毕业设计（论文）-自动圆管切割机机构设计含PLC控制

目录摘要 第一章绪论1.1课题研究的背景10号钢管沿其纵向长度挤压成空心金属管材。它有1个及以上的壁厚以及封闭通孔。交货形式：可以是直线，也可以是卷形。在汽车、航天、农业、船舶、机电以及航空这些领域中，均已得到使用。我们日常的生活中，随处都可以看得到。普通10级钢管，仅适合精密级仪器仪表或是电子；较高10级钢管，对高精密级仪器仪表或是各类电子更为适合。更高等级的10号钢管适用于家用冰箱、电冰柜、高精度仪表等工业部门，对我国工业的发展起着重要的作用。1.2国内外研究的现状分析本文主要介绍了金属切割机，为10号钢管滚花机的设计奠定了基础。金属切割机，在社会上的金属加工、设备维修这些板块中均已出现。如对角钢、工字钢、异型钢管或是圆钢管进行切割。金属切割机的推广，有助于改进工程质量，减小工作强度。特别是房地产繁荣，加上基础设施的大兴，建筑规模持续地在扩增，对金属切割机也表现出非常广阔的需求。近年来，国内外学者对金属切割机的绩效进行了大量深入的研究，并取得了一定的研究成果。许多新的金属切割机已经开发出来。金属切割机已经从原来的单一手动控制逐渐发展到自动智能控制的方向，从原来的单一机械加工到现在的同步跟踪控制切割，切割方法也逐渐发展到非传统加工的方向，如电火花加工、激光加工等切割方法。1.2.1国内的研究现状我国很晚才开始研究切割机。建国后，着手对切割机进行研究。那时候，切割机技术并不是很成熟，只能依靠人工操作，且其劳动强度相当高，而且生产效率十分低。中国最早的金属切割机由太原切割机厂生产。首先，从国外引进了卧式切断机，中国首台钢筋切断机由太原切割机厂设计生产。早在1982年，中山造船厂的设计人员将离合器装置加装于钢筋切断机上。借助踏板控制设备，以此对数控金属切断机进行研制，使手动成功转变为自动。在我国，许多工程师及相关学者深入研究了切割技术在切割轮廓方面的运用。北方工业大学专门研究了变截面冷弯型材所采用的切削技术，且其取得了显著成效。当然，我国对于这方面的研究才刚开始起步，尚未能将其推广到实践当中。就目前的多线切割领域来看，许多发达国家几乎垄断了多线切割技术。我国为了快速发展机械制造业，设立了基础制造设备技术、高档数控机床等项目。国内高校和企业对此进行了深入研究，且成效也十分突出，这对我国发展机械工业起到了极大的促进作用。切割机一般在液压控制系统中运用最多，国内研究人员根据之前的切割机液压系统，对液压系统进行改造升级，使其实现了液压、机电一体化，能够高速切割金属型材。通过对系统进行调试，使其达到预期的功能效果。改革开放以来，我国各行业发展迅速。工业作为国家的一个重要领域，也得到了迅速发展。机械制造业一直是工业的重要组成部分。改革开放以后，它在中国的发展也很快很稳定，到目前为止，已经有11.4万家企业计划进入机械制造业。但是，机械制造业发展很快，但也面临很多问题，比如产业结构达不到现代发展要求，企业结构无法保持平衡发展，出现严重的手工操作现象，这些问题的存在，对我国发展机械制造业造成了极大的阻碍。此外，国内许多企业无法通过对现代机械进行自主研发，使其装配线生产实现自动化。我国与发达国家相比，就机械制造业的现有水平来看，在生产设备、水平以及效率这几个方面还有待改进，尤其在产品类型、性能以及质量等方面有很大的差距。我国仅凭个人力量或某个企业很难发展机械自动化技术，必须循序渐进地进行创新和改进。只有通过不断地努力和创新，我国才能充分挖掘机械自动化所拥有的潜在市场。事实上，机械自动化并非自动化技术与制造业的交叉领域，它融合了其他学科，在中国的整个发展历程中，它起到了极大的推动作用。同时，我国在不断发展科学技术，机械自动化开始应用各种科学技术，这对机械自动化的发展至关重要：1.