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湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
目 錄
摘要 1
ABSTRACT 3
第一章 緒論. 3
1.1 混凝土攪拌機概述 3
1.2國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 4
第二章 混凝土攪拌機簡介. 6
2.1混凝土攪拌機的分類 6
2.2型號 6
2.3攪拌主機的詳細說明 6
2.3.1攪拌機蓋 7
2.3.2攪拌桶體 7
2.3.3攪拌裝置 7
2.3.4軸端密封 7
2.3.5襯板 7
2.3.6卸料門 7
2.4攪拌主機類型選擇 8
2.4.1自落式混凝土攪拌機 8
2.4.2強制式混凝土攪拌機 9
第三章 設(shè)計方案擬定 11
3.1 原始數(shù)據(jù) 11
3.2 設(shè)計的總體要求 11
3.3 設(shè)計大綱 11
3.3.1設(shè)計原則 11
3.4攪拌機選型的確定 11
3.5 畢業(yè)設(shè)計的意義 13
第四章 設(shè)計方案擬定 14
4.1攪拌機的作用 14
4.2攪拌機的工作原理 14
4.3攪拌機的結(jié)構(gòu) 14
4.3.1電動機的選擇 15
4.3.2聯(lián)軸器的選擇 16
4.3.3軸承的選擇 16
4.3.4鍵的選擇 16
4.3.5攪拌軸的選擇 17
4.3.6機座的選擇 17
4.3.7攪拌器的選擇 18
第五章 設(shè)計方案擬定 20
5.1攪拌桶的設(shè)計 20
5.1.1攪拌桶的尺寸設(shè)計 20
5.1.2開孔補強 21
5.2料斗的設(shè)計 22
設(shè)計總結(jié) 23
參考文獻 24
致謝 25
外文翻譯 26
42
混凝土攪拌機結(jié)構(gòu)設(shè)計
摘要：
隨著我國經(jīng)濟建設(shè)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，基礎(chǔ)性建設(shè)規(guī)模的不斷擴大和生產(chǎn)自動化更多的用于生產(chǎn)，建筑機械在經(jīng)濟建設(shè)中起著越來越重要的作用?；炷翑嚢柙O(shè)備是建筑機械中的一個重要代表，它是混凝土生產(chǎn)的一個關(guān)鍵設(shè)備。由于混凝土攪拌設(shè)備的工作對象是砂石和水泥等混合料，并且用量大，工作環(huán)境惡劣。因此混凝土攪拌設(shè)備在向高技術(shù)、高效能、自動化、智能化的方向發(fā)展有很大的必要性。
本次設(shè)計主要包含攪拌桶的設(shè)計、料斗的設(shè)計等。依據(jù)國家的相關(guān)標準，在零部件、材料、結(jié)構(gòu)工藝等方面設(shè)計出結(jié)構(gòu)合理的、滿足要求生產(chǎn)需要的混凝土攪拌設(shè)備。重點研究攪拌桶和料斗的設(shè)計、制造。對的涉及的零部件進行設(shè)計、校核，對各部件提出細化的參數(shù)內(nèi)容，待各零件的尺寸正式確定后，進行總體布置，滿足各種要求。
重點研究攪拌桶的設(shè)計、制造。對的涉及的零部件進行設(shè)計、校核，對各部件提出細化的參數(shù)內(nèi)容，待各零件的尺寸正式確定后，進行總體布置，滿足各種要求。
關(guān)鍵詞：料倉、混凝土攪拌機、螺旋輸送機。
Concrete mixer structure design
ABSTRACT：
Along with our country economic development , the science and technology develop rapid, the foundational construction scale unceasing expansion and the production automation more useful in the production, constructs the machinery to play the more and more vital role in the economic development.The concrete agitation equipment is an important representative who constructs in the machinery, it is a concrete production essential equipment.Because the concrete agitation equipment work object is blends and so on sand and crushed stone and cement, and the amount used is big, the working conditions are bad. Therefore the concrete agitation equipment in to high-tech, the high efficiency, automated, the intellectualized direction develops has the very big necessity. Despite the continuous development of material handling technology, but as the cart is still indispensable transportation tool still in use.
This design consists mainly of design, hopper mixing barrel of design, etc. On the basis of the national standards, in parts, materials and structure technology designed structure reasonable and meet the requirements of production need concrete mixing equipment. Key research mixing barrel and hopper of design, manufacturing. The parts were involved in the design, checking, put forward the thinning of parts for various parts, parameters of content, size officially decided after general layout, meet various demands.
Key research mixing barrel of design, manufacturing. The parts were involved in the design, checking, put forward the thinning of parts for various parts, parameters of content, size officially decided after general layout, meet various demands.
