臥式帶鋸床液壓系統(tǒng)的改進(jìn)和升級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?012屆）</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代制造業(yè)不斷的朝著高效、高精度和經(jīng)濟(jì)性的方向發(fā)展，鋸切作為金屬加工的起點(diǎn)，已成為零件加工過程中重要的組成環(huán)節(jié)。</p>

2、<p>　　因?yàn)閹т彺蹭徢胁牧系亩鄻有院吞厥庑?，它的鋸切力隨機(jī)變化幅度大,普遍存在鋸切效率低、送料速度慢、送料精度不高的問題。究其原因是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)不夠完善引起的。</p><p>　　為了解決上述問題，本文提出了相應(yīng)的解決方案。通過流量反饋系統(tǒng)來調(diào)定進(jìn)給力，使進(jìn)給速度能夠隨著工件界面的大小和形狀的改變隨之改變，提高切削速度，解決切削效率低的問題；送料系統(tǒng)由原來的單緩沖改為雙緩沖液壓系統(tǒng)，既提高了送

3、料速度又避免了前后夾鉗的碰撞；在原來的定夾鉗上增加微動(dòng)油缸，使定夾鉗變?yōu)槲?dòng)夾鉗，避免了材料與夾鉗擠壓導(dǎo)致送料精度降低的問題。</p><p>　　對(duì)改進(jìn)后的液壓系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算分析后，證明改進(jìn)后的鋸切效率提高了經(jīng)過對(duì)原有帶鋸床液壓系統(tǒng)的改進(jìn)和升級(jí)后，帶鋸床切削效率有了明顯提升。送料速度顯著加快，送料精度也有了明顯提升。</p><p>　　關(guān)鍵詞：帶鋸床；流量反饋；切削效率</p>

4、;<p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the continuous development of modem manufacturing industry to high efficiency, high accuracy and economical efficiency ,as a start point of metal-cutti

5、ng ,saw cutting has become one of the important composition links in the process of parts-processing.</p><p>　　cutting ,its cutting force varies within wide limits at random, so that some general problems, s

6、uch as low cutting velocity, low feeding speed, low feed accuracy are often in existence in the band sawing machine used at present. The problem is result of the hydraulic system.</p><p>　　To resolve the pro

7、blem put forward above, the scheme is come out. It is flow feedback system, by the flow feedback to set feeding cutting. When the section’s size or shape of workpiece being cut varies, the feed speed can adjust itself ac

8、cording. With regard to feed system, use double buffering instead of single buffering. Not only increase the feed speed, but also avoid the strike between the clamps. Increase budge oil cylinder to resolve the problem of

9、 extrusioning between materials and clamps</p><p>　　Through to the proportion of flow valves dynamic analysis, prove the theoretically cutting efficiency is improved .And the feeding speed increased obviousl

10、y, the feeding precision is also improved greatly.</p><p>　　Keywords: Band sawing machine；flow feedback；cutting efficiency</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1&

11、lt;/b></p><p>　　1.1 課題研究背景和現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2 金屬鋸切帶鋸床的應(yīng)用研究和開發(fā)現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2.1 金屬帶鋸床逐步占據(jù)主導(dǎo)地位1</p><p>　　1.2.2 金屬帶鋸床在國外的發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2.3 金屬帶鋸床在國內(nèi)的發(fā)

12、展現(xiàn)狀3</p><p>　　1.3 金屬鋸切鋸床的發(fā)展趨勢4</p><p>　　1.3.1 未來鋸床市場的需求量和擁有量及構(gòu)成比4</p><p>　　1.3.2 加工精度加工范圍進(jìn)一步提高4</p><p>　　1.3.3 鋸床加工高效化、范圍擴(kuò)大化5</p><p>　　1.3.4 鋸床全數(shù)控化、網(wǎng)絡(luò)

13、化6</p><p>　　1.4 課題主要研究內(nèi)容及意義6</p><p><b>　　本章小結(jié)6</b></p><p>　　第二章 金屬帶鋸床基本結(jié)構(gòu)8</p><p>　　2.1 金屬帶鋸床的型號(hào)8</p><p>　　2.2 臥式帶鋸床的結(jié)構(gòu)和組成8</p>&l

14、t;p>　　2.3 金屬帶鋸條、鋸切用量及進(jìn)給力的選擇10</p><p>　　2.3.1 金屬帶鋸條的選擇10</p><p>　　2.3.2 鋸切用量的選擇10</p><p>　　2.3.3 進(jìn)給力的選擇11</p><p><b>　　本章小結(jié)11</b></p><p>

15、　　第三章 液壓系統(tǒng)的分析及設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.1 GZ4032A 型全自動(dòng)臥式帶鋸床液壓系統(tǒng)分析12</p><p>　　3.1.1 進(jìn)給系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)13</p><p>　　3.1.2進(jìn)給系統(tǒng)的缺點(diǎn)13</p><p>　　3.2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.2.1 設(shè)計(jì)思路

16、和要求13</p><p>　　3.2.2 系統(tǒng)的組成及其設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.3 帶鋸床新型液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.3.1 流量反饋進(jìn)給系統(tǒng)14</p><p>　　3.3.2 回路分析15</p><p>　　3.4 液壓夾緊系統(tǒng)16</p><p>

17、;　　3.5 液壓送料系統(tǒng)17</p><p>　　3.6 液壓張緊裝置18</p><p><b>　　本章小結(jié)19</b></p><p>　　第四章 液壓系統(tǒng)的計(jì)算20</p><p>　　4.1 執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)與負(fù)載分析20</p><p>　　4.1.1 液壓系統(tǒng)負(fù)載分析20

18、</p><p>　　4.1.2執(zhí)行元件主要參數(shù)的確定21</p><p>　　4.2 比例流量閥工進(jìn)時(shí)的動(dòng)態(tài)分析23</p><p>　　4.3 液壓系統(tǒng)的擬定27</p><p>　　4.4 液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)28</p><p><b>　　本章小結(jié)28</b></p>

19、<p>　　第五章 全文總結(jié)與展望29</p><p><b>　　5.1總結(jié)29</b></p><p><b>　　5.2 展望29</b></p><p><b>　　致謝31</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)32</b&g

20、t;</p><p><b>　　附錄34</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 課題研究背景和現(xiàn)狀</p><p>　　一般傳統(tǒng)意義上的金屬鋸切常被認(rèn)為是簡單的切斷下料工序，隨著現(xiàn)在制造業(yè)朝著高效、高精度和經(jīng)濟(jì)性的方向發(fā)展，鋸切作為鋸切加工的起點(diǎn)，

21、已經(jīng)成為零件加工中的重要組成環(huán)節(jié)。鋸切可以節(jié)約材料、減少二次加工量和提高生產(chǎn)效率，因此鋸床特別是自動(dòng)化鋸床已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、機(jī)械、汽車、造船、石油、礦山和航空航天等國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域 [1]。</p><p>　　金屬切斷設(shè)備有很多種，被切材料也多種多樣，必須根據(jù)被切材料的特性和形狀，選擇最合適的切斷加工方法。隨著鋼材的高級(jí)化，新型材料的增加，對(duì)切斷設(shè)備的要求越來越高。過去，鋸床是安放在料庫作為下料的工具，而今天，

22、卻把鋸削作為加工零件的第一到加工工序。</p><p>　　Sandvik Saws & Tools 公司的技術(shù)主任Tielli說：“鋸切技術(shù)在過去5年間的變化比前二十年還要大[2]。”這種變化大部分出現(xiàn)在帶鋸床上，因此帶鋸床制造商相信他們?cè)谲囬g的產(chǎn)品狀況必將發(fā)生變化。Eisele公司的Gale認(rèn)為：“鋸床現(xiàn)在不僅是鋸切下料，它們還是零件的加工設(shè)備。從單元制造裝備概念出發(fā)，鋸床是其重要部分。如果沒有一臺(tái)優(yōu)

