棒料切割機(jī)設(shè)計(jì)

1、引 言機(jī)電一體化產(chǎn)品廣泛應(yīng)用各種加工業(yè)，切割技術(shù)也有了飛速的發(fā)展，手工切割已經(jīng)適應(yīng)不了現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的要求。同時(shí)，切割機(jī)的夾緊機(jī)構(gòu)也有了迅速的發(fā)展，一些簡(jiǎn)單的機(jī)械手已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。簡(jiǎn)單的機(jī)械手經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，如今已進(jìn)入以通用機(jī)械手為標(biāo)志的時(shí)代。幾十年來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)的研究和發(fā)展一直比較活躍，設(shè)計(jì)在不斷的修改，品種也在不斷的增加，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)大。簡(jiǎn)單的機(jī)械手是一種仿人操作、自動(dòng)控制、的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對(duì)穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。我們?cè)O(shè)計(jì)的鑄棒線切割機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能安全可靠，操作方便

2、可行，很好的實(shí)現(xiàn)了其預(yù)定功能。鑄棒線切割機(jī)主要由三個(gè)大的部分組成，即切割部分、夾緊部分和縱橫行走部分。切割部分是由電極帶動(dòng)砂輪旋轉(zhuǎn)，由氣缸控制砂輪上下移動(dòng)完成切割。夾緊部分主要采用了一個(gè)氣動(dòng)夾緊機(jī)械手，電磁閥控制氣缸活塞的伸縮來(lái)實(shí)現(xiàn)夾緊和放松。縱橫行走部分是由氣缸控制縱向、橫向行走板，使之沿直線導(dǎo)軌前進(jìn)或返回。整個(gè)機(jī)器由PLC控制各個(gè)氣動(dòng)換向閥的電磁鐵，由氣缸驅(qū)動(dòng)完成順序切割動(dòng)作過(guò)程。而隨動(dòng)工作臺(tái)的隨動(dòng)前進(jìn)速度也可以通過(guò)夾緊機(jī)械手夾緊鑄棒使之與鑄棒速度同步。橫向切割時(shí)的切割速度可以通過(guò)氣缸來(lái)調(diào)節(jié)。與一般的切割機(jī)相比，這種切割機(jī)有以下優(yōu)點(diǎn)：一、實(shí)現(xiàn)了機(jī)械工程和自動(dòng)控制的有效結(jié)合，機(jī)械部分采用機(jī)械

3、優(yōu)化設(shè)計(jì)，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中都進(jìn)行了綜合技術(shù)比較與經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的功能。二、整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程都采用了氣壓傳動(dòng)控制，與液壓傳動(dòng)相比，氣壓傳動(dòng)有無(wú)介質(zhì)費(fèi)用、處理方便、無(wú)泄露污染、無(wú)介質(zhì)變質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。 三、在設(shè)計(jì)過(guò)程中，縱橫行走裝置采用了直線導(dǎo)軌，既提高了運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)精度，又很大程度的減小了摩擦力，達(dá)到了節(jié)能的效果。四、整個(gè)切割過(guò)程都由PCL控制，以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、設(shè)備性能良好、使用壽命長(zhǎng)、安全系數(shù)高等因素，滿足了自動(dòng)化大批量的生產(chǎn)要求。這種切割機(jī)具有控制方便，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)、修改方便、生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。摘 要   連續(xù)鑄造是一種先進(jìn)的鑄造方法

4、，其原理是將熔融的金屬，不斷澆入一種叫做結(jié)晶器的特殊金屬型中，凝固（結(jié)殼）了的鑄件，連續(xù)不斷地從結(jié)晶器的另一端拉出，它可獲得任意長(zhǎng)或特定的長(zhǎng)度的鑄件。連續(xù)鑄造在國(guó)內(nèi)外已被廣泛采用，例如連續(xù)鑄錠（鋼或有色金屬錠），連續(xù)鑄管等。連續(xù)鑄造和普遍鑄造法比較有下述優(yōu)點(diǎn)：1.由于金屬被迅速冷卻，結(jié)晶致密，組織均勻，機(jī)械性能較好；2.連續(xù)鑄造時(shí)，鑄件上沒(méi)有澆注系統(tǒng)的冒口，故連續(xù)鑄錠在軋制時(shí)不用切頭去尾，節(jié)約了金屬，提高了收得率；3.簡(jiǎn)化了工序，免除造型及其它工序，因而減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度；所需生產(chǎn)面積也大為減少；4.連續(xù)鑄造生產(chǎn)易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，鑄錠時(shí)還能實(shí)現(xiàn)連鑄連軋，大大提高了生產(chǎn)效率。鑄棒線割機(jī)在連續(xù)的

