花崗巖石板樣料切割系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計

33頁 9000字?jǐn)?shù)+論文說明書+8張CAD圖紙【詳情如下】

傳動裝置裝配圖.dwg

套.dwg

導(dǎo)桿.dwg

機(jī)架.dwg

滾輪.dwg

滾輪軸.dwg

移動小車.dwg

花崗巖石板樣料切割系統(tǒng)總裝圖.dwg

花崗巖石板樣料切割系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計論文.doc

引言

機(jī)電一體化產(chǎn)品廣泛應(yīng)用各種加工業(yè)，切割技術(shù)也有了飛速的發(fā)展，手工切割已經(jīng)適應(yīng)不了現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的要求。同時，切割機(jī)的夾緊機(jī)構(gòu)也有了迅速的發(fā)展，一些簡單的機(jī)械手已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。簡單的機(jī)械手經(jīng)過幾十年的發(fā)展，如今已進(jìn)入以通用機(jī)械手為標(biāo)志的時代。幾十年來，這項技術(shù)的研究和發(fā)展一直比較活躍，設(shè)計在不斷的修改，品種也在不斷的增加，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)大。簡單的機(jī)械手是一種仿人操作、自動控制、的機(jī)電一體化自動化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。

我們設(shè)計的鑄棒線切割機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，性能安全可靠，操作方便可行，很好的實(shí)現(xiàn)了其預(yù)定功能。鑄棒線切割機(jī)主要由三個大的部分組成，即切割部分、夾緊部分和縱橫行走部分。

切割部分是由電極帶動砂輪旋轉(zhuǎn)，由氣缸控制砂輪上下移動完成切割。夾緊部分主要采用了一個氣動夾緊機(jī)械手，電磁閥控制氣缸活塞的伸縮來實(shí)現(xiàn)夾緊和放松?？v橫行走部分是由氣缸控制縱向、橫向行走板，使之沿直線導(dǎo)軌前進(jìn)或返回。

整個機(jī)器由PLC控制各個氣動換向閥的電磁鐵，由氣缸驅(qū)動完成順序切割動作過程。而隨動工作臺的隨動前進(jìn)速度也可以通過夾緊機(jī)械手夾緊鑄棒使之與鑄棒速度同步。橫向切割時的切割速度可以通過氣缸來調(diào)節(jié)。

與一般的切割機(jī)相比，這種切割機(jī)有以下優(yōu)點(diǎn)：

一、實(shí)現(xiàn)了機(jī)械工程和自動控制的有效結(jié)合，機(jī)械部分采用機(jī)械優(yōu)化設(shè)計，整個設(shè)計過程中都進(jìn)行了綜合技術(shù)比較與經(jīng)濟(jì)評價，實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的功能。

二、整個運(yùn)動過程都采用了氣壓傳動控制，與液壓傳動相比，氣壓傳動有無介質(zhì)費(fèi)用、處理方便、無泄露污染、無介質(zhì)變質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。 

三、在設(shè)計過程中，縱橫行走裝置采用了直線導(dǎo)軌，既提高了運(yùn)動系統(tǒng)的運(yùn)動精度，又很大程度的減小了摩擦力，達(dá)到了節(jié)能的效果。

四、整個切割過程都由PCL控制，以其結(jié)構(gòu)簡單合理、設(shè)備性能良好、使用壽命長、安全系數(shù)高等因素，滿足了自動化大批量的生產(chǎn)要求

這種切割機(jī)具有控制方便，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)、修改方便、生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

摘    要

   連續(xù)鑄造是一種先進(jìn)的鑄造方法，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，連續(xù)不斷地從結(jié)晶器的另一端拉出，它可獲得任意長或特定的長度的鑄件。

連續(xù)鑄造在國內(nèi)外已被廣泛采用，例如連續(xù)鑄錠（鋼或有色金屬錠），連續(xù)鑄管等。連續(xù)鑄造和普遍鑄造法比較有下述優(yōu)點(diǎn)：

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，鑄件上沒有澆注系統(tǒng)的冒口，故連續(xù)鑄錠在軋制時不用切頭去尾，節(jié)約了金屬，提高了收得率；

3.簡化了工序，免除造型及其它工序，因而減輕了勞動強(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)械化和自動化，鑄錠時還能實(shí)現(xiàn)連鑄連軋，大大提高了生產(chǎn)效率。

鑄棒線割機(jī)在連續(xù)的鑄造中工作，它的工作是由PLC控制電磁閥，使電磁閥控制氣缸，并由氣缸驅(qū)動與其連接的部件，實(shí)現(xiàn)對鑄棒的準(zhǔn)確定長切割，切割后自動返回初始位置。一個切割機(jī)分別切割兩條鑄棒，其切口深度為35mm，然后由壓斷機(jī)進(jìn)行壓斷。

鑄棒線割機(jī)是一種既能有效的提高生產(chǎn)率，又在價格和使用方面能被廣大用戶所接受的一種新型的自動控制切割機(jī)。由PLC控制的氣動鑄棒切割機(jī)，其中融合了氣壓自動控制、機(jī)器人技術(shù)和PLC控制技術(shù)。PLC控制各個氣動換向閥的電磁鐵，由氣缸驅(qū)動機(jī)械手完成順序切割過程，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械設(shè)計、電器控制和氣動控制的有效結(jié)合。這種切割機(jī)具有控制方便，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)、維修方便，生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。

目  錄

引言

摘要

第一章 切割部分設(shè)計

1.1設(shè)計要求  ……………………………………………………………………… 6

1.2方案設(shè)計  ……………………………………………………………………… 6

1.3結(jié)構(gòu)設(shè)計  ……………………………………………………………………… 7

第二章  夾緊部分設(shè)計

2.1設(shè)計要求  ………………………………………………………………………18

2.2方案設(shè)計  ………………………………………………………………………18

第三章  縱橫行走部分設(shè)計

3.1設(shè)計要求  ………………………………………………………………………20

3.2方案設(shè)計  ………………………………………………………………………20

3.3直線導(dǎo)軌的選擇計算  …………………………………………………………20

第四章  PLC 概述

4.1可編程控制器PLC的基本原理  ………………………………………………23

4.2可編程控制器的特點(diǎn)  …………………………………………………………24

第五章  電氣控制線路的設(shè)計

5.1電氣控制線路設(shè)計的一般要求  ………………………………………………25

5.2電氣控制線路的設(shè)計方法  ……………………………………………………25

5.3氣動原理圖的設(shè)計  …………………………………………………………  26

結(jié) 論     …………………………………………………………………………… 30

謝 辭     …………………………………………………………………………… 31

參考文獻(xiàn)    ………………………………………………………………………… 32

第一章  切割部分設(shè)計

1.1 設(shè)計要求

項目要求切割機(jī)能夠根據(jù)定長信號分別切割兩條連續(xù)的鑄鐵棒，實(shí)現(xiàn)對鑄棒的準(zhǔn)確定長切割，切割后自動返回初始位置。其切口深度為35mm。再由壓斷機(jī)進(jìn)行壓斷。

1.2 方案設(shè)計

切割部分主要有砂輪、電動機(jī)和傳動機(jī)構(gòu)組成。現(xiàn)在在切割部分有兩種可行的方案：第一，電動機(jī)通過帶傳動帶動砂輪片轉(zhuǎn)動。第二，電動機(jī)通過圓錐齒輪傳動帶動砂輪片轉(zhuǎn)動?？紤]到切割過程中電動機(jī)帶動砂輪高速旋轉(zhuǎn)，所以優(yōu)先選取第一種方案，因?yàn)閳A錐齒輪傳動不宜應(yīng)用在轉(zhuǎn)速太高的場合，而且運(yùn)用齒輪傳動時，還要考慮到這樣消除震動和怎樣潤滑齒輪，這樣就增加了設(shè)計成本。            

切割部分的原理如圖1-1所示，電動機(jī)帶動砂輪片高速旋轉(zhuǎn)，電機(jī)與工作臺之間采用鉸支撐，氣缸1可推動砂輪片上下移動，完成切割。氣缸2可推動工作臺橫向移動，控制切割的長度。氣缸3可使工作臺縱向移動，使砂輪片能分別切割兩根鑄棒。其中電動機(jī)和氣缸都通過電磁閥由PLC機(jī)控制，從而實(shí)現(xiàn)其動作。

