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小口径无缝钢管切割机.doc

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小口径无缝钢管切割机.doc

摘要钢管是一种具有中空截面的长条钢材。按有无缝隙,可以分为有缝钢管和无缝钢管。钢管具有中空截面,大量用作输送流体的管道,如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等。钢管与圆钢等实心钢材相比,在抗弯抗扭强度相同时,重量较轻,是一种经济截面钢材,广泛用于制造结构件和机械零件,如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架以及建筑施工中用的钢脚手架等。用钢管制造环形零件,可提高材料利用率,简化制造工序,节约材料和加工工时,如滚动轴承套圈、千斤顶套等,目前已广泛用钢管来制造。钢管还是各种常规武器不可缺少的材料,枪管、炮筒等都要钢管来制造。钢管按横截面积形状的不同可分为圆管和异型管。由于在周长相等的条件下,圆面积最大,用圆形管可以输送更多的流体。此外,圆环截面在承受内部或外部径向压力时,受力较均匀,因此,绝大多数钢管是圆管。但钢管在使用过程中,由于使用要求的长短不一,需要裁截,使之符合使用的要求,那么就用到了钢管切割机,下面就着重介绍一下,小口径无缝钢管切割机。小口径无缝钢管是钢管中的一种,它在日常生活中占有很重要的地位。日常用的小口径钢管是经过切割机加工过的,加工的过程用的就是小口径无缝钢管切割机。小口径无缝钢管切割机在在工作过程中,它是由PLC控制电磁阀,使电磁阀控制气缸,并由气缸驱动与其连接的部件,实现对小口径钢管的准确定长切割,切割后自动返回初始位置。一个切割机分别切割两条钢管,其切口深度为35MM。小口径钢管切割机是一种既在价格和使用方面能被广大用户所接受,又能有效的提高生产率一种新型的自动控制切割机。由PLC控制的气动金属棒切割机,其中融合了气压自动控制、机器人技术和PLC控制技术。PLC控制各个气动换向阀的电磁铁,由气缸驱动机械手完成顺序切割过程,实现了机械设计、电器控制和气动控制的有效结合。这种切割机具有控制方便,性能稳定,结构简单,调节、维修方便,生产率高等优点,具有广泛的应用前景。关键字自动控制,切割,PLC目录摘要1第一章绪论711前言712选题背景713设计要求及意义814论文结构8第二章切割部分设计821设计要求822设计方案823结构设计9231砂轮片的选取9232电机的选取9233带传动设计9234升降气缸的选择13235滚动轴承的选取及校核16第三章夹紧部分设计2031设计要求2032方案设计20第四章纵横行走部分的设计2141设计要求2142方案设计2143直线导轨的选择计算21431选定条件21432选择方式22第五章电气控制线路的设计2451电气控制线路设计的一般要求2452电气控制线路的设计方法2453机构简图及气动原理图设计2454控制流程图28第六章PLC概述错误未定义书签。61可编程控制器PLC的简介及原理错误未定义书签。62可编程控制的循环扫描过程30621循环扫描工作过程30623输入/输出的滞后响应3062可编程控制器的特性30结论30辞谢错误未定义书签。参考文献32第一章绪论11前言随着科技的进步和自动化的飞速发展,机电一体化产品广泛应用各种加工业,切割技术也有了飞速的发展,手工切割已经适应不了现代工业发展的要求。同时,切割机的夹紧机构也有了迅速的发展,一些简单的机械手已经得到广泛的应用。简单的机械手是一种仿人制的机电一体化自动化生产设备。简单的机械手经过几十年的发展,如今已进入以通用机械手为标志的时代。几十年来,这项技术的研究和发展一直比较活跃,设计在不断的修改,品种也在不断的增加,应用领域也在不断的扩大。它特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量,提高生产效率,改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。12选题背景小口径无缝钢管切割机结构简单,性能安全可靠,操作方便可行,很好的实现了其预定功能。小口径无缝钢管切割机主要由三个大的部分组成,即夹紧部分、切割部分和纵横行走部分。夹紧部分主要采用了一个气动夹紧机械手,电磁阀控制气缸活塞的伸缩来实现夹紧和松放。切割部分是由电极带动砂轮旋转,由气缸控制砂轮上下移动完成切割。