B2152 龙门刨床总体及工作台部件的设计 王鹏翔 机械设计制造及其自动化 指导老师:刘海蓉 摘要 龙门刨床是用于往复直线切削运动的最大的机床之一,它在一连串的直线切削过程当中加工平面 或者成型面,龙门刨床的加工效率高于牛头刨床。 龙门刨床的工件装在工作台上,并在刨刀下面做直线往复运动,刨刀装在横梁上,龙门刨床的床 身一定要比工作台长一倍左右,以便工作台在行程中的每一个位置都得到支撑。双立柱龙门刨床有 两根立柱,用来支撑横梁的两端,单立柱龙门刨床只有一边有立柱,单立柱龙门刨床适用于那些工 件超过两立柱间距的工件,然而,双立柱龙门刨床刚性较高。 有一些以前用龙门刨床加工的工件,现在可以用龙门铣床加工,因为前者的效率不如后者的高, 不过,还是有许多工件在龙门刨床上加工比在其他机床上加工更有利和经济,例如,斜面通常在龙 门铣床上加工比较容易,狭长表面的加工用龙门刨床加工也较为容易,此外,龙门刨床常用在表面 粗糙的锻件和铸件上进行重要的初切,以便为后面的加工建立一个基准面。 关键词:龙门刨床 工作台 往复运动addition,The planer usually takes the important first cut on the rough forging or casting to establish a reference surface for subsequent machining. Key words:the planer table Move is carried on the rail . 一、设计要求 (一)参数部分 1、机床轮廓尺寸分别为长 9340mm,宽 4270mm,高 3100mm。 2、立柱间距为 1550mm;刨削工件最大尺寸分别为长 4000mm,宽 1500mm,高 1230mm。 3、工作台台面长 4000mm,宽 1250mm;T 型槽数量为 5,宽 28mm,间距为 210mm;工作速度为 5~ 75m/min,返回速度为 12.5~75m/min。 (二) 、图纸部分 1.尺寸联系图设计 A0 一张。 2.传动部件装配图设计 A0 一张。 3. 主要零件设计 A0 两张。 4. 电气控制原理设计 A0 一张。 5.应用计算机图形软件绘制二维机械图和三维机械图各一张。 二、概述 (一)设计背景 龙门刨床具有门式框架和卧式长床身的刨床。 龙门刨床主要用于刨削大型工件.该机床主要用于 直径较大的重型机械零件,如大型发兰盘、各种轴类、模具各种阀门管件,汽轮机配件等,广泛应 用于石油、化工、重型机械、造纸设备、矿山铁路,以及航空部件的加工制造。 具有门式框架和卧式长床身的刨床。龙门刨床主要用于刨削大型工件,也可在工作台上装夹多 个零件同时加工。龙门刨床的工作台带着工件通过门式框架作直线往复运动,空行程速度大于工作 行程速度。横梁上一般装有两个垂直刀架,刀架滑座可在垂直面内回转一个角度,并可沿横梁作横 向进给运动;刨刀可在刀架上作垂直或斜向进给运动;横梁可在两立柱上作上下调整。一般在两个 立柱上还安装可沿立柱上下移动的侧刀架,以扩大加工范围。工作台回程时能机动抬刀,以免划伤工 件表面。机床工作台的驱动可用发电机-电动机组或用可控硅直流调速方式,调速范围较大,在低速 时也能获得较大的驱动力。有的龙门刨床还附有铣头和磨头,变型为龙门刨铣床和龙门刨铣磨床, 工作台既可作快速的主运动,也可作慢速的进给运动,主要用于重型工件在一次安装中进行刨削、 铣削和磨削平面等加工。 B2152 龙门刨床是龙门刨床中较为常见的一种, 将它作为设计题目, 不仅使我们对龙门刨床有一 个系统全面的认识,更能锻炼我们的设计认知能力,对于以后从事机械行业有极大的帮助 三、机床总体方案设计 1,龙门刨床的总体尺寸联系图 B2152龙门刨床由床身、工作台、横梁、立柱、导轨、千赢国际老虎机官方网站侧刀架、垂直刀架和电气控制系统组成, B2152龙门刨床主要用于加工各种平面、斜面、槽,更适合加工大型而狭长的工件,也可以在工作台 上加装多个零件同时加工。龙门刨床的工作台用于安置工件,下有传动机构,可顺着机床的导轨做 直线往复运动,空行程速度大于工作行程速度,总体方案图如下: 2、龙门刨的结构及其运动形式 龙门刨是机械制造业中的主要工作机床。常用它来加工大型机械零件,如导轨、立柱、箱体 和机床的床身等部件。龙门刨的结构示意图如图 2-1 所示。 工作台 1 放在床身 2 上, 工作台由直流电动机拖动可 在床身上作往复运动。当工作台带动工件运动时,刨刀 8 对工件进行刨削加工。 刨刀装在垂直刀架 4 或侧刀架 3 上。 侧刀架可上下移动并横向进给, 它又分为左侧刀架和右侧 刀架。垂直刀架装在横梁 5 上,它可作横向移动和垂直进 给,它又分为左垂直刀架与右垂直刀架。横梁可沿着立柱 6 作上下移动。