《畢業(yè)設(shè)計（論文）-邦迪管定尺滾切機設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《畢業(yè)設(shè)計（論文）-邦迪管定尺滾切機設(shè)計（58頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 . 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 論文題目 邦迪管路定尺滾切機設(shè)計 作者姓名 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師 2017年6月 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 邦迪管路定尺滾切機設(shè)計 全套圖紙加扣 3346389411或3012250582 學(xué)院 ： 機械工程學(xué)院 專業(yè) ： 機械設(shè)計制造及其自動化 姓名 ： 學(xué)號 指導(dǎo)教師 ： 答辯日期 ： 2017年6月 參考文

2、獻 摘 要 邦迪管是一種獨特的管材，大量用作汽車的燃油管、制動管，冰箱的冷凝管等。邦迪管對切削質(zhì)量有很高的要求，但是我國現(xiàn)有的管材切割方式都存在各種不足，無法滿足邦迪管的質(zhì)量要求，因此，需要提出一種新的方案，設(shè)計一種機床來滿足邦迪管的對切削質(zhì)量要求，使邦迪管的切斷面平整無屑，切割長度準確，切割效率高。 本設(shè)計應(yīng)用無屑切割原理，以簡單實用為目標，應(yīng)用電機作為動力源。滾切裝置采用裝配式刀盤，一把刀，兩個刀托的形式進行切割，定位效果好；滾切裝置的進給方式采用的是機械式進給，具體結(jié)構(gòu)是應(yīng)用斜塊實現(xiàn)刀具的徑向進給，易于調(diào)節(jié)，擴大了加工直徑范圍。在原理設(shè)計之后，根據(jù)文獻資料給出的公式，對上述所涉及

3、到的各部分部件進行了選型計算和校核。 本設(shè)計完成的切管機工作效率高，切削質(zhì)量較好，結(jié)構(gòu)簡單實用，易于維護，大大降低了工人的工作強度，對于企業(yè)而言，經(jīng)濟性可行。 關(guān)鍵詞：邦迪管；切管機；無屑；滾切 Abstract Tubes are widely used in the field of machinery, construction, and chemical and so on. With the development of industry, there is an increasing demand for tube in China. Among a variety of

4、tubes, Bundy Tube is a kind of unique one and substantially used as the fuel manifold and brake pipe of a car, as well as the condenser pipe of the refrigerator, and so on. Moreover, Bundy Tube has high requirements for cutting quality, while China's existing methods of tube cutting are all unsatisf

5、actory, and cannot meet the quality requirements of the Bundy Tube. Therefore, new solutions need to be proposed to meet the requirements of the Bundy Tube on cutting quality, so that the cutting edge of the Bundy Tube can be flat and smooth with high accuracy on cutting length and high efficiency o

6、n the overall cutting process. This design applies the principle of chip-free cutting, takes simple and practical as the goal and uses electrical machinery as power source. Rolling and cutting device adopts the fabricated cutter head, which is, cutting in the form of a knife and two knife cares, wh

7、ich can guarantee high accuracy of positioning. In addition, it uses the mechanical feed as the feed mode, and the specific structure is to apply the sloping block so as to achieve the radial feed of the cutting tool, which makes it easy to make adjustment and expand the diameter range of the machin

8、ing. After the principle design, according to the existing formula, this design makes a detailed selection calculation and verification of each unit mentioned above. The tube cutting machine in this design enjoys high work efficiency, and good cutting quality. With simple and practical structure, i

9、t is easy to maintain, and greatly reduce the working strength of the workers. Therefore, it is economic and feasible for enterprises. Keywords: Bundy Tube; tube cutting machine; chip-free; rolling and cutting 目 錄 摘 要 I Abstract II 目 錄 III 第1章 緒 論 1 1.1課題背景及研究的目的和意義 1 1.1.1管材切割方式分類 1

10、 1.1.2邦迪管簡介 3 1.1.3課題目的和意義 4 1.2國內(nèi)外切管機發(fā)展概況 4 1.2.1國外切管機發(fā)展概況 4 1.2.2國內(nèi)切管機發(fā)展概況 5 1.3 課題研究主要內(nèi)容 6 第2章 總體方案設(shè)計 7 2.1技術(shù)要求及設(shè)計目的 7 2.2工藝及功能分析 7 2.3方案設(shè)計及待解決的問題 9 2.4本章小結(jié) 10 第3章 滾切裝置設(shè)計 11 3.1切割原理 11 3.2切割工藝過程及特點 12 3.3滾切裝置方案的確定 13 3.3.1 柔性切割 13 3.3.2 剛性切割 15 3.4滾切裝置工藝參數(shù)計算 17 3.4.1滾切力的計算 17 3

11、.4.2滾切功率的計算 20 3.4.2滾切電動機選型 20 3.4.3皮帶的選型 21 3.4.4軸承的選型和校核 23 3.5滾切裝置二維圖 25 3.6本章小結(jié) 26 第4章 定尺裝置的設(shè)計 27 4.1 定尺原理 27 4.2 定尺裝置方案的確定 29 4.3定尺裝置工藝參數(shù)計算 32 4.3.1滾珠絲杠副的計算 32 4.3.2伺服電機選擇 35 4.4夾緊裝置的方案設(shè)計與計算 37 4.5定尺裝置二維圖 39 4.6 本章小結(jié) 39 第5章 調(diào)直裝置的設(shè)計 41 5.1 調(diào)直原理 41 5.2調(diào)直裝置的方案設(shè)計 43 5.3調(diào)直裝置的計算 44

12、 5.4調(diào)直裝置二維圖 47 5.4本章小結(jié) 47 第6章 48 結(jié) 論 49 參考文獻 50 致 謝 52 - III - 第1章 緒 論 1.1課題背景及研究的目的和意義 1.1.1管材切割方式分類 管材廣泛地被用于機械、建筑、家電、化工等領(lǐng)域，我國每年的鋼管使用量達數(shù)千噸以上，管的切斷量很大，因此管材的加工技術(shù)是每個國家的工業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)之一，其中，對管材的切斷和定尺技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)。 大多數(shù)管材是通過盤成一捆的形式來進行售出，在實際下料時，需要調(diào)直和定尺切斷。切割工藝的水平直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和精度[1]。金屬管的切割方法有很多，傳統(tǒng)方式手工切斷方式無法滿

13、足高效率高質(zhì)量的企業(yè)需求，于是，相應(yīng)配套的用于下料工作的高性能金屬切管機應(yīng)運而生，用于切割各式各樣、各種材料的管材。 表1列出了各種常用的管材切割方式。 表1 常用管材切斷方式 切割分類 切割方法 方法概述 特點 加工對象 手工切割 鋼鋸 采用人力使用鋼鋸或滾刀，以鋼管的相對運動方式切斷鋼管 操作方便，刃口不收縮，但切管很慢、生產(chǎn)效率很低、切口平整度差 小批量、小直徑鋼管 滾刀切管器 操作便捷，切割后斷面平整，但容易出現(xiàn)縮口的現(xiàn)象 機械切割 砂輪切割 用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪片進行切割 生產(chǎn)效率很高、切割刀口位置準確，但刃口有毛刺 φ57以下的管

