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1、畢業(yè)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)（論文）題目：金屬棒料切割機(jī) 姓 名： 專 業(yè)：機(jī)電一體化 指導(dǎo)教師： 2020年 月 日 摘 要 持續(xù)鑄造是一種先進(jìn)的鑄造方式，其原理是將熔融的金屬，不斷澆入一 種叫做結(jié)晶器的特殊金屬型中，凝固（結(jié)殼）了的鑄件，持續(xù)不斷地從結(jié)晶器的 另一端拉出，它可取得任意長(zhǎng)或特定的長(zhǎng)度的鑄件。 持續(xù)鑄造在國內(nèi)外已被普遍采納，例如持續(xù)鑄錠（鋼或有色金屬錠），持續(xù)鑄 管等。持續(xù)鑄造和普遍鑄造法比較有下述優(yōu)勢(shì)： 1 .由于金屬被迅速冷卻，結(jié)晶致密，組織均勻，機(jī)械性能較好； 2 .連續(xù)鑄造時(shí)，鑄件上沒有澆注系統(tǒng)的冒口，故連續(xù)鑄錠在軋制時(shí)不用切頭 去尾，節(jié)約了金屬，提高了收得率；

2、 3 .簡(jiǎn)化了工序，免除造型及其它工序，因而減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度；所需生產(chǎn)面積 也大為減少； 4 .連續(xù)鑄造生產(chǎn)易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，鑄錠時(shí)還能實(shí)現(xiàn)連鑄連軋，大大 提高了生產(chǎn)效率。 金屬棒切割機(jī)在持續(xù)的鑄造中工作，它的工作是由PLC控制電磁閥，使電磁 閥操縱氣缸，并由氣缸驅(qū)動(dòng)與其連接的部件，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬棒的準(zhǔn)確信長(zhǎng)切割，切 割后自動(dòng)返回初始位置。一個(gè)切割機(jī)別離切割兩條金屬棒，其切口深度為35mm, 然后由壓斷機(jī)進(jìn)行壓斷。 金屬棒切割機(jī)是一種既能有效的提高生產(chǎn)率，乂在價(jià)錢和利用方面能被廣大 用戶所同意的一種新型的自動(dòng)操縱切割機(jī)。由PLC操縱的氣動(dòng)金屬棒切割機(jī)，其 中融合了氣壓自動(dòng)操縱、機(jī)械人技術(shù)

3、和PLC操縱技術(shù)。PLC操縱各個(gè)氣動(dòng)換向閥的 電磁鐵，由氣缸驅(qū)動(dòng)機(jī)械手完成順序切割進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械設(shè)計(jì)、電器操縱和氣 動(dòng)操縱的有效結(jié)合。這種切割機(jī)具有操縱方便，性能穩(wěn)固，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)劑、維 修方便，生產(chǎn)率高等優(yōu)勢(shì)，具有普遍的應(yīng)用前景。 關(guān)鍵字：自動(dòng)操縱切割，PLC ABSTRACT Continuous casting is an advanced casting methods, the principle is to molten metal, continuously poured into a mold called the special metal mold, the sol

4、idification (crust) of the casting, continuous from the other side of mold pulled out, it will be of arbitrary length or a specific length of the castings. Continuous Casting at home and abroad have been widely used, such as continuous ingot (ingot steel or non-ferrous metals), such as continuous c

5、ast pipe. Continuous casting and general casting method has the following advantages: 1. Because of the metal by rapidly cooling, the crystallization of dense, homogeneous, good mechanical properties; 2. Continuous casting, the casting gating system is not on the riser, so continuous ingot rolling

6、 at the first go, when not cut tail, saved the metal, improve the yield; 3. Simplified the process, remove the forms and other processes, thus reducing the labor intensity; required for the production area has been greatly reduced; 4. Easy to achieve continuous casting production mechanization and

7、 automation, when the ingot casting and rolling can achieve significantly, improved production efficiency. Casting rod line cutting continuous casting machine at work, it is handled by the PLC control solenoid valve, so that the solenoid valve control cylinder by cylinder drive connected components

8、, implementation of accurate casting rods fixed-length cutting, cutting return to initial position automatically. A cutting machine cutting two separately-cast rods, the incision depth of 35mm, then by breaking machine is breaking. Casting rod is a line cutting machine can effectively enhance the p

9、roductivity, but also in terms of price and use the vast numbers of users can be accepted by a new type of automatic cutting machine. By the PLC-controlled pneumatic cutting machine casting rod, one of the convergence of air pressure automatic control, robotics and PLC control technology. PLC contro

10、l of all pneumatic solenoid directional valve, cylinder drive machinery by hand to complete the order of cutting process, implementation of mechanical design, electrical control and effective integration of pneumatic control. This cutting machine has a convenient control, stable performance, simple

11、structure, regulation, maintenance convenience, high productivity, has broad application prospects. Keyword： Automatic Control cut plc 目錄 摘要 錯(cuò)誤!未定義書簽。 第一章緒論 8 前言 8 選題背景 8 研究意義 9 設(shè)計(jì)要求 錯(cuò)誤!未定義書簽。 方案設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤!未定義書簽。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤!未定義書簽。 砂輪片的選取 錯(cuò)誤!未定義書簽。 電機(jī)的選取 錯(cuò)誤!未定義書簽。 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤!未定義書簽。 起落氣缸的選擇