光机电一体化：将光学技术引入原有机械系统中，不断优化系统性能，这样才能研发出现代化机械系统。2.柔性化：使机械系统实现柔性化，以提高加工精度、质量为前提，使生产工具效率得到显著提高。3.智能化：机械制造正致力于研发生产能够用语言、行为进行表达的工具。4.模块化：为了使机械系统达到更高的加工精度，必须朝着模块化方向发展。5.全球信息化：从某种程度上来说，机械自动化之所以能够持续工作，主要依靠信息网络和计算机。全球信息化使跨国制造企业能够进行信息交流，实现资源共享，共同朝着绿色制造方向发展。绿色制造符合国家当前提出的可持续发展战略，绿色制造业将成为机械制造业的一个重要发展方向。1.2.2国外切割机研究现状目前，我国主要从国外引进的金属切割机，有以下设备制造商：司特尔（丹麦）、标乐（美国)、Kemet（英国）。这几个国外厂家所生产的切割机具备以下共同特点：具有较强的可操作性、稳定的切割质量、较高的自动化程度、完美的设备外形、良好的加工质量，能够满足各种切割需求。现如今，几家公司加快了对新型切割机产品的开发进度，图1.1和1.2为代表性产品。美国的等离子弧、氧气燃料以及激光切割技术达到了世界领先水平，同时研发了各种设备。例如，等离子弧切割系统（Spirit275a）可用于对厚度为5/4英寸的钢板进行切割，且其切割厚度最大为2in，部分切割设备的切割厚度高达6英寸。日本小松自从利用等离子弧对切割技术进行研发并将其推广到市场上之后，金属型材的表面质量、切割精度几乎达到了激光切割水平。其运行成本和一次性投资比激光切割更低，金属型材厚度比激光切割更大。例如，等离子切割系统（小松150A精细）可对厚度为25毫米的金属材料进行加工。Tru-tech设备公司（美国）可对冷弯型材进行快速切割，Kinkeleder公司（荷兰）能够生产可变截面型材。通过长时间地研究，tru-tech的生产工艺达到了世界领先水平，且其锯切技术也具有较大的权威性，可同时用三把锯对矩形钢管进行锯切，而且锯切产品质量可达到企业的要求。半导体加工也需用到多线切割机，NTC公司（日本）和HCT公司（瑞士）垄断了切割机控制系统的相关技术，且其多线切割设备占据了较大的国际市场。1.3本次设计的研究方向（1）给料装置的研究通常，将给料机安装在卸料漏斗或筒仓下，按照生产过程的具体需要对其他设备进行给料，它相当于一个阀门，可对流体流量进行调节。给料机主要用于辅助物料搬运系统，使其实现自动化。（2）研究切割装置切割装置包括三个组成部分：1.切割部分；2.夹紧部分；3.纵横行走部分。在电机的带动下，砂轮片可保持高速旋转，工作台与电机之间主要靠铰链支撑，砂轮片在气缸的带动下，可进行上下移动，这样就能完成切割，同时还能使工作台进行纵横移动，进而达到控制切割位置目的。（3）研究夹紧装置进行切割时，为保证切割工作的顺利进行，必须夹紧固定好钢管的两端。由于钢管可达到一定的加工精度，而且外圆直径难免会存在公差，因此夹持钢管两端很容易出现中心定位误差。误差较大的话，钢管容易发生弯曲变形，进而发生更严重的变形。所以，设计定位装置时，必须将钢管的夹紧考虑在内，同时还需对定位误差机械能考虑。该装置的组成部分包括三个气动家具（一个可移动，两个固定）。如果夹住了移动气动夹具时，就会松开固定气动夹具，此时正在供料。当松开移动气动夹具之后，固定气动夹具会立即夹紧，此时正在切割。这种夹具具有简单的结构，且其夹紧原理十分明确，便于制造加工，不需要较高的制造成本，且其适用范围相当广，而且夹紧量大，可在中小夹紧力状态下使用。此外，夹具底部主要采用的是滚轮支撑管件，一旦松开夹具，管件就能与夹具进行相对轴向运动。1.4本次设计的工作路线第二章设计方案的比较确定2.110号钢管滚花刀方案比较2.1.1方案1它的主要运动轨迹是围绕10号钢管作圆周运动，其中10号钢管内有抽芯，起到固定10号钢管的作用，。