《自动瓷砖切割机的结构设计》12000字（论文）

自动瓷砖切割机的结构设计摘要近些年来国内的工业设备发展快，很多机械设备研制出来，用于各个行业当中，为生产和加工提供更为有利的条件，提供更多专业化的设备，为工业快速发展起到很好的促进作用。瓷砖作为一种装饰材料，每年的需求量非常的大，特别是目前人们对于家居环境要求和品质都在提升，因而瓷砖作为一种装修材料，市场需求也在增加，对于瓷砖的加工中，需要用到各种加工设备，其中的切割工序是一个重要的部分，切割机能够满足对不同尺寸瓷砖进行切割，切割质量高，加工效率快。因而切割机的使用量也随着瓷砖的需求增加而变得越来越大，有较好的市场前景。本次设计是瓷砖切割机的结构设计，此种设备用于对瓷砖材料进行切割作业，是用于生产加工当中。设计从对任务要求做出分析，以及查询切割机的文献和方案，对本次切割机做出方案拟定，主要完成切割机的功率计算，选取符合要求的电机，以及蜗轮蜗杆传动机构，滚珠丝杆，直线导轨的设计计算，同时通过CAD软件绘制瓷砖切割机的结构图纸，最终完成本次设计要求。关键词：瓷砖；切割机；蜗轮蜗杆；滚珠丝杆；直线导轨目录1绪论 11.1课题的研究目的和研究意义 11.1.1课题的背景 11.1.2课题的研究意义 11.2瓷砖切割机国内外发展情况 21.2.1中国瓷砖切割机的情况 21.2.2海外瓷砖切割机的情况 21.2.3手动与自动瓷砖切割机机能对照 21.3设计主要研究方法 31.3.2研究报告 31.3.2研究方法 31.3.3设计的主要内容 32总体方案设计 42.1瓷砖切割机结构分析 52.2瓷砖切割机工作原理 63切割装置的设计与计算 73.1电机的选择 73.2蜗轮蜗杆传动的设计与校核 93.2.1中心距计算 113.2.2轮齿弯曲疲劳强度校核 113.2.3蜗杆刚度计算 124Y向传动的设计计算 134.1滚珠丝杠副的载荷及转速计算 134.2滚珠丝杠副预期额定动载荷 144.3估算滚珠丝杠的最大允许轴向变形量 154.4估算滚珠丝杠副的螺纹底 154.5确定滚珠丝杠副规格代号 164.6电机的选择与套筒联轴器的设计 175直线导轨的设计 205.1作用于滚动直线导轨副的载荷计算 205.2滚动直线导轨副的额定寿命 215.3滚动直线导轨的长度选择 236瓷砖切割机的保养与维护/注意事项 267.1玉米脱粒机的保养 267.2玉米脱粒机的维护 267总结 27参考文献 281绪论1.1课题的研究目的和研究意义1.1.1课题的背景瓷砖是一种比较常见的装修材料，用于建筑当中，也是人们生活比较常见的一种物质，能够达到装饰房屋，美化的效果。史料统计，早期很早的古代人就已经会使用瓷砖来对房屋进行装置，通过使用黏土来进行晒干或者是烘干，最终进行上色，可获得瓷砖。国内的房产建设近些年来发展的非常的快，同时人们对于房屋的要求和品质也在提升，因而瓷砖这种装饰材料的使用量也在不断的增长，资料统计在2018年的时候全国的瓷砖产量就达到了90亿平方的量，且瓷砖行业的全年营业收入达到3000多亿的产值，因而可见瓷砖的需求量之大，每年需要加工的瓷砖也非常的多。对于瓷砖的加工当中，需要进行的工序也比较的多，成品瓷砖使用与家装当中，也需要经过很多的加工步骤，比如需要按照尺寸进行切割，以及打磨等工序，切割是最为普遍的，需要按照具体的尺寸来进行装置，故而要用到切割设备。随着瓷砖的需求增长，切割机的使用也逐步增加，且随着自动化技术的成熟，将设备与自动化技术相结合，能够更好的满足设备的加工自动化要求，切割机的性能也逐步提升，未来自动化切割机的市场前景也会越来越好。1.1.2课题的研究意义随着瓷砖的需求增长，切割机的使用也逐步增加，且随着自动化技术的成熟，切割机的种类越来越多，其性能也在不断的提升，未来对于切割机的要求，不仅仅是在效率方面，同时对于加工的质量也提出更高的需求。