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FRP工作台T形槽切割机的设计【4张CAD图纸和说明书】

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关键词：: frp 工作台切割机设计 cad 图纸以及说明书仿单

资源描述：

摘要
切割机分为火焰切割机、等离子切割机、激光切割机、水切割等。激光切割机的效率最快，切割精度最高，切割厚度一般较小。等离子切割机切割速度也很快，切割面有一定的斜度。火焰切割机针则是对于厚度较大的碳钢材质。水切割，又称水刀切割，是一种利用高压水流切割的机器。在电脑的控制下能任意雕琢工件，而且受材料质地影响小。
自动切割相对手动和半自动切割方式来说，可有效地提高板材切割的效率、切割质量，减轻操作者的劳动强度。目前在我国的一些中小企业甚至在一些大型企业中使用手工切割和半自动切割方式还较为普遍。
本文针对工厂的实际生产需求，提出了设计题目。设计出符合要求的板材切割机，并对机床的机械系统、气动系统、控制系统等方面进行了全面设计。
机械系统设计中，本文首先设计出加工过程中所需要的皮带型号、动力部分、导轨、机械滑台等。此外，文中也对工件加工中所需的刀具以及工作台进行了简单的设计。
气动系统设计中，本文先对加工过程中所需的压力及杠杆原理进行综合利用，并以此为基础，计算出此设计中所需要的气缸的缸径，并选择出适合要求的气缸型号。
最后，希望此次设计的板材切割机能满足预期的设计要求，并能在实际应用中取得良好的效果。

关键词：切割，机械系统，气动系统，控制系统

Abstract
Cutting machine, plasma cutting machine is divided into flame, laser cutting machine, water cut, etc. Laser cutting machine for efficiency is highest, the fastest, precision cut thickness general lesser. Plasma cutting machine cutting speed is quick, cutting surface has certain Angle. Flame cutting carbon based on the qualitative thick.Water cut, also known as water knife cutting, is a kind of using high pressure water cutting machine. Under the control of the computer can carve any artifact, but also affected by the material quality little .
Automatic cutting relative to manual and semi-automatic cutting way, can effectively improve the efficiency of plate cutting, cutting quality, reduce the labor intensity of operators. At present, some small and medium-sized enterprises in our country and even in some big companies using manual cutting and semi-automatic cutting way is also more common.
Based on the actual production factory, puts forward the design demand topic. Designed to meet the requirements of sheet metal, and the mechanical system of machine tools, pneumatic system and control system of the overall design etc.
Among the Mechanical system designing, this paper first designed the processing belt model, dynamic part of the process need, guide rail, mechanical sliding table and so on. In addition, the article also required in the processing of cutting tools and the workbench has carried on the simple designed.
Pneumatic system design, this paper first needed to process the pressure and the lever principle for comprehensive utilization, and based on this, the design is calculated in the cylinder cylinder diamethe needs, and choose the suitable requirements of cylinder type.
