轻型数控等离子切割机总体设计及执行机构设计（全套含CAD图纸）

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 毕 业 设 计 中 文 摘 要 目前 ,我国金属加工行业使用的数控切割机是以火焰和普通等离子切割机为主 ,但纯火焰切割 ,已不能适应现代生产的需要 ,而目前市场需求的数控切割机多为数控等离子切割机 ,该类切割机可满足不同材料、不同厚度的金属板材的下料以及金属零件的加工的需要 ,因此需求量将会越来越大。 根据轻型数控等离子切割机的工艺特点和其对系统自动化控制功能的技术要求，本方案从设计思路的提出到产品成型，都严格按照正规机械设计规程进行，所有外购部件的选用都有依有据，所有自制零件都符合设计标准。针对具体问题进行详细分析 ，并作出了较完善的解决措施。 电控方面，本设备采用了时下流行的工控机 +运动控制器解决方案，通过简单的驳接，可以完成数个伺服单元的动作控制。突出了现代工业控制的先进性。 关键词 数控等离子切割机 悬臂 工控机 自动控制 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 毕 业 设 计 外 文 摘 要 of NC t of NC s of NC of NC NC of to of so to NC of to in of by of in to a of of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 全套图纸加 Q 401339828 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 目 录 1 引言 1 2 总体方案设计 1 要技术参数及要求 2 体布局设计 2 3 主要机械结构详细设计 4 动导轨 5 向驱动装置设计 7 轮齿条校核 计算 10 向进给伺服系统的确定 12 向梯形丝杆螺母传动副的校核计算 15 梁的设计 17 床平衡分析计算 20 炬防碰撞装置 21 位装置 23 撑件 23 4 等离子电源和割炬 24 5 数控系统设计 24 控系统方案的分析与确定 25 机数控系统的 硬件设计 26 控系统软件设计 31 件加工程序设计 33 动编程及排料软件设计 35 6 等离子切割设计附加说明及切割质量分析 36 加说明 36 离子切割质量 36 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 用等离子系统时需注意事项 38 7 设备维护与保养 39 直线导轨的维护与保养 39 常维护措施 39 8 设备故障分析 40 结束语 41 致谢 43 参考文献 44 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 1 引言 1 1 设计目的 本课题来源于中、小批量生产的实际需求，为用户提供能够满足数控等离子切割工艺要求，经济、适用的高性能、轻型数控等离子切割机， 本设计将依据这些要求进行。任务是完成轻型数控等离子切割的总体设计及执行机构设计工作。 本设计可以达到以下目的： 综合运用所学专业基础知识和先进的机电一体化专业技术，设计轻型数控等离子切割机。该题目是实际应用题目 ，通过毕业设计过程使学生得到较全面的基本工程训练。 1) 综合运用所学专业基础知识和先进的机电一体化专业技术，完成轻型数控等离子切割机的部分设计 ； 2) 了解当前等离子切割技术的应用情况及其发展方向； 3) 通过设计提高工程能力， 为适应社会对设计人才的需求打下良好基础。 1 2 设计方法 1）机械设计是一门理论联系实践，实践为主的学问，所以在设计过程中，要本着一切从实际出发的原则，尽可能考虑到设备在实际生产中遇到的问题，以及设备的零部件在制造中遇到的问题。还要考虑部件与部件之间的关系，有无干涉等，综合这些 ，才能设计出一个比较完善的总体方案。 2） 回顾以往所学理论知识，对设备的某些重要零部件进行必要的性能校核。一套设备能否正常运行，以及使用寿命的长短，都和零部件的强度有重要的关系，只有进行了精细的验算后才能保证产品的万无一失。 3）结合自动控制理论，为本设备选择控制系统。 