KEYWORDS：
Bunker； concrete mixer,；spiral conveyer。
第一章 緒 論
1.1 混凝土攪拌機簡介
混凝土攪拌機是把水泥、砂石骨料和水混合并拌制成混凝土混合料的機械。主要由拌筒、加料和卸料機構(gòu)、供水系統(tǒng)、原動機、傳動機構(gòu)、機架和支承裝置等組成。
混凝土攪拌機，包括通過軸與傳動機構(gòu)連接的動力機構(gòu)及由傳動機構(gòu)帶動的滾筒，在滾筒筒體上裝圍繞滾筒筒體設(shè)置的齒圈，傳動軸上設(shè)置與齒圈嚙合的齒輪。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、合理，采用齒輪、齒圈嚙合后，可有效克服雨霧天氣時，托輪和攪拌機滾筒之間的打滑現(xiàn)象；采用的傳動機構(gòu)又可進一步保證消除托輪和攪拌機滾筒之間的打滑現(xiàn)象。
自落式攪拌機有較長的歷史，早在20世紀初，由蒸汽機驅(qū)動的鼓筒式混凝土攪拌機已開始出現(xiàn)。50年代后，反轉(zhuǎn)出料式和傾翻出料式的雙錐形攪拌機以及裂筒式攪拌機等相繼問世并獲得發(fā)展。自落式混凝土攪拌機的拌筒內(nèi)壁上有徑向布置的攪拌葉片。工作時，拌筒繞其水平軸線回轉(zhuǎn)，加入拌筒內(nèi)的物料，被葉片提升至一定高度后，借自重下落，這樣周而復(fù)始的運動，達到均勻攪拌的效果。自落式混凝土攪拌機的結(jié)構(gòu)簡單，一般以攪拌塑性混凝土為主。
強制式攪拌機從20世紀50年代初興起后，得到了迅速的發(fā)展和推廣。最先出現(xiàn)的是圓盤立軸式強制混凝土攪拌機。這種攪拌機分為渦槳式和行星式兩種。19世紀70年代后，隨著輕骨料的應(yīng)用，出現(xiàn)了圓槽臥軸式強制攪拌機，它又分單臥軸式和雙臥軸式兩種，兼有自落和強制兩種攪拌的特點。其攪拌葉片的線速度小，耐磨性好和耗能少，發(fā)展較快。強制式混凝土攪拌機拌筒內(nèi)的轉(zhuǎn)軸臂架上裝有攪拌葉片，加入拌筒內(nèi)的物料，在攪拌葉片的強力攪動下，形成交叉的物流。這種攪拌方式遠比自落攪拌方式作用強烈，主要適于攪拌干硬性混凝土。
連續(xù)式混凝土攪拌機裝有螺旋狀攪拌葉片，各種材料分別按配合比經(jīng)連續(xù)稱量后送入攪拌機內(nèi)，攪拌好的混凝土從卸料端連續(xù)向外卸出。這種攪拌機的攪拌時間短，生產(chǎn)率高、其發(fā)展引人注目。
隨著混凝土材料和施工工藝的發(fā)展、又相繼出現(xiàn)了許多新型結(jié)構(gòu)的混凝土攪拌機,如蒸汽加熱式攪拌機,超臨界轉(zhuǎn)速攪拌機，聲波攪拌機，無攪拌葉片的搖擺盤式攪拌機和二次攪拌的混凝土攪拌機等。
1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
混凝土機械是基本建設(shè)的“常規(guī)武器”，需求量大，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、民用建筑以及國防施工等工程建設(shè)。在工業(yè)發(fā)達國家，混凝土生產(chǎn)者的先進程度，標志著一個國家制造業(yè)水平。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國混凝土機械已經(jīng)成為建設(shè)機械的重要組成部分，在整個建設(shè)機械行業(yè)中占有相當?shù)谋戎?，已形成較大規(guī)模的生產(chǎn)能力，產(chǎn)品性能有了較大提高，市場競爭也越來越激烈。
????目前我國混凝土機械現(xiàn)狀——生產(chǎn)廠家多產(chǎn)品數(shù)量大。
????我國混凝土機械行業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)200多家，已形成多系列、多品種規(guī)格的局面。無論是攪拌機、攪拌站（樓）、攪拌輸送車還是混凝土泵（泵車）等到產(chǎn)品，除大型的和高技術(shù)含量的型號外，常規(guī)產(chǎn)品已基本能滿足施工需要。各生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)條件普遍得到了改善，生產(chǎn)能力進一步增強。國外混凝土機械進口數(shù)量逐年下120/h以下的攪拌站、125/h以下的輸送泵以及攪拌機等國產(chǎn)設(shè)備已占主導(dǎo)地位。
1.產(chǎn)品性能提高較大
????機、電、液技術(shù)在混攪拌站（樓）、混凝土輸送泵（含臂架式泵車）、混凝土攪拌輸送車等產(chǎn)品中得到了廣泛應(yīng)用。在控制系統(tǒng)中大多采用了微機自控方式，技術(shù)水平有了較大提高，制造質(zhì)量也得到了改善，產(chǎn)品無論是可靠性、實用性還是經(jīng)濟性均有了顯著的提高，部分產(chǎn)品已達到或接近國際同類產(chǎn)品先進水平。如國產(chǎn)混攪拌樓最大已達240m3/h，采用微機控制，對配料能夠自動補償，對數(shù)據(jù)庫能夠進行管理并可隨時打印出所需數(shù)據(jù)，能夠?qū)ι笆蔬M行測定并自動補償?shù)??！ ‘a(chǎn)品雷同規(guī)格不齊：同其他機械行業(yè)一樣，混凝土機械同樣存在著重復(fù)生產(chǎn)狀況，導(dǎo)致生產(chǎn)過剩，銷售不暢，以降價作為促銷的手段，從而導(dǎo)致微利甚至無利可圖。與此同時，國產(chǎn)車、泵、站等大型設(shè)備均存在著品種單一、規(guī)格不全等狀況。
2.技術(shù)創(chuàng)新能力較差
????除少部分企業(yè)外，混凝土機械相當一部分廠家由于自身技術(shù)水平的限制，不重視產(chǎn)品更新和產(chǎn)品的開發(fā)，產(chǎn)品多年一貫制，品種規(guī)格較少，技術(shù)含量較低，仿制產(chǎn)品多，名牌產(chǎn)品少，有專利和特色的產(chǎn)品以及能出口創(chuàng)匯的產(chǎn)品更少。
3.與國外差距明顯
????國外混凝土攪拌站（樓）體現(xiàn)了機電一體休技術(shù)，其微控技術(shù)成熟可靠，物料的配比、容量變更控制十分準確；有些攪拌站（樓）還增加了攪拌機動態(tài)負荷臨測、混凝土物料稠度控制、除塵、消聲、廢水處理等裝置；混凝土泵送技術(shù)日臻成熟，最大水平泵送距離達4000m，泵送量達?180m3/h；產(chǎn)品多功能性增強。我國的混凝土攪拌及輸送機械盡管性能有了較大提高，但在可靠等方面與國外相比還有不小差距，主要體現(xiàn)在配套電器、液壓、氣動元件等方面問題較多。近年來，許多廠家均選用進口優(yōu)質(zhì)元器件，對提高我國混機械水平起到了非常重要的作用，但在多功能方面還無法與國外相比。