Finally, I hope this design sheet cutting function meets the design requirements and expectations in application of good effect.、

Keywords: cutting and mechanical system, pneumatic system, control system

目录
摘要 III
Abstract IV
目录 V
1 绪论 1
1.1本课题的研究内容和意义 1
1.2国内外的发展概况 1
1.3本课题应达到的要求 2
2 切割部分的选取及设计 3
2.1 切屑工具的选取 3
2.2 电机的选取 3
2.3 同步齿形带传动设计 3
2.4 气缸的选择 5
    2.4.1 气动系统的设计 5
     2.4.2 设计依据和装置的工作要求 6
    2.4.3 气动元件及配管尺寸的确定 7
3 运动部分设计 10
3.1 滚珠丝杠的计算与选用 10
    3.1.1 丝杠的计算选择 11
3.2 轴承的选择 13
    3.2.1 轴承的校核计算 14
    3.2.2 轴承的润滑及密封 16
3.3 直线导轨的选择计算 17
    3.3.1 选定条件 17
    3.3.2 选择方式 17
3.4 轴的结构设计 18
4 零部件的结构作用 20
    4.1 直线导轨的作用 20
    4.2 连接组件的结构设计 22
    4.3 小滑台的结构设计 23
5 T形槽加工工艺 20
5.1 刀具材料 24
5.2 刀具选择 24
5.3 加工工艺安排 25
5.3.1 开直槽 25
5.3.2 加工T型槽 25

6 结论与展望 27
6.1结论 27
6.2不足之处及未来展望 27
致谢 29
参考文献 30

1 绪论
1.1本课题的研究内容和意义
本次毕业设计要求设计一种由电动机传动，以及气压系统固定夹紧的切割机，实现FRP工作台T行槽的切割，原理方案的功能实现，总体方案的设计，结构形式，结构参数，工作参数的设计。研究内容如下：
(1) 阅读外文资料，并翻译外文文献5000字左右，语句要求通顺、流畅、准确；
(2) 根据加工产品上T形槽的具体结构和加工要求，拟定分析设备设计方案；
(3) 运用三维软件进行三维的造型设计和三维装配；
(4) 绘制设备总装图和关键零部件二维工程图；
(5) 编写设计说明书，符合本科论文的格式要求，语言简洁、流畅、层次分明；
随着科技和经济的快速发展，社会对自动化设备的需求越来越大，FRP板的切割也不例外，它要求其实现的速度快，功能多，多方位切割，切割有力度，为此，FRP板材切割机也就被研发出来了。FRP--(Fiberglass-Reinforced Plastics )纤维增强复合塑料是由增强纤维和基体两者共同组成。纤维（或称晶须），它的直径很小，一般都在10μm以下，缺陷较少而且较小，断裂应变约在千分之三十以内，是一种脆性材料，容易断裂、损伤和腐蚀。基体相对于纤维来说，模量、强度都要低很多，但其可以经受住较大的应变，往往具有较好的粘弹性和弹塑性，是一种韧性材料。所以FRP有如下特性：高强、耐腐蚀性能好、轻质、电性能好、可设计性好、工艺性优良、热性能良好。。。
本课题以设计为主线，设计一台切割机，用于在FRP工作台上加工T形槽。通过本设计不仅可以解决实际生产加工问题，而且可以了解产品设计过程，锻炼工程设计和解决实际问题的能力，为产品设计打下良好的基础。
1.2国内外的发展概况
现今为止，机电一体化产品已经广泛应用于各种加工业中。切割技术也有了突飞猛进的发展。随着科技和经济的快速发展，社会对自动化设备的需求越来越大，FRP板的切割也不例外，它要求其实现的速度快，功能多，多方位切割，切割有力度，为此，FRP板材切割机也就被研发出来了。
FRP工作台T形槽切割机是一种专用设备，可以提高生产效率，切割精度比较高，使用轻巧简便，成本低廉。在能满足精度要求的前提下，不失为一种好的选择，应用前景良好。设计方案有待完善，软件应用的熟练程度需要加强，刀具旋转精度与丝杠间隙的精度尚需进一步分析提高。
整个结构过程都是由PLC控制的，其结构简单合理，设备性能良好，使用寿命长，安全系数高等特点，满足了大批量自动化的生产要求。
1.3本课题应达到的要求
以电动机为动力源，结构紧凑，制造方便。割据角可调节，以适应要求形状的T形槽的加工。刀轮更换方便，刀具可自行润滑，加上传动装置可自动运行及停止功能。该切割机具有手动和半自动相结合的特点，操作简便，灵活，运转平稳，从而使降低劳动强度，提高生产效率。完成设备的机械部分、气动部分、电气部分的设计及相关计算，绘制好机械部分设计的CAD三维图和主要二维图纸。
本次设计要求是在下图工作板上切割T型槽。

图1.1 工作板

2 切割部分的选取及设计
2.1 切屑工具的选取
由于要切出T型槽，如何选择刀具是至关重要的,根据材料特性和加工要求的工作台，可以选择两种类型的刀具进行处理：一个用于立式铣刀、直槽加工,可以选为钨钢刀具材料，另一个为T形槽铣刀，根据要求加工,选择T形槽高速钢工具，但这种工具很容易损坏，难以提高处理速度，延长刀具寿命，提高加工效率，刀具材料可以转换通用高速钢粉末冶金高速钢取代，为了改善排屑性能，可适当减少齿数，可增大容屑空间。
2.2 电机的选取
根据刀具的要求，先选用较常用的Y系列三相异步电动机这是由于安装尺寸Y系列三相异步电动机和电力水平与国外先进的同类型产品的并驾齐驱,因此具有良好的国外同类产品之间的兼容性，引进设备替换及供配套出口，选取功率为3Kw，满载时的转速为2840r/min.额定电流6.3A，功率因数0.87，效率为82%，额定转矩为32N㎡。

