鹿文晓棒料切割机设计说明书3.22(1)(1)

1、本科毕业设计(论文) 题 目： 棒料切割机的设计 英文题目：Design of Bar Cutting Machine 学 院： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 姓 名： 鹿文晓 学 号： 20120460116 指导教师： 孙玉芹 2016年5月10日 毕业设计（论文）独创性声明该毕业设计（论文）是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其他机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。作者签名： 日期： 年 月 日 毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解

2、青岛滨海学院有关保留、使用毕业设计（论文）的规定，即：学校有权保留送交毕业设计（论文）的复印件，允许被查阅和借阅；学校可以公布全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存该毕业设计（论文）。保密的毕业设计（论文）在解密后遵守此规定。作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 摘 要：机械工业是一个国家的重要产业，机械工业的发展无时不刻都在影响着国家经济的发展，人类的进步离不开机械工业的发展。在全球经济发展的大环境下，中国各个行业被其他国家的先进技术影响的同时，越来越多的外国企业和品牌传播到中国已经成为现实。在新的市场需求的推动下，对棒料切割机进行改良和优化是当务之急。生产棒料切割机的企

3、业，必须充分考虑到在棒料切割机运行中可能出现的问题，尽量使棒料切割机的自动化程度越高越好，从而减少人工搬运工具的时间，国内棒料切割机的研发及制造要与全球号召的高效经济、安全稳定主题保持一致。棒料切割机的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。 设计的题目是棒料切割机的设计，目前，国内棒料切割机的研发也在向朝着运行高速化、功能复合化、控制智能化的方向发展，廉价、简单、方便成了工作台发展的主题。关键词：机械产品 棒料切割机 智能化 Abstract：This graduation design is the optimization design of driving roller conv

4、eyor, first on the driving roller type conveyer is summarized; then analyzed the selection principle and calculating method of driving roller conveyor; then calculated based on these design criteria and abase is designed; then checked on the main parts selected conveyor. Is the drive roller conveyor

5、 consists of four main parts: driving device, tension device, middle rack, and the moving part. Finally, a simple description of the installation and maintenance of transport. At present, the drive roller conveyor is moving towards long distance, high speed, low friction direction, air cushion conve

6、yor in recent years is one of the. the motion trajectory when the diagonal curve is slanting line do the walking motion, robot. The miniature walking robot is mainly driven by DC servo motor, so as to drive the leg action driven synchronous belt wheel by a crank and rocker mechanism.In the design, d

7、riving roller type conveyer manufacture and application, at present our country compared with foreign advanced level there are still large gaps, domestic in the design and manufacture of driving .This design is the optimization design of driving roller conveyor.Keywords：Driving roller Crankshaft Pro

8、cessing intelligent 目 录 1 前言1 1.1课题的来源与研究的目的和意义1 1.2本课题研究的内容3 1.3研究的意义42 棒料切割机总体结构的设计5 2.1切割部分设计方案的选择6 2.2切割部分的工作原理6 2.3 摆动杆的结构设计73 机械传动部分的设计计算8 3.1切割电机的选型计算8 3.2带传动的设计计算9 3.3直线导轨的设计计算11 3.4水平移动气缸在选型计算144 棒料切割机中主要零件的三维建模15 4.1切割锯片的三维建模15 4.2 V带轮的三维建模15 4.3气缸的三维建模16 4.4棒料切割机的三维建模165 棒料切割机中主要零件的强度分析与校

9、核17 5.1滚动轴承强度的校核计算17结 论18参考文献19致 谢20青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）1 前言1.1 课题的来源与研究的目的和意义 我国生产的棒料切割机结构简陋，切割效率始终不高，虽然经过几十年的发展，近期产品的质量较早期有所提高。但受国产配套件质量及设计水平等的影响，我国目前生产的棒料切割机的总体水平与进口产品及港口用户的要求仍有较大差距，棒料切割机的生产也是如此，为满足市场需求，开发出一种新型的棒料切割机势在必行！ 相信此种棒料切割机的出现将会大大提高棒材的切割能力和质量，为企业的生产的年产能方面，以及经济效益方面能够带来显著的进步，同时也在某种程度

10、上推进了机械工业的不断发展。 随着国际标准化（SIO）的实施，世界棒料切割机以采用新材料、新技术、新工艺、新结构为基础,19世纪80年代，美国的HUGER公司将新开发的棒料切割机应用到该公司的子公司-一个生产棒材的机械公司，经过几年的运行，为该公司创造了不菲的利润。继美国HUGER公司之后，德国的DESTO公司也看到了棒材切割机的利润所在，投入了相当大的人力和精力来开发研制棒材切割机，并且与二十世纪中期投入到了北美等市场。当前，全世界各大机械人厂商为了提高产品的竞争力，都大力进行棒料切割机的研发工作。现在国外等著名棒料切割机的品牌中，都有棒料切割机的销售，全世界棒料切割机的应用越来越广泛。有一

