机械毕业设计-棒料自动切割装置设计（全套含CAD图纸）
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编号： 桂林电子科技大学信息科技学院 毕业设计 (论文 )任务书 题 目 ： 棒料自动切割装配装置设计 院 （系）： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师单位 ： 姓 名： 职 称： 题目类型： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 2014 年 12 月 13 日 （此页打印在封面后面） 注： 1、本任务书一式两份，一份院或系留存，一份发给学生，任务完成后附在 说明书内 2、任务书均要求打印，打印字体和字号按照本科生毕业设计（论文）统一格式的规定执行。 3、以下标题为四号仿宋体、加粗，正文中文用小四宋体，英文用小四 期采用阿拉伯数字。 4、 “ 一、毕业设计（论文）的内容、要求 ” 位于页面最顶端， “ 任务下达时间 ” 位于新页面最顶端。 一、毕业设计（论文）的内容 内容 ： 1、 按照毕业设计课题的任 务和要求，明确研究思路和方向； 在 广泛调研、收集资料后 ， 完成 自动切割装置 多种方案设计（两种以上设计方案） 。通过分折、比较、论证，选出最佳设计方案。 2、完成 自动切割装置 总装配图设计 主要零、部件的设计与强度校核。 3、完成部分零件工作图 （公差 ,形位公差等） 。 3、 完成 2 万字符的英文翻译、两万字的毕业设计论文。 4、完成该 切割装置 的单片机控制系统硬件配置图及相关软件设汁（软件设计不作硬性要求）。 5、完成该 切割装置 的使用和维护说明书。 二、毕业设计（论文）的要求与数据 要求： 1、该装置为加工自动线上的一个工 位，应考虑装置与自动线的配合与衔接（如高度、完成 自动切割 的时间等）。 2、对 切割装置 的关键零件进行必要强度和刚度校核。 3、要求能捡测 棒料 是否准确到位，若捡测 棒料 没有准确到位，及时发出反馈信息，调整 棒料 位置。 4、要求 根据 棒料 材质不同 切割速度 可调，并要求有自捡测功能。 5、要求该装置有一定适应性（ 棒料 直径尺寸等能在一定范围内变动），具体变动范围通 过 调研后，与老师协商确定。 三、毕业设计（论文）应完成的工作 1、 完成 自动切割装置 总装配图设计 。（应符合机械制图中装配图的规范） 2、完成导师的指定零件工作图， 零件尺寸的公差和形位公差应符合规范要求。 3、完成二万字左右的毕业设计说明书（论文）；毕业设计说明书（论文） 的英文摘要必须 达 300单词 ； 论文格式符合要求。论文中包含的内容有 ： 设计任务、拟定多种方案、分析论证、评价选择的较佳方案、理论分析、强度校核、系统控制原理、方法、电路配置图、装配图设计及零件设计等。 4、独立完成不少于 二 万字符的指定 的（或导师认可的） 英文资料翻译（附英文原文 复印件 ） 。 5、 完成该系统的使用维护说明书一份。 6、 绘制工程设计图纸量：折合为 3 张 0 号图纸以上（含 3 张）。 应收 集的资料及主要参考文献 主要 参考文献 ： 1 顾鸿森著 ;姚燕安等译 ; 机械装置的创造性设计 ; 北京 ;机械工业出版社 ;2002 2 李允文主编 工业机械手 设计 M械工业出版社 出版日期 :1998 3 高学山编著 光机电一体化系统典型实例 M械工业出版社，2007 4 陆祥生等编 ; 机械手 ; 北京 ;中国铁道出版社 ;5李允文主编 工业机械手 设计 M械工业出版社 1998 6孙波主编；何万库等 机械专业毕业设计宝典 M安电子科技大学出版社， 2008 7宋殷主编 机床夹具设计 M中理工大学出版社， 8叶伟昌主编 机械工程及自动化简明设计手册 M械工业出版社， 2001 9张建民等编 机电一体化系统设计 M京理工大学出版社，2006 10 G N J 五 、试验、测试、试制加工所需 主要仪器设备 及条件 计算机一台 2013 年 12 月 17 日 毕业设计开始与完成时间： 2013 年 12 月 17 日至 2014 年 05 月 26 日 组织实施单位： 教研室主任意见： 签字： 2013 年 12 月 14 日 院领导小组意见： 签字： 2013 年 12 月 16 日 2014年机电工程系毕业设计 (论文 )进度计划表 学生学号： 姓名： 序号 起止日期 计划完成内容 实际完成内容 检查日 期 检查人签名 1 悉毕业设计课题内容，明确选题的方向 2 泛收集、查阅相关文献资料，完成开题报告 3 找外文资料，并选择 4 万字符的原版外文资料或文献，并开始翻译 4 本完成翻译 4 万字符的原版外文资料 5 体方案的构思，设计多种方案，从中选择最合适的一种设计方案 6 单元结构选型设计，进 行必要理论分折与计算 7 续进行各单元结构设计、分析计算 8 本完成主要单元结构设计、分析计算 (本表同时作为指导教师对学生的 16次考勤记录 ) 2014年机电工程系毕业设计进度计划表（续） 学生姓名： 学号： 序号 起止日期 