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内容简介：: 编号无锡太湖学院毕业设计（论文）相关资料题目：作台 T 形槽切割机的设计信机系机械工程及自动化专业学号： 0923207 学生姓名：施娟指导教师：唐正宁（职称：副教授）（职称：） 2013年 5月 25日目录一、毕业设计（论文）开题报告二、毕业设计（论文）外文资料翻译及原文三、学生 “毕业论文（论文）计划、进度、检查及落实表 ” 四、实习鉴定表无锡太湖学院毕业设计（论文）开题报告题目 : 作台 T 形槽切割机的设计信机系机械工程及自动化专业学号： 0923207 学生姓名：施娟指导教师：唐正宁（职称：副教授）（职称：） 2012年 11 月 29日课题来源料制作的司生产的医疗设备中的一个部件，根据使用要求，必须在加工 T 形槽。为此，需要设计相应的专用加工设备。本课题来源于企业实际生产，将所学知识与实践紧密结合。科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等）一，课题的科学意义随着科技和经济的快速发展，社会对自动化设备的需求越来越大，的切割也不例外，它要求其实现的功能多，速度快，切割有力度，多方位切割，为此，材切割机也就被研发出来了。纤维增强复合塑料由增强纤维和基体组成。纤维（或晶须）的直径很小，一般在 10m 以下，缺陷较少又较小，断裂应变约为千分之三十以内，是脆性材料，易损伤、断裂和受到腐蚀。基体相对于纤维来说，强度、模量都要低很多，但可以经受住大的应变，往往具有粘弹性和弹塑性，是韧性材料。故如下特性：轻质高强、耐腐蚀性能好、电性能好、热性能良好、可设计性好、工艺性优良。本课题以设计为主线，设计一台切割机，用于在作台上加工 T 形槽。通过本设计不仅可以解决实际生产加工问题，而且可以了解产品设计过程，锻炼工程设计和解决实际问题的能力，为产品设计打下良好的基础。二，研究概况，水平和发展趋势在机械加工过程中，板材切割常用方式有手工切割、半自动切割机切割及数控切割机切割。手工切割灵活方便，但手工切割质量差、尺寸误差大、材料浪费大、后续加工工作量大，同时劳动条件恶劣，生产效率低。半自动切割机中仿形切割机，切割工件的质量较好，由于其使用切割模具，不适合于单件、小批量和大工件切割。其它类型半自动切割机虽然降低了工人劳动强度，但其功能简单，只适合一些较规则形状的零件切割。数控切割相对手动和半自动切割方式来说，可有效地提高板材切割的效率、切割质量，减轻操作者的劳动强度。目前在我国的一些中小企业甚至在一些大型企业中使用手工切割和半自动切割方式还较为普遍。三，应用前景作台 T 形槽切割机是一种专用设备，可以提高生产效率，切割精度比较高，使用轻巧简便，成本低廉。在能满足精度要求的前提下，不失为一种好的选择，应用前景良好。研究内容设计一种由电动机传动，以及气压系统固定夹紧的切割机，实现作台 T 行槽的切割，原理方案的功能实现，总体方案的设计，结构形式，结构参数，工作参数的设计。研究内容如下：翻译与所学专业或课题相关的外文文献 5000 字左右，语句通顺、流畅、准确；形槽的具体结构和加工要求，拟定分析设备设计方案；维装配；维工程图； 6. 编写设计说明书，符合本科论文的格式要求，语言简洁、流畅、层次分明；毕业设计作为重要的学习实践环节，本人在设计工作中做到积极主动，严谨细致、灵活，使设计方案、工程图纸符合国家标准。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析各部分系统：电动机带动皮带轮，控制前后进程。气动系统进行固定。手动调节角度。确定动力问题后，采取先难后易的方法，先解决 T 型槽的角度如何改变，采用类似半圆仪的带有角度标志的半圆盘控制刀具的角度，使刀具可以小范围的转动，解决传动系统，电动机带动丝杠运转，丝杠上设计可以安装刀具装置，通过丝杠旋转运动，控制刀具的横向运动以电动机转速控制刀具运动速度。当材按正确位置放好后，采用杠杆原理与气动系统，使固定系统下移，将板材压紧在切割机底座上，从而实现板材固定。切割完成后，气压系统松动，释放压力即可。可行性分析：通过各主要部分系统的确定，主要问题可以解决。细节问题也可以方便的处理，总的来说，此方案的可行性没有问题。研究计划及预期成果 1. 搜集、阅读、整理相关文献资料，英文翻译，明确切割机的功能，预期达到的性能指标等。 2. 撰写开题报告。 3. 完成实训。 4. 总体结构设计。电动机的选择，参数确定，强度计算，刀具的材料和类型的选择，刀具和重要部件的有限元分析，优化设计，通过三维造型设计，进行三维装配。完成设计规定量的设计图纸。 5. 编写设计说明书。 6. 修改设计图纸，完成设计任务。预期成果：完成设备的机械部分、气动部分、电气部分的设计及相关计算，绘制好机械部分设计的维图和主要二维图纸。特色或创新之处以电动机为动力源，结构紧凑，制造方便。割据角可调节，以适应要求形状的 T 形槽的加工。刀夹自行润滑，刀轮更换方便，加上传动装置，自动运行停止功能。该切割机具有手动和半自动相结合的特点，操作简便，灵活，运转平稳，从而使降低劳动强度，提高生产效率。已具备的条件和尚需解决的问题已具备的条件： 1. 已了解切割机的工作原理和工作路线，对切割机的结构已经有初步的认识，也具备机械设计，包括电机的选择和刀具的选择等的能力。 2. 能够运用软件进行设计、模拟。 3. 相关资料齐全，有了初步可行的设计方案，技术条件具备。尚需解决的问题：设计方案有待完善，软件应用的熟练程度需要加强，刀具旋转精度与丝杠间隙的精度尚需进一步分析提高。