11、点值得注意的是，棒料切割机的市场，由最初的日本，欧洲，已经渗透到北美市场，因此棒料切割机是当今棒料生产加工企业比配的设备已经成为主要趋势。西方资本主义国家有巨大的棒料切割机销售市场，机械人工业是西方资本主义国家的机械工业之一。 目前国外特别是美国正在考虑发展棒料切割机的功率最大化，产能最优化的问题。自“九·五”期间棒料切割机的开发和研制已经被列入美国的重大科技攻关计划，以跟踪世界技术的发展和开发适合美国机械工业发展的棒料切割机。我国从1953年开始生产棒料切割机，于1958年自行设计制造切割半径在50、70、90、120、500等棒材的棒料切割机之后，为了适应棒材生产厂家的需要，19

12、59年又制造了500、1000、1200等大直径的棒料切割机。 为了满足棒材生产工业发展需要，我国于1970年研制了大型棒料切割机。经运转实践证明效果很好。同年，福建的金明公司更是大量引入外来技术人才，全身心地投入到了棒材切割机的研发中，利用丰富的人力资源和设备，研发出了多种可夹持不同直径棒料的切割机，与同年12也投入市场，获得了非常大的经济利润。近几年又研制出PX1400/170棒料切割机，其设计能力为1750t/h，实际达到2508t/h，是设计值的1.6倍。目前机械式棒料切割机将逐渐被全自动棒料切割机所代替。传统的机械式的棒料切割机已经不能完全满足当今市场的需要，迫切需要各种多功能的棒料

13、切割机来满足市场需求，如是福建金明公司加大人力开发出了五个规格十四种类型的棒料切割机，然而我国机械人业所需的棒料切割机全部依赖进口，这使得国产机械人配备棒料切割机后，成本增加很大，而装备自行开发生产棒料切割机，其成本提高不大，说明棒料切割机的市场前景令人乐观。传统的棒料切割机的产品如图1-1、图1-2所示。图1-1传统切割机 图1-2自动切割机1.2 本课题研究的内容棒料切割机作为切割机械的一种，在加工棒材的公司有着非常普及的应用，目前市面上的棒材切割机切割精度不高是主要的问题，所以在参考了以往的类似的棒材切割机的基础上，通过市场调研和归纳总结，得出了本次设计的棒材切割机的总体方案与具体结构。

14、主要针对棒料切割机进行设计，从棒料切割机的整体方案出发，然后具体细化出具体内部结构，其具体内部结构主要包括以下几个方面：（1）通过网络和图书馆查找各种关于棒材切割机的相关资料，对棒料切割机进行方案的比较和预定。（2）分析棒料切割机的结构与参数（3）确定设计总体方案（4）确定具体设计方案（5）棒料切割机的三维图的绘制、CAD装配图、零件图的绘制。（6）说明书的整理1.3 研究的意义 棒料切割机的设计是通过对以往类似的棒料切割机进行参考和研究，从而制定出了该棒料切割机的整体方案，然后进行细化。由于机械工程的知识总量已经远远超越个人掌握所有，一些专业知识是必不可少的。但是过度的专业知识分割，使视野狭

15、隘，可以多多参加技术交流，和参加科研项目，缩小范围，提升新技术的进步和整个块的技术，提高外部条件变化的适应能力。封闭的专业知识的太狭隘，考虑的问题太特殊，在工作中协调困难，不利于自我提高。因此，自上世纪第二十年代末，出现了一体化的趋势。人们越来越重视基础理论，拓宽领域，对专业合并的分化。机械工程可以增加产量，提高劳动生产率，提高生产的经济效益为目标，并研制和发展新的机械产品。在未来，新产品的开发，降低资源消耗，清洁的可再生能源，成本的控制，减少或消除环境污染作为一个超级经济目标和任务。机器能完成人的手和脚，耳朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任务。现代机械工程机械和机械设备创造出更多、更精美的