4.混凝土機械發(fā)展趨勢
????機械工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展趨勢是高附加價值化、智能化和系統(tǒng)化。混凝土機械發(fā)展的主導(dǎo)產(chǎn)品是商品混凝土成套設(shè)備，作為“十五”規(guī)劃中的重點項目，商品混凝土成套設(shè)備尤其是大型站（樓）、車、泵無論從數(shù)量上還是質(zhì)量上都將有一個較大的提高。這些產(chǎn)品將比以往更加注重降低能耗，更加注重安全性、舒適性、維護和使用的經(jīng)濟性。商品混凝土近年來在我國大中城市有了較大的發(fā)展，約占現(xiàn)澆混凝土的15%~20%左右，與發(fā)達國家的70%~90%相比還有較大的差距，由此給國內(nèi)混凝土機械制造廠家提供了一個大的發(fā)展機遇。
????商品混凝土成套設(shè)備的配套產(chǎn)品以及能夠滿足用戶特殊要求的產(chǎn)品將會在?“十五”期間得到較大發(fā)展。如砂石預(yù)處理設(shè)備、殘余混凝土清洗回收裝置、高性能混凝土攪拌設(shè)備、冷攪拌和熱攪拌的混凝土攪拌站、長臂架泵車等。國家實施西部大開發(fā)戰(zhàn)略，投資規(guī)模將超過以往任何大型工程。由于西部開發(fā)時間跨度長、東西部經(jīng)濟差距大，不可能集中購買高、精、尖的大型設(shè)備，因此適合西部自然環(huán)境、經(jīng)濟實用的產(chǎn)品將會有一定市場，如開發(fā)經(jīng)濟實用型移動式攪拌站（25~50?m3/h）以適應(yīng)公路、鐵路等工程建設(shè)。同時，通過技術(shù)創(chuàng)新，開發(fā)多用途、多功能產(chǎn)品以適應(yīng)市場需求的變化。
????“十五”期間，人們對生活質(zhì)量要求越來越高，環(huán)境保護意識越來越強，那些高效、節(jié)能、低噪音、低污染、智能化的環(huán)保型混設(shè)備也將受到人們的青睞。
第二章 混凝土攪拌機簡介
2.1混凝土攪拌機的分類
混凝土攪拌機是制備混凝土的專用機械，其種類很多。按混凝土攪拌機的工作性質(zhì)分有：周期性攪拌機和連續(xù)作用攪拌機兩大類；按混凝土的攪拌原理分有：自落式攪拌機和強制式攪拌機兩大類；按攪拌筒形狀分為：鼓筒式，錐式（含錐形及梨形）和圓周盤式等攪拌機，常用的是周期性攪拌機，其具體分類如下：
2.2 型號
混凝土攪拌機的型號由攪拌機機型號和主要參數(shù)組合而成，其意義如下：
例如：JZC 750型攪拌機
2.3 攪拌主機結(jié)構(gòu)詳細說明
混凝土攪拌機由攪拌機蓋、攪拌筒體、攪拌裝置、軸端密封、傳動裝置、襯板、卸料門潤滑系統(tǒng)。
2.3.1．攪拌機蓋
攪拌機蓋是為攪拌主機工作時防塵和進料連接而設(shè)計的，蓋與桶體間采用螺栓聯(lián)結(jié)，中間有密封膠條，各進料口形狀和位置可接不同機型或用戶要求制作，檢視門有安全開關(guān)。
攪拌機蓋設(shè)計的噴霧系統(tǒng)有效地壓住投料時揚起的粉塵并與吸塵裝置連在一起，確保環(huán)保要求。
2.3.2．攪拌筒體
攪拌筒體由優(yōu)質(zhì)鋼板整體彎成“奧米加Ω”形狀，而且由特別管狀框架承托，有足夠的剛度和強度，保證主機的正常運作。
2.3.3．攪拌裝置
兩根攪拌軸上的多組攪拌臂和葉片組成攪拌裝置，保證桶體內(nèi)混合料℃能在最短時間內(nèi)作充分的縱向和橫向摻和，達到充分拌和的目的。攪拌臂分為進給臂、攪拌臂、返回臂，同時為了便于磨損后的調(diào)整和更換，每組攪拌葉片均能方便地在受力磨損的方向調(diào)整，直至攪拌葉片正常磨損后的更換。
為適應(yīng)不同工況和骨料粒徑的要求，攪拌臂可在軸上做60o、120o和180o的排列，以達到攪拌最大骨料粒徑。
葉片為高強度抗沖擊耐磨鑄鐵，正常生產(chǎn)時能達到3700罐/次，其性能指標符合JG/T5045.1—93規(guī)定(HRC≥58，沖擊值≥5.0N.M/mm2，抗彎強度600N/mm2)。
2.3.4．軸端密封
對臥軸式混凝土攪拌機，因工作時主軸浸沒在摩擦力很強的砂石水泥材料中，如果沒有行之有效的軸端密封措施，主軸頸會很快被磨損，毀壞，產(chǎn)生嚴重的漏漿，影響級配。
采用三道密封及骨料架油封和液壓系統(tǒng)供油旁泵，其工作原理用壓蓋1，耐磨橡膠圈2和轉(zhuǎn)轂3為第一道密封，為防止砂漿浸入縫隙，由注油孔向內(nèi)腔注入壓力油脂，至主縫中有少量油脂擠出為止，用油脂外溢來阻擋砂漿入侵，第二道密封由轉(zhuǎn)轂3轉(zhuǎn)轂6和O型密封圈組成即浮動環(huán)密封，浮動環(huán)組借助O型圈的彈性保持一定的壓緊力和磨損后的間隙補助，由注油孔注入潤滑油脂，轉(zhuǎn)轂為粉末冶金專用件，密封面經(jīng)研磨加工，最后由安裝的J型骨架密封組成第三道。
攪拌軸的支承由獨立的軸承座和帶錐套調(diào)心滾子軸承共同承擔，同時通過兩個骨架油封的作用能有效的保證軸承的良好工作環(huán)境，以保證機的正常運作。
2.3.5．襯板
弧襯板為高硌耐磨合金鑄鐵，其性能指標符合JG/T5045.2—93規(guī)定（HRC≥54，沖擊值≥7.0N.M/mm2,抗彎強度≥600N/mm2）特殊設(shè)計的菱形結(jié)構(gòu)能提高襯板的使用壽命,端襯板為優(yōu)質(zhì)高Mn耐磨鋼板制成.
2.3.6.卸料門
卸料門的結(jié)構(gòu)形式獨特可靠,整體弧面與桶內(nèi)襯板面持平,能有效地減少強烈沖擊,磨損真正做到優(yōu)質(zhì)耐久,另外,卸料門兩端的支承軸承座可上下調(diào)節(jié),接觸面磨損后可以調(diào)節(jié)間隙,確保卸料門的密封.卸料門采用進口液壓系統(tǒng)驅(qū)動,與傳統(tǒng)的氣動形式相比具有結(jié)構(gòu)緊湊,動作平穩(wěn),開門定位準確,能手動開關(guān)門等特點,油泵系統(tǒng)產(chǎn)生的高壓油通過控制系統(tǒng),經(jīng)高壓油管作用到油缸,驅(qū)動卸料門的開關(guān),通過調(diào)節(jié)卸料門軸端接近開關(guān)的位置和電控系統(tǒng)共同使用,可以實現(xiàn)卸料門的開門到位的任意調(diào)整,以實現(xiàn)不同的卸料速度.
