3D药芯焊丝成型机设计

湘潭大学本科毕业设计说明书目录1第一章绪论&1-1任务分析与说明一，主要任务药芯焊丝辊轧成型机的设计及齿轮减速箱运动仿真二，主要内容1，药芯焊丝轧辊成型机的原理2，变速机构与成型机构的设计与仿真3，加粉装置的设计三，主要技术指标1，钢带进口速度：1V=12m/min(200mm/s),2，出口速度：2V=15.29m/min(255mm/s)；3，钢带规格：宽厚=160.3；4，成型焊丝直径：d=4mm；焊丝截面形状:O形搭接;5，变频调速电动机型号：YVP90L-4,eP=1.5kw,eI=3.8A,eT=10NM,min1500rnr6，工作寿命：10年，每年300个工作日，每天工作12个小时。四，预计达到的目标：1，拉丝工艺简单，生产速度高，表面质量好；2，有比较合理的价格和较低的使用成本；3，操作、使用方便，舒适性好；五，主要特色:1，拉丝工艺比轧丝工艺更简单，生产速度更高，成本更低。2，易损件拉丝模是标准件，有专业工厂可批量生产，价格大大低于轧辊。3，设备简单，使用、造价低，各主动轴由一台电动机拖动。&1-2方案分析与说明一，选题依据我国药芯焊丝的应用和生产从上世纪90年代快速起步，近年来都以20%-30%速度快速发展，到2001年国内市场消费总量已超过1.5-1.6万吨，2002年可望达2万吨左右，虽然其在焊材总量比例还仅占1.5%左右，但其增长潜力很大。业内人士预测其在焊材中的比重3-5年内年达到3-5万吨，8-10年内达湘潭大学本科毕业设计说明书目录2到8-10万吨，甚至更多。药芯焊丝属于焊材中的高技术领域，它涉及成套生产装备、相关制造工艺和药芯配方等三个方面。其中成套生产装备则是重要的基础硬件。由于它的特殊性和复杂性，国内过去一直未能自行制造。因而研制开发出国产药芯焊丝成套生产设备对于发展国产药芯焊丝产业及其重要。二，方案比较目前世界上制造焊丝的工艺有许多种，比较流行工艺方案：药芯焊丝有缝型冷轧带钢法拔模法连轧法轧拔法盘圆轧制法轧拔法无缝型钢管拔制法在线焊合法1，连轧法连轧法是指药芯焊丝从钢带到成品焊丝的全部加工过程都在一套连轧机组上完成，工艺过程如图1。图1连轧工艺示意图1）连轧法工艺特点：（a）药芯焊丝成型和减径完全在同一台机组上完成，因此工艺简洁，设备紧凑，占地面积小。（b）由于越细焊丝轧制困难，若不再拉拔工艺直接轧至1.2mm以下细焊丝比较困难，所以不宜用制造1.6mm以下细结果钢用药芯焊丝，比较适合制造粗径迎面堆焊用药芯焊丝。（c）焊丝的直径偏差、椭圆度、表面光洁度及焊丝挺度较差，因而送丝性能较差。（d）由于轧辊尺寸有限，因此生产效率远不如轧—拔法制造工艺高。（e）由于轧辊对材质和加工精度要求很高，本身又是易损件，因此设备、备件费用较高。（f）由于焊丝表面没有拉丝润滑剂残留物，所以其熔敷金属的扩散氢含量较低。2）连轧法结论。由于上述原因，近年国内外已经较少适用连轧法工艺生产结构钢和不锈钢湘潭大学本科毕业设计说明书目录3用细径焊丝，但在粗径堆焊焊丝的生产中则适用较多。2，轧—拔法轧—拔法是将焊丝的成型、加粉、合口工序仍放在轧丝机上完成，即可采用先轧，后拉的工艺。其工艺简图如下：图2轧—拔法工艺简图1)轧—拔法工艺的优点：（a）拉丝工艺比轧丝工艺简单，生产速度更快，成本更低，表面质量也更好。（b）由于拉丝机、拉丝模、润滑剂的改进，使得拉丝速度可以达12~14m/s，最快甚至可达25m/s。（c）易损部件是标准件，有专业工厂可以批量生产，价格大大低于轧辊，所以将焊丝的减径工序大部分放在拉丝机上来完成是合理的。2）被动式轧机生产线中的轧辊完全是被动的，轧制过程完全依靠作为动力的拉丝机来牵引。轧辊本身无动力驱动，由于被动轧辊之间转速可自协调不需要任何电气控制系统，所以比较简单。3）集中传动式轧机轧丝机的各垂直轧辊为主动辊，各主动辊采用电机拖动。传动系统可以采用一根长轴将动力依次分配到各机架，也可采用齿轮系统将动力分配到各机架。三，方案选取根据实际情况，本设计采用轧—拔法，采用集中式传动设计。以达到1，工艺简单，生产速度更快，成本更低；2，传动系统可以采用一根长轴将动力依次分配到各机架，并采用齿轮系统将动力分配到各机架。3，降低设备成本，管理方便。湘潭大学本科毕业设计说明书目录4第二章传动设计&2-1电机选择根据技术要求，选择电机为YVP90L-4，技术参数如下：kWP5.1I=3.8AmNT10rn=1500r/min&2-2传动方案分析因为从电机输出的功率有两个方向，一个方向由电机经过主轴传递到加粉装置，还有一个方向传递到轧辊，并且两个方向相互垂直。所以需要锥齿轮来进行垂直方向的功率传递，即经过轴将功率传递到加粉装置；另外一个方向由斜齿轮将功率传递到轧辊。通过技术要求可以算出，在出口处，转速n=600/9r/min；在电机处转速n=600r/min。可以算出总的传动比i=9。因为需要将功率传递到成型机构，所以变速箱里有2对齿轮只起传递作用，而不起变速作用。因此可以采用，锥齿轮处传动比i=3，第一对斜齿轮传动比i=3，其余斜齿轮的传动均为1。&2-3锥齿轮设计齿轮精度：机器为一般机器，速度不高，故选用8级精度（GB10095-88）材质：小齿轮40rC（调质），硬度280HBS；大齿轮45钢（调质），硬度240HBS。参数：小齿轮1Z=18大齿轮2Z=54α=20°模数m=3mmi=33tancot212ZZu97.1812-3-1按齿面接触强度设计32121)5.01(92.2uKTZdRRHE（1）确定公式内各数字1）试选载荷系数tK=1.62）计算小齿轮传递的扭矩。