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壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 目錄 I 目 錄 摘要 .Ⅳ Abstract.Ⅴ 1 緒論 1 2 圓棒料切斷機(jī)結(jié)構(gòu)綜述 2 2.1 金屬棒料切斷機(jī)概述 3 2.2 金屬棒料切斷機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 5 2.3 體現(xiàn)方法及預(yù)期目標(biāo) 5 2.4 氣壓驅(qū)動(dòng)金屬棒料切斷機(jī)設(shè)計(jì)要求 5 3 金屬棒料切斷機(jī)的驅(qū)動(dòng)方案 6 3.1 金屬棒料切斷機(jī)的動(dòng)作過(guò)程和構(gòu)成 6 3.2 金屬棒料切斷機(jī)驅(qū)動(dòng)方案 6 3.3 工作原理 6 4 執(zhí)行部分設(shè)計(jì)要求 9 4.1 切割片選取 9 4.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 9 4.3 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 9 4.3.1 確定計(jì)算功率 .10 4.3.2 確定帶的型號(hào) .11 4.3.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 .11 目錄 4.3.4 驗(yàn)算帶速 .11 4.3.5 確定中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 .11 4.3.6 驗(yàn)算帶輪包角 .12 5 推料氣缸的設(shè)計(jì) .13 5.1 推料氣缸 .13 5.2 推料氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 .13 5.3 壓料氣缸的選擇 .17 5.4 導(dǎo)軌設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 .17 6 切割氣缸設(shè)計(jì) .20 6.1 切割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .20 6.2 切割伸縮氣缸設(shè)計(jì) 20 6.3 活塞桿的計(jì)算 .21 結(jié)論 .24 參考文獻(xiàn) .25 致謝 .26 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 摘要 III 金屬棒料切斷機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘 要 本說(shuō)明書(shū)根據(jù)近幾年來(lái)圓棒料切割機(jī)的歷史前景，工作原理，針對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn) 如今的發(fā)展?fàn)顩r，設(shè)計(jì)了適應(yīng)國(guó)內(nèi)形式的切割機(jī)械結(jié)構(gòu)，貼合國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)理念。 本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了對(duì)切斷機(jī)切割部分，夾緊部分和縱橫行走的要求，而重點(diǎn)是 設(shè)計(jì)如何使整個(gè)機(jī)器由 plc 控制各個(gè)氣壓換向閥中的電磁鐵，由氣缸完成切割 夾緊的先后動(dòng)作，論文中，做好了圓棒料切割機(jī)切割構(gòu)造與設(shè)計(jì)的方案，對(duì)該 裝置的參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，各項(xiàng)數(shù)據(jù)也進(jìn)行了嚴(yán)格校核，校對(duì)其強(qiáng)度，分析 其運(yùn)動(dòng)，圓棒料的每個(gè)機(jī)械構(gòu)造和尺寸分別得到確認(rèn)和完善。 關(guān)鍵詞：金屬；金屬棒料切斷機(jī)；氣缸；plc 電氣控制 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 摘要 IV 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 摘要 V 摘要 VI 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 摘要 VII 摘要 VIII Abstract IX Mechanical structure design of metal bar cutting machine Abstract This manual is based on the historical prospects and working principles of the round bar stock cutting machine for years, and according to the current development situation in China, a cutting machine structure adapted to the domestic form has been designed to fit domestic design concepts. The design of the design of the cutting machine cutting part, clamping part and cross-walking requirements, and the key is to design how to make the entire machine controlled by the plc electropneumatic valve in each pneumatic valve, the cylinder to complete the cutting and clamping the successive actions, In this thesis, we made a plan for the cutting structure and design of the round bar cutting machine, designed and calculated the parameters of the device, and the data were also rigorously checked, proofreading their strength, analyzing their motion, and round bar Each mechanical structure and size is confirmed and perfected separately. Key words： metal；metal bar cutting machine；cylinder；PLC electrical control 第 1 章 緒論 1 1 緒 論 最近幾年來(lái)，中國(guó)的金屬棒料切斷機(jī)相對(duì)來(lái)說(shuō)已經(jīng)取得了很好的成績(jī)，但 是和國(guó)外相比較的話，可能技術(shù)方面還是有不小的差距。