14、材 便攜式割管機 以刀具與管材的相對運動的 方式切斷 體積小，易于攜帶，便于現(xiàn)場施工 管徑為φ32~φ108的碳鋼管、合金鋼管等 電動套絲機 與滾刀切管器相同 替代人力，效率提高，切割速度很快，切削質(zhì)量高 TQ型電動套絲機實用管徑為150毫米 鋸床 與手工鋼鋸切斷相同 替代人力切斷管材 大批量管材的切斷 熱力切斷 氧氣-乙炔焰切斷 用氧氣-乙炔火焰進行切割 對于不銹鋼管、鋁管、銅材制鋼管的切割不適用 DN100以上的普通鋼管和合金鋼管 等離子切斷 應(yīng)用等離子電弧使得工件刃口處的材料局部熔化 效率高，質(zhì)量好，切口不易氧化 用于氧氣-乙炔焰無法切斷

15、的合金鋼管 在上述管材切割方法中，鋸切割方法對能源和材料產(chǎn)生了大量的浪費，并伴隨著很多鋸屑的產(chǎn)生，定尺精度和切削精度也不夠，還要經(jīng)常對鋸片進行更換，影響了加工效率。在以車削為加工方式時，加工會產(chǎn)生切屑，原材料的成品率低，耗能又費材料。以砂輪切割為加工方法時，砂輪采用高速旋轉(zhuǎn)形式對管材進行切割，切割過程中伴隨著刺耳的噪音和很多的切屑形成，對砂輪片的磨損很大，需要時常更換。 在熱力切割方式中，氣焊切割方式采用金屬在純氧中劇烈燃燒時會生成大量的熱量并且生成熔渣進行管材的切割。這種法會產(chǎn)生大量的煙，刃口質(zhì)量粗糙、對材料浪費率很大。 新的切割方式比如激光切割的方式是利用激光束釋放的能量使管材熔化、

16、蒸發(fā)的原理進行切割，精度很高但是相關(guān)的的激光切割設(shè)備的造價相當貴，同時效率也相對較低。 1.1.2邦迪管簡介 在各種管材中，邦迪管是一種獨特的管材。邦迪管誕生于1920年至1940年的世界汽車工業(yè)大發(fā)展的二十年，各種新技術(shù)和新材料競相誕生。當時很多的汽車制造商在尋求一種用來做汽車的制動管、燃油管的小直徑金屬管。這種管材需要具有一些特殊性能，以滿足汽車制造工藝的需要：它必須像銅管易于彎曲且能夠抗疲勞和耐高壓。 哈里·邦迪先生是美國的工程師，他在生產(chǎn)實踐中發(fā)明了一種新型管材，被稱作邦迪管。與其他管材相比，有其獨特的性能和特點。邦迪焊管又稱銅焊鋼管或雙層卷焊管。它是用高精度鍍銅鋼帶經(jīng)專用軋

17、機卷軋成型后送入還原性氣氛的焊爐中，以雙層管壁360°結(jié)合面上的銅為釬料釬焊而成。形成的管材不但可以提供光滑的連接，而且還抗震、耐腐、高壽命、抗裂性能好、具有高清潔度、高精度，能夠達到極好的使用性能。邦迪管的生產(chǎn)工藝流程見圖1[2]。邦迪管的用途決定了它在加工時切削刃口要平整，切斷長度要準確。 圖1 邦迪管生產(chǎn)流程圖 如圖所示邦迪管的工藝流程，高精度的優(yōu)質(zhì)冷軋低碳鋼帶經(jīng)過開卷機開卷并測厚，使用低碳量的潤滑油，使邦迪管內(nèi)部十分清潔，到達軋機進行軋制成型，用飛剪方法對鋼帶進行剪切，涂黑漆之后送到釬焊爐中進行釬焊，最后經(jīng)檢驗吹凈到達矯直機進行矯直，繼續(xù)檢驗探傷之后盤卷成型。 1.1.3課

18、題目的和意義 切管機是裝備制造業(yè)的工作母機，是實現(xiàn)裝備制造業(yè)現(xiàn)代化的重要標志，它在很大程度上代表著一個國家的科學(xué)水平、創(chuàng)新能力和綜合實力[3]。 在本文上述的切管方式中，如有用鋸切、用車床切斷、電火花切斷、用砂輪切斷、氣焊切斷等等的各種加工方法。然而，這些切割方法都多多少少地存在效率低、刃口質(zhì)量差、人員勞動強度大等的缺點。 綜上所述，為了順應(yīng)當今時代機械工業(yè)的生產(chǎn)的發(fā)展，切管機的切管的過程應(yīng)該達到以下要求： ① 達標，即切斷后的管材的尺寸、粗糙度能夠滿足所需要求； ② 高效，即工人的參與時間少，機械的可以自動進行機械化生產(chǎn)； ③ 節(jié)約，即切削過程盡量少地產(chǎn)生切屑或無切屑、工具磨損程

19、度??； ④ 節(jié)能，即盡量減少切割時對能源的浪費； 在自動化快速發(fā)展的今天，誰可以開發(fā)出自動化程度高，定尺精度高，切削精度、質(zhì)量高的切管機，誰就可以在競爭激烈的市場上占有一席之地，本設(shè)計通過一系列方案提出討論論證，篩選出最高效，質(zhì)量最高的邦迪管切割方式，定尺方式，完成邦迪管路的定尺滾切機設(shè)計，所設(shè)計的切管機與傳統(tǒng)的切管機相比，有如下優(yōu)點：精密切割，切割后邦迪管刃口毛刺很少、表面質(zhì)量很高、全自動化、切割方法簡單、效率高；定尺精度高。 1.2國內(nèi)外切管機發(fā)展概況 1.2.1國外切管機發(fā)展概況 機械工業(yè)的快速發(fā)展使自動化觀念深入人心，在鋼管切斷領(lǐng)域也誕生了自動切管機。市面上有許多種切管機

20、,根據(jù)加工方式的不同，可以分為沖壓剪剪斷式、車刀切斷式、旋刀式、碾壓式還有鋸切式等等[4]。在切管機、紙管機、卷筒式紙分切機領(lǐng)域，日本屬于第一梯隊；韓國、馬來西亞等國家緊隨其后；在歐洲，意大利對包裝機械裝備和相關(guān)設(shè)備的生產(chǎn)線的更新最積極。切管機行業(yè)越來越向著規(guī)范化、組裝化、綜合化、系列化的方向發(fā)展。 國外的切割機械主要向著便攜式和精密數(shù)控切割機械方向發(fā)展，圖2中是美國的艾默生公司設(shè)計生產(chǎn)的電動割管機，能夠快速便捷地切割鋼管等管材。配備快速方便的腳踏液壓泵，切口干凈整齊，無金屬碎屑，結(jié)合輪附件可從事倒坡口作業(yè)[5]3。 圖2 258型電動切管機 另外，國外自動切管機更看重高速加工和高精

