鋼坯火焰清理機(jī)氧化皮、裂紋清理裝置設(shè)計【三維SW】
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摘 要
鋼坯清理廠目前所用的設(shè)備為老式的清理機(jī)，它是上世紀(jì)九十年代產(chǎn)品，設(shè)備老化，維修困難，加工零件精度低，加工范圍小，功能已很難適應(yīng)新的工藝及船用工件，所以改造時主要從以上幾方面考慮。經(jīng)過與工廠協(xié)商，在改造中主要解決這些問題，改裝割炬升降裝置，進(jìn)而適應(yīng)鋼坯廠大型鋼坯的加工。改造后應(yīng)達(dá)到通用性好，可進(jìn)行直線及任意曲線的清理，可配置任何形式的割炬。精度高，改造后的數(shù)控火焰清理機(jī)運(yùn)行精度、定位精度及轉(zhuǎn)角處精度均要得到保證。清理質(zhì)量好，清理機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，定位精度高。自動化程度高，切割全過程自動控制。數(shù)控系統(tǒng)功能齊全。
本論文的工作重點是數(shù)控火焰清理機(jī)機(jī)械本體的改造，通過對機(jī)械本體的不合理地方重新設(shè)計和計算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)應(yīng)用，完成了數(shù)控火焰清理機(jī)的改造，并且在實際中進(jìn)行了運(yùn)行和調(diào)試．本論文的工作及貢獻(xiàn)
主要有下面幾個方面；
1．進(jìn)行了機(jī)械方案設(shè)計、計算與分析，其主要內(nèi)容包括機(jī)械本體，傳動
系統(tǒng)及加裝的自動調(diào)高，和割炬升降裝置改裝等。。
2．對改造后的數(shù)控火焰切割機(jī)進(jìn)行了調(diào)試和運(yùn)行，參數(shù)設(shè)置，診斷分析
以及精度檢測?！?
關(guān)鍵詞：數(shù)控火焰清理機(jī)、改造、機(jī)械本體、電氣控制 加工
ABSTRACT
Billet cleaning plant equipment currently used to clean up the old machine, it is the nineties of last century products, equipment aging, maintenance difficulties, low precision machining parts, machining range of small, function has been difficult to adapt to the new technology and marine artifacts, so transformation of the above areas is a major consideration. After consultation with the factory, in the transformation
Mainly to solve these problems, the modified torch lifter, and then adapt to large-scale billet steel billet plant processing. After transformation, should reach common good, can be straight and clean up any curves that can be configured to any form of cutting torch. High precision CNC flame transformed cleaning machine running accuracy, positioning accuracy and precision of the corner have to be guaranteed. Clean-up of good quality, clean machine running smoothly, high positioning accuracy. High degree of automation, automatic control of the whole process of cutting. Numerical control system fully functional.
Focus of this paper is the numerical control flame cleaning machine mechanical body transformation, by mechanical body to re-design and unreasonable where technology computer numerical control, CNC flame cleaning machine to complete the transformation, and carried out in practice running and debugging . Work and contribution of this paper
There are the following aspects;
1. For the mechanical design, calculation and analysis, which mainly include mechanical body, transmission
System and the installation of the automatic increase, and other torch lifter conversion. .
2. After the transformation of CNC flame cutting machine debugging and running, parameter settings, diagnostic analysis
