倾斜螺旋输送机设计
摘要：螺旋输送机是利用电机带动螺旋回转,推移物料以实现输送目的的机械,它能水平、倾
斜或垂直输送,具有结构简单、横截面积小、密封性好、操作方便、维修容易、便于封闭运输等优点。本课题重点研究在与驱动装置的合理选择.驱动装置的合理给螺旋输送机的效率,稳定,安全性的提高大的作用.
本次毕业设计是关于输送机的设计。首先对输送机作了简单的概述；接着分析了输送机的选型原则及计算方法；然后根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选型设计；接着对所选择的输送机各主要零部件进行了校核。普通型输送机由六个主要部件组成：传动装置，机尾和导回装置，中部机架，拉紧装置以及胶带。最后简单的说明了输送机的安装与维护。
关键词：螺旋输送机 输送系统 选型设计 主要部件
Design tilt screw conveyor
Abstract：Screw conveyor is the use of motor driven rotary screw, the passage of materials in order to achieve the purpose of transportation machinery, it can level, tilt or vertical transmission, a simple structure, small cross sectional area, sealing, and easy to operate, easy maintenance, facilitate closure transportation and other advantages. Focus on the issue and drive in a reasonable choice. Drive screw conveyor to the reasonable efficiency, stability, security, the improvement of the role.
The design is a graduation project about the conveyor. At first, it is introduction about the
conveyor. Next, it is the principles about choose component parts of conveyor. After that the belt conveyor abase on the principle is designed. Then, it is checking computations about main component parts. The ordinary conveyor consists of six main parts: Drive Unit, Jib or Delivery End, Tail Ender Return End, Intermediate Structure, Loop Take-Up and Belt. At last, it is explanation about fix and safeguard of the belt conveyor.
Key words：screw conveyor delivery system type design main parts
I
目录
摘要…………………………………………………………………………………Ⅰ Abstract …………………………………………………………………………Ⅰ 第1章 螺旋输送机介绍 ………………………………………………………1
1.1 毕业设计的目的………………………………………………………………1 1.2 毕业设计的任务………………………………………………………………1 1.3螺旋输送机的基本现状………………………………………………………2 1.4螺旋输送机的工作原理及特点………………………………………………2 1.5螺旋输送机的发展历史及趋势………………………………………………3 1.6螺旋输送机的研究现状………………………………………………………4
第2章 螺旋输送机的设计与参数选用……………………………………5
2.1产品特点………………………………………………………………………5 2.2主要部件结构特点……………………………………………………………5 2.3螺旋输送机的具体设计………………………………………………………5 2.3.1 螺旋输送机的选型………………………………………………………8 2.3.2 螺旋输送机的设计计算 ………………………………………………13 2.3.3 螺旋输送机外形及尺寸 ………………………………………………13 2.3.4 螺旋输送机外形长度组合……………………………………………13 2.3.5 螺旋输送机驱动装置 …………………………………………………13 2.3.6 螺旋输送机轴承选择 …………………………………………………15 2.3.7 螺旋输送机进出料口装置 ……………………………………………16
第3章 螺旋输送机的安装使用及维护……………………………………17
3.1 螺旋输送机安装技术条件 …………………………………………………17 3.2 螺旋输送机的使用与维护 …………………………………………………17
结论与展望 ………………………………………………………………………19 参考文献…………………………………………………………………………21 外文资料………………………………………………………………………22
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第1章 螺旋输送机介绍
1.1 毕业设计的目的
通过本次毕业设计，我们能够达到以下目的：
1.1 培养我们综合运用和巩固扩展所学知识，提高理论联系实际的能力； 1.2 培养我们收集、阅读、分析和运用各种资料，手册等科技文献的能力； 1.3 使我们更加熟练的运用AUTOCAD、Word 等计算机办公软件，提高计算机辅助设计的能力；
1.2 毕业设计的任务
1.2.1 设计条件
1、输送物料为干燥煤粉，粉状物体无磨琢性。 2、干燥煤粉松散系数 =0.6。 3、物料阻力系数 =1.2。
4、所设计的输送机要结构简单，便于装卸，检修。 5、能够提高加工效率，减轻劳动强度。 1.2.2 设计内容
1、设计方案的选择与计算
2、总体结构的设计，成套图纸及说明书。 1.2.3 设计要求
1.能保证所生产干燥煤粉的输送
保证及时输送干燥煤粉是必须首先满足的要求。干燥煤粉的产量为每小时20 t,保证干燥煤粉输送的关键，就在于正确选定螺旋直径、合适的电机和减速器。
2. 干燥煤粉进行倾斜角度为10°输送
干燥煤粉的输送为倾斜角度为10°输送，输送距离为10m,其中没有转弯和方向的改变。
3.要有合适的螺旋转速
为避免出现物料被螺旋叶片抛起而无法输送的现象，螺旋转速应小于某一极限转速。
4.能提高生产效率，降低成本 5.操作方便、省力和安全 6.有良好的结构工艺性
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1.3螺旋输送机的基本现状
螺旋输送机是一种常用的不具有挠性牵引构件的连续输送机械，是现代化生产和物流运输不可缺少的重要机械设备之一。它的广泛应用对于减轻繁重的体力劳动，提高劳动生产率，实现物料输送过程的机械化和自动化，都具有重要的现实意义。
现在，螺旋输送机已经成为合理组织成批生产和机械化流水作业的基础，是现代化生产的重要标志之一。在我国现代化的发展和各工业部门机械化水平、劳动生产率的提高中，螺旋输送机将发挥更大的作用。
