罗拉的零件外形结构特点及加工工艺.docx
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罗拉的零件外形结构特点及加工工艺
1.罗拉的零件外形,结构特点,及加工工艺
罗拉是纺织机械中起喂给、牵伸、输出等作用的圆柱形回转零件,是英语词“roller的音译,有辐和轴的含义。
广泛用于牵伸、梳理、输送等机构。
按所起的作用分为牵伸罗拉、喂给罗拉、紧压罗拉、工作罗拉等。
牵伸罗拉是纺纱机牵伸机构的主要零件,由上罗拉和下罗拉成对组成罗拉拍口,握持纱条进行牵伸。
罗拉的质量影响输出纱条的均匀度。
在不加说明时,通常提到的罗拉即指牵伸下罗拉,它是外圆有沟槽、滚花、或光滑表面的钢制细长轴,常沿纺纱机的全长将
若干根单节联接成整列,由传动机构积极传动。
它的主要技术特征是:
①直径应与所纺纤维的长度、上罗拉加压、罗拉的轴承距相适应,有足够的抗弯和抗扭刚度。
②具有正确的沟槽齿形和符合规定的表面光洁度,能有效握持纤维又不致损伤或钩住纤维。
③具有较高的制造精度,有互换性,以保证纺纱质量,减少因罗拉偏心,弯曲等机械因素造成纱条不匀。
④表面耐磨而中心坚韧,常用20号钢渗碳7硬或45号钢淬硬,也有用铭铝钢制造
的,有时还要进行耐腐蚀、防锈等表面处理。
沟槽罗拉的断面规定为具有梯形沟槽的齿轮形状。
断面参数包括沟槽角“、
沟槽深h、节距t、齿顶宽b以及罗拉外径和齿数。
齿顶宽是与上罗拉接触的部位,齿顶太窄容易损伤上罗拉和纤维,齿顶太宽则握持力降低。
滚花罗拉又称皮圈罗拉,断面是等分的夹角齿轮形状,圆柱表面是均匀分布的菱形凸块,要求能避免皮圈打滑,但又不损伤皮圈。
按装配机台沟槽罗拉又分并条、粗纱、细纱
三大类。
并条罗拉的齿顶宽、沟槽底宽、节距、沟槽角均比粗纱、细纱罗拉为大,细纱罗拉的齿形相对较细较密。
沟槽罗拉轴向的齿形方向有直齿、斜齿、人字齿三种。
斜齿罗拉和上罗拉的接触点分布均匀,使上罗拉回转平稳。
人字齿罗拉相邻沟槽的齿形方向相反、角度相等,有利于上下罗拉的平行。
除并条罗拉以外,粗纱和细纱罗拉都是以4锭、6锭、或8锭为一节,再逐
节联接。
罗拉接头方式有螺纹联接、双头螺栓联接、多槽键联接以及早期的方桦联接等。
螺纹旋向有左旋和右旋。
联接方式的选择应考虑罗拉正常旋转时螺旋愈旋愈紧的原则。
罗拉轴承可以分滑动轴承和滚动轴承两类。
滑动轴承又分可脱卸的轴瓦式和固定镶嵌的轴衬式。
材料有铸青铜、铁基或铜基含油衬、尼龙或酚醛层压板等。
纺纱机械上所用的上罗拉,大多是表面包覆弹性物的,俗称皮辐。
也有表面光滑的,称铁辐或轻质辐,个别机器也采用沟槽罗拉。
皮辐的表面包覆丁睛橡胶的称为丁睛皮辐。
上罗拉通常都由下罗拉摩擦传动,少数也有用齿轮传动的。
喂入牵伸机构的纱条具有一定的厚度,为了能均匀地握持纤维,又不损伤纤维,上罗拉需包覆富有弹性的材料。
这种弹性包覆物统称为皮壳(或胶管)。
皮壳在压力的作用下产生压缩性变形,使皮辐与罗拉的实际握持拍口不是一条线,而是一
个面,形成控制纤维运动的摩擦力场。
皮辐由皮辐芯、皮辐铁(钢)壳,轴承和皮壳组成。
棉纺并条机等设备上用的皮辐,用胶管套在皮辐芯上,也有的将丁睛橡胶直接浇注在皮辐芯上,支承在两端轴承处。
棉、毛等纺纱机上用的皮辐每两锭成一套,皮壳套在两边的皮辐铁壳上,支承在皮辐芯的中间。
为增强铁壳与皮壳之间的结合力,铁壳表面有沟槽。
皮辐用的轴承有滑动轴承和滚动轴承两种。
皮辐的规格、种类很多,直径精度和表面光洁度要求较高,表面须经磨削加工。
丁睛皮壳具有硬度和厚度均匀、无接头、富有弹性、在重加压下不易产生永久压缩变形、耐磨、价格便宜以及可以用不同的配方获得不同的性能,来适应各种工艺需要等优点,20世纪50年代以来
已代替了用天然皮革和软木等做的皮壳。
胶管用套或胶粘的办法装配在铁壳上。
用机械或气压使胶壳内径胀大后套在铁壳上的,称为套皮辐。
用胶粘剂把胶管和铁壳胶牢,可以避免在重加压下运转时胶管从铁壳上滑脱下来。
也可以把丁睛橡胶直接梳化在薄壁合金管上,再压配在铁壳上做成丁睛皮辐,装配方便,能承受重加压,使用寿命较长。
皮辐的表面处理很重要,目的在于获得需要的摩擦系数值。