本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)圓棒料 切割機(jī)的設(shè)計(jì)，目的在于讓我們更真切深刻的了解甚至熟練的運(yùn)用圓棒料切割 機(jī)運(yùn)行的原理，從而讓我們對(duì)切割機(jī)有深入的了解，并且考核我們四年來(lái)甚至 是七年來(lái)所選的專業(yè)知識(shí)。隨著科技的進(jìn)步，知識(shí)人才也在急劇增長(zhǎng)，大量的 人才投入設(shè)計(jì)制造行業(yè)為我們的設(shè)計(jì)提供了大量的人才基礎(chǔ)，為了能夠研究出 更優(yōu)異的切割設(shè)計(jì)，加快國(guó)內(nèi)切割機(jī)的前景，對(duì)金屬圓棒料切割機(jī)的設(shè)計(jì)有著 重要的意義。 在我們的國(guó)家，金屬棒料切割機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用技術(shù)雖然是晚于西方各個(gè)國(guó) 家的，但是近年來(lái)我國(guó)的科研水品也是在不斷地前進(jìn)。一部分大型企業(yè)已經(jīng)把 生產(chǎn)力逐步發(fā)展為半自動(dòng)甚至是全自動(dòng)的發(fā)展方向，以此來(lái)代替人工勞動(dòng)力。 本次設(shè)計(jì)的金屬圓棒料切割機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。金屬棒料切斷機(jī)是依據(jù)工況加工的 需要，以及在機(jī)械設(shè)備所需求的本質(zhì)上，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)要求及技術(shù)參數(shù)，對(duì)金 屬棒料切斷機(jī)進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及零部件設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)主要將所學(xué)的知識(shí)與現(xiàn) 實(shí)實(shí)際相結(jié)合，簡(jiǎn)易方便，大大的鞏固以及加深了自己對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，掌 握機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的一般過(guò)程和方法，確定正確合理的執(zhí)行機(jī)制，使用標(biāo)準(zhǔn) 機(jī)械元件，熟練使用機(jī)械基本回路構(gòu)成滿足基本性能要求的 機(jī)械系統(tǒng)管理。設(shè) 計(jì)過(guò)程中最重要的是繪圖。這不僅可以清楚地顯示設(shè)計(jì)的內(nèi)容，而且還能干體 現(xiàn)知識(shí)是否被充分理解掌握。 還是需要大力發(fā)展機(jī)械行業(yè)才能夠使得我國(guó)的生產(chǎn)力得到提高，我國(guó)的綜 合國(guó)力也與此行業(yè)的發(fā)展有著重大的關(guān)系。在這個(gè)日新月異的社會(huì)當(dāng)中，研究 發(fā)展才是進(jìn)步的墊腳石。 第 2 章 圓棒料切斷機(jī)機(jī)構(gòu)綜述 2 2 圓棒料切斷機(jī)結(jié)構(gòu)綜述 2.1 金屬棒料切斷機(jī) 切斷機(jī)是現(xiàn)代化控制領(lǐng)域當(dāng)中出現(xiàn)的一門(mén)比較新穎的技術(shù)。 隨著切斷機(jī)被 不斷研發(fā)和大量應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，切斷機(jī)現(xiàn)如今已逐漸成為了現(xiàn)代化機(jī)械生產(chǎn) 中不可分割的一部分。 隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，各種金屬棒料切斷機(jī)層出不窮， 逐漸占領(lǐng)各個(gè)機(jī)械、工藝等現(xiàn)代工程領(lǐng)域，并且影響力正在不斷的擴(kuò)大，尤其 是切割方面。而在這個(gè)背景下，金屬棒料的切斷機(jī)設(shè)備也越來(lái)越多，占得比重 也越來(lái)越多。金屬棒料切斷加工設(shè)備的產(chǎn)生大大提高了棒料的需求量，同時(shí)也 對(duì)機(jī)械生產(chǎn)行業(yè)產(chǎn)生了巨大的作用。 金屬棒料切斷機(jī)是機(jī)械工程中大量使用的 一種設(shè)備，它在機(jī)械行業(yè)中起著至關(guān)重要的作用。因此，合理合適的設(shè)計(jì)出高 效便捷的切斷設(shè)備已經(jīng)越來(lái)越重要。為了滿足機(jī)械工程中的不同的需求，針對(duì) 現(xiàn)有成型的機(jī)型進(jìn)行功能改進(jìn)或者研發(fā)新得功能已成為目前新的趨勢(shì)。 金屬棒 料切斷機(jī)具有使用方便、操作簡(jiǎn)單、速度快等優(yōu)點(diǎn)。金屬棒料切斷機(jī)的出現(xiàn)降 低了人工成本，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，適合于大批 量生產(chǎn)。因此，設(shè)計(jì) 一種金屬棒料切斷設(shè)備有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義 [1]。 我國(guó)的發(fā)展歷史與進(jìn)步幾乎是和西方國(guó)家的設(shè)備進(jìn)步是一致的，但是我們 國(guó)家是在摸爬滾打?qū)覕覒?zhàn)的經(jīng)歷中成長(zhǎng)起來(lái)的，所以我們也要銘記這前人對(duì) 工業(yè)化生產(chǎn)的奉獻(xiàn)。也為我國(guó)未來(lái)的輝煌成績(jī)奠定了最為重要的基礎(chǔ)。 MDARS 項(xiàng)目和獲取計(jì)劃在美國(guó)和世界上受歡迎的金屬棒料切斷系統(tǒng),大大促 進(jìn)多金屬棒料切斷技術(shù)的研究。21 個(gè)國(guó)際先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)計(jì)劃會(huì)議報(bào)告,作為 先進(jìn)的金屬棒料切斷技術(shù), 金屬棒料切斷技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用。截至到 2009 年的數(shù)據(jù)報(bào)告顯示，在外國(guó)歐馬可公司生產(chǎn)的金屬棒料切斷設(shè)備已經(jīng)在全球產(chǎn) 量達(dá)到了 100 萬(wàn)臺(tái)。它的發(fā)展以及技術(shù)性能的指標(biāo)已經(jīng)成為了全球的風(fēng)向標(biāo)。 因?yàn)槲鞣降戎T多國(guó)家率先發(fā)展工業(yè)革命，使得他們自己的工業(yè)技術(shù)上遙遙 領(lǐng)先于我們國(guó)家，所以許多機(jī)械方面的應(yīng)用技術(shù)都比較我國(guó)先進(jìn)，雖然現(xiàn)在落 后于西方國(guó)家，但是我相信在不久的將來(lái)，我們回趕上他們的技術(shù)，甚至超越 他們。 