21、度加工；全自動切管機被各行業(yè)應(yīng)用，因此切管機被設(shè)計成可以實現(xiàn)多任務(wù)和多軸同時加工的模式；對機械設(shè)備與機器人進行集成，使應(yīng)用范圍更加廣范，運動速度有了大幅提高，多種傳感器配合工作，自動控制，自動反饋；生產(chǎn)過程的檢測技術(shù)也在高速發(fā)展，通過檢測設(shè)備的檢測可以獲得設(shè)備的即時信息，基于設(shè)備的即時信息針對設(shè)備進行調(diào)整?？刂频姆绞揭灿蓡我换呦蚨嘣?，切割機的控制方式越來越簡單快捷，更加智能化[7]；采用最新的機床誤差檢測與補償技術(shù)，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，可以提高大約3倍精度；刀具的生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展十分迅速，新型刀具能夠滿足加工時的平穩(wěn)以及對抗振性能、切削性能的要求[5]7。 1.2.2國內(nèi)切管機發(fā)展概況 當今我

22、國切管機行業(yè)的狀況是擁有量大，但設(shè)備水平落后，低檔設(shè)備多、高檔的設(shè)備少、自動化程度低和效率低。并且我國沒有掌握高檔的切割設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)，需要大量進口數(shù)控切管機設(shè)備，在發(fā)展速度上，落后于韓國、臺灣等國家和地區(qū)[8]。 中國工業(yè)設(shè)計協(xié)會理事長朱燾先生認為，中國切管機業(yè)若要實現(xiàn)升級的目標，一定不能忽視關(guān)鍵一環(huán)——設(shè)計，而中國在工業(yè)設(shè)計方面還是出于人才匱乏的階段?！秶抑虚L期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006～2020年)》中16個重大專項其中一項就包含高端切管機的研發(fā)與制造。 隨著我國經(jīng)濟和科技的不斷發(fā)展，對自動切管機的需求規(guī)模將日漸擴大，近幾年切管機的市場份額上升相當快，成本價格的不斷下降，也不

23、斷被中小企業(yè)所接受，全自動切管機將逐步進入多個市場領(lǐng)域，市場前景十分可觀。 綜上所述，我國擁有的切管機與國產(chǎn)切管機相比，有相當大的差距，因此我國的切管機行業(yè)必須創(chuàng)新改進，實現(xiàn)從根本上的升級改造。 1.3 課題研究主要內(nèi)容 本課題要設(shè)計一臺邦迪管的定尺滾切機，邦迪管的定尺長度和內(nèi)外徑有一定范圍，要有一定的通用性，使用滾切的形式進行管路的切割，必須要有高效且高質(zhì)量的切割效果，實現(xiàn)自動化的邦迪管定長切割。研究的基本內(nèi)容大致有以下幾方面： (1)確定總體方案 廣泛收集現(xiàn)有的無屑切管方案，并進行對比和比較，在此基礎(chǔ)上提出新的方案，并確定最終的方案。 (2)分析無屑切削的原理 對無屑切割的運

24、動進行分析，并進行受力分析，計算出所需的功率參數(shù)和力的參數(shù)，以此來確定無屑切割部件的參數(shù)設(shè)計。 (3)定尺裝置的設(shè)計 針對目前的定尺方式進行分析和對比，比較優(yōu)缺點，并提出較合適的定尺方案。 (4)部件的選型及計算 在確定各部分方案之后，針對方案進行零件的選型和部分部件設(shè)計及其校核，并完成零件圖和總裝圖的繪制。 第2章 總體方案設(shè)計 2.1技術(shù)要求及設(shè)計目的 根據(jù)給出的任務(wù)要求，將切管機的原始技術(shù)要求列出如下表： 表2.1原始技術(shù)要求 調(diào)直最大速度 40米/分 管直徑 Φ3.8～Φ9.8mm 切斷長度 200-2000mm 切斷精度 ±0.5mm。 邦迪

25、管材料 雙層卷焊鋼管，表面鍍銅 邦迪管壁厚 0.71mm 所設(shè)計的自動切管機，要能夠?qū)崿F(xiàn)自動切管，自動送料，繼續(xù)切割循環(huán)工作，并且切割的管材刃口質(zhì)量高，定尺精度高，可以投入批量生產(chǎn)，使自動化水平提升，效率提高，節(jié)約人力成本的目的。 本設(shè)計的切管機主要用于對邦迪管的定長切斷。與其他普通切管機相比，具有自動化程度高、無刃口毛屑、工作可靠、效率高、定尺精確等特點，尤其在汽車和冰箱的制造領(lǐng)域，邦迪管作為制動管和冷凝管的最佳材料，本設(shè)計的機床所參與的工序往往被用作加工的第一序，因此，本機的各方面質(zhì)量決定了后續(xù)工序能否順利進行。 2.2工藝及功能分析 在實際的切削加工過程中，工人首先

26、將邦迪管放入調(diào)直裝置的調(diào)直輥中，由定尺裝置夾緊，定尺裝置推進到定位點，定位裝置推動鋼管進給到定位點，前夾緊裝置夾緊，后夾緊裝置松開，定位裝置復(fù)位；滾切刀進行滾切；滾切刀停止轉(zhuǎn)動，拉斷裝置拉斷。完成一次切斷過程。其中夾緊裝置分為前加緊裝置、中加緊裝置和后加緊裝置。工藝流程如下圖2.1所示。 開始 接料，完成一次切割 固定調(diào)直輥 定尺送料機構(gòu)送料落至定位點 前、中夾緊裝置夾緊 滾切刀滾切 拉斷裝置裝置拉斷 后夾緊裝置復(fù)位 中夾緊裝置復(fù)位 后夾緊裝置夾緊 圖2.1工藝流程圖 根據(jù)邦迪管切斷的工藝分析，可以得到所設(shè)計的機床要實現(xiàn)的如下功能： （1）調(diào)直功能

27、。邦迪管進料時是盤裝放在進料盤上的，切斷第一步即是調(diào)直，要有一個可以有效調(diào)直管材的調(diào)直裝置來進行調(diào)直，礙于空間布局，調(diào)直部件不能過于龐大。 （2）定尺功能。設(shè)計伺服系統(tǒng)，定尺的實現(xiàn)通過與送料機構(gòu)結(jié)合的方式進行，并與滾切機構(gòu)進行設(shè)定，滾切的時機與定尺送料時機相吻合，達到定尺切割的效果，保證尺寸精度。 （3）滾切功能。對滾切刀頭進行設(shè)計，要實現(xiàn)無屑切割的主運動以及進給運動，要能夠?qū)崿F(xiàn)準確的運動模式，切管時的進給，滾切后的退出。 (4)其他功能。其他功能主要有夾緊功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對邦迪管的有效夾緊；送料功能要可以實現(xiàn)尺寸的準確定長等。 2.3方案設(shè)計及待解決的問題 根據(jù)功能分析，可以得到