摩擦系统太小,握持力不足,牵伸过程不能正常进行;摩擦系数太大,纤维或整根须条容易绕到皮辐上,造成断头或纱疵。
须条绕在皮辐上的现象称为绕皮辐。
皮辐的表面处理方法有酸处理和涂料两类。
使用渗透性的合成涂料,既能充分发挥橡胶弹性,又能防止绕皮辐,耐久性也好。
皮辐与纤维摩擦产生静电,也是绕皮辐的原因。
在胶管配方中加入高分子电解质或抗静电剂和使用合适的表面涂料可防止静电的积聚。
皮辐使用日久后,产生中凹、偏心、大小头、同一套上两只皮辐直径不一致、表面微细龟裂、表面处理层剥落或失效等,都需要进行回磨,经表面重新处理后方可再用。
尽管有各种不同的罗拉辐类零件,但是他们的加工工艺及其工装设计是有共同点的,他们都属于轴类零件的加工。
从加工工艺上分析,轴加工精度的保证主要是靠技术员的工艺制定,机床的自身精度,以及各种加工刀具的精度等。
传统的车床车削是依靠人工进行的,不仅费时费力,效率低下,而且要求操作人员有教高的技能,操作人员稍有失误,就会对刀具及其零件造成破坏。
多数情况下依靠手工车床车出来的罗拉精度并不能得到保证。
目前,国内各种机械产品展览会上已经展出了各种型号的罗拉产品。
在毕业实习以及多次工厂的参观过程中,我发现在郑纺机中都是中有和我课题一样的罗拉加工车床。
虽然是人工造作而不是数控车床。
在加工精度比较高的地方,需要操作工人有较高的技术及其经验,这样就对操作工人有较高的技术要求。
目前国内对罗拉的需求还是非常大的,竞争也非常激烈。
企业如何在激烈的竞争中生存,很大程度取决于企业的产品质量。
从罗拉加工过程来看,加工工艺及其工装设计的好坏起着决定性的作用。
因此我们一定要在罗拉的加工工艺及其工装设计上进行深入的研究。
下图就是罗拉的零件图:
2.罗拉零件的加工工艺
由以上分析可知,罗拉这种零件并不是一种单纯的轴类零件,它需要经过轴
类零件的加工过程后,继续对轴进行包覆,焊接等等的加工过程,最后才能成为罗拉零件。
因此,必须要先对轴类零件进行机械加工工艺分析:
机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件
之一,它是在具体的生产条件下,把较为合理的工艺过程和操作方法,按照规定的形式书写成工艺文件,经审批后用来指导生产。
机械加工工艺规程一般包括以下内容:
工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及检验方法、切削用量、时间定额等。
制订工艺规程的步骤
1)分析零件图及产品装配图,对零件进行工艺分析。
2)选择毛坯。
3)拟订工艺路线。
4)确定各工序的加工余量,计算工序尺寸及公差。
5)确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。
6)确定切削用量及工时定额。
7)确定各主要工序的技术要求及检验方法。
8)填写工艺文件。
在制订工艺规程的过程中,往往要对前面已初步确定的内容进行调整,以提高经济效益。
在执行工艺规程过程中,可能会出现前所未料的情况,如生产条件的变化,新技术、新工艺的引进,新材料、先进设备的应用等,都要求及时对工艺规程进行修订和完善。
轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。
它主要用来支承传动零部
件,传递扭矩和承受载荷。
轴类零件是旋转体零件,其长度大于直径,一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。
根据结构形状的不
同,轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。
它们在机器中用来支承齿轮、带轮等传动零件,以传递转矩或运动。
罗拉零件就可以定位为轴类零件中的阶梯轴,它是由阶梯轴头和钢管以及包复扳三部分零件组装在一起的,其中的轴头就是典型的阶梯轴。
2.1下面对轴头进行加工过程的工艺分析
2.1.1轴类零件的毛坯
轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构,选用棒料、锻件等毛坯形式。