12、 錯(cuò)誤!未定義書簽。 轉(zhuǎn)動(dòng)軸承的選取及校核 錯(cuò)誤!未定義書簽。 第三章夾緊部份設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤!未定義書簽。 文本結(jié)構(gòu) 錯(cuò)誤!未定義書簽。 第二章切割部份設(shè)計(jì) 方案設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤!未定義書簽。 第四章 縱橫行走部份的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤!未定義書簽。 設(shè)計(jì)要求 錯(cuò)誤!未定義書簽。 方案設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤!未定義書簽。 直線導(dǎo)軌的選擇計(jì)算 錯(cuò)誤!未定義書簽。 選定條件 錯(cuò)誤!未定義書簽。 選擇方式 錯(cuò)誤!未定義書簽。 第五章 PLC概述 錯(cuò)誤!未定義書簽。 可編程操縱器PLC的大體原理 錯(cuò)誤!未定義書簽。 可編程操縱器的特點(diǎn) 錯(cuò)誤!未定義書簽。 第六章 電氣操縱線路的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤!未定

13、義書簽。 電氣操縱線路設(shè)計(jì)的一樣要求 錯(cuò)誤!未定義書簽。 電氣操縱線路的設(shè)計(jì)方式 錯(cuò)誤!未定義書簽。 氣動(dòng)原理圖設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤!未定義書簽。 結(jié) 論 錯(cuò)誤!未定義書簽。 辭 謝 錯(cuò)誤!未定義書簽。 參考文獻(xiàn) 錯(cuò)誤!未定義書簽。 第1章緒論 1 X —>>- 刖 百 機(jī)電一體化產(chǎn)品普遍應(yīng)用各類加工業(yè)，切割技術(shù)也有了飛速的進(jìn)展，手工切 割已經(jīng)適應(yīng)不了現(xiàn)代工業(yè)進(jìn)展的要求。同時(shí).，切割機(jī)的夾緊機(jī)構(gòu)也有了迅速的進(jìn) 展，一些簡(jiǎn)單的機(jī)械手已經(jīng)取得普遍的應(yīng)用。簡(jiǎn)單的機(jī)械手通過幾十年的進(jìn)展， 現(xiàn)在已進(jìn)入以通用機(jī)械手為標(biāo)志的時(shí)期。兒十年來，這項(xiàng)技術(shù)的研究和進(jìn)展一直 比較活躍，設(shè)計(jì)

14、在不斷的修改，品種也在不斷的增加，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)大。 簡(jiǎn)單的機(jī)械手是一種仿人操作、自動(dòng)操縱、的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。專門 適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對(duì)穩(wěn)固、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率， 改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。 選題背景 咱們?cè)O(shè)計(jì)的金屬棒切割機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能平安靠得住，操作方即可行，專門 好的實(shí)現(xiàn)了其預(yù)定功能。金屬棒切割機(jī)要緊由三個(gè)大的部份組成，即切割部份、 夾緊部份和縱橫行走部份。 切割部份是由電極帶動(dòng)砂輪旋轉(zhuǎn)，由氣缸操縱砂輪上下移動(dòng)完成切割。夾緊 部份要緊采納了一個(gè)氣動(dòng)夾緊機(jī)械手，電磁閥操縱氣缸活塞的伸縮來實(shí)現(xiàn)夾緊和 放松。縱橫行走部份是

15、由氣缸操縱縱向、橫向行走板，使之沿直線導(dǎo)軌前進(jìn)或返 回。 整個(gè)機(jī)械由PLC操縱各個(gè)氣動(dòng)換向閥的電磁鐵，由氣缸驅(qū)動(dòng)完成順序切割動(dòng) 作進(jìn)程。而隨動(dòng)工作臺(tái)的隨動(dòng)前進(jìn)速度也能夠通過夾緊機(jī)械手夾緊金屬棒使之與 金屬棒速度同步。橫向切割時(shí)的切割速度能夠通過氣缸來調(diào)劑。 與一樣的切割機(jī)相較，這種切割機(jī)有以下優(yōu)勢(shì)： 一、實(shí)現(xiàn)了機(jī)械工程和自動(dòng)操縱的有效結(jié)合，機(jī)械部份采納機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)， 整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)程中都進(jìn)行了綜合技術(shù)比較與經(jīng)濟(jì)評(píng)判，實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的功能。 二、整個(gè)運(yùn)動(dòng)進(jìn)程都采納了氣壓傳動(dòng)操縱，與液壓傳動(dòng)相較，氣壓傳動(dòng)有無 介質(zhì)費(fèi)用、處置方便、無泄露污染、無介質(zhì)變質(zhì)等優(yōu)勢(shì)。 三、在設(shè)計(jì)進(jìn)程中，縱橫行走裝

