單面木工壓刨床的設(shè)計（含6張CAD圖紙）,單面,木工,刨床,設(shè)計,CAD,圖紙 單面木工壓刨床的設(shè)計 摘 要 18世紀(jì)以來，近代木工機(jī)械的出現(xiàn)使對木材的加工和處理速度大大提升。在最初的設(shè)計中，木工刨床的機(jī)構(gòu)大都是使用木材加工而成，其不足之處主要是由于加工硬度的不達(dá)標(biāo)致使母機(jī)的壽命降低，同時機(jī)器的震動導(dǎo)致的精度下降使工件的合格率一直達(dá)不到人們的利益需求。在19世紀(jì)以后，木工機(jī)床的基本構(gòu)造和母機(jī)的零件材料已經(jīng)達(dá)到了人們的工業(yè)化生產(chǎn)的需求。木工機(jī)床的發(fā)展也跟隨著時代的潮流，也裝配上計算機(jī)和數(shù)控系統(tǒng)，時代的痕跡在機(jī)床上發(fā)揮的淋漓盡致。 充分使用計算機(jī)，使用刨床加工各種各樣的板材，木材的加工和其他材料的加工存在一定差異，所以加工參數(shù)以及加工方法都會與金屬加工機(jī)床極大，人工計算一些大批次的加工工作時，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如采用計算機(jī)更加準(zhǔn)確精準(zhǔn)。但是，針對小批次小批量的加工時，采用數(shù)控加工的使用價格就比較低。因此，在類似家庭工坊里使用的還是本課題使用的簡單刨床，加工類型的限制少、加工容易，適合小批次加工。 單面木工壓刨床的結(jié)構(gòu)簡單，加工速度穩(wěn)定，在木材加工行業(yè)是不可或缺的一部分。我國近代以來生產(chǎn)制造了多種型號的單面木工壓刨床，其中的優(yōu)秀作品時M106A型單面木工壓刨床。方材和板材可以使用本刨床獲得所需求的厚度和光潔的表面。 關(guān)鍵詞：木工機(jī)床；單面壓刨床；工業(yè)化生產(chǎn) Abstract Since the 18th century, the emergence of modern woodworking machinery has greatly improved the processing and processing speed of wood. In the initial design, the mechanism of woodworking planer is mostly made of wood. The main disadvantage is that the service life of the master machine is reduced because the processing hardness is not up to the standard. At the same time, the accuracy is reduced due to the vibration of the machine, so that the qualified rate of the workpiece can not meet the interest demand of people. After the 19th century, the basic structure of woodworking machine tools and the parts and materials of the master machine have reached the needs of people's industrial production. With the development of woodworking machine tools, along with the trend of the times, they are also equipped with computers and numerical control systems, and the traces of the times are vividly displayed on the machine tools. Make full use of computer, use planer to process all kinds of plates, there are certain differences between wood processing and other materials processing, so processing parameters and processing methods will be great with metal processing machine tools. When calculating some large batches of processing work manually, it is far from more accurate and accurate than using computer. However, for small batch and small batch processing, the use price of CNC processing is relatively low. Therefore, the simple planer used in the similar family workshops is the same as the one used in this project, which is suitable for small batch processing. The single-sided woodworking press is an indispensable part