第 2 章 圓棒料切斷機(jī)結(jié)構(gòu)綜述 3 2.2 金屬棒料切斷機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)所設(shè)計(jì)的金屬棒料切割機(jī)剛開(kāi)始時(shí)結(jié)構(gòu)是較為簡(jiǎn)陋的，切削的效率始 終提不上去，雖然經(jīng)過(guò)專業(yè)設(shè)計(jì)人才的設(shè)計(jì)發(fā)展，對(duì)生產(chǎn)的產(chǎn)量有所提高，但 是始終受到國(guó)內(nèi)配件和環(huán)境的影響，我國(guó)國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)量和切斷水品進(jìn)口國(guó)家始 終有一定的差距，為滿足國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)要求，開(kāi)發(fā)出一種新形的切割機(jī)是勢(shì)在必 行。 從改革開(kāi)放以來(lái)，在國(guó)家一系列政策的大力支持下，我國(guó)的金屬棒料切斷 機(jī)產(chǎn)業(yè)得到了前所未有的發(fā)展，發(fā)展也非常的迅速，平均每年增長(zhǎng)的速度為百 分之十四。在二十世紀(jì)末的時(shí)候，我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)總值為 240 億左右，到二十 世紀(jì)初期的時(shí)候，我們國(guó)家的金屬棒料切斷機(jī)的總產(chǎn)值預(yù)估為 255-265 億元， 在這不斷發(fā)展的期間，金屬棒料切斷機(jī)的總體數(shù)量逐漸穩(wěn)定的提高。 我國(guó)發(fā)展金屬棒料切斷機(jī)到現(xiàn)在已經(jīng)歷經(jīng)了半個(gè)世紀(jì)左右，從一開(kāi)始的懵 懵懂懂一竅不通，到現(xiàn)在的大規(guī)模生產(chǎn)運(yùn)用，歷經(jīng)的艱辛也只有自己國(guó)家的科 學(xué)研究人員才能夠明白。目前為止，我國(guó)已經(jīng)能夠生產(chǎn) 48 寸大屏幕彩電、 6.5kg 大容量洗衣機(jī)。目前，雖然金屬棒料切斷機(jī)的發(fā)展比較迅速，但是還是 滿足不了國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)需求，當(dāng)前的滿足率大概在百分之七十左右，造成這個(gè)現(xiàn) 象的主要原因：第一，專業(yè)化程度比較低，金屬棒料切斷機(jī)絕大多數(shù)的工作量 都需要機(jī)械工廠來(lái)完成，再加上管理的不完善，導(dǎo)致了金屬棒料切斷機(jī)的制造 周期比較長(zhǎng)，與市場(chǎng)不能夠相融合。第二，金屬棒料切斷機(jī)的設(shè)計(jì)以及工藝相 對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)還是比較落后的，例如操控設(shè)備的加工數(shù)控化率比較低，也 是會(huì)造成機(jī)器生產(chǎn)效率不高，制造周期長(zhǎng)等。現(xiàn)在為了解決這一問(wèn)題，我國(guó)科 研人員也在研究上花費(fèi)了很大的力氣，所以我相信解決這些所遇到的問(wèn)題都將 會(huì)指日可待。為我國(guó)的生產(chǎn)發(fā)展奠定一定的基礎(chǔ) [2]。 我國(guó)對(duì)于金屬棒料切斷機(jī)這一行業(yè)來(lái)說(shuō)，我國(guó)當(dāng)前發(fā)展的還不是很理想， 比較落后于其他的國(guó)家，金屬棒料切斷機(jī)的生產(chǎn)水平僅僅是其他發(fā)達(dá)的國(guó)家的 七八十年代的水平，加熱處理的方式也只停留在最為普通的熱處理方式，還不 能夠全面掌握熱真空處理工藝。所以，我國(guó)在金屬棒料切斷機(jī)這一產(chǎn)業(yè)還需要 第 2 章 圓棒料切斷機(jī)機(jī)構(gòu)綜述 4 大力發(fā)展，為了使我國(guó)工業(yè)機(jī)器得到更快的發(fā)展，不僅僅要對(duì)機(jī)器生產(chǎn)裝置加 強(qiáng)檢測(cè)，還需要對(duì)材料的處理加工以及研究非常的重視。 第 2 章 圓棒料切斷機(jī)機(jī)構(gòu)綜述 4 在這高速發(fā)展的現(xiàn)代化社會(huì)當(dāng)中，金屬棒料切斷機(jī)已經(jīng)是我們制造所需產(chǎn) 品的重要手段之一。工業(yè)化水平在不斷的提高，工業(yè)產(chǎn)品的更新速度也在不斷 的加快，所以，對(duì)于機(jī)器的要求就越來(lái)越高，因此，大力發(fā)展這一技術(shù)產(chǎn)業(yè)也 是我國(guó)目前的重中之重。 發(fā)明并且學(xué)會(huì)使用各種新的工具減少人類的工作量、降低勞動(dòng)程度是人類 進(jìn)步的標(biāo)志。美國(guó)在 1947 年率先發(fā)明出了一種用于切斷機(jī)研究的金屬棒料切斷 機(jī)。1954 年，美國(guó)多維爾公司首先提出了工業(yè)金屬棒料切斷機(jī)的概念，然后申 請(qǐng)了專利，使之成為 一家獨(dú)具特色的公司。而后，美國(guó)聯(lián)合公司在 1959 年制 造出了世界上首臺(tái)金屬棒料切斷機(jī)，這就標(biāo)志著金屬棒料切斷機(jī)的開(kāi)發(fā)以及使 用的開(kāi)始 [3]。金屬棒料切斷機(jī)是過(guò)去 30 年獨(dú)立開(kāi)發(fā)的典型的機(jī)電一體化自主工 具。到現(xiàn)在，金屬棒料切斷機(jī)技術(shù)已經(jīng)被許多大型公司引入并用于工業(yè)生產(chǎn)。 它主要體現(xiàn)在機(jī)械制造、汽車制造和化學(xué)工程等領(lǐng)域。金屬棒料切斷機(jī)的使用 是機(jī)械自動(dòng)化水平高低的體現(xiàn)。金屬棒料切斷機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域可以替代人類進(jìn)行 各種高強(qiáng)度，高風(fēng)險(xiǎn)以及一些可能危害人體安全的工作。 它們?cè)诒ＷC工人的人 身安全的同時(shí)，又能夠確保高效和有序地進(jìn)行。因此金屬棒料切斷機(jī)的研究以 及設(shè)計(jì)是非常必要的。 20 世紀(jì)七十年代，東莞市晉誠(chéng)機(jī)械設(shè)備裝置廠研制出金屬棒料切斷機(jī)，從 此開(kāi)啟了中國(guó)金屬棒料切斷機(jī)制造工藝的發(fā)展。但是我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的金屬棒料 切斷設(shè)備由于存在性能差，外觀差，自動(dòng)效果差，質(zhì)量差等缺點(diǎn)，只有較為少 數(shù)的廠商會(huì)選擇使用我們的設(shè)備，很多廠商都是優(yōu)先選擇使用國(guó)外進(jìn)口的技術(shù) 性能更加強(qiáng)大的海外產(chǎn)品。也間接影響了我國(guó)自主開(kāi)發(fā)設(shè)備的能力和企業(yè)的銷 售業(yè)績(jī)。1995 年我國(guó)成功研制出新型金屬棒料切斷機(jī)之后，拉近了我國(guó)和世界 先進(jìn)國(guó)家的自動(dòng)化之間的距離，并成為了我國(guó)金屬棒料切斷機(jī)發(fā)展歷史上的一 個(gè)暫新的起點(diǎn) [4]。恰巧當(dāng)時(shí)的中國(guó)正處于改革開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)文化飛速發(fā)展的階段， 城市化建設(shè)發(fā)展迅速，國(guó)內(nèi)各大國(guó)企加大了投入力量，使得一些國(guó)企的研發(fā)項(xiàng) 目加快了速度。