QWJ300型直切机设计.docx
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QWJ300型直切机设计
CHANGZHOUINSTITUTEOF
ChangzhouInstituteofTechnology
毕业设计说明书
题目：
QWJ300型直切机设计
二级学院（直属学部）：
专业：
数控技术
班级：
学生姓名：
浦亮
学号：
指导教师姓名：
范丰
职称：
评阅教师姓名：
职称：
2014年3月
摘要
本文首先对QWJ300型直切机的外形、零件、研究重点、现如今的发展情况进行了介绍；并着重介绍了它的工作原理，用途，外形尺寸，传送部分，切制部分，使用方法以及在平时加工的过程中需要注意的一些列问题，着重地就曲轴在其传动过程中发挥的重要作用，进行了详细的论述，并就一些核心部分的零件的工作原理，使用方法等都作了一定的说明，比方说五心轮机构就是一个具有代表性的例子，同时，我们对零部件所使用的材料重量，以及它在实际的动作过程中所扮演的角色也一些说明。
关键词：
工作原理传送部分切制部分使用方法注意事项
第1章引言
1.1我国轻工业发展的现状及走向
随着科学技术的不断发展，新技术、新行业、新产品的不断涌现，机械行业也不断推陈出新，日新月异。
作为国民经济的重要产业之一的轻工业，承担着改善人民生活、繁荣城乡市场、扩大出口创汇、为国家建设累积资金的重要任务，对促进国民经济协调发展和实现国民经济与社会发展的总体战略目标极为密切。
改革开放以来，我国的轻工业得到了长足的发展，面貌发生了巨大的变化，已经形成有相当规模和一定水平、门类齐全、能基本满足国内需求又有一定国际竟争能力的生产体系。
轻工业生产的迅速发展与轻工业机械的机械化和自动化程度不断担高有着极大的关系，可以说没有轻工机械的机械化和自动化，就没有今天繁荣的轻工业生产。
提高轻工业机械机械化和自动化程度，就必须大力发展，使用轻工自动机和生产线，改革开放二十多年来，轻工业机械在品种、规模、设计与制造技术等方面得到了迅猛的发展和提高，目前全国各地都建立有轻工业机械制造厂，并慢慢走向专业化生产，已能独立自主进行从单机到成套设备乃至于自动生产线设计与制造，其中不少轻工业机械设备已经达到了国际先进水平，在国际市场上占有一定的地位，此外不少轻工业企业从国外引进了相当数量的具有90年代技术水平的自动机和自动线，这些先进的设备引进，使用和技术改造，又推动了我国轻工业机械化和自动化程度的提高，从而进一步提高了轻工业的市场竟争力，另外我国还建立了一批轻工业机械研究设计单位，在大中专学校设立了轻工业机械专业，形成了一套完整的人才培养，技术的开发设计，产品的生产制造各管理的轻工业机械发展体系，随着新材料、新工艺、新技术的不断出现，正推动着各种轻工自动机械和生产线向机电一体化和智能化的方向发展。
时代在进步，社会在发展，轻工业机械正在向自动机，生产线甚至于自动化工厂方向发展，我们的人才培养也必须跟得上轻工业机械发展的步伐，让更多的人学习和掌握轻工业的自动机与生产线的基本知识、基本理论、基本技能，为我国的轻工业发展进一步发展出力
1.2QWJ300型直切机的发展和前景
最新研制的300型直切机便是根据市场的发展，以及广大客户的不断需求，在200型直切机的基础之上，经过我们长期研究，设计出来的一种新型直切机，这是一种价格比较便宜，并且也适合于我国国情的一种机械，同时它的使用领域也非常广泛，同时无论从切制的样品质量，还是从单位时间的产量来说，都有长足的进步，在很多情况下，广泛应用于药厂，作为切制药材之用，它切断均匀、不沾刀片、耗损量小、噪音低、而且速度可调，得到了广大用户的一致认可，同时我们发现它不仅能适用于切制药材，对食品、水产、烟草等行业的材料的切片、切丝，也有很良好的效果，同时我们经过不断地研究过程中发现它的使用规律，进而我们也具有了客户提出要求，我们为其生产出合格产品的能力。
比如说是切药材的，原本我们切断的是2mm的，但客户需要的是0.8mm的。
那我们就必须满足他的要求。