2 总体方案设计 2 1 主要技术参数及要求 所设计设备用于有色金属、黑色金属、不锈钢板材切割，切割厚度 2 毫米 40毫米，切割轨迹为由直线圆弧组成的任何平面图形。切割能源采用等离子技术实现。设备具有买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 轻便型、经济型的特点，适合于单件小批 生产的场合。设备由移动装置、数控装置、割炬装置、等离子切割装置等组成。设计要求： 布局：机身移动式单臂布局； 切割尺寸范围： 4000 割炬数目： 1 ，割炬可倾斜； 进给轴数： 3 联动轴数： 2（ X， Y）； 最小编程单位： 程序代码：国际标准数控码； 切缝宽度补偿功能， 运行速度 :空行速度 6000割速度： 3500 2 2 总体布局设计 总体布局的分析与确定 轻型数控等离子切割机是集机、电、气 (等离子 )、光 为一体的数控机械加工设备，采用传统而又经济的下料方法，广泛应用于机械制造领域。该设备改善了加工质量，能够加工复杂形状的工件，适应性强。 本次要求设计的切割机为轻型数控等离子切割机，要求设备具有轻便、经济的特点，适合于单件小批生产的场合。设备由移动装置、数控装置、割炬装置、等离子切割装置等组成（可参考图 1）。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 图 1 等离子切割机实物图 其总体布 局的基本原则和要求如下： 1) 功能合理。以实现功能要求为最基本原则，保证各分功能既易于实现又便于实现总功能。 2) 保证工艺过程的连续和流畅。 3) 保证设计精度，刚度以及抗振性的要求。 4) 操作、维修、调整方便。 5) 机构紧凑，层次分明，比例协调，造型美观。 数控切割机机械系统主要由割炬小车、横梁、行走车和导轨等部分组成。 机械系统的主要作用是支持 1 把等离子割炬完成 X Y 平面的联动，并自动控制升降以调节割嘴和钢板间的距离。 传动方式的确定 传动的主要任务是完成动力机和工作机之 间的能量传递，此外还具有能量分配、转速改变和运动形式变换（如转动变直动）以及转矩或力的改变等功能。传动件是机器的重要组成部分，也是影响机器性能质量的核心因素。所以选择时就要充分利用其优点、买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 避开缺点。 选择机械传动可考虑得因素很多，但主要可从以下几方面考虑： 1) 从技术方面考虑：效率是机械传动的一个重要指标。一般认为，齿轮传动的效率最高。所以从节省能源的角度考虑，对于长期或连续、大功率的使用场合，应当首选齿轮传动。普通蜗杆传动通常效率较低，一般只宜用于中、小功率和不经常使用的场合。从承载能力方面考虑，普通齿 轮传动的适应范围广，传递功率几乎不受限制。摩擦传动由于自身工作的特点，其承载能力的提高受到限制，通常也只用于中、小功率场合。 2) 从每种传动的特点考虑：各种传动都具有其优点，选择的出发点是要充分利用其优点、避开缺点。例如：摩擦传动不能保证准确的传动比，故其只宜用于对传动比无严格要求的场合。但是，过载时打滑对于机械系统往往具有安全保护作用。其次，摩擦传动会产生静电，对于易燃易爆环境可能危及安全。链传动、齿轮传动、蜗杆传动等可用于高温、潮湿、粉尘等恶劣工作环境。带传动、蜗杆传动工作平稳、噪声小。尤其带传动还具 有缓冲、吸振特点，故适用于要求传动平稳、噪声低场合。螺旋传动和蜗杆传动可用于反行程有自锁要求的场合。 3) 从系统内传动布置的合理性、成本等方面考虑：系统内传动布置应尽可能做到简单、紧凑并努力达到总体协调。其次，应考虑制造成本和运行费用等。 考虑到上述的诸多因素，该设计的等离子切割机的传动采用齿轮齿条传动，以达到传动效率高，保证正确的传动比，造价低等结构和经济性能的要求，最重要的是，等离子切割机的纵向移动装置要保持一个平稳，恒定的速度，用齿轮齿条机构实现起来比较容易。 3 主要机械结构详细设计 为实现上述 作用 ,同时便于加工、控制及安装调试 ,该数控等离子切割机采用悬臂式结构，机床的纵向移动装置在两条平行直线导轨上，通过 生前后移动，形成 Y 坐标轴方向运动；横向移动装置受 成 样 , 对于割炬而言 , 其运动为纵向和横向的复合运动 , 所以可以在水平面内完成任意平面曲线的运动。 X 、 Y 两方向的进给伺服系统均采用以步进电机作为动力驱动的开环控制。