对于外圆直径相差不大的轴,一般以棒料为主;而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴,常选用锻件,这样既节约材料又减少机械加工的工作量,还可改善机械性能。
根据生产规模的不同,毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。
中小批生产多采用自由锻,大批大量生产时采用模锻。
该罗拉零件白材料为45钢,故选45钢就可满足其要求。
根据其尺寸,可选择毛坯为7120X150的45号圆钢。
2.1.2确定主要表面的加工方法
罗拉零件的轴头大都是回转表面,主要采用车削与外圆磨削成型。
由于该零件的轴头公差等级与表面粗糙度由车削就可以达到精度要求,因此用车削就能够完成加工过程。
外圆表面加工方案为:
粗车一一半精车一一精车。
2.1.3确定定位基准
合理的选择定位基准,对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。
对于罗拉轴头的加工应选择两端的中心孔为基准,采用双顶尖装夹方法,以保证
零件的技术要求。
粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。
中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆,车端面、钻中心孔。
但必须注意,一般不能用毛坯外圆夹两次钻两端中心孔,而应该以毛坯外圆作粗基准,先加工一个端面,钻中心孔,车出一段外圆,然后以已车过的外圆作基准,用三爪自定心卡盘装夹,车另一端面,钻中心孔。
如此加工中心孔,才能保证两中心孔同轴。
2.1.4热处理工序安排轴的热处理要根据其材料和使用要求确定。
对于罗拉零件的轴头,要求是调
质处理,并安排在粗车个外圆以后,半精车各外圆之前。
总上所述,罗拉轴头工艺路线如下:
下料——车两端面,钻中心孔——粗车各外圆——调质——半精车各外圆,倒角——钻孔——铳键槽——精车——去毛刺——校验入库。
通过上面的工艺路线的确定,确定出了如下的轴头一的加工工艺过程:
,田如己,
*rM,住
机械加工工艺
过程卡片
产电A
型号1
6140零件
,号车床
产品名称
零件名称
轴头1
次页第
1页
材料
牌号
45钢
毛坯
种类
圆钢
毛坯外
形尺寸
4
?
120X150
衽毛坯件
数
1
每台
件数
1
工
序
号
工
名
序称
工
步
名称
工序
内容
设
备
工艺
装备
工时
夹具
刀具
量具
准终
单件
1
下料
?
120mmX150mm
2
车削
1
三爪自定心卡盘夹持工件车床
毛坯外圆一如k盘
三爪
2
车端面见平
CA61
40
YT590°偏刀
3
钻中心孔
中心钻
?
2mm
4
粗车外圆保证尺寸?
115mm
YT5
45°游
外圆车
刀
'示K尺
3
车
1
三爪自定心卡盘夹持工件毛坯外圆另一端
削
2
车端面见平保证总长145mm
YT590°偏刀
3
钻中心孔
中心十出
?
2mm
YT5
4
粗车外圆保证尺寸?
113mm
45°
外圆车刀
4
车
1
三爪自定心卡盘夹持工件毛坯外圆另一端
削
n
用尾座顶尖顶住中心孔
2
3
粗车台阶面外圆保证尺寸
?
46mm,长74mm
YT545°外圆车
刀
4
粗车台阶面外圆保证尺寸
?
36mm,长23mm
5
执
八、、处
理
调质处理220〜240HBs
6
削
牟
1
三爪自定心卡盘夹持
?
46mm一端
2
用尾座[贝关]贝任中心扎
3
半将车?
113mm外圆早?
112.5mm倒外角1X45°
4
倒角刀
7
车
1
削
三爪自定心卡盘夹持
?
112.5mm一端
YT5
45°外圆车刀
2
用尾座顶尖顶住中心孔
3
半精车?
46mm台阶面至?
45.5mm
4
斗Mw干?
36mm口血血十
?
35.5mm
倒外角1.5M5°
5
倒角刀
6
车?
33mm长为1.7mm的环槽,距轴端3.3mm
切槽力
8
车
1
二瓶自定心卡盘夹持
?
45.5mm一端
ffl白市丁百/4丁百/王晶,3F
削1
Q
川PEJ上贝I-L|L
2
3
精车?
112.5mm至?