國(guó)內(nèi)各個(gè)中小型企業(yè)也飛速發(fā)展，到 2003 年，我國(guó)國(guó)內(nèi)銷售金 屬棒料切斷設(shè)備已經(jīng)達(dá)到了年產(chǎn)量 10 萬(wàn)臺(tái)。到了二十一世紀(jì)初，中國(guó)的工業(yè)化 持續(xù)增長(zhǎng)，市場(chǎng)需求旺盛，迫使制造商不得不去面對(duì)日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)。許 第 2 章 圓棒料切斷機(jī)結(jié)構(gòu)綜述 5 多制造廠商逐漸加入了生產(chǎn)線，他們?cè)谏a(chǎn)裝置，以及自動(dòng)化技術(shù)方面都加大 了投入。在中國(guó)，金屬棒料切斷機(jī)制造商的生產(chǎn)規(guī)模已經(jīng)發(fā)展到幾十種之多， 并且包括了各種自動(dòng)化裝置。現(xiàn)在我們市場(chǎng)中 ，金屬棒料切斷機(jī)的份額也迅速 增加。 2.3 體現(xiàn)方法及預(yù)期目標(biāo) 所需要的條件：Auto CAD 軟件、各類與切斷設(shè)計(jì)相關(guān)的文獻(xiàn)資料以及一 些重要的設(shè)計(jì)參數(shù) 切斷設(shè)計(jì)過(guò)程中所遇到的困難： 一開(kāi)始對(duì)切斷機(jī)的機(jī)構(gòu)構(gòu)造不是很清楚，因?yàn)樗鶎W(xué)的知識(shí)比較有限，對(duì)于 金屬棒料切斷機(jī)的特性不是特別的熟悉。還有對(duì)于 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)觀念來(lái)說(shuō)，也是 我的一項(xiàng)弱點(diǎn)，我想象到的設(shè)計(jì)可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)。由于對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容的了解不夠， 在計(jì)算中經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題。因?yàn)閷?duì)軟件熟悉掌握度不夠，在使用 Auto CAD 對(duì)零件 進(jìn)行繪制并裝配和運(yùn)動(dòng)仿真過(guò)程中也出現(xiàn)了不少問(wèn)題 如何解決設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的困難： 在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到困難，首先通過(guò)自己獨(dú) 立的學(xué)習(xí)，通過(guò)上網(wǎng)觀看 Auto CAD 軟件學(xué)習(xí)教程視頻，和在知網(wǎng)和圖書(shū)館查 閱大量與設(shè)計(jì)相關(guān)的文獻(xiàn)，結(jié)合已學(xué)的知識(shí)，自己擬定設(shè)計(jì)步驟計(jì)劃，對(duì)切斷 進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)電機(jī)選擇，重要部位進(jìn)行受力計(jì)算，選擇傳動(dòng)副，對(duì)零件繪 制并裝配完成總圖。期間如果碰到自己無(wú)法解決的問(wèn)題，則需要去請(qǐng)教老師， 按照老師的要求，完成切斷建模和運(yùn)動(dòng)仿真，并寫(xiě)好論文。 2.4 氣壓驅(qū)動(dòng)金屬棒料切斷機(jī)的設(shè)計(jì)要求 課題過(guò)程中主要解決的問(wèn)題如下： 1.圓棒切斷機(jī)的組成，即切斷部分、夾緊部分和縱橫行走部分。 2.如何使整個(gè)機(jī)器由 PLC 控制各個(gè)氣動(dòng)換向閥中的電磁鐵，由氣缸完成切割 時(shí)所需的各個(gè)順序動(dòng)作。 3.切割機(jī)如何根據(jù) PLC 控制系統(tǒng)中的信號(hào)燈時(shí)長(zhǎng)，完成切削動(dòng)作結(jié)束后回到 原始位置的動(dòng)作。 第 3 章 金屬棒料切斷機(jī)的驅(qū)動(dòng)方案 6 3 金屬棒料切斷機(jī)的驅(qū)動(dòng)方案 3.1 金屬棒料切斷機(jī)的動(dòng)作過(guò)程和構(gòu)成 本金屬棒料切斷機(jī)的體系組成如圖 3.1 所示。 圖 3.1 體系組成 金屬棒料切斷機(jī)的工作過(guò)程如下：棒料機(jī)主要由四個(gè)機(jī)構(gòu)組成：執(zhí)行機(jī)構(gòu)、 驅(qū)動(dòng)體系、掌控體系和位置檢測(cè)裝置。在掌控體系中通過(guò)PLC的電氣控制各個(gè)組 件的運(yùn)行，以滿足切割機(jī)的切割運(yùn)作以及刀具的退回，有秩序，有固定的軌道， 固定的速度和標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。同時(shí)電氣控制系統(tǒng)可以合理的控制構(gòu)件的各個(gè) 順序動(dòng)作，如果錯(cuò)誤的操作或故障是一個(gè)叫醒電話。則位置檢測(cè)系統(tǒng)就可以破 門(mén)而入，合理的分布順序，避免發(fā)生機(jī)械故障。 3.2 金屬棒料切斷機(jī)的驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 目前，大多數(shù)的鋼筋切斷機(jī)都采用液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)，有一定的缺點(diǎn)： （1）在液壓傳動(dòng)過(guò)程中能量損失往往會(huì)導(dǎo)致摩擦損失和泄漏損失：液壓傳 動(dòng)容易泄露，隨著液壓系統(tǒng)的不斷循環(huán)工作，活塞桿與液壓缸不斷來(lái)回?cái)D壓， 液體會(huì)有少量流失。 掌控體系 （PLC） 驅(qū)動(dòng)體系 （氣壓傳動(dòng)） 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 位置檢測(cè)裝置 推料 壓料 切斷 回位 第 3 章 金屬棒料切斷機(jī)的驅(qū)動(dòng)方案 7 (2) 溫度變化會(huì)對(duì)作業(yè)產(chǎn)生很大的影響。隨著活塞桿在缸體不斷運(yùn)作，液 體會(huì)因?yàn)槟Σ炼a(chǎn)生熱量。 (3)液體受到擠壓和空氣碰撞會(huì)產(chǎn)生噪音。 (4) 零件的減少，為了加工需要的高容量，價(jià)格相對(duì)較高。以及使用效率高 的功能。 鑒于這些缺點(diǎn)，此金屬棒料切斷機(jī)將經(jīng)過(guò)氣壓驅(qū)動(dòng)驅(qū)使器，氣壓驅(qū)動(dòng)技能 擁有以下優(yōu)點(diǎn)： （1）容易獲得和容易處理。氣壓驅(qū)動(dòng)時(shí)的所需壓力較低，而且介質(zhì)也比較 容易獲得，一般的容器堵塞和介質(zhì)的補(bǔ)充是不存在的。 （2）小阻力損失和泄漏，氣體傳輸過(guò)程中，一個(gè)小的壓力損失（通常只有 1／1000 的石油和天然氣供應(yīng)）和長(zhǎng)距離運(yùn)輸促進(jìn)外照射不制造液壓傳動(dòng)壓力 較低、污染嚴(yán)重。 （3）靈活的采取行動(dòng)，反應(yīng)靈氣體驅(qū)動(dòng)的反應(yīng)速度很靈敏，而且氣壓自身 受擠壓還有過(guò)載保護(hù)功能，相對(duì)液壓比較安全。 (4)能夠儲(chǔ)存能量。氣壓傳動(dòng)本身攜帶著存儲(chǔ)囊，所以在發(fā)生斷電情況下也 可以繼續(xù)工作。 (5)勞動(dòng)環(huán)境的適應(yīng)能力。根據(jù)氣壓的工作環(huán)境，及時(shí)在灰塵較多，磁性極 強(qiáng)，震動(dòng)強(qiáng)的工作環(huán)境，性能都不會(huì)受到太大影響。它優(yōu)于溫度的變化，傳輸 和性能的影響。 (6)成本低。由于氣壓傳動(dòng)本身的介質(zhì)就是空氣，所以不需要再另尋介質(zhì)。 大氣壓，傳動(dòng)中，傳動(dòng)系統(tǒng)反應(yīng)靈敏快速，阻力損失小，泄漏小，低成本。所 以，金屬棒料切斷機(jī)采用氣壓驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式。 3.3 工作原理 按照論文對(duì)棒料切斷機(jī)的設(shè)計(jì)要求與查閱的資料相結(jié)合，可簡(jiǎn)易的畫(huà)出機(jī) 構(gòu)類型方案的設(shè)計(jì)草圖，如圖3.2所示。 第 3 章 金屬棒料切斷機(jī)的驅(qū)動(dòng)方案 8 圖3.2 構(gòu)型方案 該設(shè)計(jì)由推料氣缸推動(dòng)材料到可調(diào)定位塊，固定棒材的軸向移動(dòng)，同時(shí) 壓料機(jī)構(gòu)被氣壓缸推動(dòng)，壓住棒料的晃動(dòng)，如圖3.3所示。 圖3.3 整體設(shè)計(jì) 可調(diào)定位可以隨意的移動(dòng)，即使不同尺寸的棒料也可以同時(shí)切割。 第 4 章 執(zhí)行部分設(shè)計(jì)要求 9 4 執(zhí)行部分設(shè)計(jì)要求 為了保證圓棒料的順利剪斷，剪應(yīng)力應(yīng)超過(guò)棒料的許用應(yīng)力[τ]，即剪斷 棒料的條件： τ=Q/A≤[τ] 查手冊(cè)可知圓棒料的許用剪應(yīng)力為[τ]=128‐285MPa，取最大值為 285MPa。因?yàn)楸厩袛鄼C(jī)切斷的最大棒料直徑為 =35mm.maxd 則切斷機(jī)最小切斷力： Q＞[τ]πd2max/4 =285×3.14×352/4 =274063N 取切割機(jī)的 Q=280000N. 原始棒料尺寸范圍在角鋼: 100×100×10 圓鋼直徑為: φ50 槽鋼: 120×53 鋼管: φ135×6，其切口深度為 35mm，再用壓斷機(jī)進(jìn)行壓斷處理。 4.1 切割片的選取 設(shè)計(jì)任務(wù)所需電機(jī)的最小功率為 P=2.2KW,主軸的轉(zhuǎn)速在 2800r/mm 的條件 下，輪片的最大線速度為 40m/s。所以最終所選取砂輪片的型號(hào)為 A 型，其規(guī) 格 400x3.2x32，磨料為棕剛玉，硬度為 R，粒度為 20。 4.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 據(jù)砂輪片所需要的要求，需要考慮到電動(dòng)機(jī)的種類、型式、額定電壓、額 定轉(zhuǎn)速和額定功率、工作方式等因素，再考慮電動(dòng)機(jī)功率的時(shí)候應(yīng)注意到發(fā)熱 情況，允許過(guò)載的能力和啟動(dòng)的平穩(wěn)性，現(xiàn)在選用比較常用 Y 系列三相異步電 動(dòng)機(jī)，選取功率為 3.0KW，滿載時(shí)的轉(zhuǎn)速為 2870r/min。額定電流為 6.39A，頻 率為 50HZ ,功率因數(shù)為 0.87，為效率 82%，額定轉(zhuǎn)矩 2.32 Nm3，型號(hào)為 Y100- 2，電動(dòng)機(jī)選用三角型啟動(dòng)方法啟動(dòng)。 4.3 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 第 4 章 執(zhí)行部分設(shè)計(jì)要求 10 4.3.1 確定計(jì)算功率 查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表 9.21 得 Ka=1.2 則功率 Pc=KaP=1.2×3=3.6KW 式中：P—傳遞的額定功率，Kw Ka—工作情況系數(shù)，《機(jī)械手冊(cè)》 4.3.2 初選帶的型號(hào) V 帶型號(hào)是根據(jù)計(jì)算功率 Pc 和主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速 由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖 9.131n 和圖 9.14 選取。初步選為 A 型普通 v 帶。 4.3.3 確定帶輪所需要的的基準(zhǔn)直徑 2d1、 帶輪直徑小可使傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)取小帶輪直徑 ＞ ，由《機(jī)械設(shè)計(jì)基1mind 礎(chǔ)》查的最小值為 75mm，帶輪過(guò)小，彎曲應(yīng)力越大，所以取 =150mm。1 4.3.5 驗(yàn)算帶速 帶速的計(jì)算公式： V=πdd1×n1/(60×1000) =π×150×2840/960×1000) =22.6m/s V=5~25m/s 所以合適 4.3.5 確定中心距 a 和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 初定中心距 ）（）（ 2d102d1a7.0??? 0.7×（150+300 ）≤ ≤2×（150+300） 315≤ ≤9000 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 ，0dL 021210d 4)()(aadd???? =1200+ （150+300）+ 635?）（ 第 4 章 執(zhí)行部分設(shè)計(jì)要求 11 =1907mm 近似確定中心距 a，查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表 9.4 選取近似基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld。 200dLa??? =600+ 197- =1590.15mm 4.3.6 驗(yàn)算小帶輪包角 ?????3.5718012ad? =180- .9-3 =174.6o ＞120o ?1? 合適 ? 4.4 空氣壓縮機(jī)的選擇 空氣壓縮機(jī)是氣動(dòng)系統(tǒng)所需要的動(dòng)力源，它可以把電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為 氣動(dòng)系統(tǒng)所需要的氣壓能，原理如圖4.1所示，同時(shí)壓縮機(jī)的種類很多，按工作 原理：容積式、速度式。 按結(jié)構(gòu)，容積式：活塞式、膜片式、螺桿式 速度式：離心式、軸流式 目前，使用較為廣泛的是活塞式，同時(shí)它也能滿足較多工作環(huán)境所需的條 件 優(yōu)點(diǎn)：1、壓力適用范圍較廣，不論流量大小均能達(dá)到所需壓力； 2、熱效高，耗電少； 3、適應(yīng)性強(qiáng)，不受壓力高低的影響； 4、可維修性強(qiáng)，對(duì)材料要求較低。 