为完成割炬的运动 , 需要将纵向驱动电机和横买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 向驱动电机的旋转运动变为行走车和横梁上割炬小车的直线运动 , 为此 , 我们选择了齿轮 齿条传动方式来实现。割炬的提升与下降由电机控制 , 采用丝杠螺母传动形式。机床的整体结构设计如图 2所示。 图 2 轻型数控等离子切割机总体布局图 3 1 运动导轨 导轨的功用是导向和承受载荷，为保证导轨副的导向精度、精度保持性、低速运动平稳性和结构工艺性好等要求。该机采用单边驱动，两条纵向导轨分为主动导轨和副导轨。主动（驱动）导轨选用了带齿条的 图 3，图 4），纵向副（从动）导轨选用 图 5），该型导轨有以下特点： 1）成本低 是在 用的 道上设置了齿条，由于 道（直线导向）和齿条（驱动）成为一体，减去了齿条安装面的加工，使驱动机构的设计 安装变得容易，使成本大幅度地降低。 2）设计简单化 以小齿轮每转一圈的移动量作为整数，与步进电机或伺服电机相配时，每 1脉冲的移动量之计算变得很简单。 3) 行程随意 因在 道端面进行了加工，将标准长度接续起来可应付长行程的要求。 4) 高耐久性 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 因确保了齿条的齿宽与 使用了高级钢，对齿面进行了热处理，因此具有良好的耐久性。 5）受载荷能力强 徑向以及橫向所作用的任何負荷。而且可以承受 3个方向的力矩。 图 3 图 4 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 图 5 在横向（ 选择 安装时，让 块的上表面有点倾斜，通过拧紧安装螺栓就 能使间隙消除，并能给予适当的预紧，以便于安装和调整，如图 6所示。导轨安装时既要保证每列导轨的直线度和水平度还要保证两列导轨的中心距和相互水平两列纵向导轨的中心距与横向跨度一致。 图 6 导轨滑块安装图例 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 3 2 纵向驱动装置设计 纵向移动装置采用箱式结构焊接制成，主动导轨上的行走车内部安装有驱动电机，驱动电机选择步进电机。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，它作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一 , 广泛应用在各种自动化控制系统中。伺服 系统中常用的步进电机有快速步进电机和功率步进电机。快速步进电机的输出转距一般为：以用来控制小型的数控装置。功率步进电机的输出转距一般为：5以直接用来驱动大型的数控装置。此外，按励磁相数可分为三相、四相、五相、六相等。相数越多步距角越小，但结构也越复杂。在本次设计中步进电机作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差 (精度为 100%)的特点，采用开环控制系统。该控制系统具有结构简单、维修方便、价格低等优点。在选择步进电机时，首先要确定步进电机的类型。 齿条具 有加工容易、寿命长、传动精度高等特点，所以本机纵横向运动均采用齿轮齿轮如表 1。 表 1 齿条用小齿轮选型表 初选纵向主导轨为 5，该导轨齿形参数为模数 m = 与之相应啮合小齿轮型号为 形参数为模数 m = 齿数 z=20。 减速器选效率高、体积小的精密行星齿轮减速器，减速比为 20。 X， Y 向传动电买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 机都选易于控制、精度较高的步进电机，电机型号为 110其主要参数步 距角 最大静转矩为 80 kg/运行方式为三相六拍。保持转矩 8( N. m) ,转子惯量 。 0炬纵横向步进电机的负荷是不同的，纵向电机负荷大，其最大静转矩 T1近似计算为： (式 1) 式中 w 切割机总重量（ 纵向导轨滑动静摩擦系数； d 啮合齿 轮直径 ( i 减速比。 将 w=1000 =d=8.2 i=20，代入式 (1)中，计算得 T=2.9 kg/T 32 kg/40%的电机最大静转矩 )，这说明电机选择是合理的。 