2.4 攪拌主機類型選擇
由于強制式混凝土攪拌機有立軸式和臥軸式兩大類。立軸式有分為渦漿式和行星式?；炷翑嚢铏C是將石子（粗骨料）、沙子（細骨料）、水泥、水和某種添加劑攪拌成勻質(zhì)混合料的機械。廣泛應(yīng)用于工業(yè)和民用建筑、道路、橋梁、港口和機場、礦山等建筑行業(yè)中。為適應(yīng)攪拌不同性質(zhì)的混凝土的要求，以發(fā)展了很多機型，各種機型和性能各有其特點。從不同的角度進行劃分：按工作性質(zhì)分為周期式和連續(xù)式；按攪拌方式分為自落式和強制式；按裝置方式分為固定式和移動式；按出料方式分為傾翻式和非傾翻式;按攪拌桶外型分為犁式、錐式、鼓式、槽式、盤式。下面分自落式和強制式兩類來介紹和選擇。
2.4.1．自落式混凝土攪拌機
自落式混凝土攪拌機靠旋轉(zhuǎn)著的鼓筒中的葉片將物料提高到一定高度后落下進行攪拌的最常用的的有JG型鼓筒式、JZ式雙錐反出料式和JF型雙錐傾翻式混凝土攪拌機。
自落式攪拌機已有相當長的歷史。這種攪拌機是靠物料從一定高度落下進行拌合。圖2.1.a是這種攪拌機的工作簡圖。攪拌機的主要工作部分是一個水平擱置的圓筒。圓筒內(nèi)裝有徑向葉片。工作時圓簡繞其軸線轉(zhuǎn)動。裝入筒內(nèi)的物料被葉片帶至一定高度，然后靠自重落下。如此反復(fù)進行。圖b中是強制式攪拌機酌工作簡圖。這種攪拌機的主要工作部分是一個圓盤，在盤內(nèi)裝有若干沿盤內(nèi)圓弧線運動酌的葉片。裝在盤內(nèi)的物科在葉片的撓動下，形成交叉的料流，進行攪拌。這種攪拌方法比自落式劇烈，它適用于攪干硬性混凝土。含有輕骨料的混凝土也必須用強制式攪拌機攪拌。因為在自落式攪拌機中，輕骨料落下時所產(chǎn)生的沖擊能量太小，不能產(chǎn)生很好的攪拌作用。由于強制攪拌有如上這些特點，所以這些年來強制式攪拌機迅速發(fā)展。但是，現(xiàn)在采用的強制式攪拌機還存在著不少缺點，其中主要的是；
1．轉(zhuǎn)速高，動力消耗大。強制式攪拌機的轉(zhuǎn)速要比自落式高2—3倍，動力消耗要大3—4倍。轉(zhuǎn)速高是強制攪拌所必須的。只有在高轉(zhuǎn)速下才能產(chǎn)生強烈的攪拌作用。
2．葉片、襯板磨損大。強制式攪拌機葉片的磨耗約為自落式的7—8倍，襯板約為3—4倍。強制式攪拌機的葉片在工作時是要強迫攪拌盤內(nèi)購物料迅速改變其運動方向，產(chǎn)此交叉的料流。所以葉片和材料之間的摩擦劇烈，自然葉片的磨耗大。
3．維護費用高。上述兩個缺點必然在經(jīng)濟上產(chǎn)生不好的效果。
4．不能攪拌含有大骨料的混凝土。骨料尺寸大時，往往把攪伴葉片卡住，損壞機器。目前生產(chǎn)的強制式攪拌機所攪拌的骨料尺寸都在80毫米以下。
5．構(gòu)造復(fù)雜。強制式攪拌機在構(gòu)造上比自落式復(fù)雜。
由于強制式攪拌機有這樣一些缺點，所以在選用時，應(yīng)根據(jù)所要求攪拌的混凝土的具體情況，慎重考慮，盡可能選用自落式攪拌機。但是，采用強制攪拌這一方法還是混凝土攪拌機發(fā)展的方向。因為強制攪拌攪拌得均勻而見生產(chǎn)率高。自落式攪拌機的生產(chǎn)率因受到鼓筒臨界轉(zhuǎn)速的限制，很難提高。提高鼓簡的轉(zhuǎn)速將會使物料因離心力的作用而貼在筒壁上，反而降低了攪拌效果。所以，現(xiàn)在許多國家在研究所的強制攪拌方法。
圖2.1
2.4. 2．強制式混凝土攪拌機
它靠旋轉(zhuǎn)的葉片對混合料產(chǎn)生剪切、擠壓、翻轉(zhuǎn)和拋出等多種作用的組合進行拌和的，攪拌作用強烈，攪拌時間短，適用于攪拌干硬性混凝土和輕骨料混凝土，由于葉片容易受磨損或被粗骨料卡住，故一般不易攪拌骨料顆粒較大的混凝土。
強制式攪拌機主要分為渦漿式和行星式。這兩種攪拌機的燙拌簡那是一個水平放置的圓盤。渦槳式是在盤中央裝有一根回轉(zhuǎn)軸。軸上裝襯若干組葉片。行星式則有兩根回轉(zhuǎn)軸，分別帶動幾個拌合鏟。行星式又可為定盤式和盤轉(zhuǎn)式。在定盤式個，拌合鏟除了繞自己的軸線轉(zhuǎn)動(自轉(zhuǎn))外，兩根裝拌合鏟的軸還共同繞盤的中心線轉(zhuǎn)動(公轉(zhuǎn))。在盤轉(zhuǎn)式中，兩根裝拌合鏟的軸不做公轉(zhuǎn)運動，而是整個盤做相反方向的運動。在上述三種形式的攪拌機中，渦漿式構(gòu)造簡單，但轉(zhuǎn)軸受力較大，盤中央的一部分容積不能利用，因為拌合鏟在那里的線速度太低。行星式構(gòu)造復(fù)雜，但攪拌強度大。在行星式中，盤轉(zhuǎn)式消耗能量較多，結(jié)構(gòu)上由于整個攪拌盤在轉(zhuǎn)動也不夠理想。定盤式還消除了離心力對骨科的影響，不容易產(chǎn)生離析現(xiàn)象。所以，盤轉(zhuǎn)式現(xiàn)已逐漸為定盤式所代替。強制式攪拌機都是通過盤底部的卸料口卸料，所以卸料迅速。這是它的一個優(yōu)點。但是，如果攪拌時卸科口密封不風水泥漿容易從這里漏掉。所以，強制式攪拌機不適于攪流動性大的混授士拌合抖。
第三章 設(shè)計方案擬定
3.1原始數(shù)據(jù)
① 出料容積 750 L
② 進料容積 1200 L
③ 生產(chǎn)率 22.5
④ 最大骨料粒徑 80/60 ㎜
⑤ 外形尺寸（長×寬×高） 6050×2030×5900
⑥ 整機質(zhì)量 4800kg
3.2 設(shè)計的總體要求
① 滿足使用要求
② 滿足經(jīng)濟性要求
③ 力求整機的布局緊湊合理
④ 工業(yè)性要求簡單而實用
⑤ 滿足有關(guān)的技術(shù)標準
3.3 設(shè)計大綱
3.3.1 設(shè)計原則
① 攪拌機技術(shù)條件應(yīng)滿足GB9142-2000《混凝土攪拌機技術(shù)條件》規(guī)范；
② 所用圖紙的幅面應(yīng)符合GB4457-2000《中華人民共和國標準機械制圖》中的相關(guān)規(guī)定。
