多工作台石材切机设计

本科论文目录摘要 IAbstract II引言（或绪言） 11石材工业 31.1设计背景 31.2石材品种分类 31.2.1大理石 31.2.2花岗岩 31.2.3人造石饰面板 41.3石材机械设备及工艺 41.3.1机械设备 41.3.2机械工艺 41.4石材市场发展前景 51.5石材工业与石材机械的发展 52多工作台石材切机的总体概述 62.1主要参数 62.2控制系统 62.3设备结构和工作原理 62.3.1设备结构 62.3.2工作原理 73工作台设计 93.1工作台输送带的设计 103.1.1带式输送机特点 103.1.2减速器的选用 103.1.3输送带的选用 113.2回转工作台齿轮系的设计计算 123.2.1齿轮副的设计 123.2.2内齿圈的设计 143.3工作台液压缸设计 163.3.1液压缸主要尺寸的确定 164纵横向运动部分设计 204.1步进电机的选择计算 204.2横向传动系统结构设计 204.2.1横向导轨的结构设计 204.2.2齿轮和齿条的设计 214.3机械手横梁的效验 214.4纵向运动系统结构设计 224.4.1导轨支撑件设计 224.4.2纵向导轨的设计 225安装与保养 245.1安装 245.2使用与保养 24结论 25致谢 26参考文献 27摘要石材工业近几年在我国兴起，但是现在加工石材的设备有着许多缺点。本次设计我研究了多工作台石材切机。多工作台石材切机相比于其它切机多了两个工作台，采用行业常用的PLC控制系统。多工作台的设计节省了人力也提高了工作效率。它主要由一个主工作台、两个辅助工作台和切割系统构成。由电机带动皮带转动，实现锯片转动进行切割，升降系统是由液压缸升降实现，通过上料工作台的激光扫描系统对板材进行扫描，运送到主工作台进行切割后输送到卸料工作台。整套系统有很好的切割性能和安全性能。本次主要设计了多工作台石材切机的横纵向运动系统、回转工作台、切割手的升降系统等。此切机能够加工最大板材尺寸是2500×2000×100mm。回转工作台能够360°旋转。横纵向运动系统电机功率为1.5kW。主电机功率为15kW，转速1000r/min。横纵向运动距离约4500mm。关键词：石材；加工；毛板；切割

AbstractThestoneindustryhasriseninChinainrecentyears,butnowtheequipmentforprocessingstonehasmanydisadvantages.Inthisdesign,Iresearchedthemulti-tablestonecuttingmachine.Comparedwithothercuttingmachines,themulti-tablestonecuttingmachinehastwomoreworkingtablesandadoptsthePLCcontrolsystemcommonlyusedintheindustry.Themulti-tabledesignsavesmanpowerandimprovesworkefficiency.Itismainlycomposedofamainworktable,twoauxiliaryworktablesandacuttingsystem.Thebeltisdrivenbythemotortorealizetherotationofthesawbladeforcutting.Theliftingsystemisrealizedbytheliftingandloweringofthehydrauliccylinder.Theplateisscannedbythelaserscanningsystemoftheloadingworktable,transportedtothemainworktableforcutting,andthentransportedtothedischargeworktable.Thewholesystemhasverygoodcuttingperformanceandsafetyperformance.Thistime,wemainlydesignedthetransverseandlongitudinalmotionsystemofthemulti-tablestonecuttingmachine,therotarytable,theliftingsystemofthecuttinghand,etc.Themaximumplatesizethatthismachinecanprocessis2500×2000×100mm.Therotarytablecanrotate360degrees.Themotorpowerofthetransverseandlongitudinalmotionsystemis1.5kW.Thepowerofthemainmotoris15kWandtherotatingspeedis1000r/min.Transverseandlongitudinalmovementdistanceisabout4500mm.Keywords:Stone；Process；Parentmaterial；Cuttig引言（或绪言）在政府对石材开采的控制下，国内石材开采正在向机械化开采发展。目前，我国获得了许多石材加工技术，例如高压水射流切割技术，CNC数控中心加工技术，金刚石珠锯加工技术，金刚石圆锯对切割技术以及金刚石圆锯组合加工技术。由于外来文化的投入，使石材加工设备的成就水平也很大。应用了许多石材加工设备。切割机，破碎机，自动生产线，高压水切割机，雕刻机等已陆续推出，用于全国石材生产。中国石材工业的发展，在党的改革开放政策的领导下，经过二十多年的发展，形成了较为完整的中国石材工业体系，为中国石材工业未来的高层次发展产生了重要的条件和基础。近年来，石材工艺品在全世界越来越受欢迎，早在意大利19世纪便有石材工艺机械化，我国是在近几年才兴起的。刚开始加工石材时，我国的设备上相比与国外还是有一些差距。但是随着时间的推移，我国也研发出了许多加工机器，到现在已经可以实现自动一体化操作，大大减轻了劳动力，使我国在世界上于石材加工方面有一席之地。我国产出的产品已完全达到国家先进水平，部分产品已达到世界先进水平。中国石材生产规模迅速扩大，产量大幅度增长，石材在国民经济中的地位不断提高。2002年全国石材产量达到1.8亿m2，是1990年全国石材产量的7.2倍。随着石材生产与应用的扩大，以及我国石材国际贸易与交往活动的不断增长，中国石材市场发展建设取得了显著进步，成为中国石材工业发展的重要特色之一，逐步进入规范化，高档次，多功能的发展阶段。例如：新建的北京西联国际石材交易市场，南安水头中国石材城，上海同福和恒大石材市场、浙江石材市场，杭州下沙石材市场，大连石材市场，莱州石材工贸城等，各项设施及服务功能都有显著进步与发展，成为开展国内外石材专业活动的重要场所[16]。本次设计的多工作台石材切机结合了国内外同类产品的优势，根据我国的实际生产情况和现有技术水平，本着高精度，高产量的原则进行设计。它用于切割大理石板材和一些其他石材类型的板材。在整个过程中，数控装置提供全自动控制。自动强度高。该装置还具有结构合理，安装维护方便，机器精度高，噪音低等优点。