机械部分均选用标准件可降低设备成本 ， 但使得该运动执行机构的实际脉冲当量1为： (式 2) 其中 m 啮合齿轮模数； z 啮 合齿轮齿数； 进电机步距角； i 减速器减速比。 代入各数据计算可得 =20 360 20） 与机床数控系统中所提供的脉冲当量为 有一定的误差。 经过实验证实，这一误差将使得切割时程序设定距离与割炬实际行走距离有 +1%的误差，因此可通过引入一编程距离进行修正。 机床进给速度 V=60f mm/ 为了维修方便，也选用了同样型号的步进电机应用在其他的运动方向驱动单元上。步进电机型号参数表见表 2。 表 2 步进 电机型号参数表 型号 相数 步距角 保持转矩 转动惯量 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 110 720进电机的转速由驱动器和数控系统软件来实现操作的准确性。步进电机及其配套的驱动电源是决定其性能的有机整体，驱动电源包括频率可变的信号源、脉冲分配器（或称环行分配器）、脉冲放大器（或称功率放大器）。由于同一台步进电机配以不同的驱动电源将呈现不同的性能。在选用电动机是最好同时选用同一厂家生产的配套或指定的驱动电源。故在这里选用由北京和利时三相混合式步进电动机细分驱 动器 在计算机控制的步进电动机驱动系统中，通常采用软件的方法实现环形脉冲分配。运动控制器与步进电动机驱动电路接口电路中的三个引脚经过光电隔离 /功率放大后，分别与电动机的 A、 B、 采用三相六拍方式时，电动机正转的通常顺序为动机反转的顺序为 脉冲分配器输出的电流很小，必需经过功率放大。过去常采用高低压驱动电源，现在则多采用恒流斩波和调频调压等形式的驱动电源。在微机系统中经常采用并行控制来控制步进电动机各相驱动电路 。 控制步进电动机的运行速度，实际上就是控制系统发出脉冲的频率或者换相的周期。系统可以通过软件延时 (调用延时子程序 )和定时器方法 (设置定时时间常数 )两种方法确定脉冲的周期（频率）。 在微处理器系统中，专门安排一个输出寄存器作为步进电动机的控制寄存器（一般只用这个寄存器中的若干位），步进电动机的每一相绕组都与这个寄存器中的某一指定位相对应。寄存器中这一位为“ 1”，对应着相应绕组的通电状态；这一位为“ 0”，对应着相应绕组的断电状态。微处理器按照程序中规定的顺序，循环地向寄存器中写入各控制宇节，从而使步进电动机的 绕组按固定的规律，循环地通电或断电，使步进电动机向某一方向转动。 3 3 齿轮齿条校核 如前所述，本设备 X、 Y 轴传动方式均为齿轮齿条，均采用日本 列产品，小齿轮型号为 体参数：模数 m = 距 =6,齿数 z=20，分度圆直径 d=39。齿条型号为 5数 m=宽 b=面将对所选型号小齿轮和齿条组合时的强度进行相关校核计算。 1）计算小齿轮负荷时的最大推力。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 2）将小齿轮的容许传递力（表 3）除以过负荷系数（表 4）。 3） 将在 1算出的小齿轮负荷时的最大推力与在 2算出的小齿轮的容许传递力进行比较，确认最大负荷推力等于或小于容许传递力。 表 3 容许传递力 表 4 过负荷系数 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 因为纵向导轨推力最大，下面只对纵向导轨的齿轮齿条进行强度校核： 在有均等负荷的水平搬运装置中使用 时（外部负荷为零）。 条件： 试算型号（小齿轮） 工作台工件）质量 m =1000度 v = s 加減速时间 算： 1. 算出最大推力 算出加減速时的推力 m . v/ . 小齿轮的容许传递力 容许传递力（参照表 3） /过负荷系数（参照表 4） =. 最大推力与小齿轮的容许传递力的比较 此，判断试算型号可以使用。 