DJ-01棒料切割机设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 料切割机设计 摘 要 本次设计主要做出了 料切割机切割部分、夹紧部分、纵横行走部分等机械部分，切割机的电气控制线路和 动控制等控制部分，切割机的气压系统等传动部分的设计。为了降低生产成本，提高生产效率要求切割机必须能够实现较高精度的定长切割，必须有较快的运动速度及运动精度，在这样的要求下我及我公司多位同仁的共同努力下，经过多次的实验改进终于做出了 台较优秀的金属棒料切割机， 它的工作是由 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，实现对棒料 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 钨棒 ，其切口深度为 35后由压断机进行压断。 从我们的实际使用情况来看这台机器操作简便，运行稳定、维护方便等优点，大大的提高了生产效率。该产品性能良好，不但能切钨棒，还可以切割其他的金属棒料并且功耗小可以广泛应用。 关键词： 自动控制，切割， 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 to as LC In to be to be a a in me my of to a is by LC to by to of to A 5of to so of od be 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 前 言 . 1 第 1 章 切割机的整体结构 . 2 第 2 章 切割部分设计 . 3 计要求 . 3 案设计 . 3 构设计 . 4 轮片的选取 . 4 机的选取 . 4 传动设计 . 4 降气缸的选择 . 8 动轴承的选取及校核 . 10 第 3 章 夹紧部分设计 . 14 计要求 . 14 案设计 . 14 第 4 章 纵横行走部分的设计 . 16 计要求 . 16 案设计 . 16 线导轨的选择计算 . 16 定条件： . 16 择方式 . 17 第 5 章 控制部分的设计 . 19 气控制线路的设计 . 19 动原理图设计 . 19 动控制电路设计 . 21 组成 . 21 编程控制器的特点 . 22 结 论 . 24 谢 辞 . 26 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 考文献 . 27 附 录 . 28 外文资料翻译 . 错误 !未定义书签。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 前 言 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。简单的机械手是一种仿人操作、自动控制、的机电一体化自动化生产设备。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。 选题背景 由于钨棒无法做得太长不能满足加工需要，必须使其焊接才能继续后边的加工工序。但是由于钨棒两端晶粒组织不均匀，焊接后拉丝时容易断丝，增加了工艺难度、提高了生产成本，所以钨棒两端必须切头至组织晶粒均匀处才能够焊接，以致必 须实现定长切割。普通切割机切割准确度不高、生产效率低，不能满足加工要求，我们必须做出更准确、更高效的棒料切割机已满做生产需要。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 第 1 章 切割机的整体结构 棒料切割机 主要由三个大的部分组成，即切割部分、夹紧部分和纵横行走部分。切割部分是由电机带动砂轮旋转，由气缸控制砂轮上下移动完成切割。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放松。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。 切割部分包括砂轮片、轴、轴承、气压缸等零件的设计、选型、校核等。夹 紧部分由气压缸带动机械手进行加紧控制，纵横行走部分的自动进给同样由气压缸控制。 整个机器由 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棒料 使之与 棒料速度同步， 横向切割时的切割速度可以通过气缸来调节 。所以切割机的设计主要有切割部分的设计、加紧部分的设计、从横行走不分的设计及控制电路设计和 动控制系统的设计几大部分组成。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 第 2 章 切割部分设计 计要求 项目要求切割机能够根据定长信号分别切割两条连续的铸铁棒，实现对铸棒 的准确定长切割，切割后自动返回初始位置。其切口深度为 35由压断机进行压断 。 案设计 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，所以优先选取第一种方案，因为圆锥齿轮传动不宜应用在转速太高的场合，而且运用齿轮传动时，还要考虑到这样消除震动和怎样润滑齿轮，这样就增加了设计成本。 横向行走板纵向行走板砂轮片升降气缸纵向行走气缸横向行走气缸带轮 带 电机图 2割部分原理图 切割部分的原理如图 2示，电动机带动砂轮片高速旋转，电机与买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 工作台之间采用铰支撑， 开降 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铸棒。其中电动机和气缸都通过电磁阀由 控制，从而实现其动作。 构设计 轮片的选取 经过调研，切断能力为 50 的砂轮片，其规格为 需电机的最小功率为 P 速为 1n =2840 r/砂轮片的最大线速度为 70m/s。 最终选取砂轮片的型号为 ，其磨料为棕刚玉，粒度为 20# 1 。 