1石材工业1.1设计背景我国在刚开始着手石材工艺时采用了大量人工工作方式去加工石材，人们需要手工打磨石材，锯石材，手凿石材，这加大了人工劳动力，也加大了成本，随着多工作台石材切机的发明，我国在制作石材方面已经完全实现了自动化，数字化，大大减轻了人力与成本。大理石和花岗岩不可否认，已成为永恒的装饰材料和高档建筑的重要标志。因此，石材生产与贸易出现了空前的发展。面对世界石材市场的旺盛需求，我国石材出口的日益俱增，可见其前景大为可观。本设计的多工作台石材切机是根据我国的实际生产情况，该机构在整体上采用了PLC对步进电机的控制，实现了大梁的横向和纵向运动，扫描的过程选用红外发射对管作为传感器对廓形进行检测，本着高精度、高效率的原则设计的。1.2石材品种分类1.2.1大理石（1）形成过程大理石是由地壳的原始岩石在高温高压作用下形成的变质岩。（2）主要分类根据大理石的种类，命名原理是不同的。有些以它们的起源和颜色命名，例如丹东绿和瓷砖红。装饰性大理石还需要可用于建筑物不同部分的多种变体和颜色，因为现代建筑是丰富多彩且不断变化的。1.2.2花岗岩俗称麻石，它是一种坚硬的天然石材。抛光后，它是明亮的。它具有质地牢固，抗压缩，抗弯曲，耐腐蚀，强度高等特点。它可以用于高级酒店，旅馆，饭店，饭店和住宅商店中以增加风格。（1）岗岩荒料花岗岩属于岩浆岩。经过加工和抛光后，形成具有不同颜色阴影的斑驳图案。图案具有细小颗粒，繁星点点的云母黑点和闪闪发光的海水晶。由于没有像大理石这样的圆形图案，因此花岗岩和大理石相对容易区分。（2）花岗岩石板材花岗岩饰面板以其质坚耐腐、美观大方、高雅大方的气质赢得人们的青睐。1.2.3人造石饰面板天然石材由于较受自然环境控制，在开采镶嵌及运输上也有一定的限制，因此，鉴于产品受欢迎程度与日俱增，人造饰面板正成为装饰领域的一代新秀。（1）酯型人造大理石饰面板前文提及有关聚酯型人造大理石特性，聚酯剂的使用能令产品增加表面光洁及硬度，在公共场所如银行、酒店、宾馆、商业机构、大厦等使用更能增添气派。（2）水泥结晶仿大理石饰面板

是以高级水泥为主要原料，加入颜料、耐磨剂及适量品种经加工而成的。其抗压、抗折、耐磨等技术性能均与天然大理石相当，色彩更均匀一致，施工时只需加水浸湿，再以水泥砂浆或胶粘剂粘贴。适用于室内外建筑物的饰面。1.3石材机械设备及工艺1.3.1机械设备意大利以世界石材王国而闻名于世，它不单有多种优质石材、经验与人才，最重要的是还生产出各种各样世界一流的石材机械。这些机械包括：圆柱线锯机、大型切片割机、罗坑机、板材磨光机、圆柱磨光机、雕刻机。而自动加工线则包括：大理石、花岗石全自动加工线，其构成设备有框架锯机、抛光机、桥式切割机等。大理石砖和花岗石砖全自动加工线，其构成设备有：整块切割机、找平机、抛光机、斜切机、精加工线等。值得一提的是有一种带金刚石锯条的数控成型机，它不仅能够以不同的半径进行数种曲线切割，也可以加工各种圆形或锥形材料，后者显然是近几年才有的新作。1.3.2机械工艺要说道像花边那样的织细镶嵌和镂空加工就不得不提到另一种完全革新了的加工工艺：水力切割板材工艺（WATER-JETCUTTING），用这种新工艺可以自动加工所有几何形状、相当复杂、厚度极小的材料。令人难以置信的是，现在连精度很高的浅浮雕都可以实现，这种成就的取得主要归功于特殊电脑控制的缩放仪中采用的镭射技术，可算是一个全自动的、有多种应用的机器人。其中，意大利石材机械制造商贝得力尼公司更研制出一个系统的自动化机械，它可以把天然石材大批量的生产。各类不同的荒料，经过双向切机、粗磨定厚机、细磨抛光机及倒棱机等加工后，其公差可控制在十分之一毫米内。此外，按照最佳的使用方法，就算是很小、很琐碎的荒料也可以制成标准的板材，供各种公共场所、一般居民的墙及地面铺设使用，毫无浪费。1.4石材市场发展前景如今，越来越多的人提倡家居装饰中的自然元素。因此，天然石材已大量进入建筑装饰行业。然而，天然宝石具有某些实际的局限性，具有诸如难以开采，非环境保护，辐射和色差之类的缺陷，这些缺陷与当前关于“环境保护”和“低碳”寿命的主张相矛盾。随着房屋/环境工程发展到中高级等级，对一些石材家具提出了新的要求。主要由金刚石线锯，带锯和钻头打磨工具组成的加工设备，结合高科技的计算机控制技术，可以完美地满足这一要求。1.5石材工业与石材机械的发展中国的石材行业在世界上享有很高的声誉，“四大专业”荣誉是当之无愧的。一个是拥有大量石材资源的国家。其次，它是一家大型石材生产商。第三，它是一个巨大的石材消费国。第四，它是一个大出口国。尽管石材业取得了令人瞩目的成就，但也有必要明确认识到一系列问题以及中国加入WTO的影响。现在的关键问题是如何从一个大石头国家转移到一个大石头国家。为此，您需要认真研究，采取相应措施。其次，它打破了自我标榜的大门，走了共同繁荣的道路（以防止单个公司在竞争中相互残杀）。为进一步加强民族联盟，在短时间内迅速发展实力。在那之后，我们将能够承受外国石材产品的冲击。