计划完成内容 实际完成内容 检查日期 检查人签名 9 制总装配图 10 成部分机构、零件工作 图 11 理资 料，开始撰写毕业设计论文 12 写毕业设计论文 13 步完成毕业设计论文 14 行毕业设计论文的审核 15 文的修改、定稿、打印、装订毕业论文 16 成毕业设计，提交论文 ，准备毕业答辩 任务下达时间 ： 2013 年 12 月 17 日 (本表同时作为指导教师对学生的 16次考勤记录 ) 数控技术的发展趋势 摘要： 简要介绍了当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状，在此基础上讨论了在我国加入 对外开放进一步深化的新环境下，发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性，并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技术及装备的几点看法。 装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。 马克思曾经说过 “ 各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产 ” 。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在 “ 高精尖 ” 数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成 为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域： (1)机械制造技术； (2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术； (4)伺服驱动技术； (5)传感器技术； (6)软件技术等。 1 数控技术的发展趋势 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应 用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（ 车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面 1 4。 1 1 高速、高精加工技术及装备的新趋势 效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为 5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（ 其确定为 21 世纪的中心研究方向之一 。 在轿车工业领域，年产 30 万辆的生产节拍是 40 秒 /辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料 “ 掏空 ” 的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。 从 会情况来看，高速加工中心进给速度可达 80m/至更高，空运行速度可达 100m/右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国 司的 床进给速度最大达 60m/速为 100m/速度达 2g，主轴转速已达 60000r/工一薄壁飞机零件，只用 30同样的零件在一般高速铣床加工需 3h，在普通铣床加工需 8h；德国 司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达 12*!000r/ 1g。 在加工精度方面，近 10 年来，普通级数控机床的加工精度已由 10m 提高到 5m ，精密级加工中心则从 3 5m ，提高到 1 并且超精密加工精度已开始进入纳米级(。 在可靠性方面，国外数控装置的 已达 6000h 以上，伺服系统的 达到30000h 以上，表现出非常高的可靠性。 为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。 联动加工和复合加工机床快速发展 采用 5 轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且 效率也大幅度提高。一般认为， 1 台 5 轴联动机床的效率可以等于 2 台 3 轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时， 5 轴联动加工可比3 轴联动加工发挥更高的效益。但过去因 5 轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比 3 轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了 5 轴联动机床的发展。 当前由于电主轴的出现，使得实现 5 轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型 5 轴联动机床和复合加工机床（含 5 面加工机床）的发展。 