1.4螺旋输送机的工作原理及特点
螺旋输送机利用带有螺旋叶片的螺旋轴的旋转，使物料产生沿螺旋面的相对运动，物料受到料槽或输送管壁的摩擦力作用不与螺旋一起旋转，从而将物料轴向推进，实现物料的输送。在水平螺旋输送机中，料槽的摩擦力是由物料自身重力引起的；而在垂直螺旋输送机中，输送管壁的摩擦力主要是由物料旋转离心力所引起的。
螺旋输送机具有以下特点： 1． 2． 3． 4． 5．
结构比较简单，成本较低。 工作可靠，维护管理简便。
尺寸紧凑，断面尺寸小，占地面积小。在港口的卸车卸船作业中易能实现密封输送，有利于输送易飞扬的、炽热的及气味强烈的物料，装载卸载方便。水平螺旋输送机可在其输送线路上的任一点装载卸
进出舱口、车厢。
可减小对环境的污染，改善港口工人的作业条件。
载；对垂直螺旋输送机配置相对螺旋式取料装置可具有优良的取料性能；利用与物料堆直接接触的螺旋轴具有自动取料的能力可作为港口其他类型卸船机械的取料装置。
6． 7． 8． 严重。
能逆向输送，也可使一台输送机同时向两个方向输送物料，即集向单位能耗较大。
物料在输送过程中易于研碎及磨损，螺旋叶片和料槽的磨损也较为
中心或远离中心。
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1.5螺旋输送机的发展历史及趋势
1.5.1 螺旋输送机的发展历史
螺旋输送机的发展，分为有轴螺旋输送机和无轴螺旋输送机两种型式的发展过程。有轴螺旋输送机由螺杆，U型料槽，盖板，进，出料口和驱动装置组成，一般还有水平式，倾斜式和垂直式三种:而无轴旋输送机则采用螺杆改为无轴螺旋，并在U型槽内装置有可换衬体，结构简单，物料由进料口输入经螺旋推动后由出料口输出，整个传输过程可在一个密封的槽中进行。一般来讲，我们平常所指的螺旋输送机都指有轴型式的螺旋输送机。而对许多输送比较困难的物料，人们一直在寻求一种可靠的输送方法，而无轴螺旋输送机则是一种较好的解决方法。
GX型螺旋输送机是出现较早的一种螺旋输送机，也是我国最早定型生产的通用性生产设备。它以输送粉状、粒状、小块状物料为主，不适宜输送易变质的，粘性的易结块的物料和大块的物料，因为这些物料容易粘在螺旋上而随之旋转，或在吊轴承处产生堵料现象，给物料输送过程带来很大的不便。GX型螺旋输送机的优点主要是节能、降耗显著，其头部、尾部轴承移至壳体外，具有防尘密封性好，噪声低，适应性强，操作维修方便，进、出料口位置布置灵活等;缺点是动力消耗大，机件磨损快，物料在运输时粉碎严重。
LS型螺旋输送机是在GX型输送机的基础上修改设计的新一代螺旋输送机， LS型螺旋输送机特点是结构新颖，性能可靠，技术指标先进，适用范围广泛，节能降耗显著。
1.5.2螺旋输送机的发展趋势
纵观螺旋输送机的发展历程，可以预见未来的发展方向主要有以下几方面: 1.大运量 、高速度、长使用寿命。高速度即意味着高生产率，减少单位时间生产成本.磨损是限制螺旋输送机寿命的主要原因，减少物料与螺旋之间的摩擦系数，增加螺旋轴的耐磨性，改善物料的性能，可以较大程度提高输送机的使用寿命。
2.低能源消耗及降低能量消耗.螺旋输送机的能源绝大部分都消耗在摩擦损失上。因此降低能源消耗是研究和设计螺旋输送机急待解决的难题和发展方向。
3.智能化发展。未来的螺旋输送机应与电脑密切联系，适合程序控制、智能操作。物料的装卸、机器安装与维护都应能实现智能化管理。
4.空间可弯曲输送。为了克服水平和垂直螺旋输送机由于构造上的限制而只能直线输送物料的不足，近年来出现了可弯曲螺旋输送机，弹簧输送机等。另
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外其他各种输送机也应为了实现空间、可弯曲输送研制新的机型。
5.组合复合化输送，向着大型化发展。使用螺旋输送机，结合各种连续输送机械，来完成复杂的物料输送。大型化包括大输送能力、单机长度和大输送倾角等几个方面。
6.扩大使用范围。目前，螺旋输送机的使用范围受到限制，要扩大其使用范围，研究能在高温、低温条件下有腐蚀性、放射性、易燃性物质的环境中工作的，以及能输送炽热、易爆、易结团、粘性物料的螺旋输送机。
7.环保意识设计，减少污染，实现绿色设计的目标。传统的连续运输机械是敞开状态下输送物料的，在输送粉状、颗粒状物料时，物料散落飞扬，严重影响周围的环境，特别是在输送水泥、化肥、矿石、煤炭、谷物等粉末易飞扬物料时尤显严重。为了解决这个问题，人们应当提前研制多种形式的环保型输送机，而螺旋输送机对于解决这个难题，无疑具有很大的优势和发展空间。
1.5.3 螺旋输送机的应用范围
螺旋输送机广泛应用于粮食工业、建筑材料工业、化学工业、机械制造
业、交通运输业等国民经济各部门中。
螺旋输送机主要用于输送各种粉状、粒状、小块状物料，所输送的散粒
物料有谷物、豆类、面粉等粮食产品，水泥、粘土、沙子等建筑材料，盐类、碱类、化肥等化学品，以及煤、焦炭、矿石等大宗散货。螺旋输送机不宜输送易变质的、粘性大的、块度大的及易结块的物料。除了输送散粒物料外，亦可利用螺旋输送机来运送各种成件物品。
1.6 螺旋输送机的研究现状
螺旋输送机由于其结构简单，操作维护简便，在输送物料场合得到了广泛的应用，但是其输送效率却比较低。国内关于这方面的研究情况也比较多.
对螺旋输送机存在的输送功率问题，许多专家学者做过很多这方面的研究工作。一般来讲，按照通用计算公式算出的螺旋输送机螺旋轴功率往往小于实际的需要值，对于这个实际的问题，武汉食品工业学院的庞美荣和王春维根据调查和实例，对螺旋轴进行了理论分析，提出了推荐计算公式，并将推荐计算公式和通用计算公式结合起来，进行计算比较对照，得出推荐计算公式与实际需要符合得很好这样的结论。
总之 ，现在对于螺旋输送机的研究越来越收到各界的重视，而且国外也有了很多的研究成果。在国内的研究成果相对于国外来比较，研究成功还较少，还不是很先进。
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第2章 螺旋输送机的设计与参数选用
LS型螺旋输送机等效采用ISO1050-75及DIN15261-1986标准，设计制造符合JB/T7679-95《螺旋输送机》，螺旋直经由10mm至1250mm，共十二种规格，分为单驱动和双驱动最大长度可达80m（特大型60mm），LS螺旋机适宜输送粉状。颗粒状、小块状物料，不宜输送易变质、粘性大、易结块的物料，工作环境温度通常为-200C~400C
输送物料温度一般为-200C~800C，螺旋机适宜水平和小倾角（≤150）布置。
2.1产品特点
LS型螺旋输送机具有结构新颖、技术指标先进，适应性强，操作维修方便，与GX型螺旋输送机相比，相同规格的机型，其重量约轻30%。
2.2主要部件结构特点
1、头部和尾部轴承座均设置在壳体外，安装、维修都很方便，同时避免粉尘进入轴承中。
2、中间吊轴承转动阻力小，密封性好，耐磨损，采用粉末冶金油轴瓦、FS复合材料轴瓦和MC尼龙轴瓦，自润滑能力强，耐磨性好，吊轴承分为滚动和滑动可以互换的两种结构，适用于不同物料的输送。密封件采用尼龙及塑料制造，阻力小，密封性强，耐磨性好。
3、螺旋连接方式采用圆弧键连接代替螺栓连接，强度大，安装方便，横截面积小，对物料阻力小。
4、超长机型采用双端驱动，螺旋在中部断开，使其受力合理。 5、根据用户需要，可以配置断轴报警装置等。
2.3螺旋输送机的具体设计
螺旋输送机的具体设计包括：①根据输送条件和要求选择合适类型的螺旋输
送机。②根据具体输送要求计算螺旋直径，选择螺旋类型和布置形式。③计算输送功率并依此选择合适的电动机和减速器等驱动装置。④根据设计手册选择合适参数确定输送机的外形和尺寸。⑤确定螺旋输送机长度组合及各节重量。⑥绘制螺旋输送系统的总装图和部分重要零件图。
2.3.1 螺旋输送机的选型
设计螺旋输送机系统时，往往需要考虑下列问题: 1.合理的装载方式，提出给料装置和卸料装置的要求.