滚花切割过程中，芯棒和10号钢管不移动，刀具刀架和刀具围绕芯棒旋转。这时，10号钢管被滚花轮压缩。刀架转动时，滚花轮与10号钢管接触，带动滚花轮转动。刀架转动一圈，滚花完成，同时切削完成。然而，在切削过程中，这种方案需要对位移有进给作用。采用电机蜗杆机构调节切割量，不避免电机绕10号钢管作圆周运动。电机导线单向打结，采用碳刷或滑环供电方式，整体结构要求较高。1.滚花刀2.10号钢管3.滚花刀旋转路径图2.1-1滚花刀方案12.1.2方案2方案二：通过对滚花机构进行水平进给，将滚花刀作为重要的驱动力，主动旋转动作采用10号钢管，在切割长度12mm的位置有底部支撑，这样就能使其强度加强。步进电机带可以使螺杆旋转，由于螺杆在不停地旋转，因此螺帽会做直线运动，将滚花刀支撑板与导向滑块相连，同时借助电机，滚花刀由浅到深，由面到内单向进给。当切割量达到规定要求时，滚花刀侧集成的切割刀片在10钢管高速旋转下介入切割10钢管。1.10号钢管2.滚花刀3.位移机构4.滑块5.丝杆6.电机图2.1-2滚花刀方案22.1.3滚花刀方案1和方案2的比较方案1和方案2各有优缺点，方案一采取围绕产品做圆周运动的方案，其滚花质量均匀，但其进刀机构较为复杂，且成本较高，依靠电机或气动方案进行进到操作都需要解决电线或气管打结的问题，故需要用到滑环或这个气管旋转接头，其价格昂贵，且寿命较短，而且对设备结构要求比较高。故加工成本和材料配件成本都十分昂贵。方案2采用单边进给的方式，采用10号钢管做主动旋转的方式，其中在末端加有轴承旋转支撑，其滚花效果会更加好，其结构简单成本较低，对加工要求也不高，故采用方案2的结构形式，简单高效使用寿命较长，避免后期维护维修成本较高第设备整体造价的影响。2.2旋转送料机构的方案比较2.2.1方案110号钢管采用一次下料的方式，即一次下料后，气动夹具松返12mm，拧紧，前进12mm，然后松开。此时，驱动10号钢管旋转送料的机构将电机再次拧紧旋转。这时，滚花刀介入切割和滚花。滚花刀机构2.10号钢管3.旋转电机4.加紧旋转机构5.加紧气缸机构6送料气缸机构图2.2-1旋转送料方案12.2.2方案210号钢管采取600mm两端支撑，旋转侧加紧末端，在滚花侧有旋转轴承支撑，末端在电机的带动下自定心三抓卡盘的加紧10号钢管做旋转运动，电机和三抓卡盘共同固定在送料机构中，且其组成部分包括电机、丝杆、导轨、滑块等，利用步进电机使丝杆进行旋转运动，将丝杆螺母装在丝杆上，丝杆通过不停地旋转，螺母会做直线运动，将导轨滑块装在滚花刀支撑板上并与其连接。由于电机在不停地工作，此时做12mm间歇进给。1.滚花机构2.前段旋转支撑3.10号钢管4.导轨滑块5.旋转送料板6.自定心三抓卡盘7.丝杆传动机构8.送料电机9.旋转电机图2.2-2旋转送料方案22.2.3比较旋转送料方案1、方案2：方案一具有紧凑的结构，可防止10号钢管由于长度过长，导致出现不同心问题。然而，方案1所采用先单紧再送料的方式，它有着结构极其复杂的旋转拧紧机构，需要气管旋转接头和滑环的时间旋转作用，成本较高，使用寿命有限。方案2为渐进式送料方式，结构简单，效率远高于方案1，可完成10号钢管在旋转状态下的送料动作，动作频率小，效率高。综上所述，选择了渐进式送料方式。第三章10号钢管滚花切割机的结构设计计算3.1旋转送料机构结构设计10号钢管采取两端支撑，旋转侧加紧末端，在滚花侧有旋转轴承支撑，末端在电机的带动下自定心三抓卡盘的加紧10号钢管做旋转运动，电机和三抓卡盘共同固定在由电机、丝杆、导轨、滑块组成的送料机构中，通过步进电机带动丝杆做旋转运动，丝杆上装有的丝杆螺母在丝杆的旋转下做直线运动，其连接装有导轨滑块的滚花刀支撑板，故在电机的作用下此时做12mm间歇进给。