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 。选取功率为 载时的转速为 2870r/率因数 率 82%，额定转矩 3 。 传动设计 根据带截面形状的不同，带传动可分为：平带传动、 V 带传动（及窄V 带）传动、多楔带传动、同步带传动等。在一般的机械中由于 V 带的楔形增压原理，结构紧凑，且多标准化并大批量生产，所以被广泛应用。 本设计中选用 V 带传动。由于 V 带传动中的带及带轮槽型均已标准化，所以 带传动设计的主要任务就是满足工作要求的带类型（或截面尺寸）、大小带轮的基准直径、带的基准长度、带传动的中心距、小轮包角、带根数、压轴力等参数。 由机械设计教程第 43 页表 2得工作情况系数 机带动砂轮切割铁棒，载荷性质为载荷变动较大），则功率为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 （ 2 的型号 根据 1n，由机械设计教程书中第 44 页图 2选 A 型普通V 带。 机械设计教程第 37 页表 2得 A 型5虑到带轮太小，其弯曲应力过大，所以要使1 160mm b 验算带的速度 84016010060 11 dm/s （ 2 因为 5m/s 2P ，所以应该按 1P 计算 （球轴承应取 3 ）则所需轴承的额定动载荷为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 6101060 （ 2 3 610 123 6 52 8 4 5 4 3 48302840601001254 （ 6） 确定轴承型号 由简明机械零件手册查得轴径 5 时，应选轴承的代号为 7207额定动 载荷为 r c = 故选用代号为 7207轴承合适。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 第 3 章 夹紧部分设计 计要求 夹紧机构不 切割之前机械手抓能够根据事先收到的信号准确地运 动到每个工位，而且在切割过程中要夹紧运动着的铸铁棒，使砂轮与棒料 同步 。 案设计 夹紧部分是由气缸推动机械手实现夹紧和放松的 1 。这部分的两种可行性方案是：一是用一个机 械手同时负责夹紧两根铸棒，根据需要对被切割的那条进行夹紧。二是用两个机械手，每个机械手负责夹紧一根铸棒。第一种方案中，机械手可通过一个二位气缸和一个三位气缸实现对铸棒的夹紧。第二种方案中，每个机械手都需要两个二位气缸来实现对铸棒的夹紧。考虑到第一种方案设计工作量小，安装方便，而且控制简单，所以优先使用第一种方案。 夹紧机械手 夹紧气缸横向行走气缸纵向行走板横向行走板纵向行走气缸图 3紧部分原理图 夹紧部分原理如图 3示，夹紧气缸能使夹紧机械手夹紧或放松工件，当活塞向右移动时，机械手夹紧工件；当活塞向左 移动时，机械手放买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 松工件。横向行走气缸推动工作台左右移动，能控制机械手使之夹紧左边或右边的工件，从而对夹紧的工件进行切割 8 。纵向行走气缸的作用是当完成一次切割过程完成时，推动工作台使之恢复到初始位置。整个工作过程都 控制实现。 气压缸的选型、设计及计算见第 2 章。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 第 4 章 纵横行走部分的设计 计要求 纵横行走装置主要是为了配合切割装置和夹紧装置，使砂轮片和夹紧机械手能够在走刀过程中横向移动，迅速准确地达到工作位，在切割过程中能够随着铸棒纵向移 动，切完后在返回初始位置。 案设计 纵横行走装置主要是为了实现切割机砂轮片的纵向和横向移动，使之完成切割动作。为了设计和制造方便，在方案设计中纵、横行走装置的原理大致相同，即采用结构简单而又便于控制的气压传动方式，气缸带动纵向行走板或横向行走板在导轨上滑动。 在设计过程中，考虑到能量的损耗程度，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 。 线导轨的选择计算 定条件： 根据粗略计算，导轨上横向行走部分 的总重量为 所以 0 0 0102 0 0 根据设计结构的要求，选定行程 21n （次 /分） 假设机器寿命为 5 年，则导轨寿命为 35000243655 L 小时（ H） 假设安装 4 个滑块，要计算一个滑块的负载，可用下式 0 00420 0040 同时由于两个滑块装在一个导轨上，因此接触系数 81.010。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 择方式 1. 根据静态安全系数选型号 00（ 4 其中 静态安全系数 载荷 系数 （在无外部冲击或振动、低速时取 0C 基本额定静载荷 0P 冲击载荷 现设静态安全系数 5 cs f 0 （ 3005 )(3086 4 在正常运 行时一般选取安全系数为 5，根据上述情况，选取 8550 ）的导轨比较理想 10 。 1. 根据寿命要求选型号 根据标准寿命计算公式 )(9 4 5 01 7 5 0 054.0 若使用 17500 小时，则总的移动距离为： 50)(30 4 其中 温度系数 （由手册查得当导轨的工作温度小于100 C 时，其温度系数取 硬度系数 （为了使直线运动系统达到最佳承载能力，需要保持导轨的硬度在 手册查得 C 基本动载荷 所以 50)(30 450 3 000 因此，选取 800 ） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 理论上选取 上一级似乎比较恰当，但考虑到标准寿命，选择 理想。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 第 5 章 控制部分的设计 气控制线路的设计 电气控制线路的设计是在传动形式及控制方案选择的基础上 进行的，是传动形式与控制方案的具体化。 电气控制线路根据用途的不同可能会有其特殊的要求，设计所需要遵循的一般要求是： 照工艺要求准确、可靠地工作。 