2.输送机线路上输送机之间的相互关系。启动顺序是受料的输送机先驱动，停车顺序是给料的输送先停机，当各螺旋输送机的参数(如长度，驱动装置)
5
不同时，通过这一关系可以提出启动时间和停机时间的要求。
3.不能满足上面的启动和停机顺序的要求时，需要考虑在螺旋输送机间增设缓冲仓以提高系统的适应能力和系统的运转率。
4.环保要求。对于粉尘大的情况，要考虑采用密封输送或者设置必要的除尘设备。
5.零部件的标准化和通用化及易损件的供货可能性。
Ⅰ根据设计要求(输送物料为干燥煤粉。进行10m 的输送)我们选择螺旋输送机，倾斜角度为10°输送，如下图所示：
图2—1 螺旋输送机
Ⅱ选择螺旋输送机的布置形式
水平螺旋输送机根据螺旋的旋向、螺旋轴的旋转方向、以及装料口与卸料口位置等的不同，有6种常见的布置形式：
图2—2 螺旋输送机布置形式
根据实际的输送要求选择左上角第2种布置形式。 Ⅲ螺旋轴由螺旋叶片与轴组成。 ⑴制造方法
螺旋叶片一般由钢板冲压而成，然后焊接在无缝刚过轴上，且在各叶片间加以焊接。⑵螺旋的旋向、头数与母线
螺旋轴上的螺旋叶片有右旋与左旋两种，物料的输送方向是由螺旋的旋向与螺旋轴的转向所确定的。螺旋头数可以是单头、双头或三头的，多头螺旋主要用于需要完成搅拌及混合作业的输送装置中。螺旋面的母线通常采用垂直于螺旋轴线的直线，采用这种螺旋叶片形式的螺旋称为标准形式螺旋。
6
以输送物料为目的的螺旋输送机应首先考虑采用标准形式的右旋单头螺旋。 ⑶螺旋叶片的形状
螺旋叶片有实体式、带式、叶片式、齿轮式四种形状，如下图所示，应根据被输送物料的种类、特性进行选用。实体式螺旋式最常用的形式，适用于流动性好的、干燥的、小颗粒或粉状的物料；带式螺旋适用于块状物料或具有一定粘性的物料；叶片式与齿形式螺旋适用于易压实挤紧的物料。如水平螺旋输送机有对物料进行搅拌、松散等工艺要求，应考虑选用叶片式或齿形式螺旋。 下图为螺旋面的形状：
a)实体式； b)带式； c)叶片式； d)齿形式
图2—3 螺旋面形状
总之，我们选择水平螺旋输送机，实体式螺旋面的右旋单头螺旋。具体选择 LS螺旋输送机。其适用于水平或倾斜的（倾斜角不大于20°）需要连续地输送粉状和小块状如煤粉、水泥、砂、谷类及煤块等不易粘结的散状物料的场合，其工作环境在-20℃～50℃范围内，输送物料的温度应低于200℃，输送长度不超过70m。
表 2—1 螺旋输送量、螺距和转速
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2.3.2 螺旋输送机的设计计算 ㈠ 螺旋输送机设计参数的确定 ⒈ 输送物料的运动分析
当螺旋面的升角a在展开的状态时，螺旋线用一条斜直线来表示，则旋转螺旋面作用于半径为r(离螺旋轴线的距离)处的物料颗粒A上的力为乓。由于磨擦的原因，凡的方向与螺旋线的法线方向偏离了OP角。此力可分解为切向分力P,j和法向分力P,6。如图3-5所示。
图2-4 物料颗粒受力分析图
图中φ角是由物料对螺旋面的摩擦角P及螺旋表面粗糙程度决定的。对于一般冲压而成或经过很好加工的螺旋面，可以不考虑螺旋表面粗糙程度对v角的影响，此时可取φ≈α。
物料颗粒A在合力P合的作用下，在料槽中进行复杂的运动，即具有圆周速度和轴向速度，其合成速度V合，图3-6表示了其速度的分解。
图2-5物料颗粒速度分解图
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⒉ 螺旋输送机设计参数的确定 Ⅰ原始资料
输送物料为干燥煤粉，其生产量为Q=20t/h。输送距离为L=10m。物料松散密度为 = 0.6 。
表2—2 螺旋输送机内物料
物料名称 松散密度 填充系数 物料阻力系数 粉煤 0.6 0.4 12
Ⅱ螺旋叶片直径
螺旋直径可初步按下式计算：DK2.5式中 ——输送能力，t/h；
——物料特性系数，常用物料的 值见下表3-3； ——填充系数，见表3-2； ——倾斜系数，见表3-4。
表2-3 常用物料的填充、特性、综合系数 物料的粒度 粉状 粉状 粒状 粒状 物料的磨琢性 无、半磨琢性 磨琢性 无、半磨琢性 磨琢性 物料 填充系数 螺旋面形式 实体螺旋面 实体螺旋面 实体螺旋面 实体螺旋面 特性系数 0.0415 0.0565 0.0490 0.0600 综合系数 75 35 50 30 Qm 〔3-9〕 C面粉、石灰、0.35-0.40 纯碱、煤粉 水泥、白粉、0.25-0.30 石膏粉 泥煤、谷物、0.25-0.35 锯木屑 型砂、沙、成0.25-0.30 粒的煤渣
表2-4 倾斜系数表
倾斜角度β C
0° 1.0 ≤5° 0.9 ≤10° 0.8 ≤15° 0.7 ≤20° 0.65 9
查表得K=0.0415 =0.30 C=0.8。将以上数据代入公式计算得
D=0.238m。螺旋直径应圆整到标准系列，标准系列为：0.100，0.125，0.160，0.200，0.250，0.315，0.400，0.500，0.630，0.800，1.00，1.25m。
式中：a ——物料的平均快度，m；amax——物料的最大块度，m。
Ⅲ 螺旋轴螺距
通常可按下式计算螺距: sKD 〔3-14〕 对于标准的螺旋输送机，k值一般取为0.8～1。当倾斜布置或输送物料流动性较差时， :当水平布置，可取k值等于0.8～1.