16、置采納了直線導(dǎo)軌，既提高了運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn) 動(dòng)精度，又專門大程度的減小了摩擦力，達(dá)到了節(jié)能的成效。 四、整個(gè)切割進(jìn)程都由PCL操縱，以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、設(shè)備性能良好、利用 壽命長(zhǎng)、平安系數(shù)高等因素，知足了自動(dòng)化大量量的生產(chǎn)要求。 研究意義 這種切割機(jī)具有操縱方便，性能穩(wěn)固，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)劑、修改方便、生產(chǎn)率高 等優(yōu)勢(shì)，具有廣漠的應(yīng)用前景。 本文的結(jié)構(gòu) 本文在現(xiàn)有的棒料切割系統(tǒng)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，依照棒料切割系統(tǒng)的整體 結(jié)構(gòu)，從機(jī)械和電氣操縱兩方面對(duì)系統(tǒng)各個(gè)部份的設(shè)計(jì)分章節(jié)展開了詳細(xì)的介 紹。 第二章切割部份設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求 項(xiàng)目要求切割性能夠依照定長(zhǎng)信號(hào)別離切割兩條持續(xù)的鑄鐵棒，實(shí)現(xiàn)對(duì)鑄棒

17、 的準(zhǔn)確信長(zhǎng)切割，切割后自動(dòng)返回初始位置。其切口深度為35mm。再由壓斷機(jī)進(jìn) 行壓斷。 方案設(shè)計(jì) 切割部份要緊有砂輪、電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。此刻在切割部份有兩種可行 的方案：第一，電動(dòng)機(jī)通過帶傳動(dòng)帶動(dòng)砂輪片轉(zhuǎn)動(dòng)。第二，電動(dòng)機(jī)通過圓錐齒輪 傳動(dòng)帶動(dòng)砂輪片轉(zhuǎn)動(dòng)?？紤]到切割進(jìn)程中電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)砂輪高速旋轉(zhuǎn)，因此優(yōu)先選 取第一種方案，因?yàn)閳A錐齒輪傳動(dòng)不宜應(yīng)用在轉(zhuǎn)速太高的場(chǎng)合，而且運(yùn)用齒輪傳 動(dòng)時(shí)，還要考慮到如此排除震動(dòng)和如何潤(rùn)滑齒輪，如此就增加了設(shè)計(jì)本錢。 切割部份的原理如圖1-1所示，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)砂輪片高速旋轉(zhuǎn)，電機(jī)與工作臺(tái) 之間采納較支撐，氣缸1可推動(dòng)砂輪片上下移動(dòng)，完成切割。氣缸2可推動(dòng)

18、工作 臺(tái)橫向移動(dòng)，操縱切割的長(zhǎng)度。氣缸3可使工作臺(tái)縱向移動(dòng)，使砂輪片能別離切 割兩根鑄棒。其中電動(dòng)機(jī)和氣缸都通過電磁閥由PLC機(jī)操縱，從而實(shí)現(xiàn)其動(dòng)作。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2. 3.1砂輪片的選取 通過調(diào)研，切斷能力為50的砂輪片，其規(guī)格為400x3.2x32mm,所需電機(jī) 的最小功率為匕m=2.2kw,轉(zhuǎn)速為〃產(chǎn)2840 r/min,砂輪片的最大線速度為 70m/so 最終選取砂輪片的型號(hào)為TL-001型，其磨料為棕剛玉，粒度為20#川。 2. 3. 2電機(jī)的選取 依照砂輪片的要求，現(xiàn)選用比較經(jīng)常使用的Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，這是由 于Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)的功率品級(jí)和安裝尺寸與國外同類型的

19、先進(jìn)產(chǎn)品相當(dāng)， 因此具有與國外同類型產(chǎn)品之間良好的互換性，供配套出口及引進(jìn)設(shè)備替換⑵。 選取功率為，滿教時(shí)的轉(zhuǎn)速為2870r/min。額定電流6. 39A,功率因數(shù)，效率82%, 額定轉(zhuǎn)矩N ?〃/⑶。 2. 3. 3帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 1 .確信計(jì)算功率 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第108頁表7-7查得工作情形系數(shù)Ka=(電機(jī)帶動(dòng)砂輪切 割鐵棒，載荷性質(zhì)為載荷變更較大)，那么功率為 匕=([?P= 1.2x3 = 36 (1-1) 2 .初選帶的型號(hào) 依照匕和勺，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》書中第108頁圖7-14初選A型一般V帶。 3 .確信帶輪的基準(zhǔn)直徑《〃和（2 1）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第10

20、9頁表7-8查得A型乙皿『75mm,考慮到帶輪過小，其 彎曲應(yīng)力過大,因此要使"dTddmin，取4,尸150 2）驗(yàn)算帶的速度 血八”^xl50x2840 / (1-2) V =—9—= = 22.6m/s 60x100 60x100 因?yàn)? 5m/s < 22. 6m/s < 25m/s 帶速符合要求。 3）計(jì)算（2 (1-3) 由于電機(jī)轉(zhuǎn)速與砂輪轉(zhuǎn)速大體同步，選速比那么 dd，二d4八二IdO nun 4 .確信中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 1）初選中心距 由（〃 +辦2）的 2（〃 +心），考慮到結(jié)構(gòu)要求，初選。。=900 mm L, , = 2a.+-（d