2多工作台石材切机的总体概述2.1主要参数此次设计的多工作台石材切割机是参照国内外同类产品，在现有切割机的基础上，扬长避短而设计出来的。该机采用大梁位移定位，电脑控制，有操作简便、切割精度高、性能稳定等特点。增加多工作台，可以减少装卸的时间，提高工作效率。机构基本上与其它切割机相差不大，不同之处在于增加了上料工作台、卸料工作台，强度高，加工性能好。主要参数数据如下表：表2.1切机主要参数锯片直径400mmX方向切割行程4100mmY方向切割行程5100mmZ方向切割行程200mm最大切割厚度100mm主轴转速1000r/min主电动机功率15kW横向电动机功率1.5kW纵向电动机功率1.5kW重量约5500Kg2.2控制系统从技术上讲，采用行业常用的PLC控制系统。PLC已成为工业设备的重要控制方法。可编程逻辑控制器（PLC）有自动控制技术，并具有以自然语言编程的微处理器作为核心。新一代设备尽管具有许多特性，但它们的操作模式与微型计算机有很大不同，并且具有特定的特性。PLC的CPU无法并行执行多项操作。由于分时操作的原理，一次只能执行一项操作。随着时间的流逝，这些操作会陆续执行。此时间共享过程称为程序CPU扫描。2.3设备结构和工作原理2.3.1设备结构机器整个结构的主要部分是混凝土基础，垂直导轨支撑，横梁，横梁支撑，切割头，旋转工作台，进给工作台，真空吸盘等。基础螺栓安装在混凝土基础上，大梁内部设有两个与垂直导轨匹配的滚子。电动机轴的延伸端位于支撑件的内部，并与齿条啮合，以提供齿轮和齿条机构，该齿轮和齿条机构通过延伸轴连接到相对的横梁。大梁支架和大梁用螺栓连接。给定石材加工机械设计的特定要求，使用此导轨既经济又实用。由于外形大，结构简单，是铸造而成。滑道由HT300材料制成，静态滑道及其支撑件由HT200材料制成，因为滑道需要恒定的运动精度和耐磨性。大梁带有与行进导轨匹配的行进导轨。动导轨与溜板铸为一体。侧板与导向柱外套铸为一体，液压缸用螺栓固定在侧板上，侧板用螺栓与溜板固定在一体。导向柱的两端分别与上下托板相连。下托板与主轴外套铸为一体。控制箱安装在大梁支撑件上，随大梁的移动而移动，便于操作。电源箱安装在大梁的右端。工作台是一个相对独立的机构，它是由铸造而成，是石材加工生产线上的重要辅助设备。该机工作简图如下：图2.1多工作台石材切机工作台工作简图2.3.2工作原理多工作台石材切机的工作原理请看图2.2板材切割流程图。上料工作台复位，红外线扫描仪对板材进行扫描，将图形输入计算机中，采用优化软件对板材进行优化下料排板上料工作台复位，红外线扫描仪对板材进行扫描，将图形输入计算机中，采用优化软件对板材进行优化下料排板。板材装载到上料工作台上。排板后上料工作台开始在钢轨上运动，把排板后的板材送到主工作台上。板材传送至主工作台之后，启动金刚石锯片主电机开始进行横向切割，板材被横向切成条状。主工作台旋转，金刚石锯片对板材进行纵向切割。切割完成后工作台旋转复位。卸料工作台靠近主工作台，传送带启动，卸下切好的成品板材图2.2板材切割流程图机器运行时，主电动机的运动通过皮带轮将动力传递到主轴，皮带轮带动锯片高速切割工作台工件。X方向进给的运动是通过电机与齿条啮合来驱动的，以驱动横梁并前后移动纵向导轨。在Y方向上，电动机将齿轮与齿条啮合，以移动切割头。Z方向的移动是通过液压泵上下移动液压缸来实现的。工作台可以360°转动。整个机器在PLC的控制下进行的移动，能够自动并且连续加工工件。电机带动皮带轮转动，皮带轮通过v型带带动小皮带轮，再通过锯片轴带动锯片转动，完成切割运动。

