繞絲篩管纏繞機(jī)的設(shè)計設(shè)計說明書

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開題報告 設(shè)計的題目：繞絲篩管纏繞機(jī) 設(shè)計題目的意義： 繞絲篩管纏繞機(jī)是一種新面世的用于生產(chǎn)繞絲篩管的機(jī)械產(chǎn)品，目前國內(nèi)篩管生產(chǎn)廠家所使用的繞絲篩管纏繞機(jī)大部分是依靠國外進(jìn)口的 。雖 然 有 的 廠 家 與 某 個 科 研 單 位 共 同 研 制 了 這 種 機(jī) 械 設(shè) 備 ，但 生 產(chǎn) 出來的產(chǎn)品精度很難達(dá)到用戶的要求。 在 石 油 的 鉆 采 作 業(yè) 中 ， 篩 管 是 一 種 重 要 的 器 材 ， 常 用 于 先 期 完 井 或采 油 防 砂 。目 前 ，使 用 較 多 的 篩 管 是 繞 絲 篩 管 。這 種 篩 管 的 制 造 方 法 是 :在均勻分布于圓周的篩桿上或開孔的金屬襯管上，纏繞某種截面的鋼絲并 焊 牢 ，留 出 一 定 的 縫 隙 作 為 篩 孔 。這 種 制 造 方 法 在 我 國 已 被 較 多 的廠家 所 采 用 ，如 勝 利 油 田 就 是 從 國 外 引 進(jìn) 了 繞 絲 篩 管 生 產(chǎn) 線 ，滿 足 了 不 同用戶的需求。 在繞絲篩管出現(xiàn)之前，油井、水井的防砂濾網(wǎng)原多采用銅絲網(wǎng)、陶粒和環(huán)氧樹脂膠砂管，由于材料的強(qiáng)度較差，所以使用時間短，易損壞，造成井下大量出砂，使機(jī)泵損壞，不得不停產(chǎn)維修，影響原油生產(chǎn)?，F(xiàn)在 很 多 油 田 ，如 大 慶 、大 港 、勝 利 等 ，已 采 用 了 國 產(chǎn) 全 焊 式 不 銹 鋼 篩 管 ，使 用 情 況 表 明 ， 篩 管 性 能 穩(wěn) 定 ， 能 夠 提 高 油 、 水 井 的 利 用 率 ， 保證 油 、水 井 的 正 常 生 產(chǎn) ，降 低 原 油 的 生 產(chǎn) 成 本 ，最 終 提 高 了 采 收 率 ，特別對油井早期防砂和稠油熱力開采具有一定的優(yōu)越性。把繞絲篩管展 平后，可制成篩板，現(xiàn)已廣泛地用在采油廠污水處理系統(tǒng)的單閥濾罐中，代替了原來的過濾網(wǎng)。由于這種篩板強(qiáng)度另外，大直徑全焊式不銹鋼篩管 經(jīng) 切 割 展 高 、耐 溫 ，耐 壓 、耐 腐 蝕 、縫 隙 均 勻 ，易 于 清 理 ，所 以 保 證了污水處理站的正常運(yùn)行，為油田的生產(chǎn)發(fā)揮了良好的作用。因此，對繞絲篩管纏繞機(jī)的設(shè)計和開發(fā)有很大的實(shí)在意義。 方案的比較： 方案一 根據(jù)設(shè)計的目的和要求，主軸的運(yùn)動形式是轉(zhuǎn)動，而工件的運(yùn)動形式是邊轉(zhuǎn)動邊移動。主軸的轉(zhuǎn)動靠齒輪帶動來實(shí)現(xiàn)的。工件的轉(zhuǎn)動是通過夾具將工件夾緊與主軸同步轉(zhuǎn)動，而工件的移動，通過尾座來帶動工件 移 動 ，尾 座 通 過 滾 珠 絲 杠 螺 母 副 與 滾 珠 絲 杠 連 接 起 來 ，同 時 在 尾 座 上安裝一個夾具將工件夾緊。且在主軸上安裝套筒，套筒為兩層。一層套筒通過花鍵與主軸連接，在二層套筒上開出一排齒條，通過齒輪與齒條嚙合推動套筒向外移動，即工件的移動。由于此裝置設(shè)計要求的精度較高，而齒輪齒條的嚙合根本就不能保證精度，故此方案不合適。 方案二： 主軸的結(jié)構(gòu)：在主軸外安裝一個套筒，套筒與主軸采用花鍵連接，同時在雙鍵與主軸連接處開出一米多長的鍵槽。另外，齒輪安裝在套筒上 ， 這 樣 齒 輪 帶 動 套 筒 轉(zhuǎn) 動 ， 即 齒 輪 帶 動 主 軸 轉(zhuǎn) 動 。 絲 杠 與 尾 座 通 過螺 母 副 連 接 ，絲 杠 帶 動 尾 座 前 進(jìn) ，尾 座 通 過 工 件 推 動 主 軸 在 套 筒 里 滑 動 。 進(jìn)給運(yùn)動：滑移齒輪 2 與 3 嚙合， 1 與 4 不 嚙 合 ， 實(shí) 現(xiàn) 進(jìn) 給 尾 座 自 由 移 動 ：滑 移 齒 輪 4 作用， 1、 2、 3 不 作 用 ， 通 過 手 輪 轉(zhuǎn) 動 實(shí) 現(xiàn)尾座自由移動。 此方案出現(xiàn)的問題是當(dāng)工件完全進(jìn)入主軸箱時，主軸尾部要伸出主軸箱外很長一段，由于主軸很粗，質(zhì)量很大，且沒有支撐，很難保證主軸平穩(wěn)移動，所以此方案不合適。 方案三： 主軸箱內(nèi)主軸的結(jié)構(gòu)與方案二中主軸的結(jié)構(gòu)一樣，只是在主軸尾部安 裝 一 個 套 筒 ，該 套 筒 與 箱 壁 連 在 一 起 同 時 在 套 筒 最 尾 部 放 上 支 撐 以 支撐 主 軸 。此 方 案 雖 然 可 實(shí) 現(xiàn) 設(shè) 計 要 求 ，但 主 軸 的 初 始 位 置 無 法 保 證 ，故此方案不合適。 方案四： 此方案與方案三中主軸箱的結(jié)構(gòu)相同，只是在主軸尾部用絲杠螺母副與下面的絲杠連接，目的是支撐主軸。通過手輪實(shí)現(xiàn)主軸的回位。此方案存在兩個問題：（一）。當(dāng)工件實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動時，與尾座連的滾珠絲杠 和 支 撐 主 軸 的 絲 杠 之 間 容 易 產(chǎn) 生 干 擾 ， 很 難 保 證 進(jìn) 度 ；（ 二 ） 主 軸 回位 問 題 ，雖 然 可 通 過 手 輪 帶 動 絲 杠 可 以 實(shí) 現(xiàn) ，但 效 率 太 低 。故 此 方 案 不合適。 方案五： 此 方 案 中 主 軸 結(jié) 構(gòu) 與 前 面 所 述 一 至 。主 軸 箱 后 面 的 絲 杠 螺 母 副 采 用 的是 開 合 螺 母 ，當(dāng) 工 件 實(shí) 現(xiàn) 進(jìn) 給 時 ，開 合 螺 母 打 開 ，這 樣 兩 根 絲 杠 之 間 就沒 有 干 擾 了 ，同 時 還 能 支 撐 主 軸 。主 軸 的 回 位 有 機(jī) 動 和 手 動 兩 種 。手 動時 ，開 合 螺 母 合 上 ，通 過 轉(zhuǎn) 動 手 輪 ，可 使 主 軸 回 位 ，另 外 還 可 微 調(diào) 主 軸的 初 始 位 置 。機(jī) 動 時 ，將 滑 移 齒 輪 移 位 ，通 過 絲 杠 帶 動 尾 座 連 同 工 件 與主軸一起回位。 