23、良的鋸床，所有的機(jī)床都將停機(jī)待料?！?lt;/p><p>　　1.2 金屬鋸切帶鋸床的應(yīng)用研究和開發(fā)現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1 金屬帶鋸床逐步占據(jù)主導(dǎo)地位</p><p>　　在金屬下料工藝中，采用鋸切工藝下料比較普遍，其中帶鋸床鋸切下料作為一種先進(jìn)的鋸切工藝，已在國內(nèi)外得到廣泛推廣應(yīng)用。</p><p>　　弓鋸床、圓盤鋸床和帶鋸床是

24、三種主要鋸床形式，其中帶鋸床正在逐步代替弓鋸床和圓盤鋸床，開始占據(jù)主導(dǎo)地位。帶鋸床下料工工藝代表當(dāng)代鋸切工藝的先進(jìn)水平，用戶從技術(shù)簡易的的弓、圓盤鋸切工藝轉(zhuǎn)移到技術(shù)比較先進(jìn)的帶鋸鋸切工藝，由于其突出的節(jié)材、節(jié)能和高效的優(yōu)越性，已經(jīng)越來越為廣大用戶所接受。可以預(yù)計(jì)，帶鋸鋸切工藝將逐步取代傳統(tǒng)的圓盤鋸和弓鋸下料工藝，將成為我國鋸切裝備和工藝發(fā)展的必然趨勢。</p><p>　　雖然帶鋸床開發(fā)、普及的歷史較短，但技術(shù)進(jìn)

25、步顯著。上世紀(jì)60年代切斷150mm的45鋼需要15~20min，現(xiàn)在僅需1.5~2min，30多年間效率提高了10倍。在材料的利用率方面帶鋸床也具有明顯優(yōu)勢，帶鋸床與弓鋸床相比可節(jié)約原材料56%，與圓盤鋸床相比節(jié)約原材料高達(dá)87.5% [3]。在材料利用率方面，帶鋸床有著明顯的優(yōu)勢，有切割速度快、尺寸精度高、材料損失小等特點(diǎn) 。此外，帶鋸床生產(chǎn)適應(yīng)廣、動(dòng)力消耗低、操作簡便、易于維護(hù)并可進(jìn)行角度切割，因而得到了越來越廣泛的應(yīng)用。<

26、/p><p>　　帶鋸床中，雙立柱帶鋸床性能最優(yōu)。它采用雙導(dǎo)向柱液壓缸整體鋸架結(jié)構(gòu)，應(yīng)用了平行法鋸削，剛度持久，保證了鋸架工作平穩(wěn)行，提高了鋸帶壽命。隨著今年我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，帶鋸床逐步普及，已有不少廠家通過技術(shù)革新，研發(fā)出了雙立柱帶鋸床，如圖1-1所示。</p><p>　　圖1-1 GB4028雙立柱臥式帶鋸床</p><p>　　1.2.2 金屬帶鋸床在國外

27、的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　在歐美發(fā)達(dá)國家，弓鋸床已基本被淘汰，而帶鋸床迅速普及，這一趨勢在德國尤為明顯。美國帶鋸床產(chǎn)量達(dá)到國內(nèi)鋸床總產(chǎn)量的80%~90%，日本和德國采用帶鋸下料工藝也都超過了70%和50%的比例 [4]。</p><p>　　以世界頭號(hào)鋸床生產(chǎn)廠家德國貝靈格（BEI-IRINGER）公司為例，其生產(chǎn)雙立柱帶鋸床的歷史已有20余年。至今已開發(fā)近百個(gè)型號(hào)，達(dá)到了很高的技術(shù)

28、水平。產(chǎn)品分為臥式雙平行住（龍門式）、立式、往復(fù)式帶鋸床等100余個(gè)型號(hào)。最大鋸切范圍可達(dá)2500mm（目前最大），尺寸誤差0.1/100mm，最高可鋸切抗拉強(qiáng)度達(dá)1200Mpa的金屬材料；既有人工送料、取件的半自動(dòng)型，也有CNC數(shù)控、計(jì)算機(jī)控制全自動(dòng)型：可進(jìn)行+30°和-45°斜切[5]。</p><p>　　如圖1-2所示為型號(hào)為HBP313A高速數(shù)控帶鋸床?？捎糜阡摗㈣F、鋁、鈦、銅及工程

29、塑料等材質(zhì)的實(shí)材、管材和型材的鋸切。它集精確性、經(jīng)濟(jì)型和高效性于一身，對(duì)棒材和管材鋸切直徑可達(dá)310mm，可鋸切500mm×300mm（寬×高）的方形材料。</p><p>　　在美國則以沃爾瑪（Marvel）公司生產(chǎn)的立式帶鋸床為標(biāo)志，在國內(nèi)較為少見，極具競爭力，其特別的傾斜鋸切能力在帶鋸床行業(yè)中更是其一大優(yōu)勢，國內(nèi)一些大型的汽輪廠至今仍使用該品牌帶鋸床[6]，如圖1-3所示，其規(guī)格見表1-

30、1。</p><p>　　圖1-2 HBP313A高速數(shù)控帶鋸床 圖1-3 沃爾瑪2125/2150TS系列帶鋸床</p><p>　　表1-1 沃爾瑪2125/2150系列帶鋸床規(guī)格</p><p>　　1.2.3 金屬帶鋸床在國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　我國帶鋸床從零開始，開發(fā)短短幾年，發(fā)展迅速。據(jù)機(jī)電部機(jī)床工具

31、局1988年統(tǒng)計(jì)，在我國270萬臺(tái)金屬鋸切機(jī)床擁有量中，鋸床擁有量為81000臺(tái)，約占整個(gè)金屬鋸切機(jī)床擁有量的3%，其中帶鋸床擁有量約為5000臺(tái)（含進(jìn)口數(shù)約40%），為鋸床擁有量的6%[7]，特別是雙金屬鋸條的開發(fā)，為我國鋸床產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化注入了新的活力。</p><p>　　目前我國鋸床制造水平已有了很大程度的提高，提高的途徑主要有：鋸床用戶積極和科研院所聯(lián)合，對(duì)已有的普通帶鋸床進(jìn)行數(shù)控化改造；鋸床生產(chǎn)商利用可

32、編程控制器實(shí)現(xiàn)鋸床的自動(dòng)化或采用其他高進(jìn)措施，如我國GZ4025、GZ4032鋸床等；科研機(jī)構(gòu)對(duì)鋸床做一定深度的理論研究。</p><p>　　1.3 金屬鋸切鋸床的發(fā)展趨勢</p><p>　　位于賓夕法尼亞州的Morgantown的Bchringer Saws Inc.的總裁Joacph Dick說：“人們過去常常找鋸床來配合他們當(dāng)時(shí)的特殊的生產(chǎn)的需要?，F(xiàn)在，更意識(shí)到對(duì)整個(gè)生產(chǎn)完成的實(shí)

33、質(zhì)。他們要求質(zhì)量、鋸條壽命、停機(jī)時(shí)間和生產(chǎn)率進(jìn)入特定的目標(biāo)。還在尋找節(jié)省時(shí)間和金錢的自動(dòng)化性能，像自動(dòng)斜面鋸切、CNC編程，尤其是具有整根材料運(yùn)送的鋸切系統(tǒng) [9] ?！?lt;/p><p>　　1.3.1 未來鋸床市場的需求量和擁有量及構(gòu)成比</p><p>　　鋸床市場容量的大小是由鋼材消耗量決定的，以1990年的鋼材消耗量4147萬噸與鋸床需求量7853臺(tái)為基數(shù)，至1995年鋼材消耗量達(dá)

34、4700萬噸，鋸床需求量為9200臺(tái)。至2000年鋼材消耗量為5300萬噸，鋸床需求量約為10000臺(tái) [10]?？紤]到我國鋸床發(fā)展較其他工業(yè)發(fā)達(dá)國家落后二十至三十年左右，以及目前鋸床在機(jī)床擁有量中的比例較低，因此近期內(nèi)我國鋸床在數(shù)量上仍有一定的增長。</p><p>　　隨著雙金屬鋸條的問世，國內(nèi)外鋸床構(gòu)成比發(fā)生了很大變化?？傮w趨勢是：帶鋸床產(chǎn)量迅速發(fā)展，圓鋸床和弓鋸床相對(duì)比例下降，因此鋸床構(gòu)成比變化主導(dǎo)因素是