故取 k=0.8 那么螺距为s=0.200 。 Ⅳ 螺旋轴直径
螺旋轴径的大小与螺距有关，因为两者共同决定了螺旋叶片的升角，也就决定了物料的滑移方向及速度分布，所以应从考虑螺旋面与物料的摩擦关系以及速度各分量的适当分布来确定最合理的轴径与螺距之间的关系。
要使得螺旋面在叶片根部的轴向速度大于圆周速度，得出
d1s• 〔3-20〕 1根据上式计算，当 取0.3，s=(0.8-1)D时，d (0.47-0.59)D; 当u值增加时， 还增加，也就是说，根据上式计算得出的轴径相当大，这势必降低有效输送截面。为了保证足够的有效输送截面从而保证输送能力，就得加大结构，使得输送机结构粗大笨重，成本提高。所以，螺旋轴径与螺距的关系应是输送功能与结构的综合。在能够满足输送要求的前提下，应尽可能使结构紧凑。由于这种场合使用的输送机填充系数较低，只要保证靠近叶片外侧的物料具有较大的轴向速度，且轴向速度大于圆周速度即可。
经综合分析可得螺旋轴直径d=100mm。 Ⅴ 螺旋轴转速
实际转速与最大转速之间有一定的限定关系：2•Rmax2•Rg 即2RngR即2RnkgR nkg2rR2gA,式中A•k
2D式中，D一螺旋直径(m)，A-物料综合特性系数。
如果计算得到的转速太高，则应对计算出的螺旋轴径D、d、s 值适当调整
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查表可得A=75，又有D=0.250m。计算可得：极限转速n1 =150（rmin）。圆整为下列转速：20、30、35、45、60、75、90、120、150、190 。
校核填充系数 ：
得D=300mm, S=240mm, d=120mm, n=120 rmin Ⅵ 传动功率
在计算功率的时候，为简便起见，可以总结螺旋输送机功率为：总的轴功率 应包括物料运行需要功率 ,，空载运转所需功率 ，以及由于倾斜引起的附加功率 ,三个部分，且：
P1QL367kW； 〔3-22〕 P2DL20kW; 〔3-23〕 P3QH367kW; 〔3-24〕
式中 ，Q——生产能力(t/h),
L——输送距离(m)，
H——倾斜高度(m)， D——螺旋外径(m)，
——物料运行阻力系数。
已知：Q=10t/h L=10m H=1.74m D=0.300m =1.2，将数据带
PPP入公式计算得：1=0.327kW；2=0.150kW；3=0.047kW。
所以，
P=0.524kW
电动机的驱动功率 按下式计算： P=K
p0 〔3-25〕
式中： ——功率备用系数，根据满足起动的要求及电动机的启动能力 值在1.1～1.4范围内选取。
——驱动装置总传动效率，对于圆柱齿轮减速器可取0.85～0.9。
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取K=1.4，=0.85，带入公式计算得：P=0.863KW。 Ⅶ 实体式螺旋叶片的展开尺寸
将一个螺距的标准型实体式螺旋面展开，其下料尺寸为：
d1dD222S2SdS22S2〔3-26〕 Dd
DLDD222S2d2S2 Dd 〔3-27〕
alDLDDLS23600 〔3-28〕
式中： d——螺旋轴直径，m；
dl——螺旋面展开图圆环内径，m； ——螺旋面展开图圆环外径，m； ——展开圆环切除部分的周心角，。
0DLal
图2—6 实体式螺旋叶片的展开图
螺旋叶片的厚度 可根据物料性质和螺旋直径按下表选取：
表2-5 螺旋叶片厚度 输送 物料 粉煤 D=200-300mm mm 4.5 故取螺旋叶片厚度 =4.5mm。
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Ⅷ 螺旋轴的连接
螺旋轴一般由2m～4m的各个节段连接而成。图示为管形螺旋轴常用的一种连接方式，各个节段利用内衬套和圆轴节段通过穿透螺栓加以连接，其中圆轴节段刚好可以作为中间悬置轴承和端部轴承的轴颈。
图2—7形螺旋轴各节段的连接
1——管形螺旋轴；2——螺旋叶片；3——螺栓；4——内衬套；5——圆轴节段
2.3.3 螺旋输送机外形及尺寸 LS型螺旋输送机外形如下图：
图2—8 LS型螺旋输送机
经过计算我们选择LS250型螺旋输送机，其外形尺寸：N=388mm， Q=450mm， P=300mm，R=160mm，T=75mm，W=826mm，X=145mm，Z=210mm，n=8mm，a=264mm，f=250mm, l=120mm,h=22mm,b=18mm,t=65.5mm。 2.3.4 螺旋输送机外形长度组合
LS250螺旋输送机长度组合：
10m=2.5m((头)+2.5m(中)+2.5m(中)+2.5m（中）+2.5m（尾） 2.3.5 螺旋输送机驱动装置
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LS型螺旋输送机的驱动装置
图2—9 YJ型驱动装置外形
驱动装置：YJ型驱动装置，由Y型电机与ZQ型减速器组成。Y
表2-6 减速器配置形式
螺旋轴转速（r/min） 同步Y列 传动ZQ型减速
20 30 35 45 60 75 90 120 150 190 1000 6 48.57 1Z 1500 4 48.57 50-1Z 50-1500 4 40.17 40-1Z 40-1500 4 1500 4 1500 4 1500 4 15.75 16-1Z 16-1500 4 1500 4 1500 4 8.23 8-1Z 8-1转速 系极数 31.5 23.34 20.49 31.5-1Z 31.5-31.5-25-1Z 20-1Z 20-12.54 10.35 12.5-1Z 12.5-10-1Z 10-比 装配方式 右 50-左 50-14
器 1Z 1Z 1Z 1Z 1Z 1Z 1Z 1Z 1Z Z ⅱ YJ型驱动装置的最大功率及配套见表：
表2-7 驱动装置
驱动装置型号 YJ90S25 YJ90L25 20 30 35 螺旋转速（r/m） 45 60 75 90 120 150 190 0.55 0.8 0.95 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 0.55 0.8 0.95 1.35 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 表3-8 规格 转速输送量驱动装置 电动机型号 Y90L-4-1.5 100 13 Y100L1-4-2.2 Y100L2-4-3 Y112M-4-4 LS200 80 63 50 10 8 6.2 Y100L1-4-2.2 Y100L2-4-3 Y90L-4-1.5 Y100L1-4-2.2 Y90L-4-1.5 Y100L1-4-2.2 减速器型号 ZQ25-i6-I ZQ25-i6-I ZQ35-i6-I ZQ35-i6-I ZQ35-i5-I ZQ35-i5-I ZQ25-i4-I ZQ35-i4-I ZQ35-i3-I ZQ35-i3-I 许用长度(m) 16 23 30 35 27 35 25 35 27 35 (r/min) (m3/h) LS螺旋输送机驱动装置用许用长度
查表我们选择电动机Y90L-4-1.5减速器ZQ35-i3-I驱动装置。
2.3.6 螺旋输送机轴承选择
LS型螺旋机采用的滚动轴承如下表： 表2-9 部件 头部轴承
标准号 GB297-64 数LS100 LS160 LS200 LS250 LS315 LS400 量 代号 2 7307 7308 15
7311 7312 7314 7318
尾部轴承 GB281-64 1 1206 1207 1208 1210 1212 1212 故LS250头部轴承7312型2个，尾部轴承1212型1个. 轴承工作时间为8年，每天8小时，经校核该轴承合格. 2.3.7 螺旋输送机进出料口装置
螺旋输送机的出料口有方形出料口、手推式出料口和齿条式出料口三种。后两种出料口拉板的开闭方向，按安装不同分为右装、左装两种：
右装——站在螺旋机头节往尾节看，拉板向右拉开； 左装——站在螺旋机头节往尾节看，拉板向左拉开。 其尺寸如下表：
表2-10进料口尺寸 螺旋直径 200 220 306 272 100 3 9 A B C C1 t d 重量kg 3.64 GX20.10.00 图号
⑵ 出料口： 其出料口如下：
表2-11 出料口尺寸
螺旋A 直径 200 226 312 272 165 8 3 9 B C C1 E T d 重量图号 kg 4.36 GX20.11.00