3.4 攪拌機選型的確定
混凝土時建筑材料中的一種主要的材料，它是以水泥做為黏結(jié)劑把骨料粘在一起的，屬于一種非勻質(zhì)材料，其用途廣，用量大。
混凝土攪拌機就是用來大量生產(chǎn)混凝土的機械?；炷翑嚢铏C有自落式和強制式。混凝土從塑性混凝土發(fā)展到干性，硬性混凝土，強制式攪拌機得到了很大發(fā)展。強制式混凝土攪拌機不僅能攪拌干硬性混凝土，而且能攪拌輕骨料混凝土，能使混凝土達到強烈的攪拌作用，攪拌非常均勻，生產(chǎn)率高，質(zhì)量好，成本低。因此，強制式攪拌機得到了很大的發(fā)展，但這種攪拌機的功率損耗比較大。
為了適應(yīng)不同混凝土攪拌機的攪拌要求，攪拌機發(fā)展了許多機型，它們在結(jié)構(gòu)和性能上各有特點，但按工作原理可劃分為自落式和強制式。JZC750混凝土攪拌機屬于自落式攪拌機的一種，J—攪拌機，Z—錐型，C—齒圈，750—出料容量750L。它主要由攪拌系統(tǒng)，攪拌傳動系統(tǒng)，上料、卸料系統(tǒng)，供水系統(tǒng)，機架及行走系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)等組成。目前國內(nèi)生產(chǎn)的JZC型錐型反轉(zhuǎn)出料攪拌機，其傳送機構(gòu)采用齒輪-齒圈轉(zhuǎn)動，攪拌桶由四個拖輪支承，由傳動系統(tǒng)中的電機控制轉(zhuǎn)向，電機產(chǎn)生的運動和動力經(jīng)帶傳動輸入減速箱，再經(jīng)減速箱中的兩對齒輪傳給小齒輪，通過和小齒輪嚙合的固定在拌桶上的大齒圈帶動拌桶旋轉(zhuǎn)。齒輪傳動具有不打滑，傳動比準確等特點。
依據(jù)本設(shè)計提供的原始數(shù)據(jù)和設(shè)計的總體要求故選用JZC750型混凝土攪拌機作為本設(shè)計的題目。
圖3.1 JZC750 混凝土攪拌機
3.5 畢業(yè)設(shè)計的意義
通過本次畢業(yè)設(shè)計，我們對JZC750混凝土攪拌機有了完整的了解和深刻認識。而且學(xué)會把所學(xué)知識有效的用運到解決實際問題中的能力，不僅對課本所學(xué)知識有了更深層次的掌握，同時提高了自己解決實際問題的能力。學(xué)會了更好的查閱相關(guān)資料，為以后打下良好基礎(chǔ)。本次畢業(yè)設(shè)計使我們受益匪淺，通過研究解決一些工程技術(shù)問題，各方面的能力均有提升。
第四章 攪拌機的設(shè)計
4.1 攪拌機的作用
1.使不互溶液體混合均勻，制備均勻混合液，乳化液強化傳質(zhì)過程。
2.使氣體在液體中充分分散，強化傳質(zhì)或化學(xué)反應(yīng)。
3.制備均勻懸浮液，促進固體加速溶解，浸取或液—固化學(xué)反應(yīng)。
4.強化傳熱，防止局部過熱或過冷。
4.2 攪拌機的工作原理
從本質(zhì)上來講攪拌過程就是在流體場中進行單一的動量傳遞或者是包括動量，熱量，質(zhì)量傳遞及化學(xué)反應(yīng)的過程，而攪拌器就是通過使攪拌介質(zhì)獲得適宜的流動場而向其輸入機械能量的裝置。
攪拌過程為：電機通過減速機變速后帶動攪拌器在一定轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)，根據(jù)攪拌機速度的不同，自葉輪處派出不同速度的流體，這股運動流體同時吸引夾帶著周圍的液體，使得周圍的靜止流體或低速流體卷入其中，從而合成一股復(fù)雜的運動流體。這股合成的運動流體既有水平循環(huán)流動，又有沿壁面及攪拌軸的上下循環(huán)流動，這種循環(huán)流動，能夠設(shè)計攪拌罐內(nèi)較大的范圍，起著體積循環(huán)的作用 。
從葉輪排除的液體把來自葉輪的能量傳遞到罐內(nèi)介質(zhì)，同時將罐內(nèi)液體順次循環(huán)到具有攪拌作用的葉輪近旁。由于瞬時速度波動會產(chǎn)生湍動，渦流等不規(guī)則移動，制件崩解并且和周圍的流體混合，其結(jié)果流體本身以及所包含的熱量，質(zhì)量和能量也都隨之向周圍移動，從而促進由于局部混合，異相間界面更新等引起整體液流的傳質(zhì)和傳熱反應(yīng)均質(zhì)作用。
教版操作多種多樣，攪拌介質(zhì)差別也很大，各工藝過程對攪拌過程的要求也不盡相同，這些都要求不同型式的攪拌機與之相適應(yīng)。各種攪拌機在配合各種可控制流動狀態(tài)的附件后，更難能使流體狀態(tài)以及供給能量的情況出現(xiàn)多種變化，更有利于強化不同的攪拌過程。
4.3 攪拌機的結(jié)構(gòu)
攪拌機主要由攪拌裝置，攪拌桶和兩大部分組成:
攪拌裝置：包括傳動裝置，攪拌軸和攪拌器。攪拌過程通常由電機經(jīng)過減速器減速后再由聯(lián)軸器連接攪拌軸來帶動固定在軸上的齒輪轉(zhuǎn)動。
攪拌桶：包括桶體和附件。桶體為攪拌提供一個進行空間的容器。
圖4-1攪拌機的外形結(jié)構(gòu)
4.3.1 電動機的選擇
設(shè)定攪拌速率為n1=85r/min；總傳動比為i=16。則電動機轉(zhuǎn)速n2=n1*i=60*16r/min=1360r/min。
設(shè)攪拌機內(nèi)阻力F=8KN,傳動線速度V=1.55m/s；
則由p1=F*V/1000（KW）=8*1.55*1000/1000=12.4KW
所以由p2=p1/η1?？汕蟮膒2
查表知齒輪聯(lián)軸器的效率為η2=0.99，彈性聯(lián)軸器效率η3=0.9927，滾動軸承效率η4=0.985，閉式圓柱齒輪效率η5=0.975。
解得η1=η2*η3*η43*η52=0.8927
從而解得p2=p1/η1=13.89KW
查表選擇電動機：Y系列1440r/min，電動機具體型號為Y160L—4
額定功率: 15KW，
滿載轉(zhuǎn)速: 1440r/min.