多年来，我们不断要求产品的质量关，不断加大对自已的要求，赢得了客户的满口赞赏，记得以前有一客户到我们这买了这台直切机，因为价格便宜，他便认为我们的机械达不到他的要求，不想买，后来我们跟他说让他自已带点原料到我们这，我们当面试车给他看，看试否能达到他的要求，结果他要求达到1mm就行了，没想到竟替他达到了0.5mm他说回去都不要再进一步加工了，直接使用了，当时就与我厂签立协议说还要5台同样的机器，这样便可进一步扩大加工规模，这样的例子还有很多，因为篇幅原因，在这不作过多说明，我们在自己设计制造的同时也没有忘记向别的厂家学习、交流我们同上海中药机械公司是合作伙伴，我们经常一起探讨产品的性能与市场等，不久我们还要到河南郑州市去开展销会同全国其它中药机械厂之间互相交流、互相学习，不断地取长补短，不断充实我们自已，希望以后能不断提升性能，不断满足各行各业的不同需求，为中国的机械业的发展贡献力量！
1.3课题来源
“QWJ300型直切机的设计”这课题来自于我们厂的生产与设计的直切机系列。
我们是在这一基础之上，进而向更深层次领域研究而得出来的，所以它有着以前产品的很多优势，同时它也具备老产品所没有的一些特点，它的发展空间还是相当大的，前景也是很容观的。
1.4研究的思路与技术方法
我们在研究QWJ300型直切机时，主要研究它的工作原理、传动机构、执行机构等。
这台机器有个显著的特点就是它的多项运动是在同一样东西上进行的，比方说主轴，它既要承担着传递齿轮的相互啮合，同是它的另一端也要放五心轮，用来带动链条的传动，所以说它是一举多得，既节省了材料，同时也减化了工作量，提高了生产效率。
在此基础上，我们可以看到还有很多的技术参数。
如，有些客户它需要的是200型的直切机，那么说刀门的尺寸就是200mm，这样便能满足客户的要求了。
当然在研制开发的过程中，我们也借用了些原有的产品。
例如：
五心轮的运用，它其实是一个独立体，在整台机器中，充当着开关的作用，它既能使链条快速运动，也能使它慢下来，根据客户自已的要求，可以自由地调节。
这样便能满足不同客户的不同要求，达到他们所需要的效果！
第2章QWJ300型直切机的概述
2.1用途
本机适用于中药饮片切制，可对根茎类，皮藤类、叶草类等中药材进行成批生产和大批量生产，亦可用于食品、水产、烟草等行业的材料切片、切丝。
本机切制的片型均匀、整齐、耗损量小、噪声低。
2.2结构特点
本机在我厂生产的QWJ200B基础上合理设计改型后，使本机由电机、变速机构、刀架、步进退料、可调刀架机械等组成，由于采用了先进的步进送料，使切制的片型均匀，可自由地掌握送料距离，不会造成物料挤刀的不良情况。
由于合理的布局，故本机便于操作，外型轻巧，重量轻。
当然它也采用了曲轴传动机构,（即往复式机械运动）通过曲轴来带动偏心轮传动,再由牵手来带动五心轮,传递增到主轴,通过齿轮的相互啮合.来带动上链轮条的运动。
本机工作主要由传送和切制两大部分机械等组成。
2.3传送部分
传送部分由电机通过皮带带动飞轮，飞轮装在曲轴上，曲轴另一头装有偏心轮，偏心轮上装有调节装置，偏心轮上联牵手，牵手带动五星摩擦轮夹板作钟摆运动。
偏心轮转动一周牵手来回摆动一次。
摩擦轮夹板就间隙的转过一定角度带动五星滚珠，拨动处在进退位置的五星轮，可使五星轮和五星滚珠交替处于接合与脱开位置，因而可实行正转和反转。
五星摩擦盘的正、反正两种运动，通过主轴带动齿轮传递给一对链轮轴，然后带动输送链完成送料和退料任务。
2.4切制部分
切制部分由电机带动飞轮传给曲轴下连杆、上连杆、刀架作上下往复运动。
2.5工作原理
由于动力源来自同一电机，因而传送部分和切制部分的运动既是各自独立的一套体系，又是配合紧密、互相关联的整体运动，当偏心轮---五星摩擦轮---齿轮---链轮轴的运动处在步进时（送料），刀架则处在上沿刀门口至最上位再回落至上沿口的运动中，所以整个刀门敝开，使送料运动得以完成。
而偏心轮---五星摩擦轮---齿轮---链轮轴停止送料而处运动间隙（摆杆向相反方向运动，五星轮脱开），曲轴从上位转到下位，即刀架从上刀口动到下刀口，从而完成切制。