图3.1-1旋转送料机构结构图由上图所示，其结构主要采用电机带动旋转机构进行渐进的方式，其滚花机构在10号钢管左端进行工作，通过丝杆、丝杆螺母、导轨、滑块的传动方式将电机的旋转动作变为10号钢管的直线位移动作。3.2滚花机构结构设计滚花机构最常采用的就是水平进刀方式，主动旋转动作由10号钢管完成，底部支撑位于切割长度12mm处，这样能够增大其强度。丝杆在步进电机的作用下，可旋转运动，将丝杆螺母装在丝杆上，由于丝杆在旋转，这样螺母就能保持直线运动。因此，滚花刀在电机的带动下，可单方向进给，按照由表及里、由浅及深的顺序，当吃刀量符合一定的要求，切割刀片就会在滚花刀一侧集成，并介入工作当中，在10号钢管的高速转动下，将10号钢管割断。图3.2-1滚花机构图结合上图可知，滚花刀完成进给动作，需在步进电机的带动下，逐渐完成进到，当吃刀量在逐渐加大时，滚花与切割也随之完成。3.310号钢管支撑机构10号钢管支撑机构，一侧采取三抓卡盘的加紧固定方式，一段采用旋转轴承的支撑方式，其在不间断旋转运动的同时可以根据送料机构不仅电机的旋转送料方式准确行进12mm，实现10号钢管的精准送料。图3.310号钢管支撑机构3.4滚花刀考虑到10号钢管本身比较脆弱，且需要切割的10号钢管尺寸较小，普通切割机能够达到要求。对于普通刀具来说，其切口间隙小，不会产生较大的噪音，可节约一定的生产成本。激光切割和线切割虽然达到了更高的精度，但需花费较多的生产成本，而且工艺相当复杂。选择滚花刀：按照滚花轮的实际数量，可将其分成单轮、双轮以及六轮这三种滚花刀。10号钢管壁薄、尺寸小，可防止多轮挤压导致10号钢管发生形变，因此选择单轮滚花。无论是安装滚花刀还是滚花轮，都可采用螺栓固定的方式，简单方便，便于后期更换滚筒和刀具。3.4-1滚花切割刀3.5直线送料位移机构选型计算3.5.1.电机选型计算（1）.选择驱动模式驱动模式指的是，如何实现传送装置运动向步进电机旋转的转换。下图所采用的驱动模式主要有电机加/减速、驱动以及定位所需的时间，根据模式图来选择合适的电机型号。图3.5-1驱动模式图（2）.脉冲数的计算

脉冲数，是将物体从最开始的位置传送之某个目标点上，步进电机实际需要的脉冲数。脉冲数，可按下式进行计算：脉冲数=（3）.电机力矩的简单计算电机力矩负载力矩的计算负载转矩，即输送机、负载接触二者的摩擦转矩。行驶时，我们均离不开该扭矩。当变速箱或是物体重量发生变动后，负载扭矩也要作出相应地调整。不少案例中，我们均得不到准确的系统参数。这里，我们作了粗略的计算。负载转矩，按下式进行计算。而滚轴丝杆驱动，同样也可参考下式图3.5-2丝杆驱动方式力矩计算图负载力矩的计算公式：T滚珠丝杆自身的摩擦力相对偏小，装配时可能会有一定的误差，因而很难对它的摩擦系数作出判断。通常，电机力矩时可以不予考虑。电机力矩：TL=m×=10KG×0.1CM2×3.14×0.9×1=0.18由于这一步进电机独特的转矩特性，转速越高，转矩衰减越严重，即随着转速的增加，转矩减小。对机械手而言，它的线速度=0.5m/s，导程=1.6cm。在接近于最大排量转速时，电机转速W（转/min）*0.016m/60=0.5m/s计算出转速W=2250rad/min结合典型炬频曲线图3.5-3典型矩频曲线图从上图得知，当转速=2250转，其力矩则下降到了0.2n.m由前述计算，我们得到最高速度=0.5m/s，转速=2250转/min。该情况下，力矩=0.2.m，符合计算得到的力矩。因此，我们选择静力矩在2.2n.m以上的步进电机查步进电机样本，从中确定了选型号：57cme23图3.5-4雷塞57CME23步进电机参数3.5.2滚珠丝杆选型滚珠丝杠，实质上是将回转转换为直线运动，或是将直线重新转换为回转运动的一款产品。在机密机械中，滚珠丝杠也是使用十分普遍的传动元件。