3工作台设计本机型与传统的桥式切机最大的不同之处在于为了显著提高生产率，由传统的一个工作台改进为三个工作台如图3.1总外观图所示，实现石材切割的主工作台1，上料工作台2，卸料工作台3。1—上料工作台2—主工作台3—卸料工作台图3.1总外观图之所以本机型能够显著提高生产率，因为传统的桥式切机在一个工作台上实现装料，安装，切割，卸料，且工件都由手工装卸，既耗费人力又浪费时间，改进为多工作台之后，切割一块板材的同时可以装载下一块板材，实现连续加工，节省了大量人力和时间。工作台2是具有回转功能的主工作台，上部可以旋转。工作台2结构设计技术参数：工作台尺寸：4200×3800×1616mm最大负载：600kg最大板材规格：2500×2000×100mm传送带电机功率：0.75kW液压马达功率：2.5kW工作台1大大节省了人力且提高了生产效率，工作台基体采用铸铁制造而成，工作表面也是传送带，作用是上料时将板材传送到主工作台上，工作台基体下部设有滚轮和导轨，在上料时驱动工作台2贴近主工作台。工作台3的结构较为简单，只需实现板材加工完成之后的卸料过程。3.1工作台输送带的设计3.1.1带式输送机特点（1）结构简单带式输送机的结构由几个大部件组成，例如传动辊，重定向辊，惰轮或非辊子部件，驱动器，传送带。我们可以使用10多种不同的零件，以标准化的方式制造它们。（2）物料运输范围广可以根据需要制造各种散装材料和块状材料。可以运输化学药品，熟料和混凝土。（3）运输能力大流量每小时可以从几公斤到数千吨不等，并且是连续不断的。这是其他交通工具所无法企及的。（4）运距长一台机器的长度在国外非常受欢迎，可以达到10多公里。在此过程中无需任何转移点。（5）对生产线适应性强现代的带式输送机已经从槽式发展到圆形管式。因此需要大量的基本建设投资来修复隧道和桥梁。（6）物料的装卸非常方便带式输送机可以根据工艺流程的要求随时进行装卸。（7）高可靠性由于运动部件的结构和重量减轻，只要不损坏传送带，传送带的使用寿命为10年，如果防锈性良好，则金属结构部件也可以使用数十年。3.1.2减速器的选用所选电机的型号为Y90S-6，额定功率0.75kW，其输入转速n1=910r/min传送带输送速度0.8m/s，因此主动轮转速n=60v/πD=79.6r/min输出转矩T=9550×103×0.75/910=7.871N·mm（1）确定公称传动比：i=n1/n2=910/79.6=11.43,由机械设计师手册表19-41取公称传动比i0=12.5（2）选类型v=πD1n/60=π×0.08×79.6/60=0.33m/s＜5m/s因此选用蜗杆下置式减速器，用风扇冷却。（3）根据机械强度和热极限强度选型号由机械设计手册表19-16可知，带式输送机载荷为中等冲击载荷（本节下面提到的表、图、式都为机械设计手册中内容）由表19-43查得工况系数为Ka=1.2由图19-6查得启动频率系数K4=1由图19-4可知，当负载率JC（1h内作用时间/60×100%）为20%时，负荷率系数K2=0.6由图19-5知，环境温度系数K3=1.0由表19-44知，型式系数K5=1由图19-7知，初估中心距a=100～225mm时，冷却方式系数K6=1.59由式19-8知，机械强度为TKaK4=7.871×1.2×1=9.45N·mm由式19-9知，热极限强度为TK2K3K4K6=7.871×0.6×1.0×1×1.59=7.5N·mm在表19-41中，根据i=12.5，n=1000r/min及机械强度值、热极限强度值选用中心距a=80mm的锥面包络圆柱蜗杆减速器，代号为KWU80-12.5-IF3.1.3输送带的选用在输送机的工作过程中，输送带既是轴承部件又是牵引部件。传送带需要具有一定的承载能力和足够的拉伸强度。顶部涂层橡胶层通常较厚，它是传送带的支撑表面，并与物料直接接触，容易受到物料的撞击和磨损。下盖板橡胶是传送带与支撑辊接触的一侧，主要处于压力下，如下图所示。减少沿着惰轮行驶时传送带的压下阻力。底涂层粘合剂通常很薄。侧面覆盖胶的功能是当传送带脱落且侧面与框架碰撞时。防止机械损坏。如图3.2输送带的结构所示。1－上覆盖胶；2－边条胶；3－下覆盖胶；4－带芯图3.2输送带的结构3.2回转工作台齿轮系的设计计算3.2.1齿轮副的设计已知液压马达转速n=1500r/min，工作台转速范围为20～50r/min选用45钢制成的齿轮，调质处理，齿面硬度230~250HBS齿轮轴采用40Cr。柱塞马达选用2.5MCM14-1B型斜盘式轴向柱塞马达，参考资料取齿轮1分度圆直径为100mm，齿轮2的分度圆直径为480mm，即：d1=100mm；d2=480mm；中心距：a＝（d1+d2）/23-1a＝（100+480）/2＝290mm；估算模数：m＝（0.007～0.02）a3-2m＝（0.007～0.02）×290＝2.03～5.8mm；由机械师手册表14-2取标准模数m＝3mm；则齿轮的齿数为：Z＝d/m3-3Z1＝100/3＝33Z2＝480/3＝160则齿轮顶圆直径为：da=m(z+2)3-4da1＝d1+2ha*m＝100+2×1.0×3＝106mm；da2＝d2+2ha*m＝480+2×1.0×3＝486mm；齿轮根圆直径为：df=m(z-2.5)3-5df1=d1－2（ha*+c*）m＝100－2（1.0+0.25）×3=92.5mm；Df2=d2－2（ha*+c*）m＝480－2（1.0+0.25）×33-2=472.5mm;因齿轮为开式齿轮，故取φa=b/a＝0.3，则：b=φaa3-6b＝φaa＝0.3×290=87mm圆整并取标准值，取b=85mm；即齿宽b2＝85mm；b1＝b2＋（5～10）3-7取b1＝90mm；齿轮轴与大齿轮的设计：大齿轮选用锻钢制造成的腹板式结构的齿轮。