尾 座 自 由 移 動 ：在 滾 珠 絲 杠 的 左 端 有 一 個 離 合 器 ，斷 開 離 合 器 ，通 過 手輪來調(diào)整尾座初始位置。 根據(jù)以上各個方案的比較， 確 定 方 案 五 為 最 佳 方 案 研究計劃進(jìn)度表 : 1 周～ 6 周 查資料 ; 7 周～ 8 周 調(diào)研 9 周～ 13 周 選定設(shè)計方案 14 周～ 17 周 繪 制 圖 紙 參 考 文 獻(xiàn) [ 1 ]成大先主編 設(shè) 計 圖 冊 工 業(yè) 出 版 社 , 2 0 0 0 [ 2 ] 李洪主編 沈陽 :遼 寧 科 學(xué) 技 術(shù) 出 版 社 , 1 9 9 9 [ 3 ] 葉瑞文編著 北京 :機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 , 1 9 8 6 [ 4 ] 邱宣懷等編 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 , 1 9 8 5 [ 5 ] 機(jī) 床 設(shè) 計 手 冊 編 寫 組 編 設(shè) 計 手 冊 機(jī)械工業(yè)出版社 , 1 9 8 7 [ 6 ] 柯禮立編著 北京 :機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 , 1 9 8 9 [ 7 ] 吳宗澤主編 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 , 1 9 9 8 [8] 蔣尊賢 ,李自治主編 設(shè) 計 手 冊 科 學(xué) 技 術(shù) 出 版 社 , 1 9 9 2 [ 9 ]徐灝編著 設(shè) 計 手 冊 第 四 卷 機(jī)械工業(yè)出版社 , 1 9 9 1 [ 1 0 ] 蔡春源編著 冶金工業(yè)出版社 , 1 9 9 4 [ 11 ] 卜炎主編 江西科學(xué)技術(shù)出版社 , 2 0 0 2 [ 1 2 ] 王洪興 ,李木 ,劉秉忠 設(shè) 計 工 程 學(xué) 礦 業(yè) 大 學(xué) 出 版 社 , 1 9 9 9 繞絲篩管纏繞機(jī) 摘要： 繞 絲 篩 管 纏 繞 機(jī) 是 一 種 應(yīng) 用 很 廣 泛 的 機(jī) 械 設(shè) 備 ， 這 個 設(shè) 備 生 產(chǎn)出來的篩管是國際上近年來出現(xiàn)的一種新型產(chǎn)品，該產(chǎn)品由成形不銹鋼絲 經(jīng) 繞 焊 而 成 。它 具 有 結(jié) 構(gòu) 簡 單 、焊 接 強(qiáng) 度 高 、縫 隙 均 勻 價 格 合 理 、流通 面 積 大 、耐 磨 、耐 腐 蝕 、不 受 溫 度 及 壓 力 影 響 、安 全 可 靠 、標(biāo) 準(zhǔn) 化 程度 高 、壽 命 長 、成 本 低 等 優(yōu) 點(diǎn) ?，F(xiàn) 在 我 國 已 能 大 量 生 產(chǎn) 全 焊 式 不 銹 鋼 篩管 ，并 用 于 石 油 、化 工 、礦 山 、冶 金 、水 利 、電 力 、造 紙 、制 藥 、飲 食及環(huán)保等行業(yè)的分級篩選、脫水和油、氣、水的過濾方面。因此，對繞絲篩管纏繞機(jī)的設(shè)計開發(fā)是很有實(shí)際意義的 . 關(guān)鍵詞： 纏繞機(jī) 篩管 焊接 It is of a of to is a of in in It is of it is to of is of of in a is in of of So to of it to be to is a 錄 前言 …………………………………………………………………………………. 1 第 一 章 繞 絲 篩 管 纏 繞 機(jī) 的 有 關(guān) 理 論 及 工 作 原 理 ……………………… 2 第 二 章 方 案 的 選 擇 ………………………………………………………………6 第 三 章 箱體的設(shè)計 …………………………………………………………… 11 第 四 章 電 動 機(jī) 的 選 擇 ………………………………………………………… 14 4 . 1 步 進(jìn) 電 動 機(jī) 及 其 發(fā) 展 …………………………………………………… . 1 4 4 . 2 步 進(jìn) 電 動 機(jī) 的 特 點(diǎn) ……………………………………………………… . 1 4 4 . 3 步 進(jìn) 電 動 機(jī) 的 主 要 參 數(shù) ………………………………………………… . 1 5 4 . 4 步 進(jìn) 電 動 機(jī) 的 分 類 ……………………………………………………… . 1 6 第 五 章 焊 接 方 式 的 選 擇 ……………………………………………………… 18 5 . 1 焊接的概述 ……………………………………………………………… . . . 1 8 5 . 2 焊接的方法 ……………………………………………………………… . . . 1 8 第 六 章 各 傳 動 軸 的 估 算 和 驗(yàn) 算 ………………………………………… . . . . 2 0 第 七 章 按 彎 曲 剛 度 校 核 軸 的 直 徑 ………………………………………... . 2 3 第 八 章 齒 輪 的 校 核 …………………………………………………………... . 2 7 第 九 章 經(jīng) 濟(jì) 性 分 析 ………………………………………………………… 36 第 十 章 后 續(xù) …………………………………………………………… . . . . . 3 7 致謝 ……………………………………………………………………………… . 3 8 參 考 文 獻(xiàn) ………………………………………………………………………… . . 3 9 引言 繞絲篩管纏繞機(jī)是一種新面世的用于生產(chǎn)繞絲篩管的機(jī)械產(chǎn)品，目前國內(nèi)篩管生產(chǎn)廠家所使用的繞絲篩管纏繞機(jī)大部分是依靠國外進(jìn)口的 。雖 然 有 的 廠 家 與 某 個 科 研 單 位 共 同 研 制 了 這 種 機(jī) 械 設(shè) 備 ，但 生 產(chǎn) 出來的產(chǎn)品精度很難達(dá)到用戶的要求。 在石油的鉆采作業(yè)中，篩管是一種重要的器材，常用于先期完井或采 油 防 砂 。目 前 ，使 用 較 多 的 篩 管 是 繞 絲 篩 管 。