of the wood processing industry because of its simple structure and stable processing speed. Since modern times, China has produced a variety of single-sided woodworking press, among which m106a single-sided woodworking press is the best one. Square materials and plates can use this planer to obtain the required thickness and smooth surface. Key words: Woodworking machine tools; single-sided planer; industrial production I 目 錄 摘 要 I Abstract II 引 言 1 1、緒論 2 1.1 木工機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.2 課題的提出及研究意義 3 1.3 課題的主要內(nèi)容 4 1.3.1總體方案的設(shè)計 4 1.3.2傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算 4 2、 木工刨床的原理 5 2.1 刨削成型機(jī)理 5 2.1.1 木材切削的特異性 5 2.1.2 刨削原理及其表面質(zhì)量的影響因素 5 2.2 單面刨床的結(jié)構(gòu)原理 6 2.3 刨床的技術(shù)特性 8 2.4 本章小結(jié) 8 3、 單面壓刨床的總體方案設(shè)計 9 3.1 單面壓刨床的基礎(chǔ)參數(shù) 9 3.2 單面壓刨床的原理和總體設(shè)計 9 3.3 主要技術(shù)的實現(xiàn) 10 3.3.1 單面刨床送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 10 3.3.2 工作臺的設(shè)計與實現(xiàn) 11 3.4 本章小結(jié) 12 4、 機(jī)械設(shè)計裝置的設(shè)計 13 4.1 電動機(jī)的選擇 13 4.2 機(jī)械傳動的總體設(shè)計計算 13 4.3 帶傳動的設(shè)計計算 15 4.5 本章小結(jié) 16 結(jié) 論 17 參考文獻(xiàn) 18 后 記 19 III 引 言 在十八世紀(jì)的尾聲之處，在英國誕生了近代木工機(jī)械。英國工程師本瑟姆是其中最閃耀的發(fā)明家，因此，“木工機(jī)床之父”也就成為了獨屬于他的光榮稱號。自1791年開始，本瑟姆發(fā)明了平刨床。當(dāng)然，受時代所限制，大多機(jī)床采用了木制結(jié)構(gòu)作主體，僅僅使用金屬制造刀具和軸承。雖然存在種種不合理的設(shè)計方法和結(jié)構(gòu)，但還是拉動了手工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。1802年時，一個叫做布拉馬的英國人首次發(fā)明了龍門刨床。這種刨床是將刀具固定在龍門架上，然后刨刀旋轉(zhuǎn)切削木料，同時工作臺做往復(fù)運動，完成對木材的加工。1828年，單面壓刨床出現(xiàn)了，它的發(fā)明者是伍德沃斯，這種機(jī)床采用了刨刀軸和進(jìn)給輥筒的有機(jī)結(jié)合，刀軸傳動到進(jìn)給輥輪上，輥輪可以壓緊木材防止木材不穩(wěn)定降低精度，刀具做旋轉(zhuǎn)運動配合輥輪完成加工，這種加工機(jī)床類型不僅僅可以加工木材表面，還可以刨邊和開槽多種功能，加快了工人的加工效率。到了1860年的時候，工程師們采用鑄鐵做機(jī)床的床身。 進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，電子控制系統(tǒng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，也拖動了多個行業(yè)的向前發(fā)展，其中，木工機(jī)床也受益匪淺。吸收了大量的現(xiàn)金技術(shù)，完成了木工機(jī)床的華麗變身，迎接新時代。 木工刨床的加工有多條工序，其中最常見的是刨削加工。這幾年來，國際上為了提升木工刨床加工的效率，在加工工序做成平面銑刀式的平面銑削結(jié)構(gòu)。先平面銑削后確定加工的基準(zhǔn)面，把這個加工的表面作為基準(zhǔn)，再去加工其他的表面。這在理論層面越過了四面刨加工的初基準(zhǔn)，縮小了誤差，從本質(zhì)上控制了加工質(zhì)量。 在國際上，刨床的自動換刀也是一大亮點。換刀系統(tǒng)的出現(xiàn)更是這種大環(huán)境下的產(chǎn)物。一開始的設(shè)計理念是加大刀軸直徑，讓刀軸的直徑增大就可以減少切削造成的波紋和耕犁現(xiàn)象，在新時代下，木工機(jī)床的設(shè)計首要目標(biāo)不再僅僅是能加工出，而是追求質(zhì)量更好，精度更高，表面粗糙度更小。上述這種方法和降速都是行業(yè)里人盡皆知的常識方法。但是，機(jī)床的目的是為了更便捷更快速，減速的方法明顯是行不通的。因此就只有加大刀具直徑，這樣一臺直接用機(jī)夾不重磨刀塊組成的大型刨刀，成為了這些年一個設(shè)計亮點。奇特的是，換刀時此種設(shè)計結(jié)構(gòu)不用卸刀塊，直接拔出連軸和軸承座，從而實現(xiàn)刀架換刀。