16、越来越复杂，很多幻想成为过去的现实。人类现在能成为天空的上游和宇宙，潜入海洋，数十亿光年的密切观察，细胞和分子。电子计算机硬件和软件，人类的新兴科学已经开始加强，并部分代替人脑科学，这是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的作用，但在未来几年还将继续创造出不可思议的奇迹。人类智慧的增长并没有减少手的效果，而是要求越来越精致，手工制作，更复杂的工作，从而促进手功能。又一方面实践促进人脑智力。在人类的进化过程中，以及在每个人的成长过程中，大脑和手是互相促进和平行进化。 大脑和手之间的人工智能和机械工程的近似关系，唯一不同的是，智能硬件还需要使用机械制造。在过去，各种机械离不开人类的操作和控制，反应

17、速度和运算精度的进化是非常缓慢的大脑和神经系统，人工智能将消除这种限制。相互促进，计算机科学和机械工程进展之间的平行，将在更高层次的新一轮发展的开始使机械工程。在第十九世纪，机械工程的知识总量仍然是有限的，大学在欧洲，它与一般的土木工程是一门综合性的学科，称为土木工程，下半场的第十九个世纪成为一门独立的学科。在第二十世纪，随着机械工程和知识增长的发展开始分解，机械工程专业，有分支机构。在第二十世纪中期趋势分解，在时间之前和之后的第二次世界大战结束时达到的峰值。由于机械工程的知识总量已经远远从个人掌握所有，一些专业是必不可少的。但是过度的专业知识使分割，视野狭隘，可以查看和统筹大局和全球工程和技

18、术交流，缩小范围，新技术的进步和整个块的技术，外部条件变化的适应能力差。封闭的专业知识的专家太狭，考虑的问题太特殊，在工作协调困难，不利于自我提高。因此，自上世纪第二十年代末，出现了一体化的趋势。人们越来越重视基础理论，拓宽领域，对专业合并的分化。综合职业分化和发展知识循环过程的合成，是合理和必要的。从不同的专业和专业知识的专家，也有综合的知识了解不够，看看其他学科和项目作为一个整体，从而形成一种相互强烈的集体工作。综合和专业水平。有机械工程全面而专业的冲突；在综合性工程技术也有综合和专业问题。在人类所有的知识，包括社会科学，自然科学和工程技术，有一个更高的水平，更广泛的综合性和专业性的问题。

19、本论文主要研究运用SolidWorks对棒料切割机进行设计。通过对棒料切割机进行设计，来了解棒料切割机的结构组成、工作原理以及以后的发展趋势和现状。该课题来自于棒料加工型机械公司的生产实际，通过设计出棒料切割机，从而来掌握棒料切割机的整个设计生产流程，培养工程意识2。 我国生产的棒料切割机结构简陋，切割效率始终不高，虽然经过几十年的发展，近期产品的质量较早期有所提高。但受国产配套件质量及设计水平等的影响，我国目前生产的棒料切割机的总体水平与进口产品及港口用户的要求仍有较大差距，棒料切割机的生产也是如此，为满足市场需求，开发出一种新型的棒料切割机势在必行！本文运用大学所学的知识，提出了棒料切割机

20、的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，构建了棒料切割机总的指导思想，从而得出了该棒料切割机的优点是高效，经济，并且校正质量高，运行平稳的结论。 通过设计棒料切割机，要求学生掌握大学四年所学到的知识，了解机械原理，机械设计，以及传动机构设计等方面的知识，综合运用三维绘图软件，二维绘图软件对机械设备进行设计。通过本次毕业设计，综合提高学生的实际应用水平和设计能力。 相信此种棒料切割机的出现将会大大提高棒材的切割能力和质量，为企业的生产的年产能方面，以及经济效益方面能够带来显著的进步，同时也在某种程度上推进了机械工业的不断发展。2 棒料切割机总体结构的设计2.1切

21、割部分设计方案的选择 切割部分主要有切割锯片、电动机和传动机构组成。现在设计的切割部分有两种方案可行：第一，电动机通过带传动带动切割片转动。第二，电动机通过圆锥齿轮传动方式带动切割片转动。但考虑到切割过程中电动机带动切割片进行高速旋转运动，所以优先选取第一种方案，原因是圆锥齿轮传动不宜应用在转速太高的场合，并且在运用齿轮进行传动时，还应考虑怎样消除震动和用什么方法润滑齿轮，这样就会使设计成本增加，而带传动则具有结构简单，传动平稳、价格低廉和缓冲吸振等优点3。本次设计的切割部分方案简图如下图2-1所示。 图2-12.2切割部分的工作原理切割部分的原理如图2-2所示，电动机带动割切片高速旋转运动，