額定電流: 30.3A
滿載時效率：86%
效益: 88.5%
功率因數(shù)0.85
堵轉(zhuǎn)電流7.0
額定轉(zhuǎn)矩2.2
最大轉(zhuǎn)矩2.3
4.3.2 聯(lián)軸器的選擇
剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器又可根據(jù)結(jié)構(gòu)特點分為固定式和可移式。固定是屬于完全剛性聯(lián)接，它要求被聯(lián)接的兩軸中心線嚴格對中；可移式僅在傳動方向上是剛性聯(lián)接，而其他方向上允許兩軸有一定的安裝誤差，即對兩軸間的安裝誤差有一定的補償能力。撓性聯(lián)軸器用于兩軸有相對位移（軸向、徑向、角位移和綜合位移）的地方。它具有隔振、緩沖振動的能力，海爾可以補償兩軸間的安裝誤差。撓性聯(lián)軸器又有無彈性元件和含金屬、非金屬彈性元件之分，后兩種統(tǒng)稱為彈性聯(lián)軸器。
對于載荷平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、同軸度好、無相對位移的可選用剛性聯(lián)軸器；有相對位移的應(yīng)選用無彈性元件的撓性聯(lián)軸器。對同軸度不易保證，載荷、速度變化較大的場合，最好選用具有緩沖，減震作用的彈性聯(lián)軸器。對聯(lián)軸器的其他要求是裝拆方便，尺寸較小、質(zhì)量較輕、維護方便等。聯(lián)軸器的安裝位置應(yīng)盡量靠近軸承。
4.3.3 軸承的選擇
常用的滾動軸承有深溝球軸承、圓錐滾子軸承、角接觸球軸承。其類型和特性見下：
圓錐滾子軸承：極限轉(zhuǎn)速中；允許角偏差2°；主要特性應(yīng)用:能承受較大的徑向、軸向聯(lián)合載荷，因為線接觸，承載能力大于角接觸軸承，內(nèi)外圈可分離，裝載方便，通常成對使用。
深溝球軸承：極限轉(zhuǎn)速高；允許角偏差8~16°；主要特性應(yīng)用:主要承受徑向載荷，同時也能承受一定量的軸向載荷。當轉(zhuǎn)速很高而軸向載荷不大的時候，可替代推力球軸承，承受純軸向載荷，當承受純徑向載荷時，a=0。
角接觸球軸承：極限轉(zhuǎn)速較高；允許角偏差2~10°；主要特性應(yīng)用:能同時承受徑向軸向聯(lián)合載荷，公稱接觸角越大，軸向承載能力也越大。通常成對使用，可以分裝于兩個支點或同裝于一個支點上。根據(jù)上面比較及減速器的計算要求，選用6207深溝球軸承。
4.3.4 鍵的選擇
鍵主要用來實現(xiàn)軸和軸上零件之間的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩。鍵是標準件，分為平鍵、半圓鍵和楔鍵等。
本次設(shè)計中采用平鍵聯(lián)接。平鍵的特點和應(yīng)用如下所示，
類型：普通平鍵GB/T1096—2003
薄型平鍵GB/T1567—79
特點和應(yīng)用：靠側(cè)面?zhèn)鬟f扭矩，對中好，易拆卸。無軸向固定作用。精度較高。用于高速軸或受沖擊，正反轉(zhuǎn)均合。薄型平鍵用于薄壁結(jié)構(gòu)和傳動距較小的傳動。
4.3.5 攪拌軸的選擇
（1）選擇材料，確定需用應(yīng)力
攪拌軸的材料通常選用45鋼，有時候還需要適當?shù)臒崽幚?，以提高軸的強度和耐磨性。對于要求較低的攪拌軸可采用普通碳素鋼制造。本次設(shè)計中攪拌軸采用45剛：[T]=30MPa
（2）攪拌軸強度計算
軸的扭轉(zhuǎn)強度條件：Tmax=MT/Wρ≤[T]
式中Tmax為軸橫截面上的最大剪應(yīng)力，MPa；MT為軸傳遞的扭矩，N*mm；Wρ為軸的抗扭截面模量，mm3；[T]為降低后的材料許用應(yīng)力，MPa。
MT=9.55*106*P3/n3=755.92N*m
由公式：d≥365*（P/n[T]）1/3=50.44mm
取d=51mm
（3）攪拌軸剛度計算
一般情況下攪拌軸依靠減速機內(nèi)的一對軸承支承，但是由于攪拌軸往往較長，因而運轉(zhuǎn)時容易發(fā)生振動，將軸扭彎甚至完全破壞。
為保持懸臂攪拌軸的穩(wěn)定，懸臂軸長度L1、攪拌軸直徑d、兩軸承制件的距離B應(yīng)滿足一下關(guān)系：
L1/B≤4~5 L1/d≤40~50
當軸直徑余量較大，攪拌器經(jīng)過平衡及低速時L1/B和L1/d取偏大值。
4.3.6 機座的設(shè)計
自落式攪拌機的傳動裝置通過機座安裝在整個機器上，機座內(nèi)應(yīng)留有足夠位置以容納聯(lián)軸器等部件，并保證安裝操作所需要的空間。本設(shè)計中采用冷彎等邊槽鋼骨焊接而成的骨架結(jié)構(gòu)，槽鋼主要用于建筑結(jié)構(gòu)、車輛制造和其它工業(yè)結(jié)構(gòu)，槽鋼還常常和工字鋼配合使用。槽鋼按形狀又可分為4種：冷彎等邊槽鋼、冷彎不等邊槽鋼、冷彎內(nèi)卷邊槽鋼、冷彎外卷邊槽鋼。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：
圖4-2機座的外形結(jié)構(gòu)
根據(jù)資料查的槽鋼的規(guī)格為220*79*9型號為22#B
其總長為1800mm，寬為1526mm。
4.3.7 攪拌器的設(shè)計
攪拌器又被稱為葉輪或槳葉，它是攪拌設(shè)備的核心部件。根據(jù)攪拌器的攪拌釜內(nèi)產(chǎn)生的流型，攪拌器基本上可以分為軸向流和徑向流兩種。攪拌器是使攪拌介質(zhì)形成適宜的流動狀態(tài)而向其輸入機械能裝置。攪拌器通常自攪拌釜頂部中心垂直插入釜內(nèi)，有時也采用側(cè)面插入，底部深入或側(cè)面伸入方式。應(yīng)依據(jù)不同的攪拌要求選擇不同的安裝方式。不同介質(zhì)通過攪拌使其彼此間相互分散以達到均勻混合，提高化學(xué)反應(yīng)，傳質(zhì)和熱傳遞速率的目的。
攪拌器的類型和流型
攪拌器的形式很多，常用的攪拌器有槳式、渦輪式、推進式、錨式和框式、螺桿式、螺帶式等。攪拌器的主要部件是槳葉。槳葉的形狀按攪拌器的運動方向與槳葉表面的角度可分為三類：平葉、折葉和螺旋葉片。本裝置采用葉片式攪拌器。
攪拌器工作原理：錐形反轉(zhuǎn)出料攪拌機系統(tǒng)主要工作機構(gòu)是攪拌桶，其外形呈雙錐形，如圖4.3所示。筒內(nèi)中焊有分別與拌桶軸線成一定夾角交叉布置的高葉片和低葉片各一對。由于高、低葉片與拌桶軸線按一定的角度交叉布置，所以當拌合進料錐端進入，拌桶正轉(zhuǎn)攪拌時，葉片不僅使拌合料作提升，下落的運動，還能強迫物料做軸向竄動，故能強化攪拌作用。當攪拌桶反向旋轉(zhuǎn)時，葉片將拌合料推向出料錐一端由兩條空間交叉成180°的螺旋型出料葉片將拌合料卸出桶外。
4.3 攪拌器結(jié)構(gòu)圖
第五章 攪拌桶和料斗的設(shè)計
5.1攪拌桶的設(shè)計
5.1.1 攪拌桶的尺寸設(shè)計
桶體選擇圓柱圓錐形筒體組合樣式。
桶體制造采用碳素鋼鋼板：Q235-AE.GB912，板厚δ=4mm；常溫下強度σb=375MPa，σx=235Mpa。許用應(yīng)力值100°C時為200Mpa。