然后偏心轮继续使五星摩擦轮处于运动间隙，而曲轴开始返程向上，使刀门升至上刀口，此时刀从刀门口全部让开，这时偏心轮使五星摩擦轮---齿轮---链轮轴开始工作，重复送料过程。
两机构如此反复，连续不断的将饮片切成。
2.6主要技术参数
刀门尺寸（mm）：
300X60
切片厚度（mm）：
0.5~15
速度（刀架往复次数）：
300次/分
生产能力：
100~1000kg/h
电机功率：
3kw
主电源：
50HZ、380V
工作性质：
连续
外形尺寸：
（mm）1900X900X1150
机械重量：
约850kg
2.7使用方法
新车开车前，操作人员应仔细细阅读使用说明书，首先熟悉本机的结构特点和工作原理，然后按本使用方法操作，防止因对本机性能不熟、操作不当而造成事故。
机器运转前必须先对需要润滑部分进行检查，视情况进行加油（方法见机器的润滑部分）。
检查刀门位置及刀片安装位置是否正确，方法是先将刀片夹紧螺栓松开，然后退出刀片，转动（手动）皮带轮，使曲轴处最下位，然后将刀片装上，使刀刃口至门口下沿（接着下沿口塑料板），然后再调整刀架摆杆（打开盖），使刀刃与刀门口的间隙在0.1~0.2mm间，然后将刀片夹紧，注意刀刃口与刀门口间隙应均匀。
调整螺母，使送料链处于张紧状态，手压感觉没有松驰现象。
调整偏心轮的偏心距可以改变切制厚度，偏心距变小切片变薄，偏心距加大切片加厚。
上述工作完成后可进行空车运转，按下起动开关进行空运转，送料或退料两种运动状态都要进行空运转试验，待空运转正常后方进行实物切制。
实物切制，空车动转处于正常，即可加放实物进行工作，饮片厚度如需调整请停机。
2.8注意事项及故障排除
（1）切割的物料，必须不掺有任何石块、金属物及杂物，防止造成事故。
（注意旋转方向是否根据箭头指示相同反之调正相序）
（2）加料均匀，厚度适当，当加料过多致使传达动困难时，不应用外力强行推进，应将手柄拨至退料位置，待物料退出，重新加放均匀。
（3）切割刀片必须保持锋利，经常检查，发现钝口立即刃磨，以免机器过载造成事故，且能使切片保持好的光洁度。
（4）发现加料均匀正常进料力度不够，检查五星轮滚珠及摩擦片是否失效，并视情况更换。
（5）发现连刀（切不断），可能是刀钝或间隙过大，应刃磨或调整间隙（方法前述）。
2.9润滑及保养
润滑点（27）用油枪压润每班前必加1~2次，采用20#机械油。
机器每运转8小时后应定期对运送链内侧进行检查，并用硬刷进行清扫，不得存有药渣及异物，以免影响正常送药。
机器每增年进行一次大保养，各轴承中油脂应添加或理更换，采用锂基润滑脂。
第3章QWJ300型直切机主要机构设计
3.1五心轮
在QWJ300型直切机中,有一机构的作用特别显著,它就是五心轮。
它主要是由五心轮外圈、滚轴轮、走刀五心轮夹盘、走刀五心轮、拨挡倒顺轴、顶管螺柱等组成.可以说它是一个很复杂的,一般人是做不好的,这的加工工艺也是较多的工艺过程如下所示
（1）拉毛刀将毛坏外径￠140,长度为56的一端,车成￠56,深度8;另一端也车成￠56深度14,再用￠25的钻头打孔.
（2）线切割将￠25的孔切割成￠33，切割外径、切割箱板槽‘切割拨挡倒顺轴孔到如图所示的尺寸。
（3）车端面镗锥孔到如图所示的尺寸
（4）线切割:
切割键槽
同时它也是有技术要求的第一:
箱板要淬火,硬度为HRC:
60第二:
加工五角时不能有偏差.
镶在五角里面的是弹簧钢块,共计有五块（如下图3-1所示）
图3-1走刀五心轮
在五心轮的加工过程中,滚珠的加工也是非常有要求的,虽说它的加工工艺是比较简单,但是它的要求是很高的,如它要有一定的硬度,所以必须要淬火.硬度为HRC45,每件五心轮这样的滚珠需要10件,它在五心轮传达室动过程中,主要起到的是带动五心轮外圈,使它能够自由地转动。
如下图3-2所示
图3-2滚珠
当然在五心轮的加工过程中还有一些特殊的例子,如走刀五心轮夹盘,它有两件要铣槽,还有两件不要打孔,但却不是打通的,这主要是来放滚珠的。
3.2上墙板
上墙板的作用主要有:
它是套在下链轮轴上链轮轴上面,它有上下两孔,并以此来传递齿轮之间的相互啮合,每台机器上要用两只上墙板,这样它便能通过轴承将整根轴放在上面,这就是它的主要作用.
