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1、目录第 1 章 绪论 .11.1 切割机现状 .11.2 本文主要内容 .2第 2 章 切割机方案设计 .32.1 本设计针对切割机设计的主要技术参数 .32.2 常见的几种机械传动方式 .32.3 各类机床导轨的比较及其分析 .52.4 切割机的主体结构 .9第 3 章 整体结构设计与计算 .113.1 滚动直线导轨的选择及计算 .113.1.1 滚动直线导轨的特点 .113.1.2 滚动直线导轨的选择程序及预紧方式 .113.1.3 滚动直线导轨有关计算 .123.2 滚珠丝杠副的选择 .163.2.1 滚珠丝杠副的特点和支承方式 .163.2.2 滚珠丝杠副的计算 .183.3 步进电动
2、机的选择 .243.3.1 步进电机的原理 .243.3.2 步进电机相位控制原理 .243.3.3 步进电机的选择及相关计算 .25第 4 章 总结 .29参考文献 .30附录 1.31致谢 .32新疆大学毕业论文（设计）1第 1 章 绪论1.1 切割机现状在现代金属切割技术中通常采用四种切割方法，薄板(一般 8mm 以下)切割采用激光切割；中厚板(一般 10 mm-30mm)切割采用等离子切割；而 30mm 以上的厚碳钢板切割通常采用火焰切割，而其它的非金属厚板切割则采用水射流切割。气割(氧-燃气切割，俗称火焰切割)是利用纯氧在高温中与金属发生放热反应进行分割或分离金属的一种切割方法。它是
3、利用气体火焰的热能将工件切割处预热到一定温度后，喷出高速切割氧流，使金属燃烧并放出热量而实现切割的方法。切割过程有预热、燃烧、融化与吹出三个部分。火焰切割机可以根据用户编程来自 动切割任意形状的零件，具有效率高、切割质量好、适用范围广、可靠性和稳定性高的特点，火焰切割机以 其在厚板切割上的优势在造船、机车车辆制造等工业上得到广泛应用。火 焰 切 割 机 是 利 用 燃 气 配 氧 气 或 者 汽 油 配 氧 气 进 行 金 属 材 料 切 割 的 一 种切 割 设 备 。 主 要 分 为 早 期 的 手 动 切 割 和 半 自 动 切 割 机 ,仿 形 切 割 机 和 切 割 机 ,随着 社
4、会 的 进 步 和 科 技 的 发 展 ,越 来 越 先 进 ， 切 割 功 能 也 越 来 越 强 大 。 大 致 机型 结 构 主 要 有 :手 动 ;仿 形 切 割 机 ,便 携 式 切 割 机 ,悬 臂 式 切 割 机 ,龙 门 切 割 机 ,台式 切 割 机 和 专 门 用 于 钢 管 相 贯 线 切 割 的 相 贯 线 切 割 机 ， 以 上 结 构 都 可 以 利 用火 焰 切 割 方 式 进 行 切 割 。 其 中 根 据 金 属 材 料 和 切 割 金 属 的 厚 度 从 工 艺 角 度 来说 ,一 般 5mm 以 上 的 碳 钢 板 推 荐 用 火 焰 进 行 切 割 ，
5、因 为 此 类 钢 板 产 生 的 热 变形 很 小 。 不 锈 钢 和 有 色 金 属 不 能 用 火 焰 进 行 切 割 ， 原 因 是 不 锈 钢 在 受 热 后 表面 产 生 高 密 度 氧 化 层 ， 阻 止 热 量 向 下 传 递 ， 从 而 影 响 板 材 的 熔 断 ； 铜 铝 等 有色 金 属 的 散 热 能 力 很 强 ， 导 致 割 面 的 热 量 快 速 散 失 ， 也 影 响 到 板 材 熔 断 。 火焰切割机的发展大致经历了手动切割、仿型切割和切割三个阶段;而切割又经历了简易、专用系统和当今的开放式计算机系统。简易系统如单扳机控制系统，专用系统如 MESSER 公司
6、的 KS20 系统、ESAB 公司的 NCE520 系统，开放式计算机系统如 MESSER 公司的 OMINICOM50 系统、ESAB 公司的 NCE2000 系统。切割系统经历了从分离元件到集成元件和 DSP 技术的过程，由于计算机技术的不断发展使切割控制系统更加趋于完善，功能越来越强大。现在国际上先进的切割控制系统已 经具备了高速度高精度化，多功能化、智能化，小型化、高可靠性，开放性和高通讯功能，使火焰切割机的应用更加广泛。火焰切割机在工业生产和加工过程中能切割各种形状的零件,广泛应用于机床制造、造船、压力容器、工程机械、矿山机械、电力、桥梁建筑、钢结构等行业。具有效率高、切割精度高、操
7、作方便等显著优点,极大地改善劳动强度和新疆大学毕业论文（设计）2劳动环境,广泛适用于各大、中型企业的板材下料。火焰切割机是一个复杂的系统工程,它综合了计算机技术、精密机械制造、电机拖动、数字控制、焊接等多门学科,所以在设计、生产、调试、安装、维护等各环节都会遇到许多问题。与 等 离 子 切 割 比 较 ： 火 焰 切 割 时 的 温 度 比 等 离 子 切 割 时 温 度 低 ， 直 接 导致 了 其 切 割 速 率 不 及 等 离 子 ， 而 且 无 法 切 割 不 锈 钢 以 及 很 多 有 色 金 属 。 其 优点 在 于 ， 可 以 切 割 大 厚 度 板 材 （ 我 国 已 经 掌
8、握 了 切 割 2000mm 厚 度 的 火 焰 切断 技 术 ） ， 切 割 设 备 和 切 割 成 本 相 对 低 廉 ， 污 染 较 等 离 子 切 割 机 小 。 与 激 光 切 割 比 较 ： 火 焰 切 割 机 在 切 割 速 度 精 度 以 及 切 割 材 质 种 类 方 面 都远 不 及 激 光 切 割 机 ， 但 是 在 切 割 厚 度 和 切 割 成 本 上 都 优 于 激 光 切 割 机 。 与 高 压 水 射 流 切 割 机 比 较 ： 高 压 水 射 流 切 割 机 的 精 度 和 切 割 材 料 的 种 类都 优 于 火 焰 切 割 机 ， 但 是 火 焰 切 割
9、机 在 切 割 速 度 和 切 割 厚 度 上 均 大 于 水 切 割机 ， 且 设 备 成 本 和 切 割 成 本 都 相 对 低 廉 。 综 合 比 较 后 的 结 论 ： 火 焰 切 割 机 生 产 投 入 小 ， 加 工 厚 度 大 ， 适 合 精 度 要求 不 高 的 粗 加 工 行 业 。图 1.1 为 一 龙 门 式 火 焰 切 割 机图 1.1 火 焰 切 割 机1.2 本文主要内容本文对火焰切割机进行了机械结构方面的设计，主要包括导动系统的选择、传动系统的选择、伺服系统的选择以及整体的三维建模，具体章节安排如下：1.总体方案设计确定； 2.总体结构的设计及计算，其中包括导轨、丝杠以及步进电机的选择和计算。新疆大学毕业论文（设计）3第 2 章 切割机方案设计2.1 本