1.3  結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.3.1砂輪片的選取

經(jīng)過調(diào)研，切斷能力為50 的砂輪片，其規(guī)格為 mm，所需電機(jī)的最小功率為 kw，轉(zhuǎn)速為 =2840 r/min, 砂輪片的最大線速度為70m/s。

最終選取砂輪片的型號為TL-001型，其磨料為棕剛玉，粒度為20# 。

1.3.2 電機(jī)的選取

  根據(jù)砂輪片的要求，現(xiàn)選用比較常用的Y系列三相異步電動機(jī)，這是由于Y結(jié)    論

本次畢業(yè)設(shè)計從題目確定開始，經(jīng)過查資料、調(diào)研、方案的提出及確定，再到完成總裝圖、部件圖，直到最后結(jié)束論文，才使本次畢業(yè)設(shè)計最終圓滿完成。

本次設(shè)計的題目是“鑄棒線切割機(jī)的機(jī)電一體化設(shè)計”。鑄棒線切割機(jī)是針對鑄鐵在連續(xù)鑄造過程中的切割而采用的一種專門的切割機(jī)。連續(xù)鑄造過程主要由保溫爐、牽棒機(jī)、切割機(jī)和壓斷機(jī)組成，在工作過程中拉棒機(jī)能從保溫爐中同時拉出兩條鑄鐵棒。題目要求切割機(jī)在連續(xù)鑄造過程中工作，并根據(jù)定長信號分別切割兩條連續(xù)的鑄鐵棒，實(shí)現(xiàn)對鑄棒的準(zhǔn)確定長切割，切割后自動返回初始位置，其切口深度為35mm。再由壓斷機(jī)進(jìn)行壓斷。整個切割過程都由自動控制實(shí)現(xiàn)。

此次設(shè)計的主要工作分為兩大部分，第一部分為切割機(jī)的機(jī)械設(shè)計，其中主要包括砂輪片的選擇、電機(jī)的選擇、砂輪片傳動方式的選擇和優(yōu)化、電機(jī)和砂輪的安裝、各個氣缸力的計算及其參數(shù)選擇計算、滑動導(dǎo)軌的設(shè)計以及其他部分和整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計。最后完成總裝圖、部件圖和零件圖。第二部分為電氣原理及控制部分的設(shè)計，主要包括氣動控制原理圖的設(shè)計、電氣原理圖的設(shè)計、配線圖的設(shè)計、控制柜的設(shè)計及電路控制面板的設(shè)計。

鑄棒線切割機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，性能安全可靠，操作方便可行，很好的實(shí)現(xiàn)了其預(yù)定功能。由PLC控制的氣動隨動鑄棒線切割機(jī)，由氣缸驅(qū)動完成順序切割動作過程。這種切割機(jī)具有控制方便，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)、修改方便、生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

在本次設(shè)計過程中，經(jīng)過自己不懈的努力和指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)，各項任務(wù)都已經(jīng)順利完成并達(dá)到設(shè)計要求。但由于設(shè)計者經(jīng)驗(yàn)不足，知識能力有限，在設(shè)計過程中的錯誤和疏漏再所難免，產(chǎn)品在性能方面也可能存在一些不足，欠妥之處，敬請各位老師批評指正。 

辭  謝

厲經(jīng)幾個月時間的努力，我順利完成了畢業(yè)設(shè)計的全部內(nèi)容。通過這次設(shè)計，我對并對本專業(yè)有了較深刻的認(rèn)識和理解，同時學(xué)到了更多的關(guān)于機(jī)械方面的經(jīng)驗(yàn)知識以及電氣控制方面的 相關(guān)知識。此次畢業(yè)設(shè)計是對我大學(xué)四年學(xué)習(xí)的歸納和總結(jié)，對我今后的學(xué)習(xí)和工作有重要的指導(dǎo)意義和實(shí)踐意義。

當(dāng)然我之所以順利完成畢業(yè)設(shè)計主要因?yàn)橹笇?dǎo)老師的屢不厭煩的教導(dǎo)。我將特別感謝我的導(dǎo)師高燕老師，她治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，知識淵博，經(jīng)驗(yàn)豐富，不但給我悉心指導(dǎo)，還帶領(lǐng)我參觀調(diào)研，使我更加體會到了一個令人尊敬的老師對學(xué)生無微不至的關(guān)懷，也賦予了我進(jìn)一步努力、不斷進(jìn)取的熱情。