這 種 篩 管 的 制 造 方 法 是 :在均勻分布于圓周的篩桿上或開孔的金屬襯管上，纏繞某種截面的鋼絲并 焊 牢 ，留 出 一 定 的 縫 隙 作 為 篩 孔 。這 種 制 造 方 法 在 我 國 已 被 較 多 的 廠家 所 采 用 ，如 勝 利 油 田 就 是 從 國 外 引 進(jìn) 了 繞 絲 篩 管 生 產(chǎn) 線 ，滿 足 了 不 同用戶的需求。 經(jīng)有關(guān)部門測試，國產(chǎn)全焊式不銹鋼篩 管 的 開 口 率 、縫 隙 均 勻 度 及外表面光潔度接近美國貝克爾公司的同類產(chǎn)品，繞絲與筋條焊點(diǎn)抗拉強(qiáng)度 500N / m m 2 ， 規(guī) 格 為 60 的 篩 管 ， 整 管 拉 斷 力 可 達(dá) 3 2 0 k N。 在繞絲篩管出現(xiàn)之前，油井、水井的防砂濾網(wǎng)原多采用銅絲網(wǎng)、陶粒和環(huán)氧樹脂膠砂管，由于材料的強(qiáng)度較差，所以使用時間短，易損壞，造成井下大量出砂，使機(jī)泵損壞，不得不停產(chǎn)維修，影響原油生產(chǎn)?，F(xiàn)在 很 多 油 田 ，如 大 慶 、大 港 、勝 利 等 ，已 采 用 了 國 產(chǎn) 全 焊 式 不 銹 鋼 篩 管 ，使 用 情 況 表 明 ， 篩 管 性 能 穩(wěn) 定 ， 能 夠 提 高 油 、 水 井 的 利 用 率 ， 保證油、 水 井 的 正 常 生 產(chǎn) ，降 低 原 油 的 生 產(chǎn) 成 本 ，最 終 提 高 了 采 收 率 ，特別對油井早期防砂和油熱力開采具有一定的優(yōu)越性。把繞絲篩管展平后，可制成篩板，現(xiàn)已廣泛地用在采油廠污水處理系統(tǒng)的單閥濾罐中，代替了原來的過濾網(wǎng)。由于這種篩板強(qiáng)度另外，大直徑全焊式不銹鋼篩管 經(jīng) 切 割 展 高 、耐 溫 ，耐 壓 、耐 腐 蝕 、縫 隙 均 勻 ，易 于 清 理 ，所 以 保 證了污水處理站的正常運(yùn)行，為油田的生產(chǎn)發(fā)揮了良好的作用。因此，對繞絲篩管纏繞機(jī)的設(shè)計和開發(fā)有很大的實(shí)在意義。 第一章 繞 絲 篩 管 纏 繞 機(jī) 的 有 關(guān) 理 論 及 工 作 原 理 目前篩管生產(chǎn)所參照的技術(shù)主要是卷繞成形技術(shù)。卷繞成形將 是一種很有前途的加工方法 ,能 夠 制 造 功 能 性 零 件 ,特 別 是 金 屬 零 件 ,效率高、成本低可直接應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。卷繞成形可以作為零件的最終成形手段 ,也可以作為零件的粗加工手段。在鑄模制造等方面有其它材料添加制造加工方法無法比擬的優(yōu)越性。 卷繞成形是一種能夠制造功能性零件、效率高、成本低可直接應(yīng)用于 工 業(yè) 生 產(chǎn) 的 材 料 添 加 制 造 方 法 ;其 原 理 是 通 過 一 根 或 數(shù) 根 具 有 一 定 廓形 的 帶 材 的 卷 繞 形 成 零 件 主 體 部 分 ;卷 繞 成 形 工 藝 的 適 用 材 料 范 圍 廣 ,可以 是 金 屬 、 塑 料 、 紙 、 纖 維 織 物 等 ;給 出 了 卷 繞 成 形 加 工 的 定 義 及 工 藝過程、適用范圍、信息模型、高效的加工設(shè)備及 應(yīng) 用 實(shí) 例 。 目 前 競 爭 日 益 激 烈 ,如 何 快 速 地 開 發(fā) 出 新 型 產(chǎn) 品 以 響 應(yīng) 市 場 的 需 求是 生 產(chǎn) 廠 家 ,也 是 科 技 工 作 者 關(guān) 注 的 熱 點(diǎn) 問 題 。 零 件 的 成 形 可 分 為 材 料去 除 、材 料 變 形 和 材 料 添 加 3 種 方 式 。材 料 添 加 制 造 因 其 非 傳 統(tǒng) 的 成 形思想 (將 材 料 單 元 按 照 一 定 方 式 堆 積 、疊 加 成 零 件 所 需 形 狀 )和優(yōu)于傳統(tǒng)加工方法的性能潛力而倍受矚目。材料添加制造方法是一種先進(jìn)的成形技術(shù) ,主 要 應(yīng) 用 于 模 型 或 原 型 的 制 造 或 某 些 特 定 的 產(chǎn) 品 ,極 少 應(yīng) 用 于 實(shí) 際生產(chǎn)。究其原因主要有： 成 形 材 料 的 物 理 性 能 不 能 滿 足 產(chǎn) 品 的 要 求 ; 成 本 高 ; 效 率 低 。 根 據(jù)“ R a p i d P r o t o t yp i n g R e p o 其 讀 者 調(diào) 查 ,材 料 問 題 是 現(xiàn) 有 的 材 料 添 加制造方法中存在的主要問題。目前用于材料添加制造的成形材料的成形性 能 大 多 不 太 理 想 ,成 形 件 的 物 理 性 能 一 般 不 能 滿 足 功 能 性 、 半 功 能 性零 件 的 要 求 。 特 別 是 在 制 造 傳 統(tǒng) 的 功 能 零 件 金 屬 零 件 方 面 ,雖 然 已 有 了很大的進(jìn)步 (如 , D T M 公司推出了 R ap i d St e . 0 新型燒結(jié)材料 , O p - t o m e E N S 系列金屬直接沉積成形機(jī)等 ),但與實(shí)際生產(chǎn)尚有一定的 距 離 。 而 且 成 形 材 料 的 價 格 一 般 都 比 較 高 ,造 成 高 生 產(chǎn) 成 本 。 將 現(xiàn) 有的材料 ,特 別 是 功 能 材 料 進(jìn) 行 改 造 或 預(yù) 處 理 ,使 之 適 合 于 材 料 添 加 制 造 的工 藝要求 ,是 降 低 材 料 成 本 的 一 個 有 效 方 法 。 而 開 發(fā) 可 以 直 接 應(yīng) 用 現(xiàn) 有功 能 材 料 的 工 藝 方 法 則 能 根 本 地 解 決 成 形 材 料 問 題 ,也 只 有 這 樣 才 能 有效地拓寬材料添加制造的應(yīng)用范圍。 成 本 高 一 方 面 來 自 于 昂 貴 的 成 形 材 料 ,另 一 方 面 則 是 設(shè) 備 價 格 的 不菲 ,實(shí) 質(zhì) 是 設(shè) 備 的 性 能 價 格 比 不 理 想 。 若 開 發(fā) 出 一 種 成 形 設(shè) 備 能 夠 滿 足實(shí) 際 生 產(chǎn) 的 性 能 價 格 比 要 求 ,價 格 將 不 是 問 題 。 由 于 現(xiàn) 有 材 料 添 加 制 造工藝自身的限制 ,如 需要進(jìn)行廢料切碎 , S S L A、 F D M 等點(diǎn)積成形 工 藝 需 要 進(jìn) 行 截 面 掃 描 等 加 工 過 程 ,致 使 加 工 效 率 較 低 。 