通常情况下,在它的上面还要一小油管,这主要是润滑轴承的作用,
它的位置在前下座的上方,上中墙板的右方,并通过螺丝把它们连在一起.有意思的是它上下两孔所处的位置正好相反如图3-3所示
图3-3上墙板
它也是采用铸铁材料，在加工时要求特别高。
要考虑到如何定位，如何夹紧等问题，尤其在车床上加工时，要考虑得就更多了，往往是先采用一根心轴将一孔先定位，再在下面放一定位销，一侧也放一定位销，其对面处用上压板将其压紧，将整个上墙板放在一只大的圆盘上，再将四卡爪将其拧紧。
然后放可加工。
3.3上中墙板
它是铸造而成，帮采用材料的是铸铁，结构比较奇特一点。
最要注意的是这的斜面要铣槽，其目的是为了放上墙板套板，加工面也比较少，但要与上墙板前下座相连接，结构如下图3-4所示
图3-4上中墙板
相对于其它零件而言，它在加工过程中并没有什么难点，只是在铣斜面时一定要看准尺寸，否则就很难达到要求！
3.4上墙板套板
首先它的材料是不锈钢，价格相当昂贵，它就是放在上面所述的上中墙板上斜面上，因此上墙板套板也是需要有一定的斜度的，否则就不好放在它上面了￠14的孔是用来套撑挡轴销的，撑挡轴销的作用主要是定位两只链条之间的尺寸是300mm, 同时我们也看到了￠10的孔，它的作用要与调节螺丝相联系在一起，是用来调节链条的松紧的， 客户可根据自已的要求自行调节，而它前面的圆孤则是用来放在上墙板上面的。
如下图3-5所示
图3-5上墙板套板
为什么要用不锈钢材料，这是因为在这里对材料的强度性能要求特别的高，如果力量相当大的话，说不定上链条就承受不了，所以在这里采用的是不锈钢，同时，我们也可以看出这一部分是露在外面的，不锈钢的价格和碳钢的价格是不一样的，因而也可相应地提高价格。
3.5刀架
刀架的材料也是用的Q235，加工这样的零件主要考虑到如何焊接，因为焊得好坏直接关系到刀架在运动过程中的作用，它主要有两方面作用，一是要带动它后面的刀片运动。
二是要带动牵手运动。
这两项运动都是主要运动。
所以可以想像出在要焊接的地方，要多加注意，一定要焊牢焊实，切不能草草了事，同时因为它位于最外面，所以它的表面要镀铬，这主要是为了美观、大方。
在要打眼的地方，一定要注意尺寸，因为它要与三件零件相接触，曲轴轴承座、长牵手、刀片对相对位置还是有一定要求的！
图3-6刀架
3.6后墙板
后墙板的长度比较长，这是因为它承载着整个链条的重量，同时它又是放在后座上面。
另一端与上中墙板相连接，两处均用螺丝，在后墙板上有一处是特别要注意的，那就是后面，跟上墙板套板相似的是它也有调节螺柱，它的作用是调节长链条的长度，可根据客户的需求来伸缩链条的长度，同时在它的后面也有一块板它的作用是连接长牵手，长牵手上也有调节螺丝，用来伸长或缩短牵手的长短！
图3-7后墙板
3.7曲轴的结构设计计算与说明
3.7.1确定输出端的直径
曲轴的材料定为45#钢，通过查表可知
取值范围为（30-40）Mpa
曲轴所受的弯距较大，故取
=30Mpa
曲轴所受扭矩：
曲轴的端面受到电动机皮带盘带动，故受到扭矩作用。
同时在另一侧曲轴受到向心力作用，做往复式机械运动。
曲轴端面2上方有很多零件如：
左右牵手、刀架、上链杆、轴承座、下链杆以及端盖等等它们都是通过一定的联系作用在端面2上。
经测量其重量为G=500N，也就是说曲轴在做运动时要带动2端上方500N做往复机械运动。
因此可以将曲轴分为两部分来确定它的扭矩，一是1、3端用普通轴的设计来确定的它的直径，二是2端作向心力运动，算出它所受的扭矩，只要将两部分相加即可，便可得到输出端的直径了。
∵T=9549xP/n（N.m）电动机选用的是Y132S-6额定功率：
3kw
又∵带传动，dⅠ=125mmdⅡ=380mm故取i=3
则n2=n1/3=320r/min∴T1=9549xP/n=9549x3x0.95/320≈85（N.m）
估计曲轴上L=244mm，又∵G=500N
故M=244x500=122000N.mm
因此根据公式
，算得：
d≈33mm
又∵ 在1端面有键槽故d=33（1+5%） =34.65mm
故取d=35mm
3.7.2曲轴的结构设计
（1）轴上零件的定位和装配
考虑到成本问题，所以在设计曲轴时，通常是用两方面拼成的，一方面就是普通的轴，将其车成梯形即可。
另一方面就是用两只铁块将连接而成，它们之间必须是过盈配合（用铁锤将轴敲进铁块里面），因为考虑到下链杆的安装，一只铁块与轴要用锥销定位，压紧。
在曲轴中，将下链杆放在2端上，再在其上方用紧锁螺母将其锁紧，下链杆两端有轴肩定位。