5、鑄造中工作，它的工作是由PLC控制電磁閥，使電磁閥控制氣缸，并由氣缸驅(qū)動(dòng)與其連接的部件，實(shí)現(xiàn)對(duì)鑄棒的準(zhǔn)確定長(zhǎng)切割，切割后自動(dòng)返回初始位置。一個(gè)切割機(jī)分別切割兩條鑄棒，其切口深度為35mm，然后由壓斷機(jī)進(jìn)行壓斷。鑄棒線割機(jī)是一種既能有效的提高生產(chǎn)率，又在價(jià)格和使用方面能被廣大用戶所接受的一種新型的自動(dòng)控制切割機(jī)。由PLC控制的氣動(dòng)鑄棒切割機(jī)，其中融合了氣壓自動(dòng)控制、機(jī)器人技術(shù)和PLC控制技術(shù)。PLC控制各個(gè)氣動(dòng)換向閥的電磁鐵，由氣缸驅(qū)動(dòng)機(jī)械手完成順序切割過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械設(shè)計(jì)、電器控制和氣動(dòng)控制的有效結(jié)合。這種切割機(jī)具有控制方便，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)、維修方便，生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前

6、景。目 錄引言摘要第一章 切割部分設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)要求 61.2方案設(shè)計(jì) 61.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7第二章 夾緊部分設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)要求 182.2方案設(shè)計(jì) 18第三章 縱橫行走部分設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)要求 203.2方案設(shè)計(jì) 203.3直線導(dǎo)軌的選擇計(jì)算 20第四章 PLC 概述4.1可編程控制器PLC的基本原理 234.2可編程控制器的特點(diǎn) 24第五章 電氣控制線路的設(shè)計(jì)5.1電氣控制線路設(shè)計(jì)的一般要求 255.2電氣控制線路的設(shè)計(jì)方法 255.3氣動(dòng)原理圖的設(shè)計(jì) 26結(jié) 論 30謝 辭 31參考文獻(xiàn) 32第一章 切割部分設(shè)計(jì)1.1 設(shè)計(jì)要求項(xiàng)目要求切割機(jī)能夠根據(jù)定長(zhǎng)信號(hào)分別切割兩條連續(xù)的鑄鐵棒，實(shí)現(xiàn)對(duì)鑄

7、棒的準(zhǔn)確定長(zhǎng)切割，切割后自動(dòng)返回初始位置。其切口深度為35mm。再由壓斷機(jī)進(jìn)行壓斷。1.2 方案設(shè)計(jì)切割部分主要有砂輪、電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成?，F(xiàn)在在切割部分有兩種可行的方案：第一，電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)帶動(dòng)砂輪片轉(zhuǎn)動(dòng)。第二，電動(dòng)機(jī)通過(guò)圓錐齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)砂輪片轉(zhuǎn)動(dòng)。考慮到切割過(guò)程中電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)砂輪高速旋轉(zhuǎn)，所以優(yōu)先選取第一種方案，因?yàn)閳A錐齒輪傳動(dòng)不宜應(yīng)用在轉(zhuǎn)速太高的場(chǎng)合，而且運(yùn)用齒輪傳動(dòng)時(shí)，還要考慮到這樣消除震動(dòng)和怎樣潤(rùn)滑齒輪，這樣就增加了設(shè)計(jì)成本。 圖1-1 切割部分原理圖 切割部分的原理如圖1-1所示，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)砂輪片高速旋轉(zhuǎn)，電機(jī)與工作臺(tái)之間采用鉸支撐，氣缸1可推動(dòng)砂輪片上下移動(dòng)，完成切割。氣缸2可