清 華 大 學(xué) 精密儀器系制造工程研究所開發(fā)的卷繞成形加工 工藝是一種能夠制造功能 性 零 件 (特 別 是 金 屬 零 件 ),可 直 接 采 用 現(xiàn) 有 材 料 而 無 須 開 發(fā) 專 用 成 形材料 ,效 率 高 、 成 本 低 ,是 一 種 可 直 接 應(yīng) 用 于 工 業(yè) 生 產(chǎn) 的 新 型 加 工 工 藝 方法。 一 卷 繞 成 形 的 定 義 及 工 藝 過 程 卷繞成形加工方法工藝 ( r o l l i n g s h ap i n g p r o c es s , R S P )是指通過一根或數(shù)根具有一定廓形的帶材卷繞形成零件主體部分的加工方法 (見圖 1 ) ,該帶材稱為芯帶 ( r o l l l a m i n at e d s t r i p , R 。各點(diǎn)法線方向均垂直于卷軸 W 的型面稱為零件的周型面 ,若 一 周 型 面 在 卷 軸 W 方 向 上 的 投 影 為 該零 件 投 影 的 外 廓 線 ,則 將 該 周 型 面 稱 為 最 大 周 型 面 ;其 余 型 面 稱 為 零 件 的端 型 面 。 如 圖 所 示 的 零 件 是 由 一 根 寬 窄 連 續(xù) 變 化 的 芯 帶 卷 繞 而 成 ,所示零件由 3 根芯帶卷繞而成。 卷繞成形加工的工藝過程如下 : ( 1 ) 對 零 件 進(jìn) 行 可 制 造 性 評 價 若 該 零 件 可 采 用 卷 繞 成 形 加 工 工藝 ,則進(jìn)行下一步 ,否則試用其它方法。 ( 2 ) 根 據(jù) 零 件 的 實(shí) 體 模 型 計 算 芯 帶 的 理 論 廓 形 即 以 一 定 方 式 將零 件 的 實(shí) 體 模 型 分 層 展 開 所 得 到 的 廓 形 ,例如 ,從 零 件 的 最 大 周型面開始向內(nèi)做間距為芯帶厚度的等距面 P i ,求 各 等 距 面 與 零件端型面的交集 A i ,將 上 述 等 距 面 由 內(nèi) 至 外 依 次 展 為 平 面 并 拼接 ,各 等 距 面 上 的 交 集 形成的集 合Σ 其 連 接 線 即 為芯帶的理論廓形。 ( 3 ) 計 算 芯 帶 的 實(shí) 際 加 工 廓 形 從 實(shí) 際 生 產(chǎn) 的 角 度 考 慮 ,在 滿 足 零件 精 度 要 求 的 前 提 下 ,可 對 芯 帶 的 廓 線 進(jìn) 行 變 形 處 理 ,以提高材料利用率和加工效率。 ( 4 ) 根據(jù)芯帶的實(shí)際加工廓形生成芯帶加工 序。 ( 5 ) 在芯帶加工設(shè)備上完成芯帶成形加工。 ( 6 ) 在 芯 帶 卷 繞 設(shè) 備 上 卷 繞 該 步 驟 可 與 上 一 步 合 并 ,在 一 體 化 的加 工 設(shè) 備 上 一 次 完 成 。 工 件 卷 繞 成 形 后 ,在 芯 帶 的 結(jié) 束 處 施 以焊接或粘接 ,保 證 工 件 取 下 后 不 致 散 開 。 ( 7 ) 根 據(jù) 零 件 的 不 同 要 求 進(jìn) 行 后 續(xù) 工 藝 有 些 零 件 卷 繞 完 成 后 不需 要 其 它 后 續(xù) 工 藝 ,而 有 些 零 件 必 須 通 過 其 它 工 藝 過 程 才 能 達(dá)到要求 。典 型 的 后 續(xù) 工 藝 有 去 應(yīng) 力 退 火 、精 加 工 、去 除 型 芯 等 。 二 適用范圍 卷 繞 成 形 加 工 方 法 對 原 材 料 沒 有 特 殊 的 要 求 ,現(xiàn) 有 的 具 有 一 定 韌 性的 薄 帶 材 均 可 應(yīng) 用 ,無 需 使 用 昂 貴 的 專 用 材 料 ,可 以 是 金 屬 、 塑 料 、 紙 、纖 維 織 物 等 。 當(dāng) 然 ,根 據(jù) 零 件 的 性 能 要 求 可 選 用 具 有 特 殊 涂 敷 層 的 原 材料 ,如 具 有 熱 粘 性 的 紙 帶 、 涂 有 絕 緣 層 的 硅 鋼 帶 等 。 卷 繞 成 形 的 加 工 精度取決于帶材的厚度、芯帶廓形的計算誤差、芯帶的成形加工誤差和卷繞 誤 差 等 因 素 。 它 既 可 以 作 為 零 件 的 最 終 成 形 手 段 ,也 可 以 作 為 零 件 的粗加工工序。 芯 帶 加 工 時 ,可 根 據(jù) 零 件 的 精 度 要 求 對 理 論 廓 形 進(jìn) 行 變 形 處 理 ,從而提 高 材 料 利 用 率 ,降 低 成 本 。 芯 帶 成 形 時 ,切 割 裝 置 僅 需 加 工 芯 帶 輪 廓 曲線 ,而 無 須 進(jìn) 行 廢 料 切 碎 、 截 面 掃 描 等 其 它 加 工 ,對 于 某 些 零 件 其 有 效 加工 路 徑 本 身 就 短 于 其 它 的 材 料 添 加 制 造 工 藝 ,因 而 卷 繞 成 形 加 工 工 藝 具有 很 高 的 加 工 效 率 。 由 于 卷 繞 成 形 工 藝 自 身 的 限 制 ,當(dāng) 采 用 純 卷 法 作 為零件最終成形手段時 ,對 零 件 的 形 狀 有 一 定 的 要 求 。 采用單一芯帶純卷法可以加工的零件形狀具有如下特征 : 1． 具有最大周型面 ; 2． 最 大 周 型 面 在 卷 軸 W 方向上的投影為連續(xù)光滑曲線 ,當(dāng)原材料未 涂 敷 粘 接 材 料 時 ,該 投 影 應(yīng) 為 連 續(xù) 光 滑 凸 曲 線 ; 3． 零件在卷軸 W 上投影的最小長度不得小于 加 工 設(shè) 備 所 要 求 的最小寬度 ; 4． 芯帶的理論廓形應(yīng)為圖 2 所示拓?fù)湫问街械?1 種 ,或是幾種的組合 ; 5． 卷 繞 成 形 加 工 需 要 型 芯 , 當(dāng) 需 要 去 除 型 芯 時 ,型 芯 的 周 型 面 應(yīng)為零件最大周型面的等距曲面。當(dāng)上述條件無法滿足時 ,需要采用其它工藝輔助加工。 三 信息模型 卷 繞 成 形 加 工 工 藝 信 息 處 理 系 統(tǒng) 根 據(jù) 零 件 的 信 息 以 及 可 加 工 性 知識 、設(shè) 備 能 力 對 零 件 的 可 加 工 性 進(jìn) 行 判 斷 見 圖 3。若 該 零 件 可 以 采 用 卷繞 成 形 加 工 工 藝 ,則 進(jìn) 行 下 一 步 計 算 ;若 不 可 以 則 需 試 用 其 它 方 法 。 此 時輸入的零件信息為零件的材料和零件的立體模型。