缺點(diǎn)：1、轉(zhuǎn)速不高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易損件多； 2、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有較大震動(dòng)； 3、排氣不連續(xù)，造成氣流的脈動(dòng) 選取空壓機(jī)V-0.4/10,排氣量0.4m3/min，壓力為1Mpa. 第 4 章 執(zhí)行部分設(shè)計(jì)要求 12 1-缸體 2-活塞 3-活塞桿 4-曲柄連桿機(jī)構(gòu) 5-吸氣閥 6-排氣閥 圖4.1 單級(jí)單作用活塞式壓縮機(jī)工作原理圖 第 5 章 推料氣缸設(shè)計(jì) 13 5 推料氣缸設(shè)計(jì) 5.1 推料氣缸的設(shè)計(jì) 1、推料機(jī)構(gòu)所需推力的計(jì)算 本設(shè)計(jì)中氣壓驅(qū)動(dòng)所用的推料缸簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 5.1 所示。 其棒料質(zhì)量，因?yàn)橘|(zhì)量在 100kg 內(nèi)較為容易切斷，推料距離設(shè)為 b=450mm，摩擦系數(shù)為 0.1 。 圖 5.1 推料簡(jiǎn)易機(jī)構(gòu) （1） 通過(guò)重力 100kg 克服了棒料所需加緊的推料機(jī)構(gòu)所用的驅(qū)使力。 （2）氣缸只是提供了將棒料推動(dòng)至定位塊的力，如圖 5.2 所示缸體圖，則其所 需的力為： 10p???mg 所以推動(dòng)推料機(jī)構(gòu)時(shí)所需氣缸的作用力為 1000N。 圖 5.2 氣缸總圖 5.2 推料機(jī)構(gòu)氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 (1) 計(jì)算活塞桿上輸出力和缸徑 本設(shè)計(jì)中所用的是雙作用液壓缸，所使用的都是雙作用氣缸與活塞桿件， 所以活塞桿側(cè)的活塞是統(tǒng)一使用的，氣體作用在活塞桿面積中的有效推力為 F1、拉力為 F2。 第 5 章 推料氣缸的設(shè)計(jì) 14 214pFD???z）（2d 式中 活塞桿中所需要的推力(N)；—1 活塞桿中所需要的拉力(N)；2F 活塞的直徑(m)；D 活塞桿的直徑(m)；d 氣缸工作時(shí)所需的壓力(Pa)；p 氣缸工作時(shí)所受到的總阻力(N)；ZF 阻力缸 與各種因素有關(guān)，如動(dòng)量分量、背壓阻力和密封摩擦阻力等。包 括在載荷率里： ????pD241 ??dF）（ 由上節(jié)計(jì)算得知，F(xiàn) 2=P=20N. 可求得氣缸直徑 D。 當(dāng)推力作用用功時(shí) ）（ ??p/41F? 2d? 由計(jì)算公式，活塞桿能夠拉動(dòng)了氣缸 D，從而來(lái)預(yù)測(cè)活塞所需的實(shí)際計(jì)算。 假設(shè)我們根據(jù) 活塞桿的估算公式 來(lái)計(jì)算桿的范圍，（特殊情況3.0~2/? 我們所用的公式 ），這里我們將公式 14.06./4.0?Dd 14.0~6./4.0?Dd 代入式中可得 0m36.298.014.251.~52??????pF）（ 第 5 章 推料氣缸設(shè)計(jì) 15 所求的 D 值，我們一般需要提高 20%后再圓整到標(biāo)準(zhǔn)系列 D=36mm。 圓整到標(biāo)準(zhǔn)值。氣缸內(nèi)徑系列參考表 5.1 得 D=40mm 按照 d/D=0.2~0.3 可估算得 d=0.25×40mm =10mm 表5.1 氣缸內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)系列 8 10 12 16 20 25 32 40 63 80 90 100 注：無(wú)括號(hào)的數(shù)值為優(yōu)先選用者 表5.2 活塞桿直徑標(biāo)準(zhǔn)系列 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 （2）活塞桿的計(jì)算 1）活塞行程根據(jù)需要來(lái)確定，取 DL)5.~0(? 40)5.~(??L = 2 取 L 值為 120mm 當(dāng)活塞桿的計(jì)算長(zhǎng)度 時(shí)，要進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算，若 需進(jìn)行d1? d10?L 活塞桿的穩(wěn)定計(jì)算， 根據(jù)《液壓與氣壓傳動(dòng)》課本中表 4.4 可得，工作壓力 10Mpa，往復(fù)速度? 比 =1.33? ?1??Dd = 3.104? 19.9? 根據(jù) 5-2 活塞桿直徑標(biāo)準(zhǔn)系列查的桿的標(biāo)準(zhǔn)值 d=20. ?d10?L 所以活塞桿需要進(jìn)行強(qiáng)度校核? 活塞桿運(yùn)動(dòng)中受到推力和阻力。只受到了軸線方向的力，如圖 5.3 所示受 第 5 章 推料氣缸的設(shè)計(jì) 16 力圖。 圖 5.3 活塞桿件受力圖 活塞桿所受軸向力為 NFPn10? 計(jì)算活塞桿截面上正壓力： = = 2=4×1000/0.02π?AN4dp? =628318 aP???? 所以活塞桿是安全的。 (3)缸筒壁厚的計(jì)算 一般用無(wú)縫鋼管做缸筒，大多數(shù)都屬于薄壁筒件，即 ,在最薄處的薄壁10??D 計(jì)算公式為 ????2Dp? 式中 氣缸筒的壁厚（m）；— 氣缸筒內(nèi)徑（缸徑)(m）； 氣缸作業(yè)壓力（Pa）；p --缸筒材質(zhì)原料的許用應(yīng)力(Pa)??? 材質(zhì)原料抗拉強(qiáng)度（Pa）；S??b—b? 第 5 章 推料氣缸設(shè)計(jì) 17 安全系數(shù)，通常取 .—S8~6?S 通用普通缸所常用材料的許用應(yīng)力：鑄鐵HT150或HT200等，許用應(yīng)力[σ] =300Mpa； Q235鋼管或，許用應(yīng)力[σ]=60Mpa； 鑄造鋁合金ZL203，許用應(yīng)力[σ]=30Mpa；45鋼，許 用應(yīng)力[σ]=120Mpa 本氣缸選用45鋼， 其 。??Mpa120?? 所以 314.02 8.6??? 對(duì)于氣缸來(lái)說(shuō)，所計(jì)算出來(lái)的缸筒薄壁一般比較薄，為了方便加工通常需 要人為的加厚，盡可能選擇標(biāo)準(zhǔn)系列值，如表5.4 所示氣缸筒的壁厚標(biāo)準(zhǔn)值。 選取標(biāo)準(zhǔn)值如表5.4選δ=5mm 表5.4 氣缸筒壁厚(毫米) 材質(zhì)原料 氣缸直徑 50 80 100 125 160 200 250 320 壁 厚鑄鐵HT150 7 8 10 10 12 14 16 16 鋼Q235A、45、20號(hào)無(wú)縫管 5 6 7 7 8 8 10 10 鋁合金ZL3 8--12 12--14 14--17 5.3 壓料氣缸的選擇 當(dāng)棒料被切割時(shí)會(huì)產(chǎn)生些許的震動(dòng)，壓料氣缸的作用就是使棒料得到固定， 避免棒料切割時(shí)的震動(dòng)，所以它所需要的力矩不會(huì)大于推料機(jī)構(gòu)所需要的驅(qū)使 力，所以我們可以選擇與推料機(jī)構(gòu)相似的氣壓缸，也能正常工作。 