28、為了實現(xiàn)的所需功能所設(shè)計的機床的要設(shè)計的幾大部分裝置，并根據(jù)以上進行的工藝分析，按照工藝流程對所要設(shè)計的幾大裝置的布置方式如圖2.2所示。 圖2.2 主要裝置布置簡圖 確定了實現(xiàn)所需功能的部件之后，需要具體地對主要部件進行設(shè)計，需要主要解決以下問題： （1）調(diào)直裝置：需要參考相關(guān)文獻并結(jié)合所提供邦迪管的尺寸，確定什么樣的調(diào)直輥適合邦迪管的調(diào)直；多大的調(diào)直輥可以完成邦迪管的調(diào)直；多大的調(diào)直力可以完成邦迪管的調(diào)直；如何調(diào)整調(diào)直輥調(diào)直間隙的量，以滿足不同的管徑的邦迪管的調(diào)直。 （2)定尺裝置：如何進行機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計使得定尺裝置與送料機構(gòu)結(jié)合；如何實現(xiàn)管材的定尺；采用什么樣的反饋方

29、式；各種反饋方式有哪些區(qū)別。 （3)滾切裝置：對滾切刀頭進行怎樣的設(shè)計可以實現(xiàn)切削主運動、進給運動和輔助運動；有幾種切割、進給方案；如何簡便地設(shè)計切割頭可以產(chǎn)生無屑剪切的效果；如何合理地設(shè)計結(jié)構(gòu)實現(xiàn)準確的運動模式，切管時的進給，滾切后的退出。以上都需要進行相關(guān)的原理論證和結(jié)構(gòu)設(shè)計。 （4）輔助裝置：主要是夾緊裝置，采用什么形式的夾緊裝置可以有效夾緊邦迪管并不產(chǎn)生壓潰的效果；施加多大的力可以實現(xiàn)夾緊的效果；夾緊力源如何選擇以及選擇的理由。 為了得到最終的合理方案,對提出的各種方案進行原理的分析研究。完成的工作主要是切管機中的切管機的滾切部件設(shè)計,定尺送料裝置和矯直輥部分的設(shè)計。包括 方案

30、的原理分析，總體的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，關(guān)鍵部件的選型與校核，電動機的選型，最后總裝配圖和部件圖的繪制，以及零件圖的繪制。 2.4本章小結(jié) 本章首先列出原始的技術(shù)要求，根據(jù)技術(shù)要求進行功能和工藝分析，在了解了加工過程之后，根據(jù)加工過程中要求的功能，對切管機進行了所需裝置進行了分析，并在工藝流程的基礎(chǔ)上，對各部分裝置的空間位置和加工順序進行了總體設(shè)計及分析，最后列出了之后要解決的問題和需要進行的任務(wù)，為接下來的章節(jié)進行一個總體的概述。 第3章 滾切裝置設(shè)計 3.1切割原理 在傳統(tǒng)的利用車床切斷工件的過程中，三爪卡盤夾緊工件并帶動工件旋轉(zhuǎn)，車刀從工件的徑向

31、進給，以此來切割工件。但是此種方法有較大弊端，由于管材較長，在車床上切割時會產(chǎn)生很大幅度的跳動，并且車刀在徑向進給過程中，由于管壁較薄，會使管材彎曲，而且在普通車床上批量加工管件的成本也很高[8]，因此，采用車床對管材進行加工的方案不可取的。因此，要仿照車床的工作原理來完成鋼管的切斷加工，只能是使管子固定不動，刀具繞鋼管轉(zhuǎn)動而進行的切割[9]。 由于對邦迪管有切削質(zhì)量的高要求，因此邦迪管的切割采用的是無屑切割。無屑切割是一種冷加工，即采用旋轉(zhuǎn)刀片對管材進行冷加工使得管材發(fā)生塑形變形，管材產(chǎn)生材料的流動，以此達到無屑的目的。 在眾多不同形式的切管機中，以刀旋式為切割方式的切管機刃口質(zhì)量很好，

32、切口斷面粗糙度低，適用于一些對工件表面，在這些需要大批量精密切割鋼管的場合, 其他切管機因為切口有毛刺、飛邊、切屑多等問題而無法達到要求[10]。 1.滾切刀 2.管材 圖3.1行星式滾切示意圖 刀旋式切管機的切割原理是利用的是刀片環(huán)繞管材的行星式切割方式(如圖3.1所示)。行星式切管方式采用的管材夾緊不動、刀具在管材截面上旋轉(zhuǎn)的切割的方式。這里采用的無屑切削運動有以下三種運動： （1)主運動:刀片環(huán)繞邦迪管進行切割，刀片的旋轉(zhuǎn)軸線是邦迪管的中心軸線; (2)進給運動:刀片向著邦迪管的徑向移動，切入邦迪管后實現(xiàn)切割; (

33、3)輔助運動:對邦迪管的夾緊，邦迪管的送料運動等等。 采用三把刀同時切削，具備自動定心的作用，又可提高切削效率，使管材保持幾何精度。 3.2切割工藝過程及特點 在加工過程中，切削的過程大致為：刀片圍繞著管材進行行星式旋轉(zhuǎn)，管材被夾緊裝置夾緊不動，此為主運動，之后刀片在進給裝置的作用下產(chǎn)生徑向進給運動，此時刀片與管壁之間會產(chǎn)生摩擦力，在摩擦力的作用下進行刀片會進行自轉(zhuǎn)，此時刀片在圍繞著管材公轉(zhuǎn)的同時，自身也會有轉(zhuǎn)動，刀片開始切入管材，當達到管材材料的屈服極限之后產(chǎn)生塑形變形和流動，刀片旋轉(zhuǎn)若干周之后，管材被刀片逐漸切薄，最終在加緊裝置的輔助拉斷作用下切斷。 實際操作中，三把刀具的旋轉(zhuǎn)

34、對于切割是最有利的，效率高而且自帶定心準確的特性，但是在實際操作中，三個刀片或者兩個刀片不可能安裝的時候保證刀刃在同一條直線上，如果三個刀片在安裝時刀刃放置的位置不在同一垂直線上，所帶來的后果就是使得管材表面有多道切痕，最后管材則是以粗糙的方式切薄，最后拉斷時，兩段管材將從多出切痕斷開，使得刃口質(zhì)量變得很差，刃口會有很多毛屑，影響加工質(zhì)量，若要繼續(xù)加工，則需要增加清毛屑的工序，費時費力，還會污染環(huán)境，并有一定的安全隱患。因此，只能使用一把刀具進行加工，而用一把刀具進行加工時，所帶來的另一個問題就是無法定心準確，產(chǎn)生割偏的現(xiàn)象。因此，我設(shè)計的方法是，采用兩個刀托代替兩把刀具（見圖3.2），雖然切