3 4 Z 向进给伺服系统的确定 为计算方便， Z 向进给部分仍然采用纵横向移动装置使用的步进电机：金坛四海110 机械结构参数： 速度 10 m/文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 滑动部分质量 M= 2 杠长度 0.2 m 丝杠直 径 m 丝杠导程 m 连轴器质量 轴器直径 m 摩擦系数 = 动距离 L= 0.2 m 机械效率 = 位时间 t= 3 s 加减速时间比 A= 25% 外力 0 N 移动方向与水平轴夹角 a = 90 其他常数 G= 9.8 m/s 杠密度 = 7900 kg/ 7 加速度曲线 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 图 8 受力图 1)速度曲线（如图 7） 加速时间 t*A =s 2)电机转速 B = 1000 )负荷转矩计算（如图 8） 轴向负载 F = = 载转矩 = m 4)克服惯量的加速转矩计算（也称做：启动转矩） 直线运动平 台与负载惯量 = 珠丝杠惯量 = (s in c o s )AF m g a a 2()2432 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 连轴器惯量 = 负荷惯量 B+ = 据计算，初步确定电机型号 110电机惯量 = 动转矩 = m 安全系数 S = 2 5)必须转矩 必须转矩 (S)*S = )电机选择 根据计算，该电机型号满足要求。 7)负荷与电机惯量比 惯量比 )负荷与减速机惯量比 当负荷与电机惯量比 5时 ,不需采用减速装置，来提高惯量匹配。 9）脉冲当量计算 360a 。传动比 i = 1,丝杆导程 t = 10以 = （ 60） 1 10 5 Z 向梯形丝杠螺母传动副的校核计算 1）丝杠螺母的选择： 本次设计所用螺母丝杠要求有自锁功能并精度要求不高因此选择梯形 滑动丝杠 即可。 丝杠的参数： d=24 P=8 牙顶间隙； 2 2 0 . 5d d Z d P 20 外螺纹中经 218 )60 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 5 外螺纹小径； 本设备所选丝杠螺母为滑动丝杠螺母，由于其为传力螺旋 ，其主要失效形式是螺旋表面的磨损、螺杆的拉断或受压是失稳或剪断，螺纹牙根部的剪断和弯断，设计时常以耐磨性计算和强度计算确定螺旋传动的主要尺寸。 丝杠及丝杠螺母的校核计算： 相关设备的重量：约为 2杠长度为 200 丝杠导程： 10动速度为 300mm/）耐磨性的核算 螺纹工作面上单位压力 接影响丝杠的速度。应限制工作面上的单位压力，以确保丝杠的耐磨性。 根据机床设计手册得 式中 F 丝杠所受最大轴向力（ N） ， 螺母长径比， = p 许用单位压力（ , 其中 0N,梯形螺纹 =p的值由机床设计手册表 p=20 所以 p= F /( )=Pa p p 顾满足耐磨性的要求。 3）强度的核算 丝杠压应力的计算公式为： )( 式中 A 丝杠内径的截面积（ 2， 1d 丝杠的内径（ 丝杠的传动功率，见机床设计手册式 文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 许用拉压应力由于螺纹所引起的应力集中系数不能精确确定，因此取 = 3，为材料的屈服点（ 2。 由机床设计手册式 = f查机床设计手册表 纹升角 030 带入数据得 = = = =以强度足够。 4）稳定性的核算 当丝杠的长径比较大（一般大于 10），且承受轴向压力时，丝杠有发生纵向弯曲的危险，因此，需进行稳定性核算。 根据机床设计手册得 4123400 式中 丝杠支撑系数（见机床设计手册表 L 为距离； 所 以400 (15)/200=于轴向力 50综上所述：选择的丝杠螺母传动完全符合要求。 3 6 横梁的设计 横梁是切割机的关键部件 ,它的作用是联结纵向行走机架并安装割炬小车实现横向运动。设计中要充分考虑横梁的强度、刚度和工艺性 , 要对横梁的强度及刚度进行校核。 通常选取悬臂梁的侧面形式有矩形和梯形 ,而在其根部与墙壁或肋骨连接通常是采用三角肘板或圆弧肘板来过渡。在 此选择侧面为梯形的悬臂梁进行推导计算。 2 1）横梁结构尺寸的设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 图 9 在 （式 3） 以常用的 形悬臂梁为例 图 10 （式 4） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 式中 : 度。 