指导教师意见指导教师签名：年月日教研室（学科组、研究所）意见教研室主任签名：年月日系意见主管领导签名：年月日英文原文 of A of a a of is of of at of of as of to of on of 2007 . he of is an of no of of to a a of to 122of of in in FD to of 1720. it is of to of 23 a of by i) a of a a et 22 a of a by a of a of a by a is of of at of of as of to of on of . a 1. 2 of a 2n + 1) of an is 3. is 4. of is of at in as ), i j in as to at a is of is is in of in is to of j+1)th of at as j*22 j i 2 1 /2i i h c （ 1） j*22 j + 1 1 i 2 j + 12i i h c （ 2） of as 222r j r j 2 j - 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It be be on of if of of a 33 of 3 be in of . It be is is an of a of of on is of of of 0 . 6. n of a a of be is as to of is a It be to 中文译文：一维多级轴流压缩机性能的解析优化摘要对多级压缩机的优化设计模型，本文假设固定的流道形状以入口和出口的动叶绝对角度，静叶的绝对角度和静叶及每一级的入口和出口的相对气体密度作为设计变量，得到压缩机基元级的基本方程和多级压缩机的解析关系。用数值实例来说明多级压缩机的各种参数对最优性能的影响。关键词轴流压缩机效率分析关系优化 1 引言轴流式压缩机的设计是工艺技术的一部分，如果缺乏准确的预测将影响设计过程。至今还没有公认的方法可使新的设计参数达到一个足够精确的值，通过应用一些已经取得新进展的数值优化技术，以完成单级和多级轴流式压缩机的设计。计算流体动力学（和许多更准确的方法特别是发展计算的已经应用到许多轴流式压缩机的平面和三维优化设计。它仍然是使用一维流体力学理论用数值实例来计算压缩机的最佳设计。设提出了详细的数学模型用以优化设计单级和多级轴流涡轮：（ 1）固定的轴向均匀速度分布（ 2）固定流动路径的形状分布，并获得了理想的优化结果。陈林根等人也采用了类似的想法，通过假设一个固定的轴向速度分布的优化设计提出了设计单级轴流式压缩机一种数学模型。在本文中为优化设计多级轴流压缩机的模型，提出了假设一个固定的流道形状，以入口和出口的动叶绝对角度，静叶的绝对角度和静叶及每一级的入口和出口的相对气体密度作为设计变量，分析压缩机的每个阶段之间的关系，用数值实例来说明多级压缩机的各种参数对最优性能的影响。 2 基元级的基本方程考虑图 1所示由其某一压缩过程焓熵图和中间级的速度三角形见图 2和图 3，相应的中间级的具体焓熵图如图 4，按一维理论作级的性能计算。按一般情况列出轴流压缩机中气体流动的能量方程和连续方程 ,工作流体和叶轮的速度。在不同级的轴向流速不为常数，即考虑) 时的能量和流量方程。在下列假定下分析轴流压缩机的工作 : 相对于稳定回转的动叶、静叶和导向叶片机构 , 气体流动是稳定的；流体是可压缩、无黏性和不导热的；通过级的流体质量流量为定值；在实际工质的情况下 , 压缩过程是均匀的；本级出口绝对气流角为下一级进口角绝对气流角；忽略进出口管道的影响。在每一级的具体焓如下： j*22 j i 2 1 /2i i h c （ 1） j*22 j + 1 1 i 2 j + 12i i h c （ 2）第 j 阶段的动叶和静叶的焓值损失总额计算如下： 222r j r j 2 j - 1 2 j - 1 2 j 1 2 j - 1 2 j - 1 2 j - 1 2 j - 1 r j / 2/ 2 / /h w G F u G c t g F （ 3） 222r j s j 2 j 2 j 2 j 2 j s j/ 2 / 1 / 2h c G F c t g （ 4）其中第 j 阶段动叶叶片轮廓总损失系数，第 j 阶段静叶叶片轮廓总损失的系数。图 1 叶片轮廓损失系数工作流体和叶片的几何功能参数。它们可以使用各种方法及视作常量来计算。当做工作流体和叶片的几何功能参数时，可以使用计算损失系数。使用迭代方法解决计算损失系数：（ 1）选择始值，然后计算各级的参数。（ 2）计算的，重复第一步，直到计算值和原值之间的差异足够小。第 j 阶段理论所需计算得： j 2 j u , 2 j 2 j - 1 u , 2 j - 1 2 j 2 j 2 j - 1 2 j - 12 j 2 j 2 j - 1 2 j - 1u c u c u c t g u c t （ 5）第 j 阶段实际所需计算得：图 2 图 3 中间级的速度三角形图 4 中间级的焓熵图 2 2 2 22 j - 1 2 j 2 j 2 j - 12w w u （ 6）基元级反应度定义为rj j/。因此有： u , 2 2a , 2 j 2 j 2 j - 1 2 j 2 j 2 j - 11112k c t g c t gk k c t g c t g （ 7）在这里u, a,i 12k i n视作速度系数 ,它们的计算为 : a , i a , i a , 1 1 1 i i/k c c F F和u,i i 1/k u u j 2*22 j - 1 1 2 j i 2 j 2 j 2 1/ 1 / 2 0A i i h G F c t g （ 8） j 22 j 1 2 j + 1 i 2 j + 1 2 j 1 2 j + 11 / 2 0A i i h G F c t g （ 9） 3 级组的数学模型压缩机各级的比压缩功为 j 1h j n则总的比耗功为，各级的滞止等熵能量头为 *s,级组各级滞止等熵比压缩功总和为 n *s,h，级组等熵比压缩功为 *则 n *s , j z s 1 (1 )为压缩机的重热系数。