棒料切割机设计

引言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开展，手工切割已经适应不了现代工业开展的要求。同时，切割机的夹紧机构也有了迅速的开展，一些简单的机械手已经得到广泛的应用。简单的机械手经过几十年的开展，如今已进入以通用机械手为标志的时代。几十年来，这项技术的研究和开展一直比拟活泼，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。简单的机械手是一种仿人操作、自动控制、的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。我们设计的铸棒线切割机结构简单，性能平安可靠，操作方便可行，很好的实现了其预定功能。铸棒线切割机主要由三个大的局部组成，即切割局部、夹紧局部和纵横行走局部。切割局部是由电极带动砂轮旋转，由气缸控制砂轮上下移动完成切割。夹紧局部主要采用了一个气动夹紧机械手，电磁阀控制气缸活塞的伸缩来实现夹紧和放松。纵横行走局部是由气缸控制纵向、横向行走板，使之沿直线导轨前进或返回。整个机器由PLC控制各个气动换向阀的电磁铁，由气缸驱动完成顺序切割动作过程。而随开工作台的随动前进速度也可以通过夹紧机械手夹紧铸棒使之与铸棒速度同步。横向切割时的切割速度可以通过气缸来调节。与一般的切割机相比，这种切割机有以下优点：一、实现了机械工程和自动控制的有效结合，机械局部采用机械优化设计，整个设计过程中都进行了综合技术比拟与经济评价，实现了预定的功能。二、整个运动过程都采用了气压传动控制，与液压传动相比，气压传动有无介质费用、处理方便、无泄露污染、无介质变质等优点。三、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，到达了节能的效果。四、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、使用寿命长、平安系数高等因素，满足了自动化大批量的生产要求。这种切割机具有控制方便，性能稳定，结构简单，调节、修改方便、生产率高等优点，具有广阔的应用前景。摘要连续铸造是一种先进的铸造方法，其原理是将熔融的金属，不断浇入一种叫做结晶器的特殊金属型中，凝固〔结壳〕了的铸件，连续不断地从结晶器的另一端拉出，它可获得任意长或特定的长度的铸件。连续铸造在国内外已被广泛采用，例如连续铸锭〔钢或有色金属锭〕，连续铸管等。连续铸造和普遍铸造法比拟有下述优点：