参考国内外同类产品取齿轮轴上齿轮分度圆直径为：d3＝140mm；大齿轮的分度圆直径为：d4＝600mm；中心距：a=(d1+d2)/23-8a＝（d3+d4）/2＝（140+600）/2＝370mm;估算模数:m=(0.007～0.02)a3-9m＝（0.007～0.02）×370m＝2.59～7.4mm；由机械设计手册取标准模数m＝4mm；则齿轮的齿数为：Z=d/m3-10Z3＝d3/m＝140/4＝35Z4＝d4/m＝600/4＝150；则齿轮顶圆直径为：da3＝d3+2ha*m＝140+2×1.0×4＝148mm；da4＝d4+2ha*m＝600+2×1.0×4＝608mm；齿轮根圆直径为：df3=d3－2（ha*+c*）m＝140－2（1.0+0.25）×4=130mm；df4=d4－2（ha*+c*）m＝600－2（1.0+0.25）×4=590mm；因齿轮为开式齿轮，故取φa=b/a＝0.3，则：b＝φaa＝0.3×370=111mm；圆整并取标准值，取b=110mm；即齿宽b4＝110mm；b3＝b4＋（5～10）取b3＝115mm；3.2.2内齿圈的设计选用45号钢正火处理，齿面硬度160～185HBSm＝4mm，α＝20°；内齿圈的分度圆直径为：D5＝1340mm；Z5＝d5/m＝1340/4＝335齿顶高ha＝ha*×m3-11ha＝1.0×4＝4mm；齿根高hf＝（ha*+c*）m3-12hf＝（1.0+0.25）×4＝5mm；则内齿圈齿顶圆直径为：da＝d－2ha*m＝1340－2×1.0×4＝1332mm;内齿圈齿根圆直径为：df=d+2（ha*+c*）m＝1060+2（1.0+0.25）×4=1350mm；传动比计算：i12=160/33=4.8i34=150/35=4.29i45=265/150=1.77i=4.8×4.29×1.77=36.44工作台实际回转速度n=n马达/i=41.16r/min因工作台的转速较低，因此齿轮副的润滑方式选用脂润滑，定期加润滑脂。工作台齿轮上键的校核：根据《机械设计手册》按挤压强度校核：≤[]3-13齿轮4的键dh=80×16，长为L＝80mm则I＝L－b＝80－28＝52mmT＝9550×103×＝14489.7N·mm＝0.87Mpa；查表21.3－3，[]＝40Mpa，＜[]，使用安全。工作台中轴的安全校核：分析轴的受载和应力情况，只受扭矩的作用，轴的扭转强度条件为3-14式中:——扭转切应力，MPa；T-轴所受的转矩，N·mm；W——轴的抗扭截面系数，mm3；n——轴的转速，r/min；P——轴传递的功率，kW；d——计算截面处轴的直径，mm；——许用扭转切应力，MPa。经计算=40Mpa<90Mpa,合格3.3工作台液压缸设计3.3.1液压缸主要尺寸的确定（1）确定工作压力p。根据负载大小和机器类型先确定工作压力P。参考《液压系统设计简明手册》中表2-1得知工作压力为3MPa。（2）液压缸内径D和活塞杆的直径d。因翻转工作台最大负载为600kg，再加上自身重量，取其最大负重量为1000kg，即最大负载为10000N。参阅《液压系统设计简明手册》活塞杆材料选择45号钢，采用表面硬化处理，高频淬火，硬化层深0.05~1mm，硬度值达到45~55HRC。表面镀硬铬，厚度15~25mm。活塞杆外径公差取f7~f9，直线度误差≤0.02mm/100mm，表面粗糙度Ra为0.3~0.4μm。材质为45号无缝钢管。通过淬火和回火，硬度达到241〜285HBS。缸筒内表面的粗糙度为0.1〜0.4μm，液压缸内径的锥度和椭圆形状的误差应较小。等于直径公差的一半。弯曲长度为500毫米，长度为0.03毫米或更短。该长度为直径100mm且小于等于0.04mm。内孔中心与缸体上的螺钉之间的差异，程度可以是0.02-0.05mm。参阅《液压系统设计简明手册》表2－2，取液压缸背压值为1Mpa，ηcm为0.95，考虑到快进和快退速度相等，取d／D为0.7。将上述数据代入到式：D=-3-15得：D==＝7.34×10-2m根据《液压系统设计简明手册》表2－4，将液压缸内径圆整为标准系列直径D＝80mm；活塞杆直径d，按d／D＝0.7及《液压系统设计简明手册》表2－5活塞杆直径系列取d＝56mm。对于选定的液压缸内径D，应检查最小稳定速度，确保液压气缸节气门的有效工作面积A必须大于最小有效面积，以确保最小的稳定转速。Amin，即A＞AminAmin＝式中qmin――流量阀的最小稳定流量，一般从选定流量阀的产品样本中查得；vmin-液压缸的最小速度，由设计要求给出当液压缸节流腔的有效工作面积A不大于所计算的最小有效面积时,表示液压缸不能保证最小稳定速度，此时增加液压缸的内径。则A＞＝cm2＝10cm2其中qmin是产品样品中包含的GE系列调速阀AQF3-E10B的最小稳定流量为0.05L/min。在这种设计中，速度控制阀安装在回油路径中，因此应选取液压缸有杆腔的实际面积，即A＝＝＝25.6cm2不能满足液压缸能达到所需低速。（3）液压缸壁厚和外径的计算壁厚根据薄壁圆筒公式计算δ≥3-16式中δ——液压缸壁厚（m）；D——液压缸内径（m）；py——试验压力，一般取最大工作压力的（1.25～1.5）倍（Mpa）；[σ]——缸筒材料的许用应力。其值为:锻钢：[σ]＝110～120MPa；无缝钢管：[σ]＝100～110MPa；高强度铸铁：[σ]＝60MPa；灰铸铁：[σ]＝25MPa。按经验取液压缸壁厚δ＝10mm，按上式校核：δ＝10mm＞＝＝1.8mm安全。则液压缸缸体外径D1为D1=D＋2δ＝80+2×10＝100mm。（4）液压缸工作行程的确定根据《液压系统设计简明手册》表2－6中的系列尺寸来选取实际工作最大行程为680mm，标准取液压缸工作行程为700mm。（5）缸盖厚度的确定有孔时t≥0.433D23-17无孔时t≥0.433D23-18式中t——缸盖有效厚度（m）；D2——缸盖止口内径（m）；D0——缸盖孔的直径（m）。故经计算可知：有孔时t≥0.433D2＝0.433×80×＝7.35mm无孔时t≥0.433D2＝0.433×80×＝13.42mm式中D2近似取作以内径80mm。有孔时t＝10mm；无孔时t＝15mm；（6）最小导向长度的确定最小导向长度H：H≥3-19式中L——液压缸的最大行程；D——液压缸的内径。故H≥＝＝75mm；活塞的宽度B一般取B＝（0.6～1.0）D；即B＝（0.6～1.0）D＝（0.6～1.0）×80＝48～80mm；取B＝50mm；缸盖滑动支承面的长度l1，根据液压缸内径D而定：当D＜80mm时，取l1＝（0.6～1.0）D；当D＞80mm时，取l1＝（0.6～1.0）d。取l1＝50mm；为保证最小导向长度H，若过分增大l1和B都是不适宜的，可在缸盖与活塞之间增加一隔套K来增加H的值。隔套的长度C由需要的最小导向长度H决定，即C＝H－（l1＋B）不使用隔套。（7）缸体长度的确定通常，液压缸的缸体的长度不应超过内径的20-30倍。则缸体的长度S＝700+50＝750mm；

