目錄 1 前言 2 課題簡介 3 機架的設(shè)計 4 割炬的設(shè)計 5 基臂的鑄造工藝 6 參考文獻 7 體會 畢業(yè)設(shè)計的目的 畢業(yè)設(shè)計是學生完成教學計劃的最后一個極為重要的實踐性環(huán)節(jié)，是使學生綜合運用所學過的基本理論，基礎(chǔ)知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問題而進行的一次基本訓練，這對學生即將從事有關(guān)的技術(shù)工作和未來事業(yè)的開拓有一定的意義。 設(shè)計說明的概述 -機械設(shè)計的任務(wù)是從社會需求出發(fā)；創(chuàng)造性的設(shè)計出具有特定功能的新機械或改進原有機械設(shè)計的性能，以 滿足人們?nèi)找嬖龃蟮纳詈蜕a(chǎn)的需要；機械設(shè)計使機械產(chǎn)品開發(fā)和技術(shù)改造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，使機械產(chǎn)品的第一步，機械的功能決定于設(shè)計機械的質(zhì)量；性能和成本；也只要是在設(shè)計階段決定的；而制造過程的本質(zhì)就在于實現(xiàn)設(shè)計時所規(guī)定的質(zhì)量。 本人的畢業(yè)設(shè)計的課程是 CG2-150型仿型切割機，是一種靠模生產(chǎn)的高效率半自動氣割低碳合金鋼扳的機器，由于采用靠模仿型；可以很方便的切割出各種形狀，適用于批量生產(chǎn)。 本機體積較小，自重輕，切割范圍大，特別適合于野外工作；它廣泛地被大中小型工廠使用。 CG2-150型切割機的最顯著的特點是 每分鐘能割完厚度為 50-750mm地切割面，在相同工作量下與使用氣割 相比較，縮短工時近 2倍，并且克服了以前用氣割下后鋼板，鋼管時地切割面積步光滑，尺寸誤差較大，而且有時因氧氣回火出現(xiàn)傷人現(xiàn)象等弊端，給電氣焊工帶來了很大地方便。 本人只要側(cè)重于割炬（動力部分），基壁，機架的設(shè)計。 本機器有轉(zhuǎn)動系統(tǒng)，樣板安裝在型臂前端地模板架上，磁滾輪面靠平樣板側(cè)面，表面吸力大于 16N，磁滾輪由直流伺服電機帶動三級減速機構(gòu)轉(zhuǎn)動，三級減速由前級一對螺旋齒輪；中間一對平齒輪；后級一對蝸輪幅組成速度比為 1/175，磁滾輪 使用高級永磁合金直徑為 10mm，當磁滾輪沿樣板周邊移動；帶動主壁下面地割炬，割炬正確地割出與樣板相同形狀地工件。 主軸固定在機座上，作為基壁地支點；設(shè)有平衡裝置，與主壁上安裝地磁滾輪，割炬保持平衡運動，底座下部裝有蝸桿可以在垂直方向調(diào)節(jié)割炬地升降位置，型壁套裝在聯(lián)結(jié)管上端可以作 360度地回轉(zhuǎn)， 360度范圍內(nèi)可作垂直升降和水平位置地調(diào)正。 技術(shù)參數(shù) 名稱 150型 150A型 氣割鋼板厚度范圍 5-100mm 5-100mm 氣割最大圓周直徑 600mm 1800mm 氣割最大正（長方形） 500*500mm,400*900mm,450-750mm 1270*1270mm 氣割最大長度 1200mm 1750mm 氣割速度 50-750mm/min 電動機 Z3-11型直流電動機，功率 25W，電壓 110V，電流 0.5A， 轉(zhuǎn)速 3000-4000轉(zhuǎn) /min 輸入電源 50HZ,220V 外形尺寸與重量 型號 150型 150A型 機器外型尺寸 190*335*80mm 149*335*800mm 凈重 43kg 52kg 1 機架 機架時各種機械地基本部件，它主要起支承作用， 機械的其他部件一般固定在機架上，有些部件是在機架的導(dǎo)軌面上運動。機架起基準作用，以保證各部件間正確的相對位置，并且使整個機器組成一個整體。在其他部件及工件本身的重量與工作過程中的載荷（包括各種沖擊力）作用下，機架要有足夠的強度，而且變形部超過允許值。此外還應(yīng)考慮機架的動剛度，阻尼，熱變形性，尺寸穩(wěn)定性，疲勞強度等。對于移動式機器的機架則要求重量輕；對于在寒冷、酷熱、潮濕等環(huán)境下工作的機架分別要求耐高溫、耐低溫、抗銹 燭 等性能 機架在機器中的尺寸一般較大，它往往與機器的整體布局，機器的造型美觀，操作方便，加工 工藝性好。 