桶體的基本尺寸：設(shè)桶體的直徑為D1，高度為H，容積為V及壁厚為δn。
根據(jù)設(shè)計要求一般攪拌器用于液-固或者液-液相物料時桶體直徑和高度應(yīng)滿足：H/ D1=1~1.3；用于氣-液相物料時應(yīng)滿足：H/ D1=1~2。所以取H/ D1=1.3。
攪拌機的額定容量有進料容量和出料容量之分，各種不同含義的容量之間有如下關(guān)系：
進料容量V1是指裝進攪拌桶未經(jīng)攪拌的干料體積；
出料容量V2是指一罐次新鮮混凝土出料的體積；
搗實容量V3是指一罐次混凝土除了后經(jīng)搗實的體積；
攪拌筒的幾何容積V0是指攪拌桶能容納配合料的體積。
額定容量是攪拌機的主要性能指標，決定著攪拌機的生產(chǎn)率，是選用攪拌機的重要依據(jù)，所以根據(jù)提供的原始數(shù)據(jù)出料容量750L，進料容量為1200L，生產(chǎn)率22.5 m3/h，據(jù)生產(chǎn)要求，而根據(jù)經(jīng)驗，攪拌空間因占實際桶體的1/4~1/5左右，故假設(shè)桶體實際體積為5 m3—6 m3，故可設(shè)攪拌桶的外形尺寸為圓柱尺寸1800mm×900mm(直徑×長度)，圓錐部分1800mm×800mm×800mm(大直徑×長度×小直徑)，計算出的體積如下：
。
而需要的是5 m3更加優(yōu)化的尺寸故調(diào)整為圓柱尺寸1900mm×900mm(直徑×長度)，圓錐部分1900mm×900mm×800mm(大直徑×長度×小直徑) 計算出的體積如下：
攪拌桶壁厚4mm。
根據(jù)進料容量根據(jù)軟件設(shè)計得出桶體外形如下圖所示：
圖5.1攪拌桶外形結(jié)構(gòu)
5.1.2開孔補強
為了方便維修和檢查設(shè)備內(nèi)部空間，以及安裝和拆卸設(shè)備的內(nèi)部裝置，常在設(shè)備上設(shè)置人孔與手孔，一般容器直徑大一等于1000m的應(yīng)至少開設(shè)一個人孔，人孔的形狀有橢圓形和長圓形兩種。人孔和手孔應(yīng)盡量要小，以減少密封和減小對殼體強度的削弱。人孔主要由筒節(jié)、法蘭、蓋板和手柄組成。一般人孔有兩個手柄，容器使用過程中，人孔需要經(jīng)常打開時可選擇快開式結(jié)構(gòu)人孔。
本次設(shè)計中選擇長圓形回轉(zhuǎn)快開人孔，人孔：PN6,400x300.JB579-79。
5.2 料斗的設(shè)計
進料機構(gòu)由上料斗、爬梯、接長軌道和落地軌道組成。進料斗的升降及爬翻動作，由齒輪減箱的輸出軸通過軸端的進料離合器和鋼絲繩卷筒帶動，離合器由手動操縱桿控制，料斗的上極限位置，由限位裝置自動脫開離合器。
料斗制造采用碳素鋼鋼板：Q235-AE.GB912，板厚δ=4mm；常溫下強度σb=375MPa，σx=235Mpa。許用應(yīng)力值100°C時為200Mpa。
支撐架由角鋼焊接構(gòu)成。角鋼俗稱角鐵、是兩邊互相垂直成角形的長條鋼材。角鋼屬建造用碳素結(jié)構(gòu)鋼，是簡單斷面的型鋼鋼材，主要用于金屬構(gòu)件及廠房的框架等。在使用中要求有較好的可焊性、塑性變形性能及一定的機械強度。生產(chǎn)角鋼的原料鋼坯為低碳方鋼坯，成品角鋼為熱軋成形、正火或熱軋狀態(tài)交貨。角鋼有等邊角鋼和不等邊角鋼之分。本次設(shè)計采用等邊角鋼。規(guī)格為“∠30×30×3”。
結(jié)構(gòu)如下圖所示：
圖5.2 料斗外形結(jié)構(gòu)
設(shè)計總結(jié)
畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)生專業(yè)知識深化和系統(tǒng)提高的重要過程，是對學(xué)生實踐能力、理論聯(lián)系實際能力和創(chuàng)新精神的綜合訓(xùn)練，是培養(yǎng)學(xué)生探求真理的科學(xué)精神、科學(xué)研究方法和優(yōu)良的思想品質(zhì)等綜合素質(zhì)的重要途徑。通過本次JZC750混凝土攪拌機的設(shè)計，加深了我對專業(yè)知識的理解和應(yīng)用，同時，也彌補了以前的知識漏洞，鞏固了知識的積累。更好的利用所學(xué)知識解決實際問題。在老師的指導(dǎo)下，自己的各方面能力有了全面提高。
攪拌機攪拌桶是整機的基礎(chǔ)，要求設(shè)計時確定其與其余各部件的安裝位置與尺寸關(guān)系，通過全面的設(shè)計計算，校核軸的強度、剛度和局部穩(wěn)定性。
通過這次畢業(yè)設(shè)計，不僅對JZC750混凝土攪拌機有了完整的了解，而且學(xué)會了解決一些工程技術(shù)問題的方法，對自己有很大幫助，為我即將走上工作崗位打下良好的基礎(chǔ)，同時開闊了自己的視野，對機械相關(guān)產(chǎn)品及知識有了更多的了解。
相信這次畢業(yè)設(shè)計一定能為四年的大學(xué)生涯劃上一個圓滿的句號，并為將來的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。
由于時間和經(jīng)驗的限制，本設(shè)計難免有疏忽之處，敬請讀者指出并改正。
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致 謝
本論文是在導(dǎo)師秦衡峰老師的綜合指導(dǎo)下，并通過自己的現(xiàn)場觀察和親自查閱有關(guān)資料下完成的。畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)本科的最后一門必修的課程，也是最綜合的一門課，它用到了幾乎所有在大學(xué)學(xué)到的知識，能綜合的考查學(xué)生設(shè)計能力和對機械知識的掌握和運用程度，是對我們四年來所學(xué)到知識大總結(jié)。雖然這次設(shè)計只有僅僅的三個月，但是我的分析問題的能力、解決問題的能力及獨立思考問題的能力和查閱資料的能力卻明顯得到提高，這些能力的培養(yǎng)將是我以后走上工作崗位造就人生的一筆財富，奠定了基礎(chǔ)。
在設(shè)計過程中，秦衡峰老師和其他技術(shù)指導(dǎo)老師對我們極度關(guān)注，我忠心的感謝這些老師們熱心、耐心，細致的指導(dǎo)。如果我們?nèi)蝿谌卧埂⒛瞰I的老師們的指導(dǎo)，我們將很可能達不到預(yù)期的效果.在此再次的表示忠心的感謝和誠摯的問候.
附錄1英文原文
英文原文
COST STUDY OF HIGH-SPEED CUTTING UNDER DRY AND WET CONDITIONS
FOR MACHINING PROCESSES OPTIMIZATION
1. Introduction