4纵横向运动部分设计4.1步进电机的选择（1）横向进给机构步进电机选择当工件的切削厚度为20mm时，切削厚度变化时进给速度选择为1〜3m/min，进给速度计算为切削表面的1mm2/min，进给速度的变化是PLC控制步进电机的脉冲。由数字控制。因此，它适用于切割不同厚度的板。，结合实际情况选择反应步进电机200BF001。其相关参数如表4.1反应式步进电机200BF001技术参数所示：表4.1反应式步进电机200BF001技术参数电压24V相数5相电流4A最大静转距14.7Nm空载起动频率1300步/s空载运行频率11000步/s电感56.5mH分配方式5相10拍外型尺寸Φ200×93，Φ28质量16Kg转子转动惯量1293.6×105Kgmm2步距角0.16°（2）纵向进给机构步进电机选择由于纵向没有切割的影响，所需的的驱动力小于横向进给机构。考虑到相差不是很大，纵向进给机构也选用200BF001型步进电机。4.2横向传动系统结构设计4.2.1横向导轨的结构设计横向导轨采用双V型导轨的组合。这种组合有以下几个特点：（1）不需镶条调整间隙，导向精度高。（2）加工和装配都比较简便。由于外形大，结构简单，是铸造而成。滑道由HT200材料制成，静态滑道及其支撑件由HT200材料制成，因为滑道需要恒定的运动精度和耐磨性。将接触面研磨至0.32μm的粗糙度。两个滑道的平行度达到0.95mm。4.2.2齿轮和齿条的设计（1）齿轮的设计选用45号钢，调质处理，齿面硬度217~255HBS。锻造制成实心结构的齿轮。与齿轮配合的轴的直径为24mm，由《机械设计》可得：齿轮内径d=24mm，取模数mn=2mm，齿数Z=40，mn=2mm齿宽B=50mm，Z=40则分度圆直径d1=mnZ=2×40=80mm齿顶圆直径da1=d1+2ha*mnn=80+2×1.0×2=84mm齿根圆直径df1=d1－2（ha*+C*）mn=80－2×（1.0+0.25）×2=75mm齿轮精度选8级（2）齿条的设计选用45号钢，正火处理，齿面硬度162~185HBS。m=mn=2mm，α=20°齿顶高hα=hα*m=2mm，齿根高hf=（hα*+C*）m=1.25×2=2.5mm齿全高h=hα+hf=4.5mm4.3机械手横梁的效验机械手横梁上所承受的载荷为液压缸和真空吸盘组件以及被提升的石材的重量，其中液压缸总重约为300N，真空吸盘组件自重约为50N，所提升的板材的最大重量Mmax=ρ×Lmax×Wmax×Hmax=2.6×103kg/m3×2000mm×200mm×40mm=41.6kg，约合416N。因此F=300+50+416=766N。横梁所使用的材料为45#钢，因横梁是焊接件，受载最易发生断裂处是焊缝，所以焊缝的校核合格即可。由《机械设计》表7-2可知，此处焊缝承载情况应用的强度条件式为4-1其中为剪切应力，δ为焊缝的宽度，l为焊缝的长度，为许用应力<因此经校核，横梁强度合格。4.4纵向运动系统结构设计4.4.1导轨支撑件设计选用HT200材料。由于受力较大，所以在支承件两侧都加设了加强筋，防止其变形。两个导轨支承件的相对平行度要达到0.95mm。4.4.2纵向导轨的设计采用双燕尾的形式。此设计是参考国外同类产品的结构设计的。由于双燕尾要承受整个大梁和主轴箱的质量，而且要保持一定的运动精度，所以导轨材料都选用HT200。齿轮和齿条的设计选用45号钢，调质处理，齿面硬度217~255HBS。锻造制成实心结构的齿轮。齿轮安装在电机轴上，步进电机的伸出轴径为28mm，则齿轮的内径取24mm。取mn=2.5，Z=40，B=30mm，mn=2.5则：分度圆直径d=100mm，Z=40齿顶圆直径da=d+2h*mnB=30mm=100+2×1.0×2.5=105mm齿根圆直径df=d－2（h*+C*）mn=100－2×（1.0+0.25）×2.5=93.75mm齿轮精度为8级齿条选用45号钢，正火处理，齿面硬度162~185HBS。m=mn=2.5α=20°齿顶高hα=hα*m=5mm，齿根高hf=（hα*+C*）m=1.25m=6.25mm齿全高h=hα+hf=11.25mm