7 为龙门顶。 龙门刨床的运动可分为主运动、进给运动与辅助运 动。主运动是指工作台的往复运动,进给运动是指刀架的 进给,辅助运动是调整刀具运动(如横梁的夹紧与放松、横梁的上升与下降、刀架的快速移动与抬 刀等) 。 8 四,工作台部件的设计 工作台的本次设计的 B2152 龙门刨床的工作台外观基本是一个 4000mm-1500mm-1230mm 的长 方体,是一个铸件,上边加工了五条宽 28mm 的 T 型槽,用来固定夹具和工件,工作台的下方安装有 齿条,用来与传动部分的蜗杆啮合,来传递运动。 (一)导轨的设计; 本次设计的 B2152 龙门刨床的工作台能很好的完成直线往复运动,主要靠工作台下方的导轨, 这次设计的导轨我选用三角形和矩形的组合导轨,选用该导轨组合主要是因为它不仅导向性好,刚 度好,而且制造的时候也相对方便。 (二 )工作台的传动: 工作台的传动,主要靠安装在其下的齿条,与工作台传动系统最后的蜗杆相啮合,将电机的圆 周运动,转变为齿条以及工作台的直线 龙门刨床电气控制系统设计 (一) ,工作台的完整行程设计: 1,工作台速度运行 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t1 段表示刨台手动按钮低速起动,刨刀切入工件的阶段,为了减小刨刀刚切入工件的瞬 间,刀具所受的冲击及防止工件被崩坏,此阶段速度较低。 t1-t3 段为自动中速前进。属于刨削段,刨台加速至正常的刨削速度 t3-t4 段为刨刀高速工作段。并且速度高速平稳。 t4-t6 段为低退出段,返回过程中,刨刀不切削工件,但为防止边缘被崩裂,同样要求速 度较低。 t6-t7 段为高速返回段。但已退出切削,而且离机械较远,可以高速返回。 t7-t8 段为手动返回段,返回行程即将结束,再反向到工作速度之前,为减小对传动机械 的冲击,应将速度降低。 t8-t9 段为后退反接制动阶段 在工作过程当中,为了避免刀具切入工件时的冲击而使工件崩裂,或损坏刀具,要求切 入速度低,在切削结束时,为避免刀具将工件剥落,要求切出速度低,在返回行程中,为提高生产 率采用高速返回,由于返回速度高,工作台的惯性大,为了减少停车时的越位,要求返回行程结束 前先减速,然后停车,慢速切入切出,既防止崩坏工件又可以提高道具使用寿命。高速切削,返回 以提高加工效率。 2,工作台的行程开关 运动控制过程如下:工作台前进时,撞块 A 撞击 SQ3,B 撞击 SQ5,经过一段越位后,刨台后退。 后退时,撞块 B 使 SQ5 复位,撞块 A 使 SQ3 复位。后退末了,工件退出刀具后,撞块 C 撞击 SQ4 使 电机减速,D 撞击 SQ6 使电机换向,经过一段越位后,刨台从后退换成前进。千赢国际老虎机官方网站刨台即按此方式循环 工作。SQ2、SQ1 分别起前进、后退的限位保护。为满足龙门刨床的加工要求,要求工作台具有调整 的正反向点动控制和正常工作时的自动往返控制,并能进行低速的磨削工作。控制电路除包括刨台 的往返运动外,还有刨台运动与横梁、刀架之间的配合。为简化控制电路,减小维护工作量,可采 用 PLC 作为控制元件与变频器结合实现刨床的自动化控制。 (二),PLC 控制: 本次设计的 B2152 龙门刨床采用七台电动机来实现全部的运行,其中工作台的正反转由变频器 来实现,刀架的进刀,退刀,横梁的升降,横梁的夹紧都有交流接触器来控制,横梁的夹紧采用过 流继电器对横梁夹紧电机经行过流保护,并对七台电动机进行过载,过流保护。 B2152 龙门刨床的电气控制采用了西门子的 S7 米控制,其输入触点主要接一些控制按钮,限位 开关,输出触点主要接一些继电接触器的线圈。 七、总结 经过本次毕业设计,对刨床的特点及设计方法有了初步的了解和掌握,再一次对机械设计的过 程、方法、步骤等熟悉理解。同时也对整个大学所学课程的一次很好的回顾,对于本专业有了一次 新的理解,也对今后工作做了铺垫。 八、参考文献 [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] 机电一体化技术手册编委会. 机电一体化技术手册. 北京:机械工业出版社,1996 徐灏主编. 机械设计手册[M]. 北京:机械工业出版社,2003 吴宗泽主编. 机械零件设计手册[M]. 北京:机械工业出版社,2004 李福生主编. 实用数控机床技术手册[M]. 北京:北京出版社,1996.1 王为,汪建晓主编. 机械设计[M]. 武汉:华中科技大学出版社,2013 范云涨主编. 金属切削机床简明设计手册[M]. 北京:机械工业出版社,1994.7 刘鸿文主编. 材料力学[M]. 北京:高等教育出版社,1991 胡立志主编. 互换性与技术测量[M]. 北京:清华大学出版社,2013