21、.. +4 ）+（”—紐_ （1-4） d 0 2d2 d" 4為 =2x 900+-（l 50+150）+（150-15QT 2 4 + 900 =2270 mm 111《機(jī)械設(shè)計(jì)》第96頁表7-2取帶的標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)長(zhǎng)度（=2000 mm 2）最后確信中心距 Ld - La ccc 2000-2270 a = a(.+ - = 900+ = 765mm 0 2 2 那么 cjm = "-OOI5L” =765-0.015x2000=735 mm c- TaG0.03QL, t765 0.030-2000T825 mm 最后取 5 .驗(yàn)算帶輪包角 ci = 735

22、 ~ 825 mnio 4 =181—"一 -" x60 a (1-5) (1-6) (1-7) (1-8) 川。一中6。。 = 180 >120 （適合） 6 .確信帶的根數(shù) 匕 P。 (1-9) 其中: M = K/i(l-年) A . 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第107頁表7-5查得彎曲阻礙系數(shù)勺=1.03x10-3 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第107頁表7-5查得傳動(dòng)比系數(shù)（=1.05 △4=1.03xICT，x2880 x（l--^） = 0kw 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第107頁表7-6查得包角系數(shù)K“=l 采納非化纖結(jié)構(gòu)的一般帶，取材質(zhì)系數(shù)K=0.75 由《機(jī)械設(shè)計(jì)

23、》第《5頁圖7T3查得州=2.2 kwo Po = (2.2xlxl.O3)xO.75=1.7 kw 取z = 3根。 7 .確信單根帶的初拉力 入=50&?停-1) +川 叫 K” (1-10) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第96頁表7T查得夕= 0.1 R =500x—x(—-1) + O.lx22.62 =91 N 22.6x3 1.0 (1-11) 8 .計(jì)算帶對(duì)軸的壓力 Q = 2E)zsing = 2x91x3xsin^-^ = 546 N (1-12) 9 .帶輪的設(shè)計(jì) 1) 帶輪的設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)帶輪時(shí)應(yīng)知足的要求有：質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)工藝性好，無過大的鑄造應(yīng)力，

24、質(zhì)量散布均勻，轉(zhuǎn)速高時(shí)通過動(dòng)平穩(wěn)，輪槽工作面加工精細(xì)，以減小帶的磨損， 各槽的尺寸和角度維持必然的精度，以使載荷散布均勻陽。 2) 帶輪的材料 帶輪的材料要緊采納鑄鐵，經(jīng)常使用材料的牌號(hào)為HT150或HT200,轉(zhuǎn)速較 高時(shí)宜采納鑄鋼，或用鋼板沖壓后焊接而成⑸。在本次設(shè)計(jì)中，采納了比較常見 的 HT150。 3) 帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸 由于帶輪的基準(zhǔn)直徑4/=150〃〃?，軸的直徑d =30〃〃〃，依照帶輪的選擇原 那么：即當(dāng)（2.5?3）〃〈乙43000〃〃7時(shí)采納腹板式結(jié)構(gòu)，鑄造帶輪的結(jié)構(gòu)如圖 1-2所示。 其余〃 圖1-2 帶輪的結(jié)構(gòu) 2.3.4升降氣缸的選擇 1

25、.選取氣缸類型 依照設(shè)計(jì)所用資料，現(xiàn)選取DNC標(biāo)準(zhǔn)氣缸。 2 .選擇安裝方式 依照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，要實(shí)現(xiàn)砂輪片的上下移動(dòng)完成切割，要求氣缸在上下 伸縮的同時(shí)，還要繞一點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此選用后絞式安裝方式。 手柄 圖1-3 手動(dòng)切割機(jī)受力示用意 3 .負(fù)載大小 依照手動(dòng)切割機(jī)的工作原理（如圖1-3所示）， 圖中F=20 kg估算得砂輪片的支反力為\二40kg。 再由所設(shè)計(jì)切割機(jī)的切割工作原理（如圖1-4所示） 由于砂輪所受的支反力相同，算得氣缸所經(jīng)受的力即理論推力為F二80 kg 合 800No 4 .工作壓力 經(jīng)調(diào)查，當(dāng)前所用的氣缸的工作壓力一樣在左右，因此選取其正常

26、工作壓力 為。氣動(dòng)元件一樣要求平安系數(shù)比較高，因此在選取的時(shí)候一樣要求有較大余量, 因此在缸徑選擇時(shí)，其工作壓力一樣按MP計(jì)算網(wǎng)。 5 .缸徑選擇 由《氣動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)》書中第46頁表2-7查得工作壓力為MP, N 圖1-5 氣缸行程計(jì)算簡(jiǎn)圖 理論推力為800N時(shí)，其缸徑為60mm⑺?？紤]到平安系數(shù)，初選缸徑為80mm。 6 .行程大小 依照機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖（如圖所示），其中實(shí)線為機(jī)構(gòu)初位，在初位時(shí)，砂輪片的 直徑在最大狀態(tài)，當(dāng)砂輪切割到終位（圖1-5中虛線部份）時(shí)，連桿所轉(zhuǎn)過的角 度為10。，現(xiàn)在砂輪直徑為最小直徑。 在初位時(shí)測(cè)得氣缸的總長(zhǎng)度為右=5