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第3章 螺旋输送机的安装使用及维护
3.1 螺旋输送机安装技术条件
螺旋机安装的正确性是以后使用情况良好的先决条件之一，其在使用地点的安装必须妥善地进行，并满足技术条件的要求。
1. 螺旋机安装基础至少应在螺旋机正式安装以前20天浇灌完成,该基础应能可靠地支承输送机并保证不同地基过小而发生螺旋机下沉和额外的变化,保证螺旋机在运转时具有足够稳定性。
2. 螺旋机在安装以前必须将那些在运输中或卸箱时粘上的尘垢的机件加以清洗。
3. 相邻机壳法兰石应连接平整、密合，机壳内表面接头处错位偏差不超过2mm。
4. 机壳法兰间允许垫石棉调整机壳和螺旋长度的积累误差。
5. 螺旋体外经与机壳间的间隙应符合表4-1规定，最小间隙不得少于表中规定数值的螺旋机主轴与减速电器的同轴度应符合GB1184-80《形状和位置工差,未注公差的规定》附表4中10级的规定。
6. 螺旋机的各底座在机壳装妥后，均应使之着实后再拧紧地脚螺钉。 7. 所有联结螺钉均应拧紧至可靠的程度。
8．进出料口现场安装应使进出料口的法兰支承面与螺旋机的本体轴线平行，与相连接的法兰应紧密贴合，不得有间隙。
9．螺旋机装妥后应检查各存油处是否人足够润滑油，不够则加足之，其后进行无负载试车；在连续进行4小时以上试运转后，检查螺旋机装配的正确性，发现不符合下列条件的应即停车，处理后再运转，直至处于良好运行状态为止。 ① 螺旋机运转应平稳可靠，紧固件无松动现象。 ② 运转2小时后轴承温度≤30℃，润滑密封良好。 ③ 减速器无渗油，无异常声，电器设备、联轴器安全可靠。 ④ 空载运行功率≤额定功率30%。
3.2 螺旋输送机的使用与维护
螺旋输送机是用来输送粉状、粒状、小块状物料的一般用途的输送设备，各种轴承均处于灰尘中工作，因此在这样工况条件下的螺旋机的合理操作与保养就具有更大的意义，螺旋机的操作和保养主要要求如下：
1.螺旋机应无负载起动，即在机壳内没有物料时起动，起动后方能向螺旋机给料。
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2．螺旋机初始给料时，应逐步增加给料速度至达到额定输送能力，给料应均匀，否则容易造成输送物料的积塞，驱动装置的过载，使整台机器早日损坏。
3．为了保证螺旋机无负载起动的要求，输送机在停车前应停止加料，等机壳内物料完全输尽后方可停止运转。
4．被输送物料内不得混入坚硬的大块物料，避免螺旋卡死而造成螺旋机的损坏。
5．在使用中经常检视螺旋机各部位的工作状态，注意各紧固机件是否松动，如果发现机件松动，则应立即拧紧螺钉，使之重新紧固。
6．应当特别注意螺旋管与联接轴间的螺钉是否松动，如发现此现象应立即停止，矫正之。
7．螺旋机的机盖在机器运转时不应取下，以免发生事故。
8．螺旋机运转中发生不正常现象均应加以检查，并消除之，不得强行运转。 9．螺旋机各运动机件应经常加润滑油。 ① ② ③
驱动装置的减速器应按其说明书要求润滑。
螺旋机两端轴承箱内用锂基润滑脂，每半月注入一次约5克。 螺旋机吊轴承，选用M1类别，其中80000型轴承浸在融化了润滑脂
中，与润滑脂一道冷却，重新装好后使用；如尼龙密封圈损坏应及时更换，使用一年，用以上方法再保养一次，可获良好效果。
④
螺旋机吊轴承，选用M2类别，每班加注润滑脂，每个吊轴承瓦注脂
约5克，高温物料应使用ZN2钠基润滑脂《GB492-77》，采用自润滑轴瓦，也应加入少量润滑脂。
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螺旋输送机的保养：俗称日保或班保，有操作人员进行。
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结论与展望
此次毕业设计是我们从大学毕业生走向未来工程师重要的一步。从最初的选题，开题到计算、绘图直到完成设计。其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改图纸，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。
通过这次实践，我了解了螺旋输送机的用途及工作原理，熟悉了螺旋输送机的设计步骤，锻炼了工程设计实践能力，培养了自己独立设计能力。此次毕业设计是对我专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固，同时也是走向工作岗位前的一次热身。
毕业设计收获很多，比如学会了查找相关资料相关标准，分析数据，提高了自己的绘图能力，懂得了许多经验公式的获得是前人不懈努力的结果。同时，仍有很多课题需要后辈去努力去完善。
但是毕业设计也暴露出自己专业基础的很多不足之处。比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解，等等。设计中一定存在不少问题，请老师和同学批评指正。
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致谢
时间过的真是惊人！在学校的又一个学期在我们每周的相距与学习中，匆匆过去了！仿佛刚刚从寝室出来后踏过寒冷的北风，还没来得及欣赏学校的风景，就又迎来了海缤20多度的高温，这一切仿佛都在提醒我们2010年的春季我们的学期又要过去了，然而这一次我的大学生活却不会随着明年的春风扑面而来了！ 带着些许紧张，些许感慨，些许喜悦，我们迎来了毕业设计，毕业论文，些许紧张是因为怕辜负老师的悉心培养与教育而为能一最佳的状态去迎战；些许感慨是因为那些别人都不了解的，怎样才能挤出所有的课余时间来读书的艰辛学习过程；些许喜悦，是为了那些经过的日子，我们最终还是以我们坚强的毅力而战胜了我们自己！ 毕业设计就要过去了，我们心存感激，感激我们优秀的指导老师，是您和我们风里来，雨里去，是您和我们一同度过了大学最后的美好时光！ 在这里，我作为06机械班的一名学生向您致以最崇高的敬意与谢意：感谢您的辛勤，无私的付出！ 最后：祝您桃李满天下！春晖遍四方！老师，谢谢您！
此致！ 敬礼
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参考文献
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中文译文
车床主要是为了进行车外圆、车端面和镗孔等项工作而设计的机床。车削很少在其他种类的机床上进行，而且任何一种其他机床都不能像车床那样方便地进行车削加工。由于车床还可以用来钻孔和铰孔，车床的多功能性可以使工件在一次安装中完成几种加工。因此，在生产中使用的各种车床比任何其他种类的机床都多。
车床的基本部件有：床身、主轴箱组件、尾座组件、溜板组件、丝杠和光杠。 床身是车床的基础件。它能常是由经过充分正火或时效处理的灰铸铁或者球墨铁制成。它是一个坚固的刚性框架，所有其他基本部件都安装在床身上。通常在床身上有内外两组平行的导轨。有些制造厂对全部四条导轨都采用导轨尖朝上的三角形导轨（即山形导轨），而有的制造厂则在一组中或者两组中都采用一个三角形导轨和一个矩形导轨。导轨要经过精密加工以保证其直线度精度。为了抵抗磨损和擦伤，大多数现代机床的导轨是经过表面淬硬的，但是在操作时还应该小心，以避免损伤导轨。导轨上的任何误差，常常意味着整个机床的精度遭到破坏。
主轴箱安装在内侧导轨的固定位置上，一般在床身的左端。它提供动力，并可使工件在各种速度下回转。它基本上由一个安装在精密轴承中的空心主轴和一系列变速齿轮(类似于卡车变速箱)所组成。通过变速齿轮，主轴可以在许多种转速下旋转。大多数车床有8~12种转速，一般按等比级数排列。而且在现代机床上只需扳动2~4个手柄，就能得到全部转速。一种正在不断增长的趋势是通过电气的或者机械的装置进行无级变速。
由于机床的精度在很大程度上取决于主轴，因此，主轴的结构尺寸较大，通常安装在预紧后的重型圆锥滚子轴承或球轴承中。主轴中有一个贯穿全长的通孔，长棒料可以通过该孔送料。主轴孔的大小是车床的一个重要尺寸，因此当工件必须通过主轴孔供料时，它确定了能够加工的棒料毛坯的最大尺寸。 尾座组件主要由三部分组成。底板与床身的内侧导轨配合，并可以在导轨上作纵向移动。底板上有一个可以使整个尾座组件夹紧在任意位置上的装置。尾座体安