8、推動(dòng)工作臺(tái)橫向移動(dòng)，控制切割的長(zhǎng)度。氣缸3可使工作臺(tái)縱向移動(dòng)，使砂輪片能分別切割兩根鑄棒。其中電動(dòng)機(jī)和氣缸都通過(guò)電磁閥由PLC機(jī)控制，從而實(shí)現(xiàn)其動(dòng)作。1.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.3.1砂輪片的選取經(jīng)過(guò)調(diào)研，切斷能力為50 的砂輪片，其規(guī)格為mm，所需電機(jī)的最小功率為kw，轉(zhuǎn)速為=2840 r/min, 砂輪片的最大線速度為70m/s。最終選取砂輪片的型號(hào)為TL-001型，其磨料為棕剛玉，粒度為20#。1.3.2 電機(jī)的選取 根據(jù)砂輪片的要求，現(xiàn)選用比較常用的Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，這是由于Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)的功率等級(jí)和安裝尺寸與國(guó)外同類型的先進(jìn)產(chǎn)品相當(dāng)，因而具有與國(guó)外同類型產(chǎn)品之間良好的互換性，供配套

9、出口及引進(jìn)設(shè)備替換。選取功率為3.0KW，滿載時(shí)的轉(zhuǎn)速為2870r/min。額定電流6.39A，功率因數(shù)0.87，效率82%，額定轉(zhuǎn)矩2.3。1.3.3 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)1.確定計(jì)算功率由機(jī)械設(shè)計(jì)第108頁(yè)表7-7查得工作情況系數(shù)=1.2（電機(jī)帶動(dòng)砂輪切割鐵棒，載荷性質(zhì)為載荷變動(dòng)較大），則功率為 （1-1）2.初選帶的型號(hào)根據(jù)和，由機(jī)械設(shè)計(jì)書中第108頁(yè)圖7-14初選A型普通V帶。3.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑和1）由機(jī)械設(shè)計(jì)第109頁(yè)表7-8查得A型=75mm,考慮到帶輪太小，其彎曲應(yīng)力過(guò)大，所以要使，取=1502）驗(yàn)算帶的速度 m/s （1-2）因?yàn)?5m/s < 22.6m/s < 25m

10、/s帶速符合要求。3）計(jì)算 （1-3）由于電機(jī)轉(zhuǎn)速與砂輪轉(zhuǎn)速基本同步，選速比 =1，則=150 mm4.確定中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度1）初選中心距由0.7（+）2（+），考慮到結(jié)構(gòu)要求，初選=900 mm （1-4） mm由機(jī)械設(shè)計(jì)第96頁(yè)表7-2取帶的標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)長(zhǎng)度 mm2)最后確定中心距 mm （1-5）則 mm （1-6） mm （1-7）最后取 mm。5.驗(yàn)算帶輪包角 （1-8） （合適）6.確定帶的根數(shù) （1-9）其中： 由機(jī)械設(shè)計(jì)第107頁(yè)表7-5查得彎曲影響系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)第107頁(yè)表7-5查得傳動(dòng)比系數(shù) kw由機(jī)械設(shè)計(jì)第107頁(yè)表7-6查得包角系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)第106頁(yè)表7-4查得長(zhǎng)度

11、系數(shù)采用非化纖結(jié)構(gòu)的普通帶，取材質(zhì)系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)第105頁(yè)圖7-13查得 kw。 kw 取根。7.確定單根帶的初拉力 （1-10）由機(jī)械設(shè)計(jì)第96頁(yè)表7-1查得 N （1-11）8.計(jì)算帶對(duì)軸的壓力 N （1-12）9.帶輪的設(shè)計(jì)1） 帶輪的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)帶輪時(shí)應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)工藝性好，無(wú)過(guò)大的鑄造應(yīng)力，質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時(shí)經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡，輪槽工作面加工精細(xì)，以減小帶的磨損，各槽的尺寸和角度保持一定的精度，以使載荷分布均勻。2） 帶輪的材料帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用材料的牌號(hào)為HT150或HT200，轉(zhuǎn)速較高時(shí)宜采用鑄鋼，或用鋼板沖壓后焊接而成。在本次設(shè)計(jì)中，采用了比較常見(jiàn)的HT15

