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1、 理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 題 目： 鋼筋連接套自動切斷機 機械系統(tǒng)設(shè)計及仿真 學(xué)生姓名： 范晨旭 學(xué) 號： 071615405 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師： ?；⒘Γㄖv師） 2011年03月26號 1 文獻綜述 切斷機是生產(chǎn)加工必不可少的設(shè)備之一，它主要用于房屋建筑、橋梁、隧道、電站、水利等工程中對原料的切斷。切斷機由于工作可靠、效率高等特點，近年來的應(yīng)用十分廣泛[1]。 1.1我國鋼筋連接套自動切斷機近

2、年發(fā)展綜述 進入二十一世紀以來，隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國切斷機行業(yè)保持了多年高速增長，并隨著我國加入WTO, 近年來，切斷機行業(yè)的出口也形勢喜人，2008年，全球金融危機爆發(fā)，我國切斷機行業(yè)發(fā)展也遇到了一些困難，如國內(nèi)需求下降，出口減少等，切斷機行業(yè)普遍出現(xiàn)了經(jīng)營不景氣和利潤下降的局面，2009年，隨著我國經(jīng)濟刺激計劃出臺和全球經(jīng)濟走出低谷，我國切斷機行業(yè)也逐漸從金融危機的打擊中恢復(fù)，重新進入良性發(fā)展軌道[2]。 1.2我國切斷機發(fā)展現(xiàn)狀 　 國內(nèi)外切斷機的對比：由于切斷機技術(shù)含量低、易仿造、利潤不高等原因，所以廠家?guī)资陙砘揪S持現(xiàn)狀，發(fā)展不快，與國外同行相比具體有以下幾方面

3、差距。 1)國外切斷機偏心軸的偏心距較大，如日本立式切斷機偏心距24mm，而國內(nèi)一般為17mm．看似省料、齒輪結(jié)構(gòu)偏小些，但給用戶帶來麻煩，不易管理．因為在由切大料到切小料時，不是換刀墊就是換刀片，有時還需要轉(zhuǎn)換角度。 2)國外切斷機的機架都是鋼板焊接結(jié)構(gòu)，零部件加工精度、粗糙度尤其熱處理工藝過硬，使切斷機在承受過載荷、疲勞失效、磨損等方面都超過國產(chǎn)機器． 3)國內(nèi)切斷機每分鐘切斷次數(shù)少．國內(nèi)一般為28～31次，國外要高出15～20次，最高高出30次，工作效率較高。 4)自動化水平不高，國內(nèi)鋼筋切斷機的控制精度較低，不適合上工一化加工作業(yè)。而國外鋼筋切斷機的操作控制技術(shù)和計算機、電子技

4、術(shù)的應(yīng)用都處于較高水平，機電液一體化程度較高，可以工廠化生產(chǎn)建筑用各種形式的鋼筋。 5)國外機型一般采用半開式結(jié)構(gòu)，齒輪、軸承用油脂潤滑，曲軸軸徑、連桿瓦、沖切刀座、轉(zhuǎn)體用手工加稀油潤滑．國內(nèi)機型結(jié)構(gòu)有全開、全閉、半開半閉3種，潤滑方式有集中稀油潤滑和飛濺潤滑2種。 6)國內(nèi)切斷機外觀質(zhì)量、整機性能不盡人意；國外廠家一般都是規(guī)模生產(chǎn)，在技術(shù)設(shè)備上舍得投入，自動化生產(chǎn)水平較高，形成一套完整的質(zhì)量保證加工體系。尤其對外觀質(zhì)量更是精益求精，外罩一次性沖壓成型，油漆經(jīng)烤漆噴涂處理，色澤搭配科學(xué)合理，外觀看不到哪兒有焊縫、毛刺、尖角，整機光潔美觀。而國內(nèi)一些一些廠家雖然生產(chǎn)歷史較長，但沒有一家形成規(guī)