零件的立體模型可以有 2 種表達(dá)方式 :1 描述零件的函數(shù) ,適 合 于 等 截 面 環(huán) 形 零 件 等 一 些 簡 單的零件 ;2 零件的 S T L 文件 ,適 合 于 形 狀 復(fù) 雜 的 零 件 。 芯 帶 的 理 論 廓 形 計 算 完 畢 后 ,卷 繞 成 形 加 工 工 藝 信 息 處 理 系 統(tǒng) 根 據(jù)零件的精度要求信息、設(shè)備的能力、材料的性能和工藝規(guī)劃的知識進(jìn)行工藝規(guī)劃 ,確 定 芯 帶 的 排 料 方 式 和 走 刀 的 順 序 ,對 芯 帶 的 理 論 廓 形 進(jìn) 行 變形 處 理 ,計 算 芯 帶 的 實(shí) 際 加 工 廓 形 。 卷 繞 成 形 加 工 工 藝 信 息 處 理 系 統(tǒng) 根據(jù)芯帶的排料方式、走刀順序和芯帶的實(shí)際加工廓形計算芯帶的 序 ,并 根 據(jù) 芯 帶 成 形 加 工 機(jī) 床 檢 測 到 的 帶 材 厚 度 變 化 反 饋 信 息 ,以 及 芯 帶卷 繞 加 工 機(jī) 床 檢 測 到 的 零 件 形 狀 變 化 反 饋 信 息 進(jìn) 行 調(diào) 整 ,以 保 證 成 形 零件的精度 ,其中對 序 的 調(diào) 整 可 以 實(shí) 時 進(jìn) 行 ,也 可 以 在 生 產(chǎn) 一 定 數(shù) 量的零件之后進(jìn)行 [ 4 ]。 第二章 方案的選擇 方案一： 傳動系統(tǒng)圖如圖一所示 根據(jù)設(shè)計的目的和要求，主軸的運(yùn)動形式是轉(zhuǎn)動，而工件的運(yùn)動形式是邊轉(zhuǎn)動邊移動。主軸的轉(zhuǎn)動靠齒輪帶動來實(shí)現(xiàn)的。工件的轉(zhuǎn)動是通過夾具將工件夾緊與主軸同步轉(zhuǎn)動，而工件的移動，通過尾座來帶動工件 移 動 ，尾 座 通 過 滾 珠 絲 杠 螺 母 副 與 滾 珠 絲 杠 連 接 起 來 ，同 時 在 尾 座 上安裝一個夾具將工件夾緊。且在主軸上安裝套筒，套筒為兩層。一層套筒通過花鍵與主軸連接，在二層套筒上開出一排齒條， 通過齒輪與齒條嚙合推動套筒向外移動，即工件的移動。由于此裝置設(shè)計要求的精度較高，而齒輪齒條的嚙合根本就不能保證精度，故此方案不合適。 [ 1 ] 圖一 F i g . 1 方案二： 傳動系統(tǒng)圖如圖 2 所示 主軸的結(jié)構(gòu)：在主軸外安裝一個套筒，套筒與主軸采用花鍵連接，同時在雙鍵與主軸連接處開出一米多長的鍵槽。另外，齒輪安裝在套筒上 ， 這 樣 齒 輪 帶 動 套 筒 轉(zhuǎn) 動 ， 即 齒 輪 帶 動 主 軸 轉(zhuǎn) 動 。 絲 杠 與 尾 座 通 過螺 母 副 連 接 ，絲 杠 帶 動 尾 座 前 進(jìn) ，尾 座 通 過 工 件 推 動 主 軸 在 套 筒 里 滑 動 。 進(jìn)給運(yùn)動：滑移齒輪 2 與 3 嚙合， 1 與 4 不 嚙 合 ， 實(shí) 現(xiàn) 進(jìn) 給 尾 座 自 由 移 動 ：滑 移 齒 輪 4 作用， 1、 2、 3 不 作 用 ， 通 過 手 輪 轉(zhuǎn) 動 實(shí) 現(xiàn)尾座自由移動。 此方案出現(xiàn)的問題是當(dāng)工件完全進(jìn)入主軸箱時，主軸尾部要伸出主軸箱外很長一段，由于主軸很粗，質(zhì)量很大，且沒有支撐，很難保證主軸平穩(wěn)移動，所以此方案不合適。 圖二 F i g . 2 方案三： 傳動系統(tǒng)圖如圖三所示 主軸箱內(nèi)主軸的結(jié)構(gòu)與方案二中主軸的結(jié)構(gòu)一樣，只是在主軸尾部安 裝 一 個 套 筒 ，該 套 筒 與 箱 壁 連 在 一 起 同 時 在 套 筒 最 尾 部 放 上 支 撐 以 支撐 主 軸 。此 方 案 雖 然 可 實(shí) 現(xiàn) 設(shè) 計 要 求 ，但 主 軸 的 初 始 位 置 無 法 保 證 ，故此方案不合適。 圖三 F i g . 3 方案四： 傳動系統(tǒng)圖如圖四所示 此方案與方案三中主軸箱的結(jié)構(gòu)相同，只是在主軸尾部用絲杠螺母副與下面的絲杠連接，目的是支撐主軸。通過手輪實(shí)現(xiàn)主軸的回位。此方案存在兩個問題： （一） 當(dāng) 工 件 實(shí) 現(xiàn) 進(jìn) 給 運(yùn) 動 時 ， 與 尾 座 連 的 滾 珠 絲 杠 和 支 撐 主 軸的絲杠之間容易產(chǎn)生干擾，很難保證進(jìn)度； （二） 主 軸 回 位 問 題 ， 雖 然 可 通 過 手 輪 帶 動 絲 杠 可 以 實(shí) 現(xiàn) ， 但 效率太低。故此方案不合適。 圖四 F i g . 4 方案五： 傳動系統(tǒng)圖如圖五所示 此方案中主軸結(jié)構(gòu)與前面所述一至。主軸箱后面的絲杠螺母副采用的 是 開 合 螺 母 ，當(dāng) 工 件 實(shí) 現(xiàn) 進(jìn) 給 時 ，開 合 螺 母 打 開 ，這 樣 兩 根 絲 杠 之 間就 沒 有 干 擾 了 ，同 時 還 能 支 撐 主 軸 。主 軸 的 回 位 有 機(jī) 動 和 手 動 兩 種 。手動 時 ，開 合 螺 母 合 上 ，通 過 轉(zhuǎn) 動 手 輪 ，可 使 主 軸 回 位 ，另 外 還 可 微 調(diào) 主軸 的 初 始 位 置 。機(jī) 動 時 ，將 滑 移 齒 輪 移 位 ，通 過 絲 杠 帶 動 尾 座 連 同 工 件與主軸一起回位。 尾 座 自 由 移 動 ：在 滾 珠 絲 杠 的 左 端 有 一 個 離 合 器 ，斷 開 離 合 器 ，通過手輪來調(diào)整尾座初始位置。 圖五 F i g . 5 根據(jù)以上各個方案 的比較， 確 定 方 案 五 為 最 佳 方 案 。 第三章 箱 體 的 設(shè) 計 剛 度 和 強(qiáng) 度 的 要 求 是 箱 體 設(shè) 計 的 重 要 設(shè) 計 準(zhǔn) 則 。對 于 某 些 箱 體零 件 ，還 應(yīng) 進(jìn) 行 震 動 穩(wěn) 定 性 和 熱 變 形 的 校 核 計 算 。大 多 數(shù) 的 箱 體 設(shè)計 是 以 剛 度 作 為 第 一 設(shè) 計 條 件 ， 如 機(jī) 床 主 軸 及 床 身 ，立 柱 ，機(jī) 械 壓力 機(jī) 等 。按 剛 度 條 件 設(shè) 計 所 得 到 的 截 面 尺 寸 一 般 比 安 強(qiáng) 度 設(shè) 計 所 得到 的 尺 寸 要 大 。 因 此 ， 滿 足 剛 度 條 件 的 箱 體 往 往 也 滿 足 強(qiáng) 度 條 件 ，但 是 某 些 結(jié) 構(gòu) 也 不 盡 然 [ 1 1 ] 。 