棒料切割機(jī)設(shè)計

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，切割機(jī)的夾緊機(jī)構(gòu)也有了迅速的發(fā)展，一些簡單的機(jī)械手已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。簡單的機(jī)械手經(jīng)過幾十年的發(fā)展，如今已進(jìn)入以通用機(jī)械手為標(biāo)志的時代。幾十年來，這項技術(shù)的研究和發(fā)展一直比較活躍，設(shè)計在不斷的修改，品種也在不斷的增加，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)大。簡單的機(jī)械手是一種仿人操作、自動控制、的機(jī)電一體化自動化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。我們設(shè)計的鑄棒線切割機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，性能安全可靠，操作方便

2、可行，很好的實現(xiàn)了其預(yù)定功能。鑄棒線切割機(jī)主要由三個大的部分組成，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砂輪旋轉(zhuǎn)，由氣缸控制砂輪上下移動完成切割。夾緊部分主要采用了一個氣動夾緊機(jī)械手，電磁閥控制氣缸活塞的伸縮來實現(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。整個機(jī)器由PLC控制各個氣動換向閥的電磁鐵，由氣缸驅(qū)動完成順序切割動作過程。而隨動工作臺的隨動前進(jìn)速度也可以通過夾緊機(jī)械手夾緊鑄棒使之與鑄棒速度同步。橫向切割時的切割速度可以通過氣缸來調(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：一、實現(xiàn)了機(jī)械工程和自動控制的有效結(jié)合，機(jī)械部分采用機(jī)械

3、優(yōu)化設(shè)計，整個設(shè)計過程中都進(jìn)行了綜合技術(shù)比較與經(jīng)濟(jì)評價，實現(xiàn)了預(yù)定的功能。二、整個運動過程都采用了氣壓傳動控制，與液壓傳動相比，氣壓傳動有無介質(zhì)費用、處理方便、無泄露污染、無介質(zhì)變質(zhì)等優(yōu)點。 三、在設(shè)計過程中，縱橫行走裝置采用了直線導(dǎo)軌，既提高了運動系統(tǒng)的運動精度，又很大程度的減小了摩擦力，達(dá)到了節(jié)能的效果。四、整個切割過程都由PCL控制，以其結(jié)構(gòu)簡單合理、設(shè)備性能良好、使用壽命長、安全系數(shù)高等因素，滿足了自動化大批量的生產(chǎn)要求。這種切割機(jī)具有控制方便，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)、修改方便、生產(chǎn)率高等優(yōu)點，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，它可獲得任意長或特定的長度的鑄件。連續(xù)鑄造在國內(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：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，鑄件上沒有澆注系統(tǒng)的冒口，故連續(xù)鑄錠在軋制時不用切頭去尾，節(jié)約了金屬，提高了收得率；3.簡化了工序，免除造型及其它工序，因而減輕了勞動強(qiáng)度；所需生產(chǎn)面積也大為減少；4.連續(xù)鑄造生產(chǎn)易于實現(xiàn)機(jī)械化和自動化，鑄錠時還能實現(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)動與其連接的部件，實現(xiàn)對鑄棒的準(zhǔn)確定長切割，切割后自動返回初始位置。一個切割機(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，又在價格和使用方面能被廣大用戶所接受的一種新型的自動控制切割機(jī)。由PLC控制的氣動鑄棒切割機(jī)，其中融合了氣壓自動控制、機(jī)器人技術(shù)和PLC控制技術(shù)。PLC控制各個氣動換向閥的電磁鐵，由氣缸驅(qū)動機(jī)械手完成順序切割過程，實現(xiàn)了機(jī)械設(shè)計、電器控制和氣動控制的有效結(jié)合。這種切割機(jī)具有控制方便，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)、維修方便，生產(chǎn)率高等優(yōu)點，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1.1設(shè)計要求 61.2方案設(shè)計 61.3結(jié)構(gòu)設(shè)計 7第二章 夾緊部分設(shè)計2.1設(shè)計要求 182.2方案設(shè)計 18第三章 縱橫行走部分設(shè)計3.1設(shè)計要求 203.2方案設(shè)計 203.3直線導(dǎo)軌的選擇計算 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 24第五章 電氣控制線路的設(shè)計5.1電氣控制線路設(shè)計的一般要求 255.2電氣控制線路的設(shè)計方法 255.3氣動原理圖的設(shè)計 26結(jié) 論 30謝 辭 31參考文獻(xiàn) 32第一章 切割部分設(shè)計1.1 設(shè)計要求項目要求切割機(jī)能夠根據(jù)定長信號分別切割兩條連續(xù)的鑄鐵棒，實現(xiàn)對鑄