因为曲轴要带动2端上下链杆传动，故它的两端要放上轴承下链杆内部要有套管，用来定位轴承，再在下链杆两端用上端盖顶紧轴承即可1端放曲轴皮带盘，也是用轴肩定位，并在其最左端用就挡圈将其拧紧，在纵向采用键将其过渡配合并固定，在Ⅱ端放曲轴轴承座，内部套上轴承，轴承采用轴肩定位，周向采用过盈配合，也是用端盖将其压紧，同样的方法在3端也采用相同的办法，依次将曲轴轴承座、偏心轮等装在曲轴3端上。
（2）确定轴的各段直径和长度
Ⅰ段即外伸端直径d1=35mm,，查表知曲轴皮带盘的宽度为68mm,经计算后取曲轴Ⅰ长度为55mm。
Ⅱ段直径为40mm（由机械设计手册查得轮毂孔倒角为C=2.5mm）取轴肩高度h=C1=2.5mm,则d2=d1+2h=35+2X2.5=40mm
初选6308深沟球轴承，其内径为40mm,宽度为23mm,但在设计轴时，要稍微长一点，确保轴承完全能套在轴上故取宽度为26mm
考虑到轴承是用轴肩定位，所以在靠近轴肩的26mm处要稍微大0.01～0.03mm要保证轴承是过渡配合。
在2端上放的是下链杆，因为它的长度为180mm,其外径为￠140mm内径为￠110,因为里面要放轴承，故要用到套管，将轴承安装在套管上，经测量后，采用6310轴承，其内径为50mm，宽度为27mm。
套筒的作用主要是定位，压紧轴承，考虑到外面还有端盖等，故取2端的长度为200mm,稍微比下链杆各两端端盖要大一点。
下链杆上方面要打一小孔用来放油管，目的主要是润滑轴承。
在3端上基本上是同1端是一样的，只是它的末端装的是偏心轮，它的作用主要是检测曲轴在电动机变频调速的情况下，上下偏移的位置，（因为曲轴在做复往式机械运动时，它是在不断地重复带动2端上方的刀片等做上下偏运动的，当电动机变速时，它的上下运动的位置就改变了，只样可满足不同用户对切割产量的不同的要求。
）
图3-8曲轴的结构
强度校核的强度：
绘制垂直弯矩图（如图所示）
图3-9垂直弯矩图
轴承支反力：
FRAVx185=2x185xFr故FRAV=1/2Fr
∴FRAV=250N由上可知T=85N.m
转矩产生时的扭转剪应力按脉动循环变化，取α=0.6
截面C处的当量弯矩为Mec=255N.m
则截面的强度σe=255000/0.1x40x40x40=39.8（Mpa）<55（Mpa）
强度足够
设计总结
随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。
经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。
在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。
毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。
通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。
自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。
通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。
在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。
我的心得也就这么多了，总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。
最后终于做完了有种如释重负的感觉。
此外，还得出一个结论：
知识必须通过应用才能实现其价值！
有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。
对于QWJ300型直切机所采用的一系列先进的措施。
我已在上面作了详细的分析，当然其中肯定还有一些需要改进的地方。
在这里我真诚地希望看过我这文章的同志们能够向我提出宝贵的意见，我不慎感谢，我们研制这种机器的目的就是为了不断地满足广大企业，以及很多个人的不同需求。
不断创造出新型产品，不断为提高我国轻工业的发展水平而作出新的贡献！
致谢
本次毕业设计能够得以顺利完成，除了自己的努力之外，我得到了范丰老师的多方面帮助，在做的过程当中，遇到了很多问题，这种问题不是以前书本的所遇到的，而是在现实实际生产过程中，很实在，很有研究性，比方说一个零件给你了，你首先要想到它的材料组成、加工工艺等，甚至是在加工过程中的装夹问题，因为有了老师的帮助，我得以解决，同时，我也得到了厂方领导的关心和照顾，包括车间里面的老师傅们，是你们让我看到许多、学会许多、明白许多，在此，我要特别感谢大家！
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