請許我再次向高艷老師表示誠摯的謝意，感謝各位老師批評斧正。并祝各位老師身體健康，工作順利！

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1 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 設(shè)計（論文）題目 ： 棒料切割機(jī) 系 別： 機(jī)械工程系 專 業(yè)： 機(jī)械制造 /計算機(jī) 班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： （副教授） （助 教 ） 年月 2 引 言 機(jī)電一體化產(chǎn)品廣泛應(yīng)用各種加工業(yè)，切割技術(shù)也有了飛速的發(fā)展，手工切割已經(jīng)適應(yīng)不了現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的要求。同時，切割機(jī)的夾緊機(jī)構(gòu)也有了迅速的發(fā)展，一些簡單的機(jī)械手已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。簡單的機(jī)械手經(jīng)過幾十年的發(fā)展，如今已進(jìn)入以通用機(jī)械手為標(biāo)志的時代。幾十年來， 這項技術(shù)的研究和發(fā)展一直比較活躍，設(shè)計在不斷的修改，品種也在不斷的增加，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)大。簡單的機(jī)械手 是一種仿人操作、自動控制、的機(jī)電一體化自動化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。 我們設(shè)計的鑄棒線切割機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，性能安全可靠，操作方便可行，很好的實(shí)現(xiàn)了其預(yù)定功能。鑄棒線切割機(jī)主要由三個大的部分組成，即切割部分、夾緊部分和縱橫行走部分。 切割部分是由電極帶動砂輪旋轉(zhuǎn)，由氣缸控制砂輪上下移動完成切割。夾 緊部分主要采用了一個氣動夾緊機(jī)械手，電磁閥控制氣缸活塞的伸縮來實(shí)現(xiàn)夾緊和放松?？v橫行走部分是由氣缸控制縱向、橫向行走板，使之沿直線導(dǎo)軌前進(jìn)或返回。 整個機(jī)器由 制各個氣動換向閥的電磁鐵，由氣缸驅(qū)動完成順序切割動作過程。而隨動工作臺的隨動前進(jìn)速度也可以通過夾緊機(jī)械手夾緊鑄棒使之與鑄棒速度同步。橫向切割時的切割速度可以通過氣缸來調(diào)節(jié)。 與一般的切割機(jī)相比，這種切割機(jī)有以下優(yōu)點(diǎn)： 一、實(shí)現(xiàn)了機(jī)械工程和自動控制的有效結(jié)合，機(jī)械部分采用機(jī)械優(yōu)化設(shè)計，整個設(shè)計過程中都進(jìn)行了綜合技術(shù)比較與經(jīng)濟(jì)評價，實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的功能 。 二、整個運(yùn)動過程都采用了氣壓傳動控制，與液壓傳動相比，氣壓傳動有無 3 介質(zhì)費(fèi)用、處理方便、無泄露污染、無介質(zhì)變質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。 三、在設(shè)計過程中，縱橫行走裝置采用了直線導(dǎo)軌，既提高了運(yùn)動系統(tǒng)的運(yùn)動精度，又很大程度的減小了摩擦力，達(dá)到了節(jié)能的效果。 四、整個切割過程都由 制，以其結(jié)構(gòu)簡單合理、設(shè)備性能良好、使用壽命長、安全系數(shù)高等因素，滿足了自動化大批量的生產(chǎn)要求。 這種切割機(jī)具有控制方便，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)、修改方便、生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。 4 摘 要 連續(xù)鑄造是一種先進(jìn)的鑄造方法，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，連續(xù)不斷地從結(jié)晶器的另一端拉出，它可獲得任意長或特定的長度的鑄件。 連續(xù)鑄造在國內(nèi)外已被廣泛采用，例如連續(xù)鑄錠（鋼或有色金屬錠），連續(xù)鑄管等。連續(xù)鑄造和普遍鑄造法比較有下述優(yōu)點(diǎn)： 晶致密，組織均勻，機(jī)械性能較好； 件上沒有澆注系統(tǒng)的冒口，故連續(xù)鑄錠在軋制時不用切頭去尾，節(jié)約了金屬，提高了收得率； 除造型及其它工序，因而減輕了勞 動強(qiáng)度；所需生產(chǎn)面積也大為減少； 錠時還能實(shí)現(xiàn)連鑄連軋，大大提高了生產(chǎn)效率。 鑄棒線割機(jī)在連續(xù)的鑄造中工作，它的工作是由 制電磁閥，使電磁閥控制氣缸，并由氣缸驅(qū)動與其連接的部件，實(shí)現(xiàn)對鑄棒的準(zhǔn)確定長切割，切割后自動返回初始位置。一個切割機(jī)分別切割兩條鑄棒，其切口深度為 35后由壓斷機(jī)進(jìn)行壓斷。 鑄棒線割機(jī)是一種既能有效的提高生產(chǎn)率，又在價格和使用方面能被廣大用戶所接受的一種新型的自動控制切割機(jī)。由 制的氣動鑄棒切割機(jī)，其中融合了氣壓自動控制、機(jī)器人 技術(shù)和 氣缸驅(qū)動機(jī)械手完成順序切割過程，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械設(shè)計、電器控制和氣動控制的有效結(jié)合。這種切割機(jī)具有控制方便，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)、維修方便，生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。 5 目 錄 引言 摘要 第一章 切割部分設(shè)計 計要求 ……………………………………………………………………… 6 案設(shè)計 ……………………………………………………………………… 6 構(gòu)設(shè)計 ……………………………………………………………………… 7 第二章 夾緊部分設(shè)計 計要求 ……………………………………………………………………… 18 案設(shè)計 ……………………………………………………………………… 18 第三章 縱橫行走部分設(shè)計 計要求 ……………………………………………………………………… 20 案設(shè)計 ……………………………………………………………………… 20 線導(dǎo)軌的選擇計算 ………………………………………………………… 20 第四章 述 編程控制器 …………………… ………………………… 23 編程控制器的特點(diǎn) ………………………………………………………… 24 第五章 電氣控制線路的設(shè)計 ……………………………………………… 25 …………………………………………………… 25 ………………………………………………………… 26 結(jié) 論 …………………………………………………………………………… 30 謝 辭 ………………………………………………………… ………………… 31 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………… 32 6 第一章 切割部分設(shè)計 計要求 項目要求切割機(jī)能夠根據(jù)定長信號分別切割兩條連續(xù)的鑄鐵棒，實(shí)現(xiàn)對鑄棒的準(zhǔn)確定長切割，切割后自動返回初始位置。其切口深度為 35由壓斷機(jī)進(jìn)行壓斷。 案設(shè)計 切割部分主要有砂輪、電動機(jī)和傳動機(jī)構(gòu)組成?，F(xiàn)在在切割部分有兩種可行的方案：第一，電動機(jī)通過帶傳動帶動砂輪片轉(zhuǎn)動。第二，電動機(jī)通過圓錐齒輪傳動帶動砂輪片轉(zhuǎn)動?？紤]到切割過程中電動機(jī)帶動砂輪高速旋轉(zhuǎn)，所以 優(yōu)先選取第一種方案，因?yàn)閳A錐齒輪傳動不宜應(yīng)用在轉(zhuǎn)速太高的場合，而且運(yùn)用齒輪傳動時，還要考慮到這樣消除震動和怎樣潤滑齒輪，這樣就增加了設(shè)計成本。 橫向行走板縱向行走板砂輪片升降氣缸縱向行走氣缸橫向行走氣缸帶輪 帶 電機(jī)圖 1 切割部分原理圖 7 切割部分的原理如圖 1示，電動機(jī)帶動砂輪片高速旋轉(zhuǎn)，電機(jī)與工作臺之間采用鉸支撐，氣缸 1 可推動砂輪片上下移動，完成切割。氣缸 2 可推動工作臺橫向移動，控制切割的長度。氣缸 3 可使工作臺縱向移動，使砂輪 片能分別切割兩根鑄棒。其中電動機(jī)和氣缸都通過電磁閥由 而實(shí)現(xiàn)其動作。 結(jié)構(gòu)設(shè)計 輪片的選取 經(jīng)過調(diào)研，切斷能力為 50 的砂輪片，其規(guī)格為 ? 