And the accuracy. '
Key words: CNC flame cleaning machine, transformation, mechanical body, the electrical control processing
引言
1.1概述
所謂鋼坯火焰清理就是利用高溫火焰的氣割和熔除作用將鋼坯表面缺陷燒除的工序。該工序能有效提高鋼材的軋制質(zhì)量。為了生產(chǎn)高質(zhì)量的優(yōu)質(zhì)鋼材提供了必要的保證。鋼坯火焰清理按工作溫度分為熱鋼坯火焰清理和冷鋼坯火焰清理；鋼坯火焰清理按操作方式分為手工作業(yè)和機(jī)械作業(yè)方式。其中實現(xiàn)機(jī)械作業(yè)的裝置稱火焰清理機(jī)，他是通過專門燒嘴將氧氣和煉焦煤氣進(jìn)行混合，燃燒火焰預(yù)熱連鑄鋼坯，然后利用高壓純氧流與鋼坯表面產(chǎn)生氧化反應(yīng)，對鋼坯火焰清理機(jī)需要采取機(jī)械作業(yè)方式，冷鋼坯火焰清理機(jī)即可采用手工作業(yè)方式，又可采用機(jī)械作業(yè)方式。冷鋼坯火焰清理即可采用手工作業(yè)方式，又可采用計息作業(yè)方式，但由于我國目前非常缺乏專門的火焰清理機(jī)的設(shè)計、制造研發(fā)能力，國內(nèi)鋼坯火焰清理主要采用手工作業(yè)冷鋼坯清理方式。
1.2 火焰清理機(jī)的發(fā)展概況
鋼坯火焰清理技術(shù)起源于美國，成熟于韓國，是全球冶金行業(yè)率先進(jìn)行批量化檢驗板坯皮下缺陷的先進(jìn)手段，目前正風(fēng)靡于世界冶金業(yè)。而隨著我國鋼鐵工業(yè)對鋼種質(zhì)量的需求進(jìn)一步提高，鋼坯的火焰表面清理技術(shù)顯得越來越重要，實踐證明利用火焰清理鋼坯缺陷，能有效地提高鋼材的軋制質(zhì)量。近幾年來國內(nèi)高度重視鋼坯火焰清理技術(shù)在國內(nèi)冶金業(yè)的應(yīng)用，如2006年寶鋼分公司煉鋼廠4號連鑄機(jī)工程配套改造項目：二煉剛火焰清理機(jī)技改工程熱負(fù)荷試車一次成功，順利投入運(yùn)行。改造后，二煉鋼火焰清理機(jī)清理鑄坯的最大寬度可從1450毫米增至1750毫米，年清理能力也將由60萬噸擴(kuò)大到120萬噸。又如2010年遷鋼公司板坯火焰清理機(jī)熱試成功，設(shè)計年處理板坯190萬噸，為該公司低成本生產(chǎn)高端高效產(chǎn)品，尤其是高品質(zhì)汽車板、加點板提供了技術(shù)保證，遷鋼成為國內(nèi)繼寶鋼之后第二家投入火焰清理機(jī)的企業(yè)。但該板坯火焰清理機(jī)主體設(shè)備均由日本KBK公司和美國L-TEC公司聯(lián)合設(shè)計制作。可見，國外鋼坯火焰清理技術(shù)現(xiàn)處于極度保密的狀態(tài)，國內(nèi)需要花費巨大的外匯來進(jìn)口國外的鋼坯火焰清理機(jī)的整機(jī)和關(guān)鍵核心部件，而且維修服務(wù)費用昂貴。
基于我國目前火焰清理機(jī)研發(fā)十分落后的局面，注定我國民族冶金企業(yè)必須走自主創(chuàng)新、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的道路，通過對鋼坯火焰清理機(jī)研發(fā)中的整體方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)分析、制造與裝配等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行校企聯(lián)合公關(guān)，我國才能夠較快較全面掌握鋼坯火焰清理技術(shù)，為我國冶金企業(yè)長期發(fā)展注入強(qiáng)勁的活力。因此，鋼坯火焰清理機(jī)的設(shè)計項目具有十分深遠(yuǎn)的現(xiàn)實意義和工程應(yīng)用價值
1.3 火焰清理機(jī)的特點
.1、能清理厚度大的鋼塊，最大可達(dá)1000mm。煉鋼廠產(chǎn)生的鋼坯鋼塊大小不等，清理鋼坯的方法也有很多種，例如人工清理勞動強(qiáng)度大、效率低，國產(chǎn)的人工清理工具——直簡式手動清理機(jī)在質(zhì)量及效率上對大厚度的鋼坯塊還不能勝任，鋼坯液壓清理效率雖高，但設(shè)備龐大，投資亦大，且對大件的鋼坯國內(nèi)外均無法采用手工清理，所以本文所論及的自動火焰清理機(jī)是目前國內(nèi)解決大厚度鋼坯清理的唯一途徑。
2、功能多。火焰清理機(jī)能在鐵軌上沿清理坑橫向走形及橫向清理，清理割噴嘴在伸臂的頭部，能和伸臂同時縱向移動進(jìn)行縱向清理，清理割炬還能根據(jù)鋼坯工件大小上下移動。而國內(nèi)現(xiàn)有的連鑄火焰清理機(jī)只能橫向清理和縱向運(yùn)行。
清理方式也可根據(jù)需要進(jìn)行電動或手動的切換。
清理速度可根據(jù)工件大小進(jìn)行調(diào)速。采用交流電動機(jī)，通過變頻控制方法達(dá)到清理速度能調(diào)節(jié)的目的
3、國產(chǎn)化。本火焰清理機(jī)以引進(jìn)設(shè)備作為基礎(chǔ)，在滿足其結(jié)構(gòu)功能的前提下，所有配件全部國產(chǎn)化。例如清理割炬，點火槍、電動機(jī)、各類減速機(jī)等標(biāo)準(zhǔn)件、力矩限制聯(lián)軸器、能源控制系統(tǒng)中的各種儀表及閥門等。
1.4火焰清理機(jī)清理裝置的主要結(jié)構(gòu)和功能
1橫向驅(qū)動裝置。電機(jī)通過擺線針輪減速機(jī)和渦輪減速機(jī)驅(qū)動車輪，使整臺小車帶動清理炬橫向走形或橫向清理，電動機(jī)通過變頻控制可調(diào)節(jié)橫向走形速度，即橫向清理速度。做做離合器手柄，可選擇電動或手動橫向走形方式。手動時用手柄通過錐齒輪‘、減速機(jī)、鏈條驅(qū)動替代電機(jī)驅(qū)動車輪。根據(jù)鋼坯厚度的需要，清理機(jī)速度最慢可達(dá)到30mm/min。傳動裝置減速比很大，i≈3450.