功能：将旋转运动更改成直线运动，也可以是将扭矩调整为轴向重复力。此时，它的精度和效率均会比较高。结合上文电机最终的计算值，最大扭矩2.3n.m、导程16mm：图3.5-5TBI滚珠丝杆样本从表中确定它的型号：SFS01616-1.8，静力矩552kg.f=55.2n.m，显然是符合2.3n.m，可以选用。3.5.3联轴器的选型联轴器，即轴向上将2个轴予以接通，并对扭矩、运动进行传递的部件，能够对2个轴偏移提供较好的补偿。为了减小振动以及冲击峰值载荷，需确保联轴器达到较高的阻尼性能。部分情况下，联轴器还能够对过载提供较好的保护。步进电机联轴器，其最大的功能在于将步进电机轴以及从动轴进行接通，以便对扭矩予以传递，保持较高的传动性能。1.零间隙：传动时，联轴器不允许留出间隙；2、高刚性：联轴器切勿有任何的迟滞传动，不然，传动精度也会大受影响；3、低惯量：确保传动强度，同时减小步进电机联轴器自身的重量；4、柔性好：精密联轴器除了要保证高刚度外，安装时也要对主动轴以及从动轴二者的偏差作出调整。机械设备中，联轴器是2个传动部件保持接通的纽带，同时也是工业传动的核心部分。结合各个类型、用途，我们可以进行下列划分：梅花联轴器1、梅花联轴器保持一定的柔性以及刚性，按要求挑选硬度不一样的弹性体2、零间隙传动，二者保持较高的压紧力，同时要密切相贴；3、轴孔的结构均设计为夹紧式，轴、孔不允许任何的间隙；4、弹性间隔体需要接通，并保持较高的绝缘性；5、温度-20℃～60℃之间。图3.5-6梅花连轴器（摘自百度图片）膜片联轴器1、膜片联轴器有两种不同的结构，一是单膜片，二是双膜片。双膜片相对来说要灵活的多。2.相较于其他各类联轴器，其刚性也要高出很多。3.隔热性极佳。4.轴孔式有两类，一是夹紧式，二是胀套式。胀套式可以承载的转动惯量相对偏高，适合数控机床内部的主轴连接。图3.5-7膜片连轴器（摘自百度图片）弹性联轴器1、金属弹性联轴器；2、允许适当的偏角或是轴向偏差；3、较高的灵敏度；4、顺、逆时针在实际的回转特性上是一致的；5、不锈钢联轴器，完全可以适应各类恶劣环境。整体上，步进电机联轴器有一定的选型技巧。图3.5-8弹性连轴器（摘自百度图片）联轴器通采用价格相对便宜的梅花型联轴器，按传递而来的扭矩、轴径以及转速这些参数，可以对联轴器作出选择。同时，联轴器需符合下列几点：式中：——所传递的扭矩的计算值——按第二类载荷计算的传动轴的最大扭矩。——联轴器许用扭矩；——联轴器重要程度系数。对起升机构，取1.8；——角度偏差系数，取1.75；经计算，确定了LC-AN-015DA梅花联轴器，允许最大扭矩32，，符合使用标准。3.6旋转机构选型计算旋转机构如下图所示图3.6-1旋转机构结构图旋转传动结构是由电机，可以利用同步带来对转轴予以带动，使其旋转。以一对轴承来确保转动的稳定。假定旋转传动机构速度为，则旋转开始时的转矩可表示如下：上式：T——旋转时转矩，N.m。J——转动惯量，kg.m2。——角加速度，rad/s。设10号钢管从到所需的时间为：，由式有：如图证明旋转机械手是固定在底座上的。对于它的传动方式，我选择了同步带的带传动方式。马达驱动同步轮O1，齿形皮带驱动它，使同步轮O2旋转。同时，转臂与齿轮O2通过键连接，实现转臂的旋转效果。这里的设计传动比是1:2。图3.6-2同步带传动原理图齿轮带的传动比计算公式为齿轮带的平均速度为传动比1:2，同步带8m节距8mm，带长、宽分别为480mm、20mm，而它的小、大带轮依次是18、36齿，轴间距设定为130mm。图3.6-3同步轮传动机构参数表第四章10号钢管滚花切割的三维建模4.1软件介绍目前，三维设计软件是一种常用软件，功能强大，能够承载若干不同的专业插件，适应设计的变化之需。