将设备与自动化技术相结合，能够更好的满足设备的加工自动化要求，切割机的性能也逐步提升，未来自动化切割机的市场前景也会越来越好。本次提出设计瓷砖切割机结构设计，通过所学专业知识运用与设计中，做到学以致用，理论联系实际。1.2瓷砖切割机国内外发展情况1.2.1中国瓷砖切割机的情况我国在切割机的制造和研究方面，处于发展时间比较迟的，因而在技术方面跟发达国家比较，仍然存在较大的差距。尤其是上个世纪的中期，国内的制造业和工业基础也都相对薄弱，故而在切割机领域的研究也相对比较少，但是随着国内产业快速发展，尤其是材料的加工方面，生产的需求量增加，因此对于加工设备的市场需求也在增加，早期依靠进口国外的一些智能化的切割机，因此在切割机领域的技术多是处于空白真空期。在后期80年代的时候，国内也对切割机领域做了很多的研究，更是有很多的专业研究机构出现，投入了大量的经历到切割机领域，因此也相继研发了各种电动和激光的切割机，也涌现出很多国内的切割机品牌企业，比如在激光切割机领域就有大族激光企业，化工激光，以及楚天激光等，都是在激光切割机方面技术比较先进的，同时也有自主的等离子切割机，以及高压水射流切割机等设备。几十年的发展时期，国内在切割机领域取得很好的成就。但是同时也还存在很多不足，尤其是跟发达国家的切割机比较，还存在智能化查，研发技术水平比较薄弱，区域发展不平衡等最多的问题，这些还需要后期不断的去改变和发展，才能更好的在切割机领域做到更成功，走的更远，相信未来能够有更高端的切割机出现，为我国的切割机产业发展做出更大的贡献。1.2.2海外玉瓷砖切割机的情况切割机的发展时间比较早，在国外的一些发达国家，上个世纪的初期就已经相继研究出不同种类的切割机，从简单的手动切割机发展到后期的自动切割机，数控切割机以及到现在的激光切割机，水射流切割机等不同的类型，且随着自动化技术的使用，切割机的设备自动性能大幅度提高，不紧急可以实现高效率的切割作业，同时还可以满足无人操作的要求，为切割行业提供更多的设备。比如德国是目前工业技术最为先进的国家，其国内的工业发展比较早，因此无论是在工业基础以及自动技术等领域，也都摇摇领先其他国家。因此早期也切割机做出大量的研究，且目前在全球的激光切割设备领域，德国的技术令众多国家难望其项背。可以生产多轴多自由度的切割设备，比如德国的业纳企业生产的机器人切割设备，是目前在切割机领域技术最为先进的，集合了光电及液等不同的原理，切割机能够实现五轴加工要求，满足多个角度的切割作业需要。1.2.3手动与自动瓷砖切割机机能对照（1）目前的瓷砖切割机的种类也比较多，可以满足不同的硬度材料的加工要求，同时也可以实现自动切割要求，改变传统的切割方式，尤其是一些人工进行操作的切割设备，由于切割的性能差，往往会造成切割的瓷砖的断面质量差，造成瓷砖的次品率比较高，同时瓷砖切割的粉尘比较大，因而不符合环保的要求，也会在一定程度上造成对操作人员的身体健康有损害。目前根据瓷砖切割机的制动方式来区分的话，有分作手动跟自动类型的瓷砖切割机（2）但手动的瓷砖切割机有自测以及轻便两种类型，可满足不同的加工需求，且设备的适应性也比较好。比如现在的手动自测瓷砖切割机，这种切割机能够满足不用电，不需要用水，以及粉尘比较少，符合高效环保的加工要求，对操作的工人身体健康没有伤害，只要在操作当中按照尺寸进行划线，即可完成要求。但效率低，对工人的熟练度有要求。（3）电动的切割机相对来说，自动性会更好一些，这种切割机能够进行快速的自动切割，效率更为高，通常也是用于一些大批量的瓷砖生产当中，满足企业的瓷砖切割作业要求。以及目前还有出现一些多功能的瓷砖切割机，这种切割机不仅仅能顾实现切割作业，还能够完成磨边以及倒圆角的加工要求。