需電機(jī)的最小功率為 P 速為 1n =2840 r/砂輪片的最大線速度為 70m/s。 最終選取砂輪片的型號為 磨料為棕剛玉，粒度為 20#]1[ 。 機(jī)的選取 根據(jù)砂輪片的要求，現(xiàn)選用比較常用的 Y 系列三相異步電動機(jī)，這是由于 而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 ]2[ 。選取功率為 載時的轉(zhuǎn)速為 2870r/定電流 率因數(shù) 率 82%，額定轉(zhuǎn)矩 ]3[ 。 傳動設(shè)計 由《機(jī)械設(shè)計》第 108 頁表 7K =機(jī)帶動砂輪切割鐵棒，載荷性質(zhì)為載荷變動較大），則功率為 ???? 1 8 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計》書中第 108頁圖 7型普通 《機(jī)械設(shè)計》第 109頁表 7型5慮到帶輪太小，其彎曲應(yīng)力過大，所以要使1 150 2）驗(yàn)算帶的速度 8 4 015010060 11 ?? ???? ?? ?? dm/s （ 1 因?yàn)? 5m/s 2P ，所以應(yīng)該按 1P 計算 （球軸承應(yīng)取 3?? ）則所需軸承的額定動載荷為 ? 6'10'1060 ? （ 1 3 610 123 6 52 8 4 5 4 ????3 48302840601001254 ??? （ 6）確定軸承型號 由《簡明機(jī)械零件手冊》查得軸徑 5? 時，應(yīng)選軸承的代號為 7207額定動載荷為 r >'c = 故選用代號為 7207軸承合適。 18第二章 夾緊部分設(shè)計 計要求 夾緊機(jī)構(gòu)不但在切割之前機(jī)械手抓能夠根據(jù)事先收到的信號準(zhǔn)確地運(yùn)動到每個工位，而且在切割過程中要夾緊運(yùn)動著的鑄鐵棒，使 砂輪與鑄棒同步。 案設(shè)計 夾緊部分是由氣缸推動機(jī)械手實(shí)現(xiàn)夾緊和放松的 ]1[ 。這部分的兩種可行性方案是：一是用一個機(jī)械手同時負(fù)責(zé)夾緊兩根鑄棒，根據(jù)需要對被切割的那條進(jìn)行夾緊。二是用兩個機(jī)械手，每個機(jī)械手負(fù)責(zé)夾緊一根鑄棒。第一種方案中，機(jī)械手可通過一個二位氣缸和一個三位氣缸實(shí)現(xiàn)對鑄棒的夾緊。第二種方案中，每個機(jī)械手都需要兩個二位氣缸來實(shí)現(xiàn)對鑄棒的夾緊?？紤]到第一種方案設(shè)計工作量小，安裝方便，而且控制簡單，所以優(yōu)先使用第一種方案。 夾緊機(jī)械手 夾緊氣缸橫向行走氣缸縱向行走板橫向行走板縱向行走氣缸圖 2 夾緊部分原理圖 19夾緊部分原理如圖 2示，夾緊氣缸能使夾緊機(jī)械手夾緊或放松工件，當(dāng)活塞向右移動時，機(jī)械手夾緊工件；當(dāng)活塞向左移動時，機(jī)械手放松工件。橫向行走氣缸推動工作臺左右移動，能控制機(jī)械手使之夾緊左邊或右邊的工件，從而對夾緊的工件進(jìn)行切割 ]8[ 。縱向行走氣缸的作用是當(dāng)完成一次切割過程完成時，推動工作臺使之恢復(fù)到初始位置。整個工作過程都 20第三章 縱橫行走部分的設(shè)計 計要求 縱橫行走裝置主要是為了配合切割裝置和夾緊裝置，使砂輪片和夾緊機(jī)械手能夠在走刀過程中橫向移動，迅速準(zhǔn)確地達(dá)到工作位，在切割過程中能夠隨著鑄棒縱向移動，切完后在返回初始位置。 案設(shè)計 縱橫行走裝置主要是為了實(shí)現(xiàn)切割機(jī)砂輪片的縱向和橫向移動，使之完成切割動作。為了設(shè)計和制造方便，在方案設(shè)計中縱、橫行走裝置的原理大致相同，即采用結(jié)構(gòu)簡單而又便于控制的氣壓傳動方式，氣缸帶動縱向行走板或橫向行走板在導(dǎo)軌上滑動。 在設(shè)計過程中，考慮到能量的損耗程度， 縱橫行走裝置采用了直線導(dǎo)軌，既提高了運(yùn)動系統(tǒng)的運(yùn)動精度，又很大程度的減小了摩擦力，達(dá)到了節(jié)能的效果。 直線導(dǎo)軌的選擇計算 定條件： 根據(jù)粗略計算，導(dǎo)軌上橫向行走部分的總重量為 所以 0 0 0102 0 0 ????? 根據(jù)設(shè)計結(jié)構(gòu)的要求，選定行程 21 ?n （次 /分） 假設(shè)機(jī)器壽命為 5年，則導(dǎo)軌壽命為 2135000243655 ????L 小時（ H） 假設(shè)安裝 4個滑塊，要計算一個滑塊的負(fù)載，可用下式 0 00420 0040 ???同時由于兩個滑塊裝在一個導(dǎo)軌上，因此接觸系數(shù) 81.0?10[。 擇方式 ??00（ 3 其中 靜態(tài)安全系數(shù) 載荷系數(shù) （在無外部沖擊或振動、低速時取 0C—— 基本額定靜載荷 0P—— 沖擊載荷 現(xiàn)設(shè)靜態(tài)安全系數(shù) 5? cs f 0 ??（ 3 005??)(3086 在正常運(yùn)行時一般選取安全系數(shù)為 5，根據(jù)上述情況，選取 8550 ?）的導(dǎo)軌比較理想 ]10[ 。 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)壽命計算公式 )(9 4 5 01 7 5 0 054.0 ?? 22若使用 17500小時，則總的移動距離為： 50)(30????? 3 其中 — 溫度系數(shù) （由手冊查得當(dāng)導(dǎo)軌的工作溫度小于 100C? 時，其溫度系數(shù)取 — 硬度系數(shù) （為了使直線運(yùn)動系統(tǒng)達(dá)到最佳承載能力，需要保持導(dǎo)軌的硬度在 手冊查得 C —— 基本動載荷 所以 50)(30????? 450 3 ????? 000? 因此，選取 800? ） 理論上選取 上一級似乎比較恰當(dāng)，但考慮到標(biāo)準(zhǔn)壽命，選擇 23第四章 述 編程控制器 基本原理 可編程控制器 (簡稱 發(fā)展極為迅速、應(yīng)用極廣泛的 工業(yè)控制裝置。在現(xiàn)代化生產(chǎn)設(shè)備中有大量的開關(guān)量、數(shù)字量、脈沖量以及模擬量需要控制，例如， 電機(jī)的啟停，電磁閥的開閉，產(chǎn)品的計數(shù)，溫度、壓力、流量的設(shè)定與控制等。 照成熟有效的繼器控制理念和設(shè)計思想，利用不斷發(fā)展的新技術(shù)、新電子器件，逐步形成了具有特色的各種系列產(chǎn)品 ]11[ 。 一般機(jī)械設(shè)備的控制系統(tǒng)，由輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和邏輯控制三部分組成。 1、輸入設(shè)備 輸入設(shè)備是電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行信號才的界面設(shè)備，完成人與機(jī)之間的信號采集和機(jī)與機(jī)之間的信號采集 。操作人員發(fā)出的主令信號通過按鈕、各類手動開關(guān)送入控制系統(tǒng) ，現(xiàn)場自動運(yùn)行的控制信號 通過行程開關(guān)等現(xiàn)場檢測 設(shè)備送入控制系統(tǒng)。 2、輸出設(shè)備 輸出設(shè)備是用控制系統(tǒng)發(fā)出的控制信號去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)要求的運(yùn)動的輸出和顯示設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)。被信號驅(qū)動的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有繼電器、交流接觸器、控制液壓系統(tǒng)的電磁閥、信號顯示燈等。 3|、邏輯控制系統(tǒng) 邏輯控制系統(tǒng)根據(jù)給定的控制對輸入設(shè)備送來的控制、檢測信號進(jìn)行計算處理，并將計算結(jié)果轉(zhuǎn)換為控制信號經(jīng)輸出設(shè)備控制機(jī)械設(shè)備運(yùn)行。組成控制系統(tǒng)的器件有兩類：一是繼電器控制系統(tǒng)，其控制邏輯由硬件構(gòu)成，另一類為用可編程控制器構(gòu)成的控制系統(tǒng)，其控制 邏輯由編程軟件構(gòu)成。 編程控制器的特點(diǎn) 設(shè)備采用繼電器控制系統(tǒng)，設(shè)備的簡單控制及設(shè)備復(fù)雜的自動控制均能實(shí)現(xiàn)，但是復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，由于繼電器控制系統(tǒng)本身的 特點(diǎn)而使設(shè)備運(yùn)行存在許多的問題。問題一是繼電器控制系統(tǒng)由分立元件 組成，因此，系統(tǒng)有較高的故障率；問題二是繼電器控制系統(tǒng)采用固定的接線方式構(gòu)成控制邏輯，變更控制邏輯困難。