根据弹性力学的数学模型 (见图 10左 )可推出悬臂梁在 （式 5） 根据（式 4） ,通常悬臂梁的 因此可认为 即对（式 5）的 (式 6) 故对于悬臂梁侧面为梯形来说 ,是随着 即剖面最大的应力发生在悬臂梁根部 (当 h0=悬臂梁侧面为矩形 )。 材料选用 取 4500050h=140b=6 0500608280 割炬小车总重 P=200N ，悬臂梁根部的腹板高度 902）横梁的校核 查文献得：材料的极限强度 b = 441 M 全系数 n= 2. 5。许用应力 = b/n = 176. 4M 性模量 E=90. 6M 梁的许用挠度 割炬小车在横梁的最右端时弯矩最大，受力图如下， P=200N 受力图 弯矩 图 M 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 图 11 根据（ 3）计算得横梁上最大弯矩 M=P 00N 90据（ 4）计算得 （ 2 10 (10 +10 )m = 据（ 5）计算得最大应力 =（ 2 200 (10 a = 则所设计的横梁满足抗弯曲应力要求。 下面校核梁的挠度，查手册， 知道梁的许用挠度为 ( 0 . 0 0 1 0 . 0 0 5 ) 即为： f=(查文献有相应挠度计算公式为： 38I 代入相应数据可以计算结果为： 挠度也在安全范围之内。 因横梁为焊接结构，则须校核横梁焊接面的强度。悬臂梁受力剪力、弯矩图如图 11所示。割炬小车行走在最右端时力 Q=200( N)。横梁结构的截面如图 10 所示，由于材料板的厚度远小于板的宽度，故可认为板上的剪应力大致均匀分布，采用近似公 式： 6200 0 . 0 3 ( )7 4 2 4 1 0 则对上板厚 8单位长度 (1 m)焊缝必须传递的力为 10） 8 1（ 10） =N） 不会对横梁造成很重大的影响，因此横梁的截面设计满足要求。 3 7 机床平衡分析计算 机床受最大倾覆力时如下图所示，两纵向导轨支撑力分别为 控操作箱受剪力图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 重力为 向支撑座自身重力为 梁重 炬重力为 经过计算 00N， 000N ， 000N， 00N 以 原点，设机床重心离原点的距离为 x,则 F 1 2 ( 7 3 3 . 5 ) 3 ( 2 2 1 7 ) 4 ( 3 2 9 7 ) 0x F x F x F x 代入数值得 x =而 1的距离为 1107即机床重心在两导轨之间，所以当割炬小车在横梁最右端时不会产生倾覆力矩。因此符合机床设计要求。 3 8 割炬防碰撞装置 数控等离子切割机在切割过程中的切割速度较快，一般达 1500mm/此在切割过程中，难免避免发生各种意外情况，如切割钢板发生变形翘立，数控系统失控或操作失误， 从而使等离子割炬撞到外物或钢板，但此时切割机仍按预先设置的状态工作，严重时将导致等离子割炬损坏。 目前数控等离子切割机的割炬保护装置大部分是靠气压来进行保护的，它们都是利用割炬受到外力后的泄压，使割炬偏离工件一定距离来达到保护割炬的目的。 本文用的是一种结构简单，操作方便，制造成本低的数控等离子切割机的割炬保护装置，原理如下： 通过螺钉固定设置在固定板上表面的固定座，在固定板和固定座的前端部相互对应的开设有现状，位置均相同的 固定座的上表面具备圆形凹凸台阶，在活动座的下表面具备能与所述凹凸台阶 相嵌合的凹凸台阶，通过凹凸台阶的嵌合实现固定座与活动座之间的定心。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 嵌设在固定座内并且上表面与固定座的上表面相共面的 4个磁性体，该 4个磁性体分为两组，对称地设置在固定座的左右两端，磁性体的安装数量由切割机的工作状态决定，在固定座上最好事先预留多个用于容纳磁性体的安装孔。 通过紧定螺钉嵌设在固定座的后侧的电感式传感器，改传感器的上表面略低于固定座的上表面，且在传感器外套有绝缘套，使其与固定座之间相互绝缘。 在活动座的中央部开设有通孔，在割炬的上端部外侧套有能紧密嵌入该通孔内的绝缘套。安装时通过螺钉将割炬固定在 活动座的通孔内，同时割炬穿过固定座及固定板的令活动座的下表面与固定座的上表面相贴合。此时，由于磁性体的磁性作用，将活动座限制在固定位置上。 工作时，当割炬到达切割表面时起弧开始切割工作。