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石材機械支承件的結構設計應注意的幾點要求

發布時間:2020-01-15 23:36:26   編輯:石材網

石材機械的支承件有的互相固定連接,有的則在導軌上作相對運動。在切削和磨削時,刀具、磨料與石材之間的相互作用里沿著大部分支承件逐個傳遞并使之變形,在運轉過程中,變動的切削力,往復運動件的慣性,旋轉件的不平衡等,使得支承件和整機振動,這將影響加工石材的精度和表面質量,故此,石材機械支承件的設計對整機的性能要求至關重要。

首先,對石材機械支承件的基本要求是:

一、材料和時效處理

支承件的材料,主要為鑄鐵和鋼。鑄鐵支承件,如果導軌和支承件鑄為一體,則鑄鐵的牌號根據導軌的要求選擇。如果導軌是鑲裝上去的, 或者支承件上沒有導軌,則一般可用HT150或HT200, 如果支承件由型鋼和鋼板焊接,則通常用Q235號或Q345號鋼等。

在鑄造或焊接中的殘余應力,將使支承件產生蠕變。因此必須進行時效處理(Seasoning)。時效處理最好在粗加工后進行。鑄鐵在450℃以上的內應力的作用下開始變形,超過550℃則硬度將降低。因此熱時效處理應在530℃ -550℃的范圍內進行, 這就能既消除內應力,又不致于降低硬度。鋼質焊接件的時效處理溫度較高,約為600℃ -650℃。近來正在研究振動時效, 辦法是把零件放在兩個彈性支座如(舊輪胎)上,激振器裝在零件中部。激振器的激振頻率調到等于零件依次彎曲振動的固有頻率。于是,激振時零件發生共振,其彎曲應力加上內應力將有一部分超過材料的屈服極限,使材料產生塑料變形而消除內應力。激振器內有一根轉軸,上有偏心,由直流電動機帶動旋轉。調整轉速就可改變激振頻率,調整偏心量可以改變激振力。這種方法的優點是快速,節能;缺點是要測出其固有頻率,如按一次彎曲振動的固有頻率激振,則中間部分振幅大,消除內應力效果較好,兩端振幅小,效果較差。這種方法目前多在梁類件上試用,如床身,橫梁等。

二、壁厚的選擇

支承件的壁厚應根據工藝上的可能選擇得薄一些。按照目前的工藝水平,砂模鑄造件的壁厚可根據當量尺寸C按照表1選擇。表中推薦的是最薄尺寸。凸臺、與導軌的連接處等應適當加厚。當量尺寸 式中L,B,H——鑄件的長,寬和高,

表1鑄鐵件的推薦的壁厚

當量尺寸(m) 0.75 1.0 1.5 1.8 2.0 2.5 3.0 3.5 4.5 壁厚(mm) 8 10 12 14 16 18 20 22 25


中型機械的焊接支承件如用薄壁結構,可用型鋼和厚度為3至6mm的鋼板焊接而成??坎捎梅忾]截形,正確地布置隔板、筋等來保證剛度和防止薄壁振動。如用厚壁結構,則可用厚度為10mm的左右的鋼板。這時焊接支承件的內部結構與鑄鐵件差不多。

三、立柱

立柱是立式的床身。立柱所承受的外載荷有兩類:1)主要是彎曲載荷,作用于立柱的對稱面, 2)彎曲和扭轉載荷,立柱與臥式床身相比,不利之處是只有底部固定,處于懸臂工作狀態;有利的一面是通常都能做成封閉截形。

為了安裝機件或清砂,立柱上往往需開窗孔。窗孔對剛度的影響決定于它的大小和位置。影響抗彎剛度最大的,是開在與彎曲平面垂直的壁上的窗孔。因這些壁受壓或受拉,開孔后將減少受拉、壓的面積。對于抗扭剛度,開在較窄壁上的窗孔,對剛度的影響比開在較寬壁上的為大。故矩形截面的立柱,窗孔盡量不要開在前、后壁上。窗孔的寬度盡量不要超過立柱空腔寬度的70%,高度不超過空腔寬的1~1.2倍。窗孔邊緣厚一些(翻邊),工作時加蓋,并用螺釘上緊,可補償一部分剛度的損失。