機架的分類 為了便于比較，下面機架的幾種分類： 按機型求分，可分為：臥式、立式。 臥式則分：橫梁式機架、平板式機架。 立式則分：單立柱、雙立柱、多立柱。 按材料及制造方法分：金屬機架、非金屬機架。 金屬機架分：鑄造機架、焊接機架、組合機架 非金屬機架分：花崗巖機架、混凝土機架、塑料機架。 本設(shè)備的機架屬于金屬機架中的鑄造機架，它采用了高強度的鋁錠 合金 精密壓鑄制成，重量輕，強度高。 選擇單立柱機架是因為：單立柱機架結(jié)構(gòu)簡單，操作零件所受彎矩大，受力不能太大，如 圖： 1、主壁 2、基壁 3、立柱 4、底座 力的基本類型 機架上承受著多種多樣的力和和力矩（彎矩及轉(zhuǎn)矩），但大體上可以分為以下幾種類型： 1、工藝力：這是最重要、最基本的力，即機器在完成相應(yīng)的主要工藝過程中所產(chǎn)生的力量，如各種切削機床中的切削力；各種扎制設(shè)備中的扎制力與扎制力矩，各種鍛壓設(shè)備中的鍛壓 件塑性成型力等等。 對于同一臺機器；由于完成的工藝不同，工藝力也相應(yīng)的有所變化。 在同一道工序中，變形力隨工作行程的增加而上升，且在鍛件厚度越薄時；變形力上升越快。如圖所示： 在許多機械中，工藝力隨眾多因素變化而變化。因此，在一般機械中，機架的受力分析按額定負載（公稱負載）來進行。額定負載示該機械所允許的最大負荷。超過此負荷，過 負荷保險機構(gòu)應(yīng)起作用，以防事故發(fā)生。 還應(yīng)注意，工藝力的作用位置或方式不同，機架的受力情況也會改變。 2 預(yù)緊力 對于預(yù)緊力機架，一直處于預(yù)緊力作用下；因此在受力分析時，除了工作載荷外，還要考慮預(yù)緊力。預(yù)緊力與工作載荷不是簡單的疊加關(guān)系，即在工作載荷（軸向拉力）作用下，預(yù)緊力會響應(yīng)減少。 3 輔助工藝力 這是指在主要工藝完成過程中所需的主要輔助動作產(chǎn)生的力量。 4 重力 指工件和機器部件的重量。當與工藝力相比；所占比例很小時，往往可以忽略不計。 7 慣性力。機械的運動部分加速或減速時，均會產(chǎn)生相應(yīng)的慣性力， 并作用于機架上。 8 沖擊或振動干擾力。外來的撞擊，旋轉(zhuǎn)部件的離心力，往復(fù)運動的慣性沖擊，等都會產(chǎn)生干擾力。 中心載荷( b ) 彎 矩 載 荷）正推力載荷( c ) 側(cè) 推 力 載 荷機架的材料及制造方法 機架的材料蝸選擇碳素鋼，以下就對鋼材此材料進行分析尺寸 系數(shù) 是由于實際構(gòu)件壁疲勞實驗用的試件尺寸要大恩多，因而降低了疲勞極限；表面 系數(shù) 數(shù) 時考慮表面加工質(zhì)量對疲勞強度的影響；兩者均可以在有關(guān)機械工程手冊中查到，對于鋼， 值可參考下圖： 表面系數(shù) 1 拋光 2 磨削 3 精車 4 粗車 5 軋制加工表面 6 淡水腐蝕表面 7 海水腐蝕表面 本設(shè)備的材料使用的時鋼材，鋼材的穩(wěn)定系數(shù)為 1.5-3.0之間。 所以我在確定機架最大 高度時，必須要首先計算出穩(wěn)定安全數(shù)： 查表得立柱穩(wěn)定系數(shù)為 =7.87 立柱穩(wěn)定安全系數(shù)公式 =P0/P= 0 (材料穩(wěn)定系數(shù) ) 所以 ： = 0 即 7.87=1.5-3.0 平臺臨界載荷 P0= El/L2=100kg Fi=Pl3/3EL=42mm Fd=(1+ 1+2L/Fd )Fi=64mm 平臺得最大高度 hmax=Pl/W=fd/fi=800mm 割炬 割炬部分由乙炔調(diào)節(jié)閥，預(yù)熱氧調(diào)節(jié)閥，切割氧調(diào)節(jié)閥，壓力開關(guān)，夾遲器，管子，火口螺母和割嘴組成， 當氧氣和乙炔通過管子來到火口螺母而產(chǎn)生一定的壓力當壓力一定程度時可調(diào)節(jié)壓力開關(guān)釋放混合氣體，點燃，產(chǎn)生氣鋒，切割鋼板。 基壁、主壁的氣割范圍： 基壁的使用范圍為： 400mm之內(nèi)可實現(xiàn) 360度旋轉(zhuǎn)。 主壁的使用范圍為： 300mm之內(nèi)可以實現(xiàn) 360度旋轉(zhuǎn)。 割炬部分的運動： 1、將 220V的電壓源插頭插入電源插座。 2、打開電源開關(guān)。 