問題三是難以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制。 現(xiàn)在計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使得電氣控制元件和控制系統(tǒng)有了極大的改觀，繼電器控制系統(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)式描述的控制邏輯也可用 軟件程序來實(shí)現(xiàn)，可編程控制器運(yùn)行軟件程序，即可完成繼電器控制硬件邏輯的控制功能。采用計算機(jī)技術(shù)的可編程控制器，不僅解決了分立元件的故障率問題，也解決了固定控制的問題，同時，為與計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模自動化生產(chǎn)和遠(yuǎn)程控制提供了可能性。兩類系統(tǒng)通過邏輯函數(shù)聯(lián)系起來，兩者均能完成相同要求的控制功能 ]12[ 。 可編程控制器實(shí)際是工業(yè)專業(yè)控制計算機(jī)，也稱工控機(jī)，可編程序控制器具有以下特點(diǎn)： 1、具有很高的工作可靠性和抗干擾能力； 2、控制程序可變，具有很好的柔性； 3、程序簡單， 控制功能豐富，使用方便； 4、擴(kuò)充方便，組合靈活，可構(gòu)成各類控制系統(tǒng)； 5、可將運(yùn)行數(shù)據(jù)直接送入管理計算機(jī)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行； 6、設(shè)備體積小巧，維護(hù)方便，插件更換靈活。 以上特點(diǎn)使得可編程序控制器，在設(shè)備電氣控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。 25第五章 電氣控制線路的設(shè)計 氣控制線路設(shè)計的一般要求 電氣控制線路的設(shè)計是在傳動形式及控制方案選擇的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，是傳動形式與控制方案的具體化。 電氣控制線路根據(jù)用途的不同可能會有其特殊的要求，設(shè)計所需要遵循的一般要求是： 1） 應(yīng)滿足機(jī)電設(shè)備對電氣控制線路 的要求，按照工藝要求準(zhǔn)確、可靠地工 作。 2）在滿足生產(chǎn)要求的前提下，應(yīng)力求使控制線路簡單、經(jīng)濟(jì)，盡量選用經(jīng)過實(shí)際考驗(yàn)過的線路。 3）保證控制的安全、可靠，具有必要的保護(hù)裝置和連鎖環(huán)節(jié)，誤操作時不至于發(fā)生重大事故。 4）盡量便于操作和維修 ]12[ 。 電氣控制線路的控制方法有兩種：一種是經(jīng)驗(yàn)設(shè)計法，另一種是邏輯設(shè)計法。 1. 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計法 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計法先從滿足生產(chǎn)工藝的要求出發(fā)，按照電動機(jī)的控制 方法，利用各種基本的控制環(huán)節(jié)和控制方法，借鑒典型的控制線路，把它們綜合地組合成一個整體滿足生產(chǎn)需要。這種設(shè)計方法比較簡單，但要求設(shè)計人員必須熟悉控制線路，掌握多種典型線路的設(shè)計資料，同時具有豐富的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)。另外，初步設(shè)計出來的控制線路可能有幾種，這時要加以比較分析，反復(fù)地修改簡化，甚至要通過實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證，才能確定比較合理的設(shè)計方案 ]13[ 。 262. 邏輯設(shè)計法 邏輯設(shè)計法是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，利用邏輯代數(shù)方法這一數(shù)學(xué)工具來分析、化簡、設(shè)計線路的。邏輯設(shè)計法設(shè)計的線路結(jié)構(gòu)比 較合理，所用元件的數(shù)量較少，得到的設(shè)計方案是最佳的。但是當(dāng)設(shè)計的控制系統(tǒng)比較復(fù)雜時，這種方法就顯得比較煩瑣，工作量很大，而且容易出錯 ]14[ 。 氣動原理圖設(shè)計 根據(jù)切割機(jī)的機(jī)構(gòu)原理，繪制的機(jī)構(gòu)簡圖如圖 5中 縱向行走板橫向行走板電機(jī)帶帶輪橫向行走氣缸縱向行走氣缸升降氣缸砂輪片 27夾緊機(jī)械手 夾緊氣缸橫向行走氣缸縱向行走板橫向行走板縱向行走氣缸圖 5 切割機(jī)機(jī)構(gòu)簡圖 動原理圖 28沈陽工業(yè)大學(xué)機(jī)自0007班更改文件號制圖工藝 審校 設(shè)計處數(shù)標(biāo)記分 區(qū)切割機(jī)氣動原理圖重量數(shù)量1年 月 日批號比例1:1石建科石建科回 走 刀回松 開 夾 緊夾緊缸落刀抬刀抬刀缸 制流程圖 石建科石建科沈陽工業(yè)大學(xué)機(jī)自00 07 班更改文件號設(shè)計制圖工藝審校處數(shù)標(biāo)記 分 區(qū)重量控制流程圖1數(shù)量年 月 日批號比例初位斷電2位走刀返回1位走刀返回 斷電斷電隨動返回斷電上電保持抬刀落刀隨動上電保持夾緊相繼上電保持上電保持?jǐn)嚯姽ぷ?位工作1位待命刀走 30結(jié) 論 本次畢業(yè)設(shè)計從題目確定開始，經(jīng)過查資料、調(diào)研、方案的提出及確定，再到完成總裝圖、部件圖，直到最后結(jié)束論文，才使本次畢業(yè)設(shè)計最終圓滿完成。 本次設(shè)計的題目是“鑄棒線切割機(jī)的機(jī)電一體化設(shè)計”。鑄棒線切割機(jī)是針對鑄鐵在連續(xù)鑄造過程中的切割而采用的一種專門的切割機(jī)。連續(xù)鑄造過程主要由保溫爐、牽棒機(jī)、切割機(jī)和壓斷機(jī)組成，在工作過程中拉棒機(jī)能從保溫爐中同時拉出兩條鑄鐵棒。題目要求切割機(jī)在連續(xù)鑄造過程中工作，并根據(jù)定長信號分別切割兩條連續(xù)的鑄鐵棒，實(shí)現(xiàn) 對鑄棒的準(zhǔn)確定長切割，切割后自動返回初始位置，其切口深度為 35由壓斷機(jī)進(jìn)行壓斷。整個切割過程都由自動控制實(shí)現(xiàn)。 此次設(shè)計的主要工作分為兩大部分，第一部分為切割機(jī)的機(jī)械設(shè)計，其中主要包括砂輪片的選擇、電機(jī)的選擇、砂輪片傳動方式的選擇和優(yōu)化、電機(jī)和砂輪的安裝、各個氣缸力的計算及其參數(shù)選擇計算、滑動導(dǎo)軌的設(shè)計以及其他部分和整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計。最后完成總裝圖、部件圖和零件圖。第二部分為電氣原理及控制部分的設(shè)計，主要包括氣動控制原理圖的設(shè)計、電氣原理圖的設(shè)計、配線圖的設(shè)計、控制柜的設(shè)計及電路控制面板的設(shè)計。 鑄棒 線切割機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，性能安全可靠，操作方便可行，很好的實(shí)現(xiàn)了其預(yù)定功能。由 制的氣動隨動鑄棒線切割機(jī)，由氣缸驅(qū)動完成順序切割動作過程。這種切割機(jī)具有控制方便，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)、修改方便、生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。 在本次設(shè)計過程中，經(jīng)過自己不懈的努力和指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)，各項任務(wù)都已經(jīng)順利完成并達(dá)到設(shè)計要求。但 由于設(shè)計者經(jīng)驗(yàn)不足，知識能力有限，在設(shè)計過程中的錯誤和疏漏再所難免，產(chǎn)品在性能方面也可能存在一些不足，欠妥之處，敬請各位老師批評指正。 31辭 謝 厲經(jīng)幾個月時間的努力，我順利完 成了畢業(yè)設(shè)計的全部內(nèi)容。通過這次設(shè)計，我對 并對本專業(yè)有了較深刻的認(rèn)識和理解，同時學(xué)到了更多的關(guān)于機(jī)械方面的經(jīng)驗(yàn)知識以及電氣控制方面的 相關(guān)知識。此次畢業(yè)設(shè)計是對我大學(xué)四年學(xué)習(xí)的歸納和總結(jié)，對我今后的學(xué)習(xí)和工作有重要的指導(dǎo)意義和實(shí)踐意義。 當(dāng)然我之所以順利完成畢業(yè)設(shè)計主要因?yàn)橹笇?dǎo)老師的屢不厭煩的教導(dǎo)。