35、削效率有所下降，但是換來的是切削質(zhì)量的提高，兩把刀托的作用不但起到了支起管材的作用，而且可以支持剩下的一把刀具定心準確，兩相比較，效率也有所提高。 圖3.2 改進刀托示意圖 采用上述的切割方式有以下幾個特點： （1）材料的利用率很高。因為采用了冷加工的方式，無切屑產(chǎn)生，材料可以得到充分的利用，比傳統(tǒng)的有屑切割材料的有效利用率高出20％。 （2）斷口的形狀容易控制。由于幾乎是一次切斷成型，斷口形狀由刀片的刃口形狀決定，因此斷口的形狀容易控制。 （3）精度很高。采用機械式進給，切斷時，落刀快速，并不發(fā)生回復(fù)現(xiàn)象，在提高了定尺精度的同時也提高了產(chǎn)品的形狀精度。 （4）經(jīng)濟型好

36、。采用直接采購的內(nèi)裝軸承刀片，由于切割時每次進給量不大，不容易崩刃，而且市場供給量大，刀具便宜。 3.3滾切裝置方案的確定 在關(guān)于滾切裝置的方案設(shè)計中，根據(jù)進給方式的不同，大致可以分為柔性切割和剛性切割，柔性進給是利用彈簧或者慣性進行回復(fù)，利用配重塊進行進給，由于進給的形式是依靠滾切裝置的慣性，并不是依靠機械式的結(jié)構(gòu)，故稱之為柔性進給；而剛性進給則相反，依靠的是機械結(jié)構(gòu)的特點，在空間上實現(xiàn)徑向進給。 3.3.1 柔性切割 方案一：方案一是利用的彈簧作為回復(fù)裝置，工作時，刀盤1高速回轉(zhuǎn)，配重塊2與一同連接在擺桿3的刀片7繞著銷軸8旋轉(zhuǎn)，配重塊2由于離心力的原因，向刀盤外甩出，調(diào)整配重

37、塊的質(zhì)量就可以得到不同的進給量，刀片2在配重塊的帶動下能夠?qū)崿F(xiàn)徑向進給，以此來切割管材，限位銷4和5起的是限位作用，彈簧9起的是復(fù)位作用（見圖3.3）。 1.刀盤 2.配重塊 3.連桿 4.上限位銷 5.下限位銷 6.固定螺母 7.刀片 8.銷軸 9.彈簧簧 圖3.3 方案一柔性進給結(jié)構(gòu)原理圖 方案二：方案二同樣是利用慣性進行進給，切割刀頭3高速旋轉(zhuǎn)，帶動配重塊向外甩，利用中間的杠桿2將向下的運動形式傳遞給安裝在杠桿另一端的配刀塊上的刀片4上，刀片4向下進給，實現(xiàn)徑向運動，以此來切割管材。同樣的，通過調(diào)整配重塊的質(zhì)量大小，再利用配重塊的慣性實現(xiàn)進給量的調(diào)整。（見

38、圖3.4） 1.配重塊 2.連桿 3.切割刀頭 4.刀片 5.管材 圖3.4方案二柔性進給結(jié)構(gòu)原理圖 下面針對柔性切割進行分析。 優(yōu)點： （1）無額外動力。柔性進給采用慣性作為動力，利用杠桿原理運動形式傳遞給刀片，不需要添加額外的動力實現(xiàn)徑向進給； （2）切割過程中利用回彈裝置可以保護刀片； （3）由于回彈的特性，可以切割非園截面； （4）結(jié)構(gòu)簡單經(jīng)濟性好。 （5）利用配重塊的質(zhì)量即可調(diào)整進給量的大小，簡單方便。 缺點： （1）進給壓力不穩(wěn)。由于采用的是柔性切割，會有一定的回復(fù)彈力，在壓下過程中進給壓力不穩(wěn)定，難以實現(xiàn)有效的進給壓力，限位銷容易損壞，容易產(chǎn)生

39、飛邊毛刺。 （2）進給量無法準確設(shè)定。進給量的調(diào)節(jié)是通過配重塊的質(zhì)量大小進行彈性調(diào)節(jié)，由于進給量的大小與多種因素有關(guān)，無法準確衡量進給量的大小，對于需要調(diào)節(jié)管材直徑的加工時會帶來是否切斷的問題。 （3）管材質(zhì)量可能無法保證。在方案二中，刀頭部分又組成了一個杠桿，在徑向進給過程中，刀片無法保持垂直，進而對管材的切割產(chǎn)生了斜向切割的可能，因此會使管材的切割質(zhì)量無法保證。 3.3.2 剛性切割 方案三采用剛性切割，推力軸承座1靜止，推力軸承座2轉(zhuǎn)動，帶動刀片4和刀托5高速旋轉(zhuǎn)，在管材到達指定位置后，推力軸承座1向右軸向運動，推動推力軸承座2軸向進給，進而帶動連接在推力軸承上的斜塊，斜塊中

40、的滾輪向下運動，滾輪與刀片和刀托相連接，在一系列的運動聯(lián)系下，刀片向下進給，實現(xiàn)進給運動，刀片將管材進行切割。  1. 推力軸承座1 2.推力軸承座2 3.斜進給塊 4.刀片 5.刀托 6.管材 圖3.5 剛性進給結(jié)構(gòu)原理圖 下面對該方案進行分析討論。 優(yōu)點： （1）軸向進給和高速旋轉(zhuǎn)兩個運動是相互獨立的，互不干擾，分別有各自的動力源，在上料的過程中，高速旋轉(zhuǎn)運動可以不停止，保證了管材滾切加工的連續(xù)不停止，生產(chǎn)效率得到了很大的提升； （2）一把刀片和兩個刀托成三角形布置，定心性很好，在高速旋轉(zhuǎn)的過程中，動平衡的控制也得到了相應(yīng)的保證； （3）采用了機械

41、結(jié)構(gòu)的剛性進給，進給過程中相對于柔性進給靈敏度很高，壓下力穩(wěn)定，保證了切割過程的平穩(wěn)進行； （4）軸向進給所采用的斜塊角度可以調(diào)節(jié)，能得到不同的進給量，進給量可以調(diào)節(jié)，對于加工范圍有所擴大。 缺點： （1） 實際實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)會相當復(fù)雜，存在帶輪傳動和氣動傳動兩個力源； （2）對加工精度的要求比較高，尺寸精度達不到則容易出現(xiàn)廢品； （3）限于空間，對結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求比較高，要求不能占用過大空間，而且要實現(xiàn)相應(yīng)的功能。 經(jīng)過以上綜合分析比較，采用剛性進給的方案。  3.4滾切裝置工藝參數(shù)計算 3.4.1滾切力的計算 管直徑Φ3.8～Φ9.8mm，切斷長度200-2000mm，

42、切斷精度±0.5mm，管材壁厚S為0.5mm-1.25mm，定長下料長度l為10mm，滾切精度為±0.5mm，設(shè)滾切余量為0.05mm，邦迪管的壁厚為0.71mm，即需要一次14刀來把邦迪管切斷，按鋼管在5s內(nèi)被切斷計算分析。 在加工過程中，滾切力決定了滾切的難度大小，所需要的功率的大小，滾切力還會影響刀片的材料的選擇。刀片對管材的力的關(guān)系如圖3.6所示，刀刃形狀有雙側(cè)刀和單側(cè)刀之分，在實際計算時，兩者是一樣的，在這里我們選擇單側(cè)刀刃做分析。加工過程中產(chǎn)生的滾切力我們認為是，與其等大反向的阻力所平衡。 在滾切過程中，滾切力主要有以下的力組成:切入管材的力，我們稱其為切入力，即圖2.2中的F