5、模，加之設(shè)備老化，加工過程拼體力、經(jīng)驗，生產(chǎn)工藝幾十年一貫制，所以外觀質(zhì)量粗糙、觀感較差[3]。 從鋼筋切斷機械的發(fā)展趨勢看，隨著建筑設(shè)計與建筑施上技術(shù)的國際化，建筑工程設(shè)計與應(yīng)用鋼筋必將進入商品化供應(yīng)時代，即根據(jù)建筑配筋表采購鋼筋，鋼筋加上山現(xiàn)場加上轉(zhuǎn)成上)一化生產(chǎn)，商品化供應(yīng)鋼筋。而鋼筋的上)一化生產(chǎn)就要求鋼筋切斷機必須實現(xiàn)自動控制一一鋼筋自動送料，定尺后自動切斷、落料。 同時國外的產(chǎn)品充分融合液壓技術(shù)、機械技術(shù)、電子技術(shù)等，形成機電液一體化綜合控制技術(shù)，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，體現(xiàn)綜合最優(yōu)驅(qū)動及控制能力。因此，鋼筋切斷機不但要求實現(xiàn)定長剪切的高精度控制，同時要求其具有相對高的生產(chǎn)效率。所

6、以，如何使鋼筋切斷機的機電液系統(tǒng)有機地高度集成，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，將是今后研究的主要方向[11]。 1.3 鋼筋連接套自動切斷機主要特點 1）效率高、運行成本低。采用多刀同時加工的切削方式，加工效率高，刀具消耗少。 2)加工精度高、噪音小。 3)可靠性高、精度維持性好、維護方便 。 4)控制系統(tǒng)采用基于工業(yè)以太網(wǎng)運動控制平臺，自動化程度高，控制功能強，完全實現(xiàn)鋼管切斷加工的生產(chǎn)自動化[4]。 1.4 鋼筋連接套自動切斷機的主要用途 本機床特別適宜于石油套管、焊管、高壓鍋爐管、管線管、光套管等的高效、精密切斷加工，能夠滿足石油、冶金、軸承等行業(yè)大批量生產(chǎn)的場合。同時，可降低電能消耗

7、，節(jié)約鋼材。 1.5 切斷機的種類 1）按傳動方式分為機械和液壓兩種型式 2）按結(jié)構(gòu)型式分為臥式（以機械傳動臥式切斷機為基本型）、立式、顎減式、手持式四種型式切斷機[5]。 1.6切斷機的規(guī)格 切斷機規(guī)格應(yīng)符合下表1所示：[5] 2 本課題擬采用的研究手段及途徑 鋼筋連接套自動切斷機是一種剪切鋼筋連接套筒所使用的一種工具。它主要用于對鋼筋連接套筒的定長切斷。此種切斷機與其他切斷設(shè)備相比，具有重量輕、耗能少、工作可靠、效率高等特點，因此近年來逐步被機械加工和小型軋鋼廠等廣泛采用，在國民經(jīng)濟建設(shè)的各個領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用[6]。 切斷機在機械工業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，本臺鋼筋連接套

8、自動切斷機有其獨特的優(yōu)點。它實現(xiàn)了機械自動化，如自動上料功能，節(jié)約人力，提高了工作效率，同時工件的車外皮與切斷是一體的，車外皮的刀具和切斷的刀具位于工件卡緊位置兩側(cè)，車完外角后，切斷刀具馬上實現(xiàn)進給運動，方便快捷，節(jié)省時間，為企業(yè)帶來了更多的經(jīng)濟效益。 2.1鋼筋連接套自動切斷機的總體設(shè)計方案 圖1 鋼筋連接套自動切斷機示意圖 如上圖1所示，工人將鋼管放入上料系統(tǒng)的支架上，由后卡頭夾緊，定位裝置推進到定位點（定位裝置由液壓控制，可上下伸縮），液壓缸推動鋼管進給到定位點，前卡頭夾緊，后卡頭松開，液壓缸復(fù)位，定位裝置復(fù)位；裝有外圓車刀和倒角車刀的導(dǎo)軌1進給，執(zhí)行車外圓和車內(nèi)倒角；導(dǎo)軌1復(fù)

