Z1、Z2和Z3、Z4再次降速,使转速降到合理的范围后,再分别传递给进料齿形辊筒齿轮Z6和出料光辊筒齿轮Z5。图2.2 单面压刨床进给运动系统图2.3 刨床的技术特性刨床的主要技术参数是最大刨削宽度,木工刨床一般刨削的最大宽度有300、400、500、600mm,除此外,压刨床其它的技术参数还有:最大刨削厚度即机床可以加工的工件最大厚度,在机床设计时就会设计决定。最小刨削厚度即机床可以加工的工件最小厚度,在最小厚度时,机床的加工不会导致工件损坏变形。送料速度即机床单位时间内加工的工件长度,要与刀轴保持一定速比,保证工件不变形。最小刨削长度即工件可以加工的工件最小长度,由进给齿形辊筒和出料光辊筒之间的最大距离所决定。刨刀轴转速、刨刀轴的直径-决定着线速度的大小,木工刨床的切削线速度至少要达到25m/s以上才能形成连续切削,把工件加工成平整平面。除上述的基本参数外,还有以下几个方面影响加工精度,如表2.2表2.2影响加工精度的其它参数影响因素的项目项目范围许用公差mm工作台纵向和对角线方向的直线度(纵向或对角线方向的长度尺寸A)A12500.20A12500.30工作台横向直线度(横向长度尺寸B)B4000.1040010000.20前工作台面对后工作台面的纵向平行度(后工作台的长度A)(工作台面不许向刀体倾斜)A12500.20A12500.3工作台面唇部对后工作台面唇部的横向平行度0.10上压板底面对工作台面的平行度(工作台的长度B)B4000.1040010000.20水平刀体对前、后工作台面在上下两位置时的平行度(水平刀体的长度E)E4000.10E4000.20水平刀体的径向圆跳动0.032.4 本章小结本章主要介绍了木材切削的特异性及木材刨削的原理,影响表面质量的因素;还介绍了现有单面木工刨床的结构原理,介绍了单面压刨床的精度要求。3、 单面木工压刨床的总体方案设计通过对市面上已经设计完成的单面刨床的结构和优缺点进行针对的研究分析,先从本课题所需求的功能要求目的入手,对现有单面压刨床进行结构上的优化,再进行总体的结构布局,最后再分别研究各项分机构的功能要求,从而选择和计算本课题单面压刨床的执行机构。3.1 单面压刨床的基础参数最大刨削宽度400mm最大刨削厚度180mm最小刨削厚度3mm最大刨削量4mm最大刨削长度250mm电动机功率380V/4Kw电动机转速2750r/min刀轴转速5500r/min送料速度6、8m/min3.2 单面压刨床的原理和总体设计木工单面压创床是用于定厚加工木质零件基准面相对平面的机床,它的工作原理是:工件的基准面在压紧器的作用下使其靠紧工作台,工件在进给齿形辊筒的压紧下沿着工作台向刀轴运动,完成切削工作后再由出料光辊筒带动传送出机床;工件的最终尺寸通过调节工作台的高低获得,使工作台面与切削圆下母线之间的间距与所需获得的最终尺寸相等。木工平刨床主要是用于加工木质零件的基准平面,他的工作原理是:工件的一个平面通过木工平创床的多次创削,可将其粗糙不平或有翘曲的表面加工成光滑平整的基准面,工件在平创床上的刨削量是前工作台台面与切削圆及后工作台台面的高度差值。工件的进给多数为人工推进,也有用机械进给的。图3.1是单面木工压创床的工艺图,图中1是被加工工件,在工作台8上,2是止逆爪,为了防止工件在进给方向反弹,木料被退出碰伤操作者,起保护作用;前进给齿形辊筒3是带槽纹的,与木材接触时增加摩擦力,进而可以稳定加工;4是前压紧器,可以在木材到达切刀处时堆积刨花,这样设计可以减少木材开裂的几率,并且起到压紧木材保证表面精度的作用;5是刨刀轴,做刨削运动,实现加工木材表面;后压紧器6是用于压紧木材防止木材跳动,同时防止木屑飞溅落在已加工表面上,进入出料光辊筒7上破坏已加工表面的质量;7是出料光辊筒,为了防止辊筒压制导致已加工木材表面被损坏,所以采用光辊筒的结构。