1.3设计主要研究方法1.3.1研究报告瓷砖作为装修材料，使用与装修当中，起到很好的装饰效果。近些年人们的经济水平大幅度的提升，因而对于装修的品质要求更高，瓷砖就是一种非常好的装饰材料，因此每年的需求量非常的大。我国是瓷砖生产大国，不仅仅每年有大量的瓷砖生产用于国内的需求，且还有大部分的瓷砖出口于周边很多的国家。在对瓷砖进行切割作业当中，需要用到专门的瓷砖切割机，此种设备可以按照瓷砖的尺寸要求，进行快速切割作业。瓷砖切割机是一种针对硬质材料进行切割的设备，不仅仅可以切割瓷砖，同时也能够满足对于一些硬质材料，比如钢棒，石材，或者是花岗岩，大理石等材料进行切割作业，切割的表面质量好，效率高。由于目前国内的瓷砖需求量大，传统的切割机不仅仅存在效率低下，不能满足现在快速生产加工的需求，且在切割过程中，材料的表面质量比较差，因此切割的废品率较高。再一个是因为这种瓷砖在切割的时候，普通的切割作业工序会产生很多的粉尘，这种现象会对切割作业的工人身体有很大的伤害，每年因为粉尘伤害造成的病例也非常多。也不利于环保加工的要求。目前的切割机能够满足对于对厚度在5-15mm的瓷砖进行快速切割作业，且国内对瓷砖行业使用的切割机需求不断增加，故而提出设计用于瓷砖的切割机结构设计，将所学专业知识运用到设计中，做到理论和实际相结合，更好提升自己设计水平和动手的能力。1.3.2研究方法网上查找了国内外关于瓷砖切割机的知识，对各类工作原理的切割机充分认识了优越性和缺点，结合我国的生产现状和使用环境因素。1.3.3设计的主要内容了解台式自动瓷砖切割机的背景和现状，对当前家台式自动瓷砖切割机的使用状况进行调查，了解其原理和结构；认识切割机的传动结构；完成瓷砖切割机的整体设计方案的制定；完成丝杆传动的设计计算；完成瓷砖切割机导轨、切割装置、电机及其他装置设计；三维建模设计图纸，编写设计说明书等。2总体方案设计2.1瓷砖切割机结构分析前市面上的瓷砖切割机的种类比较多，能够满足各种厚度材料的加工要求，结构各异，本次的瓷砖切割机，通过查询发现切割机的种类比较多，切割机的结构也包括了不同的部分，主要有日下的几个系统：（1）动力系统。一般的切割机的驱动机构有采取电机驱动，液压泵，气压泵等动力方式，这三种是比较常见的动力来源，普遍用在各种机械结构设备当中，本次通过调查发现，动力为电机驱动的切割机比较常见，操作也比较简单。故而选取瓷砖切割机的动力为电机驱动的方式。（2）传动系统。瓷砖切割机一般的执行动作主要有分作旋转切割，及垂直进给等类型，这两种类型的动作要求对于传动设备也有所区别。A、直线进给：垂直进给运动主要就是进给前进的方向为直线运动，这种结构可以通过采取丝杆传动，曲柄滑块，以及齿轮齿条，胡总凸轮机构等方式，都可以讲动力的旋转运动变成为直线运动，通过分析，本次可以采取电机驱动，带动丝杆传动，进而实现直线运动，实现送料小车的直线进给动作需求。B、旋转切割：圆周旋转装置主要用于将瓷砖旋转切割。可以满足圆周动作的结构主要有齿轮齿条，齿轮传动，蜗轮蜗杆传动，带传动以及链传动的不同的类型，这些机构都可以满足结构的旋转动作要求。本次的旋转切割机构，通过分析，可以选取蜗轮蜗杆的传动方式，此种传动方式稳定性比较好，且传动的精度比较高。（3）执行系统：分析设备的基本要求，执行的结构设备主要是对瓷砖的固定的夹紧套，以及活动平台，和切刀等机构部件。这些机构都是瓷砖切割机设备的重要组成部分，包括了动力驱动机构，传动系统机构，以及执行装置等，能够满足瓷砖切割机的工作需求，因而本次设计的瓷砖切割机有如下的方案图所示的结构。