毕业设计方案论证报告-韩威

机电工程学院毕业设计方案论证报告设计题目:Z300型金刚石锯片焊接装置设计学生姓名：韩威学号：200928050212专业班级：机制升0902指导教师：崔仲鸣2011年03月10日2目录1、金刚石锯片焊接机概述及设计思路.......................................................31.1概述..........................................................................................................................................31.2金刚石圆锯片切割的主要特点..............................................................................................41.3金刚石圆锯片的发展趋势.....................................................................................................41.4设计思路...............................................................................................................................52设计方案......................................................................................................52.1金刚石圆锯片的结构及其特点..............................................................................................52.2锯片的使用条件及焊接要求.................................................................................................62.3焊接设备及辅助夹具.............................................................................................................62.3.1高频感应圈..................................................................................................................72.3.2焊接夹具......................................................................................................................72.4高频钎焊工艺.........................................................................................................................7结论.................................................................................................................8参考文献.........................................................................................................931、金刚石锯片焊接机概述及设计思路1.1概述金刚石圆锯片是石材加工业的主要工具。但由于天然金刚石价格昂贵，早期不能大规模的应用于生产。第一片金刚石圆锯片是由法国人Jaeguin在1885年发明的，它是一种手工镶嵌天然钻石的金刚石圆锯片。1930年以后，随着粉末冶金技术的发展，产生了焊接式金刚石圆锯片。1954年，人造金刚石诞生，它使得金刚石工具制造业得到迅速发展，金刚石圆锯片大规模应用于石材加工才成为可能。近年来，用于石材加工业的人造金刚石的数量直线上升，其耗用量约占全国人造金刚石总产量的90％左右。据国内外统计资料估计，目前世界上工业金刚石70％左右用于制造石材加工工具，其中占绝大多数的是金刚石圆锯片。八十年代中期，石材切割锯片的品种比较单一，主要用于大理石的锯切。八十年代后期，随着石材工业的发展，锯切花岗石的锯片得到很大的发展，为了达到最佳的锯切效益，锯片研究者们致力于各种配方的研究。其通用规格从Φ105mm起始，最大达Φ2200mm（1997年德国研制成功直径达5000mm的圆锯片，据称是世界之最）。有17种规格之多。其中Φ350～500mm规格主要用于半成品板材的剪裁加工，Φ600～900mm规格主要用于类似墓碑、墓柱等较厚石板（柱）的成型锯切加工，Φ1000mm以上的规格主要用于荒料的锯切成（板）材加工，目前尤以Φ1600mm锯片使用最为普遍。据中国石材工业协会统计，目前全国各类石材企业拥有并使用锯片直径Φ1600～2200mm的金刚石圆盘锯机数万台，金刚石圆盘锯机成为了石材制品加工行业的最主要、应用最广泛的设备，每年纯消耗的圆锯片基体达数十万张。随着石材制品应用量的增加，金刚石圆锯片的应用量越来越大。金刚石锯片是一种切割工具,广泛应用于石材,陶瓷等硬脆材料的加工.