在三维模型中，绘制出二维工程图，操作上十分顺手，外观也十分养眼，能够防止工作人员由于粗心增加额外的麻烦。如今，3D设计软件也较为齐全，如SolidWorks、proe、3DMAX以及犀牛，它们各自的侧重点并不一致。SolidWorks三维软件设立了多个不同的标准零件库，如同步轮、螺栓或是同步带。使用方面，相对比较简单，支持钣金或是焊件这几项不同的设计命令。在机械工业中，它的实用性较高，尤其非标自动化。不过，表面命令没那么多，对表面零件进行制造时，难度可能会有些大。在磨具制造业中，UG设计软件的用途十分宽泛，其制造工艺、指令以及集成度较高的西门子设备均能够模拟刀具自身的轨迹，对G代码予以编码加工。在模具行业，已有广泛的用途。Proe、CATIA在地面上更易于进行指挥，特别是车辆或是飞机设计中。不过，它对图纸有着非常严苛的要求，对设计师也有很多的要求。3Dmax和rhinoceros软件主要用于产品设计师，利用率高，主要是产品外观要求高。后期可以通过专业的渲染软件来增强产品设计的美观性和协调性，这在产品设计领域得到了广泛的应用。归根结底，无论什么样的三维设计软件都有其优势，它们都是在差异化的基础上求同存异，其设计性能也越来越方便、高效。只要掌握一两种3D设计软件，基本可以满足产品和设备的设计制造。本次使用SolidWorks对10号钢管滚花切割机进行了建模分析。4.2SolidWorks三维设计软件的常用命令简述4.2.1.草图绘制命令图4.2-1草图绘制命令素描命令主要包括圆、矩形、直线、直线等基本命令，以及素描数组、镜像等实用工具。主要的操作方法是在建立基准图面的基础上绘制草图。在设置其结构尺寸后，可以通过后期的特征命令进行操作，然后通过绘图、绘图和绘图旋转等命令可以实现从二维图形到三维图形的转换。4.2.2特征绘制命令图4.2-2特征绘制命令，涵盖了拉伸、旋转、圆角以及实体这些不同的特征。功能在于：将拉伸或是旋转这些二维绘图命令直接地转变成实体空间模型，执行加载圆角以及抽壳这几项命令，从而构建三维模型。4.2.3钣金、焊件等其它特征绘图命令图4.2-3钣金、焊件绘制命令对钣金零件进行制作时，需选择合适的法兰钣金类。以钣金为前提，绘制出折弯、切口这些命令。多数的焊接件命令，均需在三维空间内进行设计。一是制作出三维空间相应的草图，结合各类焊接结构来确定合适的单元类型，如工字钢或是角钢。同时，增设转角支撑板或是焊接这几项命令。操作便利，弥补了二维图纸在结构方面的各种不直观，在查阅材料文档时存在诸多弊端。4.2.4迈迪数据库等插件操作图4.2-4迈迪等插件的添加迈迪数据库插件由第三方插件公司生产，其中包括许多标准型号和在线数据库。主要特点是配件公司根据自己的规格型号上传3D样品，可以直接在数据库中找到某厂家不同型号的3D样品。该操作简单、快捷、省时，避免了查阅样件资料造成的时间浪费，避免了一些老型号零件经过长时间挑选后很难买到的缺点。其他的主动插件包括渲染工具、有限元分析类插件等，可以有效地提高工作效率，避免一些传统力学分析的繁重计算过程，节省时间，提高设计效率，降低设计成本。4.3旋转送料机构结构主要采用电机带动旋转机构进行渐进的方式，其滚花机构在10号钢管左端进行工作，通过丝杆、丝杆螺母、导轨、滑块的传动方式将电机的旋转动作变为10号钢管的直线位移动作。图4.3-1旋转送料机构三维建模4.4滚花进给机构三维建模如图所示，步骤如下：滚花机构最终选择了水平进给，以滚花刀进行驱动，并由10号钢管来负责旋转。在长度12mm处，设立1个底部支撑，用于提高强度。以步进电机来对螺杆旋转进行驱动，此时螺杆螺母也会开始直线运动，通过导向滑块与滚花刀支撑板连接，在电机的作用下，滚花刀单向进给。当切割量达到规定要求时，滚花刀侧集成的切割刀片参与工作，在10钢管高速旋转下切割10钢管。