27、40〃〃?，在終位時(shí)測(cè)得氣缸的總長(zhǎng)為 4 =440〃〃?，因此在此進(jìn)程中氣缸的行程 L=匕—Lq = T 00/777/ 即 起落氣缸的行程為L(zhǎng) = 100〃〃〃 7 .確信氣缸型號(hào) 綜上所述，依照《氣動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)》中第50-54頁查得，選用 SNC-80-100-PPV型的標(biāo)準(zhǔn)氣缸適合。 2.3.5轉(zhuǎn)動(dòng)軸承的選取及校核 1 .軸承的選擇 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，我采納了既有轉(zhuǎn)速高的優(yōu)勢(shì)，有能夠經(jīng)受少量軸向力的角接 觸球軸承,（其中軸向力的要緊來源是安裝或拆卸帶輪時(shí)所經(jīng)受的載荷估算載荷大 小為100N。據(jù)分析，在安裝和拆卸帶輪時(shí)的力相同的情形下，拆卸帶輪時(shí)，軸承 所受的力更大，因

28、此選取軸向力匕的方向向右，如圖1-6所示）。 圖中M為電極的輸出轉(zhuǎn)矩，F(xiàn)為砂輪的切割阻力，在切割進(jìn)程中，電極的輸 出轉(zhuǎn)矩與砂輪所受的切割阻力矩大小相同，方向相反，在切割時(shí)彼此抵消，因此 在計(jì)算進(jìn)程中再也不考慮電極輸出轉(zhuǎn)矩和切割阻力對(duì)軸承的阻礙。 由于軸經(jīng)受必然的軸向力，因此選取接觸角，= 25。的角接觸球軸承。其代號(hào) 為7207ACJ ,大體額定動(dòng)教荷Cr= 22.5KN ,大體額定靜載荷Cor = 165KN 131。 2 .軸承的校核計(jì)算 （1）計(jì)算軸承所受的徑向力曷、&，其受力如圖廠6所示 山力矩平穩(wěn)條件EM? =0得 P-0式 *2&+丫八) (1-18)

29、 由EM】=。得 n x 200-F7x20 & = 180 800x200-550x20 = 836N 180 E x 200-尸］乂20 180 550x200-800x20 180 = 522N 圖1-6軸承計(jì)算簡(jiǎn)圖 （2）計(jì)算派生軸向力S1、S2 所選的軸承型號(hào)為7207ACJ,其派生軸向力S =0.63〃 那 么 S[ =0.63鳥=0.63x863= 527N (3)求軸承所受的軸向力4、4 S, + Fa =527+100= 627N > S? 故軸承2被壓緊，軸承1被放松，因此有 A2=Fa+S[ =527+100= 627N A

30、 =Si =527N (4)計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷耳、外 A _ 527 ^"-863 =0.63 522 (1-15) (1-16) 由《簡(jiǎn)明機(jī)械零件手冊(cè)》查得7207ACJ型軸承的軸向載荷阻礙的判定系數(shù) e = 0.68 因?yàn)? A"g=0.63ve,因此 X, =1,匕=0； AJR. =1.20>e,因此 %2 = 0.41Y1 =0.87 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第262頁 表12-8查得, 當(dāng)軸經(jīng)受中等沖擊或中等慣性力時(shí), 取載荷系數(shù)人=1.5,由于軸承一、2均不受力矩載荷的作用，因此取/川=1.0, = 1 ?0。 巴=力?川/內(nèi)+匕4)

31、(1-17) =1.5 x 1.0 x (1.0x836+0x527) = 1254N = 1.5x1.0x（0.41x522+0.87x627） = U40N （5）計(jì)算所需軸承的動(dòng)載荷 由由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第260頁 表12-6查得，當(dāng)軸承的工作溫度小于第0℃時(shí), 其溫度系數(shù)/= 1.0 比較兩當(dāng)量動(dòng)載荷知，P\>P],因此應(yīng)該按巴計(jì)算（球軸承應(yīng)取=3） 那么所需軸承的額定動(dòng)載荷為 尸)6?！?10人 T,\ io6 _ 1254d160x2840x365x12 -To-V io" 1754 =^_ 60x2840x4830 100 = 11286N （

32、6）確信軸承型號(hào) 由《簡(jiǎn)明機(jī)械零件手冊(cè)》查得軸徑d= 35〃〃〃時(shí)，應(yīng)選軸承的代號(hào)為7207ACJ,其 額定動(dòng)載荷為C, =22.5KN>c=l 1.286 KN 應(yīng)選用代號(hào)為7207ACJ的軸承適合。 圖2-1 夾緊部份原理圖 第三章夾緊部份設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求 夾緊機(jī)構(gòu)不但在切割之前機(jī)械手抓能夠依照事前收到的信號(hào)準(zhǔn)確地運(yùn)動(dòng)到每 一個(gè)工位，而且在切割進(jìn)程中要夾緊運(yùn)動(dòng)著的鑄鐵棒，使砂輪與鑄棒同步。 方案設(shè)計(jì) 夾緊部份是由氣缸推動(dòng)機(jī)械手實(shí)現(xiàn)夾緊和放松的⑴。這部份的兩種可行性方 案是：一是用一個(gè)機(jī)械手同時(shí)負(fù)責(zé)夾緊兩根鑄棒，依照需要對(duì)被切割的那條進(jìn)行 夾緊。二是用兩個(gè)機(jī)械手，每一個(gè)機(jī)