為了換刀方便，國際上很多廠家設(shè)計結(jié)構(gòu)是可以翻轉(zhuǎn)的，這樣更便于換刀和調(diào)整，大量節(jié)省了輔助工時。 這樣看來，國際上的木工刨床發(fā)展是迅速的，我國的木工刨床在這樣的世界環(huán)境下是未來可期的。世界合作不僅是挑戰(zhàn)更是一場屬于我國的機(jī)遇，先模仿學(xué)習(xí)，再開發(fā)和優(yōu)化我國的木工刨床是行業(yè)的目前方向。 1 1、緒論 1.1 木工機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀 木工機(jī)床是能夠?qū)⒃炯庸こ尚枨笮螤畛善返募庸ぴO(shè)備。一和為將原木加工成板材、方材等半成品的制材設(shè)備，它包括制材機(jī)械、膠合板機(jī)械、纖維板機(jī)械、刨花板機(jī)械等，主要有帶鋸機(jī)、圓鋸機(jī)、往復(fù)鋸板機(jī)、干燥窯、旋切機(jī)、熱壓機(jī)、砂光機(jī)等；還有一種是將半成品加工成木制品的通用和專用的細(xì)木工設(shè)備，以及部分家具機(jī)械設(shè)備，主要包括側(cè)床、銑床、鉆床、車床、開褲機(jī)、褲槽機(jī)、雕刻機(jī)等；另外還有木工刀具刃磨設(shè)備，如帶鋸磨齒機(jī)、圓鋸磨齒機(jī)及磨刀機(jī)等。 我國度過了最初的發(fā)展艱難時期。基本建立起了從研究、開發(fā)、生產(chǎn)到銷售的一條龍體系。在加工設(shè)備方面，已經(jīng)涵蓋了建筑裝修、木材家具生產(chǎn)、木板合成等69大類1100多種木材加工設(shè)備。從木材加工的GDP就可以看出，我國已經(jīng)邁入了木工機(jī)械的強(qiáng)國行列。產(chǎn)能能夠滿足內(nèi)部的大多需求，更是暢銷全世界，為世界提供了大量的木材產(chǎn)品。 改革已經(jīng)40余年，市場已經(jīng)趨于緩和。飽和的市場不再依靠個人作坊來產(chǎn)出。而是朝著集團(tuán)合作和工業(yè)園區(qū)的方向前進(jìn)。但實際上，我國的木工機(jī)械廠多是屬于國家，受市場影響小，雖然維持住了行業(yè)穩(wěn)定，也限制了行業(yè)的發(fā)展，改善行業(yè)固化，這是其他大國走過的老路。最近這幾年，本國的木工機(jī)械行業(yè)人事到了問題，轉(zhuǎn)變后再次進(jìn)入飛速發(fā)展階段，截止到2015年，本國從事木材加工機(jī)械生產(chǎn)的廠家企業(yè)已經(jīng)超過千家。從業(yè)人口多達(dá)十余萬人。生產(chǎn)收益超過200億元。無論是生產(chǎn)的設(shè)備量、還是企業(yè)工廠的數(shù)量以及行業(yè)從業(yè)人員都已經(jīng)是世界之最，已經(jīng)超過了多個老牌木材加工設(shè)備生產(chǎn)國家地區(qū)的總和，早已邁入木材設(shè)備生產(chǎn)的大國。木工機(jī)械GDP已經(jīng)穩(wěn)居世界第二。 同時，這些年計算機(jī)的蓬勃發(fā)展，也帶動了木工機(jī)床的進(jìn)步，尤其是近年來國家提出了四新計劃，新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備這是本國對于機(jī)械生產(chǎn)行業(yè)的最新目標(biāo)。 總之，國內(nèi)、外的木工機(jī)械都向著數(shù)字化、集成化、規(guī)?；姆较虬l(fā)展，國外的木工機(jī)械產(chǎn)品品種中已經(jīng)有90%數(shù)控化，但是隨著時代的發(fā)展，人們對個性化的要求也越來越高，個人設(shè)計不需要更精準(zhǔn)的設(shè)備儀器，簡單的木工刨床也是為了適應(yīng)潮流，輕型木工機(jī)床也需要不斷推陳出新。 1.2 課題的提出及研究意義 眾所周知，使用木工機(jī)械最多的行業(yè)是建筑裝修行業(yè)。家具制造機(jī)械也是行業(yè)和社會必不可少的。中國的家具生產(chǎn)總值早在2006年就已經(jīng)沖到了世界第一的地位，五分之一的全球的家具生產(chǎn)量被中國所獨攬。中國已經(jīng)成為了世界家具產(chǎn)業(yè)的前行者，在世界上占據(jù)著不可忽視的能量。我國針對木材家具的生產(chǎn)企業(yè)廠家就有五萬多家，每年的生產(chǎn)出口總值更是高達(dá)1650億元，對國家的經(jīng)濟(jì)影響較大。作為機(jī)械設(shè)計的學(xué)生，為家具制造設(shè)計生產(chǎn)線，是整個行業(yè)的從業(yè)者的責(zé)任；中國這些年的房地產(chǎn)行業(yè)發(fā)展如同出籠餓虎，無人可擋，在各個城市大興土木，從而帶動了下游家具生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)。像是各種酒店、旅店、公共活動場所的興建都需要家具的裝飾。從我國建材工業(yè)中已有集團(tuán)強(qiáng)勢進(jìn)入世界500強(qiáng)就可以看出，木工機(jī)械企業(yè)跟著發(fā)展還是有很大的空間前行。 隨著人們對家庭裝修要求的逐步提高，定制家具的概念逐步走進(jìn)人們的視野，它以個性化、量身定做而獲得廣大裝修業(yè)主的喜愛。人們的收入增長同時也帶動了人們對于生活質(zhì)量的重視，追求個人獨特的社會現(xiàn)象也預(yù)示著定制家具將會回歸我們的視線。按照目前的時代潮流，私人定制將會占據(jù)我國市場的大部分產(chǎn)額。上游企業(yè)的更改也意味著中小型木工機(jī)床也有了發(fā)揮的場合。