力求使控制线路简单、经济，尽量选用经过实际考验过的线路。 靠，具有必要的保护装置和连锁环节，误操作时不至于发生重大事故。 在满足控制要求及设计要求的前提下设计出了电气原理图见附录 动原理图设计 根据切割机的机构原理，绘 制的机构简图如图 5示，其中 有气压系统设计出气动原理图 5压缸的选型、设计及计算见第 2 章。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 纵向行走板横向行走板电机带带轮横向行走气缸纵向行走气缸升降气缸砂轮片夹紧机械手 夹紧气缸横向行走气缸纵向行走板横向行走板纵向行走气缸图 5割机机构简图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 沈阳工业大学机自0007班更改文件号制图工艺 审校 设计处数标记分 区切割机气动原理图重量数量1年 月 日批号比例1:1石建科石建科回 走 刀回松 开 夹 紧夹紧缸落刀抬刀抬刀缸图 5动原理图 动控制电路设计 组成 一般机械设备的控制系统，由输入设备、输出设备和逻辑控制三部分组成。 1. 输入设备 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 输入设备是电气控制系统进行信号才的界面 设备，完成人与机之间的信号采集和机与机之间的信号采集 。 2. 输出设备 输出设备是用控制系统发出的控制信号去控制执行机构，实现要求的运动的输出和显示设备运行的状态。 3. 逻辑控制系统 逻辑控制系统根据给定的控制对输入设备送来的控制、检测信号进行计算处理，并将计算结果转换为控制信号经输出设备控制机械设备运行。 编程控制器的特点 可编程控制器实际是工业专业控制计算机，也称工控机，可编程序控制器具有以下特点： 1、 具有很高的工作可靠性和抗干扰能力 2、 控制程序可变，具有很好的柔性 3、 程序简单，控制功能 丰富，使用方便 4、 扩充方便，组合灵 活，可构成各类控制系统 5、 设备体积小巧，维护方便，插件更换灵活 以上特点使得可编程序控制器，在设备电气控制系统中广泛应用。 根据气压系统的控制要求及电路原理图分析切割机的工作流程绘制控制流程图如图 5后根据绘制的控制流程图分配 I/O 地址、绘制 制 动控制梯形图，编写程序语句表。 I/O 地址分配、硬件接线图见附录 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 图 5制流程图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24 结 论 在黄桂琴老师的精 心指导下 从题目确定开始，经过查资料、调研、方案的提出及确定，再到完成总装图、部件图，直到最后结束论文，才使本次毕业设计最终圆满完成。 本次设计的题目是“ 料切割机的 设计”。 钨棒 切割机是针对铸铁在连续铸造过程中的切割而采用的一种专门的切割机。 加工过程主要由保温炉、 切割机和压断机组成，在工作过程中拉棒机能从保温炉中同时拉出两条铸铁棒。题目要求切割机在连续铸造过程中工作，并根据定长信号分别切割两条连续的铸铁棒，实现对 钨棒 的准确定长切割，切割后自动返回初始位置，其切口深度为 35由压断机进行压断。整 个切割过程都由自动控制实现。 此次设计的主要工作分为两大部分，第一部分为切割机的机械设计，其中主要包括砂轮片的选择、电机的选择、砂轮片传动方式的选择和优化、电机和砂轮的安装、各个气缸力的计算及其参数选择计算、滑动导轨的设计以及其他部分和整体结构的设计。最后完成总装图、部件图和零件图。第二部分为电气原理及控制部分的设计，主要包括气动控制原理图的设计、电气原理图的设计、配线图的设计、控制柜的设计及电路控制面板的设计。 铸棒线切割机结构简单，性能安全可靠，操作方便可行，很好的实现了其预定功能。由 制的气动随 动铸棒线切割机，由气缸驱动完成顺序切割动作过程。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。 与一般的切割机相比，这种切割机有以下优点： 一、实现了机械工程和自动控制的有效结合，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，实现了预定的买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 25 功能。 二、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。 三、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。 四、整个切割过程都由 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。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 26 谢 辞 在黄桂琴老师的指导下经过几个月时间的努力，我顺利完成了毕业设计的全部内容。通过这次设计，我对并对本专业有了更加深刻的认识和理解，同时学到了更多的关于机械方面的经验知识以及电气控制方面的相关知识，发现了自己的不足，知识欠缺。此次毕业设计是对我大学四年学习的归纳和总结，对我今后的学习和工作有重要的指导意义和实践意义。 当 然我之所以顺利完成毕业设计主要因为指导老师的屡不厌烦的教导。我将特别感谢我的导师，她治学严谨，知识渊博，经验丰富，不但给我悉心指导，还带领我参观调研，使我更加体会到了一个令人尊敬的老师对学生无微不至的关怀，也赋予了我进一步努力、不断进取的热情。 请许我再次向我的导师表示诚挚的谢意，感谢各位老师批评扶正。并祝各位老师身体健康，工作顺利！ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 27 参考文献 1 徐 灏 . 机械设计手册 . 北京：机械工业出版社， 1991 2 E, of 1980 3 蔡春源 . 简明机械零件手册 . 北京：冶金工业出版社， 4 王德玺，裴垠欣 . 机械设计 . 北京