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1、开题报告邦迪管定尺滚切机设计 本科毕业设计（论文）开题报告 课题名称： 邦迪管路定尺滚切机设计 学院（系）： 机械工程学院 （机械制造工程系） 年级专业： 13 级机制 3 班 学生姓名： 指导教师： 完成日期： xx 年 3 月 23 日 一、 文献综述 1.1 课题背景 管材广泛地用于机械、建筑、家电、化工等领域，我国每年的钢管使用量达数千吨以上，管材切断量很大，因此管材加工技术在工业生产中占有重要的地位，在管材加工技术中，切断和定尺是关键技术。 随着科技的发展，各行各业对高质量管材的需求越来越大，大多数管材是通过盘成一捆的形式来进行售出，在实际下料时，需要调直，定尺切断。金属管的切割方法
2、有很多，传统方式手工切断方式无法满足高效率高质量的企业需求，于是，相应配套的用于下料工作的高性能金属切管机应运而生，用于切割各式各样、各种材料的管材。表一列出了各种常用的管材切割方式。 切割分类 切割方法 方法概述 特点 加工对象 手工切割 钢锯 用人力以钢锯或滚刀和钢管的相对运动切断钢管 操作十分方便，刃口不收缩、不易氧化，但是速度慢、效率很低、切口平正度不好 多用于小批量、小直径钢管的切断 滚刀切管器 操作十分简单，刃口整齐，切割速度比较快，但是会产生缩口变形 机械切割 砂轮切割 用高速旋转的砂轮片切割钢管 砂轮切割效率高，可进行快速、准确地切割，切口有毛刺。 通常用来切割切割57以下的管
3、材 便携式割管机 用刀具与管材的相对运动来切断钢管 体积小，便于携带，便于施工现场使用 用于管径为32108的碳钢管、合金钢管等 电动套丝机 与滚刀切管器相同 电动机代替人力，提高切割速度 TQ 型电动套丝机最大适用管径为150mm 锯床 与手工钢锯切断原理相同 代替人力来对管材进行切断 适用于大批量管材的切断 热力切断 氧气-乙炔焰切断 用氧气-乙炔火焰切割 适用于DN100 以上的普通钢管和合金钢管的切断 不适用于不锈钢管、铜管、铝管的切断 等离子切断 利用高温等离子电弧使工件切口处的金属局部熔化 效率高，质量好，切口不易氧化 等离子切断可用于氧气-乙炔焰不能切断的合金钢管 表 1 常用管
4、材切断方式 除了钢管切断工序，定尺工序也是关键工序之一，它的定尺精度决定了成品管材的长度精度。定尺装置在各种机械加工行业里被广泛应用于不同尺寸和材料的管材的定尺寸切割，根据客户的不同需求将管材切割成特定长度的成品。 传统的定尺方式即是用度量工具进行划线度量，然后用切割工具进行切割，但是传统方法的精度低，效率低，质量差。现代的机械制造业的发展已经迫切需要一种高效精确的定尺方法。 在各种管材中，邦迪管是一种独特的管材。邦迪管诞生于 1920 年至 1940 年的世界汽车工业大发展的二十年，各种新技术和新材料竞相诞生。当时很多的汽车制 造商在寻求一种用来做汽车的制动管、燃油管的小直径金属管。这种管材
5、需要具有一些特殊性能，以满足汽车制造工艺的需要：它必须像铜管易于弯曲且能够抗疲劳和耐高压。 美国工程师哈里?邦迪先生发明了一种新型管材，这种钢管就被称作邦迪管。与其他管材相比，有其独特的性能和特点。邦迪焊管又称铜焊钢管或双层卷焊管。它是用高精度镀铜钢带经专用轧机卷轧成型后送入还原性气氛的焊炉中，以双层管壁 360结合面上的铜为钎料钎焊而成1 。形成的管材不但可以提供光滑的连接，而且还抗震、耐腐、高寿命、抗裂性能好、具有高清洁度、高精度，能够达到极好的使用性能。邦迪管的生产工艺流程见图一1 。 图 1 邦迪管生产流程图 如图所示邦迪管的工艺流程是，高精度的优质冷轧低碳钢带经过开卷机开卷并测厚，使