112mm
YT5
45°外圆车刀
9
车
1
三爪自定心卡盘夹持
?
112mm一端
削
用尾座顶尖顶住中心孔
2
3
精车?
45.5mm台阶面至?
45mm
YT5
45°外圆车刀
4
精车?
35.5mm台阶面至?
35mm
1
毛
去
U
刺
1
1
检验入
1
设计
(日期)
校对
(日期)
审核
(日期)
标准化(日期)
会签旧期)
标:
:
记彳
发
更改文件号
签
字期
日力
示丸
记学
攵
更改文件号
签
字期
日
轴头二的加工工艺卡如下:
机械加工工艺
产位A
型号E
6140零件
O■车床
过程卡片
产品名称
零件
名称
轴头2
Y页第
1页
材料
牌号
45钢
毛坯
种类
圆钢
毛坯外
形尺寸
?
120X280
每毛坯件数
1
每台
件数
1
工
序
号
工
名
序称
工
步
名称
工序
内容
设
备
工艺
装备
工时
夹具
刀具
量具
准终
单件
1
下料
?
120mmX290mm
2
车削
1
三爪自定心卡盘夹持工件车床
毛坯外圆一如k盘
三爪
2
车端面见平
CA61
40
YT590°偏刀
3
钻中心孔
?
2mm
YT5
4
粗车外圆保证尺寸?
115mm
45°游外圆车
刀
小
尺
3
车
1
三爪自定心卡盘夹持工件毛坯外圆另一端
肖1」
2
车端面见平保证总长
270mm
YT590°偏刀
3
钻中心孔
千'心第
?
2mm
YT5
4
粗车外圆保证尺寸?
113mm
45°
外圆车刀
4
车
1
三爪自定心卡盘夹持工件毛坯外圆另一端
削
用尾座」贝尖」贝任中心孔
2
3
粗车台阶面外圆保证尺寸
?
46mm,长190mm
YT545°外圆车
刀
4
粗车台阶面外圆保证尺寸
?
36mm,长139mm
5
租车台阶囿外圆保证尺寸
?
31mm,长98mm
5
执
八、、处
理
调质处理220~240HBs
6
向
牛
1
三爪自定心卡盘夹持
?
46mm一端
2
用尾座J贞尖J贞住中心孔
3
不相牛?
113mm外圆平?
112.5mm倒外角1X45°
4m
倒角刀
3
车
1
削
用
半
?
4
尾座顶尖顶住中心孔
情车爪?
46mm心台舱脸夹持
?
112.5mm一端
5.5mm
YT5
45°外圆车刀
半
精奉
2?
36
mm台阶向全
4
半
精车
?
■
?
31
5.5mm
mm台阶面至
5
?
■
0.5mm
用
台
?
6m
6阶面卒
m)白二
413
朵仕?
30.5mm76mm
5深的礼钻头
7
用
?
10mm钻头在?
30.5mm?
10r
n
台
阶面军
O
甘14
深的扎m钻头
丝锥在?
10mm的孔中攻?
10m
丝
8
m2
锥
在
?
30.5mm的台阶面倒外
9
倒角1角
a
1>45°
在
角
?
35
1^5-
i.5mm
0
45°
日勺日阶卸倒外
车
11
?
28
切槽
mm
刀
长为1.3mm的环
钻
用虎专
槽块H
品巨轴端2.7mm?
35.5mm台阶
8
1钻味
孔i
;虎本
汗
t
?
6mm的钻头钻17.5mm
?
6mm
♦
2
8mm
深
的孔,距轴头端面为钻头
吼
9
钟
V形虎钳装夹?
30.5mm立式
V形片
槽
阶面铳床钳
铳
键槽10mmx90mm,键
2
槽一端距轴头5mm
车三爪自定心卡盘夹持
81
削?
45.5mm一端
2用尾座顶尖顶住中心孔
3
精车?
112.5mm至?
112mm
YT5
45°外圆车刀
9
车
1
三爪自定心卡盘夹持
?
112mm一端
削
用尾座J贞尖J贞住中心孔
2
3
精车?
45.5mm台阶面至?
45mm
YT5
45°外圆车刀
4
精车?
35.5mm台阶面至
?
35mmr/1a——,_k1
5
椅年?
30.5mm白阶卸至?