2向驅(qū)動裝置是驅(qū)動伸臂的裝置，伸臂是由驅(qū)動軸，從動軸及導(dǎo)向輪支撐的。電動機(jī)經(jīng)過減速機(jī)、齒輪和離合器此輪驅(qū)動傳動軸，使伸臂移動。也可操作離合器手柄用手動方式驅(qū)動鏈輪傳動驅(qū)動軸使伸臂作縱向移動
3臂及割炬上下移動裝置。伸臂的頭部有驅(qū)動部分有驅(qū)動部分能夾持清理炬，并通過渦輪蝸桿及齒輪齒條傳動裝置使清理炬上線移動。伸臂的候補(bǔ)裝有清理炬上線移動用的電機(jī)，經(jīng)過減速機(jī)和力矩限制連軸器及長軸傳給伸臂頭部的清理炬上線驅(qū)動裝置。上下移動距離視鋼坯厚度而定，一般清理炬噴嘴到被清理的鋼坯的距離為50mm~80mm
4理機(jī)距離和點火槍。清理噴嘴通過預(yù)熱焦?fàn)t煤氣，預(yù)熱氧氣在噴處混合，形成混合氣體火焰，清理用的氧氣通過噴嘴中心噴出進(jìn)行清理，管體及噴嘴均通水冷卻。為了能使清理炬點火，還裝置了點火槍，點火槍裝在割炬的管體上，通入的焦?fàn)t煤氣在混合部吸入空氣，混合氣體從點火槍燒嘴噴出明火，可以點燃清理機(jī)的火焰。
第二章 門式車架改造
門式車架要在原有的基礎(chǔ)上改單邊驅(qū)動為雙邊驅(qū)動，要在導(dǎo)軌上加裝齒輪齒條，車架右端加裝驅(qū)動箱，主副基座中各裝有驅(qū)動大車架運(yùn)行的齒輪箱和電機(jī)，電機(jī)中裝有編碼器以保證兩齒輪箱的同步運(yùn)行。兩個縱向及橫向驅(qū)動齒輪均采用行星減速齒輪以保證運(yùn)行精度。主副基座中各裝有兩個大滾輪，在前后、左右位置，用以支撐大車架并實現(xiàn)切割機(jī)的縱向運(yùn)動。導(dǎo)向滾輪各裝在裝有操縱臺的主基座中，這樣可以保證大車架沿縱向?qū)к夁\(yùn)行時精度。調(diào)整調(diào)整螺母，可以改變外滾輪與導(dǎo)軌的接觸點。并且內(nèi)滾輪安裝在偏心軸上，故可進(jìn)行調(diào)整。這樣，一旦導(dǎo)軌或?qū)驖L輪發(fā)生摩損，可自動補(bǔ)償，故保證了良好的導(dǎo)向精度
大車架構(gòu)成數(shù)控切割機(jī)的整體，它由前后橫梁、中間支撐及主副基座組成，為門式結(jié)構(gòu)，各部分均采用焊接結(jié)構(gòu)。大車架的前后橫梁采用矩形鋼材通過焊接而成形，中間支撐把前后橫梁連接在一起，使整體結(jié)構(gòu)具有很好的剛性，這樣可以保證切割機(jī)在裝有重力沖打部件時不會產(chǎn)生大的彈性變形。而且也可以使單割炬及三割炬溜板在沿橫向?qū)к夁\(yùn)行時，不會由于重心的改變而影響精度，從而保證數(shù)控切割機(jī)的精度。前后橫梁用螺栓與左副基座連接固定在一起，使整個大車架具有高的穩(wěn)定性。
2.1 誤差校驗
齒條具有加工容易、壽命長、傳動精度高等特點，所以本機(jī)縱橫向運(yùn)動采
用的齒條傳動系統(tǒng)未動，只在縱向?qū)к壧幱旨友b了一對，嚙合齒輪參數(shù)為模數(shù)m=l。齒數(shù)z=22。原減速器拆掉，選德國行星減速器，減速比為32。電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩為3．8Nm。割炬縱橫向電機(jī)的負(fù)荷是不同的，縱向電機(jī)負(fù)荷大，其最大靜轉(zhuǎn)矩T近似計算為： 。
T=Wμ d／2i
其中W為切割機(jī)總重量，μ為縱向?qū)к壔瑒屿o摩擦系數(shù)，d為嚙合齒輪直徑
(mm)，i為減速比。將W=5000kg，μ=0.15，d=22mm，i=32代入后。T=25．8kgmm，遠(yuǎn)小于320kgmm(查表得到)，這說明電機(jī)選擇是合理的。
機(jī)械部分均選用標(biāo)準(zhǔn)件可降低設(shè)備成本，但該運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實際脈沖
當(dāng)量為：
=πmZ／360i．
其中代入各數(shù)據(jù)計算可得=5．99×10-3mm，它與機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)中所提
供的脈沖當(dāng)量為0.01近似，但有誤差+4．01％。
2.2 強(qiáng)度校核
由于在機(jī)械本體改造時，原有的門式結(jié)構(gòu)大車架的橫梁上要加裝從動溜
板、并在橫梁兩端加裝2個鋼帶箱等部件，并改單邊驅(qū)動為雙邊驅(qū)動，就要
在車架右邊加裝驅(qū)動件。改裝前的車架由于采用單邊驅(qū)動系統(tǒng)，當(dāng)使用年限
超過十年以后，部件有些老化，經(jīng)過校核，就發(fā)現(xiàn)當(dāng)載荷力超過675000N時，
整個車架的強(qiáng)度就會不足。主驅(qū)動部件采用電機(jī)驅(qū)動，從動部件跟著主驅(qū)動
部件在導(dǎo)軌面上運(yùn)動。
個
最大扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力τmax=，其中T是扭矩，Wp是抗扭截面系數(shù)，
對于大車架，T=Fr×L，F(xiàn)r=fN=O.2×629×103=125．8×103(N)
橫粱L=6m，則T=Fr×L=125.8×103×6=754．8X103(Nm)
橫梁截面Wp=hb2，其中是系數(shù)，查表取=O．263，b×h=O．25mX0．7m
max=754．8×103/(0.263×0．252×O.7)=65．6Mmn/m2