43、r和Ft；將管材材料分離的沿邦迪管軸向方向的力，即圖2.2中的Fa；管材與刀片產(chǎn)生的法向壓力Fn；Fn附帶產(chǎn)生的刀片于管材的摩擦力。 鋼管材料的實際受力情況應(yīng)該如圖3.6所示，但是為了簡化計算，將分散力簡化成集中力進行計算，即圖c的形式。當?shù)镀那腥牍懿臅r，使管材變形的力是最大的力，要大于摩擦力和軸向力，刀片切入管材，使得管材的材料產(chǎn)生了流動，進而產(chǎn)生塑性變形，使得管材材料沿著刀片的兩側(cè)流動，產(chǎn)生軸向的分離，刀片與鋼管材料之間會形成正壓力Fn，F(xiàn)n由于邦迪管與刀片的相對運動產(chǎn)生的摩擦力Fx，刀片進行自轉(zhuǎn)依靠的就是這里的摩擦力。 在滾切的過程中，如圖3.6所示，刀片和邦迪管材料之間存在接觸的

44、部分為AB，刀片在管材上有壓力F，壓力F是一種分布載荷，如圖3.6所示。為方便分析，將分布載荷簡化為集中力，取C點為受力點。 以下是對滾切過程中力的具體推導(dǎo)和功率的計算。 圖3.6 滾切力分析圖 Z——滾切余量，0.05mm/r,即2mm/s； 刀片對邦迪管的剪切力的公式： 式中：——鋼管所受到的剪切應(yīng)力，單位為MPa； F——鋼管所受到的徑向載荷，單位為N； ——剪切面面積，單位為mm， ——鋼管抗剪強度，單位為MPa 代入數(shù)據(jù)得到邦迪管要承受21.495N的剪切力 刀片對邦迪管擠壓力的公式： 式中：——鋼管所

45、受到的擠壓應(yīng)力，單位為MPa； ——擠壓面面積，單位為mm ——邦迪管的抗壓強度，單位為MPa 代入數(shù)據(jù)得到邦迪管要承受18.94N的擠壓力。 取安全系數(shù)S=2，將工件受到刀刃所施加的徑向壓力放大為43N。 如圖3.6所示，邦迪管材料的順利分離的條件是刀片對邦迪管的軸向分離的力大于邦迪管的相應(yīng)的強度，即抗拉和抗剪強度?？芍狥r=F=43N。由幾何得的公式為： 式中：——刀片斜角，30°。 代入數(shù)據(jù)得到Fn=220.83N。 邦迪管與刀片的摩擦接觸面積利用inventor軟件分析得出為2.245mm2。假設(shè)摩擦面積S為兩倍接觸楔面面積，S=2.245×2=4.49 m

46、m2。 圖3.7 摩擦面積示意圖 刀片對邦迪管的滾切過程中，需要客服的摩擦力Fx計算如下： Fx=Fn×μ （2.4） =220.8.896×0.15 =33.43N 式中：Fx——滾切刀片和邦迪管之間的摩擦力，單位N； Fn——滾切刀片和邦迪管之間的正壓力，單位N； μ——滾切刀片和邦迪管之間的摩擦系數(shù)，0.15。 3.4.2滾切功率的計算 式中：P——刀片的切削功率，單位kw； v——切削速度，單位m/s； 3.4.2滾切電動機選型 由上一小節(jié)的推導(dǎo)得到的切削功率=105W。 傳動裝置

47、的總效率是各部分部件的效率的乘積，即 其中：、、...分別為每一傳動副（帶、齒輪）、每對軸承的效率。 取帶傳動效率，軸承的效率，因此總傳動效率為 0.72即為初估的主要的切削運動的效率是 電動機要進行輸出的功率是 切削時滾切刀頭的轉(zhuǎn)速是1200r/min，選擇電動機空載時的的同步轉(zhuǎn)速為 同步轉(zhuǎn)速n=60f/P， 式中：f——電源頻率； P——電機的極對數(shù)（P=1、2、3、……）。 根據(jù)和，由JB3074-82標準選用電動機型號為Y2-80M1-4，其額定功率，滿載轉(zhuǎn)速,額定轉(zhuǎn)矩2.3N/mm。 表3.1 Y2-80M1-4的

48、主要性能 型號 額定功率 滿 載 時 轉(zhuǎn)速r/min 電流 A 效率 % 功率因素 Y2-80M1-4 0.55 1380 2.05 75 0.75 6.0 2.3 2.3 3.4.3皮帶的選型 帶傳動的傳動形式也非常豐富，帶傳動的類型有交叉?zhèn)鲃?、有開口傳動、半交叉?zhèn)鲃雍蛷埦o輪傳動等。本次設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，開口傳動即可滿足傳動要求，所以選擇開口傳動。下面進行設(shè)計計算。 a.選擇普通V帶型號 由表5-4查得載荷變化小時的工況系數(shù)KA=1.3 求得設(shè)計功率為： Pd=KAP =1.3×1.5 =1.95KW 根據(jù)以上數(shù)據(jù)

49、查表選型選取B型V帶型號 b.確定帶輪基準直徑 查找相關(guān)文獻和帶輪直徑選型圖，可以選取帶輪的直徑為 dd1=160mm dd2=idd1 =1.25×160=200mm 選取標準值系列的dd2=200mm c.V帶帶速的確定 V=πddn60×1000 =π×160×120060×1000 =10m/s d.帶長、兩軸間距和包角的確定 帶長的估算公式為： 0.7dd1+dd2≤a0<2dd1+dd2 0.7160+200≤a0<2(160+200) 根據(jù)上式初步確定兩軸間距a0=365mm 根據(jù)帶長計算公式： Ld0=2a0+π2dd1

50、+dd2+dd2-dd124a0 =2×365+π2160+200+(200-160)24×365 =1296mm 由普通V帶基準長度表5-3，選擇帶的基準長度Ld=1400mm 根據(jù)軸間距計算公式： a≈a0+Ld-Ld02 =365+1400-12962 =417mm 由于

51、結(jié)構(gòu)需要，取兩軸間距a=420mm 驗算小帶輪的包角： α1=180°-dd2-dd1a×57.3°=174.5°>120° e.計算所需V帶的根數(shù) 由單根V帶的許用功率表5-7查，P0=4.56KW,由單根V帶所能傳遞的轉(zhuǎn)矩的修正值表5-8得知?T=2.9,由傳遞功率增量計算公式： ? P0=0.0001?Tn1 =0.0001×2.9×2400 =0.696KW 由包角修正系數(shù)表5-9得知Kα=0.98,由帶長修正系數(shù)表5-10得知KL=0.90 由帶根數(shù)計算公式： z=Pd（P0+?P0）KαKL=1.954.56+0.696×0.98×0.