5安装与保养5.1安装整机的工作是否平稳、寿命是否长，在很大程度与安装及操作有关。因此安装时应遵循以下要求：（1）装机前，将主要零件用汽油清洗干净，去毛刺。其他零件用煤油洗。（2）各零件要按顺序安装，尤其是轴与轴承的安装，安装注意不要损坏零件。（3）保证各部件的安装精度，重要部件要有专业技术人员指导。（4）要将横向导轨支撑固定好。（5）机械部件安装好后要涂防锈漆。（6）技术员应将电气设备按规定要求安装好，并且进行调试。（7）安装的同时应将供水系统准备好。（8）安装好后，要进行空机调试，等机器各部分都运转平稳后，方可加载调试，直到成功。5.2使用与保养使用说明手册，对机器进行定期检查，定期润滑。此外，由于该设备在加工石材的过程中，需要有大量的水来冷却锯片，故应对水到之处的部件实时涂防护漆。在注意上述要求的同时，还要注整机的维护和保养。（1）对一些运转零部件要进行检查，对螺栓要进行预紧。此处着重基础与导轨的安装。（2）地基一定要是钢筋混凝土，其强度为C20。（3）地面稳固性一定要良好，防止渗水，且不宜下滑。

结论通过以上分析，本设计经历了一下过程：(1)毕业设计调研通过毕业设计现场调研，了解到目前国内石材的应用越来越多，更多的建筑装饰装修都以大理石为主，而石材桥式切机是石材切割的主要工具。(2)拟定设计方案通过文献检索，查阅有关资料和前期的调研，明确了设计目标，拟定了多工作台切换以方便切割的方案。(3)设计方案论证根据选定的方案和调研结果进行具体的设计和计算。设计计算了主工作台的旋转速度及其所需功率，横梁的应力强度等主要参数。(4)绘制总装配图和部分零件图绘制了总外观图，局部装配图，以及部分零件图。(5)撰写毕业论文根据切机的设计过程撰写了毕业论文，并对毕业论文进行了排版。本设计大大减轻了人力，通过激光扫描进行切割，将切割路径输入到计算机后，机器将自动将板材输送到主工作台，在主工作台进行自动切割，切好后在自动输送到卸料工作台，由人工卸下。提高了切割效率，也保证了板材的质量。

