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1、 新 疆 工 业 高 等 专 科 学 校毕 业 设 计（ 论 文）课题名称： 数控切割钢板的工艺过程及所遇到的切割问题 系 别： 机械工程系 专业班级： 计算机辅助设计与制造 学 号： 091895 学生姓名： 余刚 指导教师： 陆义工 2012年3月28日新疆工业高等专科学校机械工程系毕业设计（论文）任务书学 生 姓 名余刚专业班级机械制造及自动化设计(论文)题目数控切割钢材的工艺过程及所遇到的问题接受 任务 日期年月日完成任务日期年月日指 导 教 师唐克生指导教师单位设计(论文)内容目标设计(论文)要求论文指导记录参考资料注：此表发给学生后由指导教师填写，学生按此表要求开展毕业设计（论文）
2、工作。新疆工业高等专科学校机械工程系毕业设计（论文）成绩表学 生 姓 名余刚专业班级机械制造及自动化设计(论文)题目数控切割钢材的工艺过程及所遇到的问题指导教师（签名）唐克生指导教师单位指导教师评语评阅成绩： 评阅教师签字： 年月日答辩记录成绩： 提问教师签字： 年月日答辩小组意见答辩成绩： 答辩小组组长签字： 年月日摘要随着国家二十一世纪狠抓冶金科技进步，提高我国钢铁工业的技术水平和装配水平，到2020年前后我国有望成为世界的钢铁强国。“十五”期间建筑钢结构的发展目标，是争取达到每年建筑钢结构用钢材占全国钢材总产量的3。由此可见，我国建筑钢结构的发展将上一个新台阶。随着现代机械加工业地发展，
3、对切割的质量、精度要求的不断提高，对提高生产效率、降低生产成本、具有高智能化的自动切割功能的要求也在提升。数控切割机的发展必须要适应现代机械加工业发展的要求。各种数控火焰机和其他切割机，为钢结构高效制作和生产高质量产品创造了良好条件。钢材的切割量非常大；随着现代机械工业的发展，对板材切割加工的工作效率和产品质量的要求也同时提高。在一次下料中影响切割的诸多因素中,能否做好下料件的编程工艺,将直接影响切割尺寸精度,影响组件使用.在此,结合实际工作经验,总结了数控火焰切割机的下料工艺方法，及其切割问题。关键词: 机械加工 ；下料；数控火焰机；高效制作；编程切割 ；尺寸精度 工艺方法；目录摘要iii第
4、一章 数控切割种类和发展11.1数控火焰切割技术简介11.2数控切割机的特点21.3国内外数控火焰切割技术的发展2第二章 数控火焰切割的工艺32.1火焰切割的工艺要点32.1.1气割前的准备工作32.1.2火焰调整42.1.3操作技术52.2气割工艺参数62.2.1预热火焰的选择62.2.2切割氧压力的选定72.2.3切割速度72.2.4割嘴到工件表面的距离8第三章 提高火焰切割的精度质量103.1影响钢板火焰切割质量103.1.1气体103.1.2切割速度103.1.3割嘴与被切工件表面的高度103.2提高数控火焰切割机的切割质量113.2.1各种厚度板切割质量的控制113.2.2带孔零件切
5、割质量的控制113.2.3细长件切割质量的控制113.3影响数控火焰切割机的精度123.4出现切割尺寸不准现象12第四章 切割所遇到的问题及解决方案134.1数控火焰切割缺陷与原因分析134.1.1上边缘切割质量缺陷144.2切割断面凹凸不平，即平面度差144.3切割断面的粗糙度缺陷164.4挂渣 在切割断面上或下边缘产生难以清除的挂渣164.5裂纹174.6火焰切割问题产生的原因及解决措施列表17结束语20致谢21参考文献22第一章 数控切割种类和发展经过几十年的发展，数控切割机在切割能源和数控控制系统两方面取得了长足的发展，切割能源已由单一的火焰能源切割发展为目前的多种能源(火焰、等离子、