根据定义 ,多级压缩机通流部分滞止等熵效率为： n* * *s c s c c s c 1/h h h h （ 10）求解确定各级能量头的分配： n n n*2 n + 1 j Z s c j r s 1 j 1 j 110A h h h h （ 11）方程式（ 11）同样可以写作： 1 2 21 : , 0j A c t g 2 2 3 2 3, , , 0A c t g c t g . 2 j - 1 2 2 j 2 2 j. . . , . . . 0A c t g c t g 2 j 2 2 j 1 2 2 j 1. . . , . . . 0A c t g c t g (12) 2 n 2 2 n 1 2 2 n 1: . . 系别：信机系班级：班级：机械95 学生姓名：施娟课题（设计）名称：止日期工作计划、进度每周主要完成内容存在问题、改进方法指导教师意见并签字13 2012年 11月 12日 2012年 12月 2日教师下达毕业设计任务，学生初步阅读资料，完成毕业设计开题报告。按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书。通过跟导师的交流和沟通，增加了对课题的了解。410 2012年 12月 3日 2013年 1月 20日指导专业实训通过实训，了解毕业设计的内容，对毕业设计怎么着手有一个概括性的认识。实训过程中，很多实践上的东西不是很了解，感觉很吃力，但通过过多跟指导老师交流，慢慢发现了实训的意义。1112 2013年 1月 21日 2013年 3月 1日指导毕业实习。了解机械加工的过程工艺规程，公司产品的技术要求，各设备及量具的使用方法，将自己所学的专业知识和实践相结合。刚开始接触，对设备很陌生，但通过和车间师傅多多交流，跟指导老师多多沟通，得到他们的指点，使得自己能够很快的掌握。13 2013年 3月 4日 2013年 3月 8日完成机械部分的设计。根据现有资料，熟悉切割机的结构及设计参数，为下面的工作做充分准备。切割机结构复杂，设计参数多，需要耐心研究。14 2013年 3月 11日 2013年 3月 15日完成机械部分的设计,完成部分装配图。根据切割机的结构特点和相关参数，完成总体结构的设计草图。绘制草图时要综合考虑多方面因素。15 2013年 3月 18日 2013年 3月 22日完成机械部分的设计，完成部分装配图。根据设计参数和检测要求，完成相关计算（主要包括所用电机的选择和丝杠轴承的校核计算）这一阶段需要计算的量较大，工作繁重，具体选型方面，需查阅各方面资料，任务重。16 2013年 3月 25日 2013年 3月 29日完成装配图。继续上一阶段工作，并根据计算结果确定检测装置结构尺寸，完成部分总装图。这一段时期的任务比较烦重，是整个设计的重中之重，需要格外细心。17 2013年 4月 1日 2013年 4月 5日绘制相关零件图。完成装配图和重要零部件的部件图或零件图。绘制总装图及零件图，需要有足够的耐心。18 2013年 4月 8日 2013年4月12日绘制三维图根据零件图完成三维图的绘制绘制三维图，需要有足够的耐心，保证尺寸的准确性。存档编码：江南大学太湖学院 2013 届毕业作业周次进度计划、检查落实表开始日期:止日期工作计划、进度每周主要完成内容存在问题、改进方法指导教师意见并签字19 2013年 4月 15日 2013年 4月 19日绘制三维图延续上一周的内容，并完成三维的总装图三维总装图需足够的细心，才能快速的完成。20 2013年 4月 22日 2013年 4月 26日撰写设计说明书。完成三维爆炸图并开始撰写设计说明书。根据三维总装图按装配顺序及要求完成三维爆炸图。并根据毕业设计论文要求撰写说明书。21 2013年 4月 29日 2013年5月3日撰写设计说明书。撰写设计说明书。根据毕业设计论文要求撰写说明书。22 2013年 5月 6日 2013年 5月 10日完成设计说明书。撰写并整理设计说明书。反复检查以前工作中的纰漏，并做修改。23 2013年 5月 13日 2013年5月17日完成相关资料及设计说明书。整理相关资料，完成设计说明书。发现论文排版方面的设置不太熟悉，通过网络学习和同学的帮助，顺利解决。24 2013年 5月 20日 2013年 5月 25日不足的地方改进，打印，装订，上交。对不满足要求的地方改进，打印并装订好上交，准备答辩。针对答辩充分准备。备注存档编码：江南大学太湖学院 2013 届毕业作业周次进度计划、检查落实表开始日期: 注编号无锡太湖学院毕业设计（论文）题目：作台 T 形槽切割机的设计信机系机械工程及自动化专业学号： 0923207 学生姓名：施娟指导教师：唐正宁 2013 年 5 月 25 日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）作台 T 形槽切割机的设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班级：机械 95 学号： 0923207 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 无锡太湖学院信机系机械工程及自动化专业毕业设计论文任务书一、题目及专题： 1、题目作台 T 形槽切割机的设计 2、专题二、课题来源及选题依据一个部件，根据使用要求，必须在加工 T 形槽。