The aim of this study is to optimize the machining processes by investigating the relationship between the high speed machining (HSM) and the tool life for the cutting conditions under testing. Furthermore, studying the effect of cutting fluid on the selected wear criterion, and relationship between different wear criteria and machining cost for the cutting inserts under HSM.
This investigation showed that wear rate is proportional to cutting speed supported with similar observations [12,18,19]. Studying the correlation between high wear rates at high cutting speed and machining costs, provides better understanding on the performance of this policy and the benefit of its adoption. Currently, little or no data have been published relating the life -cycle costs, tool performance, work piece surface roughness and work piece dimensional accuracy when using solid and indexable cutters [10]. However, studies have found that tool costs in metal cutting machines are a third of the cost of producing parts. Therefore reducing product cost is the first objective of a tool management system[16]. The benefits of adopting this research guideline will help determine the optimal machining cost and tool replacement policy based on different wear criterion values. Additionally this study provides insight in process control and helps the managers in the early process planning steps to associate factors such as preventive maintenance, levels of inventory, and machining cost.
2. Experimental Study
The study developed a guideline of choosing the right cutting tool, cutting speed, and selecting the appropriate wear criteria of the cutting tool inserts for the work material under study. In this study variable wear criteria ranging from 0.lmm to 0.6mm (tool life limit) were taken into consideration. This experiment was conducted in accordance with the International Standard Organization ISO 3685 1993 [46].
The test was done on a (Clausing1300) variable spindle speed machine with a maximum power of 7.5Hp (see Figure 3-1). The tool wear measurements were performed using an optical microscope with a magnification of up to 300 times, and a Scanning Electron Microscope (SEM). The rotational speed of the work piece was measured before every cut by a (HT-5100) handheld digital Tachometer to insure that the work piece was accurately running at the exact cutting speed. On the other hand, the work piece material was replaced when the length/diameter ratio reaches 10, based on ISO 3685 1993 [46], to ensure work piece stability and safety. Two precut were carried out with 1.2 mm depth, to clean up the thin layer of rust, and to ensure work piece straightness.
Figure 1 The tuning machine used during the test.
2.1 Workpiece and Cutting Inserts
In this study, hot rolled ASTM 4140 steel was selected as the workpiece material. The work piece properties are listed as follows:
Description: Hot rolled alloy steel bars, SAE 4140H (UNS H4140)
Dimensions: 15 cm Diameter x 62.25 cm length
Heat Treatment:
Vacuum degassed/processed, Cal-Al treated, annealed and special straightened, conforming to ASTM A322 and A304
Chemical compositions:
The composition of the work piece material is listed in Table 3.1 according to