5.4 導(dǎo)軌設(shè)計(jì)計(jì)算 氣壓驅(qū)動(dòng)的金屬棒料切割機(jī)在進(jìn)行切割運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，為了防止觸碰到旋轉(zhuǎn) 軸，為了確保正確的指引方向，使活塞桿并不受到影響較大的彎矩，提升剛度 的壓料機(jī)構(gòu)，壓料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須合理使用合適的導(dǎo)軌。而且壓料機(jī)構(gòu)也需 按照合理的形式，根據(jù)特定的因素選取合適的壓料位置，同時(shí)應(yīng)該盡量減少機(jī) 第 5 章 推料氣缸的設(shè)計(jì) 18 構(gòu)所受到的外部壓力，避免不必要的變形，減少設(shè)計(jì)和布局，減少壓料機(jī)構(gòu)的 質(zhì)量，慣性矩的旋轉(zhuǎn)中心。 目前，該裝置采用單桿、雙桿、四桿，在機(jī)內(nèi)設(shè)有兩桿、固定和方向增加 的壓力機(jī)構(gòu)。如圖 5.4 所示導(dǎo)軌為 v 型導(dǎo)向滑軌。 圖 5.4 導(dǎo)軌 因?yàn)閷?dǎo)軌需要支撐電動(dòng)機(jī)的重力，所以只承受向下的壓力，只承受彎矩， 導(dǎo)軌只承受彎矩 求作用在軌軸上的力 如圖 5.5 所示受力情況。 CF? N42.08.21??? 求軸上的載荷 首先，基于機(jī)構(gòu)的軸線計(jì)算圖。圖表按照計(jì)算軸的彎矩圖。 McF1 F2M 圖 5.5 導(dǎo)軌的載荷分析圖 NF42.08.2121 ??? mL3921? LMC ???357694 第 5 章 推料氣缸設(shè)計(jì) 19 4.按扭曲應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 當(dāng)進(jìn)行檢查時(shí)，軸的最大扭矩的節(jié)強(qiáng)度通常被校驗(yàn)。最大負(fù)扭矩在截面 C 上， 。mNMC??38.1576 對(duì)截面 C 進(jìn)行強(qiáng)度校核，由公式 ??1ca???W 得，45 鋼；調(diào)質(zhì) Mpa60-? 得， 3 2323m84.20)4(814.)(d????tb? ??1ca p690.157????aM 所以該軸滿足強(qiáng)度要求，故安全。 5.5滑鞍 滑鞍本身對(duì)加工有巨大的影響，主要體現(xiàn)在加工精度、抗震性能、切削效 率和使用壽命等方面。 通常我們選用的材質(zhì)一般是灰口鑄鐵HT250，這種材質(zhì)具有良好的耐磨性能， 導(dǎo)軌在滑鞍中不斷的往復(fù)移動(dòng)，耐磨性能較久的保持運(yùn)動(dòng)精度，一般比較重要 的行位公差都是有相應(yīng)說(shuō)明的，可參考設(shè)計(jì)手冊(cè)，而我們的導(dǎo)軌選用的是v型導(dǎo) 向滑軌，所以滑鞍設(shè)計(jì)如圖5.6所示。 圖5.6 滑鞍 第 6 章 切割氣缸設(shè)計(jì)計(jì)算 20 6 切割氣缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 6.1 切割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 切割運(yùn)動(dòng)是由氣壓缸推動(dòng)電動(dòng)機(jī)在支撐板上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，而我們這 里所用的氣缸是常見(jiàn)的型號(hào)，切割時(shí)所需要的強(qiáng)度由棒料的材質(zhì)所影響，為了 防止切割時(shí)棒料的轉(zhuǎn)動(dòng)，特意設(shè)置了壓料機(jī)結(jié)構(gòu)，就和人的手掌相似，向下給 他一個(gè)力，防止棒料的旋轉(zhuǎn)，而壓料機(jī)構(gòu)中，需要一個(gè)合適的定位，便于切割， 而且應(yīng)該安裝合適的剛性機(jī)構(gòu)保證機(jī)構(gòu)能正確運(yùn)行，同時(shí)在我們的設(shè)計(jì)與布局 當(dāng)中，應(yīng)該盡量減少一些運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的質(zhì)量，防止支撐板受到較大的作用力，減 少不必要的彎矩產(chǎn)生。 6.2 切割氣缸的設(shè)計(jì) 1、作用力計(jì)算 切割運(yùn)動(dòng)所需要的作用力公式： （N）tmFf???? 其中，由于切割運(yùn)動(dòng)是由靜止開(kāi)始的，所以△ V 所設(shè)計(jì)的氣缸原材料為鑄造鋁合金 ZL203，活塞的材質(zhì)原料為 45 鋼，根據(jù) 相關(guān)的設(shè)計(jì)手冊(cè)可查的摩擦系數(shù) 17.0f? 質(zhì)量的計(jì)算、氣缸的標(biāo)準(zhǔn)和氣壓傳動(dòng)在我國(guó)《產(chǎn)品樣本》中有了明確的定 義：質(zhì)量、尺寸的設(shè)計(jì)和測(cè)量，通過(guò)手冊(cè)可初步判斷切割時(shí)的總質(zhì)量為 ，0kg3 接觸面積約為 2，所以 (N)m5.0S150.30??fF48505.163123-????tFf? 因?yàn)檫€需考慮到安全相關(guān)的原因，所得值應(yīng)該乘以安全系數(shù) ，則2.1k?NF2.1? 2、氣缸的直徑 根據(jù)雙作用氣壓缸的公式： 41??DpF? 第 6 章 切割氣缸設(shè)計(jì)計(jì)算 21 4 22??pdDF）（ ?? 其中： 活塞桿伸出力/N—1F 活塞桿縮入力/N2 活塞直徑/㎜d 氣缸作業(yè)時(shí)所要壓力/Pap 代入上邊所求得的數(shù)據(jù)得： 當(dāng)所用推力做了功時(shí) m93.40493.~70)1( )8.015/(. pn2121??????FD 根據(jù)《液壓與氣壓傳動(dòng)》課本中標(biāo)準(zhǔn)值的選取，取 50?D 按照 可估算得 .0~2/Dd m150)3.(?? ? 考慮到強(qiáng)度的因素，而且活塞桿也需要和切割部件做螺紋鏈接，所以取活 塞桿的直徑為 。6d 6.3 活塞桿的計(jì)算 1）估算活塞行程 一般活塞行程是根據(jù)實(shí)際情況而定的，有一個(gè)取值的范圍 DL）（ 5~.0? =25~250 mm 2）當(dāng)活塞桿的計(jì)算長(zhǎng)度 時(shí)，要進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算，若 需進(jìn)行活d10?L d10?L 第 6 章 切割氣缸設(shè)計(jì)計(jì)算 22 塞桿的穩(wěn)定計(jì)算， 根據(jù)《液壓與氣壓傳動(dòng)》課本中表 4.4 可得，工作壓力 10Mpa，往復(fù)速度? 比 =1.33? ?1??Dd = 3.105? 24.9? 根據(jù) 5-2 活塞桿直徑標(biāo)準(zhǔn)系列查的桿的標(biāo)準(zhǔn)值 d=25. ?d10?L 所以活塞桿需要進(jìn)行強(qiáng)度校核? 因?yàn)榍懈顧C(jī)裝在活塞干的端部，而切割機(jī)的運(yùn)動(dòng)是根據(jù)支撐板的往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 所以活塞桿受到一個(gè)氣壓的推力和在切割時(shí)的一個(gè)反作用力。同時(shí)在切割過(guò)程 中，桿件還會(huì)受到一個(gè)和切削相反的力。