为此，需要设计相应的专用加工设备。本课题以设计为主线，设计一台切割机，用于在作台上加工 T 形槽。通过本设计不仅可以解决实际生产加工问题，而且可以使学生了解产品设计过程，锻炼学生工程设计和解决实际问题的能力，为产品设计打下良好的基础。三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 1. 阅读外文资料，并翻译与所学专业或课题相关的外文文献 5000 字左右，语句通顺、流畅、准确； 2. 根据加工产品上 T 形槽的具体结构和加工要求，拟定分析设备设计方案； 3. 运用三维软件进行三维造型设计、三维装配； 4. 绘制设备总装图和关键零部件二维工程图； . 编写 1 万字以上的设计说明书一份，要求符合本科论文的格式要求，语言简洁、流畅、层次分明；四、接受任务学生：机械 95 班姓名施娟五、开始及完成日期：自 2012 年 11 月 12 日至 2013 年 5 月 25 日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任学科组组长研究所所长签名系主任签名 2012 年 11 月 12 日要切割机分为火焰切割机、等离子切割机、激光切割机、水切割等。激光切割机的效率最快，切割精度最高，切割厚度一般较小。等离子切割机切割速度也很快，切割面有一定的斜度。火焰切割机针则是对于厚度较大的碳钢材质。水切割，又称水刀切割，是一种利用高压水流切割的机器。在电脑的控制下能任意雕琢工件，而且受材料质地影响小。自动切割相对手动和半自动切割方式来说，可有效地提高板材切割的效率、切割质量，减轻操作者的劳动强度。目前在我国的一些中小企业甚至在一些大型企业中使用手工切割和半自动切割方式还较为普遍。本文针对工厂的实际生产需求，提出了设计题目。设计出符合要求的板材切割机，并对机床的机械系统、气动系统、控制系统等方面进行了全面设计。机械系统设计中，本文首先设计出加工过程中所需要的皮带型号、动力部分、导轨、机械滑台等。此外，文中也对工件加工中所需的刀具以及工作台进行了简单的设计。气动系统设计中，本文先对加工过程中所需的压力及杠杆原理进行综合利用，并以此为基础，计算出此设计中所需要的气缸的缸径，并选择出适合要求的气缸型号。最后，希望此次设计的板材切割机能满足预期的设计要求，并能在实际应用中取得良好的效果。关键词：切割，机械系统，气动系统，控制系统 is is is on as is a of of by to of of At in in is on to of of of of so In in of on to on is in of I in of 录摘要 . . 录 . V 1 绪论 . V 课题的研究内容和意义 . 1 内外的发展概况 . 1 课题应达到的要求 . 1 2 切割部分的选取及设计 . 3 屑工具的选取 . 3 机的选取 . 3 步齿形带传动设计 . 3 缸的选择 . 5 动系统的设计 . 5 计依据和装置的工作要求 . 6 动元件及配管尺寸的确定 . 7 3 运动部分设计 . 10 珠丝杠的计算与选用 . 10 杠的计算选择 . 11 承的选择 . 13 承的校核计算 . 14 承的润滑及密封 . 13 线导轨的选择计算 . 17 定条件 . 13 择方式 . 13 的结构设计 . 18 4 零部件的结构作用 . 19 线导轨的作用 . 19 接组件的结构设计 . 21 滑台的结构设计 . 22 5 T 形槽加工工艺 . 19 具材料 . 24 具选择 . 24 工工艺安排 . 25 直槽 . 25 工 T 型槽 . 25 结论与展望 . 27 论 . 27 足之处及未来展望 . 27 致谢 . 29 参考文献 . 30 作台 T 形槽切割机的设计 1 1 绪论课题的研究内容和意义本次毕业设计要求设计一种由电动机传动，以及气压系统固定夹紧的切割机，实现行槽的切割，原理方案的功能实现，总体方案的设计，结构形式，结构参数，工作参数的设计。研究内容如下： (1) 阅读外文资料，并翻译外文文献 5000 字左右，语句要求通顺、流畅、准确； (2) 根据加工产品上 T 形槽的具体结构和加工要求，拟定分析设备设计方案； (3) 运用三维软件进行三维的造型设计和三维装配； (4) 绘制设备总装图和关键零部件二维工程图； (5) 编写设计说明书，符合本科论文的格式要求，语言简洁、流畅、层次分明；随着科技和经济的快速发展，社会对自动化设备的需求越来越大，的切割也不例外，它要求其实现的速度快，功能多，多方位切割，切割有力度，为此，材切割机也就被研发出来了。纤维增强复合塑料是由增强纤维和基体两者共同组成。纤维（或称晶须），它的直径很小，一般都在 10陷较少而且较小，断裂应变约在千分之三十以内，是一种脆性材料，容易断裂、损伤和腐蚀。基体相对于纤维来说，模量、强度都要低很多，但其可以经受住较大的应变，往往具有较好的粘弹性和弹塑性，是一种韧性材料。所以如下特性：高强、耐腐蚀性能好、轻质、电性能好、可设计性好、工艺性优良、热性能良好。本课题以设计为主线，设计一台切割机，用于在加工过本设计不仅可以解决实际生产加工问题，而且可以了解产品设计过程，锻炼工程设计和解决实际问题的能力，为产品设计打下良好的基础。内外的发展概况现今为止，机电一体化产品已经广泛应用于各种加工业中。切割技术也有了突飞猛进的发展。随着科技和经济的快速发展，社会对自动化设备的需求越来越大，的切割也不例外，它要求其实现的速度快，功能多，多方位切割，切割有力度，为此，材切割机也就被研发出来了。作台 T 形槽切割机是一种专用设备，可以提高生产效率，切割精度比较高，使用轻巧简便，成本低廉。