事實上，中國在世界上最受歡迎的木工機(jī)床還是中小型的木工機(jī)床，因為大國不生產(chǎn)，小國比不過，在世界各地都可以看到中國制造的中小型機(jī)床。歐洲也有幾十個木工機(jī)械經(jīng)銷商在經(jīng)銷這種設(shè)備。而在建材工業(yè)和家具產(chǎn)業(yè)中都離不開木工創(chuàng)床，木工創(chuàng)床是對木質(zhì)零件進(jìn)行平面加工的主要設(shè)備，是木工機(jī)械最常用的設(shè)備，是細(xì)木工設(shè)備中的一種。刨床加工零件可以輕易獲取精確尺寸的木材厚度以及光潔的加工表面。一個行業(yè)里的一類產(chǎn)品進(jìn)步同時也會帶動其他類型產(chǎn)品的同步進(jìn)步，進(jìn)而帶動整個行業(yè)的進(jìn)步。 木工刨床按不同的工藝要求可分為以下幾種基本類型：平刨床、單面壓刨床、雙面刨床、四面刨床、刮光機(jī)、邊刨床等。 壓刨類是木工機(jī)床中量大面廣的一類產(chǎn)品。據(jù)有關(guān)專家統(tǒng)計，光單面木工壓刨床系列產(chǎn)品就占整個木工機(jī)床約8~10%左右。市面上比較常見的是單面木工壓刨床，大都是型號老舊的機(jī)床。例如MB105、MB107之類的。擴(kuò)展型號的多樣性，現(xiàn)在設(shè)計一種最大刨削厚度為400mm的單面壓刨床。 1.3 課題的主要內(nèi)容 單面木工壓創(chuàng)床是由一個主電機(jī)來完成刨削和木料自動進(jìn)給的功能，因此體積較小，所以在結(jié)構(gòu)布局上增加了設(shè)計的難度；刨刀軸是安裝在工作臺上方的支架上的，而刨床加工的木料的厚度又是有一定范圍的，所以工作臺是可以升降的，而刨刀軸和進(jìn)給機(jī)構(gòu)使用同一動力來源，這又給動力傳動部分增加了設(shè)計的難度；另外還要注意單面壓創(chuàng)床常常發(fā)生的“啃頭”“啃尾”的現(xiàn)象，在結(jié)構(gòu)和傳動上還要考慮這部分的影響。 本文研究的重點有以下兩個方面： 1.3.1總體方案的設(shè)計 i. 根據(jù)刀具切削原理和機(jī)械傳動原理，加以現(xiàn)有使用用戶的反饋意見進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，參照已有設(shè)計來確定本課題的刨床結(jié)構(gòu)布局。 ii. 根據(jù)創(chuàng)刀軸以及自動進(jìn)給系統(tǒng)的動力需要進(jìn)行選擇和計算，來確定合理的傳動系統(tǒng)和執(zhí)行運動機(jī)構(gòu)，以達(dá)到滿足本機(jī)床的功能要求以達(dá)到擴(kuò)展產(chǎn)品類型的要求。 1.3.2傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算 根據(jù)主軸所需功率、進(jìn)料速度的要求等，計算和選擇合適的電動機(jī)；并采用皮帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動，分別對這些傳動進(jìn)行計算，根據(jù)成本及空間要求選擇合理的傳動比。 2、 木工刨床的原理 2.1 刨削成型機(jī)理 2.1.1 木材切削的特異性 木工機(jī)械顧名思義就是加工木材、或木制品的機(jī)械，而木材是具有纖維的各向異性材料。這是獨屬于木材的特殊屬性。由于木材存在纖維，因而木材在各方向上的物理性能、機(jī)械性能和切削性能都是各不相同的。 在研究木材的宏觀結(jié)構(gòu)時，通常從三個切面上觀察，即： 橫切面——與樹干軸垂直的面； 徑切面——通過樹干髓心的面； 弦切面——垂直于橫切面，切與年輪的面。 就這三個面也會隨之產(chǎn)生三個主要的刨削方向，即： 縱向切削——即與切削刃相垂直于的方向，同時刀具的切削或工件的運動方向與纖維方向平行； 橫向切削——即與切削刃相平行于的方向，并且刀具的切削或工件的運動方向與纖維方向垂直： 端向切削—切削運動方向和被加工木材運動方向均垂直于纖維長度方向的切削。 切削力的大小是表明切削某種材料的難易程度。在設(shè)計機(jī)床是，切削力的大小決定了切削功率和到刀具選取。切削力也可以用于刀具壽命的判斷，以及決定了加工表面精度。木材切削力所受到的影響因素非常多，木材本身的因素如樹種、保存環(huán)境、含水率等等。刀具的材料和結(jié)構(gòu)角度，加工生產(chǎn)中的進(jìn)刀量和背吃刀量以及切削速度。 當(dāng)切削力大小保持一定時，刨床的設(shè)計結(jié)構(gòu)也會影響到加工表面的粗糙度。進(jìn)給力過大導(dǎo)致的木材擠壓變形，進(jìn)給力過小也會導(dǎo)致木材扯裂，同時如果工作臺與刀軸的加工速度平行度不在允許范圍內(nèi)也會導(dǎo)致精度降低。如果壓緊木材的裝置松動就會導(dǎo)致壓緊力不等，就會導(dǎo)致壓縮變形的量的大小不同，造成創(chuàng)刀在切削過程中多切削或少切削一部分，雖然只是微量，但是也直接影響了工件的表面不平度。 2.1.2 刨削原理及其表面質(zhì)量的影響因素 按照木材加工工藝的特點來分類，木材切削可分為鋸切、刨削、銑削、鉆削、打眼、旋切、磨削、車削等。而木工刨床刨削的原理是一種刀刃上各點的轉(zhuǎn)旋平面不平行于加工表面的周面銑削，刀軸的等速旋轉(zhuǎn)運動為主運動，木材的等速直線運動為進(jìn)給運動。 單面木工壓刨床加工工藝簡單，只有一個加工面，但是可以先加個一個面，再以此為基準(zhǔn)進(jìn)而加工相對表面。缺點就是加工只有一個面，加工效率不高，限制加工使用范圍。 