12、0。3） 帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸由于帶輪的基準(zhǔn)直徑，軸的直徑，根據(jù)帶輪的選擇原則：即當(dāng) 時(shí)采用腹板式結(jié)構(gòu)，鑄造帶輪的結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。 圖1-2 帶輪的結(jié)構(gòu)1.3.4 升降氣缸的選擇1.選取氣缸類型根據(jù)設(shè)計(jì)所用資料，現(xiàn)選取DNC標(biāo)準(zhǔn)氣缸。2.選擇安裝方式根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，要實(shí)現(xiàn)砂輪片的上下移動(dòng)完成切割，要求氣缸在上下伸5.3.2控制流程圖結(jié) 論本次畢業(yè)設(shè)計(jì)從題目確定開(kāi)始，經(jīng)過(guò)查資料、調(diào)研、方案的提出及確定，再到完成總裝圖、部件圖，直到最后結(jié)束論文，才使本次畢業(yè)設(shè)計(jì)最終圓滿完成。本次設(shè)計(jì)的題目是“鑄棒線切割機(jī)的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)”。鑄棒線切割機(jī)是針對(duì)鑄鐵在連續(xù)鑄造過(guò)程中的切割而采用的一種專門的切割機(jī)。連

13、續(xù)鑄造過(guò)程主要由保溫爐、牽棒機(jī)、切割機(jī)和壓斷機(jī)組成，在工作過(guò)程中拉棒機(jī)能從保溫爐中同時(shí)拉出兩條鑄鐵棒。題目要求切割機(jī)在連續(xù)鑄造過(guò)程中工作，并根據(jù)定長(zhǎng)信號(hào)分別切割兩條連續(xù)的鑄鐵棒，實(shí)現(xiàn)對(duì)鑄棒的準(zhǔn)確定長(zhǎng)切割，切割后自動(dòng)返回初始位置，其切口深度為35mm。再由壓斷機(jī)進(jìn)行壓斷。整個(gè)切割過(guò)程都由自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)。此次設(shè)計(jì)的主要工作分為兩大部分，第一部分為切割機(jī)的機(jī)械設(shè)計(jì)，其中主要包括砂輪片的選擇、電機(jī)的選擇、砂輪片傳動(dòng)方式的選擇和優(yōu)化、電機(jī)和砂輪的安裝、各個(gè)氣缸力的計(jì)算及其參數(shù)選擇計(jì)算、滑動(dòng)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)以及其他部分和整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。最后完成總裝圖、部件圖和零件圖。第二部分為電氣原理及控制部分的設(shè)計(jì)，主要包括氣

14、動(dòng)控制原理圖的設(shè)計(jì)、電氣原理圖的設(shè)計(jì)、配線圖的設(shè)計(jì)、控制柜的設(shè)計(jì)及電路控制面板的設(shè)計(jì)。鑄棒線切割機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能安全可靠，操作方便可行，很好的實(shí)現(xiàn)了其預(yù)定功能。由PLC控制的氣動(dòng)隨動(dòng)鑄棒線切割機(jī)，由氣缸驅(qū)動(dòng)完成順序切割動(dòng)作過(guò)程。這種切割機(jī)具有控制方便，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)、修改方便、生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)自己不懈的努力和指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)，各項(xiàng)任務(wù)都已經(jīng)順利完成并達(dá)到設(shè)計(jì)要求。但由于設(shè)計(jì)者經(jīng)驗(yàn)不足，知識(shí)能力有限，在設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)誤和疏漏再所難免，產(chǎn)品在性能方面也可能存在一些不足，欠妥之處，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。 辭 謝厲經(jīng)幾個(gè)月時(shí)間的努力，我順利完成了畢

15、業(yè)設(shè)計(jì)的全部?jī)?nèi)容。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我對(duì)并對(duì)本專業(yè)有了較深刻的認(rèn)識(shí)和理解，同時(shí)學(xué)到了更多的關(guān)于機(jī)械方面的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)以及電氣控制方面的 相關(guān)知識(shí)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)的歸納和總結(jié)，對(duì)我今后的學(xué)習(xí)和工作有重要的指導(dǎo)意義和實(shí)踐意義。當(dāng)然我之所以順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)主要因?yàn)橹笇?dǎo)老師的屢不厭煩的教導(dǎo)。我將特別感謝我的導(dǎo)師高燕老師，她治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，知識(shí)淵博，經(jīng)驗(yàn)豐富，不但給我悉心指導(dǎo)，還帶領(lǐng)我參觀調(diào)研，使我更加體會(huì)到了一個(gè)令人尊敬的老師對(duì)學(xué)生無(wú)微不至的關(guān)懷，也賦予了我進(jìn)一步努力、不斷進(jìn)取的熱情。請(qǐng)?jiān)S我再次向高艷老師表示誠(chéng)摯的謝意，感謝各位老師批評(píng)斧正。并祝各位老師身體健康，工作順利！參考文獻(xiàn)1 徐 灝. 機(jī)械

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