9、位，裝有切斷刀的導(dǎo)軌2進給，接料口上升，切斷，導(dǎo)軌2復(fù)位。完成一次切斷過程。如下圖2所示。 開始 導(dǎo)軌1進給，車外圓，車內(nèi)倒角 接料口上升 導(dǎo)軌2進給，切斷 接料，完成一次切斷 后卡頭夾緊 定位裝置落至定位點 液壓缸推進鋼管至定位點 前卡頭夾緊 定位裝置復(fù)位 后卡頭松開 液壓缸復(fù)位 圖2 鋼筋連接套自動切斷機流程圖 2.2機床結(jié)構(gòu)組成部分 機床結(jié)構(gòu)主要由料架、機架、上料裝置、定位裝置、夾緊裝置、車外圓及倒角裝置、切斷裝置、接料裝置、驅(qū)動裝置、液壓系統(tǒng)等組成。 2.2.1 料架 適用于支承鋼管的料架。 2.2.2 機架 機架分四部分組成：床身、車

10、刀導(dǎo)軌、切斷導(dǎo)軌、上料箱體 2.2.3 上料裝置 上料裝置是將鋼管送入夾緊裝置。夾緊動力由油缸作用得到，工作時上料裝置在機身導(dǎo)軌往復(fù)運動。 2.2.4定位裝置 定位裝置置于被切斷鋼管正上方，由液壓系統(tǒng)控制升降，當后卡頭夾緊鋼管，液壓缸推動鋼管進給時，定位裝置的液壓系統(tǒng)推動定位桿頂端圓盤至定位點，待工件進給完畢，液壓系統(tǒng)復(fù)位。 2.2.5 夾緊裝置 夾緊裝置固定在切斷箱體上，由油缸、夾緊模具架，清屑噴嘴、夾緊模具等組成，用于切斷時固定銅管。夾緊裝置內(nèi)夾緊模具的材質(zhì)及技術(shù)要求與送料裝置內(nèi)夾緊模具相同。切斷時銅屑會散落在上、下夾緊模接合面處，影響夾緊效果，模具側(cè)面置一吹屑風(fēng)嘴，由電磁閥控

11、制，夾緊模每松開一次噴一次風(fēng)清理銅屑。要定期用噴槍徹底清除裝置內(nèi)銅屑[7]。 2.2.6 車外圓及倒角裝置 該裝置為一個刀架上放置兩把刀，在導(dǎo)軌1進給時，同時實現(xiàn)車外圓及車內(nèi)倒角，外圓車刀與刀架成90度，倒角車刀與刀架成45度。 2.2.7 切斷裝置 切斷裝置由電機、軸承座、鋸片、油缸、導(dǎo)柱、導(dǎo)向座等組成，確認管材夾緊后，切斷電機啟動，油缸推動電機上升進行切斷。鋸片切削迸給速度不宜太快，以免造成銅管切口變形。油缸頭置一聚氨酯件與電機接觸，無剛性連接，避免加工、裝配誤差而出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象。上升靠油缸推動，下降由自重復(fù)位。導(dǎo)向座內(nèi)裝有直線運動球軸承。 2.2.8 接料裝置 接料裝置配合切斷

12、裝置進給，當切斷到所在導(dǎo)軌進給時，接料口隨之上升接料，切斷完成，接料口復(fù)位。 2.2.9 驅(qū)動裝置 采用鏈輪鏈條傳動，裝有鏈輪的液壓馬達置于送料箱體前端。另一鏈輪在送料箱體后端。鏈兩端與送料裝置聯(lián)接成環(huán)狀，由液壓馬達驅(qū)動鏈條帶動送料裝置在滑動導(dǎo)軌上往復(fù)運動。送料裝置下部與送料箱體上裝有直線滾動導(dǎo)軌副，采用滾動導(dǎo)軌送料裝置移動時輕便靈活，避免了爬行、卡阻、松動現(xiàn)象出現(xiàn)，重復(fù)定位精度高，銅管下料誤差小，質(zhì)量穩(wěn)定。鏈輪、鏈條水平方式傳動，為防止脫鏈后端鏈輪設(shè)有張緊裝置，用于調(diào)整鏈條張緊度[8]。 2.2.10 液壓系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)包括油箱、電機、泵、馬達、油缸、壓力控制閥、流量控制閥、方向控制