而許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力[]=70．5MN/m2，雖未超出，但已很接近，所以強(qiáng)度不足。但經(jīng)過改造后，車架均勻受力，橫梁受力簡圖如下，橫梁主要受升降系統(tǒng)靜載荷力Po，若加裝兩個從動溜板，受靜載荷力P1，P2，兩端加裝鋼帶箱，正作用在兩個支點上，所以可以忽略。
由靜力平衡條件計算支反力計算支反力Ra，Rb，己知，Po=6000N，P1=
P2=2000N，則Ra×L=(L—L2)×P＋(L—L0)×Po+(L-L1)×P1，
RA×6=(6-3．4)×2000+(6-3)×6000+(6—2．6)×2000，RA=5000N
同理RB×L=L2×P2＋L0×P0＋L1×P1代入后艮=5000N
以梁的左端為坐標(biāo)原點，選坐標(biāo)系如圖3．4(b)，畫出剪力圖Q-X圖，
計算過程如下：
A點：Q=RA=5000N
l點：Q= RA –P1=5000—2000=3000N
0點：Q=RA－P1－P0=5000-2000-6000=-3000N
2點：Q=RA－P1－P0－P2=5000-2000-6000-2000=-5000N
B點：Q=RA－P1－P0－P2+RB=0
彎矩M(X)=Q(X)X，作出彎矩圖如圖3．4(c)，計算過程如下：
A點：M=0
1點：M=RA·Ll=13000Nm
0點：M= RA·Lo－P1(L0－L1)=14200Nm
2點：M= RA·L2,-P1(L2一L1)一P0(L2-L0)=13000Nm
B點：M=O
綜上所述，得出最大剪力Qmax=5000N，最大彎矩Mmax=14200Nm
強(qiáng)度校核：最大剪應(yīng)力max= =42．8KN／m'
最大正應(yīng)力max==14200/(O.25×0.72/6)=695．5KN／m2
已知許用[]=70．5MN/m2，[]=141MN/m2，所以強(qiáng)度校核合格。
第三章 升降系統(tǒng)及溜板改造
割炬升降系統(tǒng)的絲杠要更換，手動調(diào)高要改為自動調(diào)高系統(tǒng)，即可保證
在切割鋼板時，鋼板表面到割嘴之間的距離恒定，以保證切割質(zhì)量，由于所切割的鋼板表面不會完全與水平面平行，而且鋼板表面可能是彎曲的，對于不同厚度的鋼板，鋼板表面到割嘴之間的距離是不同的，因此為了保證切割質(zhì)量，須改為自動調(diào)高。割炬自動調(diào)高系統(tǒng)分為：電容式、弧壓式、機(jī)械式三種。電容式主要用于火焰和小型等離子系統(tǒng)、弧壓式主要用于較大型和水下等離子系統(tǒng)、機(jī)械式主要用于直線三割炬。本系統(tǒng)選擇電容自動調(diào)高系統(tǒng)，它的傳感電極被固定在支架上，傳感電極可沿割炬軸線方向上下手動調(diào)整，支架安裝在割炬上，電容自動調(diào)高工作以前，應(yīng)根據(jù)所切割鋼板的厚度調(diào)整好割嘴到鋼板表面之間的距離，傳感電極為環(huán)形電極，當(dāng)對工件進(jìn)行切割時，環(huán)形電極與其割炬割嘴四周的間隙應(yīng)盡可能均勻。
前橫梁上裝有橫向運(yùn)動導(dǎo)軌及驅(qū)動齒條，在前橫梁左右端還加裝有鋼帶裝置，為了克服鋼帶自身重量，前橫梁中間部分裝有支撐鋼帶用的滾輪，鋼帶位于前橫梁前端。當(dāng)驅(qū)動溜板通過齒輪齒條驅(qū)動沿橫梁導(dǎo)軌運(yùn)行時，其他從動溜板通過對鋼帶的不同夾緊方式實現(xiàn)鏡向及同向運(yùn)動。
驅(qū)動電氣柜裝在后橫梁上，此外中央集氣管路及軟管、電纜的支架也安裝在后橫梁上，各種軟管及電纜線被放置在后橫梁上的保護(hù)槽中。
3.1絲杠選取
已知平均工作載荷Fm=2800N，絲杠工作長度L=O．3m，平均轉(zhuǎn)速na=120r／min，使用壽命La’=14400h，絲杠材料CrWMn鋼，滾道硬度為58～62HRC。
3.1.1 計算額定動載荷Ca’(單位N)
Ca’=KPKBKm
查表Kp=1.2，KH =1.0，KA =1．1(數(shù)控切割機(jī)的精度等級取E級)
Ca’=1．2×1.O×1.1×2800X×≈17352(N)
3.1.2 根據(jù)額定動載荷選擇滾珠絲杠副的相應(yīng)參數(shù)
依據(jù)Ca≥Ca’的原則，選擇漢江機(jī)床廠的滾珠絲杠副FC1B-25×5-5-E2
規(guī)格尺寸為Ca=17456N；Do=25m；p=5mm；v=3o2’；db=3．175mm
計算其余參數(shù)：螺紋滾道半徑R=O．52db=O.52×3.175=1.651mm
偏心距e=(R一)sin45o=0.707×(1.651一)=0.0449mm=4．49x10-2m
絲杠內(nèi)徑dl=Do+2e--2R=25+2×4.49×10-2-2×1.651=21.79mm
3.1.3 驗算穩(wěn)定性
臨界載荷Fer=（取μ=1） (3—1)
式3-1中：絲杠材料彈性模量E=206X×109P．(絲杠材料為鋼)
絲杠危險截面的軸慣性矩Ia==1.106×10-8m4
Fer=（π2×206×109×1.106×10-8）/（1×0.3）2≈374775N
S==134，[s]=2·5～4，所以S>[s]，因此絲杠工作安全
3.1.4 驗算剛度
導(dǎo)程的等米變形量△L=±± (3—2)
式3—2中：絲杠截面積A=≈0.37×l0－3 m2
絲杠切變模量G=83．3×109Po(查表)