4.5总装图的建模将绘制好的各零件，各机构根据设计思路进行装配，得到最终的三维总装模型。图4.5-1三维总装建模第五章：PLC控制部分5.1PLC控制的意义科学技术日益发展推广，越来越多的机械设备的电气控制的自动化程度越来越高，自动控制设备已经成为企业生产中的支柱设备，既提高了作业效率，同时还提高了工厂预期的经济效益。以往的切割机均是选择继电-接触器控制系统进行控制。在现代生产中，这种控制方式已经跟不上生产的需求。为了满足行业的更高的要求，有必要构建高精度、操作更为便利的切割控制系统。PLC控制系统在这方面更加可靠，同时它的抗干扰力也十分突出，在多领域均可适用，编程方便。特别是机械、航空这些行业中都已出现。按照要求，我们基于PLC控制设计了机床系统。5.2PLC的控制原理从控制方式上看，PLC和继电-接触器最大的区别，是前者选择了循环扫描。PLC1个扫描周期，大致有下列3个不同的阶段：①输入采样,将输入端接通的信号状态逐步地输入到整个映像寄存器内,也就是度信号最初的状态进行刷新;②扫描用户程序，结合输入信号以及上周期的输出状态，扫描并计算用户程序,将其结果传输至映像寄存器;③输出结果刷新，将输出映像寄存器里面不同输出点上的状态，利用该接口电路逐步地传递至PLC中的输出端子。5.3设计步骤对试验硬件进行设计后，接下来要对软件进行调试:(1)以软件来制作编程终端的不同画面，如曲线轨迹，及时设置，同时将其传输至PT中；(2)按待完成的轨迹，对PLC程序进行编写，同时完成调试，结束后，将其下载至PLC中；(3)结合待完成轨迹来对基本参数进行设置，而后编写该控制程序，将其下载并保存到单元中；(4)按需求来对伺服驱动器中的各项参数作出调整；(5)整体调试，使其符合最佳的效果。5.4PLC接线图5.5IO分配表SIMENSS7-200输入输出启动按钮I0.0系统运行Q0.0停止按钮I0.1工件旋转电机Q0.1主轴前进限位I0.2主轴电机前进Q0.2主轴后退限位I0.3主轴电机后退Q0.3回原点按钮I0.4切割电机Q0.4总结本设计是对10号钢管滚花切割作业的设计。当我谈到这个话题时，我一点都不知道。当时我有点沮丧，也有点泄气。当我看到其他同学有进步时，我开始增加对这类信息的收集和参考。通过阅读和学习，我学会了非标设备的常见结构形式和常见的零配件。通过自学，我学会了如何查询和选择样品，学会了如何通过厂家或第三方软件检查零件，非常方便有效。同时，为后续的学习和就业奠定了基础。毕业设计可以说是我在大学中的最末环节，也是对这几年所需知识的一种考验与运用。它是一个再学习、持续改进的过程。该过程，考验了我自己的学习水平、工作能力。通常，毕业设计耗时较长，毕业设计内容丰富。每个学生都有自己的关键部分。利用本设计，我对牛蒡收割机也有新的认知，可以熟练运用三维设计软件SolidWorks。最关键的一点，我将自己从前学到的知识运用到了设计实践中来。尽管碰到不少问题，但在查阅文献，指导老师的帮助下，均已解决好，最后顺利完成和提交了本次设计。致谢通过毕业设计，是对我大学学习专业课程知识的检验，通过对10号钢管滚花切割机的设计，查阅相关资料，了解非标机械的用途以及未来发展的趋势有了更细致的认识。从而提高了运用所学知识的能力，全面锻炼了我驾御知识的能力,使我对大学以来所学的理论知识进行了系统化、条理化、全面化的回顾,让我明白了如何运用自己所学的知识，同时又学到了其他获取知识的方法；从而使我获得了一次大规模检索相关资料的机会，提高了运用网络和对专业计算机软件辅助的能力。而这些知识都将化作宝贵的财富,为我以后所要从事的工作打下坚实的基础。毕业设计的完成，即使这个毕业设计并不完美，我也懂得了学习是一个长期积累的过程，我不仅收获了知识而且也锻炼了品质，通过这次认真而又细致的毕业设计，我对