刀轴铣削深度一般要求控制在1-5mm,但是在正常情况下一般取2-3mm。在木材加工中工件的厚度尺寸精度受切削深度的大小影响很大。图3.1单面刨床结构示意图3.3 主要技术的实现3.3.1 单面刨床送料机构的结构设计刨床的送料采用的是自动进给送料,是由电动机通过多级减速的传动装置将主轴动力传递给进给辊筒,从而使进给辊筒连续的自转,最后再通过增加辊筒与工件之间的摩擦力,使工件不断地向前,完成自动送料的目的。加工过程中,在刨刀轴之前的辊筒直接是压在毛料上的,因为这是没有加工之前的木料,不影响木材加工后的表面质量,因此一般都铣有齿形,这样可以更好更稳定的送料。为了提高刨床使用性能,并且加大刨床的加工范围,刨刀轴前的前进给齿形辊筒选择分段式的,即单一轴上穿入多段进料齿形辊筒,并在辊筒与轴之间加入弹性零件,使辊筒在垂直方向上有小部分的位移空间,这样就可以同时加工进给不同厚度的木料,如果加工的木料不宽,还可以同时加工多块厚度不相同的木料。对于进料辊筒的分段式设计,图3.2中进料齿形辊轴3通过旋转来挤压进料齿形辊胶芯2,使进料辊胶芯2再挤压带动进料辊筒旋转,从而达到自动进给加工木料的功能。进料辊胶芯2选择的材质是聚氨酯橡胶,这种材料有弹性,辊筒里面有四个进料辊胶芯,因此每一段的进料辊都可以有不同的加工高度,来达到同时进给多块不同厚度的木料的加工功能。3.3.2 工作台的设计与实现从上文的表2.2中看出,刨床加工的精度对于工件表面的精度影响较高,所以为了保证精度从而采用合理的结构设计来保证工作台的精度。在设计上,主要的重点有俩个。分别是:1、工作台的前后在垂直方向上可以进行微量调整,以便达到保证工作台与加工面的的平行度的要求,垂直方向上的可调整量至少需要5mm,在调整后,还需要锁紧机构来保证工作台的稳定。2、工作台垂直运动前后的工件接触表面的平行度要在许用范围以内。工作台只需要在垂直方向上做微量调整,因此只需要在机座的丝杆处增加两个提醒螺母就可以达到调整平行度的目的。工作台的升降高度范围是180mm,本文采用了常见的升降结构丝杠升降,在日常的使用中,丝杠升降结构有两根和四根丝杠升降两种,然而只有在大空间的设计中才会使用四根丝杠升降的结构,还有需要四根丝杠运动的同步性达标,要求丝杠的精度达到较高的程度,加工时需要采用丝杠磨床。这样制造样机时难度较大,因此采用两根丝杠升降结构。具体结构示意图见图3.3。通过调整固定螺丝来调整平台的平行度,当刨刀相对于工作台出现歪斜扭曲的现象时,松动两个固定螺丝,转动梯形螺母,使工作台的工作面与刨刀轴的平行度达到要求为止,然后扭紧固定螺丝锁紧,最后检查清楚就完成调整。图3.3 工作台升降螺母如图3.4所示,工作台通过两根丝杆螺母来完成升降运动。转动手轮就会带动链轮,接下来动力传递到光杆上,再通过蜗轮蜗杆传递到丝杆上最后实现工作台的垂直运动。图3.4 工作台升降结构3.4 本章小结本章主要设计刨床的结构布局,从刨床的整体结构着手,进而设计送料等分结构的布局。4、 机械设计装置的设计4.1 电动机的选择由于已知机床的要求功率是380V/4KW,同时电动机的转速是2750r/min,查询机械设计手册可得知,选择异步电机型号为Y112M-2。电动机具体参数详见表4.1表4.1 电动参数名称参数名称参数系列名称 Y系列三相异步电动机类别代号Y型号规格Y112M-2防护等级IP44安装形式B3级数2额定功率(Kw)4转速(r/min)2890电压(V)380额定电流(A)8.2效率(%)85.5功率因数(cos)0.87堵转电流/额定电流7.0堵转转矩/额定转矩2.2最大转矩/额定转矩2.3转动惯量(kg/m2)0.0029噪声Db(A)79重量(Kg)45机座号132M最大长度(mm)515最大宽度(mm)280最大高度(mm)3154.2 机械传动的总体设计计算很多因素都会影响到切削力和进给力,本课题的刨床允许的加工范围较宽,无法确定用户加工工件时,创刀片的锐利程度、工件宽度、树种、含水率、创削量,就目前的研究,针对切削力和进给力的研究还不完善。