在 会上，新日本工机的 5 面加工机床采用复合主轴头，可实现 4 个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得 5 面加工和 5 轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国 司展出 列加工中心，可在一次装夹下 5 面加工和 5 轴联动加工，可由 统控制或 接或间接控制。 能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 21 世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程 的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。 为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的 共体的 本的 国的 。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系 统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。 网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式 如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在 中，日本山崎马扎克（ 司展出的“（智能生产控制中心，简称 日本大隈（ 床公司展出 “（信息技术广场，简称 场 )；德国西门子 (司展出的放制造环境，简称 ，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。 视新技术标准、规范的建立 于数控系统设计开发规范 如前所述，开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范 (研究和制定，世界 3 个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在 2000 年也开始进行中国的 控系统的规范框架的研究和制定。 于数控标准 数控标准是制造业信息化发展的一种趋势。数控技术诞生后 的 50 年间的信息交换都是基于 准，即采用 G， M 代码描述如何（ 工，其本质特征是面向加工过程，显然，他已越来越不能满足现代数控技术高速发展的需要。为此，国际上正在研究和制定一种新的 统标准 其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。 出现可能是数控技术领域的一次革命，对于数控技术的发展乃至整个制造业，将产生深远的影响。首先， 出一种崭新的制造理念，传统的制造理念中， 在新标准下， 序可以分散在互联网上，这正是数控技术开放式、网络化发展的方向。其次， 控系统还可大大减少加工图纸（约75）、加工程序编制时间（约 35）和加工时间（约 50）。 目前，欧美国家非常重视 洲发起了 参加这项计划的有来自欧洲和日本的 20 个 户、厂商和学术机构。美国的 司是全球范围内制造业数据交换软件的开发者，他已经开发了用作数控机床加工信息交换的超级模型 (其目标是用统一的规范描述所有加工过程。目前这种新的数据交换格式已经在配备了 及欧洲 控系统的原型样机上进行了验证。 2 对我国数控技术及其产业发展的基本估计 我国数控技术起步于 1958 年，近 50 年的发展历程大致可分为 3 个阶段：第一阶段从1958 年到 1979 年，即封闭式发展阶段。在此阶段，由于国外的技术封锁和我国的基础条件的限制，数控技术的发展较为缓 慢。第二阶段是在国家的 “ 六五 ” 、 “ 七五 ” 期间以及 “ 八五 ” 的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究开发环境和国际环境的改善，我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的 “ 八五 ” 的后期和 “ 九五 ” 期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。在 “ 九五 ” 末期，国产数控机床的国内市场占有率达 50，配国产数控系统（普及型）也达到了 10。 纵观我国数控技术近 50 年的发展 历程，特别是经过 4 个 5 年计划的攻关，总体来看取得了以下成绩。 本掌握了现代数控技术。我国现在已基本掌握了从数控系统、伺服驱动、数控主机、专机及其配套件的基础技术，其中大部分技术已具备进行商品化开发的基础，部分技术已商品化、产业化。 攻关成果和部分技术商品化的基础上，建立了诸如华中数控、航天数控等具有批量生产能力的数控系统生产厂。