33、械手負(fù)責(zé)夾緊一根鑄棒。第一種方案中，機(jī) 械手可通過一個(gè)二位氣缸和一個(gè)三位氣缸實(shí)現(xiàn)對(duì)鑄棒的夾緊。第二種方案中，每 一個(gè)機(jī)械手都需要兩個(gè)二位氣缸來實(shí)現(xiàn)對(duì)鑄棒的夾緊?？紤]到第一種方案設(shè)計(jì)工 作量小，安裝方便，而且操縱簡(jiǎn)單，因此優(yōu)先利用第一種方案。 夾緊機(jī)械手 夾緊氣缸 橫向行走板/ /一縱回行典 / / ” 縱向行走氣缸 幺 久;T”、 夾緊部份原理如圖2-1所示，夾緊氣缸能使夾緊機(jī)械手夾緊或放松工件，當(dāng) 活塞向右移動(dòng)時(shí)，機(jī)械手夾緊工件；當(dāng)活塞向左移動(dòng)時(shí)，機(jī)械手放松工件。橫向 行走氣缸推動(dòng)工作臺(tái)左右移動(dòng)，能操縱機(jī)械手使之夾緊左側(cè)或右邊的工件，從而 對(duì)夾緊的工件進(jìn)行切割⑶?？v向行

34、走氣缸的作用是當(dāng)完成一次切割進(jìn)程完成時(shí)， 推動(dòng)工作臺(tái)使之恢復(fù)到初始位置。整個(gè)工作進(jìn)程都PLC由操縱實(shí)現(xiàn)。 第四章 縱橫行走部份的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求 縱橫行走裝置主若是為了配合切割裝置和夾緊裝置，使砂輪片和夾緊機(jī)械手 能夠在走刀進(jìn)程中橫向移動(dòng)，迅速準(zhǔn)確地達(dá)到工作位，在切割進(jìn)程中能夠隨著鑄 棒縱向移動(dòng)，切完后在返回初始位置。 方案設(shè)計(jì) 縱橫行走裝置主若是為了實(shí)現(xiàn)切割機(jī)砂輪片的縱向和橫向移動(dòng)，使之完成 切割動(dòng)作。為了設(shè)計(jì)和制造方便，在方案設(shè)計(jì)中縱、橫行走裝置的原理大致相同, 即采納結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而乂便于操縱的氣壓傳動(dòng)方式，氣缸帶動(dòng)縱向行走板或橫向行走 板在導(dǎo)軌上滑動(dòng)。 在設(shè)計(jì)進(jìn)程中，考慮到能量

35、的損耗程度，縱橫行走裝置采納了直線導(dǎo)軌，既 提高了運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)精度，乂專門大程度的減小了摩擦力，達(dá)到了節(jié)能的成效。 直線導(dǎo)軌的選擇計(jì)算 4.3. 1選定條件： 1 .載荷 依照粗略計(jì)算，導(dǎo)軌上橫向行走部份的總重量為20(Kg 因此 W = mg= 200x 10 = 200QV 2.行程 依照設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的要求，選定行程〃 =2.5/〃 3.往復(fù)次數(shù) 4.壽命要求 假設(shè)機(jī)械壽命為5年，那么導(dǎo)軌壽命為 L = 5x365x24 = 35000 小時(shí)(H) 假設(shè)安裝4個(gè)滑塊，要計(jì)算一個(gè)滑塊的負(fù)載，可用下式  2000 = 5000N 同時(shí)由于兩個(gè)滑塊裝在一個(gè)導(dǎo)

36、軌上，因此接觸系數(shù)Z =0.811101 o 4. 3. 2選擇方式 1 .依照靜態(tài)平安系數(shù)選型號(hào) (3-1) 其中 fs——靜態(tài)平安系數(shù) fw——載荷系數(shù)(在無外部沖擊或振動(dòng)、低速時(shí)取) Co一—大體額定靜載荷 P.——沖擊載荷 現(xiàn)設(shè)靜態(tài)平安系數(shù)九=5 那么有 C。之會(huì)也 fe (3-2) _ 5x500 0.81 = 3086(奴0 在正常運(yùn)行時(shí)一樣選取平安系數(shù)為5,依照上述情形，選取SBG35FL (。0 =285%燈)的導(dǎo)軌比較理想現(xiàn)。 2 .依照壽命要求選型號(hào) 依照標(biāo)準(zhǔn)壽命計(jì)算公式 L = 0.54x 17500= 945q%〃) 假設(shè)利用17

37、500小時(shí)，那么總的移動(dòng)距離為: L = C/7 X Z//X/ x-)3x5O fw / (3-3) 其中 fr—一溫度系數(shù) (由手冊(cè)查適當(dāng)導(dǎo)軌的工作溫度小于100。。時(shí)， 其溫度系數(shù)取) fn一一硬度系數(shù)(為了使直線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)達(dá)到最正確承載能力，需要 維持導(dǎo)軌的硬度在HRC58-62,由手冊(cè)查得fn為) C——大體動(dòng)載荷 因此 L = )3x50 9450 = (lxlx0 81 x —)3 x50 1.5 250 解得 C = 3003g/ 因此,選取SGB45FL ( C = 380伏力) 3 .復(fù)查 理論上選取SGB35FL或上一級(jí)似乎比較適當(dāng)，但考慮到標(biāo)