6、激光、高压水射流)切割方式；数控切割机控制系统已由当初的简单功能、复杂编程和输入方式、自动化程度不高发展到具有功能完善、智能化、图形化、网络化的控制方式； 驱动系统也从的步进驱动、模拟伺服驱动到今天的全数字式伺服驱动；数控火焰切割机 ，切割具有大厚度碳钢切割能力，切割费用较低，但存在切割变形大，切割精度不高，而且切割速度较低，切割预热时间、穿孔时间长，较难适应全自动化操作的需要。它的应用场合主要限于碳钢、大厚度板材切割，在中、薄碳钢板材切割上逐渐会被等离子切割代替。数控火焰切割机是一种将电脑控制、精密机械传动、氧、燃气切割三者技术相结合的高效率、高精度、高可靠的热切割设备。它适用于造船工业，重
7、型机械，化工设备，锅炉制造，机车车辆等制造行业的高精度钢板热.切割的新型自动化设备 。气体火焰切割是热切割中最早被采用和最重用的工艺方法，这种切割方法设备简单、操作方便灵活、投资费用少、切割质量好等特点。尤其是能够切割各种含曲线形状的零件和大厚度工件等一系列特点使得它进入工业领域以来一直作为工业生产中碳钢的基本方法而被广泛采用。1.1数控火焰切割技术简介 火焰切割是利用气体火焰的热能讲工件切割出金属预热到一定温度后喷出高速切割氧气流使预热处的金属燃烧并放出热量实现切割的方法。最常见的气体火焰切割是氧-乙炔火焰切割。 数控火焰切割机是应用计算机数字程序控制的全自动化切割设备，人们借助计算机辅助设
8、计程序，吧所要切割零件的形状、尺寸。切割顺序及切割过程中的各项辅助功能按一定的语言程序规则进行编程，然后输入控制机，经运算发出功能指令，再有伺服行走系统和切割执行机构协调动作，从而完成零件的切割。1.2数控切割机的特点功能齐全，自动化程度高，具有割炬自动升降、自动点火、自动穿孔、自动切割、割缝自动补偿、动态图形跟踪显示等功能，实现了切割全过程的自动控制。（1）可配置多个割炬工作，省去了制作样板和划线的工时，生产效率高，采用套料程序，提高钢板利用率。（2）能合理选定切割工艺参数和切割路径，可减小热变形，加工精度高，切割质量好，能够减少后续打磨和装焊工时。（3）切割信息易于准备，修改和报春。（4）
9、机器运行稳定可靠，操作方便。1.3国内外数控火焰切割技术的发展国外发达国家切割行业90%为数控切割机下料，仅10%为手工下料，而我国用数控切割机下料仅占下料总量的10%以下，其中数控等离子切割比例更小。绝大多数仍采用手工或半自动切割，笨重落后，劳动强度大，生产效率低，而且材料浪费严重，因此十分有必要发展并普及数控等离子切割机以改变这一落后现状。关于国产数控切割机与国外产品的差距，就数控火焰切割机而言，已无大的差距，性能也比较稳定，只是国产切割机为保证质量，一些主要部件如电磁气阀、减压阀、交流伺服系统等均采用进口件，目前国产件的质量仍然不稳定。数控等离子切割机总的性能也与进口设备相差无几，只是与
10、数控等离子切割机配套的等离子电源与国外差距更大，目前很多用户都愿意用进口等离子电源就足以说明问题，因此发展数控等离子切割其相关技术也十分重要。20世纪80年代初期以前数控切割机国内市场全部由国外切割机占领，80年代中后期国产数控切割机才逐步生产出并投放市场，90年代初随着国产数控切割机的发展，市场的迅速扩展，迫使国外企业到国内来发展，切割机的价格也大幅度下降。90年代后期由于国产数控火焰切割机质量已趋稳定，价格也较前几年大幅度下降，因此已逐步取代了进口机。随着我国工业向现代化迈进，国内市场对数控切割机的需求逐年增大，加之国外发达国家由于已有大量数控火焰切割机正在使用，故数控等离子切割机的普及受