轉(zhuǎn)矩T=Fm(w+)(摩擦系數(shù)取0.0025，=8’40”)
T=2800×25/2×10-3 ×tan(302+8’40”)----1．94N·m
絲杠的極慣性矩Jc= 2.212×10-8m4
△L=+≈.7.58×10
查表數(shù)控機(jī)床取E級精度，任意300m內(nèi)導(dǎo)程公差為15μm，每米公差
為50×10-6>△L，所以剛度驗算合格
3.1.4 驗算效率
==95.4％>90％符合要求。
3.2 傳動系統(tǒng)改造及分析
傳動系統(tǒng)包括：縱向齒輪箱、橫向齒輪箱、單割炬升降齒輪箱等．
3.2.1 縱橫向齒輪箱設(shè)計及分析
縱橫向齒輪箱均采用行星減速齒輪以保證運(yùn)行精度。由于采用結(jié)構(gòu)小巧的行星減速齒輪箱，故縱橫向驅(qū)動部件結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，體積小，結(jié)構(gòu)簡單，可承受較大的軸向及徑向載荷．驅(qū)動電機(jī)安裝在行星減速齒輪箱的適配板上。驅(qū)動齒輪安裝在行星減速齒輪箱的輸出軸上，驅(qū)動齒輪與齒條嚙合后便可由電機(jī)通過減速齒輪箱最終經(jīng)輸出齒輪實現(xiàn)縱橫向運(yùn)行。
縱橫向齒輪箱與箱體及橫向溜板的固定?？v向齒輪箱通過壓縮彈簧與箱體連接。橫向齒輪箱是通過蝶形彈簧與橫向溜板拉緊。這樣，縱橫向齒輪箱輸出齒輪與齒條的嚙合可保證無間隙，并可自動補(bǔ)償齒輪齒條磨損產(chǎn)生的間隙，從而保證整機(jī)運(yùn)行精度。
3.2.2 減速機(jī)選取
根據(jù)反向間隙等精度標(biāo)準(zhǔn)選擇減速機(jī)的類型為PLE80-32：
適配電動機(jī)的的額定輸出扭矩乘上減速機(jī)減速比后得出減速機(jī)輸出扭矩，該扭矩應(yīng)小于或等于減速機(jī)額定輸出扭矩，則本機(jī)額定輸出扭矩為120Nm；即1．3Nm×32=41．6Nm<120Nm。
電機(jī)的最高輸入轉(zhuǎn)速要小于減速機(jī)的最大輸入轉(zhuǎn)速，本機(jī)選最大輸入速
度60OOr/min；即5000r/min<6000r/min。
本機(jī)選最大徑向和軸向力950N和1200N，重量為2．6kg，轉(zhuǎn)動慣量為0.39kgcmz，額定輸入速度4500r/min，最大輸入速度4500r/min，滿載效率94％。3．3系統(tǒng)分析
剛度及抗振性分析
數(shù)控機(jī)床要在高速和重負(fù)荷條件下工作，為了滿足數(shù)控機(jī)床加工的高生產(chǎn)率、高速度、高可靠性和高自動化程度的要求，與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床應(yīng)具有更高的靜剛度、動剛度和抗振性。
截面慣性矩本機(jī)床的重點受力部位為門式車架橫梁和基座，如門式車架橫梁的截面慣性抗彎矩相對值可取3333／4.17(cm4)，截面慣性抗扭矩相對值可取680/0.43(cm4．)；靜態(tài)時抗彎剛度相對值0.85，單位重力剛度相對值0．75，抗彎剛度相對值17，單位重力剮度相對值14．6；動態(tài)時抗彎剛度相對值2．8～3．0，抗扭剛度相對值11．7。
強(qiáng)迫振動機(jī)床強(qiáng)迫振動的振源有高速運(yùn)動部件的動態(tài)不平衡力、
往復(fù)運(yùn)動件的換向沖擊力等，機(jī)床結(jié)構(gòu)抵抗強(qiáng)迫振動的能力，可用動剛度Kd或動柔度Sd來表征，如式3-3，機(jī)床結(jié)構(gòu)的動態(tài)剛度可以通過激振試驗來確定，并且繪制成復(fù)平面上的幅相圖
本設(shè)計確定改造后的火焰清理機(jī)的機(jī)械部分，包括機(jī)械本體，傳動系統(tǒng)及加裝的自動調(diào)高，自動點火和割炬升降裝置。機(jī)械部分大部分未動，只對一些必需件進(jìn)行改造。機(jī)械部分是實現(xiàn)加工的本體，并會直接影響到工件的加工精度。本系統(tǒng)選用的德國NEUGART行星減速器在輸出扭矩、噪音、效率、徑向和軸向受力、壽命和反向間隙等多項關(guān)鍵指標(biāo)均處于領(lǐng)先地位，同時齒輪齒條、滾珠絲杠等部件的選擇亦使整機(jī)水平有所提高。
第四章 課題總結(jié)與展望
本文設(shè)計的自動火焰清理機(jī)是用氧氣和符合要求的可燃?xì)怏w火焰廢噴射鋼坯表面去除氧化皮的設(shè)備。經(jīng)過幾個月的集體努力，獲得了一些成果和結(jié)論。我們求得了曲柄連桿翻版機(jī)構(gòu)中各個桿件載荷和直徑的大小、曲柄翻轉(zhuǎn)過程角度的變化。輥道傳送得出了齒輪機(jī)構(gòu)傳動具有傳遞功率范圍大、傳動效率高、傳動比準(zhǔn)確、使用壽命長、工作可靠等優(yōu)點。清理機(jī)中得出刮板可以自由地繞銷軸做順時針旋轉(zhuǎn)而使下端抬起，從而將切屑留在原地，使得切屑只可以向排屑機(jī)前面排出。整體時間和空間上，各部分裝配到一起去的時候應(yīng)該注意相互之間怎樣配合。
隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，鋼坯的作用越來越大。需要加工鋼坯兩面的地方越來越多。鋼坯火焰清理機(jī)的出現(xiàn)使得工作效率提高幾個等級，出現(xiàn)的人身安全事故也成倍的減少。為了滿足生產(chǎn)需求我們小組做此設(shè)計來解決清理氧化皮問題，這是為了生產(chǎn)力的提高，為了解決實際問題才結(jié)的此題目。鋼坯火焰清理的需求再將來的鋼坯運(yùn)用中有很大的好處。在不久的將來，此設(shè)計所說的方案定會在實習(xí)生產(chǎn)中大量的運(yùn)用。