刨切過程中，相對于纖維方向進(jìn)行逆紋切削時，其超越裂縫往工件分開線以下延伸，與此同時切屑產(chǎn)生彎曲變形，當(dāng)作用力達(dá)到切屑變形的強(qiáng)度極限時，切屑從其根部被折斷挖掘，并在已加工表面上留下不等的逆紋凹坑。若縱向順紋切削輕而軟的木材時，由于切屑刃不鋒利而沒有把纖維切凈，已加工表面上就會留下毛綿狀軟毛刺；或者縱向順紋切削重而硬的木材時，由于切削刃不鋒利而沒有切凈的纖維，被壓入到已加工表面內(nèi)，切削刃過后再浮起，已加工表面上留下硬毛刺。當(dāng)木材的早、晚材硬度差明顯、含水率高、切削刃鈍時，容易產(chǎn)生木紋凸凹現(xiàn)象。一般晚材部分突起。刨削時刨床會出現(xiàn)來自刀具和加工件的震動，使已加工的表面上出現(xiàn)磕碰現(xiàn)象，導(dǎo)致加工面有忽深忽淺的弧狀切口。工件由于沒有壓緊，壓力不夠而產(chǎn)生的振動，更明顯地引起這種振動痕。 2.2 單面刨床的結(jié)構(gòu)原理 如圖2.1所示，在主運動中，由電動機(jī)直接連接皮帶輪，通過皮帶輪D1、D2帶輪傳遞給刨刀軸，使刨刀軸正常旋轉(zhuǎn)。 工作臺的升降運動通過手輪來操控，通過轉(zhuǎn)動手輪，然后帶動兩個鏈輪，進(jìn)而使兩對絲桿螺母副運動達(dá)到工作臺的升降。 圖2.1 單面壓刨床主運動系統(tǒng)圖 機(jī)床的進(jìn)給運動通過主電機(jī)傳遞到刨刀軸上的動力轉(zhuǎn)換拖動，其中如圖2.2所示，刨刀軸的另一端使用皮帶輪D3、D4以及D5、D6完成減速，再通過二級齒輪Z1、Z2和Z3、Z4再次降速，使轉(zhuǎn)速降到合理的范圍后，再分別傳遞給進(jìn)料齒形輥筒齒輪Z6和出料光輥筒齒輪Z5。 圖2.2 單面壓刨床進(jìn)給運動系統(tǒng)圖 2.3 刨床的技術(shù)特性 刨床的主要技術(shù)參數(shù)是最大刨削寬度，木工刨床一般刨削的最大寬度有300、400、500、600mm，除此外，壓刨床其它的技術(shù)參數(shù)還有： 最大刨削厚度——即機(jī)床可以加工的工件最大厚度，在機(jī)床設(shè)計時就會設(shè)計決定。 最小刨削厚度——即機(jī)床可以加工的工件最小厚度，在最小厚度時，機(jī)床的加工不會導(dǎo)致工件損壞變形。 送料速度——即機(jī)床單位時間內(nèi)加工的工件長度，要與刀軸保持一定速比，保證工件不變形。 最小刨削長度——即工件可以加工的工件最小長度，由進(jìn)給齒形輥筒和出料光輥筒之間的最大距離所決定。 刨刀軸轉(zhuǎn)速、刨刀軸的直徑-決定著線速度的大小，木工刨床的切削線速度至少要達(dá)到25m/s以上才能形成連續(xù)切削，把工件加工成平整平面。除上述的基本參數(shù)外，還有以下幾個方面影響加工精度，如表2.2 表2.2影響加工精度的其它參數(shù) 影響因素的項目 項目范圍 許用公差mm 工作臺縱向和對角線方向的直線度（縱向或?qū)蔷€方向的長度尺寸A） A≤1250 0.20 A>1250 0.30 工作臺橫向直線度（橫向長度尺寸B） B≤400 0.10 4001000 0.20 前工作臺面對后工作臺面的縱向平行度（后工作臺的長度A）（工作臺面不許向刀體傾斜） A≤1250 0.20 A>1250 0.3 工作臺面唇部對后工作臺面唇部的橫向平行度 0.10 上壓板底面對工作臺面的平行度（工作臺的長度B） B≤400 0.10 4001000 0.20 水平刀體對前、后工作臺面在上下兩位置時的平行度（水平刀體的長度E） E≤400 0.10 E>40 00.20 水平刀體的徑向圓跳動 0.03 2.4 本章小結(jié) 本章主要介紹了木材切削的特異性及木材刨削的原理，影響表面質(zhì)量的因素；還介紹了現(xiàn)有單面木工刨床的結(jié)構(gòu)原理，介紹了單面壓刨床的精度要求。 3、 單面木工壓刨床的總體方案設(shè)計 通過對市面上已經(jīng)設(shè)計完成的單面刨床的結(jié)構(gòu)和優(yōu)缺點進(jìn)行針對的研究分析，先從本課題所需求的功能要求目的入手，對現(xiàn)有單面壓刨床進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化，再進(jìn)行總體的結(jié)構(gòu)布局，最后再分別研究各項分機(jī)構(gòu)的功能要求，從而選擇和計算本課題單面壓刨床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 3.1 單面壓刨床的基礎(chǔ)參數(shù) 最大刨削寬度 400mm 最大刨削厚度 180mm 最小刨削厚度 3mm 最大刨削量 4mm 最大刨削長度 250mm 電動機(jī)功率 380V/4Kw 電動機(jī)轉(zhuǎn)速 2750r/min 刀軸轉(zhuǎn)速 5500r/min 送料速度 6、8m/min 3.2 單面壓刨床的原理和總體設(shè)計 木工單面壓創(chuàng)床是用于定厚加工木質(zhì)零件基準(zhǔn)面相對平面的機(jī)床，它的工作原理是：工件的基準(zhǔn)面在壓緊器的作用下使其靠緊工作臺，工件在進(jìn)給齒形輥筒的壓緊下沿著工作臺向刀軸運動，完成切削工作后再由出料光輥筒帶動傳送出機(jī)床；；工件的最終尺寸通過調(diào)節(jié)工作臺的高低獲得，使工作臺面與切削圓下母線之間的間距與所需獲得的最終尺寸相等。木工平刨床主要是用于加工木質(zhì)零件的基準(zhǔn)平面，他的工作原理是：工件的一個平面通過木工平創(chuàng)床的多次創(chuàng)削，可將其粗糙不平或有翹曲的表面加工成光滑平整的基準(zhǔn)面，工件在平創(chuàng)床上的刨削量是前工作臺臺面與切削圓及后工作臺臺面的高度差值。