35、帶鋸下料工藝的引入。以美國為例,自雙金屬帶鋸床進(jìn)入市場后，從1967年至1977年，帶鋸床的產(chǎn)量由1396臺(tái)增加到7058臺(tái)，平均年增長率為31%。日本和德國等過也以15%~20%的年增長速率發(fā)展了帶鋸床。我國雙金屬帶鋸床從1985年開始投入市場后，短短5年，帶鋸床產(chǎn)量由81臺(tái)到超過2000臺(tái) [11]。</p><p>　　1.3.2 加工精度加工范圍進(jìn)一步提高</p><p>　　采用

36、先進(jìn)變頻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、精密滾珠絲杠和激光定位方式，配以同服控制的液壓系統(tǒng)，有計(jì)算機(jī)自動(dòng)在線監(jiān)控鋸切全過程，鋸條速度、進(jìn)給速度、卡緊力均可做到任意設(shè)置、最優(yōu)化組合，由此提高鋸床的加工精度。此外，金屬據(jù)切的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)——高精度的鋸切力控制一直是鋸床技術(shù)研究的重點(diǎn)。德國貝靈格鋸床就很好解決了這一問題。該鋸床可可實(shí)現(xiàn)恒定鋸切力控制，保證了鋸切不規(guī)則截面型材的鋸切率恒定。該鋸床的加工精度也較高，如鋸厚材時(shí)，每100mm鋸切高度的僅為0.1mm [1

37、2]。</p><p>　　1.3.3 鋸床加工高效化、范圍擴(kuò)大化</p><p>　　提高鋸切效率，尤其是提高厚材和硬金屬鋸切效率，避免鋸切成為整條生產(chǎn)線的瓶頸，一直是鋸切及鋸床技術(shù)領(lǐng)域多年關(guān)注的焦點(diǎn)。德國貝靈格鋸床1Gr18Ni12鋸切不銹鋼鋸切率達(dá)48cm2/min，鋸切Y40Mn鋼鋸切率達(dá)125cm2/min。該公司還設(shè)計(jì)了安裝兩個(gè)鋸切系統(tǒng)的鋸床，可同時(shí)對(duì)工件進(jìn)行兩次鋸切，從而大大

38、提高生產(chǎn)效率，改善了鋸切加工的經(jīng)濟(jì)性。鋸切范圍擴(kuò)大已是趨勢，目前我國生產(chǎn)的大型帶鋸床可鋸切直徑為2m的管料和空心料 [13]。</p><p>　　G42200臥式帶鋸床（如1-4）是由中國湖南機(jī)床廠生產(chǎn)制造，主要用于鋸切直徑為2000mm、最大工件長度為7000mm的石油設(shè)備所需的專用金屬切斷機(jī)床，該機(jī)床采用龍門式立柱結(jié)構(gòu)，鋸條工作速度采用無級(jí)變速，可實(shí)現(xiàn)在15-60m/min范圍內(nèi)的變換，工件由液壓夾緊，液壓

39、進(jìn)給進(jìn)行鋸切。其技術(shù)規(guī)格見表1-2。</p><p>　　表1-2 G42200臥式帶鋸床技術(shù)規(guī)格</p><p>　　德國貝靈格臥式雙立柱斜切帶鋸床HBP420-723G（如圖1-5）其特點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)適用、便于操作，可廣泛用于不同角度鋸切，雙側(cè)斜切范圍從+45°至－30°無級(jí)可調(diào)。鋸切范圍可達(dá)800×1300mm。</p><p>　　圖

40、1-4 G42200帶鋸床 圖 1-5 德國貝靈格HBP800鋸床</p><p>　　1.3.4 鋸床全數(shù)控化、網(wǎng)絡(luò)化</p><p>　　大型工件的鋸切過程往往持續(xù)數(shù)小時(shí)，為保證一人多機(jī)的生產(chǎn)條件、提高鋸切加工的精度和效率，鋸切過程的全數(shù)控化勢在必行。今天的鋸床，其控制機(jī)能范圍從可編程邏輯控制器（PLC）至全CNC(計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床系統(tǒng))。從PC(個(gè)

41、人計(jì)算機(jī))上的遙控編程和將鋸切程序下載到裝車間上的設(shè)備上，代表了鋸床的顯著變化 [14]。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)、遠(yuǎn)程診斷及維護(hù)是當(dāng)今機(jī)床的發(fā)展趨勢，數(shù)控鋸床也不例外。網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)可以是鋸切過程與CIMS（計(jì)算機(jī)/現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)）[15]的其余環(huán)節(jié)相聯(lián)系，提高生產(chǎn)率，便于企業(yè)對(duì)各環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)高效管理。遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)更是經(jīng)濟(jì)全球化的結(jié)果，可以提供跨國跨區(qū)域極為迅捷的設(shè)備維護(hù)。</p><p

42、>　　1.4 課題主要研究內(nèi)容及意義</p><p>　　目前幾乎所有的帶鋸床全是液壓系統(tǒng)控制，而進(jìn)給系統(tǒng)是帶鋸床液壓系統(tǒng)的核心系統(tǒng)。但當(dāng)前帶鋸床在實(shí)際使用過程中尚存在一些問題，如易崩齒、斷帶；切近和切出時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖擊引起打刀，尤其在切出時(shí)，鋸架會(huì)以較大速度往前沖引起鋸條劇烈磨損；送料速度緩慢，送料精度不高；切削時(shí)切削速度難以隨著工件的尺寸或形狀變化而變化。這些問題都和液壓系統(tǒng)有著密切聯(lián)系，而切削時(shí)切削速度的

43、調(diào)整最為嚴(yán)重，也是最難有效解決的問題之一。現(xiàn)有的帶鋸床，在開始切削后，切削速度和進(jìn)給量就已確定。如果此時(shí)工件的橫截面發(fā)生變化，即鋸條與工件的接觸長度改變，若接觸長度由長變短，切削功率未達(dá)到最大使用率，導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低；若接觸長度由短變長，則切削阻力增大，鋸條磨損加劇。因此有效解決切削時(shí)切削速度隨切削工件形狀或尺寸變化而變化的問題一直以來是各研究部門和生產(chǎn)廠家不斷追求的目標(biāo)。</p><p>　　針對(duì)帶鋸床鋸切時(shí)切

44、削效率低。切削速度難以隨著接觸長度變化而變化。送料速度慢、送料精度不高等問題，本課題將從其液壓系統(tǒng)回路的角度進(jìn)行研究，主要內(nèi)容有：</p><p>　　1、研究帶鋸床的機(jī)構(gòu)組成和工作原理；</p><p>　　2、對(duì)現(xiàn)有帶鋸床液壓系統(tǒng)工作原理及其特點(diǎn)進(jìn)行分析，研究其優(yōu)點(diǎn)和存在的缺點(diǎn)與不足；</p><p>　　3、詳細(xì)分析帶鋸床切削效率低、送料速度慢、送料精度不高的

45、原因；</p><p>　　4、通過對(duì)帶鋸床液壓系統(tǒng)詳細(xì)研究和分析，尋找解決上述問題的理想方案；</p><p>　　5、對(duì)所設(shè)計(jì)方案分析計(jì)算，驗(yàn)證其可行性。</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要介紹了課題的研究背景，講述了帶鋸床的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，闡述課題研究的主要內(nèi)容和意義。<

46、;/p><p>　　第二章 金屬帶鋸床基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.1 金屬帶鋸床的型號(hào)</p><p>　　金屬帶鋸床作為金屬鋸切類機(jī)床，被廣泛的應(yīng)用在機(jī)械加工行業(yè)中。作為下料工序的主要設(shè)備，帶鋸床的科學(xué)選擇與使用直接關(guān)系著整個(gè)加工工藝的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。帶鋸床其主要作用就是將金屬或非金屬材料精準(zhǔn)、高效的鋸斷開，以便下一道工序的加工。因此鋸床的選型，應(yīng)主要根據(jù)所鋸