兰州电机厂、华中数控等一批伺服系统和伺服电机生产厂以及北京第一机床厂、济南第一机床厂等若干数控主机生产厂。这些生产厂基 本形成了我国的数控产业基地。 发、管理人才的基本队伍。 虽然在数控技术的研究开发以及产业化方面取得了长足的进步，但我们也要清醒地认识到，我国高端数控技术的研究开发，尤其是在产业化方面的技术水平现状与我国的现实需求还有较大的差距。虽然从纵向看我国的发展速度很快，但横向比（与国外对比）不仅技术水平有差距，在某些方面发展速度也有差距，即一些高精尖的数控装备的技术水平差距有扩大趋势。从国际上来看，对我国数控技术水平和产业化水平估计大致如下。 国外先进水平大约落后 10 15 年，在高精尖技术方面则更大。 场占有率低，品种覆盖率小，还没有形成规模生产；功能部件专业化生产水平及成套能力较低；外观质量相对差；可靠性不高，商品化程度不足；国产数控系统尚未建立自己的品牌效应，用户信心不足。 竞争前数控技术的研究开发、工程化能力较弱；数控技术应用领域拓展力度不强；相关标准规范的研究、制定滞后。 分析存在上述差距的主要原因有以下几个方面。 国产数控产业进程艰巨性、复杂性和长期性的特点认识不足；对市场的不规范、国外的封锁加扼杀、体制 等困难估计不足；对我国数控技术应用水平及能力分析不够。 技术的角度关注数控产业化问题的时候多，从系统的、产业链的角度综合考虑数控产业化问题的时候少；没有建立完整的高质量的配套体系、完善的培训、服务网络等支撑体系。 良机制造成人才流失，又制约了技术及技术路线创新、产品创新，且制约了规划的有效实施，往往规划理想，实施困难。 业在技术方面自主创新能力不强，核心技术的工程化能力不强。机床标准落后，水平较低，数控系统新标准研究不够。 3 对我国数控技术和产业化发展的战略思 考 略考虑 我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，即要掌握先进制造核心技术，否则在新一轮国际产业结构调整中，我国制造业将进一步 “ 空芯 ” 。我们以资源、环境、市场为代价，交换得到的可能仅仅是世界新经济格局中的国际 “ 加工中心 ”和 “ 组装中心 ” ，而非掌握核心技术的制造中心的地位，这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程。 我们应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题，首先从社会安全看，因为制造业是我国就业人口最多的行业，制造业发展不仅可提高人民的生活水平，而且还可缓解我国就业 的压力，保障社会的稳定；其次从国防安全看，西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质，对我国实现禁运和限制， “ 东芝事件 ” 和 “ 考克斯报告 ” 就是最好的例证。 展策略 从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导 21 世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。 强调市场需求为导向，即以数控终端产品为主，以整机（如量大 面广的数控车床、铣床、高速高精高性能数控机床、典型数字化机械、重点行业关键设备等）带动数控产业的发展。重点解决数控系统和相关功能部件（数字化伺服系统与电机、高速电主轴系统和新型装备的附件等）的可靠性和生产规模问题。没有规模就不会有高可靠性的产品；没有规模就不会有价格低廉而富有竞争力的产品；当然，没有规模中国的数控装备最终难以有出头之日。 在高精尖装备研发方面，要强调产、学、研以及最终用户的紧密结合，以 “ 做得出、用得上、卖得掉 ” 为目标，按国家意志实施攻关，以解决国家之急需。 在竞争前数控技术方面，强调创新， 强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国数控产业、装备制造业乃至整个制造业的可持续发展奠定基础。 参考文献： 1中国机床工具工业协会行业发展部 礼 J 2001(3)： 18 2梁训王宣 ,周延佑 J 001(3)： 21 3中国机床工具工业协会数控系统分会 礼 J 2001(5)： 13 4杨学桐，李冬茹，何文立， 世纪数控机床技术 发展战略研究 M 家机械工业局， 2000. NC NC at of of a of on to a In is to as of a At NC is a a to In on of NC on of NC to be to an of on NC as of a s as a NC on in of by or NC no NC is a In a of in of at by in NC NC NC to of no NC in 2 NC (1) of is As a of as as of at of (2) NC is in be to of a to of to (3) of to of of of to in a on a an or to NC 80up 4 (4) is is to to be a is to of s To of is a a of in in of NC in of of NC as in of of of in of C so as to 2.2 (1) is NC of of of At in as a of it be of be (2) in in be of so of is no to of to as a is of NC in of be as of as as of (3) a of of as 2 D +2 A, B, C as A of as as as of (4) LC NC LC be or LC an LC on of (5) of of it C be to in of as a of (1) of a NC PD be a to RT in 1st of By of of to of (2) to C to to of a NC at (3) of be in on be on on (4) to a of be of of NC is NC is a of as to of in of a to 3 of NC to of of a of NC C be a of a of I 编号： 桂林电子科技大学信息科技学院 毕业设计 (论文 ) 题 目： 棒料自动切割装配装置设计 院 （系）： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师单位 ： 姓 名： 职 称： 题目类型： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 2015 年 05月 05日 要 本次 设计是对 棒料自动切割装配装置 的 设计 。 在这里 主要包括 :传动系统的 设计 、装夹部位 系统的 设计 、 切割片 主轴 部位 系统的 设计 这次毕业设计对设计工作的基本技能的训练，提高了分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造了一定条件 。 整机结构主要由电动机产生动力通过联轴器将需要的动力传递到丝杆上，丝杆带动丝杆螺母，从而带动整机运动，提高劳动生产率和生产自动化水平。更显示其优越性，有着广阔的发展前途。 本论文研究内容： (1) 棒料自动切割装配装置 总体结构设计。 (2) 棒料自动切割装配装置 工作性能分析。 (3)电 动机的选择。 (4) 棒料自动切割装配装置 的传动系统、执行部件及机架设计。 (5)对设计零件进行设计计算分析和校核。 (6)绘制整机装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。 关键词： 棒料自动切割装配装置 ， 联轴器 ， 滚珠丝杠 is of of of of of of on of to a is by to to of of (1) of (2) of of (3) of (4) of (5) of (6) to V 目 录 摘 要 . . 录 . 绪论 . 1 料自动切割切割机的研究目的及意义 . 1 料自动切割切割机背景 . 1 义 . 1 究现状及发展趋势 . 1 课题研究的内容及方法 . 2 要的研究内容 . 2 计要求 . 3 键的技术问题 . 3 2 棒料自动切割装配装置总体结构设计 . 4 计的要求与数据 . 4 步带 传动计算 . 5 步带计算选型 . 5 步带的主要参数（结构部分） . 8 同步带的设计 . 10 步带轮的设计 . 10 紧装置设计 . X 结构及传动设计 . 13 向滚珠丝杆副的选择 . 14 程确定 . 14 定丝杆的等效转速 . 14 计工作台质量及负重 . 14 定丝杆的等效负载 . 14 定丝杆所受的最大动载荷 . 15 度的选择 . 16 择滚珠丝杆型号 . 16 核 . 17 界压缩负荷验证 . 17 界转速验证 . 18 杆拉压振动与扭转振动的固有频率 . 19 机的 选择 . 19 机轴的转动惯量 . 20 机扭矩计算 . 21 V 4 Y 向结构设计 . 23 轴滚动导轨副的计算、选择 . 23 珠丝杠计算、选择 . 24 进电机惯性负载的计算 . 27 5 主轴组件要求与设计计算 . 30 主轴的基本要求 . 30 旋转精度 . 30 刚度 . 30 抗振性 . 31 温升和热变形 . 31 耐磨性 . 32 轴组件的布局 . 32 轴结构的初步拟定 . 35 轴的材料与热 处理 . 35 轴的技术要求 . 36 轴直径的选择 . 37 轴前后轴承的选择 . 37 轴承的选型及校核 . 39 主轴前端悬伸量 . 41 主轴支承跨距 . 42 轴结构图 . 42 主轴组件的验算 . 42 支承的简化 . 43 主轴的挠度 . 43 主轴倾角 . 44 6 硬件电路设计 . 46 算机系统 . 46 片微机数控系统硬件电路设计内容 . 46 类芯片简介 . 47 031 芯片简介 . 47 73 芯片简介 . 48 264 芯片简介 . 