致谢四年的大学学习生活即将划上一个句号，而于我的人生来说却仅仅只是一个逗号，我将面对新的征程的开始。本研究及论文是在我的导师赵民老师和赵艳华老师的亲切关怀和耐心的指导下完成的。伟人、名人固然为我所崇拜，可是我更迫切地想要把我的敬意献给给一位平凡的人，我的导师。也许我不是您最出色的学生，但您却是我所最尊敬的老师。您是如此的治学严谨，学识渊博，视野广阔，思想深刻，您用心为我营造一种良好的学术氛围，让我的论文更加的严谨。同时，我还要感谢一下一起完成毕业论文小组的同学们，如果没有你们的支持和倾心的协助，我是无法解决这些困难和疑惑，最终能够让本文顺利完成。至此论文付梓之际，我的心情无法保持平静，从开始选择课题到论文的顺利答辩，有无数可敬的师长、朋友给了我很多的帮助，在这里请您接受我诚挚的谢意!在这次毕业设计中，我进行了实地考察、研究，并查阅了大量的相关资料和文献，经常向指导老师请教，积极与同学探讨，力求使设计结构简单、性能可靠、操作方便。今后我会继续努力，为社会做出贡献。最后，再次对那些在论文完成过程中，关心、帮助我的同学和朋友们表示衷心地感谢！

参考文献[1]孙志礼.机械设计[M].沈阳：东北大学出版社,2000.9

[2]机械工程手册编辑委员会.机械工程手册[M].北京：机械工业出版社,1995

[3]哈尔滨工业大学,天津大学.机床设计图册[M].上海科学技术出版社,1979

[4]机械设计手册编委会.机械设计手册[M].机械工业出版社,2004.8

[5]吴宗泽.主编.机械设计师手册[M].机械工业出版社,2000

[6]东北大学编写组.机械零件设计手册[M].冶金工业出版社,1986

[7]杨培元,朱福元.主编.液压系统设计手册[M].机械工业出版,1997

[8]张建民.主编.机电一体化系统设计[M].北京理工大学出版社,2001

[9]孙志礼,冷光聚.主编.机械设计[M].东北大学出版社,2000

[10]巩云鹏,田万禄.主编.机械设计课程设计[M].东北大学出版社,2000

[11]赵民.石材三维设计及加工技术[M].机械工业出版社,2014

[12]赵民.石材数控加工技术[M].辽宁科学技术出版社,2013

[13]赵民.石材装饰CAD基础[M].黄河水利出版社,2009

[14]赵民.石材加工工具与技术[M].电子工业出版社,2009

[15]赵民.石材加工设备及工艺基础[M].黄河水利出版社,2009

[16]赵民.石材商贸物流与专业英语[M].黄河水利出版社,2009

[17]赵民.建筑装饰石材计算机辅助设计[M].化学工业出版社,2005

[18]赵民.石材加工装备及工艺[M].机械工业出版社,2004

[19]赵民,苏永定.石材加工设备及工艺基础[M].黄河水利出版社,2009.9.1[20]傅水根.主编.机械制造工艺学基础[M].清华大学出版社,2011[21]杨培元,朱福元.液压系统设计简明手册[M].机械工业出版社,2003.7.1

论文的研究方法和手段有哪些

（1）调查法

调查法是科学研究中最常用的方法之一。它是有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况或历史状况的材料的方法。一般是通过书面或口头回答问题的方式获得大量数据，进而对调查中收集的大量数据进行分析、比较、总结归纳，为人们提供规律性的知识。

（一）典型例子

调查法中最典型的例子是问卷调查法。它是通过书面提问收集信息的一种方法，即调查人员编制调查项目表，分发或邮寄给相关人员，询问答案，然后收集、整理、统计和研究。

（二）研究步骤

1.确定调查课题

确定题目时要注意选题是否具有研究的必要性和可能性，同时要注意选题切忌太大，也要避免无意义的重复劳动。

2.制定调查计划

要明确调查课题、调查目的、调查对象、调查范围、调查手段、调查步骤、时间安排。

3.收集材料

收集材料时要尽可能保持材料的客观性，尽可能采取多种手段或途径。

4.整理材料

将收集到的材料进行整理，以便后续总结归纳、形成结论。

5.总结研究

对整理完的材料进行分析、总结、归纳，得出一般性的结论。

（三）特点

调查法相对其他研究方法来说较为耗时耗力，但也有其优势，即获得的一手资料信息真实具体，能够对研究对象有更加准确、清晰的认识。

（2）观察法

观察法是指人们有目的、有计划地通过感官和辅助仪器，对处于自然状态下的客观事物进行系统考察，从而获取经验事实的一种科学研究方法。

（一）典型例子

皮亚杰的儿童认知发展理论就是通过观察法提炼总结出来的；儿童心理学创始人——普莱尔，也是在一次次地使用观察法后，提出了儿童心理学领域中的诸多理论。

（二）研究步骤

1.明确观察对象

在选择和确定研究问题的基础上确定观察者与观察对象。

2.制定观察计划

在观察计划中要规定明确的观察目的、重点、范围以及要搜集的材料。

3.做好观察准备

观察准备是否充分，往往影响观察的成败。

4.做好记录

在观察过程中要时时记录，不放掉任何一个关键信息。

（三）特点

观察法具有拓展人们的感性知识、启发思想等优点，但是由于其强调研究要在自然环境下进行，且不允许掺杂个人的偏见，确为实际操作带来了一定困难。

（3）实验法

实验法是指经过精心设计，在高度控制的条件下，通过操纵某些因素