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

8、推動工作臺橫向移動，控制切割的長度。氣缸3可使工作臺縱向移動，使砂輪片能分別切割兩根鑄棒。其中電動機(jī)和氣缸都通過電磁閥由PLC機(jī)控制，從而實現(xiàn)其動作。1.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計1.3.1砂輪片的選取經(jīng)過調(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系列三相異步電動機(jī)，這是由于Y系列三相異步電動機(jī)的功率等級和安裝尺寸與國外同類型的先進(jìn)產(chǎn)品相當(dāng)，因而具有與國外同類型產(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 帶傳動設(shè)計1.確定計算功率由機(jī)械設(shè)計第108頁表7-7查得工作情況系數(shù)=1.2（電機(jī)帶動砂輪切割鐵棒，載荷性質(zhì)為載荷變動較大），則功率為 （1-1）2.初選帶的型號根據(jù)和，由機(jī)械設(shè)計書中第108頁圖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)計第109頁表7-8查得A型=75mm,考慮到帶輪太小，其彎曲應(yīng)力過大，所以要使，取=1502）驗算帶的速度 m/s （1-2）因為 5m/s < 22.6m/s < 25m

10、/s帶速符合要求。3）計算 （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)計第96頁表7-2取帶的標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)長度 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)計第107頁表7-5查得彎曲影響系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計第107頁表7-5查得傳動比系數(shù) kw由機(jī)械設(shè)計第107頁表7-6查得包角系數(shù)由機(jī)械設(shè)計第106頁表7-4查得長度

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)計第105頁圖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)計第96頁表7-1查得 N （1-11）8.計算帶對軸的壓力 N （1-12）9.帶輪的設(shè)計1） 帶輪的設(shè)計要求設(shè)計帶輪時應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)工藝性好，無過大的鑄造應(yīng)力，質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時經(jīng)過動平衡，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，常用材料的牌號為HT150或HT200，轉(zhuǎn)速較高時宜采用鑄鋼，或用鋼板沖壓后焊接而成。在本次設(shè)計中，采用了比較常見的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)計的要求，要實現(xiàn)砂輪片的上下移動完成切割，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)計從題目確定開始，經(jīng)過查資料、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)計最終圓滿完成。本次設(shè)計的題目是“鑄棒線切割機(jī)的機(jī)電一體化設(shè)計”。鑄棒線切割機(jī)是針對鑄鐵在連續(xù)鑄造過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，在工作過程中拉棒機(jī)能從保溫爐中同時拉出兩條鑄鐵棒。題目要求切割機(jī)在連續(xù)鑄造過程中工作，并根據(jù)定長信號分別切割兩條連續(xù)的鑄鐵棒，實現(xiàn)對鑄棒的準(zhǔn)確定長切割，切割后自動返回初始位置，其切口深度為35mm。再由壓斷機(jī)進(jìn)行壓斷。整個切割過程都由自動控制實現(xiàn)。此次設(shè)計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，其中主要包括砂輪片的選擇、電機(jī)的選擇、砂輪片傳動方式的選擇和優(yōu)化、電機(jī)和砂輪的安裝、各個氣缸力的計算及其參數(shù)選擇計算、滑動導(dǎo)軌的設(shè)計以及其他部分和整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計。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，主要包括氣

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

15、業(yè)設(shè)計的全部內(nèi)容。通過這次設(shè)計，我對并對本專業(yè)有了較深刻的認(rèn)識和理解，同時學(xué)到了更多的關(guān)于機(jī)械方面的經(jīng)驗知識以及電氣控制方面的 相關(guān)知識。此次畢業(yè)設(shè)計是對我大學(xué)四年學(xué)習(xí)的歸納和總結(jié)，對我今后的學(xué)習(xí)和工作有重要的指導(dǎo)意義和實踐意義。當(dāng)然我之所以順利完成畢業(yè)設(shè)計主要因為指導(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)，知識淵博，經(jīng)驗豐富，不但給我悉心指導(dǎo)，還帶領(lǐng)我參觀調(diào)研，使我更加體會到了一個令人尊敬的老師對學(xué)生無微不至的關(guān)懷，也賦予了我進(jìn)一步努力、不斷進(jìn)取的熱情。請許我再次向高艷老師表示誠摯的謝意，感謝各位老師批評斧正。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

16、設(shè)計手冊. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19912 Shigley J E, Uicher J J.Theory of machines and mechanisms .NewYork:McGraw-Hill Book Company,19803 蔡春源. 簡明機(jī)械零件手冊. 北京：冶金工業(yè)出版社，1996.34 王德璽，裴垠欣. 機(jī)械設(shè)計. 北京：煤炭工業(yè)出版社，1999 5 D Y Yang, C H Lee,Analysis of three-dimension-al extrusion of section through curle dies by con-formal transformationJ .International journal of Mechanics science,1978,(20)6 Design and Performance of the Cycloid Speed Reducer. Machine Design. June,28 No13,19567 陸鑫盛，周 洪.氣動自動化系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計. 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，19958 Nikravesh P E. Computer-aided analysis of mechanical systems.s.l:Prentice-