金屬切削帶鋸床設(shè)計理論與方法

FOREWORD

現(xiàn)代制造業(yè)正朝著高效、高精度和經(jīng)濟(jì)性的方向發(fā)展，作為金屬切削加工的起點，鋸切具有節(jié)約材料、減少二次加工量和提高生產(chǎn)效率等顯著優(yōu)勢，成為零件加工過程中的重要組成環(huán)節(jié)。金屬切削帶鋸床已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于鋼鐵、機(jī)械、汽車、造船、石油、礦山和航空航天等領(lǐng)域。目前，國內(nèi)金屬切削帶鋸床的性能與國外同類先進(jìn)產(chǎn)品相比，尚存在明顯差距，主要原因是設(shè)計水平的差異，關(guān)鍵在于運(yùn)用科學(xué)系統(tǒng)的金屬切削帶鋸床設(shè)計理論與方法。

本書針對鋸切機(jī)理和鋸切力計算模型、鋸架系統(tǒng)的受力分析及帶鋸張緊力、高效鋸切技術(shù)和數(shù)控技術(shù)、帶鋸床結(jié)構(gòu)的振動控制以及帶鋸床產(chǎn)品的可靠性設(shè)計等關(guān)鍵問題，給出了金屬切削帶鋸床設(shè)計理論與方法。首先，研究了金屬切削帶鋸條的鋸切機(jī)理，提出了鋸切力測試技術(shù)，開發(fā)了鋸切力測試平臺，建立了金屬切削帶鋸床鋸切系統(tǒng)的力學(xué)模型； 在構(gòu)建性能指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，提出了金屬切削帶鋸床的設(shè)計目標(biāo)、設(shè)計流程、概念設(shè)計及詳細(xì)設(shè)計方法； 針對金屬切削帶鋸床的設(shè)計特征，提出了金屬切削帶鋸床數(shù)字化仿真分析方法，開發(fā)了金屬切削帶鋸床專用數(shù)字化仿真分析系統(tǒng)； 提出了金屬切削帶鋸床可靠性設(shè)計的策略，建立了金屬切削帶鋸床概念設(shè)計方案、系統(tǒng)及零部件的可靠性設(shè)計模型和求解過程。金屬切削帶鋸床設(shè)計理論與方法主要包括鋸切機(jī)理和鋸切力計算模型、鋸切系統(tǒng)力學(xué)分析方法、金屬切削帶鋸床的設(shè)計過程、金屬切削帶鋸床的數(shù)控技術(shù)、金屬切削帶鋸床的數(shù)字化仿真技術(shù)和金屬切削帶鋸床的可靠性優(yōu)化設(shè)計方法。

本書是浙江省重大科技創(chuàng)新平臺“浙江省縉云縣帶鋸床和特色機(jī)械裝備技術(shù)創(chuàng)新服務(wù)平臺”建設(shè)的研究成果之一，研究工作得到了浙江省縉云科技局、浙江鋸力煌鋸床股份有限公司、浙江晨龍鋸床股份有限公司、縉云縣高新機(jī)械制造有限公司、浙江得力機(jī)床制造有限公司、浙江偉業(yè)鋸床有限公司、浙江奧林發(fā)機(jī)床有限公司等單位的支持； 本書也是“復(fù)雜產(chǎn)品概念設(shè)計中功能結(jié)構(gòu)映射過程可靠性設(shè)計方法研究”國家自然科學(xué)基金項目（51075365）的工程應(yīng)用研究成果。

作者

2013年10月

CONTENTS

第1章緒論

1.1金屬切削帶鋸床簡介

1.1.1金屬切削帶鋸床的分類

1.1.2臥式帶鋸床

1.1.3立式帶鋸床

1.2金屬切削帶鋸床的工作原理及組成

1.3金屬切削帶鋸床產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

1.3.1金屬切削帶鋸床產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀

1.3.2金屬切削帶鋸床的發(fā)展趨勢

1.4金屬切削帶鋸床設(shè)計理論與方法概述

1.4.1現(xiàn)代設(shè)計理論與方法概述

1.4.2金屬切削帶鋸床設(shè)計的關(guān)鍵問題

1.4.3金屬切削帶鋸床設(shè)計理論與方法的體系結(jié)構(gòu)

第2章金屬切削帶鋸床鋸帶的鋸切機(jī)理與鋸切力測試

2.1帶鋸條的幾何參數(shù)與運(yùn)動分析

2.1.1金屬帶鋸條標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展

2.1.2帶鋸條的幾何參數(shù)

2.1.3帶鋸條的運(yùn)動分析

2.2鋸切機(jī)理

2.2.1切屑形態(tài)及形成機(jī)理

2.2.2鋸切變形及表示方法

2.2.3鋸齒前面上的摩擦

2.3鋸切力測試

2.3.1鋸切力來源

2.3.2鋸切合力、分力及鋸切功率

2.3.3鋸切力的數(shù)學(xué)模型

2.3.4鋸切力的測量與計算公式的擬合

2.3.5各種材料的鋸切抗力和進(jìn)給抗力的計算公式

2.4帶鋸條的鋸切熱

2.4.1鋸切熱的產(chǎn)生和傳導(dǎo)

2.4.2影響鋸切溫度的主要因素

2.4.3冷卻液的選擇與使用

2.5帶鋸條的使用壽命

2.5.1帶鋸條磨損形態(tài)