箱 體 的 設(shè) 計 應(yīng) 滿 足 以 下 一 般 要 求 ： 1. 可靠性 箱 體 在 使 用 期 內(nèi) 必 須 安 全 可 靠 ，其 結(jié) 構(gòu) 迎 合 所 承 受 的 外 力 相 協(xié)調(diào) ， 能 滿 足 強(qiáng) 度 ， 剛 度 ， 震 動 穩(wěn) 定 性 ， 疲 勞 強(qiáng) 度 ， 熱 并 行 等 方 面 的要求。 2. 實(shí)用性 箱 體 是 機(jī) 器 的 重 要 組 成 部 分 ，他 的 精 度 ，表 面 粗 糙 度 ， 尺 寸 和形 位 公 差 等 技 術(shù) 指 標(biāo) 必 須 確 保 機(jī) 器 的 使 用 功 能 和 使 用 壽 命 。 3 . 工 藝 性 箱 體 結(jié) 構(gòu) 應(yīng) 該 容 易 鑄 造 或 焊 接 ， 減 少 和 防 止 鑄 造 或 焊 接 缺 陷 ，便 于 機(jī) 械 加 工 ，便 于 機(jī) 器 的 裝 配 和 調(diào) 試 。焊 接 結(jié) 構(gòu) 應(yīng) 便 于 實(shí) 現(xiàn) 機(jī) 械化 核 自 動 化 焊 接 。 4 . 經(jīng) 濟(jì) 性 要 盡 量 減 輕 結(jié) 構(gòu) 的 重 量 ，降 低 材 料 的 成 本 ， 減 少 能 源 消 耗 ， 加工 工 時 和 制 造 成 本 。 根 據(jù) 箱 體 的 用 途 不 同 ，在 箱 體 和 機(jī) 架 的 設(shè) 計 中 ，對 以 上 各 項(xiàng) 要有 所 偏 重 ， 又 要 統(tǒng) 籌 兼 顧 。 箱 體 的 設(shè) 計 步 驟 [ 7 ] ： 第一步 :確 定 箱 體 的 基 本 形 狀 和 尺 寸 箱 體 的 基 本 形 狀 尺 寸 是 根 據(jù) 機(jī) 器 的 用 途 、安 裝 在 機(jī) 器 內(nèi) 部 和 外部 零 件 的 位 置 與 尺 寸 、相 互 運(yùn) 動 關(guān) 系 ，以 及 他 們 的 安 裝 和 拆 卸 條 件確 定 的 ， 也 取 決 于 運(yùn) 動 情 況 和 所 承 受 的 載 荷 情 況 。 綜 合 以 上 各 種 情 況 ，并 根 據(jù) 箱 體 的 種 類 和 用 途 及 所 掌 握 的 資 料 相 對比 ，運(yùn) 用 設(shè) 計 人 員 經(jīng) 驗(yàn) 作 類 比 設(shè) 計 ，來 確 定 箱 體 的 基 本 尺 寸 ?；?本尺 寸 包 括 其 外 形 尺 寸 、 界 面 形 狀 、壁 厚 和 加 強(qiáng) 肋 等 相 關(guān) 尺 寸 。根 據(jù)生 產(chǎn) 條 件 確 定 其 毛 坯 類 型 。還 要 綜 合 各 種 情 況 選 擇 箱 體 材 料 。箱 體 、的 草 圖 設(shè) 計 師 箱 體 設(shè) 計 中 最 重 要 的 一 步 。 第二步 :常 規(guī) 計 算 采 用 材 料 力 學(xué) 的 理 論 和 計 算 方 法 或 者 經(jīng) 驗(yàn) 公 式 對 草 圖 設(shè) 計 中的 結(jié) 構(gòu) 進(jìn) 行 剛 度 、強(qiáng) 度 、 穩(wěn) 定 性 等 方 面 的 校 核 計 算 。對 不 符 合 要 求之 處 進(jìn) 行 修 改 ， 達(dá) 到 設(shè) 計 要 求 。 第三步 :有 限 元 靜 動 態(tài) 分 析 、 模 型 試 驗(yàn) 和 優(yōu) 化 設(shè) 計 根 據(jù) 所 得 到 的 應(yīng) 力 分 布 和 變 形 情 況 及 振 動 特 性 來 改 進(jìn) 設(shè) 計 。 優(yōu)選 設(shè) 計 方 案 和 參 數(shù) ， 使 設(shè) 計 指 標(biāo) 達(dá) 到 最 佳 。 第四步 :工 藝 審 查 和 經(jīng) 濟(jì) 分 析 根 據(jù) 生 產(chǎn) 條 件 對 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 中 有 關(guān) 的 內(nèi) 容 如 鑄 造 、焊 接 、熱 處 理 、機(jī) 械 加 工 、 裝 配 等 進(jìn) 行 工 藝 審 查 ，對 不 足 之 處 進(jìn) 行 改 進(jìn) ，還 要 進(jìn) 行成 本 預(yù) 算 。 在 完 成 步 驟 一 至 四 以 后 ，設(shè) 計 工 作 已 經(jīng) 完 成 ，可 以 投 產(chǎn) 。但 是對 于 復(fù) 雜 的 大 型 箱 體 還 要 完 成 體 的 現(xiàn) 場 測 試 。在 及 其 總 裝 負(fù) 荷 試 車或者 超 負(fù) 荷 試 車 時 ，也 可 以 在 機(jī) 器 的 工 作 現(xiàn) 場 對 箱 體 的 應(yīng) 力 、變 形 、振 動 特 征 、外 載 荷 等 設(shè) 計 參 數(shù) 進(jìn) 行 測 試 。將 這 些 參 數(shù) 和 原 設(shè) 計 的 結(jié)果 進(jìn) 行 分 析 比 較 ， 進(jìn) 一 步 修 改 原 設(shè) 計 ， 使 之 更 加 完 善 。 對 于 受 力 較 小 、 結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 一 般 用 途 得 像 體 零 件 ， 完 成 一 、二 、四 步 驟 就 可 以 了 。 對 于 簡 單 的 箱 體 零 件 設(shè) 計 ，只 完 成 步 驟 一 和四 就 可 以 投 產(chǎn) ，如 中 小 型 減 速 機(jī) 箱 體 的 電 動 機(jī) 機(jī) 座 等 。對 于 受 力 復(fù)雜 ， 機(jī) 構(gòu) 復(fù) 雜 的 大 型 重 要 箱 體 ， 必 須 完 成 一 到 五 的 全 部 設(shè) 計 步 驟 。 第四章 電動機(jī)的選擇 本裝置由于轉(zhuǎn)速較小，如果采用普通電機(jī)，降速范圍太大，實(shí)現(xiàn)降速比較困難，另外很難保證轉(zhuǎn)速的恒 定，所以本裝置采用步進(jìn)電動機(jī)。 4 . 1 步 進(jìn) 電 動 機(jī) 及 其 發(fā) 展 步 進(jìn) 電 動 機(jī) 又 稱 脈 沖 電 動 機(jī) 或 階 躍 電 動 機(jī) ， 國 外 一 般 稱 為 S e t p m o t o r 或 St e p p i n g m o t o r、 P u l s e m o t o r 等等 [ 1 4 ]。 