《棒料切割机的设计说明》由会员分享，可在线阅读，更多相关《棒料切割机的设计说明（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 . 目 录摘要1关键词1Abstract：1Key words：1引言21概述21.1 选题背景21.2 研究意义22 切割部分设计32.1 切割部分设计要求32.2 切割部分设计方案32.3 切割部分工作原理42.4 切割部分结构设计52.4.3 带传动设计52.4.4 升降液压缸的设计82.4.5 滚动轴承的选取与校核123 夹紧部分设计143.1 夹紧机构设计要求143.2 夹紧部分方案设计144 纵横行走部分的设计154.1 纵横行走装置设计要求154.2 纵横行走部分方案设计154.3 直线导轨的选择计算154.3.1 选定条件154.3.2 选择方式155 液压传动系统设计175
2、.1液压传动机构175.2 液压传动原理图176 电气控制的设计186.1 电气控制设计要求186.2 电气控制设计方案186.3 可编程控制器PLC控制流程197 结论19附录APLC I/O端口分配图21附录B棒料切割机装配图22致23 / 棒料切割机的设计机械电子专业 学生 韦忠爽指导教师 闫冰洁摘要：通过对切割过程的观察和研究，本课题采用了机电一体化系统设计思想，对其整体造型、机械结构和控制系统进行设计,此棒料切割机电一体化系统主要由四个部分组成：机械本体、电子控制单元、执行器和动力源。工作原理是电动机通过带传动带动切割片做高速旋转运动，电机与工作台之间采用铰支撑方式，升降液压缸可推动
3、切割片进行上下移动带动刀片完成顺序切割动作。切割机采用PLC控制各个液压换向阀的电磁铁，实现棒料的自动下料和切割以与检测工作。随动工作台前进速度也可以通过夹紧机械手夹紧棒料使之与棒料速度同步。横向切割时的切割速度可以通过液压缸来调节。现场运行情况表明，此切割机具有动作快、运动平稳以与与计算机联机方便等优点，能够降低工人的劳动强度，实现自动控制，提高劳动生产率。关键词：切割机；机电一体化；液压；棒料；PLC控制Design of Bar Cutting MachineStudent majoring in mechanical and electronic engineeringName Wei
4、 ZhongshuangTutor Yan Bingjie Abstract：Based on the research of the cutting process, this subject adopts mechanical and electrical integration of system design idea, the overall modeling, mechanical structure and control system design, bar stock cutting the mechanical and electrical integration syst
5、em is mainly composed of four parts: the basic machine, electronic control unit, actuators, and power supply. Working principle is the motor drives the cutting piece of high-speed movement, motor and adopts the hinged support method between the workbench, a falling cylinder can be driven to move up
6、and down push cutting disc blade cutting action completed order, each hydraulic cutting machine adopts PLC control reversing valve electromagnet, implement automatic cutting and blanking bar work and tests. And servo table speed can also be through the clamping manipulator clamping bar to that of th
7、e bar speed synchronization. Transverse cutting when the cutting speed can be adjust by hydraulic cylinder. Field operation shows that, the design of the cutting machine is fast, smooth movement, and convenient with computer on line, it can improve the labor intensity of workers, to achieve automati
8、c control, improve labor productivity.Key words：Cutting machine; Mechanical and electrical integration; Hydraulic pressure; bar; PLC control引言当今时代正是中国发展的黄金时代，中国又是一个发展中国家，要想谋求更大的发展，行业的转型是一定的，所以轻工业的转型，重工业与机械制造的行业的重视是必然的。就这一点来看，让我们清晰看到机械行业的发展前景有着如此大的潜力。它与其他行业有着千丝万缕的联系，随着经济的发展和科技的进步，越来越多的产品智能化、自动化、网络化，单