金刚石锯片主要由两部分组成;基体与刀头.基体是粘结刀头的主要支撑部分,而刀头则是在使用过程中起切割的部分,刀头会在使用中而不断地消耗掉,而基体则不会,刀头之所以能起切割的作用是因为其中含有金刚石,金刚4石作为目前最硬的物质,它在刀头中摩擦切割被加工对象.而金刚石颗粒则由金属包裹在刀头内部。在使用过程中,金属胎体与金刚石一起消耗,一般较理想的情况是金属胎体消耗较金刚石快,这样就既能保证刀头的锋利度又能确保刀头有较长的寿命。◆如图所示,中间部分是基体一般为Mn钢.外圈部分是刀头.1.2金刚石圆锯片切割的主要特点一般说来，金刚石圆锯片的工作环境比较恶劣，产品的主要用途是锯切石材，广泛应用于大理石、花岗石、陶瓷墙地砖及混凝土制品的切割，是石材、建材行业重要且广泛使用的加工工具。圆锯片切割具有操作方便、效率高、加工质量好等优点。但噪音较大，刀片刚性差。切割过程中锯片易产生振摆、跑偏，导致被切割工件的平行度差。锯机主轴难以承受较大的锯切力，使切割过程中产生摆动，而不能切出直线，尽管增加锯片厚度可以提高其刚性，但仍难以保证切片的平行度。另外，增加厚度不仅增加了锯片成本，而且使锯缝宽度增加而降低了出材率。外圆切割的线速度较高，可达50ｍ/ｓ，锯切深度受到锯片直径的限制，一般不超过直径的三分之一。目前，锯切深度一般不超过1米。1.3金刚石圆锯片的发展趋势总的来讲，国内外金刚石圆锯片的发展都有以下一些主要特点：生产高效优质锯片，开发锯片级专用金刚石；更加重视粉末、胎体与烧结工艺的研究；更加重视石材可锯性与锯切机理的研究；激光焊接锯片得到发展；发展超大尺寸的金刚石圆锯片。目前，金刚石圆锯片的应用越来越广泛，今后金刚石圆锯片的发展方向就是提高切割效率、锯片寿命、降低生产成本，此外还要做到环保。为了达到上述目的，就要在材料、结构、尺寸上进行改进。首先，从材料上讲，各个厂家更加重视基体、胎体配方的研究。力争在考虑经济性的基础上，做到提高锯片的寿命及效率。其典型代表是复合基金刚石圆锯片。复合基金刚石锯片采用低温电沉积合金胎体和金刚石镶嵌工艺，有效地解决了胎体5机械性能差及对金刚石把持力弱的问题。利用该技术工艺制备的胎体机械性能相当于用冶金方法制备的胎体，具有优良的抗弯强度并可根据各种石材特点，调整配方组成，使其具有适宜的硬度与韧性，适合金刚石的镶嵌固定。其次，从结构上讲，通过改变金刚石圆锯片的结构达到降低噪音、提高加工精度的目的。目前，研制开发低噪声锯片，大致遵循两条途径：一是改变基体结构,在基体上用激光加工特定沟槽，在沟槽中填入阻尼材料；二是将基体分成3层组合而成,中间层采用阻尼材料。据文献报道，世界上大型金刚石工具制造厂之一，芬兰的Levabtooy公司生产的低噪声锯片近期已开始供应世界上最大的混凝土制件生产商AddtekGroupCo。Levabtooy公司的低噪声锯片，采用德国的基体，在基体上有激光加工的环槽，环槽中填入阻尼材料。刀头设计成三明治形式。经检测，噪声强度可从100ｄＢ降至81～83ｄＢ。再次，在尺寸上，金刚石圆锯片直径越来越大，厚径比越来越小。目前，国外最大的金刚石圆锯片的直径已经达到了5m。通过对锯片进行整形、校正、应力处理、热处理等以达到最佳使用效果。1.4设计思路此次设计的是以金刚石锯片激光焊接机，而其应选用专业焊接机械装配是为了适应单品种，大批量焊接生产的需要专门设计制造的。而此焊接机要具有专业性强、产率高、控制系统先进、能很好的满足当前的手工钎焊所生产的不足。其中，焊机是焊接生产过程中的核心设备，它包括焊接电源、焊接控制箱、焊接机头、光路控制装置等。另外还要有一套完全的系统，诸如导电装置、焊剂输送与回收装置、坡口准备、焊缝清理与精整装置等等，它们又是焊接机械装备的从尾装置。初次之外还应有冷却系统、加热系统、基体和刀头的变位和加紧装置。2设计方案2.1金刚石圆锯片的结构及其特点圆锯片是用焊接的方法将扇形金刚石锯齿焊于钢制基体上而制成的，它是不连续的周边结构，如图1所示。常用的切板圆锯片，一般直径大于800mm，常用的有1600mm，1800mm和2000mm三种。6扇形金刚石锯齿是采用金属粉末冶金的方法制造而成，锯齿制造最主要的材料为金刚石和结合剂，结合剂是由若干种金属材料混合而成。金刚石的高温性能和它与金属的作用特点是产品制造所应注意的。金刚石在空气中缎烧，800℃开始减重，其重量损失随着温度的升高越来越大。在600-1000℃范围内，随着温度的升高，强度急剧下降，至12000℃时强度下降一半以上。为此，在选择齿与钢基体的焊接方法时，一定要严格控制焊接温度，以免损坏锯齿，降低使用寿命。2.2锯片的使用条件及焊接要求锯片切割是一种粗加工作业，在切割石材的过程中，石材对锯片的磨损主要有切割磨损和冲击磨损，锯片承受多次振动载荷的作用。由锯片的特点及锯片的使用条件决定了对焊接质量有较高的要求：由于焊后在使用过程中不允许锯片有掉齿现象，为了保证锯片承受多次振动载荷，锯齿和基体间要有足够的焊接牢度：锯齿焊后位置要正确，即锯齿离出基体表面的尺寸要对称；接时间要短，以免引起基体变形；焊接温度不能太高，因为高温除引起金刚石和结合剂氧化损坏锯齿外，还会引起基体表面局部变形、退火、晶粒增大，此外还产生焊接应力。因此对焊接的温度和时间均要严格控制。2.3焊接设备及辅助夹具本焊接设备采用高频感应加热设备，型号GP60-C2型。主要电气技术指标为:输入电压380V，50Hz，振荡频率200～300kHz，振荡功率不小于60kW，输出的7加热功率不小于51kW，连续可调。为了保证锯片装焊质量，提高效率，需设计和制作专用的高频感应圈和焊接夹具。2.3.1高频感应圈高频感应圈常做成两端带圆环且向上翘起，中间留窄缝的结构形式(图2)。感应圈采用外径为6、内径为04的空心紫铜管制成，其截面为圆形。感应圈后端部分亦为同样材料的紫铜管，外径为笋10，内径为如，既保证基体和锯齿加热迅速、均匀及效率高，焊接时管内通水冷却，又能将焊接产生的热带走，避免烧坏铜管。2.3.2焊接