结构如图2-1和图2-2所示：1-固定平台；2-蜗轮；3-蜗杆；4-主轴；5-切刀；6-活动平台；7-夹具；图2-1瓷砖切割机总体方案图置1Fig.2-1Generalplanoftilecuttingmachine1121234561-横移电机；2-传动轴；3-丝杠；4-丝杠螺母；5-切割电机；6-横移机构底座；图2-2瓷砖切割机总体方案图置2Fig.2-1Generalplanoftilecuttingmachine22.2瓷砖切割机工作原理如上图是本次设计的瓷砖切割机的基本方案，可以满足快速对瓷砖进行切割的要求，切割机采取的是固定式切刀+直线进给平台组合方式来实现瓷砖的切割。固定式切刀部分，通过电机驱动，且通过蜗轮蜗杆传动机构进行减速，最终能驱动切刀进行旋转运动，满足对瓷砖实现切割的要求，切割性能好。直线进给平台采用电机驱动，通过伺服控制系统控制电机的正反转来实现往返。传动装置采用丝杠螺母传动，将丝杠的旋转运动转化为螺母的直线运动。丝杠螺母与活动平台固连，从而实现瓷砖的直线进给运动。本次的瓷砖切割机的整体结构比较紧凑，可以达到设备的经济性要求，造价低，切割的效果比较好，能够满足对400mm×600mm尺寸以内的瓷砖切割。总体示意图如图2-3所示。图2-3瓷砖切割机总示意图Fig.2-3Rubbingtypethreshingmechanism3切割装置的设计与计算3.1旋转切割电机的选择切割机的动力是采取的电机的方式来驱动，此种电机驱动的设备方便控制和操作，经过查询切割机的资料，发现目前类似的切割机设备的驱动电机供货量都在0.75-3kW，工作电压是工业用电，即三相交流电，电压380V，频率为50Hz。本次设计的瓷砖切割机主要是为用于对中小尺寸的瓷砖进行切割作业，故而选取功率比较小的电机，可满足设备的结构紧凑，以及造价低的要求。通过查找切割机文献并了解不同型号切割机的切割功率。(1)工作机所需的功率为式中：(2)电机所需功率为：式中：选取电机的额定功率，使,根据《机械设计课程设计》表8-108取。(3)确定电动机的转速：工作机转速为蜗轮蜗杆传动传动比范围i电动机的转速范围为：符合这一转速的有1500r/min和3000r/min两种，根据《机械设计课程设计》电机型号表确定两种方案，电机选择表如下表3-1所示：表3-1电机选择表 Tab.3-7Motorselectiontable型号额定功率

(Kw)额定电流(A)转速(额定转矩(倍)振动速度(mm/s)重量(kg)Y90L-42.24.814202.21.821Y90L-22.24.828402.21.825综合考虑，本设计选取Y型三相异步电机型号为Y90L-2，功率为2.2KW,电机的转速为2840r/min，具体如图3-1所示：图3-1Y系列电机外形尺寸Fig.3-1Sizeofmotor由Y系列电动机的安装尺寸表可知电机的尺寸和电机技术的参数，如表3-2和表3-3所示：表3-2Y90L-2尺寸Tab.3-2SizeofY90L-2基座极数安装尺寸（mm）外形尺寸（mm）ABCDEFGHKABACADHDL90L2.4.61401255624508209010180175155190335表3-3Y90L-2技术参数Tab.3-3ParameterofY90L-2型号功率

(Kw)额定电流(A)转速(效率(%)功率因数额定转矩(倍)振动速度(mm/s)重量(kg)Y90L-22.24.8284080.50.862.21.825(4)传动装置的总传动比为：各级传动比分配为：（5）各轴的转速为：各轴的输入功率为：3.2蜗轮蜗杆传动的设计与校核本次设计蜗杆机构中，根据工作需要，选择普通圆柱蜗杆：阿基米德蜗杆（ZA），如图3-2所示。考虑到蜗杆一般有合金钢或者碳钢制成，又因为一般蜗杆的传动功率和转速都较小，最终蜗杆材料选取的是45钢材料，同时为了保证蜗杆的耐磨性和使用寿命，对其材料进行表面淬火，材料硬度能够在40~55HRC。