我將特別感謝我的導(dǎo)師高燕老師，她治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，知識淵博，經(jīng)驗(yàn)豐富，不但給我 悉心指導(dǎo)，還帶領(lǐng)我參觀調(diào)研， 使我更加體會到了一個令人尊敬的老師對學(xué)生無微不至的關(guān)懷，也賦予了我進(jìn)一步努力、不斷進(jìn)取的熱情。 請許我再次向高艷老 師表示誠摯的謝意，感謝各位老師批評斧正。并祝各位老師身體健康，工作順利！ 32參考文獻(xiàn) [1] 徐 灝 . 機(jī)械設(shè)計手冊 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1991 [2] E, of 980 [3] 蔡春源 . 簡明機(jī)械零件手冊 . 北京：冶金工業(yè)出版社， 4] 王德璽，裴垠欣 . 機(jī)械設(shè)計 . 北京：煤炭工業(yè)出版社， 1999 [5] D Y C H of of by ] 978,(20) [6] of 8 956 [7] 陸鑫盛，周 洪 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社， 1995 [8] E. of 988 [9] 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緊部分主要采用了一個氣動夾緊機(jī)械手，電磁閥控制氣缸活塞的伸縮來實(shí)現(xiàn)夾緊和放松?？v橫行走部分是由氣缸控制縱向、橫向行走板，使之沿直線導(dǎo)軌前進(jìn)或返回。 整個機(jī)器由 制各個氣動換向閥的電磁鐵，由氣缸驅(qū)動完成順序切割動作過程。而隨動工作臺的隨動前進(jìn)速度也可以通過夾緊機(jī)械手夾緊鑄棒使之與鑄棒速度同步。橫向切割時的切割速度可以通過氣缸來調(diào)節(jié)。 與一般的切割機(jī)相比，這種切割機(jī)有以下優(yōu)點(diǎn)： 一、實(shí)現(xiàn)了機(jī)械工程和自動控制的有效結(jié)合，機(jī)械部分采用機(jī)械優(yōu)化設(shè)計，整個設(shè)計過程中都進(jìn)行了綜合技術(shù)比較與經(jīng)濟(jì)評價，實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的功能 。 二、整個運(yùn)動過程都采用了氣壓傳動控制，與液壓傳動相比，氣壓傳動有無 3 介質(zhì)費(fèi)用、處理方便、無泄露污染、無介質(zhì)變質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。 三、在設(shè)計過程中，縱橫行走裝置采用了直線導(dǎo)軌，既提高了運(yùn)動系統(tǒng)的運(yùn)動精度，又很大程度的減小了摩擦力，達(dá)到了節(jié)能的效果。 四、整個切割過程都由 制，以其結(jié)構(gòu)簡單合理、設(shè)備性能良好、使用壽命長、安全系數(shù)高等因素，滿足了自動化大批量的生產(chǎn)要求。 這種切割機(jī)具有控制方便，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)、修改方便、生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。 4 摘 要 連續(xù)鑄造是一種先進(jìn)的鑄造方法，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，連續(xù)不斷地從結(jié)晶器的另一端拉出，它可獲得任意長或特定的長度的鑄件。 連續(xù)鑄造在國內(nèi)外已被廣泛采用，例如連續(xù)鑄錠（鋼或有色金屬錠），連續(xù)鑄管等。連續(xù)鑄造和普遍鑄造法比較有下述優(yōu)點(diǎn)： 晶致密，組織均勻，機(jī)械性能較好； 件上沒有澆注系統(tǒng)的冒口，故連續(xù)鑄錠在軋制時不用切頭去尾，節(jié)約了金屬，提高了收得率； 除造型及其它工序，因而減輕了勞 動強(qiáng)度；所需生產(chǎn)面積也大為減少； 錠時還能實(shí)現(xiàn)連鑄連軋，大大提高了生產(chǎn)效率。 鑄棒線割機(jī)在連續(xù)的鑄造中工作，它的工作是由 制電磁閥，使電磁閥控制氣缸，并由氣缸驅(qū)動與其連接的部件，實(shí)現(xiàn)對鑄棒的準(zhǔn)確定長切割，切割后自動返回初始位置。一個切割機(jī)分別切割兩條鑄棒，其切口深度為 35后由壓斷機(jī)進(jìn)行壓斷。 鑄棒線割機(jī)是一種既能有效的提高生產(chǎn)率，又在價格和使用方面能被廣大用戶所接受的一種新型的自動控制切割機(jī)。由 制的氣動鑄棒切割機(jī)，其中融合了氣壓自動控制、機(jī)器人 技術(shù)和 氣缸驅(qū)動機(jī)械手完成順序切割過程，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械設(shè)計、電器控制和氣動控制的有效結(jié)合。這種切割機(jī)具有控制方便，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)、維修方便，生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。 5 目 錄 引言 摘要 第一章 切割部分設(shè)計 計要求 ……………………………………………………………………… 6 案設(shè)計 ……………………………………………………………………… 6 構(gòu)設(shè)計 ……………………………………………………………………… 7 第二章 夾緊部分設(shè)計 計要求 ……………………………………………………………………… 18 案設(shè)計 ……………………………………………………………………… 18 第三章 縱橫行走部分設(shè)計 計要求 ……………………………………………………………………… 20 案設(shè)計 ……………………………………………………………………… 20 線導(dǎo)軌的選擇計算 ………………………………………………………… 20 第四章 述 編程控制器 …………………… ………………………… 23 編程控制器的特點(diǎn) ………………………………………………………… 24 第五章 電氣控制線路的設(shè)計 ……………………………………………… 25 …………………………………………………… 25 ………………………………………………………… 26 結(jié) 論 …………………………………………………………………………… 30 謝 辭 ………………………………………………………… ………………… 31 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………… 32 6 第一章 切割部分設(shè)計 計要求 項目要求切割機(jī)能夠根據(jù)定長信號分別切割兩條連續(xù)的鑄鐵棒，實(shí)現(xiàn)對鑄棒的準(zhǔn)確定長切割，切割后自動返回初始位置。其切口深度為 35由壓斷機(jī)進(jìn)行壓斷。 案設(shè)計 切割部分主要有砂輪、電動機(jī)和傳動機(jī)構(gòu)組成。現(xiàn)在在切割部分有兩種可行的方案：第一，電動機(jī)通過帶傳動帶動砂輪片轉(zhuǎn)動。第二，電動機(jī)通過圓錐齒輪傳動帶動砂輪片轉(zhuǎn)動?？紤]到切割過程中電動機(jī)帶動砂輪高速旋轉(zhuǎn)，所以 優(yōu)先選取第一種方案，因?yàn)閳A錐齒輪傳動不宜應(yīng)用在轉(zhuǎn)速太高的場合，而且運(yùn)用齒輪傳動時，還要考慮到這樣消除震動和怎樣潤滑齒輪，這樣就增加了設(shè)計成本。 橫向行走板縱向行走板砂輪片升降氣缸縱向行走氣缸橫向行走氣缸帶輪 帶 電機(jī)圖 1 切割部分原理圖 7 切割部分的原理如圖 1示，電動機(jī)帶動砂輪片高速旋轉(zhuǎn)，電機(jī)與工作臺之間采用鉸支撐，氣缸 1 可推動砂輪片上下移動，完成切割。氣缸 2 可推動工作臺橫向移動，控制切割的長度。氣缸 3 可使工作臺縱向移動，使砂輪 片能分別切割兩根鑄棒。其中電動機(jī)和氣缸都通過電磁閥由 而實(shí)現(xiàn)其動作。 結(jié)構(gòu)設(shè)計 輪片的選取 經(jīng)過調(diào)研，切斷能力為 50 的砂輪片，其規(guī)格為 ? 需電機(jī)的最小功率為 P 速為 1n =2840 r/砂輪片的最大線速度為 70m/s。 最終選取砂輪片的型號為 磨料為棕剛玉，粒度為 20#]1[ 。 機(jī)的選取 根據(jù)砂輪片的要求，現(xiàn)選用比較常用的 Y 系列三相異步電動機(jī)，這是由于 而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 ]2[ 。選取功率為 載時的轉(zhuǎn)速為 2870r/定電流 率因數(shù) 率 82%，額定轉(zhuǎn)矩 ]3[ 。 傳動設(shè)計 由《機(jī)械設(shè)計》第 108 頁表 7K =機(jī)帶動砂輪切割鐵棒，載荷性質(zhì)為載荷變動較大），則功率為 ???? 