1.由于金属被迅速冷却，结晶致密，组织均匀，机械性能较好；

2.连续铸造时，铸件上没有浇注系统的冒口，故连续铸锭在轧制时不用切头去尾，节约了金属，提高了收得率；

3.简化了工序，免除造型及其它工序，因而减轻了劳动强度；所需生产面积也大为减少；

4.连续铸造生产易于实现机械化和自动化，铸锭时还能实现连铸连轧，大大提高了生产效率。铸棒线割机在连续的铸造中工作，它的工作是由PLC控制电磁阀，使电磁阀控制气缸，并由气缸驱动与其连接的部件，实现对铸棒的准确定长切割，切割后自动返回初始位置。一个切割机分别切割两条铸棒，其切口深度为35mm，然后由压断机进行压断。铸棒线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阔用户所接受的一种新型的自动控制切割机。由PLC控制的气动铸棒切割机，其中融合了气压自动控制、机器人技术和PLC控制技术。PLC控制各个气动换向阀的电磁铁，由气缸驱动机械手完成顺序切割过程，实现了机械设计、电器控制和气动控制的有效结合。这种切割机具有控制方便，性能稳定，结构简单，调节、维修方便，生产率高等优点，具有广泛的应用前景。目录引言摘要切割局部设计1.1设计要求………………………61.2方案设计………………………61.3结构设计………………………7第二章夹紧局部设计2.1设计要求………………………182.2方案设计………………………18第三章纵横行走局部设计3.1设计要求………………………203.2方案设计………………………203.3直线导轨的选择计算…………20第四章PLC概述4.1可编程控制器PLC的根本原理………………234.2可编程控制器的特点…………24第五章电气控制线路的设计5.1电气控制线路设计的一般要求………………255.2电气控制线路的设计方法……………………255.3气动原理图的设计…………26结论……………30谢辞……………31参考文献…………32第一章切割局部设计1.1设计要求工程要求切割机能够根据定长信号分别切割两条连续的铸铁棒，实现对铸棒的准确定长切割，切割后自动返回初始位置。其切口深度为35mm。再由压断机进行压断。1.2方案设计切割局部主要有砂轮、电动机和传动机构组成。现在在切割局部有两种可行的方案：第一，电动机通过带传动带动砂轮片转动。第二，电动机通过圆锥齿轮传动带动砂轮片转动。考虑到切割过程中电动机带动砂轮高速旋转，所以优先选取第一种方案，因为圆锥齿轮传动不宜应用在转速太高的场合，而且运用齿轮传动时，还要考虑到这样消除震动和怎样润滑齿轮，这样就增加了设计本钱。图1-1切割局部原理图切割局部的原理如图1-1所示，电动机带动砂轮片高速旋转，电机与工作台之间采用铰支撑，气缸1可推动砂轮片上下移动，完成切割。气缸2可推开工作台横向移动，控制切割的长度。气缸3可使工作台纵向移动，使砂轮片能分别切割两根铸棒。其中电动机和气缸都通过电磁阀由PLC机控制，从而实现其动作。1.3结构设计1.3.1砂轮片的选取经过调研，切断能力为50的砂轮片，其规格为mm，所需电机的最小功率为kw，转速为=2840r/min,砂轮片的最大线速度为70m/s。最终选取砂轮片的型号为TL-001型，其磨料为棕刚玉，粒度为20#。1.3.2电机的选取根据砂轮片的要求，现选用比拟常用的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，供配套出口及引进设备替换。选取功率为3.0KW，满载时的转速为2870r/min。额定电流6.39A，功率因数0.87，效率82%，额定转矩2.3。1.3.3带传动设计1.确定计算功率由《机械设计》第108页表7-7查得工作情况系数=1.2〔电机带动砂轮切割铁棒，载荷性质为载荷变动较大〕，那么功率为〔1-1〕2.初选带的型号根据和，由《机械设计》书中第108页图7-14初选A型普通V带。3.确定带轮的基准直径和1〕由《机械设计》第109页表7-8查得A型=75mm,考虑到带轮太小，其弯曲应力过大，所以要使，取=1502〕验算带的速度m/s〔1-2〕因为5m/s<22.6m/s<25m/s带速符合要求。3〕计算〔1-3〕由于电机转速与砂轮转速根本同步，选速比=1，那么==150mm4.确定中心距和带的基准长度1〕初选中心距由0.7〔+〕2〔+〕，考虑到结构要求，初选=900mm〔1-4〕mm由《机械设计》第96页表7-2取带的标准基准长度mm2)最后确定中心距mm〔1-5〕那么mm〔1-6〕mm〔1-7〕最后取mm。5.验算带轮包角〔1-8〕〔适宜〕6.确定带的根数〔1-9〕其中：由《机械设计》第107页表7-5查得弯曲影响系数由《机械设计》第107页表7-5查得传动比系数kw由《机械设计》第107页表7-6查得包角系数由《机械设计》第106页表7-4查得长度系数采用非化纤结构的普通带，取材质系数由《机械设计》第105页图7-13查得kw。kw取根。7.确定单根带的初拉力〔1-10〕由《机械设计》第96页表7-1查得N〔1-11〕8.计算带对轴的压力N〔1-12〕