其中的蜗轮的材料选取的是，这是一种铸造的锡青铜。根据蜗轮传动设计准则，在传动过程中，蜗杆副经常会因为点蚀等情况而失效。因此要按齿面接触疲劳强度进行设计，并且通过齿根弯曲疲劳强度而校核。图3-2阿基米德蜗杆Fig.3-2Straightsidedaxialworm3.2.1蜗轮接触疲劳强度条件设计（1）蜗杆头数取,蜗轮的齿数，因为蜗轮齿数过小或过大时，会影响传动的平稳性和啮合程度，所以一般蜗轮齿数要满足26~80之间，通过查询荐用值表，所得的蜗轮头数和蜗杆齿数符合荐用值。（2）因为蜗杆传功在工作时载荷平稳，无冲击振动情况，所以取使用系数，齿向载荷分布系数，动载系数。所以载荷系数为：（3）蜗轮的输入转矩为：因蜗轮主要失效形式为接触疲劳失效，且蜗轮材料的铸造方法为金属膜制造，选择的是强度极限为，所以由表3-3查出蜗轮的基本许用接触应力为268。表3-3铸锡青铜蜗轮基本许用接触应力[21]Tab.3-3Allowablecontactstressoftinbronze蜗轮材料铸造方法蜗杆螺旋面的硬度≤45HRC≥45HRC铸锡磷青铜ZCuSn10P1砂模铸造150180金属模铸造220268铸锡锌铅青铜ZCuSn5Pb5Zn5砂模铸造113135金属模铸造128140（5）应力循环次数，接触强度的寿命系数为：所以许用接触应力。（6）蜗轮接触疲劳强度条件计算公式为：综上得出，经查蜗杆基本尺寸和参数，得出模数为4，蜗杆分度圆直径，蜗轮的分度圆直径为。（7）中心距3.2.2齿根弯曲疲劳强度校核（1）查表得铸锡青铜材料的蜗轮基本许用弯曲应力为,蜗轮的许用弯曲应力为蜗轮的当量齿数经查蜗轮的齿形系数表得螺旋角影响系数所以综上所述，齿根弯曲疲劳强度校核所以是合格的。3.2.3蜗杆刚度验算如果蜗杆受力后产生较大的变形，会导致齿轮上的载荷集中，会造成蜗轮蜗杆无法正常啮合，所以还需对蜗杆进行刚度校核。（1）因为，则轴惯性矩为（2）蜗杆所受的圆周力和径向力为蜗杆两端的支撑间跨距为，经查表得蜗杆材料的弹性模量为，许用最大挠度综上所述，蜗杆的刚度条件为：经计算，满足其刚度条件。QUOTE=0.028mm（4）减速器的结构设计：因为减速器一端要固定在切割设备上，另一端要固定电机，所以要求减速器的箱体要具有一定的结构强度。而且如果箱体的表面和蜗杆轴不垂直则会使主动轮发生倾斜角度不准确的后果，使工作件被施加额外的弯曲载荷，所以需要要确保蜗杆轴与减速箱表面的垂直度公差，另一方面减速箱和电机的接触面的部分需要高出基体面1~2mm，来保证平面度公差。从而延长切割刀刃的使用寿命，提高锯切精度。主动轮在轴上的轴向固定一方面通过轴与孔的过盈配合和自身重力，另一方面通过螺栓压紧。图3-3蜗轮蜗杆减速器模型三维结构图Fig.3-3Threedimensionalstructureofwormgearreducermodel4Y向传动的设计计算滚珠丝杆是比较常见的一种传动系统，能够将回转运动变成为直线运动，因而在很多机械结构当中都使用的比较普遍。本次的瓷砖切割机也是采取的滚珠丝杆的传动机构。根据滚珠丝杆的传动方式区分的话，可以把回转运动转变为直线运动，同时也可以将直线运动转变为回转运动。滚珠丝杆的传动特点：A、传动效率高：滚珠丝杆传动系统有较高的传动效率，通常能够达到90%以上，因而是机械传动机构中常见的一种设备。B、运动平稳：滚珠丝杆机构是为接触滚动的运动，因此传动的领密度比较高，且摩擦的阻力也不大，在运动过程开启的时候没有颤动的现象，以及低速运行没有爬行的情况。C、高精度：滚珠丝杆的传动过程中定位和重复定位的精度非常的高，也是多种传动系统中精度较高的一种，故而多被用在一些精确度要求高的设备当中。D、同步性好：因为滚珠丝杆的运动稳定性好，且反应比较灵敏，故而跟驱动专治的运动有较好的同步性，同步效果非常的好。