30mm
1
毛
c
去
0
刺
1
1
检验入
1
设计
(日期)
校对
(日期)
审核
(日期)
标准化(日期)
会签
:
日期)
标:
记彳
由
发
更改
文件
号
签
字建
日力
卜丸
记学
攵
更改
文件
号
签
字期
日
罗拉零件中的两个轴头已经加工完成了,下面就是将轴头、无缝钢管和包覆钢管三者通过红套的方法结合到一起,所谓红套,就是将套筒加热,然后再将需要装入的零件装入套筒中,冷却后套筒就会收缩与轴头紧固。
要将轴头,无缝钢管和包覆钢管三者相结合,有两种方案,方案一,就是先
将轴头与无缝钢管通过红套的方法相结合,然后再将这两者的结合体通过红套的方法与包覆钢管再结合。
而方法二就是先将无缝钢管和包覆钢管通过红套的方法想结合,然后再将轴头通过红套的方法与他们相结合。
方案二中的第二个过程比较困难,要加热的零件比较厚,温度要求也比较难以把握,相比之下,还是第一种方案比较合理,所以决定采用方案一。
通过方案一在保证尺寸要求的情况下,再用焊接的方法将三者焊接到一起,
这样才可以保证整个零件的整体性。
而这个零件也是罗拉齿形加工的毛坯零件。
下一步还要对其进行齿形加工。
2.1.5下面是对罗拉齿形加工的工艺分析
要加工罗拉的槽,可以有滚齿、插齿、磨齿、剃齿和刨齿多中加工方案。
在众多的加工方案中,分别对铳加工和刨加工进行工艺试验。
从理论上来说,铳加工刀具刚性好,加工质量比较稳定,粗糙度低,不易形成毛刺,但加工效率低,刨加工加工效率高,刀具刚性差,进刀量不稳定容易扎刀、毛刺。
但通过多次的工艺试验,比较两种加工方法的加工参数及加工后的表面质量,表明对此种零件,铳加工不但加工效率低,而且容易在齿顶形成积屑瘤。
影响加工质量。
而刨加工加工质量反而比铳加工的好,加工面几乎没有毛刺,加工效率也比铳槽高。
通过以上的分析,罗拉的齿形加工就选用刨加工。
选定了刨加工,接下来就要选择加工的刀具。
考虑到罗拉齿形的分布较密,齿形槽较薄,齿形强度比较的差,而且还容易变形,我们可以使用组合刀具对其进行刨槽加工,尽可能的减少工件发热,提高加工效率。
其组合刀具结构如下图所示:
⑶组合刀具
直槽刨刀结构,它能有效的减小成形刨刀的加工量,最大限度的减小热量的产生。
下图所示的就是直槽刨刀:
e)刨宜槽刀
成形刨刀结构,经过前面刨直槽刀的加工,成形刨刀的加工余量已经很小,它主要是切削斜面部分是槽成形,直接影响着槽的成形尺寸及表面质量。
下图是成形刨刀的结构:
(C)成形刨刃
刀具也定了下来,接下来就是在刨床上的夹具的设计了。
2.2夹具的设计
本次的毕业设计主要的任务之一就是罗拉齿形加工的夹具的设计,而要设计
工装夹具,就要知道夹具设计的基本要求:
1.工装夹具应具备足够的强度和刚度
2.夹紧的可靠性3.焊接操作的灵活性4.便于焊件的装卸5.良好的工艺性
工装夹具设计的基本方法与步骤:
设计前的准备
夹具设计的原始资料包括以下内容:
夹具设计任务单
工件图样及技术条件
工件的装配工艺规程
夹具设计的技术条件
夹具的标准化和规格的标准化资料,包括国家标准,工厂标准和规格化结构图册等。
设计的步骤:
确定夹具结构方案
绘制夹具工作总图
绘制装配焊接夹具零件图阶段
编写装配焊接夹具设计说明书
工装夹具制造的精度要求
第一类是直接与工件接触,并严格确定工件的位置和形状的,主要包括接头的定位件,V形块,定位销等定位元件。
第二类是各种导向件,此类元件虽不与定位工件直接接触,但它确定第一类元件的位置。
第三类属于夹具内部结构零件相互配合的夹具元件,如夹紧装置各组成零件之间的配合尺寸公差。
第四类是不影响工件位置,也不与其他元件相配合,如夹具的主体骨架等。
夹具结构工艺性
整体夹具结构的组成,应尽量采用各种标准件和通用件,制造专用件的比例应尽量减少,减少制造劳动量和降低费用。
各种专用零件和部件结构形状应容易制造和测量,装配和调试方便。
便于夹具的维护和修理。
装配基准应该是夹具上衣服独立的基准表面或线,其他元件的位置只对此表面或线进行调整和修理。
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- 关 键 词:
- 罗拉 零件 外形 结构 特点 加工 工艺