毕业设计论文定长棒料切割机的设计.docx

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1、定长棒料切割机的设计1第一章概述21.1 选题背景21.2 研究意义31.3 本课题研究的主要内容4第二章切割部分设计62.1 切割部分设计要求62.2 切割部分设计方案62.3 切割部分工作原理82.4 切割部分结构设计92.4.1 切割片的选取92.4.2 电机的选取92.4.3 带传动设计92.4.4 升降液压缸的设计132.4.5 滚动轴承的选取及校核16第三章夹紧部分设计203.1 夹紧机构设计要求203.2 夹紧部分方案设计20第四章纵横行走部分的设计224.1 纵横行走装置设计要求224.2 纵横行走部分方案设计224.3 直线导轨的选择计算224.3.1 选定条件224.3.2

2、 选择方式22第五章液压传动系统设计255.1 液压传动机构255.2 液压传动原理图26第六章电气控制的设计276.1 电气控制设计要求276.2 电气控制设计方案276.3 可编程控制器P1C控制流程287结论29参考文献30致谢31定长棒料切割机的设计摘要：通过对切割过程观察和研究，本课题采用机电一体化系统设计思想对整体造型、机械结构、控制系统进行设计,此棒料切割机电一体化系统主要由四个部分组成：机械本体、电子控制单元、执行器和动力源。工作原理是电动机通过带传动带动切割片做高速旋转运动，电机与工作台之间采用较支撑方式，升降液压缸可推动切割片进行上下移动带动刀片完成顺序切割动作。切割机采用

3、P1C控制各个液压换向阀的电磁铁，实现棒料的自动下料和切割以及检测工作。随动工作台前进速度也可以通过夹紧机械手夹紧棒料使之与棒料速度同步。横向切割时的切割速度可以通过液压缸来调节。现场运行情况表明，此切割机具有动作快、运动平稳以及与计算机联机方便等优点，能够降低工人的劳动强度，实现自动控制，提高劳动生产率。关键词：定长切割机；机电一体化；液压；棒料；P1C控制第一章概述1.1 选题背景机电一体化产品广泛应用各种加工业，切割技术也有了飞速的发展，手工切割已经适应不了现代工业发展的要求。如今已进入以通用机械时代。几十年来，切割技术的研究和发展一直比较活跃，设计在不断的修改，品种也在不断的增加，应用

4、领域也在不断的扩大。而目前市面上有很多型号的棒料切割机结构复杂，调节，维修不方便，生产效率低，智能化低等不足。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

5、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

6、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

7、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

8、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。本论文主要研究运用So1idWOrkS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。我国生产的

9、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。1.2 研究意义本棒料切割机的切割机构属于机械技术领域，它解决了现有的自动切割机所存在的精度不高，操作

10、复杂，智能化低等问题。本课题针对目前市场上的切割机设计的不足，对棒料切割机进行改造创新，增加智能化程度，设计出具有控制方便，性能稳定，结构简单，调节、维修方便，安全可靠，低能耗，在切割过程中能使棒料位置稳定、切割长度准确，生产率高，运行平稳，提高产品质量，提高生产效率等优点的具有广泛应用前景的方案。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

11、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与一般现在市面上的切割机相比，本次设计的这种切割机有以下优点：1）实现了机械工程和自动控制的有效结合，机械部分采用机械优化设计，整个设计过程中都进行了综合技术比较与经济评价，实现了预定的功能。2）整个运动过程都采用了液压传动控制，与气压传动相比，液压传动有可在大范围内实现无级调速；液压传递运动均匀、平稳；易于实现过载保护等优点。所设计的棒料切割机，融合了液压自动控制、机器人技术和P1C控制技术。P1C控制各个液压换向阀的电磁铁，由液压缸驱动机械手完成顺序切割过程，实现了机械设计、电器控制和液压传动控制的有

12、效结合。此棒料切割机是一种既能有效的提高生产率，又在价格和使用方面能被广大用户所接受的一种新型的自动控制切割机。1.3 本课题研究的主要内容定长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。主要针对定长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

13、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）说明书的整理第二章切割部分设计2.1切割部分设计要求为了保证棒料的剪断，剪应力应超过材料的许应剪应力T,即切断棒料的条件为：=(2-1)A查资料可知棒料的许用剪应力为：H=I28285P,取最大值285MP由于本切断机切断的最大棒料粗度为：Jmax=35如O则本机器的最小切断力。由(2-1)得：qRx*=285x3I4x35244Q274063N取切割机的Q=280()00N项目设计采用机电一体化设计思想，要求棒料切割机采用P1C对棒料的切割过程及检测进行自动控制，

14、并能根据P1C定长信号分别切割两条连续的棒料，完成了系统的硬件和软件设计后可以实现对棒料的准确定长切割，切割后自动返回初始位置。被切割的工件为68m的圆柱实心钢柱，材料为45钢，直径60mmIOOOmm,切割机能切割的长度范围为IoOOnIm1500mm,切割到一定深度停止切削，最后用压断机进行压断处理。2.2 切割部分设计方案本棒料切割机的切割机构属于机械技术领域，它解决了现有的自动切割机所存在的精度不高，操作复杂，智能化低等问题。本课题针对目前市场上的切割机设计的不足，对棒料切割机进行改造创新，增加智能化程度，设计出具有控制方便，性能稳定，结构简单，调节、维修方便，安全可靠，低能耗，在切割

15、过程中能使棒料位置稳定、切割长度准确，生产率高，运行平稳，提高产品质量，提高生产效率等优点的具有广泛应用前景的方案。切割过程是电动机带动割切片高速旋转运动，电机与工作台之间采用较链支撑方式，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P1C控制系统来控制，实现其按照顺序完成动作切割部分主要有砂轮切片、电动机和传动机构组成。现在设计的在切割部分有两种方案可行：方案一：液压夹紧，切割中被夹紧的圆钢柱要自转，并且边自转边向前进给。刀具边随钢柱运动，边切割，同时刀具也要转动。方案二：液压夹紧切割中被夹紧的圆钢柱要自转，进给到指定长度后，停止进给，刀具开始切割，刀具也要转动。由于在切削的过程中，刀片的转速较快，如果棒料在刀具转动的同时依然进给，这样会不利于刀具的寿命，为了安全起见，也为了延长刀具的寿命，我们选用方案2来进行设计。图2T切割部分结构图I-电动机：2-升降液压缸；3-砂轮片；4-支撑板；5-传送带2.3 切割部分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，电机与工作台之间采用较链支撑方式，升降液压缸可推动切割片进行上下移动，完成切割运动。横向行走液压缸可推动工作台横向移动