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装在底板上，可以沿某种类型的键槽在底板上横向移动，使尾座能与主轴箱中的主轴对正。尾座的第三个组成部分是尾座套筒。它是一个直径通常大约在51~76mm（2~3英寸）之间的钢制空心圆柱体。通过手轮和螺杆，尾座套筒可以在尾座体中纵向移入和移出几个英寸。
车床的规格用两个尺寸表示。第一个称为车床的床面上最大加工直径。这是在车床上能够旋转的工件的最大直径。它大约是两顶尖连线与导轨上最近点之间距离的两倍。第二个规格尺寸是两顶尖之间的最大距离。车床床面上最大加工直径表示在车床上能够车削的最大工件直径，而两顶尖之间的最大距离则表示在两个顶尖之间能够安装的工件的最大长度。
普通车床是生产中最经常使用的车床种类。它们是具有前面所叙的所有那些部件的重载机床，并且除了小刀架之外，全部刀具的运动都有机动进给。它们的规格通常是：车床床面上最大加工直径为305~610mm（12~24英寸）；但是，床面上最大加工直径达到1270mm（50英寸）和两顶尖之间距离达到3658mm的车床也并不少见。这些车床大部分都有切屑盘和一个安装在内部的冷却液循环系统。小型的普通车床—车床床面最大加工直径一般不超过330mm（13英寸）--被设计成台式车床，其床身安装在工作台或柜子上。
虽然普通车床有很多用途，是很有用的机床，但是更换和调整刀具以及测量工件花费很多时间，所以它们不适合在大量生产中应用。通常，它们的实际加工时间少于其总加工时间的30%。此外，需要技术熟练的工人来操作普通车床，这种工人的工资高而且很难雇到。然而，操作工人的大部分时间却花费在简单的重复调整和观察切屑过程上。因此，为了减少或者完全不雇用这类熟练工人，六角车床、螺纹加工车床和其他类型的半自动和自动车床已经很好地研制出来，并已经在生产中得到广泛应用。
先进制造技术中的一个基本的概念是数字控制（NC）。在数控技术出现之前，所有的机床都是由人工操纵和控制的。在与人工控制的机床有关的很多局限性中，操作者的技能大概是最突出的问题。采用人工控制是，产品的质量直接与操作者的技能有关。数字控制代表了从人工控制机床走出来的第一步。
数字控制意味着采用预先录制的、存储的符号指令来控制机床和其他制造系统。一个数控技师的工作不是去操纵机床，而是编写能够发出机床操纵指令的程序。对于一台数控机床，其上必须安有一个被称为阅读机的界面装置，用来接受和解译出编程指令。
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发展数控技术是为了克服人类操作者的局限性，而且它确实完成了这项工作。数字控制的机器比人工操纵的机器精度更高、生产出零件的一致性更好、生产速度更快、而且长期的工艺装备成本更低。数控技术的发展导致了制造工艺中其他几项新发明的产生：
电火花加工技术、激光切割、电子束焊接
数字控制还使得机床比它们采用有人工操的前辈们的用途更为广泛。 一台数控机床可以自动生产很多类的零件，每一个零件都可以有不同的和复杂的加工过程。数控可以使生产厂家承担那些对于采用人工控制的机床和工艺来说，在经济上是不划算的产品生产任务。
同许多先进技术一样，数控诞生于麻省理工学院的实验室中。数控这个概念是50年代初在美国空军的资助下提出来的。在其最初的价段，数控机床可以经济和有效地进行直线切割。
然而，曲线轨迹成为机床加工的一个问题，在编程时应该采用一系列的水平与竖直的台阶来生成曲线。构成台阶的每一个线段越短，曲线就越光滑。台阶中的每一个线段都必须经过计算。
在这个问题促使下，于1959年诞生了自动编程工具（APT）语言。这是一个专门适用于数控的编程语言，使用类似于英语的语句来定义零件的几何形状，描述切削刀具的形状和规定必要的运动。APT语言的研究和发展是在数控技术进一步发展过程中的一大进步。最初的数控系统下今天应用的数控系统是有很大差别的。在那时的机床中，只有硬线逻辑电路。指令程序写在穿孔纸带上（它后来被塑料带所取代），采用带阅读机将写在纸带或磁带上的指令给机器翻译出来。所有这些共同构成了机床数字控制方面的巨大进步。然而，在数控发展的这个阶段中还存在着许多问题。
一个主要问题是穿孔纸带的易损坏性。在机械加工过程中，载有编程指令信息的纸带断裂和被撕坏是常见的事情。在机床上每加工一个零件，都需要将载有编程指令的纸带放入阅读机中重新运行一次。因此，这个问题变得很严重。如果需要制造100个某种零件，则应该将纸带分别通过阅读机100次。易损坏的纸带显然不能承受严配的车间环境和这种重复使用。
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这就导致了一种专门的塑料磁带的研制。在纸带上通过采用一系列的小孔来载有编程指令，而在塑料带上通过采用一系列的磁点眯载有编程指令。塑料带的强度比纸带的强度要高很多，这就可以解决常见的撕坏和断裂问题。然而，它仍然存在着两个问题。
其中最重要的一个问题是，对输入到带中指令进行修改是非常困难的，或者是根本不可能的。即使对指令程序进行最微小的调整，也必须中断加工，制作一条新带。而且带通过阅读机的次数还必须与需要加工的零件的个数相同。幸运的是，计算机技术的实际应用很快解决了数控技术中与穿孔纸带和塑料带有关的问题。
在形成了直接数字控制（DNC）这个概念之后，可以不再采用纸带或塑料带作为编程指令的载体，这样就解决了与之有关的问题。在直接数字控制中，几台机床通过数据传输线路联接到一台主计算机上。操纵这些机床所需要的程序都存储在这台主计算机中。当需要时，通过数据传输线路提供给每台机床。直接数字控制是在穿孔纸带和塑料带基础上的一大进步。然而，它敢有着同其他信赖于主计算机技术一样的局限性。当主计算机出现故障时，由其控制的所有机床都将停止工作。这个问题促使了计算机数字控制技术的产生。
微处理器的发展为可编程逻辑控制器和微型计算机的发展做好了准备。这两种技术为计算机数控（CNC）的发打下了基础。采用CNC技术后，每台机床上都有一个可编程逻辑控制器或者微机对其进行数字控制。这可以使得程序被输入和存储在每台机床内部。它还可以在机床以外编制程序，并将其下载到每台机床中。计算机数控解决了主计算机发生故障所带来的问题，但是它产生了另一个被称为数据管理的问题。同一个程序可能要分别装入十个相互之间没有通讯联系的微机中。这个问题目前正在解决之中，它是通过采用局部区域网络将各个微机联接起来，以得于更好地进行数据管理。
普通车床作为最早的金属切削机床的一种，目前仍然有许多有用的和为人要的特性和为人们所需的特性。现在，这些机床主要用在规模较小的工厂中，进行小批量的生产，而不是进行大批量的和产。
在现代的生产车间中，普通车床已经被种类繁多的自动车床所取代，诸如自动仿形车床，六角车床和自动螺丝车床。现在，设计人员已经熟知先利用单刃刀具去除大量的金属余量，然后利用成型刀具获得表面光洁度和精度这种加工方法
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的优点。这种加工方法的生产速度与现在工厂中使用的最快的加工设备的速度相等。
普通车床的加偏差主要信赖于操作者的技术熟练程度。设计工程师应该认真地确定由熟练工人在普通车床上加工的试验件的公差。在把试验伯重新设计为生产零件时，应该选用经济的公差。
六角车床 对生产加工设备来说，目前比过去更注重评价其是否具有精确的和快速的重复加工能力。应用这个标准来评价具体的加工方法，六角车床可以获得较高的质量评定。
在为小批量的零件（100~200件）设计加工方法时，采用六角车床是最经济的。为了在六角车床上获得尽可能小的公差值，设计人员应该尽量将加工工序的数目减至最少。
自动螺丝车床 自动螺丝车床通被分为以下几种类型：单轴自动、多轴自动和自动夹紧车床。自动螺丝车床最初是被用来对螺钉和类似的带有螺纹的零件进行自动化和快速加工的。但是，这种车床的用途早就超过了这个狭窄的范围。现在，它在许多种类的精密零件的大批量生产中起着重要的作用。工件的数量对采用自动螺丝车床所加工的零件的经济性有较大的影响。如果工件的数量少于1000件，在六角车床上进行加工比在自动螺丝车床上加工要经济得多。如果计算出最小经济批量，并且针对工件批量正确地选择机床，就会降低零件的加工成本。
自动仿形车床 因为零件的表面粗糙度在很大程度上取决于工件材料、刀具、进给量和切削速度，采用自动仿形车床加工所得到的最小公差一定是最经济的公差。
在某些情况下，在连续生产过程中，只进行一次切削加工时的公差可以达到0.05mm。对于某些零件，槽宽的公差可以达到0.125mm。镗孔和休用单刃刀具进行精加工时，公差可达到0.0125mm。在希望获得最大主量的大批量生产中，进行直径和长度的车削时的最小公差值为0.125mm是经济的。