9.带轮的设计带轮的设计要求设计带轮时应满足的要求有：质量小，结构工艺性好，无过大的铸造应力，质量分布均匀，转速高时经过动平衡，轮槽工作面加工精细，以减小带的磨损，各槽的尺寸和角度保持一定的精度，以使载荷分布均匀。带轮的材料带轮的材料主要采用铸铁，常用材料的牌号为HT150或HT200，转速较高时宜采用铸钢，或用钢板冲压后焊接而成。在本次设计中，采用了比拟常见的HT150。带轮的结构尺寸由于带轮的基准直径，轴的直径，根据带轮的选择原那么：即当时采用腹板式结构，铸造带轮的结构如图1-2所示。图1-2带轮的结构1.3.4升降气缸的选择1.选取气缸类型根据设计所用资料，现选取DNC标准气缸。2.选择安装方式根据结构设计的要求，要实现砂轮片的上下移动完成切割，要求气缸在上下伸5.3.2控制流程图结论本次毕业设计从题目确定开始，经过查资料、调研、方案的提出及确定，再到完成总装图、部件图，直到最后结束论文，才使本次毕业设计最终圆满完成。本次设计的题目是“铸棒线切割机的机电一体化设计”。铸棒线切割机是针对铸铁在连续铸造过程中的切割而采用的一种专门的切割机。连续铸造过程主要由保温炉、牵棒机、切割机和压断机组成，在工作过程中拉棒机能从保温炉中同时拉出两条铸铁棒。题目要求切割机在连续铸造过程中工作，并根据定长信号分别切割两条连续的铸铁棒，实现对铸棒的准确定长切割，切割后自动返回初始位置，其切口深度为35mm。再由压断机进行压断。整个切割过程都由自动控制实现。此次设计的主要工作分为两大局部，第一局部为切割机的机械设计，其中主要包括砂轮片的选择、电机的选择、砂轮片传动方式的选择和优化、电机和砂轮的安装、各个气缸力的计算及其参数选择计算、滑动导轨的设计以及其他局部和整体结构的设计。最后完成总装图、部件图和零件图。第二局部为电气原理及控制局部的设计，主要包括气动控制原理图的设计、电气原理图的设计、配线图的设计、控制柜的设计及电路控制面板的设计。铸棒线切割机结构简单，性能平安可靠，操作方便可行，很好的实现了其预定功能。由PLC控制的气动随动铸棒线切割机，由气缸驱动完成顺序切割动作过程。这种切割机具有控制方便，性能稳定，结构简单，调节、修改方便、生产率高等优点，具有广阔的应用前景。在本次设计过程中，经过自己不懈的努力和指导老师的悉心指导，各项任务都已经顺利完成并到达设计要求。但由于设计者经验缺乏，知识能力有限，在设计过程中的错误和疏漏再所难免，产品在性能方面也可能存在一些缺乏，欠妥之处，敬请各位老师批评指正。辞谢厉经几个月时间的努力，我顺利完成了毕业设计的全部内容。通过这次设计，我对并对本专业有了较深刻的认识和理解，同时学到了更多的关于机械方面的经验知识以及电气控制方面的相关知识。此次毕业设计是对我大学四年学习的归纳和总结，对我今后的学习和工作有重要的指导意义和实践意义。当然我之所以顺利完成毕业设计主要因为指导老师的屡不厌烦的教导。我将特别感谢我的导师高燕老师，她治学严谨，知识渊博，经验丰富，不但给我悉心指导，还带着我参观调研，使我更加体会到了一个令人尊敬的老师对学生无微不至的关心，也赋予了我进一步努力、不断进取的热情。请许我再次向高艳老师表示诚挚的谢意，感谢各位老师批评斧正。并祝各位老师身体健康，工作顺利！参考文献[1]徐灏.机械设计手册.北京：机械工业出版社，1991[2]ShigleyJE,UicherJJ.Theoryofmachinesandmechanisms.NewYork:McGraw-HillBookCompany,1980[3]蔡春源.简明机械零件手册.北京：冶金工业出版社，1996.3[4]王德玺，裴垠欣.机械设计.北京：煤炭工业出版社，1999[5]DYYang,CHLee,Analysisofthree-dimension-alextrusionofsecti