F、高可靠性：跟传统的机械和液压机构比较的话，滚珠丝杆的可靠性比较高，使用过程中出现故障的概率也比较低，特别是在后期的使用中保养操作都比较方便，也能够满足不同场所的使用，尤其是在一些粉尘比较多的环境也能够正常的使用，因此适应环境的性能好。由于滚珠丝杆的性能好，可靠性比较高，尤其是精度也高，故而本次的传动机构采取的是滚珠丝杆副的传动机构。4.1滚珠丝杠副的载荷及转速计算（1）按用途可将滚珠丝杠分为T类和P类，因为选择其作为传动装置且对定位精度要求不高，所以本装置选用T类滚珠丝杠。（2）滚珠丝杠的导程为丝杠每转所产生的直线运动行程，它与电机的额定转速，Y向运动轴所要求的最高移动速度和减速部件的减速比有关。首先经查找资料，最终选择Y向运动的驱动电机选择为MDMA152P1V型电机，电机的最高转速为为4500rpm。电机与滚珠丝杆可通过联轴器链接，传动比等于1。Y向最大运动速度等于5mm/s，即300mm/min。则丝杠导程为：实际选取，来满足速度要求。（3）滚动导轨工作当中，按照其承受载荷的情况下来分析，通常滑动摩擦系数最大的为0.004，静摩擦系数跟摩擦系数的数值基本接近，通常计算当中选取的静摩擦系数都是0.006，因此可计算导轨静摩擦力数值：式中：——工件及工作台质量，经计算约为100kg。——导轨滑块密封阻力，按2个滑块，每个滑块密封阻力5N。切割阻力为500N。（4）丝杠工作时载荷包括最小载荷和最大载荷两个参数。最小载荷是运动轴发生空载时所产生的的传动力，它跟运动部件的重力和传动部件本身所产生的摩擦阻力有关:最大载荷是运动部件承受最大负荷时所产生的传动力。丝杠实际工作时的载荷和转速通常是个周期性变化的量，因此需要根据实际工作状态。因为本次的设备主要是用在切割作业，故而丝杆在工作时没有切削力，因此丝杆工作过程动作匀速，阻力大部分为导轨及滑块的摩擦力，因此计算最高工作转速和最低工作转速为：最小载荷和最大载荷为：滚珠丝杠副的当量载荷：滚珠丝杠副的当量转速：4.2滚珠丝杠副预期额定动载荷计算（1）按照滚珠丝杠副的预期工作时间来计算式中：——当量转速，——预期工作时间，正常工作时一般为15000小时——负荷系数，平稳无冲击选择=1——精度系数，7级精度选择=0.8——可靠性系数，一般选择=1所以得出最终：（2）按照滚珠丝杠副的预期运动距离来计算式中：——预期运行距离，一般取250Km得出:（3）按照滚珠丝杠副的预加最大轴向负载来计算式中：——预加负荷系数，轻预载时，选择=4.5——丝杠副最大载荷4.3估算滚珠丝杠的最大允许轴向变形量轴向变形量一般要求重复定位精度，一般Y向运动的重复定位精度要求为1mm，则4.4估算滚珠丝杠副的螺纹底（1）固定支撑的最大距离的计算根据Y向运动行程为600mm，可以计算出两个固定支撑的最大距离：（2）螺纹底的计算按丝杠安装方式为轴向两端固定支承，轴向载荷由滚珠丝杠两端的支承轴承分别来承担，轴承选择角接触球轴承，安装形式如下图4-1所示：图4-1滚珠丝杠的安装形式Fig.4-1Installationformofballscrew丝杠螺纹底为：式中：F0——导轨静摩擦力，F0=526NL——滚珠螺母至滚珠丝杠固定端支承的最大距离，L=780mm则有4.5确定滚珠丝杠副规格代号（1）按照Y轴的定位分析，其精度能满足0.01mm/1000mm，则任意300mm长度的导程精度选择为0.0025mm。（2）按照丝杠Ph、d2m、Cam选择上银牌（HIWIN）滚珠丝杆，型号为20-5B1，精度等级2级。丝杆基本导程Ph=5mm，丝杠底Xd2m=18.5mm＞3.6mm，外Xd=19mm，公称直Xd0=20mm，额定动载荷Ca=2370N＞Cam，额定静载荷Cao=3733N。选择标准如图4-1所示。