38、準(zhǔn)壽命，選擇SGB45FL 更理想。 設(shè)備采納繼電器操縱系統(tǒng)，設(shè)備的簡(jiǎn)單操縱及設(shè)備復(fù)雜的自動(dòng)操縱均能實(shí)現(xiàn), 可是復(fù)雜的操縱系統(tǒng)中，由于繼電器操縱系統(tǒng)本身的特點(diǎn)而使設(shè)備運(yùn)行存在許多 的問題。問題一是繼電器操縱系統(tǒng)由分立元件 組成，因此，系統(tǒng)有較高的故障率; 問題二是繼電器操縱系統(tǒng)采納固定的接線方式組成操縱邏輯,變更操縱邏輯困難。 問題三是難以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)操縱。 此刻運(yùn)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)展，使得電氣操縱元件和操縱系統(tǒng)有了極大的改觀，繼 電器操縱系統(tǒng)的硬件邏輯可由邏輯函數(shù)表達(dá)式描述，該邏輯函數(shù)表達(dá)式描述的操 縱邏輯也可用軟件程序來實(shí)現(xiàn)，可編程操縱器運(yùn)行軟件程序，即可完成繼電器操 縱硬件邏輯的操縱功能。采納

39、運(yùn)算機(jī)技術(shù)的可編程操縱器，不僅解決了分立元件 的故障率問題，也解決了固定操縱的問題，同時(shí)，為與運(yùn)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模 自動(dòng)化生產(chǎn)和遠(yuǎn)程操縱提供了可能性。兩類系統(tǒng)通過邏輯函數(shù)聯(lián)系起來，二者均 能完成相同要求的操縱功能g。 可編程操縱器實(shí)際是工業(yè)專業(yè)操縱運(yùn)算機(jī)，也稱工控機(jī)，可編程序操縱器具有 以下特點(diǎn)： 一、具有很高的工作靠得住性和抗干擾能力； 二、操縱程序可變，具有專門好的柔性； 3、程序簡(jiǎn)單，操縱功能豐碩，利用方便； 4、擴(kuò)充方便，組合靈活，可組成各類操縱系統(tǒng)； 五、可將運(yùn)行數(shù)據(jù)直接送入治理運(yùn)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行； 六、設(shè)備體積小巧，保護(hù)方便，插件改換靈活。 以上特點(diǎn)使得可編程序

40、操縱器，在設(shè)備電氣操縱系統(tǒng)中普遍應(yīng)用。 第六章電氣操縱線路的設(shè)計(jì) 電氣操縱線路設(shè)計(jì)的一樣要求 電氣操縱線路的設(shè)計(jì)是在傳動(dòng)形式及操縱方案選擇的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，是傳 動(dòng)形式與操縱方案的具體化。 電氣操縱線路依照用途的不同可能會(huì)有其特殊的要求，設(shè)計(jì)所需要遵循的 一樣要求是： 1） 應(yīng)知足機(jī)電設(shè)備對(duì)電氣操縱線路的要求，依照工藝要求準(zhǔn)確、靠 得住地工 作。 2）在知足生產(chǎn)要求的前提下，應(yīng)力求使操縱線路簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，盡可能選用 通過實(shí)際考驗(yàn)過的線路。 3）保證操縱的平安、靠得住，具有必要的愛惜裝置和連鎖環(huán)節(jié)，誤操作時(shí) 不至于發(fā)生重大事故。 4）盡可能便于操作和維修網(wǎng)。 電氣操縱線路的設(shè)計(jì)方

41、式 電氣操縱線路的操縱方式有兩種：一種是體會(huì)設(shè)計(jì)法，另一種是邏輯設(shè)計(jì) 法。 1.體會(huì)設(shè)計(jì)法 體會(huì)設(shè)計(jì)法先從知足生產(chǎn)工藝的要求動(dòng)身，依照電動(dòng)機(jī)的操縱方式，利用 各類大體的操縱環(huán)節(jié)和操縱方式，借鑒典型的操縱線路，把它們綜合地組合成一 個(gè)整體知足生產(chǎn)需要。這種設(shè)計(jì)方式比較簡(jiǎn)單，但要求設(shè)計(jì)人員必需熟悉操縱線 路，把握多種典型線路的設(shè)計(jì)資料，同時(shí)具有豐碩的設(shè)計(jì)體會(huì)。另外，初步設(shè)計(jì) 出來的操縱線路可能有幾種，這時(shí)要加以比較分析，反復(fù)地修改簡(jiǎn)化，乃至要通 過實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證，才能確信比較合理的設(shè)計(jì)方案網(wǎng) 2.邏輯設(shè)計(jì)法 邏輯設(shè)計(jì)法是依照生產(chǎn)工藝的要求，利用邏輯代數(shù)方式這一數(shù)學(xué)工具來分析、 化簡(jiǎn)、設(shè)計(jì)