47、切原材料截面的形狀和尺寸來進(jìn)行。國家行業(yè)部門所頒標(biāo)準(zhǔn)也正是據(jù)此來定義鋸床型號(hào)的。如GZ4032[16]（見表2-1）型金屬帶鋸床中的GZ是指國家標(biāo)準(zhǔn)的意思，40是指一個(gè)系列產(chǎn)品， 32則指該鋸床所能鋸切的最大直徑或最大高度為320mm。至于國外鋸床生廠商所定義的鋸床型號(hào)就不那么規(guī)則了。他們大多是按本企業(yè)的習(xí)慣來命名和排序。但在其型號(hào)的數(shù)字中，也體現(xiàn)了所能鋸切界面的最大尺寸。由于加工的原材料截面形狀差別很大，特別是型材，其截面形狀“千姿百

48、態(tài)”。面對(duì)這種情況，除了考慮截面尺寸外，還應(yīng)參考鋸床的產(chǎn)品樣品進(jìn)行選型。當(dāng)然以上這些工作只是初選，接下來還應(yīng)結(jié)合材質(zhì)、鋸切精度和效率要求、鋸條的消耗量等因素綜合考慮。才能選到一臺(tái)“稱心如意”的帶鋸床 [17]。</p><p>　　表2-1 機(jī)床型號(hào)及其意義</p><p>　　2.2 臥式帶鋸床的結(jié)構(gòu)和組成</p><p>　　臥式帶鋸床主要部件包括：底座；床身、

49、立柱；鋸梁和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；導(dǎo)向裝置；工件夾緊；張緊裝置；送料架；液壓傳動(dòng)系統(tǒng)；電氣控制系統(tǒng)；潤滑及冷卻系統(tǒng)。其主要部件如圖2-1所示 [18]。</p><p>　　1 從動(dòng)輪 2 帶鋸條 3 后夾鉗 4 鋸架 5立柱 6主動(dòng)輪 7變速箱 8 主電機(jī) 9 前夾鉗 10 床坐 11 操作箱</p><p>　　圖2-1 臥式帶鋸床機(jī)構(gòu)基本組成</p><p

50、>　　帶鋸床底座：帶鋸床底座為鋼板焊接而成的箱形機(jī)構(gòu)，床身、立柱其上，底座前左側(cè)為電氣按鈕控制箱，右側(cè)為電氣配電板箱，中間有鋼板焊成的液壓油箱，腔內(nèi)裝有液壓泵站，液壓管路，左側(cè)為冷卻切削液及水泵，底座四角有底腳螺栓孔。</p><p>　　帶鋸床床身組成：帶鋸床床身為鑄鐵件，固定在底座上，，立柱由一大小圓柱組成，大圓立柱作為鋸架運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌，是用以支撐鋸梁上下升降運(yùn)動(dòng)，并保證精確的導(dǎo)向，小圓柱起輔助作用，從而

51、保證鋸條的正常切削。中間位夾料鉗和液壓送料機(jī)構(gòu)，虎鉗前方連接有承接成品件的工作臺(tái)，左側(cè)的夾緊裝置為夾緊絲桿穿過液壓夾緊油缸內(nèi)控，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪或按動(dòng)按鈕，是左虎鉗口左右運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　帶鋸床鋸架和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：由厚鋼板切割成形焊接而成，具有較強(qiáng)的剛性，其后側(cè)蝸輪箱，箱內(nèi)的蝸輪和鋸梁上面的主動(dòng)輪固接，兩者同步旋轉(zhuǎn)，左側(cè)為被動(dòng)輪和鋸條張緊裝置，鋸條的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由主電機(jī)、皮帶輪、蝸輪副經(jīng)兩級(jí)變速驅(qū)動(dòng)力傳遞到主動(dòng)輪，再由

52、主動(dòng)輪、鋸條驅(qū)動(dòng)被動(dòng)輪來實(shí)現(xiàn)的，鋸條運(yùn)轉(zhuǎn)速度共三檔。</p><p>　　帶鋸條導(dǎo)向裝置：導(dǎo)向裝置安裝在鋸梁支板上，由左、右導(dǎo)向臂與導(dǎo)向頭組成。左、右導(dǎo)向臂都可沿燕尾榫移動(dòng)（或右導(dǎo)向臂固定在立柱套上），調(diào)整兩導(dǎo)向臂距離比工件尺寸寬40mm左右。導(dǎo)向裝置用于改變鋸條的安裝角，使鋸條與工作臺(tái)垂直，為保證鋸條的切削精度，減少振動(dòng)，在左右導(dǎo)向臂各裝有一組導(dǎo)向輪（滾動(dòng)軸承）和耐磨的導(dǎo)向塊，鋸條背部也有耐磨合金的導(dǎo)向塊。&l

53、t;/p><p>　　夾緊機(jī)構(gòu)：右虎鉗固定在床身上，夾緊絲桿穿過液壓夾緊油缸內(nèi)孔，液壓帶鋸床由絲桿連接左虎鉗沿導(dǎo)軌左右移動(dòng)，當(dāng)左虎鉗距離工件10-30mm時(shí)，手按控制面板的鉗緊或鉗松，使工件夾緊或松開。</p><p>　　張緊裝置：由滑板座?；?、絲桿等組成，當(dāng)要講鋸條張緊時(shí)，用當(dāng)要講鋸條張緊時(shí)，用扭力扳手按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)可張緊鋸條，處于工作狀態(tài)。如鋸床處于長時(shí)間停機(jī)狀態(tài)，扭力扳手向逆時(shí)針方

54、向旋轉(zhuǎn)鋸條松開， 松開鋸條后可更換新鋸條。</p><p>　　抬起送料機(jī)構(gòu)：位于床身的后部，可以實(shí)現(xiàn)坯料的頂起送進(jìn)，它的動(dòng)作與液壓夾緊同步，松開工件時(shí)頂起，夾緊工件時(shí)落下。</p><p>　　送料架和后托架：當(dāng)被鋸切工件的坯料較長時(shí)，需用送料架和后托架支撐并送進(jìn)，與主機(jī)分離，作為隨機(jī)附件供應(yīng)，安裝在機(jī)床后部，其高度可以調(diào)整。</p><p>　　2.3 金屬帶鋸

55、條、鋸切用量及進(jìn)給力的選擇</p><p>　　2.3.1 金屬帶鋸條的選擇</p><p>　　如何選擇合適的鋸條品種和適宜的鋸條齒節(jié)，對(duì)科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理地鋸切至關(guān)重要；可根據(jù)被切材料的材質(zhì)選擇鋸條的品種、根據(jù)材料的形狀大小選擇鋸條的齒節(jié)，選擇帶鋸條的基本原則如下：</p><p>　　1、大直徑材料選用粗齒鋸條，小直徑材料選用細(xì)齒鋸條。</p>&

56、lt;p>　　2、高硬度、高韌度的材料選用較細(xì)齒的鋸條，反之選用粗齒鋸條。</p><p>　　3、各類型剛選用較細(xì)齒的鋸條，并保證在鋸削時(shí)鋸切齒數(shù)不少于2齒，以3～4齒為宜。</p><p>　　2.3.2 鋸切用量的選擇</p><p>　　鋸條選定后，為了降低鋸切成本，選擇合理的鋸切用量（鋸切三要素）和鋸切率對(duì)于充分發(fā)揮帶鋸床的生產(chǎn)能力是至關(guān)重要的。&l

57、t;/p><p>　　所謂鋸切用量（鋸切三要素）就是鋸條速度、下切速度和鋸切深度。</p><p>　　鋸條速度即鋸條連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的運(yùn)行速度，下切速度即鋸條在工作進(jìn)給方向上的運(yùn)行速度。鋸切深度即在工作進(jìn)給方向上，鋸齒切下工件的深度。</p><p>　　鋸條鋸切速度快，剪切角越大，鋸切效率也高，然而，大量地鋸切熱隨之產(chǎn)生。因此鋸切速度越快，積聚熱量越多，鋸條越易損壞。<