工件的進(jìn)給多數(shù)為人工推進(jìn)，也有用機(jī)械進(jìn)給的。 圖3.1是單面木工壓創(chuàng)床的工藝圖，圖中1是被加工工件，在工作臺8上，2是止逆爪，為了防止工件在進(jìn)給方向反彈，木料被退出碰傷操作者，起保護(hù)作用；前進(jìn)給齒形輥筒3是帶槽紋的，與木材接觸時增加摩擦力，進(jìn)而可以穩(wěn)定加工；4是前壓緊器，可以在木材到達(dá)切刀處時堆積刨花，這樣設(shè)計可以減少木材開裂的幾率，并且起到壓緊木材保證表面精度的作用；5是刨刀軸，做刨削運動，實現(xiàn)加工木材表面；后壓緊器6是用于壓緊木材防止木材跳動，同時防止木屑飛濺落在已加工表面上，進(jìn)入出料光輥筒7上破壞已加工表面的質(zhì)量；7是出料光輥筒，為了防止輥筒壓制導(dǎo)致已加工木材表面被損壞，所以采用光輥筒的結(jié)構(gòu)。 刀軸銑削深度一般要求控制在1-5mm，但是在正常情況下一般取2-3mm。在木材加工中工件的厚度尺寸精度受切削深度的大小影響很大。 圖3.1單面刨床結(jié)構(gòu)示意圖 3.3 主要技術(shù)的實現(xiàn) 3.3.1 單面刨床送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 刨床的送料采用的是自動進(jìn)給送料，是由電動機(jī)通過多級減速的傳動裝置將主軸動力傳遞給進(jìn)給輥筒，從而使進(jìn)給輥筒連續(xù)的自轉(zhuǎn)，最后再通過增加輥筒與工件之間的摩擦力，使工件不斷地向前，完成自動送料的目的。 加工過程中，在刨刀軸之前的輥筒直接是壓在毛料上的，因為這是沒有加工之前的木料，不影響木材加工后的表面質(zhì)量，因此一般都銑有齒形，這樣可以更好更穩(wěn)定的送料。為了提高刨床使用性能，并且加大刨床的加工范圍，刨刀軸前的前進(jìn)給齒形輥筒選擇分段式的，即單一軸上穿入多段進(jìn)料齒形輥筒，并在輥筒與軸之間加入彈性零件，使輥筒在垂直方向上有小部分的位移空間，這樣就可以同時加工進(jìn)給不同厚度的木料，如果加工的木料不寬，還可以同時加工多塊厚度不相同的木料。 對于進(jìn)料輥筒的分段式設(shè)計，圖3.2中進(jìn)料齒形輥軸3通過旋轉(zhuǎn)來擠壓進(jìn)料齒形輥膠芯2，使進(jìn)料輥膠芯2再擠壓帶動進(jìn)料輥筒旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到自動進(jìn)給加工木料的功能。進(jìn)料輥膠芯2選擇的材質(zhì)是聚氨酯橡膠，這種材料有彈性，輥筒里面有四個進(jìn)料輥膠芯，因此每一段的進(jìn)料輥都可以有不同的加工高度，來達(dá)到同時進(jìn)給多塊不同厚度的木料的加工功能。 3.3.2 工作臺的設(shè)計與實現(xiàn) 從上文的表2.2中看出，刨床加工的精度對于工件表面的精度影響較高，所以為了保證精度從而采用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計來保證工作臺的精度。在設(shè)計上，主要的重點有倆個。分別是： 1、工作臺的前后在垂直方向上可以進(jìn)行微量調(diào)整，以便達(dá)到保證工作臺與加工面的的平行度的要求，垂直方向上的可調(diào)整量至少需要5mm，在調(diào)整后，還需要鎖緊機(jī)構(gòu)來保證工作臺的穩(wěn)定。 2、工作臺垂直運動前后的工件接觸表面的平行度要在許用范圍以內(nèi)。 工作臺只需要在垂直方向上做微量調(diào)整，因此只需要在機(jī)座的絲桿處增加兩個提醒螺母就可以達(dá)到調(diào)整平行度的目的。 工作臺的升降高度范圍是180mm，本文采用了常見的升降結(jié)構(gòu)——絲杠升降，在日常的使用中，絲杠升降結(jié)構(gòu)有兩根和四根絲杠升降兩種，然而只有在大空間的設(shè)計中才會使用四根絲杠升降的結(jié)構(gòu)，還有需要四根絲杠運動的同步性達(dá)標(biāo)，要求絲杠的精度達(dá)到較高的程度，加工時需要采用絲杠磨床。這樣制造樣機(jī)時難度較大，因此采用兩根絲杠升降結(jié)構(gòu)。具體結(jié)構(gòu)示意圖見圖3.3。 通過調(diào)整固定螺絲來調(diào)整平臺的平行度，當(dāng)刨刀相對于工作臺出現(xiàn)歪斜扭曲的現(xiàn)象時，松動兩個固定螺絲，轉(zhuǎn)動梯形螺母，使工作臺的工作面與刨刀軸的平行度達(dá)到要求為止，然后扭緊固定螺絲鎖緊，最后檢查清楚就完成調(diào)整。 圖3.3 工作臺升降螺母 如圖3.4所示，工作臺通過兩根絲桿螺母來完成升降運動。轉(zhuǎn)動手輪就會帶動鏈輪，接下來動力傳遞到光桿上，再通過蝸輪蝸桿傳遞到絲桿上最后實現(xiàn)工作臺的垂直運動。 圖3.4 工作臺升降結(jié)構(gòu) 3.4 本章小結(jié) 本章主要設(shè)計刨床的結(jié)構(gòu)布局，從刨床的整體結(jié)構(gòu)著手，進(jìn)而設(shè)計送料等分結(jié)構(gòu)的布局。 4、 機(jī)械設(shè)計裝置的設(shè)計 4.1 電動機(jī)的選擇 由于已知機(jī)床的要求功率是380V/4KW ,同時電動機(jī)的轉(zhuǎn)速是2750r/min，查詢機(jī)械設(shè)計手冊可得知，選擇異步電機(jī)型號為Y112M-2。 