48 764 芯片简介 . 48 155 芯片简介 . 48 255 芯片简介 . 49 储器扩展电路设计 . 49 序存储器 扩展 . 49 据存储器 扩展 . 49 译码电路的设计 . 50 ，生产过程中的自动化已成为突出的主题。各行各业的自动化水平越来越高，现代化加工车间，常配有自动化生产设备， 用来 提高生产效率，完成工人难以完成的或者危险的工作。 当然，也不排除 的 切割 加工过程。我们发现 切割技术已经渗透到各个领域并且被广泛使用。 根 据资料显示，我国每年钢铁的产量一般在 3亿吨左右，其中有一半以上的钢 有用到切割技术 加工。我国每年的 切割 设备需求量 金额超过 50 亿元。 既然切割机 能 够这么普遍地应用在各个领域， 它 肯定具备了很大的市场竞争力。 用方管对焊 的 结构，具有刚性好，精度高，自重轻，惯量小的特点。所有 的 切割件均 采用 振动时效去应力处理，有效的防止了结构变形； 向驱动：横向导轨 则 采用 了 台湾进口的直线 式 导轨，纵向导轨是由精密加工的特质钢轨制成 的 ，保证了切割机的运行平稳，精度高，且经久耐用，清洁美观； 激光切割机的切割速度快，精度和切割质量好等特点。在国家指定的长期发展规划时，又是将激光切割列入了关键支撑技术。因其涉及国家安全 、国防建设及高新技术的产业化和科技前沿的发展，所以要对激光切割有很高的重视程度，这就将激光切割机的制造和升级带来很大的商机。随着用户对激光切割技术特点的逐步了解和采用的示范性地深入，这就带动了国内企业开发、生产激光切割机。 我国从 20 世纪 80 年代开始进行大型机床等机械产品 切割 结构的研究， 20 多年来已取得长足的进步。 切割 结构已经在现代化的数控机床等大型机床上应用以焊代铸以焊代锻的结构设计和制造技术迅速发展。 在汽车制造工业方面，随着我国汽车产量的不断增加 20世纪 90年代开始从国外陆续引进先进的切割设备。并在 车转动轴、刹车蹄片、轮圈以及其他部件的制造过程中普遍采用各种先进的切割工艺，提高了切割效率和产品质量。切割在船舶、汽车、锅炉、压力容器制造行业中也成为主要的生产工艺手段之一 。目 前，已有 2 多种切割工艺方法获得各国船级社的认可而被应用于生产。自十一五期间开始进行高效切割技术的探索以来，至今已取得令人欣喜的成绩。 在当前，棒料自动切割切割机的机构设计绝大多数还是依据具体的情况来设计专用切割棒料自动切割切割机，称之为固定结构的传统棒料自动切割切割机，其运动特性使特定棒料自动切割切割机仅能适应一定的范围，花费成本较 大，不利于棒料自动切割切割机的发展。 很数棒料自动切割切割机还有焊缝跟踪的功能 ,其不足之处就是在焊前必须通过人为的方式 ,帮助棒料自动切割切割机找到合适的位置并且放好，通过人工将棒料自动切割切割机本体、十字滑块等调整到合适的状态 ,这里所设计的移动棒料自动切割切割机是有轨移动切割棒料自动切割切割机，也就是说棒料自动切割切割机的自主性还跟不上工业发展的脚步。 未来的发展趋势可分为以下三个方面： 1 选择视觉传感器来进行传感跟踪：因为与图象处理方面相关的技术得到发展； 2 采用 多传感信息融合技术以面对更为复杂的切割任务； 3 控制技术由经典控制到向智能控制技术的发展：这也将是移动切割棒料自动切割切割机的控制所采用。 在查阅了国内外大量的有关 切割棒料自动切割切割机 设计理论及相关知识的资料和文献基础上，综合考虑 切割棒料自动切割切割机 结构特点、具体作业任务特点以及 切割棒料自动切割切割机 的推广应用，分析确定使用三自由度关节型 切割棒料自动切割切割机 配合生产工序，实现自动化 切割 的目的。 为了实现上述目标，本文拟进行的研究内容如下 : 1 根据现场作业的环境要求和 棒料自动切割机 本身的结构特点，确定 棒料自动切割机整体设计方案。 2 确定 棒料自动切割机 的性能参数，对初步模型进行静力学分析，根据实际情况选择电机。 3 从所要功能的实现出发，完成 棒料自动切割机 各零部件的结构设计； 4 完成主要零部件强度与刚度校核。 3 1 根据所要实现的功能，提出 棒料自动切割切割机 的整体设计方案 ； 2 完成 棒料自动切割切割机 结构的详细设计 ； 3 通过相关设计计算，完成电机选型； 4 完成 棒料自动切割切割机 结构的设计； 绘 制 棒料自动切割 切割机 结构总装配图、主要零件图 。 1 方案选择 2 整体的支撑架设计 3 机构设计 4 强度校核 4 2 棒料自动切割装配装置 总体结构设计 要求： 1、该装置为加工自动线上的一个工位，应考虑装置与自动线的配合与衔接（如高度、完成 自动切割 的时间等）。 2、对 切割装置 的关键零件进行必要强度和刚度校核。 3、要求能捡测 棒料 是否准确到位，若捡测 棒料 没有准确到位，及时发出反馈信息，调整 棒料 位置。 4、要求根据 棒料材质不同切割速度 可调， 并要求有自捡测功能。 5、要求该装置有一定适应性（ 棒料 直径尺寸等能在一定范围内变动），具体变动范围通过调研后，与老师协商确定。 本文课题参数假定 切割棒料直径为 30-60 电机功率为 W,本文选用减速电机作为输送机床的驱动装置。