58、;/p><p>　　材料硬度低、強(qiáng)度低，選擇較高的鋸條速度；反之，選擇較低的鋸條速度。</p><p>　　材料硬度高、強(qiáng)度高，選擇較低的鋸切深度；反之，選擇較高的鋸切速度。</p><p>　　材料硬度腳軟和較硬時(shí)，選擇較低的下切速度；反之，選擇較高的下切速度。</p><p>　　材料尺寸較大時(shí)，選擇較低的鋸切速度；反之，選擇較高的下切速度。

59、</p><p>　　通常使用M2型帶鋸條時(shí)，根據(jù)鋸割直徑的大小，低碳鋼的鋸切速度在每分鐘45～75mm之間選擇；中碳鋼在每分鐘40～65mm之間選擇；鋁、青銅在每分鐘50～100mm之間選擇；軸承鋼、不銹鋼在每分鐘10～40mm之間選擇；合金工具鋼在每分鐘30～45之間選擇；鑄鐵在每分鐘40～75mm之間選擇[19]。</p><p>　　2.3.3 進(jìn)給力的選擇</p>

60、<p>　　帶鋸床進(jìn)給大小為無極調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)盤上有1～10的刻度，通常調(diào)至刻度“5”，可根據(jù)材質(zhì)、直徑、帶鋸床的新舊程度等因素上下調(diào)節(jié)采用。</p><p>　　斷件總厚度降低；進(jìn)給力太小則不能充分發(fā)揮帶鋸床快速、高效的特點(diǎn)。</p><p>　　總之，要使設(shè)備充分發(fā)揮效能，帶鋸條的選用、鋸切速度和進(jìn)給力的選擇及三者的恰當(dāng)?shù)呐浜鲜鞘种匾摹?lt;/p><p&g

61、t;<b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要分析了臥式帶鋸床的結(jié)構(gòu)組成和工作原理，并對(duì)選擇帶鋸床時(shí)的相關(guān)參數(shù)做了簡要介紹。</p><p>　　第三章 液壓系統(tǒng)的分析及設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 GZ4032A 型全自動(dòng)臥式帶鋸床液壓系統(tǒng)分析</p><p>　　帶鋸床進(jìn)給液壓系統(tǒng)是整個(gè)液壓系統(tǒng)

62、設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在，決定了整個(gè)帶鋸床工作性能的好壞和使用壽命。本章以帶鋸床進(jìn)給液壓系統(tǒng)為重點(diǎn)，分析研究目前的帶鋸床液壓進(jìn)給系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和存在的不足，并針對(duì)目前液壓系統(tǒng)存在的不足設(shè)計(jì)新型的液壓系統(tǒng)。</p><p>　　1，10，14 三位四通電磁閥 2，5，8，23，24 節(jié)流閥 7,9 單向閥 4,6，11,15 兩位四通閥 3，25,26 調(diào)速閥 16 順序閥 12 ，13，17 溢流閥 18 壓力表

63、 19 減壓閥 20 調(diào)速閥 21 定量泵 22 電動(dòng)機(jī)</p><p>　　圖3-1 GZ4032-00型全自動(dòng)臥式帶鋸床液壓系統(tǒng)原理圖</p><p>　　GZ4032-00型全自動(dòng)臥式帶鋸床液壓系統(tǒng)原理圖如圖3-1所示 [20]。該回路采用的是定量泵供油，并且在各個(gè)電磁閥的P口入口處裝有節(jié)流閥使流量恒定。</p><p>　　當(dāng)YW11和YW7得電時(shí)，高

64、壓油從泵出來，流經(jīng)節(jié)流閥23、電磁閥14和單向閥26進(jìn)入進(jìn)給油缸無桿腔，推動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)，有桿腔溢出油經(jīng)電磁閥10流回油箱，此時(shí)鋸架快速上升。</p><p>　　當(dāng)YW8和YW14得電時(shí)，高壓油從泵出來，流經(jīng)節(jié)流閥24、電磁閥10進(jìn)入進(jìn)給油缸有桿腔，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，無桿腔溢出油液經(jīng)順序閥16和電磁閥15流回油箱，此時(shí)鋸架快速下降。</p><p>　　當(dāng)YW9、YW14、YW15得電時(shí)

65、，高壓油從泵出來，流經(jīng)電磁閥11、減壓閥19、調(diào)速閥20進(jìn)入進(jìn)給油缸有桿腔。無桿腔溢出油液經(jīng)順序閥16和電磁閥15流回油箱，此時(shí)鋸條進(jìn)給，開始切削。此時(shí)，電磁溢流閥13調(diào)定工作壓力，保證恒力切削。</p><p>　　3.1.1 進(jìn)給系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　進(jìn)給部分采用了帶有觸電的油缸，它相當(dāng)于一個(gè)行程或者位移傳感器，能使油缸到達(dá)極限位置時(shí)自動(dòng)換向，可以保護(hù)鋸條不受損害。</

66、p><p>　　電磁溢流閥13在YW15失電時(shí)，其安全保護(hù)作用。在切削時(shí)若鋸條突然碰到堅(jiān)硬材料，YW15失電，溢流閥卸荷，進(jìn)給油缸立刻帶動(dòng)帶動(dòng)居家上升，保護(hù)鋸條不受損耗。</p><p>　　單向節(jié)流閥26可以鎖定升起來的鋸架，使其不會(huì)因自重而下降。</p><p>　　3.1.2進(jìn)給系統(tǒng)的缺點(diǎn)</p><p>　　1、系統(tǒng)定量泵供油，若系統(tǒng)不需

67、要該流量大小時(shí)，不僅造成浪費(fèi)，而且多余的流量還會(huì)引起系統(tǒng)發(fā)熱。</p><p>　　2、該系統(tǒng)沒有背壓裝置，所以在工進(jìn)和快速下降時(shí)，鋸架會(huì)因自重產(chǎn)生很大沖擊，發(fā)出很大的碰撞聲。</p><p>　　3、該系統(tǒng)依然沒有解決當(dāng)切削工件截面形狀發(fā)生變化時(shí)，切削速度不能發(fā)生相應(yīng)變化以及送料速度慢、送料精度不高的問題。</p><p>　　目前典型的液壓系統(tǒng)，與舉例的液壓系統(tǒng)

68、一樣，存在的最主要問題還是當(dāng)切削工件截面發(fā)生變化時(shí)，切削速度不能進(jìn)行相應(yīng)變化，是的功率不能得到充分利用，引起鋸切效率低；送料時(shí)送料速度不能過快，否則會(huì)引起后夾鉗與前夾鉗碰撞，導(dǎo)致送料尺寸錯(cuò)誤；夾緊系統(tǒng)夾緊不合理，夾鉗與材料發(fā)生摩擦、擠壓引起送料精度下降等問題。</p><p>　　3.2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1 設(shè)計(jì)思路和要求</p><p>

69、;　　1、該帶鋸床能固定環(huán)狀鋸帶；</p><p>　　2、鋸架能快速上升，快速下降和按工況速度進(jìn)給；</p><p>　　3、有夾緊送料連鎖的自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)；</p><p>　　4、有工作臺(tái)的夾緊及卸料機(jī)構(gòu)；</p><p>　　5、鋸條的張緊、鋸條導(dǎo)向、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的鎖定等要有液壓系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　總

70、之，要求該液壓系統(tǒng)控制穩(wěn)定、可靠、實(shí)效、油路簡單、便于集中操作和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。</p><p>　　3.2.2 系統(tǒng)的組成及其設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)的組成包括能源裝置，即把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液液壓能的裝置；執(zhí)行元件，把油液的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的元件；控制調(diào)節(jié)元件，對(duì)系統(tǒng)中油液壓力、流量或油液流動(dòng)方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)的元件；輔助元件，包括油箱、過濾器、油管等，保證它們對(duì)系統(tǒng)正常工作有重要作用