6、用低碳量的润滑油，使邦迪管内部十分清洁，到达轧机进行轧制成型，用飞剪方法对钢带进行剪切，涂黑漆之后送到钎焊炉中进行钎焊，最后经检验吹净到达矫直机进行矫直，继续检验探伤之后盘卷成型。 1.2 课题的依据和 目的 切管机是装备制造业的工作母机，是实现装备制造业现代化的重要标志，它在很大程度上代表着一个国家的科学水平、创新能力和综合实力2 。在管材生产和机械制造的过程中，管材定尺切割机是用来按定尺的长度要求，将长钢管加工成所需要的坯料，可以满足下一道工序的生产要求的一种机器。 在本文上述的切管方式中，如有用锯切、用车床切割、用砂轮切割、气焊切割、电火花切割、等离子切割等方法。然而，这些切割方法都多多
7、少少地存在效率低、刃口质量差、人员劳动强度大等等的缺点。 在用锯切割方法中，对能源和材料产生了大量的浪费，并伴随着很多锯屑的产生，定尺精度和切削精度也不够，还要经常对锯片进行更换，影响了加工效率。在以车削为加工方式时，加工会产生切屑，原材料的成品率低，耗能又费材料。以砂轮切割为加工方法时，高速旋转的砂轮片切割钢管会产生噪声和大量的切屑，对砂轮片也需要及时更换。 在热力切割方式中，气焊切割方式利用金属在纯氧气中剧烈燃烧，会生成熔渣和放出大量热量的原理进行管材的切割。这种法会产生大量的烟，刃口质量粗糙、对材料浪费率很大。 新的切割方式比如激光切割的方式是利用激光束释放的能量使管材熔化、蒸发的原理进
8、行切割，精度很高但是相关的的激光切割设备的造价相当贵，同时效率也相对较低。 综上所述，传统的钢管切割方法与当下企业对工艺过程高效率、高节能和高精度同时兼有的需求相符合，为了适应现代化生产的要求，切管机的生产过程应该达到以下要求： 达标，即切断后的坯料的尺寸精度、表面质量应达到所需要求； 高效，即工人的人为参与时间少，自动化程度高； 节约，即切削过程尽量少或无切屑、工具磨损程度小； 节能，即尽量减少切割过程的功率消耗； 本课题需要设计的切管机的切管对象是邦迪管，邦迪管出厂之后，一般是放置在装料盘成捆售出，运到商家之后，商家需要按照客户的尺寸需要进行定尺切割，在切割时，除了要保证定尺的准确性、送料
9、卸料的高效性，最关键的一点就是切口处的切割质量，刃口的切割质量关系到邦迪管应用于实际产品的安全性。本课题即针对切割邦迪管的要求开发一种节能、高效且自动化程度高的无屑定尺自动切管机。 在自动化快速发展的今天，谁可以开发出自动化程度高，定尺精度高，切削精度、质量高的切管机，谁就可以在竞争激烈的市场上占有一席之地，本课题通过一系列方案提出讨论论证，筛选出最高效，质量最高的邦迪管切割方式，定尺方式，完成邦迪管路的定尺滚切机设计，本课题所设计的切管机与传统的切管机相比，有 如下优点：精密切割，切割后邦迪管刃口毛刺很少、表面质量很高、全自动化、切割方法简单、效率高；定尺精度高。 1.3 国内外切管机发展概
10、况 机械工业的快速发展使自动化观念深入人心，在钢管切断领域也诞生了自动切管机。市面上有许多种切管机,根据加工方式的不同，可以分为冲压剪剪断式、车刀切断式、旋刀式、碾压式还有锯切式等等3 。在切管机、纸管机、卷筒式纸分切机领域，日本属于第一梯队，无论在更新换代还是设备质量在世界上都是遥遥领先；韩国、新加坡等东南亚国家紧随其后；在欧洲，意大利对包装机械装备和相关设备的生产线的更新最积极。在切管机行业中，对关键零部件或者局部零部件的更新换代是维持竞争力的关键，通过更新换代来提高设备的价值和效率。近年来的这种发展趋势表明，切管机行业越来越向着标准化、系列化、组装化、综合化的方向发展。 改革开放以来，我