電動機(jī)具體參數(shù)詳見表4.1 表4.1 電動參數(shù) 名稱 參數(shù) 名稱 參數(shù) 系列名稱 Y系列三相異步電動機(jī) 類別代號 Y 型號規(guī)格 Y112M-2 防護(hù)等級 IP44 安裝形式 B3 級數(shù) 2 額定功率（Kw） 4 轉(zhuǎn)速（r/min） 2890 電壓（V） 380 額定電流（A） 8.2 效率（%） 85.5 功率因數(shù)（cosφ） 0.87 堵轉(zhuǎn)電流/額定電流 7.0 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩 2.2 最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩 2.3 轉(zhuǎn)動慣量（kg/m2） 0.0029 噪聲Db（A） 79 重量（Kg） 45 機(jī)座號 132M 最大長度（mm） 515 最大寬度（mm） 280 最大高度（mm） 315 4.2 機(jī)械傳動的總體設(shè)計計算 很多因素都會影響到切削力和進(jìn)給力，本課題的刨床允許的加工范圍較寬，無法確定用戶加工工件時，創(chuàng)刀片的銳利程度、工件寬度、樹種、含水率、創(chuàng)削量，就目前的研究，針對切削力和進(jìn)給力的研究還不完善。因此在刨床的設(shè)計過程中，為了更加合理，還要參考同類別的機(jī)床加以對比。 由于設(shè)計要求刀軸轉(zhuǎn)速為5500r/min，一般常見木刨床的刨刀軸的線速度不得低于25m/s，先用最低許用線速度計算，由 V=πDn60×1000 （4-1） 可得： D=60×1000×vπn=60×1000×253.14×5500=86.85≈87mm 由于木工創(chuàng)床的加工范圍較寬，所以一般都有兩個或兩個以上的送料速度，按照要求選擇兩個送料速度，分別為6、8m/min。由刨床的空間結(jié)構(gòu)和同類刨床的類比，將進(jìn)給輥筒的直徑定為60mm這樣就可以算出進(jìn)料輥筒在兩種送料速度下的轉(zhuǎn)速，由式（4.1）可得： 送料速度為8m/min時的轉(zhuǎn)速： n=1000×VπD= 1000×83.14×60=42.46≈42r/min 出料速度為6n/min時的轉(zhuǎn)速： n=1000×VπD= 1000×63.14×60=31.85≈32r/min 本機(jī)床的傳動設(shè)計主要是送料部分的傳動設(shè)計。當(dāng)進(jìn)給速度是8m/min時，進(jìn)給齒形輥筒的轉(zhuǎn)速時42r/min，根據(jù)傳動比公式： ?=n1n2 （4-2） 代入數(shù)值可得： 送料速度為8m/min時，進(jìn)給輥筒的轉(zhuǎn)速時42r/min，從刀軸傳遞到進(jìn)給輥輪的總傳動比，根據(jù)傳動比的計算公式4-2可得： ?=n1n2=550042=130 當(dāng)機(jī)構(gòu)的傳動鏈為減速時，從電動機(jī)至執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動比的分配一般按照由小到大的規(guī)則，這樣安排有利于中間軸的低轉(zhuǎn)矩高轉(zhuǎn)速，從而使軸及軸上零件的尺寸較小，使機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)更加緊湊。帶傳動不適合傳遞大轉(zhuǎn)矩，所以一般安排在傳動鏈的高速端，同時它還可以起到保護(hù)帶電機(jī)和減少震動的作用。同時刀軸的傳動結(jié)構(gòu)決定了刀軸的輸出端為帶輪，所以一級傳動為帶傳動，送料系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)給輥筒的傳動已經(jīng)定為齒輪傳動；因為送料的進(jìn)給方向與刨刀軸的切削方向相反，所以在傳動系統(tǒng)中要加一級齒輪傳動用以變向；根據(jù)傳動系統(tǒng)的設(shè)計原則“前多后少”“前密后疏”和“升早降晚”， 初步劃分的速比分配是： 一級皮帶傳動的速比是：i1=1.97 二級皮帶傳動的速比是：i2=2.89 三級齒輪傳動的速比是：i3=3.9 四級齒輪傳動的速比是：i4=4.2 五級齒輪傳動的速比是：i5=1.4 4.3 帶傳動的設(shè)計計算 本機(jī)床使用的帶傳動主要有三個部位，一個是電機(jī)到刀軸的增速帶輪結(jié)構(gòu)，另外兩個是從刨刀軸傳遞到傳動裝置過程中的兩個減速帶輪結(jié)構(gòu)。使用的均是普通V帶傳動。 其中傳遞動力從電機(jī)到刨刀軸的帶輪傳動比，根據(jù)傳動比公式4-2可得： i主=n1n2=28905500=0.53 設(shè)計功率Pd（kW） Pd=kAP=1.2×4=4.8 （4-3） KA——工作情況系數(shù)，查詢機(jī)械設(shè)計手冊表13-1-16查得：KA=1.2 P——傳動功率（kW），本機(jī)電動機(jī)功率4kW 帶型——根據(jù)Pd和n2由表13-1-1選取為Z型 n2——小帶輪轉(zhuǎn)速（r/min） ?=n2n1=?p11-εdp2 (4-4) 公式中 n1——大帶輪轉(zhuǎn)速 dp2——小帶輪節(jié)圓直徑（mm），由表13-1-10和表13-1-11選取為dp2=75 dp1——大帶輪節(jié)圓直徑（mm） ε——彈性滑動系數(shù)，ε =0.01~0.02，取ε =0.01 由公式（4-4）可得 ?P1=1-εdp2n2n1=(1-0.01)×75×55002890=141.3 帶速v（m/s） v=π?P1n160×1000=3.14×75×550060×1000=21.59 普通V帶Vmax=25~30，本機(jī)帶速v=21.59，符合帶速要求。 