71、；工作介質(zhì)，就是在傳動(dòng)及控制中所用的冷卻劑和切削液。</p><p>　　為了方便分析計(jì)算等，現(xiàn)將整個(gè)液壓系統(tǒng)分為幾個(gè)小型液壓系統(tǒng)，逐個(gè)進(jìn)行分析研究。</p><p>　　3.3 帶鋸床新型液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　對(duì)目前傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)分析可得目前帶鋸床進(jìn)給系統(tǒng)主要存在問題是：一旦開始切削，切削速度和進(jìn)給量就已經(jīng)確定，而當(dāng)切削工件的界面發(fā)生變化時(shí)，切削速度和

72、進(jìn)給量無法相應(yīng)變化，是鋸條損壞，引起鋸床功率的不到最大利用，使得切削效率低等問題。為了解決這些問題，在查閱了相關(guān)資料之后，決定通過調(diào)節(jié)流量來控制鋸架升降和進(jìn)給。通過這些方法，可以實(shí)現(xiàn)的功能有：</p><p>　　1、能實(shí)現(xiàn)鋸架的快速下降；</p><p>　　鋸架升起來以后，能安全鎖定；</p><p>　　3、能防止非工作狀態(tài)下的鋸架下沉；</p>

73、<p>　　4、進(jìn)給速度平穩(wěn)可調(diào)；</p><p>　　5、為了減少切入和切出階段發(fā)生的打齒，應(yīng)盡量減少其進(jìn)給沖擊。</p><p>　　3.3.1 流量反饋進(jìn)給系統(tǒng)</p><p>　　流量反饋進(jìn)給系統(tǒng)原理圖如圖3-2所示，該系統(tǒng)主要通過壓力傳感器將壓力信號(hào)反饋給比例流量發(fā)的電磁鐵上，通過流量調(diào)節(jié)來解決上述問題。該系統(tǒng)中，當(dāng)鋸架快速度下降過程中突然強(qiáng)制

74、停止或進(jìn)給切削過程中遇到截面變化的工件時(shí)，鋸架能根據(jù)實(shí)際情況自動(dòng)調(diào)整進(jìn)給速度，避免沖擊。</p><p>　　1 三位四通電磁閥 2 單向節(jié)流閥 3 溢流閥 4 兩位兩通閥 5 液控單向閥 6 兩位兩通電磁閥 7 調(diào)速閥 8 單向閥 9 溢流閥 10 壓力傳感器</p><p>　　圖3-2流量反饋進(jìn)給系統(tǒng)原理圖 </p><p>　　3.3.2

75、回路分析</p><p>　　當(dāng)YV1得電時(shí)，電磁換向閥1工作在左位，油液經(jīng)電磁換向閥1、單向節(jié)流閥2和液控單向閥5到達(dá)進(jìn)給油缸無桿腔，鋸架上升，有桿腔油液經(jīng)電磁換向閥6回油箱。</p><p>　　當(dāng)YV2得電是，電磁換向閥1工作在右位，電磁換向閥4工作在右位，液控單向閥5打開，油液經(jīng)電磁換向閥1、單向節(jié)流閥2和電磁換向閥6到達(dá)進(jìn)給油缸有桿腔，鋸架下降，無桿腔油液經(jīng)液控單向閥5回油箱。&

76、lt;/p><p>　　當(dāng)電磁閥1工作在中位時(shí)，YV3得電，電磁換向閥4工作在右位，液控單向閥5打開，油液經(jīng)比例流量閥7和單向閥8進(jìn)入進(jìn)給油缸有桿腔實(shí)現(xiàn)進(jìn)給動(dòng)作，無桿腔油液經(jīng)液控單向閥5和溢流閥3流回油箱，此時(shí)溢流閥3起背壓作用，溢流閥9起安全保護(hù)作用。電磁鐵動(dòng)作順序如表3-1所示。</p><p>　　表3-1 電磁鐵動(dòng)作順序</p><p>　　進(jìn)給切削時(shí)，當(dāng)被切工

77、件的截面尺寸或形狀發(fā)生變化時(shí)，壓力傳感器10將信號(hào)傳給比例流量閥7的電磁鐵，比例流量閥7調(diào)節(jié)進(jìn)入油缸有桿腔的流量，使進(jìn)給速度發(fā)生相應(yīng)變化。</p><p>　　本系統(tǒng)通過控制電磁鐵，可以實(shí)現(xiàn)鋸架的快速升降，可以通過調(diào)速閥調(diào)節(jié)進(jìn)給速度，特點(diǎn)如下：</p><p>　　1、盡可能多的采用了疊加閥，故其油路結(jié)構(gòu)簡單；</p><p>　　2、調(diào)速閥正常情況下處于常開狀態(tài)，

78、可保證啟動(dòng)進(jìn)給時(shí)不會(huì)發(fā)生速度沖擊；</p><p>　　3、溢流閥9是一個(gè)獨(dú)立的進(jìn)給安全閥，它能保證進(jìn)給系統(tǒng)的強(qiáng)度安全；</p><p>　　4、壓力傳感器10可以將實(shí)時(shí)信號(hào)傳給溢流閥9，切削時(shí)，避免產(chǎn)生沖擊或打刀等現(xiàn)象，使功率得到最大利用，提高切削效率；</p><p>　　5、液控單向閥的使用可以防止非工作狀態(tài)下得到鋸架下沉和工作狀態(tài)鋸架因自重下降引起的沖擊；&

79、lt;/p><p>　　6、下降過程平穩(wěn)，達(dá)到柔和切削的目的。</p><p>　　3.4 液壓夾緊系統(tǒng)</p><p>　　在鋸床采用自動(dòng)模式時(shí)，通常用于鋸切形狀規(guī)則、長度較長的材料，但是在材料裝運(yùn)、卸料或者搬運(yùn)過程中可能由于碰撞、擠壓等使材料一定的形變，從而可能在自動(dòng)送料過程中與夾鉗發(fā)生擠壓。目前帶鋸床的夾緊裝置如圖3-3所示分為前夾鉗1、2和后夾鉗3、4，其中夾鉗

80、1、3均為固定，夾緊材料過程由夾鉗2、4完成。</p><p>　　1 前夾緊左夾鉗 2 前夾緊右夾鉗 3 后夾緊左夾鉗 4 后夾緊右夾緊 a 擠壓區(qū)</p><p>　　圖3-3送料時(shí)變形材料與夾鉗的擠壓示意圖</p><p>　　如圖3-2所示，送料時(shí)，送料夾鉗3、4往前運(yùn)動(dòng)，由于材料的形變，a區(qū)域?qū)⒂趭A鉗1發(fā)生擠壓，從而使材料卡住或者運(yùn)送距離未達(dá)到要求

81、值，導(dǎo)致此次鋸切的材料長度與要求不符。同樣在退料時(shí)，夾鉗3可能與下部分材料發(fā)生擠壓，使材料向后運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致在送料時(shí)實(shí)際送料距離與要求尺寸有巨大的差距。</p><p>　　為了解決這一問題，在查閱了大量資料之后，決定在夾鉗1和3上分別增加一個(gè)微動(dòng)油缸，使該系統(tǒng)中夾鉗1和3不固定。在送料時(shí)，夾鉗1和2同時(shí)向兩邊運(yùn)動(dòng)，夾鉗1運(yùn)動(dòng)5mm左右，保證不與材料發(fā)生擠壓；退料時(shí)，夾鉗3和4同時(shí)向兩邊運(yùn)動(dòng)，夾鉗3運(yùn)動(dòng)5mm左右，保

82、證不與材料發(fā)生擠壓?？紤]到夾鉗1和3不固定會(huì)引起夾緊時(shí)夾鉗1和夾鉗3的加緊面不在同一水平面上，夾緊時(shí)使夾緊面與材料不能充分接觸，大大降低夾緊效果，切削時(shí)可能發(fā)生材料震動(dòng)甚至位移，導(dǎo)致降低鋸條使用壽命，鋸切精度下降等問題。因此在夾鉗1和夾鉗3夾緊面處增加一個(gè)光柵尺，保證夾緊時(shí)倆夾緊面處于同一水平面。其液壓系統(tǒng)如圖3-4所示。</p><p>　　1、2、3、4 三位四通電磁閥 5、7 微動(dòng)油缸 6、8 油缸&l