在能满足精度要求的前提下，不失为一种好的选择，应用前景良好。设计方案有待完善，软件应用的熟练程度需要加强，刀具旋转精度与丝杠间隙的精度尚需进一步分析提高。整个结构过程都是由结构简单合理，设备性能良好，使用寿命长，安全系数高等特点，满足了大批量自动化的生产要求。课题应达到的要求以电动机为动力源，结构紧凑，制造方便。割据角可调节，以适应要求形状的 2 的加工。刀轮更换方便，刀具可自行润滑，加上传动装置可自动运行及停止功能。该切割机具有手动和半自动相结合的特点，操作简便，灵活，运转平稳，从而使降低劳动强度，提高生产效率。完成设备的机械部分、气动部分、电气部分的设计及相关计算，绘制好机械部分设计的本次设计要求是在下图工作板上切割图作板作台 T 形槽切割机的设计 3 2 切割部分的选取及设计屑工具的选取由于要切出 T 型槽，如何选择刀具是至关重要的 ,根据材料特性和加工要求的工作台，可以选择两种类型的刀具进行处理：一个用于立式铣刀、直槽加工 ,可以选为钨钢刀具材料，另一个为 T 形槽铣刀，根据要求加工 ,选择 T 形槽高速钢工具，但这种工具很容易损坏，难以提高处理速度，延长刀具寿命，提高加工效率，刀具材料可以转换通用高速钢粉末冶金高速钢取代，为了改善排屑性能，可适当减少齿数，可增大容屑空间。机的选取根据刀具的要求，先选用较常用的是由于安装尺寸 Y 系列三相异步电动机和电力水平与国外先进的同类型产品的并驾齐驱 ,因此具有良好的国外同类产品之间的兼容性，引进设备替换及供配套出口，选取功率为 3载时的转速为2840r/率因数率为 82%，额定转矩为 32N 。步齿形带传动设计同步带轮的优点： 1、传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比； 2、传动平稳，具有缓冲、减振功能，噪音低； 3、传动效率高，最高可达 98%，节能效果显著； 4、维护保养方便，无需润滑； 5、速比范围大，一般可达 10，线速度可达 50m/s，因此具有较大的功率传递范围，最高可达到几百千瓦； 6、可用于长距离的传动，中心距可达 10m 以上； 7、无污染 ,可在不允许有污染和工作环境较为恶劣的场所下正常工作。 1) 设计功率机械手册表得 K ( kw 2) 选定带型和节距根据 8.4 840r/图定为 L 型。节距 ) 确定小带轮齿数据带型 L 和小带轮的带速 n,由表得小带轮的最小齿数 6,此处取0. 无锡太湖学院学士学位论文 4 4) 确定小带轮的节圆直径 bp 1( 由表得其外径 ) 大齿轮齿数传动比为 2:1 12 (40220 6) 大带轮节圆直径 bp 2( 由表得其外径 ) 选定带速 v 100060 11 ( 0 060 2 4 8 m/s 8) 初定轴间距 4500 ) 带长及其齿数 02212100 422 ( 4 5 04 1224 5 022 1473 表得应选用带长代号为 600 型的 L 型同步带。其节线长 1524线上的齿数 z=160. 10) 实际轴间距 a 2 00 ( 作台 T 形槽切割机的设计 5 2 14731524450 1) 小带轮的啮合齿数 122 11 22 tz ( = 52 en t=10 12) 基本额定功率 100020a ( 由表得 0 9 4 5 0 0 0 5 20 3) 所需带宽表得 L 型带的 1,10, ( 5 表得，应选带宽代号为 200 的 L 型带，其 56 14) 带轮的结构尺寸传动选用的同步带为 600B/。小带轮： 011 带轮： 2,4021 缸的选择动系统的设计无锡太湖学院学士学位论文 6 当材按正确位置放好后，采用杠杆原理与气动系统，使固定系统下移，将板材压紧在切割机底座上，从而实现板材固定。切割完成后，气压系统松动，释放压力即可所谓程序控制系统就是根据生产过程中的物理量，例如：位移、时间、压力和温度的变化，使控制对象的各个执行元件按照预定的顺序协调工作的一种自位等的动控制系统，是工业生产领域，尤其是置中广泛应用的一种自动控制。图动原理图计依据和装置的工作要求路压力的确定回路压力的大小和执行元件、阀和配管的尺寸有关，需在元件尺寸计算前就决定下来，回路压力受以下因素影响：（ 1）主厂主干管道已有的指定供气压力；（ 2）执行元件工作所必须的压力。一般通用压缩机的额定压力为源压力指定为可确定回路压力为在这种系统中，每一个执行元件配有一个三位四通换向阀。当上一步程序动作结束时，执行元件的对应定时器发出位置信号，该信号输入控制系统，通过逻辑运算，控制系统输出下一步程序动作的执行信号，使相应执行元件的主控阀换向，进行下一步程序动作。如此按顺序一步一步进行，直至完成全部预定动作为止，实现系统的顺序程序控制。具有以下几个优点：体积小、重量轻、污染小、安装调试方便。置的工作要求（ 1）控制方式：采用三位四通阀；作台 T 形槽切割机的设计 7 实现操作方式：手动、自动两种方式；信号处理方式：（ 2）气动控制具有结构简单、易于控制、维护方便、造价低等特点，是实现低成本自动化；而且是速度高、响应快、无污染、标准化程度高。（ 3）动作时间和频率：每天工作 8 小时，每分钟平均动作 4 次（属于间歇动作）；使用标准：国家行业标准：安全性：符合安全标准及其有关的安全规定。（ 4）工作环境：标准厂房，室温 1535以下工作，周围无爆炸性气体。动元件及配管尺寸的确定气缸是气动系统中的执行元件，气缸质量将直接影响所配套的设备的工作性能。气动系统中应用最广的是普通单活塞杆双作用式气缸 ,本设计中采用以上形式的气缸。缸的计算与选择气缸的安装方式：采用固定式安装方式。