22、电机与工作台之间采用铰链支撑方式，升降气缸可推动切割片进行上下移动，完成切割运动。横向行走气缸可推动工作台横向移动，控制切割的长度。纵向行走液压缸可使工作台纵向移动，使切割片能切割棒料。其中电动机和气缸电磁阀都需要通过由PLC控制系统来控制，实现其按照顺序完成动作。 图2-22.3摆动杆的结构设计设计的切割部分主要的零件是摆动杆，摆动杆的设计需要考虑到它的强度和结构方面的设计，它是切割电机与汽缸相连接的载体，在切割部分起到至关重要的作用。设计的摆动杆的零件图如下图2-3所示。 图2-33 机械传动部分的设计计算3.1切割电机的选型计算 根据切割系统的要求，应考虑电动机的种类、型式、额定电压、额

23、定转速和额定功率、工作方式，在决定电动机功率时考虑到电动机的发热，允许过载能力启动能力等问题，现选用比较适合的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。选取功率为 1.0KW，额定电压：380V， 频率：50HZ ,额定转速为1440rpm，额定转矩2.3N .m，型号为Y100-2，电动机选用三角型启动方法启动。3.2 机械传动部分的设计计算3.2.1 带传动的设计计算（1）设计功率 P传递的功率（2）选定带型根据和选取普通V带C型，小带轮转速，为1350r/min（3

24、）传动比 （4）小带轮基准直径（mm） 由B1表8112和表8114选定 >（5）大带轮基准直径（mm） 由B3表87得（6）带速验算 （7）初定轴间距（mm） （8）所需带的基准长度（mm） 带型选择为A900（9）实际轴间距 （10）小带轮包角 = =（11）单根V带的基本额定功率根据系统工况，我们可以取（12）时单根V带型额定功率增量根据系统工矿，在这里我们取（13）V带的根数ZZ =小带轮包角修正系数取0.96带长修正系数查取0.87（14） 单根V带的预紧力 mV带每米长的质量（kg/m）查B1表8124，取0.1kg/m（15）作用在轴上的力 考虑新带初预紧力为正常预紧力的1

25、.5倍（16）带轮的结构和尺寸带轮是传动系统的传动组件之一，需要有足够的刚度和强度才能满足要求。根据系统的需求，我们可以选择铸铁作为带轮的材料，因为铸铁的强度和刚度方面度能够满足系统的需求。带轮的材料为HT200，查B1表8110得基准宽度制V带轮轮槽尺寸，根据带轮的基准直径查B1。3.3直线导轨的设计计算 直线导轨在机械传动中经常遇到，主要用在移动部分，在棒料切割机中，主要是和汽缸配合使用的，直线导轨的传动精度的好坏，与棒料切割机的切割效果有直接的关系。1直线轴承的选择 用于测试的POM工程塑料支架；钢架适用于工作温度；不锈钢轴承适用于水，蒸汽，硝酸等腐蚀性介质和真空的工作场所，按下列公式确

26、定型轴承的计算。硬度：硬度系数FH HRC58的硬度，hrc52-58，FH=0.6-1.0FH =1。FT的温度系数：工作温度小于100C，FT = 1，温度100oc-125oc，FT = 1.0-0.95。接触系数FC：每根轴装一套轴承，FC=1.0每根轴装二套轴承，FC=0.81每根轴装三套轴承，FC=0.72每根轴装四套轴承，FC=0.66载荷系数FW：小于15米/分钟的速度，无冲击，无振动，FW = 1.0-1.5；小于60米/分钟的速度，超调量小或振荡，FW = 1.52.0；运行速度大于60米/分钟，或有更大的冲击，振动，FW = 2.05.0。时间是生命的LH =（10000

27、×1）/ 2 * L（S * N1 * 60）（单位：小时）L：长度寿命 (万米)，LS：工作行程 (米)，N1：每分钟往复次数 根据系统工况，我们知道，切割部位的往返移动形成为300mm，工作时间每天8小时，负载15kg，期望寿命Lh=5000小时，试选择轴承型号。按以上工作条件： 直线轴承润滑和灰尘：轴承厂是涂上防锈油，使用时需要添加润滑油。低噪音润滑脂，常用的有2锂基润滑脂和低噪音轴承润滑脂填脂量为边间隙1 / 3，在轴承使轴的摩擦，造成非预期的轴承损坏。铁将大大降低轴承的使用寿命，灰尘和污物阻塞球体保持航道，不能转动，造成损坏，橡胶球架。密封轴承可用于一般的无尘车间，如木工机