mmNnPT451151104.26005.1105.95105.953）由《机械设计》表10-7选取齿宽系数d=1，31R4）由表查得材料的弹性影响系数EZ=18921MPa湘潭大学本科毕业设计说明书目录55）由表查得小齿轮接触疲劳强度分别为MPaH6001lim，大齿轮的接触疲劳强度为MPaH5502lim6）计算应力循环次数)1012300(1600606011hjLnN=4.32×8102N=881044.131032.47)取接触疲劳寿命系数91.01HNK，93.02HNK8)计算接触疲劳许用应力取失效率为1%，安全系数为1，由公式得aaHNHMPMPSK54660091.01lim11aaHNHMPMPSK5.51155093.02lim22（2）计算1）试算小齿轮分度圆直径td1，代入H中较小的值。mmuKTZdRRHE93.443)31211(31104.26.15.5118.18992.2)5.01(92.23242321212）计算圆周速度v.smndvt/411.110006060093.44100060113)计算齿宽b。mmdbtd93.4493.44114)计算齿宽与齿高之比hb模数mmzdmtt496.21893.4411齿高mmmht61625.5496.225.225.2湘潭大学本科毕业设计说明书目录6861625.593.44hb5)计算载荷系数根据v=1.41m/s，8级精度，由图可以查得动载系数1.1VK锥齿轮1FHKK875.125.15.15.1eHFHKKK由表可查使用系数1AK动载系数0625.2875.111.11HHVAKKKKK6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，mmKKddtt898.486.10625.293.4433117）计算模数mmmzdm7165.218898.48112-3-2按齿根弯曲强度设计3221211)5.01(4FSaFaRRYYuzKTm（1）确定公式中的各个计算数值1）由图可查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限MPaFE5001，大齿轮的弯曲疲劳强度极限MPaFE38022）由图查得弯曲疲劳寿命系数85.01FNK，88.02FNK3）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由公式得MPaSKFEFNF57.3034.150085.0111MPaSKFEFNF857.2384.138088.02224）计算动载荷系数K0625.2875.111.11FFVAKKKKK5）查取齿形系数与应力校正系数。湘潭大学本科毕业设计说明书目录7锥齿轮的当量齿数03.19976.18cos18cos111ZZV25.170024.81cos54cos222ZZV由当量齿数可查得：85.21FaY54.11SaY13.22FaY845.12SaY6）计算大、小齿轮的1FSaFaYY并加以比较。01445.057.30354.185.2111FSaFaYY01645.0857.138845.113.2222FSaFaYY大齿轮的数值大，取大的数值。（2）设计计算mmYYuzKTmFSaFaRR8.201645.01018)315.01(31104.26025.241)5.01(43224322121由于齿面模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关。因此可以取由弯曲强度所算的模数2.8并就近圆整为3为标准值。因此，齿轮模数m=3181Z542Z2-3-3几何尺寸计算（1）计算分度圆直径mmmzd5418311mmmzd16254322（2）计算平均分度圆直径45)611(54)5.01(11RmddmmmmddRm135)611(162)5.01(22&2-4斜齿轮设计齿轮精度：机器为一般机器，速度不高，故选用8级精度（GB10095-88）材质：小齿轮40rC（调质），硬度280HBS；大齿轮45钢（调质），硬度240HBS。湘潭大学本科毕业设计说明书目录8由表查得小齿轮接触疲劳强度分别为MPaH6001lim，大齿轮的接触疲劳强度为MPaH5502lim参数：小齿轮齿数171Z，初选螺旋角16°，由电机输出的扭矩mmNT41102.72-4-1按齿面接触强度设计由公式可知：321112HEHdttZZuuTKd（1）确定公式内的各个数值1）试选6.1tK。2）由图所给定的区域，可以查到4.2HZ，218.189MPaZE3)由图查725.01a，82.02a。则545.182.0725.021aaa4）许用接触应力应力循环次数：1N=1.448108121048.03NN接触疲劳寿命系数：93.01HNK95.02HNK材料的许用应力：取S=1MPaSKHNH558160093.01lim11MPaSKHNH5.522155095.02lim22因为2.1067.112HH，所以MPaHHH25.54025.522558221（2）计算1）试算小齿轮分度圆直径td1，由计算公式得湘潭大学本科毕业设计说明书目录9mmZZuuTKdHEHdtt118.36)25.5408.1894.2(3)13(545.11102.76.121232432112）计算圆周速度。smndvt/378.0100060200118.36100060113)计算齿宽b及模数ntm。mmdbtd118.36118.3611mmzdmtnt0