第五章 參考文獻(xiàn)
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致謝
在這個畢業(yè)設(shè)計結(jié)束之際，大學(xué)生活也隨著它走向完結(jié)。在幾個月的設(shè)計時間里，我學(xué)到的東西是原本相同時間里面學(xué)到的幾倍。它讓我懂得怎樣查找和運(yùn)用資料、怎樣去解決一個問題、怎樣與搭檔合作、怎樣去探討那些未知的事物以及其它學(xué)到的很多方面。有其各種細(xì)微處更加應(yīng)該注意，往往都是細(xì)節(jié)出現(xiàn)錯誤影響總體上的運(yùn)作。通過用Solidworks畫三維圖后，對軟件的運(yùn)用更加熟練。
這次畢業(yè)設(shè)計歷時4個月時間, 雖然每學(xué)期都安排了課程設(shè)計或者實習(xí)，但是沒有一次像這樣的課程設(shè)計能與此次相比，設(shè)計時間長，而且是一人一個課題要求更為嚴(yán)格，任務(wù)更加繁多、細(xì)致、要求更加嚴(yán)格、設(shè)計要求的獨立性更加高。要我們充分利用在校期間所學(xué)的課程的專業(yè)知識理解、掌握和實際運(yùn)用的靈活度。在對設(shè)計的態(tài)度上的態(tài)度上是認(rèn)真的積極的。通過近一學(xué)期畢業(yè)設(shè)計的學(xué)習(xí)，給我最深的感受就是我的設(shè)計思維得到了很大的鍛煉與提高。作為一名設(shè)計人員要設(shè)計出有創(chuàng)意而功能齊全的產(chǎn)品，就必須做一個生活的有心人。多留心觀察思考我們身邊的每一個機(jī)械產(chǎn)品，只有這樣感性認(rèn)識豐富了，才能使我們的設(shè)計思路具有創(chuàng)造性。通過本次設(shè)計我學(xué)到的不僅僅是超環(huán)面行星蝸桿傳動這單一方面的了解，讓我熟悉了設(shè)計的各個方面的流程，學(xué)會了把自己大學(xué)四年所學(xué)的知識運(yùn)用到實際工作中的方法。從以前感覺學(xué)的許多科目沒有實際意義，到現(xiàn)在覺得以前的專業(yè)知識不夠扎實，給自己的設(shè)計過程帶來了很大的麻煩。這次畢業(yè)設(shè)計培養(yǎng)了自己的綜合能力、自學(xué)能力，從而適應(yīng)未來社會的需要與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展需要。培養(yǎng)了自己綜合的、靈活的運(yùn)用的發(fā)揮所學(xué)的知識。
感謝這個畢業(yè)設(shè)計給我?guī)椭募胰?、老師、同學(xué)、學(xué)長，是他們無私的幫助讓我的畢業(yè)設(shè)計得以順利完成。
在這里我要特別感謝我們的導(dǎo)師胡自化老師對我們的悉心指導(dǎo)，在百忙之中抽出時間來幫我們解決問題。胡老師給我們提供的資料使得我們的畢業(yè)設(shè)計更加完善。我覺得通過此次畢業(yè)設(shè)計，讓我懂得怎樣設(shè)計一個產(chǎn)品，培養(yǎng)了我的一種設(shè)計思維，給我以后的工作和學(xué)習(xí)中提供了一個模板。
附錄一 英文翻譯原文
鋼坯火焰清理機(jī)氧化皮、裂紋清理
鋼板從鋼鐵廠經(jīng)過一系列的中間環(huán)節(jié)到達(dá)切割車間，在這段時間里，鋼板表面難免產(chǎn)生一層氧化皮。再者，鋼板在軋制過程中也產(chǎn)生一層氧化皮附著在鋼板表面。這些氧化皮熔點高，不容易燃燒和熔化，增加了預(yù)熱時間，降低了切割速度；同時經(jīng)過加熱，氧化皮四處飛濺，極易對割嘴造成堵塞，降低了割嘴的使用壽命。所以，在切割前，很有必要對鋼板表面進(jìn)行除銹預(yù)處理。常用的方法是拋丸除銹，之后噴漆防銹。即將細(xì)小鐵砂用噴丸機(jī)噴向鋼板表面，靠鐵砂對鋼板的沖擊力除去氧化皮，再噴上阻燃、導(dǎo)電性好的防銹漆。鋼板切割之前的除銹噴漆預(yù)處理已成為金屬結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中一個不可缺少的環(huán)節(jié)。
在實際生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會產(chǎn)生這樣或那樣的質(zhì)量問題，一般有如下幾種缺陷：邊緣缺陷，切割斷面缺陷，掛渣、裂紋等。而造成質(zhì)量事故的原因很多，如果氧氣純度保證正常，設(shè)備運(yùn)行正常，那么造成火焰切割質(zhì)量缺陷的原因主要表現(xiàn)在如下幾個方面：割炬、割嘴、鋼材本身質(zhì)量、鋼板材質(zhì)。
1．上邊緣切割質(zhì)量缺陷
這是由于熔化而造成的質(zhì)量缺陷。
（1） 上邊緣塌邊
現(xiàn)象：邊緣熔化過快，造成圓角塌邊。
原因：
① 切割速度太慢，預(yù)熱火焰太強(qiáng)；
② 割嘴與工件之間的高度太高或太低；使用的割嘴號太大，火焰中的氧氣過剩。
（2）水滴狀熔豆串
現(xiàn)象：在切割的上邊緣形成一串水滴狀的熔豆。
原因：
① 鋼板表面銹蝕或有氧化皮；
割嘴與鋼板之間的高度太小，預(yù)熱火焰太強(qiáng)；
③ 割嘴與鋼板之間的高度太大。
（3）上邊緣塌邊并呈現(xiàn)房檐狀