11、到一定制约，而我国数控切割机技术起步和应用较晚，形成供需缺口，导致我国数控切割机特别是数控等离子切割机的潜在市场巨大。据统计，近几年我国每年数控等离子切割机的市场需求约为500台，而且有逐年增长的趋势，我国周边地区的经济发展又为我们展现了良好的国际市场前景。目前数控等离子切割机的发展趋势应向全自动、多功能、大功率及高质量等方向发展。21世纪我国的数控切割行业面临各种新的挑战，国际市场竞争更加激烈。我们应瞄准世界先进水平，不断开发研制新产品，带动国内同行业技术水平的普遍提高，只有这样才能淘汰低档、劣质产品，净化市场，带动行业厂家转变经营理念；同时在加强科研开发、技术创新与质量管理上下功夫，使我国
12、数控切割行业迅速达到世界先进水平，从而振兴民族工业，提高我国的综合国力。第二章 数控火焰切割的工艺2.1火焰切割的工艺要点2.1.1气割前的准备工作 被切割金属的表面，应仔细地清除铁锈、尘垢或油污。被切割件应垫平，以便于散放热量和排除熔渣。决不能放在水泥地上切割，因为水泥地面遇高温后会崩裂。切割前的具体要求如下。 检查工作场地是否符合安全要求，割炬、氧气瓶、乙炔瓶（或乙炔发生器及回火防止器）、橡胶管、压力表等是否正常，将气割设备按操作规程连接好。切割前，首先将工件垫平（用行车吊置切割平台，应注意安全），工件下面留出一定的间隙，以利于氧化铁渣的吹除。切割时，为了防止操作者被飞溅的氧化铁渣烧伤，必
13、要时可加挡板遮挡。将氧气调节到所需的压力。对于射吸式割炬，应检查割炬是否有射吸能力。检查的方法是：首先拔下乙炔进气软管并弯折起来，再打开乙炔阀门和预热氧阀门。这时，将手指放在割炬的乙炔过气管接头上，如果手指感到有抽力并能吸附在乙炔进气管接头上，说明割炬有射吸能力，可以使用；反之，说明割炬不正常，不能使用，应检查修理。检查风线，方法是点燃火焰并将预热火焰调整适当。然后打开切割氧气阀门，观察切割氧流（即风线）的形状，风线应为笔直、清晰的圆柱体并有适当的长度。这样才能使工件切口表面光滑干净，宽窄一致。如果风线不规则，应关闭所有的阀门，用通针或其他工具修整割嘴的内表面，使之光滑。2.1.2火焰调整预热
14、火焰的功率应根据板材厚度不同加以调整，火焰性质应采用中性焰。在使用乙炔的场合，氧与乙炔的体积比（O2/C2H2）为1.11.15时，形成的火焰为中性焰，由焰芯、内焰和外焰组成。焰芯为C2H2与O2的混合气。内焰为C2H2与O2发生一次燃烧的反应区，其反应式为C2H2+O22CO+H2在内焰中距离焰芯23mm处，温度最高，约3100C。外焰是一次燃烧生成的CO和H2、空气中氧化合成而燃烧的区域，其反应式为2CO+H2+1.5O22CO2+H2O火焰温度约2500C。外焰越长，保护切割氧流的效果越好。O2/C2H2比值小于1.1时形成碳化焰，也有焰芯、内焰和外焰，内焰中存在未燃烧的碳，火焰长而软，温度也较低。O2/C2H2比值小于1.15时形成氧化焰，只有焰芯和外焰两部分。火焰短而挺直并伴随有“嘶、嘶”声，最高温度可达约3300C。因火焰中存在过剩氧，具有氧化性。气割时一般应调整火焰到中性焰，同时火焰的强度要适中。一般不采用碳化焰，因为碳