13、閥、集成塊、濾油器、液位液溫計及冷卻器、管路等。 2.3 主要結(jié)構(gòu)特點 1) 主軸箱采用厚板焊接結(jié)構(gòu)，并合理布置筋板；主軸采用合金鋼材料，經(jīng)熱處理并精密磨削加工；軸承采用進口高精度圓錐滾子軸承，采用油潤滑冷卻。 2) 主電機通過皮帶帶動傳動軸，由一對斜齒輪驅(qū)動主軸及刀盤旋轉(zhuǎn)；主電機采用變頻電機，可進行無級調(diào)速。 3) 進刀機構(gòu)由伺服電機通過滾珠絲杠驅(qū)動，導(dǎo)軌采用滾動導(dǎo)軌，滾珠絲杠經(jīng)過預(yù)拉伸，大大提高了抵抗熱變形能力，保證了進給軸的剛性和精度，有效提高切管機床的加工精度。 4) 喂料系統(tǒng)由伺服電機通過同步帶、滾珠絲杠驅(qū)動，導(dǎo)軌采用滾動導(dǎo)軌。滾珠絲杠在裝配時進行了預(yù)拉伸，大大提高了抵抗熱

14、變形能力，喂料精度可達0.01mm。液壓夾持結(jié)構(gòu)由液壓油缸驅(qū)動，用于鋼管的夾緊送料。為保證兩夾緊臂的運動同步，兩夾緊臂之間設(shè)有一對同步機構(gòu)[9]。 5) 液壓系統(tǒng)進行了強制冷卻，以降低油溫，保證機床的正常運行。 6) 機床主要外購件如軸承、液壓、潤滑、照明、冷卻系統(tǒng)、傳動皮帶、電氣元件、滾珠絲杠、滾動導(dǎo)軌等均選用了國內(nèi)外的知名品牌。 7) 配有剛性卡盤，其主要作用是自動夾緊鋼管并定心。由液壓油缸驅(qū)動同步連動板，由同步連動板帶動兩套擺桿機構(gòu)擺動，以實現(xiàn)剛性卡盤的自動定心夾緊/松開動作。 8) 配有彈性卡盤，其主要作用是對鋼管進行輔助夾緊。 9) 配有鏈式排屑裝置，將切削后的鐵屑送出切

15、管機。 10) 可選配多種功能部件，以組成接箍切斷生產(chǎn)線，適應(yīng)接箍自動化生產(chǎn)的需求。 11) 配有上料臺架，用于給切管機上料。根據(jù)鋼管規(guī)格不同，可自動調(diào)整鋼管中心。 12) 配有接箍料輸出裝置，將加工好的接箍料輸出。 13) 配有壓印裝置，將接箍料打印廠標、批號、材料標號等。 14) 配有尾料排出裝置，將最后的鋼管料頭排出到廢料箱。 15) 可選配步進移鋼機、機械定尺裝置、短管落料裝置等，以組成光管線、精整線，實現(xiàn)鋼管自動定尺切斷及管端切斷[10]。 參考文獻 1 王良文，陳學(xué)文.國產(chǎn)鋼筋切斷機的生產(chǎn)現(xiàn)狀與改良方向. 2009年. 2 2010-2015年中國切斷機市

16、場發(fā)展現(xiàn)狀分析及行業(yè)前景預(yù)測報告. 睿博數(shù)據(jù)研究中心（北京）,2010年. 3 百度百科-鋼筋切斷機. 4 段紅杰.鋼筋切斷機動力學(xué)仿真設(shè)計. 鄭州輕工業(yè)學(xué)院機電工程學(xué)院, 2010年. 5 機械標準-GB8521-1987鋼筋切斷機 中國建筑科學(xué)研究院建筑機械化研究所. 6 陳聲林.銅管校直切斷機.維普資訊網(wǎng). 7 劉榮久.銅管校直切斷機的工作原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計.機械設(shè)計與制造, 2008年. 8 賀生華.普通鋼筋切斷機技術(shù)改造.廣東建材, 2008年. 9 劉寶華.數(shù)控鋼筋調(diào)直切斷機長度檢測及切斷控制. 燕山大學(xué),1999年. 10 JQG-230/365/460型數(shù)控切管機

17、簡介.某公司, 2008年 11 Seamus Gordon 1, Michael T. Hillery. Development of a high-speed CNC cutting machine using linear motors. Department of Manufacturing and Operations Engineering, University of Limerick, Limerick, Ireland. 指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師： 年 月 日