現(xiàn)象：在切口上邊緣，形成房檐狀的凸出塌邊。
原因：
① 預(yù)熱火焰太強(qiáng)；
② 割嘴與鋼板之間的高度太低；
③ 切割速度太慢；割嘴與工件之間的高度太大，使用的割嘴號偏大，預(yù)熱火焰中氧氣過剩。
（4）切割斷面的上邊緣有掛渣
現(xiàn)象：切口上邊緣凹陷并有掛渣。
原因：
① 割嘴與工件之間的高度太大，切割氧壓力太高；
② 預(yù)熱火焰太強(qiáng)。
2．切割斷面凹凸不平，即平面度差
（1）切割斷面上邊緣下方，有凹形缺陷現(xiàn)象：在接受切割斷面上邊緣處有凹陷，同時上邊緣有不同程度的熔化塌邊。
原因：
① 切割氧壓力太高；
② 割嘴與工件之間的高度太大；割嘴有雜物堵塞，使風(fēng)線受到干擾變形。
（2）割縫從上向下收縮
現(xiàn)象：割縫上寬下窄。
原因：
① 切割速度太快；
② 割嘴與工件之間的高度太大，割嘴有雜物堵塞，使風(fēng)線受到干擾變形。
（3）割縫上窄下寬
現(xiàn)象：割縫上窄下寬，成喇叭狀。
原因：
① 切割速度太快，切割氧壓力太高；
② 割嘴號偏大，使切割氧流量太大；
③ 割嘴與工件之間的高度太大；
（4）切割斷面凹陷
現(xiàn)象：在整個切割斷面上，尤其中間部位有凹陷。
原因：
① 切割速度太快；
② 使用的割嘴太小，切割壓力太低，割嘴堵塞或損壞；
③ 切割氧壓力過高，風(fēng)線受阻變壞。
（5）切割斷面呈現(xiàn)出大的波紋形狀
現(xiàn)象：切割斷面凸凹不平，呈現(xiàn)較大的波紋形狀。
原因：
① 切割速度太快；
② 切割氧壓力太低，割嘴堵塞或損壞，使風(fēng)線變壞；
③ 使用的割嘴號太大。
（6）切口垂直方向的角度偏差
現(xiàn)象：切口不垂直，出現(xiàn)斜角。
原因：
① 割炬與工件面不垂直；
② 風(fēng)線不正。
（7）切口下邊緣成圓角
現(xiàn)象：切口下邊緣有不同程度的熔化，成圓角狀。
原因：
① 割嘴堵塞或者損壞，使風(fēng)線變壞；
② 切割速度太快，切割氧壓力太高。
（8）切口下部凹陷且下邊緣成圓角
現(xiàn)象：接近下邊緣處凹陷并且下邊緣熔化成圓角。
原因：
切割速度太快，割嘴堵塞或者損壞，風(fēng)線受阻變壞。
3．切割斷面的粗糙度缺陷 切割斷面的粗糙度直接影響后續(xù)工序的加工質(zhì)量，切斷面的粗糙度與割紋的超前量及其深度有關(guān)。
（1）切割斷面后拖量過大
現(xiàn)象：切割斷面割紋向后偏移很大，同時隨著偏移量的大小而出現(xiàn)不同程度的凹陷。
原因：
① 切割速度太快；
② 使用的割嘴太小，切割氧流量太小，切割氧壓力太低；
③ 割嘴與工件的高度太大。
（2）在切割斷面上半部分，出現(xiàn)割紋超前量
現(xiàn)象：在接近上邊緣處，形成一定程度的割紋超前量。
原因：
① 割炬與切割方向不垂直，割嘴堵塞或損壞；
② 風(fēng)線受阻變壞；
現(xiàn)象：在靠近切割斷面下邊緣處出現(xiàn)割紋超前量太大。
原因：
① 割嘴堵塞或損壞，風(fēng)線受阻變壞；
② 割炬不垂直或割嘴有問題，使風(fēng)線不正、傾斜。
4．掛渣 在切割斷面上或下邊緣產(chǎn)生難以清除的掛渣。
（1）下邊緣掛渣
現(xiàn)象：在切割斷面的下邊緣產(chǎn)生連續(xù)的掛渣。
原因：
① 切割速度太快或太慢，使用的割嘴號太小，切割氧壓力太低；
② 預(yù)熱火焰中燃?xì)膺^剩，鋼板表面有氧化皮銹蝕或不干凈；
③ 割嘴與工件之間的高度太大，預(yù)熱火焰太強(qiáng)。
（2）切割斷面上產(chǎn)生掛渣
現(xiàn)象：在切割斷面上有掛渣，尤其在下半部分有掛渣。
原因：
合金成份含量太高。
5．裂紋
現(xiàn)象：在切割斷面上出現(xiàn)可見裂紋，或在切割斷面附近的內(nèi)部出現(xiàn)脈動裂紋，或只是在橫斷面上可見到裂紋。
原因：
含碳量或含合金成份太高，采用預(yù)熱切割法時，工件預(yù)熱溫度不夠，工件冷卻時間太快，材料冷作硬化。
附錄2：英文技術(shù)資料及中文翻譯
Billet flame cleaning machine oxide skin, crack cleaning device design
From steel plate through a series of intermediate link reach incision workshop, during this period, the steel plate surface unavoidably produce a layer of oxide skin. Moreover, steel rolling process also produce in a layer of oxide skin attached to the steel plate surface. These oxide skin melting point, not easy high combustion and melting, increased preheating time, reduced the cutting speed; Meanwhile, after heating, oxide skin around the splash and extremely easily to cut caused jams, reduces the lips mouth using life. Cut So, in is necessary before cutting for steel surface derusting pretreatment.