83、t;/p><p>　　圖 3-4 液壓夾緊系統(tǒng)原理圖</p><p>　　3.5 液壓送料系統(tǒng)</p><p>　　根據(jù)上章的分析可得目前帶鋸床送料系統(tǒng)主要存在問題是在退料即將結(jié)束時(shí)開始緩沖，進(jìn)行緩慢退料，但是在送料即將結(jié)束時(shí)并無緩沖裝置。為了減少后夾鉗與前夾鉗碰撞引起送料尺寸錯(cuò)誤的問題，往往送料時(shí)，送料速度較低，從而導(dǎo)致液壓系統(tǒng)送料速度慢，降低了生產(chǎn)效率。因此新的送料

84、系統(tǒng)要求在保證送料精度的情況下應(yīng)盡量提高送料速度，提高生產(chǎn)效率。</p><p>　　為了解決這一問題，在查閱了大量資料和研究分析之后，發(fā)現(xiàn)送料系統(tǒng)并不需要再額外的增加緩沖裝置，只需將原來用于退料的節(jié)流閥置于三位四通閥T油口下方，并在中間增加一個(gè)三位四通閥即可達(dá)到送料退料雙緩沖的目的。其液壓原理圖如圖3-5所示。</p><p>　　1、2 三位四通閥 3 節(jié)流閥 4 油缸</p

85、><p>　　圖3-5 液壓送料裝置原理圖</p><p>　　采用增大系統(tǒng)流量的辦法來提高送料和退料的速度。由于緩沖裝置的存在，不需要擔(dān)心因速度過快與前夾鉗發(fā)生碰撞和送料不準(zhǔn)確等問題。 </p><p><b>　　回路分析：</b></p><p>　　當(dāng)YV1、YV3得電，油液經(jīng)電磁閥1進(jìn)入油缸無桿腔，油缸有桿腔溢出油

86、液，經(jīng)電磁閥1、電磁閥2回油箱，系統(tǒng)開始快速送料。當(dāng)后夾鉗快接近前夾鉗時(shí)，YV4得電，油液經(jīng)過節(jié)流閥3泄油，機(jī)床開始緩慢送料，以達(dá)到后夾鉗不與前夾鉗發(fā)生碰撞的目的。</p><p>　　當(dāng)YV2、YV3得電，油液經(jīng)電磁閥1進(jìn)入油缸有桿腔，油缸無桿腔溢出的油液，經(jīng)電磁閥1、電磁閥2回油箱，系統(tǒng)開始快速退料。當(dāng)工件送料的長度快接近設(shè)定值時(shí)，YV4得電，油液經(jīng)節(jié)流閥泄油，機(jī)床開始緩慢退料，以達(dá)到精確料長的目的。<

87、/p><p>　　3.6 液壓張緊裝置</p><p>　　普通帶鋸床的鋸條張緊裝置一般為手動(dòng)張緊。該裝置由滑板座、滑板、絲桿等組成，當(dāng)要將鋸條張緊時(shí)，用扭力扳手按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)可張緊鋸條，處于工作狀態(tài)。如鋸床處于長時(shí)間停機(jī)狀態(tài)，扭力扳手向逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)鋸條松開， 松開鋸條后可更換新鋸條。手動(dòng)張緊裝置的缺點(diǎn)是：</p><p>　　1、操作不便。更換鋸條或者調(diào)整鋸輪中心

88、距需要人工操作；</p><p>　　2、張緊不精確。手動(dòng)張緊無法精確調(diào)整張緊力，不精確的張緊力會(huì)對(duì)鋸條壽命、切削效率、鋸床的維護(hù)等產(chǎn)生不良影響。</p><p>　　為了解決這些問題，決定設(shè)計(jì)一種液壓張緊裝置，實(shí)現(xiàn)液壓控制張緊，精確調(diào)整張緊力的目的。其液壓原理如圖3-6所示。</p><p>　　1 三位四通電磁閥 2 液控單向閥 3 油缸</p>

89、<p>　　圖3-6 液壓張緊系統(tǒng)</p><p>　　液壓張緊裝置原理圖如圖3-6所示，三位四通閥左位得電，油液經(jīng)電磁閥1進(jìn)入油缸無桿腔，液控單向閥打開，油缸有桿腔溢出油液經(jīng)電磁閥2、電磁閥1回油箱，鋸輪中心距減小，鋸條松開。電磁閥1右位得電，油液經(jīng)電磁閥1、電磁閥2進(jìn)入油缸有桿腔，油缸無桿腔溢出油液經(jīng)電磁閥1回油箱，鋸輪中心距增大，當(dāng)張緊力達(dá)到系統(tǒng)調(diào)定壓力時(shí)，電磁閥1打在中檔，張緊力固定。在實(shí)際

90、生產(chǎn)過程中，為了防止油缸有桿腔油液因泄露導(dǎo)致有桿腔壓力下降，引起鋸條松開，因此在鋸床工作時(shí)電磁閥1往往打在右檔，使油缸有桿腔壓力恒定，保證鋸條張緊力不變。</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要介紹了GZ4032A帶鋸床的液壓系統(tǒng)，分析了其優(yōu)點(diǎn)和存在的不足，設(shè)計(jì)了新型的液壓進(jìn)給系統(tǒng)，采用比例流量閥扭虧的方式調(diào)節(jié)進(jìn)給速度，優(yōu)化了送料液

91、壓系統(tǒng)和夾緊液壓系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了液壓張緊系統(tǒng)。</p><p>　　第四章 液壓系統(tǒng)的計(jì)算</p><p>　　4.1 執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)與負(fù)載分析</p><p>　　4.1.1 液壓系統(tǒng)負(fù)載分析</p><p>　　啟動(dòng)后鋸架快速上升至足夠高度，保證被加工件的順利通過。在液壓系統(tǒng)中，液壓缸所承受的負(fù)載總共由六部分組成 [21]，即工作負(fù)載、摩擦負(fù)

92、載、慣性負(fù)載、密封負(fù)載、背壓負(fù)載和重力負(fù)載。</p><p>　　1 工作負(fù)載。是指液壓缸所承受的主要負(fù)載，在此處即為鋸架重力。工作負(fù)載和液壓缸運(yùn)動(dòng)方向相反視為正值，方向相同為負(fù)值。</p><p>　　2 導(dǎo)軌摩擦負(fù)載。導(dǎo)軌摩擦負(fù)載指液壓缸驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件時(shí)所受的導(dǎo)軌摩擦力，其值與導(dǎo)軌形式、放置情況及運(yùn)動(dòng)情況有關(guān)。摩擦負(fù)載可按下列公式計(jì)算：</p><p>　　平導(dǎo)軌

93、 （4-1）</p><p>　　式中：——運(yùn)動(dòng)部件的重力</p><p>　　——垂直于導(dǎo)軌的工作負(fù)載</p><p><b>　　——摩擦系數(shù)</b></p><p>　　3 慣性負(fù)載 。慣性負(fù)載是運(yùn)動(dòng)部件在啟動(dòng)加速或制動(dòng)減速的慣性力，加速其

94、為正值，減速時(shí)其為負(fù)值，根據(jù)牛頓第二定律計(jì)算：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中：m——運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量，kg</p><p>　　a——運(yùn)動(dòng)部件的加速度，m/s2</p><p>　　——速度變化量，m/s</p><p>　　——啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間，s<

95、/p><p>　　4 重力負(fù)載。垂直或傾斜放置的運(yùn)動(dòng)部件，其自重也是一種負(fù)載。傾斜放置時(shí)，只計(jì)算重力在運(yùn)動(dòng)方向的分力。液壓缸上行時(shí)，重力取正值，反之取負(fù)值。</p><p>　　5 密封負(fù)載。密封負(fù)載是指密封裝置和運(yùn)動(dòng)部件之間產(chǎn)生的摩擦力，其</p><p>　　值與密封裝置的類型和尺寸、液壓缸的制造質(zhì)量及油液的工作壓力有關(guān)。在未完成液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之前，不知道密封裝置的