纵横行走部分是由气缸控制纵向、横向行走板,使之沿直线导轨前进或返回。整个机器由PLC控制各个气动换向阀的电磁铁,由气缸驱动完成顺序切割动作过程。而随动工作台的随动前进速度也可以通过夹紧机械手夹紧小口径无缝钢管使之与小口径无缝钢管速度同步。横向切割时的切割速度可以通过气缸来调节。与一般的切割机相比,这种切割机有以下优点一、实现了机械工程和电气控制的有效结合。机械部分采用机械优化设计,整个设计过程中都进行了综合技术比较与经济评价,实现了预定的功能;电力方面除了必要的外部接线,整个切割过程都由PCL控制,以其结构简单合理、设备性能良好、使用寿命长、安全系数高等因素,满足了自动化大批量的生产要求;气动部分,整个运动过程都采用了气压传动控制,与液压传动相比,气压传动有无介质费用、处理方便、无泄露污染、无介质变质等优点。二、在设计过程中,纵横行走装置采用了直线导轨,既提高了运动系统的运动精度,又很大程度的减小了摩擦力,达到了节能的效果。13设计要求及意义要求这种切割机具有控制方便,性能稳定,结构简单,调节、修改方便、生产率高等优点,具有广阔的应用前景。14论文结构本文在现有的小口径无缝钢管切割系统进行分析的基础上,根据小口径无缝钢管切割系统的总体结构,从机械和电气控制两方面对系统各个部分的设计分章节展开了详细的介绍。第二章切割部分设计21设计要求本文要求切割机能够根据定长信号分别切割两条小口径无缝钢管,实现对小口径无缝钢管的准确定长切割,切割后自动返回初始位置。22设计方案切割部分主要有砂轮、电动机和传动机构组成。现在切割部分有两种可行的方案第一,电动机通过带传动带动砂轮片转动。第二,电动机通过圆锥齿轮传动带动砂轮片转动。考虑到切割过程中电动机带动砂轮高速旋转,而圆锥齿轮传动不宜应用在转速太高的场合工作。所以优先选取第一种方案。而且运用齿轮传动时,还要考虑到如何消除震动和怎样润滑齿轮,这样也就增加了产品的复杂性、维护性和成本。图21切割部分原理图切割部分的原理如图21所示,电动机带动砂轮片高速旋转,电机与工作台之间采用铰链支撑,升降气缸可推动砂轮片上下移动,完成切割。横向行走气缸可推动工作台横向移动,控制切割的长度。纵向行走气缸可使工作台纵向移动,使砂轮片能分别切割两根小口径无缝钢管。其中电动机和气缸都通过电磁阀由PLC机控制,从而实现其动作。23结构设计231砂轮片的选取砂轮是由一定比例的磨粒和结合剂经过压胚、干燥、焙烧和车整儿制造成的特殊的一种切削工具。在切削的过程中,砂轮中的磨粒其着切削刃的作用,磨粒的硬度,决定了切削的种类。选择砂轮应符合干燥条件,工件材料,加工要求等各种因素,以保证切削质量。下面几条是选择的标准1磨削钢等韧性材料应选择刚玉类磨料;磨削铸铁、硬质合金等脆性材料应选择碳化硅类磨料。(2)粗磨时选择粗粒度,精磨时选择细粒度。(3)薄片砂轮应选择橡胶或树脂结合剂。(4)工件材料硬度高,应选择软砂轮,工件硬度低应选择硬砂轮。(5)削、精密磨削时应取组织较紧密的砂轮。最终选取砂轮片的型号为TL001型,其磨料为棕刚玉,粒度为201。经过调研,切断能力为50的砂轮片,其规格为3223400MM,所需电机的最小功率为22MINPKM,转速为1N2840R/MIN,砂轮片的最大线速度为70M/S。232电机的选取根据砂轮片的要求,现选用比较常用的Y系列三相异步电动机,这是由于Y系列三相异步电动机的功率等级和安装尺寸与国外同类型的先进产品相当,因而具有与国外同类型产品之间良好的互换性,供配套出口及引进设备替换2。根据电动机的选择方法,首先,不考虑电动机与负载之间的减速器的传动比,从可以利用的电动机中,剔除不可能完成任务的电动机;其次,对于那些能完成任务的电动机,寻找可行的传动比范围。然后确定功率,满载时的转速,额定电流,额定转矩,功率因数等。由这些选取功率为30KW,满载时的转速为2870R/MIN。额定电流639A,功率因数087,效率82,额定转矩232MN3。233带传动设计1确定计算功率由机械设计基础第60页表57查得工作情况系数AK11(电机带动砂轮切割无缝钢管,载荷性质为载荷变动较大),则功率为33311PKPACA(11)2初选带的型号根据CAP和1N,由机械设计基础书中第57页图54初选A型普通V带。3确定带轮的基准直径1DD和2DD1)由机械设计基础第61页表58查得A型MINDD75MM,考虑到带轮太小,其弯曲应力过大,所以要使1DDMINDD,取1DD1502)验算带的速度

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