初取中心距a=800mm 帶長Ld0 Ld0=za0+π2dp1+dp2+?P1-?224a0 4-5 =2×800+2.14275+141.3+(141.3-75)24×800=1939.61 按表13-1-4可以查出V帶的基準(zhǔn)長度Ld=2000mm 實際中心距a（mm） a≈a0+ld-Ld02≈800+2000-1939.612=830.19 (4-6) 小帶輪包角a1 α1=180o?P1-?p2a=180°-141.3-75830.19×57.3°=175.4° （4-7） 一般α1≥120°，本機(jī)α1=175.4°在許用范圍內(nèi)。 單根V帶額定功率P1（kW），根據(jù)帶型A、dp2=75mm、n2=5500r/min。由表13-1-18 選取得：P1=0.8 單根V帶額定功率增量?P1,根據(jù)帶型A、n2=5500r/min、i=0.53。由表13-1-18選取得：?P1=0.73 V帶根數(shù) z=pd(p1+?p1)kαkL=4.8(0.8+0.73)×0.96×1.06=3.08 (4-8) 式中 kα——包角修正系數(shù)，見表13-1-21，查得kα=0.96 kL——帶長修正系數(shù)，見表13-1-22，查得kL=1.06 取z=3 單根V帶初張緊力F0（N） F0=5002.5kα-1Pdzv+mv2 (4-9) =500×2.50.96-14.83×21.59+0.1×21.592=106.05 式中 m——V帶單位長度質(zhì)量（kg/m），由表13-1-23查得：m=0.1 作用在軸上的力Fr（N） Fr=2F0zsinα12=2×106.05×3×sin175.42=-166.4 表4.1 帶輪參數(shù) 名稱 內(nèi)容 帶輪大小 帶輪零件結(jié)構(gòu) 實心輪 小 輻板輪 大 槽型 A 大帶輪輻板厚度（mm） 20 基準(zhǔn)寬度 Bp（mm） 12.0 4.5 本章小結(jié) 此章節(jié)對刨床的傳動系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計，同時對刀軸的傳動帶進(jìn)行了設(shè)計演算。 結(jié) 論 本文對單面木工壓刨床進(jìn)行了設(shè)計研究，學(xué)習(xí)應(yīng)用了同類機(jī)床的設(shè)計理念和設(shè)計尺寸對比。根據(jù)切削原理，設(shè)計出本機(jī)的刀軸和進(jìn)給機(jī)構(gòu)。 本機(jī)的優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單，用的零件較少，功耗低，在使用過程中，出現(xiàn)問題的概率低，如果出現(xiàn)故障，對于維修和換件比較簡單，而且成本低廉，適合中小用戶使用。與此同時還支持刨削不同厚度的木材，加工的厚度范圍也比較大。 針對使用過程中可能出現(xiàn)的灰塵與刨屑灰塵，采用的是刨床進(jìn)給運動攜帶出，對于廠房的地面衛(wèi)生影響較大，是一個用戶使用的不便之點。 參考文獻(xiàn) [1]高立義.MB106單面木工壓創(chuàng)床工作臺升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計[J].木工機(jī)床，2003（3）：8-9. [2]錢歡歡.單面木工壓創(chuàng)床空載功率的檢測分析[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2006（5）. [3]李成全，朱友林.MB1313螺旋刀軸單面木工壓刨床[J].林產(chǎn)工業(yè)，2000（04）：31-32. [4]林崇鋌.MB105A型單面木工壓刨床[J].木工機(jī)床，1994（4）：13-17. [5]吳強(qiáng).帶刃磨裝置的單面壓創(chuàng)床[J].木工機(jī)床，1989（03）：47-49. [6]李成全，萬陸俠，劉桂英.MB1013D型單面木工壓刨床的改進(jìn)[J].木工機(jī)床，2002（2）. [7]單面木工壓創(chuàng)床精度[J].木工機(jī)床，1981（03）：59-60. [8]MB103A型單面木工壓創(chuàng)床[J].木工機(jī)床，1979（01）：43-44 [9]王正本，蔡立新.MB106A單面杠壓刨床空載功率的試驗研究[J].林業(yè)技，1989（4）：36-39. [10]單面木工壓刨床、雙面木工刨床參數(shù)[J].木工機(jī)床，1981（3）：54. [11]MB105型單面木工創(chuàng)床[J].林業(yè)科技通訊，1973（12）：28. [12]趙長華.木工壓創(chuàng)床送料輥彈簧的設(shè)計[J].木工機(jī)床，1993（02）：7-12. [13]上新階.新型木工壓創(chuàng)床[J].木材加工機(jī)械，1990（04）：27-29. 后 記 本論文是在導(dǎo)師XX老師的悉心指導(dǎo)下本人獨立完成的。在課題研究和論文撰寫的過程中，林導(dǎo)師給予我耐心細(xì)致的指導(dǎo)意見和設(shè)計幫助，在此過程中，林導(dǎo)師用心用力的治學(xué)態(tài)度和適當(dāng)?shù)脑试S自由發(fā)揮使我得到了極大的激勵。充滿沖勁、積極進(jìn)取、大膽假設(shè)小心求證的精神也成為了我的學(xué)習(xí)態(tài)度，在此，向林導(dǎo)師表示我最真摯的謝意。 在大學(xué)四年中，我受過多為老師的用心指導(dǎo)，我也學(xué)會了很多在課本上學(xué)不到的經(jīng)驗知識，讓我在本次畢業(yè)設(shè)計中得到了很大的幫助。再次真誠地感謝華東交通大學(xué)理工學(xué)院的諸位老師對我的鼓勵和幫助！ 25