28、械，在尘土中铸造机械等许多场合，在两端的轴承和密封，以防止灰尘和降低油品损耗。 轴承载荷和冲击载荷下的生活：运动和变化，或当轴承是固定的，本机和其他因素的振动会使与形成凹坑接触。外部硬盘进入轴承，而且在表面压痕的形成，超过一定限度，直线的永久变形，这将阻碍运动平稳，振动和噪声引起的振动，将进一步削弱周围的物质，造成恶性循环，凹面积扩大，基本额定静载荷由永久变形有限公司。静态负荷容量等于钢球直径的1 / 10000球环的两个时间之间的接触点的永久变形，称为基本额定静载荷C0。轴承的使用，影响是难以衡量的，常用的静态负荷选择适当的安全系统，保证轴承静负荷不超过额定静负荷。静载荷P0=C0 /FS选

29、择轴承，振动和冲击。FS1FS2 71.5，由振动和冲击的场所。 由于重复荷载作用下轴承工作在地表以下一定深度，对裂纹形成的较弱的部分，然后用金属片状剥离表面的接触，这被称为疲劳剥落。在安装过程中，润滑，密封在正常情况下，轴承失效是绝大多数人的疲劳失效，寿命一般在轴承，是指轴承疲劳寿命。额定寿命直线轴承是50000米，通过定义基本额定动载荷确保。由于轴承的寿命是分散的，使用同样的材料，同样的过程，使用相同的轴承寿命的条件是不一样的，所以轴承基本额定动载荷C被定义为一组相同的轴承在相同的条件下运行50000米，没有任何疲劳剥落现象的动态承载能力。由于本次汽缸通过直线导轨驱动切割部位往复移动，其中

30、切割部位的重量为15KG，我们可以采用一边一组直线导轨，两边轴承座为固定式的，中间六个为可以随着丝杆螺母上下滑动。六个导向光杆加上丝杆螺母，这样每个导向光杆的滑动轴承处的所受负载为166N。根据此次的切割部位的移动方式和距离，我们选择HNK系列直线导轨系列。3.4 水平移动气缸在选型计算根据系统工况可知，棒料切割机的是通过气缸推动锁紧块来进行切割装置的水平移动的，根据已知条件可知：对切割装置的制动所需要的力为120N。已知棒料切割机切割装置部位各个零件的重量以及其他零部件的总重量为30KG，根据公式F=P*S=0.5(取气压0.6Mpa）*S,可得S=31.5mm。式中：F是所需要的输出力；

31、P是系统压力； S就是活塞面积； n是安全系数，一般气缸水平使用取0.7，垂直使用取0.5； 于是算出气缸缸径为63mm，行程根据实际情况我们选择150，所以我们选择AIRTAC63X150标准型气缸。4 棒料切割机中主要零件的三维建模4.1切割锯片的三维建模 4.2 V带轮的三维建模 4.3气缸的三维建模 4.4棒料切割机的三维建模 5 棒料切割机中主要零件的强度分析与校核5.1滚动轴承强度的校核计算 棒料切割机的设计选取的轴承是深沟球轴承，具体的滚动轴承的选取过程如下：（1）滚动轴承的选择滚动轴承为深沟球轴承6205，。（2）寿命验算轴承所受支反力合力N; 对于深沟球轴承，派生轴向力互相抵

32、消。 ，;得 ； ； 按轴承B的受力大小验算: ; h=年;所以此轴承合格。结 论毕业设计的题目是棒料切割机的设计，直到今天，毕业设计总算接近尾声了，通过这次棒料切割机的设计，使我们更好的掌握了设计方法和步骤，不仅复习了所学的知识，而且还获得新的经验与启示，在翻阅资料和图纸设计时，会遇到不清楚的地方，老师和同学都能给予及时的指导，确保设计进。，棒料切割机的设计，通过初期方案的制定，查资料和开始正式做毕设，让我系统地了解到了所学知识的重要性，从而让我更加深刻地体会到做一门学问不易，需要不断钻研，不断进取才能做到最好，总之，在老师和同学的帮助下完成了设计，感谢帮助过我的老师和同学，是大家的帮助才使

33、我的论文得以完成。参考文献1 徐灏等，机械设计手册(第2、3册)M(第二版）.北京：机械工业出版社，2003:98100 2 程悦荪，棒料切割机的设计M.北京：中国农业出版社，1996:6769   3 周纪良，传动系统的设计M.北京：机械工业出版社，1991:102105   4 吉林工业大学教研室编.拖拉机的构造M.北京：中国农业出版社，1998:209211 5 成大先主编，机械设计手册减（变）速器·电机与电器M.北京：化学工业出版社，1999:8183  6 朱冬梅，画法几何及机械制图M.北京：高等教育出版社，2000:303305 7 陈立德，机械设计基础M.北京：高等教育出版社，2002:222225  8 陈立