52、90=0.8根 取z=1根 f.張緊力的計算 B型V帶單位長度質(zhì)量q=0.17kg/m，根據(jù)張緊力計算公式： F0=500Pdvz2.5Kα-1+qv2 =500×1.9520×12.50.98-1+0.17×202 =696.6N f.作用在軸上的壓力的計算 根據(jù)作用在軸上壓力的公式： Fr=2zF0sinα12 =2×1×696.6×sin174.5°2

53、 =1391.6N g.帶輪的結(jié)構(gòu) 帶輪結(jié)構(gòu)采用孔板式結(jié)構(gòu)。 3.4.4軸承的選型和校核 3.4.4.1軸承的選型 在滾切裝置當中，大部分部件承受的是徑向載荷，軸向載荷很小或沒有，速度很高，因此采用深溝球軸承，深溝球軸承對徑向載荷的承載效果比較好，對于軸向載荷也可以在一定范圍內(nèi)承受，摩擦力小，轉(zhuǎn)速范圍高，結(jié)構(gòu)簡單易于維護，價格便宜，經(jīng)濟性好。因此采用深溝球軸承。滾切裝置最重要的是徑向運動的實現(xiàn)，在前面方案設(shè)計中，采用的是推力球軸承帶動斜塊實現(xiàn)徑向進給

54、，推力軸承適用于速度不太高的場合，且只能承受軸向載荷，在推力軸承中，有單向推力球軸承和單向推力滾子軸承之分，相對于球軸承來說，滾子軸承承受的力更大，但是相應(yīng)的所能適應(yīng)的轉(zhuǎn)速范圍更低，更適用于低速重載，因此這里選擇單向推力球軸承。經(jīng)過查找相關(guān)文獻，得到了內(nèi)徑120mm的推力軸承極限轉(zhuǎn)速為1400r/min，滿足切削速度1200r/min的要求。 3.4.4.2軸承的壽命計算 （1）滾動軸承的壽命計算 軸承預(yù)期壽命： a.求軸承受到的徑向載荷FN 由皮帶計算部分可知，軸承所受徑向力為1391.6N，加上軸承承受的其他部件的重力，可得到FN為： FN=1450N 不存在軸向力

55、 b.求軸承當量動載荷P1和P2 X=0.56 軸承運轉(zhuǎn)是有輕度沖擊的運轉(zhuǎn)，按照課本表11-7，fp=1.2~1.5,取fp=1.4.則 p1=fpXFr1=1.4×0.56×1450=1136.8N p2=fpXFr2=1.4×0.56×1450=1136.8N c.驗算軸承壽命 因為P1= P2，所以按軸承的受力大小驗算 LN=10660×n1CP1Z=10660×1200162001136.83=40192h>Lh 故支承端蓋上的兩個承均滿足要求。 （2）推力軸承的壽命計算 預(yù)期壽命： 根據(jù)推力軸承的受力特性，由參考文獻的公式可以得到： 基本額定動載

56、荷：Ca=fcZ23DW1.8=412kN 基本額定靜載荷為：Coa=130kN 軸向當量動載荷,經(jīng)查找文獻得，Pa=Fa=17.5kN 帶入壽命計算公式： LN=10660×n1CP1Z=10660×120041217.53=181236h>Lh 靜載荷驗算：查找有關(guān)文獻得知，推力軸承當量靜載荷為軸向力Fa,即P0=17.5kN,遠小于基本額定靜載荷Coa=130kN 3.5滾切裝置二維圖 3.6本章小結(jié) 本章從無屑切割原理出發(fā)，討論了無屑切割的運動分類，工藝特點，并在此基礎(chǔ)上通過查找相關(guān)資料，將無屑切割運動根據(jù)進給方式的不同分為剛性切割和柔性切割，并討論了兩類方案的不同

57、之處；綜合了各種方案之后，提出了自己的方案，即利用推力軸承帶動斜塊的方式實現(xiàn)徑向進給；將方案具體化到了零件上，對滾切裝置中所用到的關(guān)鍵的零件進行了選型和校核。 第4章 定尺裝置的設(shè)計 4.1 定尺原理 定尺，是確定尺寸的簡稱，對于邦迪管切割而言，長度是邦迪管的一個重要的外形尺寸，因而定位精度在鋼管切割時的重要性是顯而易見的[11]。從理論層面講，定尺的方式有兩種，一種是基于機械的定尺，另一種是利用伺服系統(tǒng)的定尺方式。 （1）機械定尺方式， 對于機械定尺方式，是利用調(diào)整夾緊液壓缸與限位擋塊的距離來進行定尺的方式。如圖4.1所示，夾緊液壓缸夾緊管材之后進料液壓缸推動加緊液壓缸進行進料，當

58、夾緊液壓缸上的裝置觸碰到限位擋塊時，PLC伺服系統(tǒng)處理信號之后使得液壓缸帶動鋸片向下移動開始切斷運動。切割完畢之后，加緊液壓缸將管材放松，回到起點，在下一次切割開始后，重復(fù)上述過程。 圖4.1機械定尺方式原理圖 機械定尺方式的優(yōu)點是顯而易見的，即采用幾個限位開關(guān)作為信號源反饋以確定管材的位置，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，比較適合大批大量生產(chǎn)，但是機械定尺方式的致命的問題就是沖擊的問題，夾緊液壓缸上所在的移動裝置與限位擋塊之間沒有緩沖，到達限定位置時產(chǎn)生剛性沖擊，會使邦迪管的定尺精度下降，并且調(diào)整方式也很不方便，對于需要各種尺寸長度的邦迪管加工而言，每次都需要調(diào)整移動裝置到限位擋塊的距離，一定程度

59、上限制了加工效率。 （2）利用伺服系統(tǒng)的定尺方式 第二種方式是基于伺服系統(tǒng)的定尺方式，采用步進電機或者伺服電機，通過編碼器或者光柵進行反饋。針對反饋方式的不同，可以分為開環(huán)，半閉環(huán)和閉環(huán)三種控制方式，對于開環(huán)系統(tǒng)，僅有步進電機作為驅(qū)動力源，步進電機按照控制系統(tǒng)的指令進行送料，是否送到指定位置無法得知，步進電機受各種元氣件的加工精度影響，還有機床的震動等外部因素，會出現(xiàn)失步的現(xiàn)象[12-14]；半閉環(huán)是采用編碼器與步進電機的方式，編碼器將步進電機的轉(zhuǎn)動角度傳給PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)將編碼器的數(shù)據(jù)進行對比，對步進電機進行控制，半閉環(huán)可消除一定的步進電機失步的現(xiàn)象。但對控制回路外的影