查 速电机的规格表，选用如下减速电机。 表 选用的电机的详细参数 电机额定功率 Pm/出转速 r/输出扭矩 m 减速机 速比 i 输出轴许用径向载荷 使用系数 速机 型号 电机 型号 重量/6 47 870 4 此型号的电机在一定程度上保证了驱动功率有一定的盈余，因数在电机起动时，若输送机床上有工件，则此时的起动功率会比平时工作时的功率要大，且减速电机本身还有一定的使用系数。 切割片片选取切断能力为 50 的切割片片，其规格为 取切割片片的型号为 ，其磨料为棕刚玉，粒度为 20#1 。 5 步带传动计算 步带计算 选 型 设计功率是根据需要传递的名义功率、载荷性质、原动机类型和每天连续工作的时间长短等因素共同确定的，表达式如下： d A P式中 需要传递的名义功率 工作情况系数，按 表 2 工作情况系数 表 d 1） 确定带的型号和节距 可根据同步带传动的设计功率 小带轮转速 同步带选型图中来确定所需采用的带的型号和节距。 其中 6表 3 36 选同步带的型号为 H：，节距为： ） 选择小带轮齿数 根据同步带的最小许用齿数确定。查表 3 查得小带轮最小齿数 14。 实际齿数应该大于这个数据 初步取值 4故大带轮齿数为： z2=i 4。 故 4， 4。 确定带轮的节圆直径 带轮节圆直径 =34/带轮节圆直径 =34/7 验证带速 v 由公式 v= 0000 计算得， s 0m/s,其中 0m/s 由表 3 a) 确定带长和中心矩 根据机械设计基础得 )(2)(所以有 ： 现在选取轴间间距为取 00、同步带带长及其齿数确定 0L=22 0 a( 21 ) = 2/) =1、带轮啮合齿数计算 有在本次设计中传动比为 1，所以啮合齿数为带轮齿数的一半，即7。 12、基本额定功 率01000 )(20a 查基准同步带的许用工作压力和单位长度的质量表 4以知道m=m。 所以同步带的基准额定功率为 0P=1 0 0 0 0 0(2 = 4基准宽度同步带的许用工作压力和单位长度的质量 8 13、计算作用在轴上力 = 同步带的主要参数（结构部分） 1、同步带的节线长度 同步带工作时，其承载绳中心线长度应保持不变，因此称此中心线为同步带的节线，并以节线周长作为带的公称长皮，称为节线长度。在同步带传动中，带节线长度是一个重要 参数。当传动的中心距已定时，带的节线长度过大过小，都会影响带齿与轮齿的正常啮合，因此在同步带标准中，对梯形齿同步带的各种哨线长度已规定公差值，要求所生产的同步带节线长度应在规定的极限偏差范围之内（见表 4 表 4节线长度表 9 2、带的节距 图 4步带相邻两齿对应点沿节线量度所得约长度称为同步带的节距。带节距大小决定着同步带和带轮齿各部分尺寸的大小，节距越大，带的各部分尺寸越大，承载能力也随之越高。因此带节距是同步带最主要参数在节距制同步带系列中以不同节距来区分同步带的型号。在制造时，带节距通过铸造模具来加以控制。梯形齿标准同步带的齿形尺寸见表 4 3、带的齿根宽度 一个带齿两侧齿廓线与齿根底部廓线交点之间的距离称为带的齿根宽度，以 s 表示。带的齿根宽度大，则使带齿抗剪 切、抗弯曲能力增强，相应就能传动较大的裁荷。 图 4带的标准尺寸 表 4形齿标准同步带的齿形尺寸 4、带的齿根圆角 带齿齿根回角半径 t 齿根圆角半径大，可减少齿的应力集中，带的承载能力得到提高。但是齿根回角半径也不宜过大，过大则使带 齿与轮齿啮合时的有效接触面积城小，所以设计时应选适当的数值。 5、带齿齿顶圆角半径八 带齿齿项圆角半径八的大小将影响到带齿与轮齿啮合时会否产生于沙。由于在同步 10 带传动中，带齿与带轮齿的啮合是用于非共扼齿廓 的一种嵌合。因此在带齿进入或退出啮合时， 带齿齿顶和轮齿的顶部拐角必然会超于重叠，而产生干涉，从而引起带齿的磨损。因此为使带齿能顺利地进入和退出啮合，减少带齿顶部的磨损，宜采用较大的齿顶圆角半径。但与齿根圆角半径一样，齿顶圆角半径也不宜过大，否则亦会减少带齿与轮齿问的有效接触面积。 6、齿形角 梯形带齿齿形角日的大小对带齿与轮齿的啮合也有较大影响。如齿形角霹过小，带齿纵向截面形状近似矩形，则在传动时带齿将不能顺利地嵌入带轮齿槽内，易产生干涉。但齿形角度过大，又会使 带齿易从轮齿槽中滑出，产生带齿在轮齿顶部跳跃现象。 同步带的设计 在这里，我们选用梯形带。带的尺寸如表 4的图形如图 4 表 4同步带尺寸 型号 节距 齿形角 齿根厚 齿高 齿根圆角半径 齿顶圆半径 H 8 40。 4步带 步带轮的设计 同步带轮的设计的基本要求 1、保证带齿能顺利地啮入与啮出 由于轮齿与带齿的啮合同非共规齿廓啮合传动，因此在少带齿顶部与轮齿顶部拐角处的干涉，并便于带齿滑入或滑出轮齿槽。 11 2、 轮齿的齿廊曲线应能减少啮合变形，能获得大的接触面积，提高带齿的承载能力即在选探轮齿齿廓曲线时，应使带齿啮入或啮出时变形小，磨擦损耗小，并保证与带齿均匀接触，有较大的接触面积，使带齿能承受更大的载荷。 3、有良好的加了工艺性 加工工艺性好的带轮齿形可以减
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