四、橫梁

橫梁用于框架式機械。它與立柱接觸的長度一般不大,因而可以看作是兩點的簡支梁,承受著復雜的空間載荷;既有兩個方向的彎矩,又有扭矩。

五、滑板和工作臺

滑板常有上、下兩組導軌,往往互相垂直?;宓臉嬙煸诤艽蟪潭壬先Q于導軌的型式、位置及調整件如鑲條、壓板的構造。設計滑板時,高(厚)度往往受限制。例如橋式切機的縱向滑板的厚度,就受到中心高和層次的限制。但是,從剛度的觀點,又希望滑板要厚一些,這是矛盾的要求。

六、箱體

箱體的整體剛度是比較高的,故應注意提高箱壁受載處的局部剛度。常用的辦法是在開孔處加“臍子”和在軸承孔法蘭處加筋,如圖8所示。箱蓋最好用螺釘緊固, 比之用鉸鏈連接,可提高箱體的剛度。 石材網

七、鑄件結構工藝性

支承件在滿足使用要求的前提下,應盡量便于鑄造和加工。鑄件壁厚,應盡量均勻,以避免因厚薄不均而在厚處產生縮孔,如果壁厚不能相等,如床身壁厚不可能和導軌厚度相同,則應均勻過渡,避免突變,否則突變處易產生裂紋,拐角處應圓滑過渡,避免突拐, 否則澆鑄時突拐處因傳熱較快,首先凝固,其他部分凝固時收縮,易在突拐處產生裂紋。如果某些部位厚度較大,材料較集中(例如導軌處)則應考慮澆鑄時有放冷鐵的地方。(冷鐵放在鑄件較厚處附近,澆鑄時可吸收一部分熱量,使該處和較薄處差不多同時凝固,以避免較厚處出現縮孔。如圖9為米字筋,圖a在交匯處較厚,易產生縮孔,如改為圖b,中間加一個圓窩,交匯處成為環狀,厚度與筋差不多,就可避免縮孔。鑄件必須便于清砂,特別是便于清理砂芯(如果鑄件不保留砂芯),不僅要便于手工清砂,而且還要便于水爆清砂或者機械化清砂。要使風槍能夠伸入或者高壓水能夠沖到每個角落, 為此,清砂口要開得足夠大,位置也要合適。鑄件表面的加工面要處于一個平面內,可以一次刨出或銑出。

大型鑄件應有起吊孔,以便穿鋼絲繩或插鋼管,如鑄件不能開孔,則應鑄出足夠大得吊鉤或加工螺紋孔以便裝吊環螺絲。立柱背面如果是彎的,加工正面導軌時就沒有可靠的加工藝基準面。因此,必須鑄出“工藝臍子”, 加工時,先把臍子表面銑或刨平,然后以它為基面來加工導軌面,加工完畢,檢驗合格后將臍割去。

八、支承件的焊接結構

支承件用鋼板和型鋼焊接有許多優點1,不需要制造木模和澆鑄,生產周期短,又不易出廢品。2,減輕重量。鋼的彈性模量約鑄鐵的1.5至2倍, 在形狀和輪廓尺寸相同的前提下,如果要求支承件本身的剛度相同,則鋼焊接件的壁厚可比鑄鐵的薄。3,可以采用完全封閉的箱形結構,不象鑄件那樣要留出砂孔。4,如發現結構有缺陷,如發現剛度不足,焊接件可以補救, 例如可加焊隔板和筋。

焊接結構的缺點是:1,焊接結構在中、小型機械成批生產時成本比鑄鐵高,手工勞動多,因此,在這種條件下宜鑄造。2,鋼的材料內摩擦阻尼約為鑄鐵的1/3。但是,整機的阻尼,主要是由支承件間的結合面決定的,即振動能量,主要消耗在結合面間的摩擦和粘滯上。這一點,鋼焊接結構和鑄鐵結構并沒有多大差別。差別在于支承件本身振動(如床身的彎曲、扭轉振動)的阻尼和鋼板薄壁振動的阻尼比鑄鐵低。焊接支承件的導軌,可以用鋼的,也可以是用鑄鐵的。與支承件本體的聯接,鋼導軌可以焊,也可以用螺釘、銷等固定, 鑄鐵導軌則只能用螺釘、銷等固定。

以上觀點是本人實踐經驗的總結,如有不足之處望同仁給予指點,希望同行石材機械制造商精誠合作、攜手共進,充分發揮各自優勢,相互交流、共同攻關,為我國的石材加工業的發展壯大和走向世界作出應有的貢獻。

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