Commonly used method is peen-forming derusting, after painting antirust. Upcoming shot peening machine with tiny iron ore, steel surfaces by soar into the impact of the of the steel iron ore remove oxide skin, spray flame retardant and electric conductivity good antirust paint.
Steel cutting the derusting spray-paint preprocessing before production of metal structure has become an indispensable tache.
In the actual production process, often have this or that kind of quality problem, generally has the following several defects: edge defects, cutting section defects, hang slag, crack, etc. The causes of the accident caused by quality, if oxygen purity guarantee many normal, in normal operation, then the flame cutting quality defects caused by reason mainly lie in the following aspects: cutting torch, cut the mouth, steel, steel material quality of itself.
1. The upper edge cutting quality defects
This is because the quality defect caused by the melting.
(1) on edge collapse edge
Phenomenon: melting too fast, causing rounded edge collapse edge.
Reason:
(1) the cutting speed too slow, preheat flame strong;
(2) the mouth and workpiece cut between highly too much or too little; The use of mouth number too big, cut the oxygen excess. Flame
(2) water droplets shape molten bean string (see chart 9-9)
Phenomenon: in cutting the upper edge of the form a string of water droplets form of melting beans.
Reason:
(1) the steel plate surface corrosion or have oxide skin;
(2) the steel mouth and cut between too high too small, preheat flame;
(3) the steel mouth and cut between highly too big.
(3) the upper edge of the present FangYan shape and collapse edge (see chart 9-10)
Phenomenon: in the upper edge of the FangYan incision, forming the bulge (collapse edge.
Reason:
(1) the preheating flame strong;
(2) the steel mouth and cut between highly too low;
(3) cutting speed too slow; Cut the height of mouth and between parts, the use of cut too large, too large, the mouth overcapacity. Oxygen in the preheated flame
(4) cutting section has hang the upper edge of the slag (see chart 9-11)
Phenomenon: cut on the edge sag and hangs slag.
Reason:
(1) the mouth and workpiece cut between highly too big, cut oxygen pressure is too high;
(2) the preheating flame is too strong.
2. Cutting section is uneven, namely flatness poor
(1) cutting edge on the cross, has sunken shape defects below (see chart 9-12) phenomenon: in accepting the edge cutting sections have cave, meanwhile the upper edge of the different levels of melting collapse edge.
Reason:
(1) cut oxygen pressure is too high;
(2) the mouth and workpiece cut between highly too big; Cut the mouth had sundry jams, make the wind line interference deformation.
(2) cut from top down contraction joints (see chart 9-13)
Phenomenon: cut to sew up wide below narrow.
Reason:
(1) cut too fast;
(2) the mouth and workpiece cut between highly too big, cut the mouth had sundry jams, make the wind line interference deformation.
(3) cut to sew up the narrow below wide (see chart 9-14)
Phenomenon: cut with narrow width, sewn into horn shape.
Reason:
(1) the cutting speed too fast, cutting oxygen pressure is too high;
(2), cut too large, the mouth that cutting oxygen flow too big;
(3) the mouth and workpiece cut between highly too big;
(4) cutting section sag (see chart 9-15)
Phenomenon: in the whole cutting section, especially have sunken intermediate place.
Reason:
(1) cut too fast;
(2) the use of mouth is too small, cutting pressure cut is too low, cut congestion or damage; mouth
(3) cutting too high, the wind line oxygen pressure thwarted worse.
(5) cutting sections show big corrugated shape (see chart 9-16)
Phenomenon: cutting section bumpy, appear larger corrugated shape.
Reason:
(1) cut too fast;
(2) the cutting oxygen pressure is too low, the mouth jam or damage, cut to the wind line deteriorate;
(3) the mouth, use cut is too big.
(6) incision of perpendicular direction Angle deviation (see chart 9-17)
Phenomenon: incision not vertical, appear bevel.
Reason:
(1) the torch with workpiece surface will not cut vertical;
(2) the wind line is not right.
(7) incision into round the lower edge (see chart 9-18)
Phenomenon: incision had different degrees of the lower edge of the melt into round shape.
Reason:
(1) mouth jam or damage, cut to the wind line deteriorate;
(2) the cutting speed too fast, cutting oxygen pressure is too high.
(8) incision under the lower sag and into rounded edge (see chart 9-19)
Phenomenon: close to lower edge sag under melting into fillet and edge.
Reason:
Cutting too fast, mouth jam or damage, cut the line go bad. Blocked
3. Cutting sections of roughness defects of cutting section directly influences the follow-up process roughness machining quality, the roughness and cut off the depth and volume of advanced tattoo concerned.
(1) after cutting section dragged dimension (FIG 9-20)
Phenomenon: cutting section cut grain backward migration is very big, at the same time as the size of the offset and appear different levels of depression.
Reason:
(1) cut too fast;
(2) the use of cut is too small, and cutting oxygen flow mouth too low, cutting oxygen pressure;
(3) the height of mouth and workpiece cut is too big.
(2) in the first half part, cutting sections appear cut lines leading quantity (see chart 9-21)
Phenomenon: the edge in close, forming a certain degree of cut lines leading quantity.
Reason:
(1) the torch and cutting direction not cut, cut congestion or vertical mouth damage;
(2) the wind line thwarted deteriorate;
Phenomenon: near the lower edge cutting sections appear cut lines leading quantity too big.
Reason:
(1) mouth jam or
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