9、纯的机械已经不能适应行业发展的需要，渐渐地就出现了机电一体化。现代机械的机电一体化的目标是综合利用机、电、信息、控制等各方面的相关技术的优势1，扬长避短以达到系统优化的效果，取得显著地社会效益和技术经济效益。1概述1.1 选题背景机电一体化产品广泛应用各种加工业，切割技术也有了飞速的发展，手工切割已经适应不了现代工业发展的要求。如今已进入以通用机械时代。几十年来，切割技术的研究和发展一直比较活跃，设计在不断的修改，品种也在不断的增加，应用领域也在不断的扩大。而目前市面上有很多型号的棒料切割机结构复杂，调节，维修不方便，生产效率低，智能化低等不足。1.2 研究意义本棒料切割机的切割机构属于机械技
10、术领域，它解决了现有的自动切割机所存在的精度不高，操作复杂，智能化低等问题。本课题针对目前市场上的切割机设计的不足，对棒料切割机进行改造创新，增加智能化程度，设计出具有控制方便，性能稳定，结构简单，调节、维修方便，安全可靠，低能耗，在切割过程中能使棒料位置稳定、切割长度准确，生产率高，运行平稳，提高产品质量，提高生产效率等优点的具有广泛应用前景的方案。与一般现在市面上的切割机相比，本次设计的这种切割机有以下优点：1）实现了机械工程和自动控制的有效结合，机械部分采用机械优化设计，整个设计过程中都进行了综合技术比较与经济评价，实现了预定的功能。2）整个运动过程都采用了液压传动控制，与气压传动相比，
11、液压传动有可在大围实现无级调速；液压传递运动均匀、平稳；易于实现过载保护等优点。 3）在设计过程中，纵横行走装置采用了直线导轨，既提高了运动系统的运动精度，又很大程度的减小了摩擦力，达到了节能的效果。4）整个切割过程都由PCL控制，以其结构简单合理、设备性能良好、生产率高、安全系数高等因素，满足了自动化大批量的生产要求。所设计的棒料切割机，融合了液压自动控制、机器人技术和PLC控制技术。PLC控制各个液压换向阀的电磁铁，由液压缸驱动机械手完成顺序切割过程，实现了机械设计、电器控制和液压传动控制的有效结合。此棒料切割机是一种既能有效的提高生产率，又在价格和使用方面能被广大用户所接受的一种新型的自
12、动控制切割机。2 切割部分设计2.1 切割部分设计要求为了保证棒料的剪断，剪应力应超过材料的许应剪应力,即切断棒料的条件为： （2-1） 查资料可知棒料的许用剪应力为：,取最大值。由于本切断机切断的最大棒料粗度为：。则本机器的最小切断力由（2-1）得：取切割机的项目设计采用机电一体化设计思想，要求棒料切割机采用PLC对棒料的切割过程与检测进行自动控制，并能根据PLC定长信号分别切割两条连续的棒料，完成了系统的硬件和软件设计后可以实现对棒料的准确定长切割，切割后自动返回初始位置。原始棒料尺寸围在角钢： 圆钢： 槽钢： 钢管：，切割成之间的棒料，其切口深度为,再用压断机进行压断处理。2.2 切割部
13、分设计方案切割部分主要有砂轮切片、电动机和传动机构组成。现在设计的在切割部分有两种方案可行：第一，电动机通过带传动带动切割片转动。第二，电动机通过圆锥齿轮传动方式带动切割片转动。但考虑到切割过程中电动机带动切割片进行高速旋转运动，所以优先选取第一种方案，原因是圆锥齿轮传动不宜应用在转速太高的场合，并且在运用齿轮进行传动时，还应考虑怎样消除震动和用什么方法润滑齿轮，这样就会使设计成本增加，而带传动则具有结构简单，传动平稳、价格低廉和缓冲吸振等优点。切割部分结构如图2-1所示。图2-1 切割部分结构图 1-电动机；2-升降液压缸；3-砂轮片；4-支撑板；5-传送带2.3 切割部分工作原理切割部分的
14、原理如图2-2所示，电动机带动割切片高速旋转运动，电机与工作台之间采用铰链支撑方式，升降液压缸可推动切割片进行上下移动，完成切割运动。横向行走液压缸可推动工作台横向移动，控制切割的长度。纵向行走液压缸可使工作台纵向移动，使切割片能切割两根棒料。其中电动机和液压缸电磁阀都需要通过由PLC机控制，实现其按照顺序完成动作。图2-2 切割部分原理简图1-带轮；2-传送带；3-电机；4-砂轮；5-升降液压缸；6-进料道；7-横向行走板；8-夹具；9-待加工棒料；10-横向行走液压缸；11-纵向行走板；12-纵向行走液压缸2.4 切割部分结构设计2.4.1 切割片的选取 设计任务所需电机的最小功率为，主轴
15、转速：条件下，轮片的最大线速度为。最终选取砂轮片的型号为A型，其规格为，磨料为棕刚玉，粒度为，硬度为R2。2.4.2 电机的选取 根据切割系统的要求，应考虑电动机的种类、型式、额定电压、额定转速和额定功率、工作方式，在决定电动机功率时考虑到电动机的发热，允许过载能力启动能力等问题，现选用比较适合的Y系列三相异步电动机，这是由于Y系列三相异步电动机的功率等级和安装尺寸与国外同类型的先进产品相当，因而具有与国外同类型产品之间良好的互换性，供配套出口与引进设备替换。选取功率为3.0KW，额定电压：380V，频 率：50HZ ,额定转速为2880r.p.m，额定转矩，型号为Y100-2，电动机选用三角型启动方法启动3。2.4.3 带传动设计根据带截面形状的不同，带传动可分为：平带传动、多楔带传动、圆带传动、V带传动等。在一般的机械中由于V带的楔形增压原理，结构紧凑，允许的传动比大，且多标准化并大批量生产,所以被广泛应用。本设计中选用V带传动。由于V带传动中的带与带轮槽型均已标准化，所以设计的主要容包括带的型号、确定基准长度、根数、中心距、带轮的材料、基准直径以与结构尺寸、初拉力和压轴力、紧装置等参