气动系统工作压力力的确定 : 由于考虑到本设计中只是进行对工作台的加紧 ,压力具体要求不高 ,故该系统的气体工作压力为由于单活塞杆双作用气缸只在活塞一侧有活塞杆，所以压缩空气作用在活塞两侧的有效面积不等，活塞发生一行程时活塞杆产生推力生另一行程时活塞杆产生拉力 1 4 （ 22 4 （式中：活塞杆的推力 (N)；活塞杆的拉力 (N)； D 为活塞的直径（ m）； d 为活塞杆的直径（ m）； p 为气缸的工作压力（ N） ,本次设计中为为载荷率，一般取 =次设计中为对于气缸，结合机械设计部分的夹紧力，可以选择其型号。由式 4：当推力做功时： )/(41 （ )4 4 04 6 =52将计算缸径圆整为标准缸径（参考表 2由此可得 D=50 无锡太湖学院学士学位论文 8 表 2缸筒内径系列（ 8 10 12 16 20 25 32 40 50 160 63 （ 180） 80 200 （ 90）（ 220） 100 250 （ 110） 320 125 400 （ 140） 500 注：无括号的数值为优先选用值。活塞杆的直径 d 可以通过拉力做功求得，但此时由于拉力不好确定，所以估定活塞杆直径可按 d/D=算，易得 d =（ D (2=（ 50 =105将计算活塞杆直径圆整为标准活塞杆径（参考表 2由此可得 d=10 表 2活塞杆直径系列 (所以参照气缸的标准，气缸可以选用号的气缸。具体参数如下：表 2缸参数气缸型号缸径（最大行程（工作压力（使用温度范围（）工作介质润滑油 3 1400 2580 洁净压缩空气需油润滑安装尺寸如下 ( 表 2缸安装尺寸缸径 H O A D R 3 32 37 25 64 4 15 162 185 190 170 196 50 50 耗气量的计算：根据液压气压与液力工程手册可知：往复行程的压缩耗气量4)2( 22 （ 2 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 180 40 200 45 220 50 250 56 280 63 320 70 360 80 400 90 100 110 125 140 160 作台 T 形槽切割机的设计 9 式中： m）； m）； m）； s）； v 为气缸的容积效率，通常取次设计取由上式可得：4)2( 22 )0 1 22 =10s 注意事项 : 环境及工作介质温度 800 C,工作压力为应压力测试在工作压力 ,不应出现渗漏现象 ; 装配时所有的工作表面应涂以润滑脂；应使用输出力充裕的气缸在开始工作前 ,应将缓冲调至阻尼最小的位置 ,气缸正常工作后 ,再渐渐调节缓冲节流阀 ,增大缓冲阻尼 ,直到最佳位置为止；特别是当活塞杆伸出时 ,防止活塞与缸筒头接触；无锡太湖学院学士学位论文 10 3 运动部分设计珠丝杠的计算与选用滚珠丝杠是将回转运动转化成直线运动，或将直线运动转化成回转运动的产品。滚珠丝杠由螺杆、螺母和滚珠共同组成。它的功能是将回转运动转化成直线运动，这是滚珠螺丝的进一步发展和延伸，滚珠丝杠的重要意义就在于将轴承从滚动动作变成滑动动作。由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠发展于各种工业设备和精密仪器中。滚珠丝杠是工具机和精密机械上最常用的传动件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或是将扭矩转换成轴向反覆作用力，同时具有高精度、可逆性和高效率的特点。（ 1）与滑动螺旋副传动转矩为三分之一由于滚珠丝杠副的丝杠轴与丝母之间有很多滚珠在做滚动运动 ,所以能得到较高的运动效率。与过去相比滑动螺杆对驱动力矩达到 1/3 以下 ,即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的 1/3,在节能方面是非常有用的。（ 2）高的精度保证滚珠丝杠副是用日本制造的世界高水平的机械设备连贯生产出来的，特别是在研磨，切削、组装、检验各工序的工厂环境方面上 ,对温度 ,湿度进行了严格的控制，通过完美的质量管理体系来保证其准确性。（ 3）微进给由于滚珠丝杠副是利用滚珠进行运动 ,所以启动力矩小 ,就不会出现滑动运动那样的爬行现象 ,从而能保证实现精确的微进给。（ 4）无侧隙、刚性高滚珠丝杠副由于压力可使轴向间隙为负数 ,导致更高的刚性 (通过对球轴承滚珠丝杆的压力 ,在实际用于机械装备时 ,由于滚珠的斥力能使丝母部的刚性增强 )。（ 5）高速进给可能由于滚珠丝杠发热小、运动效率高，因此可以实现高速进给运动。根据本次设计的要求，选用两端支撑的支撑方式。滚珠丝杆轴承以适应各种不同的目的 ,提供了一个标准化的各种产品。广泛应用与机床，滚珠的循环方式有循环器式、循环导管式、端盖式。预压方式有定位预压（双螺母方式、位预压方式）、定压预压。可根据用途选择适当类型。丝杆有高精度研磨加工的精密滚珠丝杠（精度分为从个等级）和高精度冷轧加工成型的冷轧滚珠丝杠轴承（精度分为从个等级）。另外，对轴端部进行了加工的成品，可自由对轴端部进行追加工的半成品及冷轧滚珠丝杠轴承。作为此轴承的周边零部件，在使用所必要的丝杠支撑单元、螺母支座、锁紧螺母等也已被标准化了。滚珠丝杆轴承根据多年来积累的产品技术 ,从材料 ,外面热 ,制造 ,检验和出货 ,都是基于严格的质量保证体系来管理 ,因此具有高可靠性。作台 T 形槽切割机的设计 11 图杠工作图根据已选好的电机：电机的功率为 3机的转速为 2840r/机的额定电流为机的功率因数为机的效率为 82% 电机的额定转矩为 32 2 杠的计算选择定滚珠丝杠副的导程计算 m a xm （其中：表示工作台最高移动速度；机最高转速； I 表示传动比；电机与丝杠间为齿轮连接式。取 i=2 由上表查得840r/ 代入得现

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