如圖 6.1 所示受力的分析圖。 第 6 章 切割氣缸設(shè)計(jì)計(jì)算 23 平衡條件： 00y???QAF， )(???RXM，?NFA42? =-42N?Q 4201.)( ?? =10.08KN·m ???? 所以桿的強(qiáng)度合適。 2）一般用無(wú)縫鋼管做缸筒，大多數(shù)都屬于薄壁筒件，即 ,在最薄處的薄10??D 壁計(jì)算公式為 ????2Dp? 式中 氣缸筒的壁厚（m）；— 氣缸筒內(nèi)徑（缸徑)(m）； 氣缸作業(yè)壓力（Pa）；p --缸筒材質(zhì)原料的許用應(yīng)力(Pa)??? 材質(zhì)原料抗拉強(qiáng)度（Pa）；S??b—b? 安全系數(shù)，通常取 .S8~6? 通用普通缸所常用材料的許用應(yīng)力：鑄鐵HT150或HT200等，許用應(yīng)力[σ] =300Mpa； Q235鋼管或，許用應(yīng)力[σ]=60Mpa； 鑄造鋁合金ZL203，許用應(yīng)力[σ]=30Mpa；45鋼，許 用應(yīng)力[σ]=120Mpa 本氣缸選用45鋼， 其 。??Mpa120?? 75.3102 8.6??? 對(duì)于氣缸來(lái)說(shuō)，所計(jì)算出來(lái)的缸筒薄壁一般比較薄，為了方便加工通常需 要人為的加厚，盡可能選擇標(biāo)準(zhǔn)系列值，如圖表5-4 氣缸筒的壁厚 選取標(biāo)準(zhǔn)值如表5.4選δ=5mm 結(jié)論 24 結(jié) 論 其實(shí)，當(dāng)我還沒(méi)有開(kāi)始做這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候，我依然認(rèn)為我的大學(xué)生活 還有很長(zhǎng)時(shí)間，但不得不面對(duì)現(xiàn)實(shí)，當(dāng)我畢業(yè)設(shè)計(jì)做好時(shí)，也許就是我應(yīng)該離 開(kāi)學(xué)校的時(shí)候了，畢業(yè)前的這些日子里，時(shí)間過(guò)得就像細(xì)細(xì)的流沙，看起來(lái)一 天時(shí)間很漫長(zhǎng)，卻無(wú)時(shí)無(wú)刻不在我的指縫間溜走，想挽留，一伸手，卻握得越 緊，溜得越快，畢業(yè)答辯，散伙宴席，舉手話別，各奔東西。 看來(lái)漫長(zhǎng)的 大學(xué)生活也到了末端，然而這對(duì)我來(lái)說(shuō)甚至是所有的同學(xué)來(lái)說(shuō)， 這也只是我們踏入社會(huì)的起點(diǎn)，新的旅途已然在前方向我揮手。大學(xué)期間所有 同學(xué)對(duì)我們的激勵(lì)，所有老師長(zhǎng)輩對(duì)我們的教導(dǎo)也許會(huì)讓我們體會(huì)很多很多， 艱辛的旅途換來(lái)的是收獲滿滿，于論文即將劃上一個(gè)完美的句號(hào)時(shí)，又開(kāi)始對(duì) 這完美猶豫，也許這并不完美，此時(shí)五味陳雜。 本次的設(shè)計(jì)就要在這里畫(huà)上一個(gè)句號(hào)了，六月畢業(yè)季里，是有很多的內(nèi)心 感觸。我在這四年里所學(xué)的知識(shí)與理論實(shí)際的結(jié)合，開(kāi)始時(shí)的懵懂無(wú)知，隨著對(duì)畢設(shè) 慢慢的深入調(diào)查研究，逐步掌握了課本中的知識(shí)，豐富了我對(duì)機(jī)械行業(yè)的認(rèn)知。這次 畢設(shè)讓我明白，說(shuō)起來(lái)總是要比做起來(lái)容易。 再回首看看我這兩月的設(shè)計(jì)過(guò)程， 開(kāi)始時(shí)的艱辛，再到后來(lái)的熟練掌握，我能明顯感覺(jué)到自己的進(jìn)步。其實(shí)在這 里我要感謝我的指導(dǎo)老師，每次都是不辭辛勞的檢查我們畢設(shè)中的錯(cuò)誤，在畢 業(yè)的課題設(shè)計(jì)當(dāng)中，我會(huì)遇到許多許多的困難，在遇到困難后，我想到的第一 個(gè)辦法就是找我的指導(dǎo)老師，讓指導(dǎo)老師給我建議，讓我可以解決我所遇到的 問(wèn)題。 通過(guò)本次對(duì)切斷機(jī)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，我也很清楚地認(rèn)識(shí)到我自己的不足，只 有理論知識(shí)的學(xué)習(xí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，其實(shí)我們本身都是明白的，理論和實(shí)際還是 有很大的差別，所影響的因素也太多太多,這次課題的設(shè)計(jì)是對(duì)我本身最好的檢 驗(yàn)。 參考文獻(xiàn) 25 參考文獻(xiàn) [1] 劉志輝,肖似蹼,李夢(mèng)奇.基于 CAD 的棒料自動(dòng)切斷機(jī)的設(shè)計(jì)[J].2013 [2] 張真,盛國(guó)亮,孫曉亮.機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展前景[J].2015。 [3] 晏永紅.數(shù)控機(jī)械 PLC 運(yùn)動(dòng)控制庫(kù)研發(fā)與設(shè)計(jì)[J].2018 [4] 張寶坤,王淑霞,王艷.機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展方向[J].2011。 [5] 秦大同.謝里陽(yáng).現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).第三卷.化學(xué)工業(yè)出版社[M] .2011． [6] 盧秉恒.機(jī)器制造技術(shù)基礎(chǔ)[M]． 北京： 機(jī)器產(chǎn)業(yè)出版社，2008． [7] 曾平,馬驥,基于 CAD 軟件的“機(jī)械設(shè)計(jì)”的研究與實(shí)現(xiàn)[J].工程圖學(xué)學(xué)報(bào), 2004 [8] 孫志禮.機(jī)械設(shè)計(jì)[M] .東北大學(xué)出版.2011 [9] 姜繼海.液壓與氣壓傳動(dòng)，第 2 版.北京：高等教育出版社，2002.1 [10] 濮良貴.機(jī)器設(shè)計(jì)(第 9 版) [M]. 北京：高等教育出版社，2013 [11] 張展主編.機(jī)械設(shè)計(jì)通用冊(cè)[M]，第 1 版，.北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2008.4 [12] 高志.黃純穎. 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)[M].北京：高等機(jī)械出版社.2010 [13] 趙忠國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料的選擇和應(yīng)用[J].科技風(fēng),2013。 [14] 李新.自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程,2018 [15] 史越.三維 CAD 技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探究[J].2013。 [16] WU Xia； ZHOU Tai- ping. 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