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外文资料
Lathes are machine tools designed primarily to do turning, facing and boring, Very little turning is done on other types of machine tools, and none can do it with equal facility. Because lathes also can do drilling and reaming, their versatility permits several operations to be done with a single setup of the work piece. Consequently, more lathes of various types are used in manufacturing than any other machine tool.
The essential components of a lathe are the bed, headstock assembly, tailstock assembly, and the leads crew and feed rod.
The bed is the backbone of a lathe. It usually is made of well normalized or aged gray or nodular cast iron and provides s heavy, rigid frame on which all the other basic components are mounted. Two sets of parallel, longitudinal ways, inner and outer, are contained on the bed, usually on the upper side. Some makers use an inverted V-shape for all four ways, whereas others utilize one inverted V and one flat way in one or both sets, They are precision-machined to assure accuracy of alignment. On most modern lathes the way are surface-hardened to resist wear and abrasion, but precaution should be taken in operating a lathe to assure that the ways are not damaged. Any inaccuracy in them usually means that the accuracy of the entire lathe is destroyed.
The headstock is mounted in a foxed position on the inner ways, usually at the left end of the bed. It provides a powered means of rotating the word at various speeds . Essentially, it consists of a hollow spindle, mounted in accurate bearings, and a set of transmission gears-similar to a truck transmission—through which the spindle can be rotated at a number of speeds. Most lathes provide from 8 to 18 speeds, usually in a geometric ratio, and on modern lathes all the speeds can be obtained
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merely by moving from two to four levers. An increasing trend is to provide a continuously variable speed range through electrical or mechanical drives.
Because the accuracy of a lathe is greatly dependent on the spindle, it is of heavy construction and mounted in heavy bearings, usually preloaded tapered roller or ball types. The spindle has a hole extending through its length, through which long bar stock can be fed. The size of maximum size of bar stock that can be machined when the material must be fed through spindle.
The tailsticd assembly consists, essentially, of three parts. A lower casting fits on the inner ways of the bed and can slide longitudinally thereon, with a means for clamping the entire assembly in any desired location, An upper casting fits on the lower one and can be moved transversely upon it, on some type of keyed ways, to permit aligning the assembly is the tailstock quill. This is a hollow steel cylinder, usually about 51 to 76mm(2to 3 inches) in diameter, that can be moved several inches longitudinally in and out of the upper casting by means of a hand wheel and screw.
The size of a lathe is designated by two dimensions. The first is known as the swing. This is the maximum diameter of work that can be rotated on a lathe. It is approximately twice the distance between the line connecting the lathe centers and the nearest point on the ways, The second size dimension is the maximum distance between centers. The swing thus indicates the maximum work piece diameter that can be turned in the lathe, while the distance between centers indicates the maximum length of work piece that can be mounted between centers.