96、參數(shù)，無法計(jì)算，所以一般以液壓缸的機(jī)械效率加以考慮，常取=0.90～0.97 [22]。</p><p>　　6 背壓負(fù)載。背壓負(fù)載是指液壓缸回油腔背壓所產(chǎn)生的阻力。在系統(tǒng)方案和液壓缸就夠傷胃確定之前，無法計(jì)算，所以在計(jì)算負(fù)載時(shí)暫不考慮背壓負(fù)載。</p><p>　　升降液壓缸各主要工作階段的總負(fù)載按下列公式計(jì)算：</p><p>　　啟動(dòng)階段

97、 （4-3）</p><p>　　快速階段 （4-4）</p><p>　　工進(jìn)階段 （4-5）</p

98、><p>　　制動(dòng)減速階段 （4-6）</p><p>　　液壓缸在工進(jìn)階段所受的壓力最大，故對(duì)工件階段進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)與性能如下：切削力Ft=28kN；移動(dòng)部件重力G=8kN，工進(jìn)行程L=200mm；快進(jìn)快退速度為4m/min；工進(jìn)速度v=80mm/min；

99、加速、減速時(shí)間=0.2s；靜摩擦系數(shù)fs=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)fd=0.1，取=0.96。負(fù)載分析中，暫不考慮回油腔的被壓力，液壓缸的密封裝置產(chǎn)生的摩擦阻力在機(jī)械效率中加以考慮。因工作部件是臥式放置，重力水平分力為零，這樣需要考慮的阻力有：切削力，導(dǎo)軌摩擦力和慣性力。導(dǎo)軌的正壓力等于動(dòng)力部件的重力[22]。則由式（4-1）可得：</p><p><b>　　N</b></p>&

100、lt;p><b>　　N</b></p><p>　　慣性力由式（4-2）可得：</p><p><b>　　N</b></p><p>　　如果忽略切削力引起的顛覆力矩對(duì)導(dǎo)軌摩擦力的影響，則液壓缸工進(jìn)階段的總負(fù)載N。</p><p>　　4.1.2執(zhí)行元件主要參數(shù)的確定</p>

101、<p>　?。ㄒ唬┏踹x液壓缸的工作壓力</p><p>　　參考同類型帶鋸床，初選液壓缸的工作壓力p1=4Mpa</p><p>　　（二）確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　帶鋸床快進(jìn)和快退時(shí)要求速度相等，采用缸體固定的單桿式液壓缸?？爝M(jìn)時(shí)采用差動(dòng)聯(lián)接，并取無桿腔有效面積A1等于有桿腔有效面積A2的兩倍。為了防止鋸斷材料后鋸架突然前沖，在回油

102、路中裝有背壓閥9，初選背壓pb=0.8 Mpa。則：</p><p><b>　　m2</b></p><p>　　液壓缸直徑 cm。</p><p>　　由A1=2 A2可知活塞桿直徑：</p><p><b>　　cm</b></p><p>　　按

103、GB2348-80將所計(jì)算的D與d值分別圓整到近似的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封式元件 [24]，圓整后得：</p><p>　　D=8.5cm d=6cm</p><p><b>　　按標(biāo)準(zhǔn)直徑算出：</b></p><p><b>　　cm2</b></p><p><b>

104、;　　cm2</b></p><p>　?。ㄈ┯?jì)算液壓缸工進(jìn)的工作壓力、流量、功率</p><p><b>　　進(jìn)油壓力Mpa</b></p><p>　　回油壓力Pb=8×105Pa</p><p><b>　　所需流量L/min</b></p><p&

105、gt;<b>　　輸入功率kw</b></p><p><b>　　（四）選擇液壓泵</b></p><p>　　工進(jìn)階段液壓缸工作壓力最大，若取進(jìn)油總壓力損失，壓力繼電器可靠動(dòng)作需要壓力差為5×105Pa，則液壓泵最高工作壓力：</p><p><b>　　Mpa</b></p>

106、;<p>　　因此泵的額定壓力可取Mpa。</p><p>　　工進(jìn)時(shí)所需最小流量為0.45 L/min，設(shè)溢流閥最小溢流量為2.5 L/min，則小流量泵的流量 L/min，快進(jìn)快退時(shí)液壓缸所需的最大流量是15 L/min，則泵的總流量qp=1.1×15=16.5 L/min。即大流量泵的流量L/min。</p><p>　　根據(jù)上面的壓力和流量，選用A7V055

107、LR/63R-NZBO變量泵 [23]。</p><p><b>　?。ㄎ澹┻x擇液壓閥</b></p><p>　　根據(jù)液壓閥在系統(tǒng)中的最高工作壓力和通過該閥的最大流量，選出這些元件的型號(hào)及規(guī)格。以進(jìn)給系統(tǒng)為例，進(jìn)給系統(tǒng)中所有閥的額定壓力都為6.9Mpa，額定流量根據(jù)各閥通過的流量選取液壓閥，進(jìn)給液壓系統(tǒng)的元件規(guī)格型號(hào)見表4-1。</p><p&g

108、t;<b>　　表4-1元件型號(hào)</b></p><p>　　4.2 比例流量閥工進(jìn)時(shí)的動(dòng)態(tài)分析</p><p>　　下面分析帶鋸床進(jìn)給系統(tǒng)加了流量反饋后的工作情況。如圖4-1所示即為直動(dòng)式比例流量閥工作原理圖 [24]，它主要是根據(jù)輸入信號(hào)的大小來提供流量補(bǔ)償控制。它與電子放大器協(xié)同工作，放大器像比例閥提供適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電流，以校準(zhǔn)閥的調(diào)整量，使之與供給放大器的輸入信號(hào)

109、相對(duì)應(yīng)。</p><p>　　圖4-1 比例流量閥的結(jié)構(gòu)圖及特性曲線</p><p>　　當(dāng)輸入一定的電信號(hào)時(shí)，先導(dǎo)閥芯在電磁力的作用下快速移動(dòng)，使先導(dǎo)閥的控制口開啟到相應(yīng)的開度，壓力油經(jīng)過固定節(jié)流口R1，并經(jīng)先導(dǎo)閥控制口流至主閥芯流量調(diào)節(jié)器的右端，經(jīng)過檢測后流向B口。由于先導(dǎo)閥的開啟，主流量調(diào)節(jié)器控制腔（空置面積）的壓力降低，主調(diào)節(jié)器的壓力平衡被破壞，在壓差的作用下，主調(diào)節(jié)器閥芯向右移動(dòng)

110、，比例閥口開啟，從A口到B口所流過的主流量為主調(diào)節(jié)器及流量傳感器檢測。同時(shí)，流量傳器將開口及流量轉(zhuǎn)換為行程，并通過反饋彈簧轉(zhuǎn)換為作用在先導(dǎo)閥芯的反饋力，則反饋力與輸入電磁力相平衡，進(jìn)而調(diào)整了先導(dǎo)閥口的開度及控制壓力，保證比例閥運(yùn)行在某一穩(wěn)定的工作點(diǎn)上，最終使比例流量閥的輸出流量與輸入的電信號(hào)成比例關(guān)系。該調(diào)解過程如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 調(diào)節(jié)過程方框圖</p><p>

111、;　　當(dāng)先發(fā)閥和主閥通流面積Ay和Ax已知，進(jìn)口壓力p1和出口壓力p2值給定時(shí)，在不計(jì)閥芯運(yùn)動(dòng)摩擦的情況下，可以得出比例閥流量方程式：</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　在以上方程式線性化，并考慮到大的導(dǎo)閥彈簧剛度和小的閥芯質(zhì)量，即得出比例流量閥的傳遞函數(shù)在穩(wěn)態(tài)時(shí)，輸入和輸出關(guān)系為：</p><p><b

112、>　　（4-8）</b></p><p>　　式中：Kfy、Kfx——先導(dǎo)閥、主閥液動(dòng)力剛度</p><p>　　Cfy、Cfx——先導(dǎo)閥、主閥彈簧剛度</p><p>　　aDx，aDy——主閥和先導(dǎo)閥流量系數(shù)</p><p>　　Kpy——先導(dǎo)閥壓力增益</p><p><b>　　Ax