60、響因素，如由傳動裝置的磨損、變形等引起的定位精度降低則無法消除[5]6；全閉環(huán)控制是利用一個距離測量裝置，譬如光柵尺，以光柵尺測量夾緊液壓缸的位移，并以之作為位置環(huán)反饋量控制電機，這種方式稱為全閉環(huán)控制[15]。全閉環(huán)控制精度最高，檢測原件本身的是否出現(xiàn)偏差決定了它的測量誤差的大小，以及安裝過程中是否有傾斜等，全閉環(huán)控制彌補了半閉環(huán)控制過程中的誤差，但高成本的弊端限制了它的應(yīng)用，精度高帶來的另一個問題就是維護很麻煩。 圖4.2定尺方式原理圖 如圖4.2是利用伺服系統(tǒng)的定尺方式原理圖，如圖所示，步進電機使絲杠旋轉(zhuǎn)進給，裝在絲杠上有一個移動平臺，移動平臺上裝有夾緊液壓缸，夾緊液壓缸將鋼材夾

61、緊，移動平臺在絲杠的帶動下進料，整個裝置裝有編碼器或者光柵作為反饋，控制系統(tǒng)控制絲杠螺母副轉(zhuǎn)的圈數(shù)，旋轉(zhuǎn)指定的圈數(shù)之后，電機停止轉(zhuǎn)動，同時，進給液壓缸實現(xiàn)徑向進給，帶動刀片切斷邦迪管。 除了以上介紹的兩種通用的定尺原理，具體而言現(xiàn)在常見的定尺方式是采用定尺小車的方式，定尺小車移動至指定的距離點上，通過一系列的機械結(jié)構(gòu)，定尺機構(gòu)上的擋料裝置頂在管材的頭部，從而進行切割，大部分采用定尺裝置移動的機械裝置應(yīng)用的都是將動料的頭部頂住再進行切割，區(qū)別只在于采用的測量距離裝置不同，有才有螺旋式進給，絲杠螺母傳動，液壓缸傳動等等。但是上述所采用的定尺機構(gòu)對于邦迪管的定尺切割是不適用的，雖然這些機械裝置結(jié)構(gòu)

62、比較容易維護、故障率低。但是也存在著在擋管材時施加的力不穩(wěn)定，由于邦迪管直徑比較細，管壁較薄，在擋板的沖擊下極易彎折。經(jīng)過一段時間的工作后，會影響到定尺裝置的定尺精度[16]。因此傳統(tǒng)的對于大直徑管材的定尺方式不適用于邦迪管的定尺，需要另尋他法。 4.2 定尺裝置方案的確定 下面分別闡述不同方案的優(yōu)劣。 （1）方案一： 方案一如圖4.3所示，是由測長輪和牽引輪組成，中間連接的摩擦力很大的皮帶，利于送料的進行，皮帶的質(zhì)地較軟，防止劃傷管材的表面。電機開啟后，牽引輪帶動皮帶轉(zhuǎn)動，摩擦力帶動邦迪管進行進料，向前送料，經(jīng)過測長輪時，測長輪與管材同步旋轉(zhuǎn)，測長輪的支撐軸連接編碼器，編碼器可以發(fā)射

63、脈沖給控制系統(tǒng)[17]，已知編碼器每轉(zhuǎn)發(fā)射的脈沖數(shù)，測長輪的直徑也是已知的，因此，可以利用脈沖數(shù)來間接測量測長輪的轉(zhuǎn)動圈數(shù)，由于測長輪和管材是同步前進的，因此，測長輪的旋轉(zhuǎn)就可以直接作為管材的前進的長度，以此就確定了管材前進的長度。 圖4.3 方案一定尺原理圖 方案一的優(yōu)點： 1）結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟性好，依靠測長輪的轉(zhuǎn)動就可以測出管材的位移，當?shù)竭_預(yù)設(shè)的長度時，可以依靠夾緊來使得管材停止； 2）節(jié)約空間，不需要像機械定尺那樣的長距離反復(fù)測距； 3）送料與定尺相結(jié)合，一體程度比較高； 4）采用半閉環(huán)控制，采取控制系統(tǒng)和編碼器的組合方式，使得調(diào)整定尺長度十分方便。 5)采用比較柔和的

64、進料方式，對管材的保護效果好，停止時還會有一定的緩沖。 當然，方案一的缺點也是顯而易見的： 1）對壓下力的調(diào)節(jié)要求比較高，壓下力小，則起不到送料的作用；壓下力過大，則會使得邦迪管壓彎； 2）由于是使用摩擦力進行進給，滾動摩擦是最好的進料方式，然而實際過程中無法做到真正的滾動摩擦，大多數(shù)是滑動摩擦，滑動摩擦無法保證管材與測長輪的同步進料，則定尺的精度下降很大。 3）定尺停止時，由于是皮帶傳動，會有摩擦力的影響，有一段緩沖位移，即是測長輪立即停止，在摩擦力的帶動下，管材會有一段慣性位移，使得定尺長度出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致出現(xiàn)殘次品。 （2）方案二 方案二是采用基于伺服系統(tǒng)的定尺方式，如圖4

65、.4所示，A是滾珠絲杠帶動的移動平臺，移動平臺上裝有氣缸，B為夾緊氣缸,C為拉斷氣缸，在切割的最后一步，C起到拉斷的作用，在送料過程中，B,C先松開，移動平臺夾緊管材向切割刀頭方向進給，到達指定位置后，B,C夾緊，A松開并回復(fù)原始位置等待下次送料，此時切割刀頭進行切割，切割刀頭切割完畢之后，C有向外拉斷的動作，結(jié)束一次切割，下次切割開始時，重復(fù)以上的動作。 方案二采用的是伺服電機加編碼器作為半閉環(huán)控制，相對于開環(huán)控制有更好的定尺精度，但是又沒有全閉環(huán)控制的高昂價格經(jīng)濟性好，又達到了目的。在伺服系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，為使得移動平臺的行程調(diào)節(jié)更加方便，增加限位擋塊作為保險裝置，作為在測控系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤時，

66、作為保險措施對移動平臺進行保護。 圖4.4 方案二定尺方式原理圖 方案二的優(yōu)點： 1）采用的是基于伺服系統(tǒng)的定尺方式，定位準確，且有半閉環(huán)系統(tǒng)的反饋，減少了失步現(xiàn)象； 2）采用氣缸夾緊的方式，避免了液壓缸的漏油污染的可能性，并且氣缸相對于液壓缸來說，氣罐比液壓站在空間上占地較?。? 3）有限位擋塊的保險措施，使得定尺精度進一步提高。 4）滾珠絲杠的精確度很高，避免了伺服電機由于軸向間隙的存在而使得測量失差； 5）定尺系統(tǒng)均為標準件，市面上很常見，對于維護來說很簡單，大批采購，不用專門定制，在一定程度上來說也使得成本下降，經(jīng)濟性好。 方案二的缺點： 1）相對于機械式定尺來說，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，比機械式的定尺方式可靠性上有所差別； 2)對控制系統(tǒng)的設(shè)定的要求比較高，不但要設(shè)定好定尺的距離問題，還需要設(shè)定好多個氣缸的夾緊時機以及切割刀頭的啟動時機； 3）采用了長距離的階段性進料方式，空間占用比較大， 4）在有長段的邦迪管切割要求時，來回往復(fù)的進料可能會使定尺精度上有所偏差。 圖4.5 方案三定尺方式原理圖 圖4.5是方案三的原理圖，與方案二的區(qū)別在于采用的是伺服