目 前 ，隨 著 電 子 技 術(shù) 、控 制 技 術(shù) 以 及 電 動 機(jī) 本 體 的 發(fā) 展 和 變 化 ，傳統(tǒng)電機(jī)分類間的界面越來越模糊。就傳統(tǒng)的步進(jìn)電動機(jī)來說，步進(jìn)電動機(jī)可以簡單地定義為，根據(jù)輸入的脈沖信號，每改變一次勵磁狀態(tài)就前進(jìn) 一 定 角 度 ，若 不 改 變 勵 磁 狀 態(tài) 則 保 持 一 定 位 置 而 靜 止 的 電 動 機(jī) 。從 廣義 上 講 ，步 進(jìn) 電 動 機(jī) 是 一 種 受 電 脈 沖 信 號 控 制 的 無 刷 式 電 動 機(jī) ，也 可 看作式 在 一 定 頻 率 范 圍 內(nèi) 轉(zhuǎn) 速 與 控 制 脈 沖 頻 率 同 步 的 同 步 電 動 機(jī) 。 步進(jìn)電動機(jī)的機(jī)理是基于最基本的電磁鐵作用，其原始模型起源于1 8 3 0 年至 1 8 6 0 年間。 20 世紀(jì) 60 年代后期，在步進(jìn)電動機(jī)本體方面隨著用磁材料的發(fā)展，各種實(shí)用性步進(jìn)電動機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，而半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展則推進(jìn)了步進(jìn)電動機(jī)在眾多領(lǐng)域的應(yīng)用。在近 30 年間，步進(jìn)電動機(jī)迅速地發(fā)展并成熟起來。從發(fā)展趨向來講，步進(jìn)電動機(jī)已經(jīng)能與直流電 動 機(jī) 、異 步 電 動 機(jī) ，以 及 同 步 電 動 機(jī) 并 列 ，從 而 成 為 電 動 機(jī) 的 一 種 基本類型。 4 . 2 步 進(jìn) 電 動 機(jī) 的 特 點(diǎn) 步進(jìn)電動機(jī)是較早實(shí)用的典型的機(jī)電一體化元件組件 。步 進(jìn) 電 動 機(jī)本 體 、步 進(jìn) 電 動 機(jī) 驅(qū) 動 器 和 控 制 器 構(gòu) 成 步 進(jìn) 電 動 機(jī) 系 統(tǒng) 不 可 分 割 的 三 大部分。 步進(jìn)電動機(jī)具有自身的特色，歸納起來有： （ 1） 以用數(shù)字信號直接進(jìn)行開環(huán)控制，整個系統(tǒng)簡單廉價。 （ 2） 移與輸入脈沖信號數(shù)相對應(yīng)，步距誤差不長期積累，可以組 成結(jié) 構(gòu) 較 為 簡 單 而 又 具 有 一 定 精 度 的 開 環(huán) 控 制 系 統(tǒng) ， 也 可 在 要 求 更高精度時組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。 （ 3） 刷，電動機(jī)本體部件少，可靠性高。 （ 4） 易 于 啟 動 、 停 止 、 正 反 轉(zhuǎn) 及 變 速 ， 響 應(yīng) 性 也 好 。 （ 5） 停 止 時 ， 可 有 自 鎖 能 力 。 （ 6）步 距 角 選 擇 范 圍 大 ，可 在 幾 十 角 分 至 1 8 0o大 范 圍 內(nèi) 選 擇 。在 小 步距 情 況 下 ，通 常 可 以在超低速下高速距穩(wěn)定運(yùn)行，通?？梢圆唤?jīng)減速器直接驅(qū)動負(fù)載。 （ 7） 速 度 可 在 相 當(dāng) 寬 范 圍 內(nèi) 平 滑 調(diào) 節(jié) 。 同 時 用 一 臺 控 制 器 控 制 幾 臺 步進(jìn)電動機(jī)可使它們完全同步運(yùn)行。 （ 8） 步進(jìn)電動機(jī)帶慣性負(fù)載的能力較差。 （ 9） 易 于 存 在 失 步 和 共 振 ， 因 此 步 進(jìn) 電 動 機(jī) 的 加 減 速 方 法 根 據(jù) 利 用狀態(tài)的不同而復(fù)雜化。 （ 10） 不 能 直 接 使 用 普 通 的 交 直 流 電 源 驅(qū) 動 。 4 . 3 步 進(jìn) 電 動 機(jī) 的 主 要 參 數(shù) 1 步距角 指每給一個電脈沖信號電動機(jī)轉(zhuǎn)子所應(yīng)轉(zhuǎn)過的角度的理論值。 2 齒距角 相鄰兩齒中心線間的夾角，通常定子和轉(zhuǎn)子具有相同的齒距角。 3 矩角特性 矩角特性失指不改變 各 相 繞 組 的 通 電 狀 態(tài) ，即 一 相 或 幾 相 繞 組 同 時通以直流電流時，電磁轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角的關(guān)系。 4 失調(diào)角 失調(diào)角是指轉(zhuǎn)子偏離零位的角度。 5 零 位 或 初 始 穩(wěn) 定 平 衡 位 置 指不改變繞組通電狀態(tài)，轉(zhuǎn)子在理想空載狀態(tài)下的平衡位置。 6 最大靜轉(zhuǎn)矩 矩角特性上轉(zhuǎn)矩最大植稱為最大靜轉(zhuǎn)矩。 8 響應(yīng)頻率 在某一頻率范圍內(nèi)步進(jìn)電動機(jī)可以任意運(yùn)行而不會丟失一步，則這一最大頻率稱為響應(yīng)頻率。 9 運(yùn)行頻率 指拖動一定負(fù)載使頻率連續(xù)上升時，步進(jìn)電動機(jī)能步丟失步運(yùn)行的極限頻率。 1 0 單步響應(yīng) 指步進(jìn)電動機(jī)在帶電的情況下，改變一次脈沖電壓，轉(zhuǎn)子由起 動到停止的運(yùn)動軌跡。 4 . 4 步 進(jìn) 電 動 機(jī) 的 分 類 從 廣 義 上 講 ，步 進(jìn) 電 動 機(jī) 的 類 型 分 為 機(jī) 械 式 、電 磁 式 和 組 合 式 三 大類型。 步進(jìn)電動機(jī)是作為控制元件或驅(qū)動元件使用的，通常用驅(qū)動機(jī)械機(jī)構(gòu)組合來實(shí)現(xiàn)所要求的功能。 在選步進(jìn)電動機(jī)時，從機(jī)械角度考慮的要點(diǎn)是： （ 1） 辨率，由移動速度，每步所移動角度式距離來決定； （ 2） 負(fù)載剛度，移動物理重量； （ 3） 電動機(jī)體積； （ 4） 環(huán)境、溫度、濕度等。 根據(jù)以上對步進(jìn)電動的了解，初選步進(jìn)電動機(jī) G B 1 - ，其相數(shù)為 6， 負(fù) 載 轉(zhuǎn) 距 50負(fù) 載 啟 動 頻 率 1 0 0 0 步 / s，步距角 0 . 