Engine lathes are the type most frequently used in manufacturing. They are heavy-duty machine tools with all the components described previously and have power drive for all tool movements except on the compound rest. They commonly range in size from 305 to 610 mm(12 to 24 inches)swing and from 610 to 1219 mm(24 to 48 inches) center distances, but swings up to 1270 mm(50 inches) and center distances up
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to 3658mm(12 feet) are not uncommon. Most have chip pans and a built-in coolant circulating system. Smaller engine lathes-with swings usually not over 330 mm (13 inches ) –also are available in bench type, designed for the bed to be mounted on a bench on a bench or cabinet. Although engine lathes are versatile and very useful, because of the time required for changing and setting tools and for making measurements on the work piece, thy are not suitable for quantity production. Often the actual chip-production tine is less than 30% of the total cycle time. In addition, a skilled machinist is required for all the operations, and such persons are costly and often in short supply. However, much of the operator’s time is consumed by simple, repetitious adjustments and in watching chips being made. Consequently, to reduce or eliminate the amount of skilled labor that is required, turret lathes, screw machines, and other types of semiautomatic and automatic lathes have been highly developed and are widely used in manufacturing. One of the most fundamental concepts in the area of advanced manufacturing technologies is numerical control (NC). Prior to the advent of NC, all machine tools ere manually operated and controlled. Among the many limitations associated with manual control machine tools, perhaps none is more prominent than the limitation of operator skills. With manual control, the quality of the product is directly related to and limited to the skills of the operator. Numerical control represents the first major step away from human control of machine tools.
Numerical control means the control of machine tools and other manufacturing systems through the use of prerecorded, written symbolic instructions. Rather than operating a machine tool, an NC technician writes a program that issues operational instructions to the machine tool. For a machine tool to be numerically controlled, it must be interfaced with a device for accepting and decoding the programmed instructions, known as a reader.
Numerical control was developed to overcome the limitation of human operators, and it has done so. Numerical control machines are more
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accurate than manually operated machines, they can produce parts more uniformly, they are faster, and the long-run tooling costs are lower. The development of NC led to the development of several other innovations in manufacturing technology:
Electrical discharge machining,Laser cutting,Electron beam welding. Numerical control has also made machine tools more versatile than their manually operated predecessors. An NC machine tool can automatically produce a wide of parts, each involving an assortment of widely varied and complex machining processes. Numerical control has allowed manufacturers to undertake the production of products that would not have been feasible from an economic perspective using manually controlled machine tolls and processes.
Like so many advanced technologies, NC was born in the laboratories of the Massachusetts Institute of Technology. The concept of NC was developed in the early 1950s with funding provided by the U.S. Air Force. In its earliest stages, NC machines were able to made straight cuts efficiently and effectively.
However, curved paths were a problem because the machine tool had to be programmed to undertake a series of horizontal and vertical steps to produce a curve. The shorter the straight lines making up the steps, the smoother is the curve, Each line segment in the steps had to be calculated.
This problem led to the development in 1959 of the Automatically Programmed Tools (APT) language. This is a special programming language for NC that uses statements similar to English language to define the part geometry, describe the cutting tool configuration, and specify the necessary motions. The development of the APT language was a major step forward in the fur ther development from those used today. The machines had hardwired logic circuits. The instructional programs were written on punched paper, which was later to be replaced by magnetic plastic tape. A tape reader was used to interpret the instructions
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written on the tape for the machine. Together, all of this represented a giant step forward in the control of machine tools. However, there were a number of problems with NC at this point in its development.
A major problem was the fragility of the punched paper tape medium. It was common for the paper tape containing the programmed instructions to break or tear during a machining process. This problem was exacerbated by the fact that each successive time a part was produced on a machine tool, the paper tape carrying the programmed instructions had to be rerun through the reader. If it was necessary to produce 100 copies of a given part, it was also necessary to run the paper tape through the reader 100 separate tines. Fragile paper tapes simply could not withstand the rigors of a shop floor environment and this kind of repeated use.
This led to the development of a special magnetic plastic tape. Whereas the paper carried the programmed instructions as a series of holes punched in the tape, the plastic tape carried the instructions as a series of magnetic dots. The plastic tape was much stronger than the paper tape, which solved the problem of frequent tearing and breakage. However, it still left two other problems.
The most important of these was that it was difficult or impossible to change the instructions entered on the tape. To made even the most minor adjustments in a program of instructions, it was necessary to interrupt machining operations and make a new tape. It was also still necessary to run the tape through the reader as many times as there were parts to be produced. Fortunately, computer technology became a reality and soon solved the problems of NC associated with punched paper and plastic tape.
The development of a concept known as direct numerical control (DNC) solved the paper and plastic tape problems associated with numerical control by simply eliminating tape as the medium for carrying the programmed instructions. In direct numerical control, machine tools are tied, via a data transmission link, to a host computer. Programs for
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operating the machine tools are stored in the host computer and fed to the machine tool an needed via the data transmission linkage. Direct numerical control represented a major step forward over punched tape and plastic tape. However, it is subject to the same limitations as all technologies that depend on a host computer. When the host computer goes down, the machine tools also experience downtime. This problem led to the development of computer numerical control.
The engine lathe, one of the oldest metal removal machines, has a number of useful and highly desirable attributes. Today these lathes are used primarily in small shops where smaller quantities rather than large production runs are encountered.
The engine lathe has been replaced in today’s production shops by a wide variety of automatic lathes such as automatic of single-point tooling for maximum metal removal, and the use of form tools for finish on a par with the fastest processing equipment on the scene today.
Tolerances for the engine lathe depend primarily on the skill of the operator. The design engineer must be careful in using tolerances of an experimental part that has been produced on the engine lathe by a skilled operator. In redesigning an experimental part for production, economical tolerances should be used.
Turret Lathes Production machining equipment must be evaluated now, more than ever before, this criterion for establishing the production qualification of a specific method, the turret lathe merits a high rating. In designing for low quantities such as 100 or 200 parts, it is most economical to use the turret lathe. In achieving the optimum tolerances possible on the turrets lathe, the designer should strive for a minimum of operations.
Automatic Screw Machines Generally, automatic screw machines fall into several categories; single-spindle automatics, multiple-spindle automatics and automatic chucking machines. Originally designed for
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rapid, automatic production of screws and similar threaded parts, the automatic screw machine has long since exceeded the confines of this narrow field, and today plays a vital role in the mass production of a variety of precision parts. Quantities play an important part in the economy of the parts machined on the automatic screw machine. Quantities less than on the automatic screw machine. The cost of the parts machined can be reduced if the minimum economical lot size is calculated and the proper machine is selected for these quantities. Automatic Tracer Lathes Since surface roughness depends greatly on material turned, tooling , and feeds and speeds employed, minimum tolerances that can be held on automatic tracer lathes are not necessarily the most economical tolerances.
In some cases, tolerances of 0.05mm are held in continuous production using but one cut . groove width can be held to 0.125mm on some parts. Bores and single-point finishes can be held to 0.0125mm. On high-production runs where maximum output is desirable, a minimum tolerance of 0.125mm is economical on both diameter and length of turn.
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