11、国的切管机工业虽然有了很大的进步，但与发达国家相比，还是有很大差距。当今我国切管机行业的状况是拥有量大，但是切管机的设备水平落后，低档设备多、高档的设备少、自动化程度低、效率低。而且我国并没有掌握高档的切割设备的关键技术，需要大量进口数控切管机设备，在发展速度上，落后于韩国、台湾等地区3 ，这一点严重制约了我国切管机行业的发展。 中国工业设计协会理事长朱焘先生认为，中国切管机业若要实现升级的目标，一定不能忽视关键一环设计，工业设计就是创新的灵魂，而中国的工业设计领域相对来讲还是还较薄弱。“高档切管机与基础制造装备”是作为国家中长期科学和技术发展规划纲要(xx2020 年)中 16 个重大专项之
12、一。 而在国外，国外的切割机械主要向着便携式和精密数控切割机械方向发展，图 2中是美国的艾默生公司设计生产的电动割管机，能够快速便捷地切割钢管等管材。配备快速方便的脚踏液压泵，切口干净整齐，无金属碎屑，结合轮附件可从事倒坡口作业4 。 图 2 258 型电动切管机 另外，国外自动切管机更看重高速加工和高精度加工；全自动切管机被各行业应用，因此切管机被设计成可以实现多任务和多轴同时加工的模式；对机械设备与机器人进行集成，使应用范围更加广范，运动速度有了大幅提高，多种传感器配合工作，自动控制，自动反馈；全自动加工与监测的功能不断完善和发展，可实时获取加工过程中的状态信息，据此对机械设备的状态进行预
13、测；采用最新的机床误差检测与补偿技术，与传统技术相比，可以提高大约 3 倍精度；刀具技术发展十分迅速，新型刀具能够满足加工时的平稳以及对抗振性能、切削性能的要求4 。 综上所述，我国拥有的切管机与国产切管机相比，有相当大的差距，因此我国的切管机行业必须创新改进，实现从根本上的升级改造。 1.4 本课题的意义 及前景 自动切管机在制造业中占有举足轻重的地位，因为自动切管机可以替代传统的手工生产，转换成自动化生产，大大提高了生产效率，劳动强度大大降低，产品质量已显着改善，以满足精度要求的产品。特别是在汽车制造业，石油，冶金和许多其他制造业，管材切割机具有自动送料机构已被广泛使用。自动切管机的出现，
14、提高了企业的生产效率，降低了成本，为企业的快速发展提供了技术支持和保障，也 创造了巨大的社会财富，为推动社会科技进步发展做出了很大的贡献。 自动切管机的出现取代了过去手动切管机的低效率的传统切管方式，国内厂商改变了传统制造商思维，从供给端导向走向了需求端导向，更加贴近市场情况。与此同时，国家出台了一些系列政策鼓励自动切管机的发展，对于全自动切管机产业来说，是一个很好的发展契机。 国民经济的高速发展使我国切管机行业保持了高速增长，切管机行业也保持了很高的出口量，国内的钢管切割机产业不论是在新机型的开发方面，还是在对成熟机型的应用方面都大有发展，形成了具有各种功能和高低不同档次的产品系列的局面。具
15、有高效、快捷、精度高等特点的这些自动化和半自动化的切割机械，使得企业和工厂大大提高了工作效率，提高了产品质量，为企业创造了良好的效益。 随着我国经济和科技的不断发展，对自动切管机的需求规模将日渐扩大，近几年切管机的市场份额上升相当快，成本价格的不断下降，也不断被中小企业所接受，全自动切管机将逐步进入多个市场领域，带来巨大的市场发展空间和发展潜力。 高档切管机和高档的基础制造装备是实现工业现代化所需的设备。因此，加快提升我国的切管机设计与制造技术，缩短与国外的差距，任重道远，意义重大。 因此，本课题研究设计的无屑定尺切管机具有重要的现实意义，将对我国高档切管机的技术创新产生促进作用。 二、 研究的基本内容，拟解决的主要问题 2.1 本课题 研究的基本内容 本课题要设计一台邦迪管的定尺滚切机，邦迪管的定尺长度和内外径有一定范围，要有一定的通用性，使用滚切的形式进行管路的切割，必须要有高效且高质量的切割效果，实现自动化的邦迪管定长切割，本课题设计的切管机的主要思想是采用三片合金刀片以行星式旋切作为切割方式切割邦迪管;以三相电机、液压缸或气缸 作为主要的执行元件;以机械定尺长度方式进行定尺操作，并与送料机构结合即实