7 5 / 1 . 5，當(dāng) 六 相 六 拍 （ 1～ 2 相 勵 磁 ） 運(yùn) 動 時 步 距 角 . 7 5 度 轉(zhuǎn) 脈 沖 數(shù)S = 3 6 0 / 8 0 P / r. 電 動 機(jī) 每 分 鐘 轉(zhuǎn) 速 =脈沖速度 (每 秒 步 數(shù) )/每 轉(zhuǎn) 步 數(shù) × 6 0 =1 0 0 0 / 4 8 0× 6 0 =1 2 5 r / m i n 由于本裝置中與步進(jìn)電動機(jī)相連的周的轉(zhuǎn)速是 6 2 . 8 r / m i n , 所以此步進(jìn)電動機(jī)可以實(shí)現(xiàn)這樣的轉(zhuǎn)速變換 . 第五章 焊接方式的選擇 5 . 1 焊 接 的 概 述 焊接是連接由于在被焊材料之間建立了原子間的聯(lián)系而實(shí)現(xiàn)的。據(jù)統(tǒng) 計 ，占 世 界 總 產(chǎn) 量 50%～ 6 0 %的鋼都是經(jīng)過焊接加工才投入使用的 。在 傳 統(tǒng) 工 業(yè) 中 ，如 機(jī) 械 制 造 、造 船 、能 源 、交 通 、石 油 、化 工 、核 工 業(yè) 、航 空 、航 天 、建 筑 等 制 造 領(lǐng) 域 ，焊 接 與 熱 切 割 作 為 一 種 最 基 本 的 加 工 手段 ，已 獲 得 了 極 廣 泛 的 應(yīng) 用 ，沒 有 這 兩 種 工 藝 手 段 的 餓 應(yīng) 用 ，現(xiàn) 代 化 優(yōu)質(zhì)高效機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)已幾乎是成為不可能。隨著高新技術(shù)，新材料工業(yè) 的 發(fā) 展 ，焊 接 技 術(shù) 已 在 微 電 子 工 業(yè) ，表 面 工 程 及 新 材 料 工 程 中 發(fā) 揮 著特 殊 的 加 工 制 作 作 用 ， 被 加 工 的 對 象 也 跨 出 了 金 屬 材 料 范 圍 而 擴(kuò) 大 到了各種非金屬材料領(lǐng)域 [ 3 ]。 5． 2 焊 接 的 方 法 根據(jù)焊接過程中達(dá)到建立原子間聯(lián)系所能獲能量來源的不同，把焊接方法有分成了溶焊、壓焊、釬焊及堆焊四大類： 5． 2． 1 溶焊 熔焊：將焊件 接 頭 加 熱 至 熔 化 狀 態(tài) ， 不 加 壓 力 以 完 成 焊 接 的 方 法 。 熔 焊 包 括 氣 焊 、手 工 電 弧 焊 、埋 弧 焊 、氣 體 保 護(hù) 焊 、電 渣 焊 、等 離 子 弧焊 、電 子 束 焊 、激 光 焊 等 。溶 焊 是 最 基 本 的 焊 接 方 法 ，在 焊 接 生 產(chǎn) 中 占主 導(dǎo) 地 位 。溶 焊 主 要 用 于 機(jī) 械 制 造 中 所 有 同 種 金 屬 ，部 分 種 金 屬 及 某 些非金屬材料的焊接。 5． 2． 2 壓焊 壓 焊 ：對 焊 件 通 過 施 加 壓 力（ 加 熱 或 不 加 熱 ）以 完 成 焊 接 方 法 。壓焊 包 括 電 阻 焊（ 對 焊 、縫 焊 、點(diǎn) 焊 、凸 焊 ）、摩 擦 焊 、冷 壓 焊 、擴(kuò) 敷 焊 、高 頻 焊 、爆 炸 焊 、超 聲 波 焊 等 。電 阻 焊 在 壓 焊 中 占 主 導(dǎo) 地 位 ，主 要 用 于汽車等薄板構(gòu)件的裝配，焊接；摩擦焊更適于圓形、管行截面 工 件 焊 接 ，正逐步代替閃光對焊。 5． 2． 3 釬焊 釬 焊 ：利 用 熔 點(diǎn) 比 焊 件 底 的 釬 料 與 焊 件 共 同 加 熱 至 釬 焊 溫 度（ 高 于釬 料 熔 點(diǎn) ）， 底 于 焊 件 熔 點(diǎn) ， 液 態(tài) 釬 料 潤 濕 母 材 ， 填 充 接 頭 間 隙 并 與 母材相互擴(kuò)散以實(shí)現(xiàn)連接的方法。釬焊包括烙鐵釬焊、火焰釬焊、電阻釬焊 、感 應(yīng) 釬 焊 、爐 中 釬 焊 等 。釬 焊 適 用 于 金 屬 、非 金 屬 異 種 材 料 之 間 的釬焊，可焊接復(fù)雜結(jié)合面的工件，焊接變形小。 5． 2． 4 堆焊 堆 焊 ：機(jī) 械 制 造 行 業(yè) 中 一 個 重 要 的 制 造 和 維 修 手 段 ，它 是 用 焊 接 方法將填充金屬熔敷在金屬材料或零件表面以得到特殊的表面性能或需要的尺寸的工藝方法。目的是提高設(shè)備或 零 件 的 使 用 壽 命 ，節(jié) 省 制 造 和維修費(fèi)用。 由于此裝置加工的工件是鋼絲篩管，它是通過鋼絲纏繞在籠子形的鋼 筋 上 形 成 的 。當(dāng) 鋼 絲 與 筋 接 觸 的 同 時 焊 接 在 一 起 ，而 篩 管 的 要 求 是 盡量 圓 形 的 。因 此 ，焊 接 時 ，需 要 加 熱 快 ，變 形 小 ，生 產(chǎn) 率 高 等 特 點(diǎn) 。根據(jù)以上對焊接方法的了解和對加工工件的要求，選定感應(yīng)焊接為此裝置的焊接方法。 第六章 各傳動軸的估算和驗(yàn)算 鋼 絲 篩 管 纏 繞 機(jī) 各 傳 動 軸 在 工 作 時 必 須 具 有 足 夠 的 彎 曲 強(qiáng) 度 和 扭轉(zhuǎn) 剛 度 。軸 在 彎 矩 作 用 下 產(chǎn) 生 過 大 的 彎 曲 變 形 ，則 裝 在 軸 上 的 齒 輪 會 因傾角過大而使齒面的強(qiáng)度分布不均勻，產(chǎn)生不均勻摩擦和加大噪聲，也會 使 滾 動 軸 承 內(nèi) 、外 圈 產(chǎn) 生 相 對 傾 斜 ，影 響 軸 承 使 用 壽 命 ，因 此 設(shè) 計 時要保持各軸有足夠的強(qiáng)度和剛度 [ 5 ]。 一 估 算 各 個 軸 的 直 徑 按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑 [ 1 2 ]，公式為 d》 4 ?式中 K—— 鍵 槽 系 數(shù) ； A—— 系數(shù)； 電 動 機(jī) 額 定 功 率 ； η —— 從 電 動 機(jī) 到 齒 輪 的 傳 動 效 率 傳 動 軸 的 計 算 轉(zhuǎn) 速 根據(jù)表格查得，取傳動軸每米允許轉(zhuǎn)角 φ= 0 . 5 查表得： K = 1 . 0 4， A = 11 0 一般主傳動得總效率 η =取η =此各傳動軸得直徑根據(jù)公式得： 傳動軸Ⅰ： n 1 = 6 2 . 8 r / m i n d》 4 ?=