因此在刨床的设计过程中,为了更加合理,还要参考同类别的机床加以对比。由于设计要求刀轴转速为5500r/min,一般常见木刨床的刨刀轴的线速度不得低于25m/s,先用最低许用线速度计算,由V=Dn601000 (4-1)可得: D=601000vn=601000253.145500=86.8587mm由于木工创床的加工范围较宽,所以一般都有两个或两个以上的送料速度,按照要求选择两个送料速度,分别为6、8m/min。由刨床的空间结构和同类刨床的类比,将进给辊筒的直径定为60mm这样就可以算出进料辊筒在两种送料速度下的转速,由式(4.1)可得:送料速度为8m/min时的转速:n=1000VD= 100083.1460=42.4642r/min 出料速度为6n/min时的转速:n=1000VD= 100063.1460=31.8532r/min 本机床的传动设计主要是送料部分的传动设计。当进给速度是8m/min时,进给齿形辊筒的转速时42r/min,根据传动比公式:=n1n2 (4-2)代入数值可得:送料速度为8m/min时,进给辊筒的转速时42r/min,从刀轴传递到进给辊轮的总传动比,根据传动比的计算公式4-2可得:=n1n2=550042=130 当机构的传动链为减速时,从电动机至执行机构传动比的分配一般按照由小到大的规则,这样安排有利于中间轴的低转矩高转速,从而使轴及轴上零件的尺寸较小,使机构结构更加紧凑。带传动不适合传递大转矩,所以一般安排在传动链的高速端,同时它还可以起到保护带电机和减少震动的作用。同时刀轴的传动结构决定了刀轴的输出端为带轮,所以一级传动为带传动,送料系统的执行机构进给辊筒的传动已经定为齿轮传动;因为送料的进给方向与刨刀轴的切削方向相反,所以在传动系统中要加一级齿轮传动用以变向;根据传动系统的设计原则“前多后少”“前密后疏”和“升早降晚”, 初步划分的速比分配是:一级皮带传动的速比是:i1=1.97二级皮带传动的速比是:i2=2.89三级齿轮传动的速比是:i3=3.9四级齿轮传动的速比是:i4=4.2五级齿轮传动的速比是:i5=1.44.3 带传动的设计计算本机床使用的带传动主要有三个部位,一个是电机到刀轴的增速带轮结构,另外两个是从刨刀轴传递到传动装置过程中的两个减速带轮结构。使用的均是普通V带传动。其中传递动力从电机到刨刀轴的带轮传动比,根据传动比公式4-2可得:i主=n1n2=28905500=0.53 设计功率Pd(kW)Pd=kAP=1.24=4.8 (4-3)KA工作情况系数,查询机械设计手册表13-1-16查得:KA=1.2P传动功率(kW),本机电动机功率4kW带型根据Pd和n2由表13-1-1选取为Z型n2小带轮转速(r/min)=n2n1=p11-dp2 (4-4)公式中n1大带轮转速dp2小带轮节圆直径(mm),由表13-1-10和表13-1-11选取为dp2=75dp1大带轮节圆直径(mm)弹性滑动系数, =0.010.02,取 =0.01由公式(4-4)可得P1=1-dp2n2n1=(1-0.01)7555002890=141.3带速v(m/s)v=P1n1601000=3.14755500601000=21.59普通V带Vmax=2530,本机带速v=21.59,符合带速要求。初取中心距a=800mm带长Ld0Ld0=za0+2dp1+dp2+P1-224a0 4-5=2800+2.14275+141.3+(141.3-75)24800=1939.61按表13-1-4可以查出V带的基准长度Ld=2000mm实际中心距a(mm)aa0+ld-Ld02800+2000-1939.612=830.19 (4-6)小带轮包角a11=180oP1-p2a=180-141.3-75830.1957.3=175.4 (4-7)一般1120,本机1=175.4在许用范围内。