3、本機可作逆向運動切換開關(guān)可以改變磁滾輪旋轉(zhuǎn)方向，必須在電動機停止后進行。 4、打開自動控制閥 打開乙烯閥 1/3轉(zhuǎn) 點燃 打開預(yù)熱氧閥調(diào)整火焰，對鋼板預(yù)熱 打開切割氧閥 切割樣板鋼 根據(jù)需要調(diào)整速度。 管道的設(shè)計： 管子：在液壓氣閥及潤滑油系統(tǒng)的管道中常用的管子有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等，由于本管子的設(shè)計不計壓力和彎曲情況，按價格來選用銅管。 1、膠管：膠管的彎曲半徑不宜過小，一般不應(yīng)小于（表 30） 膠管內(nèi)徑 4 6 8 10 13 19 22 膠管外徑 13 15 17 19 23 29 32 最小彎曲半徑 90 100 110 130 190 260 320 膠管與管接頭的聯(lián)結(jié)外應(yīng)留有一段直的部分，比較長度不應(yīng) 小于管外徑的兩倍。 2、膠管的長度應(yīng)考慮到膠管在通入氣體后長度方向?qū)l(fā)生收束變形，一般收束量為管長的 3-4%。因此膠管安裝時應(yīng)避免處于拉緊狀態(tài)。 3、膠管在安裝時應(yīng)保證不發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，為方便安裝可沿官長涂以色紋，以便檢查。 4、膠管的管接頭軸線，應(yīng)盡量放置在運動的平面內(nèi)，避免兩端互相運動時膠管受扭。 5、膠管應(yīng)避免與機械上夾角部分相接觸和摩擦，以免管子損壞。 管子內(nèi)徑的計算：管子的內(nèi)徑 D，按流速選取 d=1130 Q/V mm 式中 ： Q-氣體流量 m3/s V-流速 m/s薦用 流速 ， 一般選取 V=2-3m/s d=1130 q/2 =30mm 金屬管子壁厚 =pd/2 m 式中 工作壓力 MPa D 管子的內(nèi)徑 mm 許用壓力 MPa，對于鋼管 = b/s（ 0 抗拉強度 MPa， S 安全系數(shù)，當 P17.5MPa時， S=4。） 對于銅管 =Pd/2 mm=p*30/2*25=1.5 （ P根據(jù)壓力來選 擇，見表。 37-9-42 接頭螺母的選擇 由于接頭螺母是表準件；根據(jù)螺紋直徑 d=11.5mm 螺母 M16*-6H GB3763.83 所以根據(jù)表 37-9-26選用 割嘴的選擇 等壓式割嘴采用整體式制造成形，以氧氣和乙烯在嘴內(nèi)混合為預(yù)熱火，具有壽命長，安全可靠等優(yōu)點。 30度配合面可與國內(nèi)外同類產(chǎn)品互換。 由于割嘴式標準件，由下表選擇： 割嘴號 切割氧孔徑 mm 切割厚度mm 切割速度mm/min 氣體壓力 Mpa 氣體消耗量 (參考） 氧氣 乙炔 氧氣 m/h 乙炔 l/h 0 0.8 1020 450380 0.20.3 =0.3 1.31.8 340 1 1 2030 400320 0.250.35 =0.3 2.53 470 2 1.2 3050 350280 0.250.35 34 470 3 1.4 5070 300240 0.30.4 4.56 650 4 1.6 7090 260200 0.30.4 =0.04 5.57 650 5 1.8 90120 210170 0.40.5 8.510.5 650 表中數(shù)據(jù)切割條件 1 氧氣純度不低于 2 被切割鋼材含碳量 =0.45。 3 切割方式為垂直切割 4 氧氣壓力是指割炬前的切割氧壓力 閥門的選用 閥門是管道系統(tǒng)的重要組成部件，用于啟閉，節(jié)流和保證設(shè)備安全運行。由于閥門式標準件，只要選用參考機械零件手冊選用。表 37-9-3 閥門的類型： 1、閘閥：閘閥的關(guān)閉件主要式閘板；有楔形和平行兩種。 2、截止閥：主要作用調(diào)節(jié)性比較好，流體以閥座下面向上流動，所以安裝時應(yīng)順介質(zhì)流閥，不能裝反。 3、止向閥：此閥又稱單向閥，主要有旋啟式與升降式兩種 。 4、旋塞閥：其關(guān)閉件為圓錐體塞子，繞閥件中心、旋轉(zhuǎn)來執(zhí)行開關(guān)的任務(wù)。 5、球閥：其關(guān)閉件為球體。 6、蝶閥：碟閥的閥座做在閥體上，圓盤狀閥瓣固定在閥桿上，將其旋轉(zhuǎn) 90度，即可執(zhí)行開啟關(guān)閉的作用。 根