1 8 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計》書中第 108頁圖 7型普通 《機(jī)械設(shè)計》第 109頁表 7型5慮到帶輪太小，其彎曲應(yīng)力過大，所以要使1 150 2）驗(yàn)算帶的速度 8 4 015010060 11 ?? ???? ?? ?? dm/s （ 1 因?yàn)? 5m/s 2P ，所以應(yīng)該按 1P 計算 （球軸承應(yīng)取 3?? ）則所需軸承的額定動載荷為 ? 6'10'1060 ? （ 1 3 610 123 6 52 8 4 5 4 ????3 48302840601001254 ??? （ 6）確定軸承型號 由《簡明機(jī)械零件手冊》查得軸徑 5? 時，應(yīng)選軸承的代號為 7207額定動載荷為 r >'c = 故選用代號為 7207軸承合適。 18第二章 夾緊部分設(shè)計 計要求 夾緊機(jī)構(gòu)不但在切割之前機(jī)械手抓能夠根據(jù)事先收到的信號準(zhǔn)確地運(yùn)動到每個工位，而且在切割過程中要夾緊運(yùn)動著的鑄鐵棒，使 砂輪與鑄棒同步。 案設(shè)計 夾緊部分是由氣缸推動機(jī)械手實(shí)現(xiàn)夾緊和放松的 ]1[ 。這部分的兩種可行性方案是：一是用一個機(jī)械手同時負(fù)責(zé)夾緊兩根鑄棒，根據(jù)需要對被切割的那條進(jìn)行夾緊。二是用兩個機(jī)械手，每個機(jī)械手負(fù)責(zé)夾緊一根鑄棒。第一種方案中，機(jī)械手可通過一個二位氣缸和一個三位氣缸實(shí)現(xiàn)對鑄棒的夾緊。第二種方案中，每個機(jī)械手都需要兩個二位氣缸來實(shí)現(xiàn)對鑄棒的夾緊?？紤]到第一種方案設(shè)計工作量小，安裝方便，而且控制簡單，所以優(yōu)先使用第一種方案。 夾緊機(jī)械手 夾緊氣缸橫向行走氣缸縱向行走板橫向行走板縱向行走氣缸圖 2 夾緊部分原理圖 19夾緊部分原理如圖 2示，夾緊氣缸能使夾緊機(jī)械手夾緊或放松工件，當(dāng)活塞向右移動時，機(jī)械手夾緊工件；當(dāng)活塞向左移動時，機(jī)械手放松工件。橫向行走氣缸推動工作臺左右移動，能控制機(jī)械手使之夾緊左邊或右邊的工件，從而對夾緊的工件進(jìn)行切割 ]8[ ?？v向行走氣缸的作用是當(dāng)完成一次切割過程完成時，推動工作臺使之恢復(fù)到初始位置。整個工作過程都 20第三章 縱橫行走部分的設(shè)計 計要求 縱橫行走裝置主要是為了配合切割裝置和夾緊裝置，使砂輪片和夾緊機(jī)械手能夠在走刀過程中橫向移動，迅速準(zhǔn)確地達(dá)到工作位，在切割過程中能夠隨著鑄棒縱向移動，切完后在返回初始位置。 案設(shè)計 縱橫行走裝置主要是為了實(shí)現(xiàn)切割機(jī)砂輪片的縱向和橫向移動，使之完成切割動作。為了設(shè)計和制造方便，在方案設(shè)計中縱、橫行走裝置的原理大致相同，即采用結(jié)構(gòu)簡單而又便于控制的氣壓傳動方式，氣缸帶動縱向行走板或橫向行走板在導(dǎo)軌上滑動。 在設(shè)計過程中，考慮到能量的損耗程度， 縱橫行走裝置采用了直線導(dǎo)軌，既提高了運(yùn)動系統(tǒng)的運(yùn)動精度，又很大程度的減小了摩擦力，達(dá)到了節(jié)能的效果。 直線導(dǎo)軌的選擇計算 定條件： 根據(jù)粗略計算，導(dǎo)軌上橫向行走部分的總重量為 所以 0 0 0102 0 0 ????? 根據(jù)設(shè)計結(jié)構(gòu)的要求，選定行程 21 ?n （次 /分） 假設(shè)機(jī)器壽命為 5年，則導(dǎo)軌壽命為 2135000243655 ????L 小時（ H） 假設(shè)安裝 4個滑塊，要計算一個滑塊的負(fù)載，可用下式 0 00420 0040 ???同時由于兩個滑塊裝在一個導(dǎo)軌上，因此接觸系數(shù) 81.0?10[。 擇方式 ??00（ 3 其中 靜態(tài)安全系數(shù) 載荷系數(shù) （在無外部沖擊或振動、低速時取 0C—— 基本額定靜載荷 0P—— 沖擊載荷 現(xiàn)設(shè)靜態(tài)安全系數(shù) 5? cs f 0 ??（ 3 005??)(3086 在正常運(yùn)行時一般選取安全系數(shù)為 5，根據(jù)上述情況，選取 8550 ?）的導(dǎo)軌比較理想 ]10[ 。 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)壽命計算公式 )(9 4 5 01 7 5 0 054.0 ?? 22若使用 17500小時，則總的移動距離為： 50)(30????? 3 其中 — 溫度系數(shù) （由手冊查得當(dāng)導(dǎo)軌的工作溫度小于 100C? 時，其溫度系數(shù)取 — 硬度系數(shù) （為了使直線運(yùn)動系統(tǒng)達(dá)到最佳承載能力，需要保持導(dǎo)軌的硬度在 手冊查得 C —— 基本動載荷 所以 50)(30????? 450 3 ????? 000? 因此，選取 800? ） 理論上選取 上一級似乎比較恰當(dāng)，但考慮到標(biāo)準(zhǔn)壽命，選擇 23第四章 述 編程控制器 基本原理 可編程控制器 (簡稱 發(fā)展極為迅速、應(yīng)用極廣泛的 工業(yè)控制裝置。在現(xiàn)代化生產(chǎn)設(shè)備中有大量的開關(guān)量、數(shù)字量、脈沖量以及模擬量需要控制，例如， 電機(jī)的啟停，電磁閥的開閉，產(chǎn)品的計數(shù)，溫度、壓力、流量的設(shè)定與控制等。 照成熟有效的繼器控制理念和設(shè)計思想，利用不斷發(fā)展的新技術(shù)、新電子器件，逐步形成了具有特色的各種系列產(chǎn)品 ]11[ 。 一般機(jī)械設(shè)備的控制系統(tǒng)，由輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和邏輯控制三部分組成。 1、輸入設(shè)備 輸入設(shè)備是電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行信號才的界面設(shè)備，完成人與機(jī)之間的信號采集和機(jī)與機(jī)之間的信號采集 。操作人員發(fā)出的主令信號通過按鈕、各類手動開關(guān)送入控制系統(tǒng) ，現(xiàn)場自動運(yùn)行的控制信號 通過行程開關(guān)等現(xiàn)場檢測 設(shè)備送入控制系統(tǒng)。 2、輸出設(shè)備 輸出設(shè)備是用控制系統(tǒng)發(fā)出的控制信號去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)要求的運(yùn)動的輸出和顯示設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)。被信號驅(qū)動的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有繼電器、交流接觸器、控制液壓系統(tǒng)的電磁閥、信號顯示燈等。 3|、邏輯控制系統(tǒng) 邏輯控制系統(tǒng)根據(jù)給定的控制對輸入設(shè)備送來的控制、檢測信號進(jìn)行計算處理，并將計算結(jié)果轉(zhuǎn)換為控制信號經(jīng)輸出設(shè)備控制機(jī)械設(shè)備運(yùn)行。組成控制系統(tǒng)的器件有兩類：一是繼電器控制系統(tǒng)，其控制邏輯由硬件構(gòu)成，另一類為用可編程控制器構(gòu)成的控制系統(tǒng)，其控制 邏輯由編程軟件構(gòu)成。 編程控制器的特點(diǎn) 設(shè)備采用繼電器控制系統(tǒng)，設(shè)備的簡單控制及設(shè)備復(fù)雜的自動控制均能實(shí)現(xiàn)，但是復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，由于繼電器控制系統(tǒng)本身的 特點(diǎn)而使設(shè)備運(yùn)行存在許多的問題。問題一是繼電器控制系統(tǒng)由分立元件 組成，因此，系統(tǒng)有較高的故障率；問題二是繼電器控制系統(tǒng)采用固定的接線方式構(gòu)成控制邏輯，變更控制邏輯困難。問題三是難以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制。 現(xiàn)在計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使得電氣控制元件和控制系統(tǒng)有了極大的改觀，繼電器控制系統(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)式描述的控制邏輯也可用 軟件程序來實(shí)現(xiàn)，可編程控制器運(yùn)行軟件程序，即可完成繼電器控制硬件邏輯的控制功能。采用計算機(jī)技術(shù)的可編程控制器，不僅解決了分立元件的故障率問題，也解決了固定控制的問題，同時，為與計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模自動化生產(chǎn)和遠(yuǎn)程控制提供了可能性。