42、線路的。邏輯設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)的線路結(jié)構(gòu)比較合理，所用元件的數(shù)量較少, 取得的設(shè)計(jì)方案是最正確的?？墒钱?dāng)設(shè)計(jì)的操縱系統(tǒng)比較復(fù)雜時(shí)，這種方式就顯 得比較煩瑣，工作量專門大，而且容易犯錯(cuò)網(wǎng)。 氣動(dòng)原理圖設(shè)計(jì) 依照切割機(jī)的機(jī)構(gòu)原理, 操縱氣缸的行程開關(guān)。 砂輪也 升降氣缸,/ 繪制的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖5-2所示，其中ST0-ST9為 帶 電機(jī) 廠.〃二一 1 * 橫向行走氣缸 L. 曄 \干 /. 橫向行走板/ / 、 / / .縱向行走板 乙丁 一縱向行走氣缸

43、 z 夾緊機(jī)械手 夾緊氣缸 圖“1 切割機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 6. 3. 1氣動(dòng)原理圖 6. 3. 2操縱流程圖 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)從題目確信開始，通過查資料、調(diào)研、方案的提出及確信，再 到完成總裝圖、部件圖，直到最后終止論文，才使本次

44、畢業(yè)設(shè)計(jì)最終圓滿完成。 本次設(shè)計(jì)的題目是“金屬棒切割機(jī)的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)”。金屬棒切割機(jī)是針對(duì) 鑄鐵在持續(xù)鑄造進(jìn)程中的切割而采納的一種專門的切割機(jī)。持續(xù)鑄造進(jìn)程要緊山 保溫爐、牽棒機(jī)、切割機(jī)和壓斷機(jī)組成，在工作進(jìn)程中拉棒性能從保溫爐中同時(shí) 拉出兩條鑄鐵棒。題目要求切割機(jī)在持續(xù)鑄造進(jìn)程中工作，并依照定長(zhǎng)信號(hào)別離 切割兩條持續(xù)的鑄鐵棒，實(shí)現(xiàn)對(duì)鑄棒的準(zhǔn)確信長(zhǎng)切割，切割后自動(dòng)返回初始位置, 其切口深度為35m再由壓斷機(jī)進(jìn)行壓斷。整個(gè)切割進(jìn)程都由自動(dòng)操縱實(shí)現(xiàn)。 這次設(shè)計(jì)的要緊工作分為兩大部份，第一部份為切割機(jī)的機(jī)械設(shè)計(jì)，其中要 緊包括砂輪片的選擇、電機(jī)的選擇、砂輪片傳動(dòng)方式的選擇和優(yōu)化、電機(jī)和砂輪 的

45、安裝、各個(gè)氣缸力的計(jì)算及其參數(shù)選擇計(jì)算、滑動(dòng)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)和其他部份和整 體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。最后完成總裝圖、部件圖和零件圖。第二部份為電氣原理及操縱 部份的設(shè)計(jì)，要緊包括氣動(dòng)操縱原理圖的設(shè)計(jì)、電氣原理圖的設(shè)計(jì)、配線圖的設(shè) 計(jì)、操縱柜的設(shè)計(jì)及電路操縱面板的設(shè)計(jì)。 金屬棒切割機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能平安靠得住，操作方即可行，專門好的實(shí)現(xiàn)了 其預(yù)定功能。由PLC操縱的氣動(dòng)隨動(dòng)金屬棒切割機(jī)，由氣缸驅(qū)動(dòng)完成順序切割動(dòng) 作進(jìn)程。這種切割機(jī)具有操縱方便，性能穩(wěn)固，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)劑、修改方便、生 產(chǎn)率高等優(yōu)勢(shì)，具有廣漠的應(yīng)用前景。 在本次設(shè)計(jì)進(jìn)程中，通過自己不懈的盡力和指導(dǎo)教師的悉心指導(dǎo)，各項(xiàng)任務(wù) 都已經(jīng)順利完成并達(dá)到設(shè)計(jì)

46、要求。但由于設(shè)計(jì)者體會(huì)不足，知識(shí)能力有限，在設(shè) 計(jì)進(jìn)程中的錯(cuò)誤和疏漏再所不免，產(chǎn)品在性能方面也可能存在一些不足，欠妥的 地方，敬請(qǐng)列位教師批評(píng)指正。 厲經(jīng)幾個(gè)月時(shí)刻的盡力，我順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的全數(shù)內(nèi)容。通過這次設(shè)計(jì), 我對(duì)并對(duì)本專業(yè)有了較深刻的熟悉和明白得，同時(shí)學(xué)到了更多的關(guān)于機(jī)械方面的 體會(huì)知識(shí)和電氣操縱方面的相關(guān)知識(shí)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)的歸納 和總結(jié)，對(duì)我爾后的學(xué)習(xí)和工作有重要的指導(dǎo)意義和實(shí)踐意義。 固然我之因此順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)要緊因?yàn)橹笇?dǎo)教師的屢不厭煩的教誨。我將 專門感激我的導(dǎo)師，她治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，知識(shí)淵博，體會(huì)豐碩，不但給我悉心指導(dǎo)，還 率領(lǐng)我參觀調(diào)研，使我加倍體會(huì)到了一個(gè)令人尊重的教師對(duì)學(xué)生無微不至的關(guān)切, 也給予了我進(jìn)一步盡力、不斷進(jìn)取的熱情。 請(qǐng)?jiān)S我再次向田教授表示真摯的謝意，感激列位教師批評(píng)斧正。并祝列位教 師軀體健康，工作順利！