2.5.2帶鋸條磨損過程與常見故障

2.5.3鋸切用量與帶鋸條使用壽命的關(guān)系

2.6鋸切力計算步驟

第3章金屬切削帶鋸床鋸切系統(tǒng)力學(xué)分析

3.1帶鋸床鋸切過程的力學(xué)建模

3.1.1初始狀態(tài)力學(xué)模型

3.1.2臨界工作狀態(tài)下的力學(xué)模型

3.1.3預(yù)緊力與鋸切力的關(guān)系

3.1.4正常工作狀態(tài)下的力學(xué)模型

3.1.5模型驗證

3.2帶鋸條的應(yīng)力分析和強(qiáng)度評定

3.2.1初始狀態(tài)下帶鋸條的應(yīng)力分析

3.2.2工作狀態(tài)下帶鋸條的應(yīng)力分析

3.2.3帶鋸條鋸切段的應(yīng)力分析和齒根強(qiáng)度分析

3.3帶鋸條的應(yīng)力循環(huán)分析和疲勞評定

3.3.1實際工作狀態(tài)下帶鋸條基體的應(yīng)力循環(huán)

3.3.2帶鋸條基體的疲勞強(qiáng)度校核

3.4鋸切系統(tǒng)力學(xué)參量、幾何參數(shù)的相互影響關(guān)系

3.4.1幾何參數(shù)對臨界鋸切力的影響

3.4.2工作狀態(tài)下進(jìn)給速度對鋸切力和張緊力的影響

3.4.3工作狀態(tài)下鋸切工件尺寸對鋸切力的影響

第4章金屬切削帶鋸床的設(shè)計過程

4.1金屬切削帶鋸床的性能指標(biāo)體系

4.1.1性能指標(biāo)體系的建立原則

4.1.2性能指標(biāo)體系的構(gòu)成

4.1.3金屬切削帶鋸床的性能指標(biāo)評估

4.2金屬切削帶鋸床的設(shè)計流程

4.3金屬切削帶鋸床的概念設(shè)計

4.3.1金屬切削帶鋸床的功能模型

4.3.2帶鋸條的選型

4.3.3概念設(shè)計參數(shù)的確定

4.4金屬切削帶鋸床的詳細(xì)設(shè)計

4.4.1傳動模塊的設(shè)計

4.4.2鋸切模塊的設(shè)計

4.4.3張緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計

4.4.4進(jìn)給模塊的設(shè)計

4.4.5支撐模塊的設(shè)計

4.5金屬切削帶鋸床的數(shù)控設(shè)計

4.5.1數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計原理

4.5.2金屬切削帶鋸床數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案

4.5.3帶鋸床恒效率鋸切系統(tǒng)控制方案

第5章金屬切削帶鋸床的數(shù)字化仿真分析

5.1概述

5.2計算機(jī)輔助工程（CAE）技術(shù)簡介

5.2.1CAE技術(shù)與應(yīng)用

5.2.2有限元分析技術(shù)

5.3金屬切削帶鋸床整體結(jié)構(gòu)的仿真分析

5.3.1金屬切削帶鋸床整體結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析

5.3.2金屬切削帶鋸床整體結(jié)構(gòu)的諧響應(yīng)分析

5.4金屬切削帶鋸床零部件結(jié)構(gòu)的仿真分析

5.4.1鋸架系統(tǒng)的靜強(qiáng)度分析

5.4.2張緊結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度分析

5.4.3底座結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度分析

5.5帶鋸床設(shè)計專用分析系統(tǒng)介紹

5.5.1開發(fā)平臺

5.5.2主要功能

5.5.3應(yīng)用實例

第6章金屬切削帶鋸床的可靠性優(yōu)化設(shè)計

6.1可靠性優(yōu)化設(shè)計基礎(chǔ)

6.1.1可靠性定義

6.1.2可靠性分析方法

6.1.3可靠性優(yōu)化設(shè)計方法

6.1.4隨機(jī)變量的統(tǒng)計估計

6.1.5可靠性優(yōu)化設(shè)計簡單實例

6.2金屬切削帶鋸床可靠性優(yōu)化設(shè)計概述

6.3金屬切削帶鋸床概念設(shè)計過程的可靠性優(yōu)化設(shè)計

6.3.1金屬切削帶鋸床概念設(shè)計過程的可靠性優(yōu)化設(shè)計模型

6.3.2金屬切削帶鋸床概念設(shè)計過程的可靠性優(yōu)化設(shè)計實例

6.4金屬切削帶鋸床系統(tǒng)的可靠性優(yōu)化設(shè)計

6.4.1金屬切削帶鋸床系統(tǒng)的可靠性優(yōu)化設(shè)計模型

6.4.2金屬切削帶鋸床系統(tǒng)的各子學(xué)科功能函數(shù)模型

6.4.3金屬切削帶鋸床系統(tǒng)的可靠性優(yōu)化設(shè)計實例

6.5金屬切削帶鋸床零部件的可靠性優(yōu)化設(shè)計

參考文獻(xiàn)2100433B

本書針對金屬切削帶鋸床的關(guān)鍵技術(shù)，系統(tǒng)地闡述了其設(shè)計理論與方法。內(nèi)容包括鋸切機(jī)理和鋸切力計算模型、鋸切系統(tǒng)力學(xué)分析方法、金屬切削帶鋸床的設(shè)計過程、金屬切削帶鋸床的數(shù)控技術(shù)、金屬切削帶鋸床的數(shù)字化仿真技術(shù)和金屬切削帶鋸床的可靠性優(yōu)化設(shè)計方法。本書是在帶鋸床產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級技術(shù)創(chuàng)新需求的基礎(chǔ)上，結(jié)合作者十多年的機(jī)械裝備創(chuàng)新設(shè)計、數(shù)字化仿真設(shè)計經(jīng)驗，按照滿足金屬切削帶鋸床行業(yè)產(chǎn)品設(shè)計要求而撰寫的。

本書可作為帶鋸床及相關(guān)產(chǎn)業(yè)工程師的產(chǎn)品設(shè)計參考用書，也可供高等學(xué)校機(jī)械工程類專業(yè)本科生、研究生及教師科研參考。