兩類系統(tǒng)通過邏輯函數(shù)聯(lián)系起來，兩者均能完成相同要求的控制功能 ]12[ 。 可編程控制器實(shí)際是工業(yè)專業(yè)控制計算機(jī)，也稱工控機(jī)，可編程序控制器具有以下特點(diǎn)： 1、具有很高的工作可靠性和抗干擾能力； 2、控制程序可變，具有很好的柔性； 3、程序簡單， 控制功能豐富，使用方便； 4、擴(kuò)充方便，組合靈活，可構(gòu)成各類控制系統(tǒng)； 5、可將運(yùn)行數(shù)據(jù)直接送入管理計算機(jī)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行； 6、設(shè)備體積小巧，維護(hù)方便，插件更換靈活。 以上特點(diǎn)使得可編程序控制器，在設(shè)備電氣控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。 25第五章 電氣控制線路的設(shè)計 氣控制線路設(shè)計的一般要求 電氣控制線路的設(shè)計是在傳動形式及控制方案選擇的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，是傳動形式與控制方案的具體化。 電氣控制線路根據(jù)用途的不同可能會有其特殊的要求，設(shè)計所需要遵循的一般要求是： 1） 應(yīng)滿足機(jī)電設(shè)備對電氣控制線路 的要求，按照工藝要求準(zhǔn)確、可靠地工 作。 2）在滿足生產(chǎn)要求的前提下，應(yīng)力求使控制線路簡單、經(jīng)濟(jì)，盡量選用經(jīng)過實(shí)際考驗(yàn)過的線路。 3）保證控制的安全、可靠，具有必要的保護(hù)裝置和連鎖環(huán)節(jié)，誤操作時不至于發(fā)生重大事故。 4）盡量便于操作和維修 ]12[ 。 電氣控制線路的控制方法有兩種：一種是經(jīng)驗(yàn)設(shè)計法，另一種是邏輯設(shè)計法。 1. 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計法 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計法先從滿足生產(chǎn)工藝的要求出發(fā)，按照電動機(jī)的控制 方法，利用各種基本的控制環(huán)節(jié)和控制方法，借鑒典型的控制線路，把它們綜合地組合成一個整體滿足生產(chǎn)需要。這種設(shè)計方法比較簡單，但要求設(shè)計人員必須熟悉控制線路，掌握多種典型線路的設(shè)計資料，同時具有豐富的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)。另外，初步設(shè)計出來的控制線路可能有幾種，這時要加以比較分析，反復(fù)地修改簡化，甚至要通過實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證，才能確定比較合理的設(shè)計方案 ]13[ 。 262. 邏輯設(shè)計法 邏輯設(shè)計法是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，利用邏輯代數(shù)方法這一數(shù)學(xué)工具來分析、化簡、設(shè)計線路的。邏輯設(shè)計法設(shè)計的線路結(jié)構(gòu)比 較合理，所用元件的數(shù)量較少，得到的設(shè)計方案是最佳的。但是當(dāng)設(shè)計的控制系統(tǒng)比較復(fù)雜時，這種方法就顯得比較煩瑣，工作量很大，而且容易出錯 ]14[ 。 氣動原理圖設(shè)計 根據(jù)切割機(jī)的機(jī)構(gòu)原理，繪制的機(jī)構(gòu)簡圖如圖 5中 縱向行走板橫向行走板電機(jī)帶帶輪橫向行走氣缸縱向行走氣缸升降氣缸砂輪片 27夾緊機(jī)械手 夾緊氣缸橫向行走氣缸縱向行走板橫向行走板縱向行走氣缸圖 5 切割機(jī)機(jī)構(gòu)簡圖 動原理圖 28沈陽工業(yè)大學(xué)機(jī)自0007班更改文件號制圖工藝 審校 設(shè)計處數(shù)標(biāo)記分 區(qū)切割機(jī)氣動原理圖重量數(shù)量1年 月 日批號比例1:1石建科石建科回 走 刀回松 開 夾 緊夾緊缸落刀抬刀抬刀缸 制流程圖 石建科石建科沈陽工業(yè)大學(xué)機(jī)自00 07 班更改文件號設(shè)計制圖工藝審校處數(shù)標(biāo)記 分 區(qū)重量控制流程圖1數(shù)量年 月 日批號比例初位斷電2位走刀返回1位走刀返回 斷電斷電隨動返回斷電上電保持抬刀落刀隨動上電保持夾緊相繼上電保持上電保持?jǐn)嚯姽ぷ?位工作1位待命刀走 30結(jié) 論 本次畢業(yè)設(shè)計從題目確定開始，經(jīng)過查資料、調(diào)研、方案的提出及確定，再到完成總裝圖、部件圖，直到最后結(jié)束論文，才使本次畢業(yè)設(shè)計最終圓滿完成。 本次設(shè)計的題目是“鑄棒線切割機(jī)的機(jī)電一體化設(shè)計”。鑄棒線切割機(jī)是針對鑄鐵在連續(xù)鑄造過程中的切割而采用的一種專門的切割機(jī)。連續(xù)鑄造過程主要由保溫爐、牽棒機(jī)、切割機(jī)和壓斷機(jī)組成，在工作過程中拉棒機(jī)能從保溫爐中同時拉出兩條鑄鐵棒。題目要求切割機(jī)在連續(xù)鑄造過程中工作，并根據(jù)定長信號分別切割兩條連續(xù)的鑄鐵棒，實(shí)現(xiàn) 對鑄棒的準(zhǔn)確定長切割，切割后自動返回初始位置，其切口深度為 35由壓斷機(jī)進(jìn)行壓斷。整個切割過程都由自動控制實(shí)現(xiàn)。 此次設(shè)計的主要工作分為兩大部分，第一部分為切割機(jī)的機(jī)械設(shè)計，其中主要包括砂輪片的選擇、電機(jī)的選擇、砂輪片傳動方式的選擇和優(yōu)化、電機(jī)和砂輪的安裝、各個氣缸力的計算及其參數(shù)選擇計算、滑動導(dǎo)軌的設(shè)計以及其他部分和整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計。最后完成總裝圖、部件圖和零件圖。第二部分為電氣原理及控制部分的設(shè)計，主要包括氣動控制原理圖的設(shè)計、電氣原理圖的設(shè)計、配線圖的設(shè)計、控制柜的設(shè)計及電路控制面板的設(shè)計。 鑄棒 線切割機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，性能安全可靠，操作方便可行，很好的實(shí)現(xiàn)了其預(yù)定功能。由 制的氣動隨動鑄棒線切割機(jī)，由氣缸驅(qū)動完成順序切割動作過程。這種切割機(jī)具有控制方便，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)、修改方便、生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。 在本次設(shè)計過程中，經(jīng)過自己不懈的努力和指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)，各項任務(wù)都已經(jīng)順利完成并達(dá)到設(shè)計要求。但 由于設(shè)計者經(jīng)驗(yàn)不足，知識能力有限，在設(shè)計過程中的錯誤和疏漏再所難免，產(chǎn)品在性能方面也可能存在一些不足，欠妥之處，敬請各位老師批評指正。 31辭 謝 厲經(jīng)幾個月時間的努力，我順利完 成了畢業(yè)設(shè)計的全部內(nèi)容。通過這次設(shè)計，我對 并對本專業(yè)有了較深刻的認(rèn)識和理解，同時學(xué)到了更多的關(guān)于機(jī)械方面的經(jīng)驗(yàn)知識以及電氣控制方面的 相關(guān)知識。此次畢業(yè)設(shè)計是對我大學(xué)四年學(xué)習(xí)的歸納和總結(jié)，對我今后的學(xué)習(xí)和工作有重要的指導(dǎo)意義和實(shí)踐意義。 當(dāng)然我之所以順利完成畢業(yè)設(shè)計主要因?yàn)橹笇?dǎo)老師的屢不厭煩的教導(dǎo)。我將特別感謝我的導(dǎo)師高燕老師，她治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，知識淵博，經(jīng)驗(yàn)豐富，不但給我 悉心指導(dǎo)，還帶領(lǐng)我參觀調(diào)研， 使我更加體會到了一個令人尊敬的老師對學(xué)生無微不至的關(guān)懷，也賦予了我進(jìn)一步努力、不斷進(jìn)取的熱情。 請許我再次向高艷老 師表示誠摯的謝意，感謝各位老師批評斧正。并祝各位老師身體健康，工作順利！ 32參考文獻(xiàn) [1] 徐 灝 . 機(jī)械設(shè)計手冊 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1991 [2] E, of 980 [3] 蔡春源 . 簡明機(jī)械零件手冊 . 北京：冶金工業(yè)出版社， 4] 王德璽，裴垠欣 . 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