若在切割过程中钢板变形发生翘立，或由于系统的失误或操作等原因而发生意外，令割炬撞到钢板或外物，则活动座克服磁性体的磁力发生偏转。传感器用于感应活动座的偏转程度，当活动座的偏转超出预设的容许范围时，传感器向切割机的控制系统发出电信号，使切割机急停，割炬上升，实现对割炬的保护，如图 12所示。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 图 12 割炬 防碰撞装置 3 9 限位装置 限位装置设计主要是对纵向行走机架和横向移动割炬小车做极限行程限制， 以防止切割小车冲出横梁两端而造成损坏， 采用现有成熟的元件便可实现功能要求。 3 10 支撑件 支撑件是支承机床其它零部件的基础构件，如导轨、拖板、工作台床身、底座及支架等。支撑件既要承受其它零部件的重量和工作载荷，又起保证各零部件的相对位置的基准作用。它们的特点是结构复杂、尺寸大、加工面的几何精度和位置精度要求高 振性、较小的热变形、稳定性和工艺性要好，成本低。支撑件的结构设计主要是解决好 刚度问题。因此要正确选择其截面形状和尺寸，合理布置隔板和加强筋，并注意它们之间的连接刚度和安装精度。 拖板的主要作用是用来放置工件，以使被切割板与地面隔离。由于切割时有火花飞溅到拖板上，故要求拖板需要耐高温性能、另外耐磨性要好，可选用 45型材。 4 等离子电源和割炬 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 本次设计选用美国海宝 3。 1） 输入电源要求： (+/- 10%) 200/208 350 149/144 240 360 124 400 350 75 440 60 68 480 360 62 600 360 50 输出功率（暂载率）： 100% 45.5 40 C 2） 等离子气体形式 氧气，氮气，空气 气体质量 干净，干燥，无油 氧气： 压力 纯度 流量 4250升 /小时 氮气： 压力 纯度 流量 7080升 /小时 空气： 压力 纯度 流量 7080升 /小时 3）等离子电源冷却用内部循环水配比： 在发运电源时，冷却液箱中没有任何冷却液。推荐使用丙二醇（ 30），去离子水（ 和 并三唑的混合液。这种混合液的抗结冰温度为 +10F(含有防腐剂（苯并三唑），以保护冷却液回路中的铜表面。在冷却液混合液中，必须使用经过净化的水，以防止割炬冷却液系统材蚀。 5 数控系统设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 5 1 数控系统方案的分析与确定 相关控制技术 该设计的轻型数控火焰切割机要想实现其要求的控制功能可以采取单片机控制、控机控制等多种手段。 超小型化的单片微型计算机，简称单片机，它是随着微电子技术与超大规模集成技术的发展诞生的。它是将 储器、串行 /并行 I/O 口、定时 /计数器，甚至 A/D 转换器、脉宽调制器、图形控制器等功能部件全部集成在一块大规模集成电路芯片上，构成一个完整的具有相当控制功能的微控制器 4。 单片机的应用软件可以采用面向机器的汇编语言，但这需要较深的计算机软硬件 知识。由于单片机具有体积小、功耗低、性能可靠、价格低廉、功能扩展容易、使用方便灵活、易于产品化等诸多优点，特别是强大的面向控制的能力，使它在工业控制、智能仪表、家用电器、机器人、军事装置等方面得到了极为广泛的应用。 8 位单片机因其品种多、功能强、价格廉，目前仍然是单片机系列的主流机种。 而 80 年代发展起来的新一代工业控制装置，它是集自动控制、计算机和通信技术于一体的产物，因为 有应用灵活、 扩展性好；操作方便；标准化的硬件和软件设计、 通用性强；完善的监视和诊断功能；控制功能强；可适应恶劣的工业应用环境；体积小、重量轻、性价比高、省电等特点，所以，它的应用几乎覆盖了所有工业企业，既能改造传统机械产品成为机电一体化的新产品，又适用于生产过程控制，实现工业生产的优质、高产与降低成本 5。 对于工控机从 20世纪 60年代初开始，经历了从晶体管工控机到中小规模集成电路工控机，以及今天大规模集成电路工控机。工控机及系统包含了工业自动化技术、计算机技术、软件技术、网络通信技术和系统集成技术与一体的现代科学技术，涉及的面十分广泛。由于工控 机具有可靠性高、实时性好、环境适应性强、过程输入和输出配套较好，系统的扩充性能好等优点，广泛应用