单根V带额定功率P1(kW),根据带型A、dp2=75mm、n2=5500r/min。由表13-1-18选取得:P1=0.8单根V带额定功率增量P1,根据带型A、n2=5500r/min、i=0.53。由表13-1-18选取得:P1=0.73V带根数z=pd(p1+p1)kkL=4.8(0.8+0.73)0.961.06=3.08 (4-8)式中k包角修正系数,见表13-1-21,查得k=0.96kL带长修正系数,见表13-1-22,查得kL=1.06取z=3单根V带初张紧力F0(N)F0=5002.5k-1Pdzv+mv2 (4-9)=5002.50.96-14.8321.59+0.121.592=106.05式中mV带单位长度质量(kg/m),由表13-1-23查得:m=0.1作用在轴上的力Fr(N)Fr=2F0zsin12=2106.053sin175.42=-166.4表4.1 带轮参数名称内容带轮大小带轮零件结构实心轮小辐板轮大槽型A大带轮辐板厚度(mm)20基准宽度 Bp(mm)12.04.5 本章小结此章节对刨床的传动系统进行了设计,同时对刀轴的传动带进行了设计演算。结 论本文对单面木工压刨床进行了设计研究,学习应用了同类机床的设计理念和设计尺寸对比。根据切削原理,设计出本机的刀轴和进给机构。本机的优点在于结构简单,用的零件较少,功耗低,在使用过程中,出现问题的概率低,如果出现故障,对于维修和换件比较简单,而且成本低廉,适合中小用户使用。与此同时还支持刨削不同厚度的木材,加工的厚度范围也比较大。针对使用过程中可能出现的灰尘与刨屑灰尘,采用的是刨床进给运动携带出,对于厂房的地面卫生影响较大,是一个用户使用的不便之点。参考文献1高立义.MB106单面木工压创床工作台升降机构的设计J.木工机床,2003(3):8-9.2钱欢欢.单面木工压创床空载功率的检测分析J.林业机械与木工设备,2006(5).3李成全,朱友林.MB1313螺旋刀轴单面木工压刨床J.林产工业,2000(04):31-32.4林崇铤.MB105A型单面木工压刨床J.木工机床,1994(4):13-17.5吴强.带刃磨装置的单面压创床J.木工机床,1989(03):47-49.6李成全,万陆侠,刘桂英.MB1013D型单面木工压刨床的改进J.木工机床,2002(2).7单面木工压创床精度J.木工机床,1981(03):59-60.8MB103A型单面木工压创床J.木工机床,1979(01):43-449王正本,蔡立新.MB106A单面杠压刨床空载功率的试验研究J.林业技,1989(4):36-39.10单面木工压刨床、双面木工刨床参数J.木工机床,1981(3):54.11MB105型单面木工创床J.林业科技通讯,1973(12):28.12赵长华.木工压创床送料辊弹簧的设计J.木工机床,1993(02):7-12.13上新阶.新型木工压创床J.木材加工机械,1990(04):27-29.后 记本论文是在导师XX老师的悉心指导下本人独立完成的。在课题研究和论文撰写的过程中,林导师给予我耐心细致的指导意见和设计帮助,在此过程中,林导师用心用力的治学态度和适当的允许自由发挥使我得到了极大的激励。充满冲劲、积极进取、大胆假设小心求证的精神也成为了我的学习态度,在此,向林导师表示我最真挚的谢意。在大学四年中,我受过多为老师的用心指导,我也学会了很多在课本上学不到的经验知识,让我在本次毕业设计中得到了很大的帮助。再次真诚地感谢华东交通大学理工学院的诸位老师对我的鼓励和帮助!25
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