图4-2部分滚珠丝杆型号表Fig.4-2Modeltableofsomeballscrews4.6电机的选择与连接方式选择电机是为主要的驱动机构，用于驱动Y向运动的传动机构动作的要求，目前这种传动机构都是采取的伺服电机驱动，可根据要求选用MDMA152P1V型大惯量电机，其功率为1.5KW,额定转矩为7.15N.m,电机惯量JM为：0.00123Kg.m2Y向运动工件及工作台质量估计最大值约100Kg。图4-2伺服电机三维图Fig.4-2Schematicdiagramofservomotor（1）按外部负荷的转动惯量的计算丝杆部分的转动惯量：外部负荷的负荷转动惯量：则有：加在电机上的转动惯量：（2）外部负荷产生的摩擦扭矩的计算式中： ——滚珠丝杆副的导程——未预紧的滚珠丝杆副的效率（2级精度=0.9）——外加轴向载荷，含导轨摩擦力，其中含切削力为500则有：（3）预紧力产生的摩擦扭矩的计算式中：——滚珠丝杆副间的预紧力，526/3=175N（4）支撑轴承产生的摩擦扭矩的计算支撑部分通过轴承来实现支撑的要求，轴承可选取的是角接触轴承，规格为7201C/DB，查轴承样本可得摩擦力矩：。（5）加速度产生的负荷扭矩的计算分析本次的设计要求：X向工作台运动速度为v=5mm/s，对应电机转速=60rpm，最大加速度为a=8mm/s2,则工作台速度从0升至5mm/s所需时间为：当电机转速从升至时，其负荷扭矩为：（5）电机总扭矩的计算综上所述，所选择电机额定扭矩为7.15N.m，大于计算电机的总扭矩3倍以上，所以所选择电机扭矩符合要求。（6）滚珠丝杠链接滚珠丝杠与驱动电机连接的方式主要有联轴器和同步皮带两种，因为联轴器结构接单，扭转刚度大且安装调整方便，因此选用联轴器链接，不仅可以传递转矩，还可以补偿滚珠丝杠与电机轴的同轴度误差。本次的伺服电机输出轴的直径比较小，轴径为8mm,因而可以根据这种轴的直径选取相应的联轴器型号，因此尺寸比较小，联轴器的种类选取的不多，通过查询可以选取套筒联轴器，此种甜筒联轴器为标准件，查询《机械设计手册》选择的套筒联轴器的基本型号为。套筒联轴器的二维图形如图4-2所示。图4-3套筒联轴器Fig.4-3sleevecoupling5直线导轨的设计直线导轨由导轨和滑块两部分组成。其具有灵敏性好，使用简单，接触应力小等优点可用于直线运动系统的导向部件。滚动导轨一般成对来使用，其中的一根作为基准导轨，在运动部件的负责主要导向，而另一根则作为从动导轨，其支撑作用，因此要在左右两方向都安装直线导轨，一般选用螺栓来进行定位。5.1作用于滚动直线导轨副的载荷计算根据工作要求分析，两边的导轨载荷都基本相等，因此对直线导轨的受力分析如图5-1所示：下层工作台的承载重约为1000N图5-1滚动导轨受力分图析图Fig.5-1Analysisofforcedistributionofrollingguiderailwheel将已知数据代入上式得：载荷成分变化，其计算载荷：式中：——对应行程内的载荷；——分段行程；——全行程等于；5.2滚动直线导轨副的额定寿命（1）因为使用环境为无定位精度要求的输送机构，所以选用的滚动导轨的精度为5，预载荷等级为P3,预载荷值为0N。（2）因为滑动块数量为2，所以接触系数取0.81；工作温度为常温，则温度系数取1；因为精度为5级，所以精度系数取0.9；运料速度为低速运动，且无外部冲击或振动的场合，则载荷系数为1.5，硬度系数取1.0。（3）导轨的使用寿命可通过使用时间或运动距离表示，当导轨行程一定时，使用寿命可以通过使用的时间来表示：式中：l——行程长度；L——以运动距离表示的使用寿命；n——每分钟往复次数；一般情况下，滚动直线导轨副预期寿命取15000小时，则：以距离表示时，使用寿命的计算公式为：式中：L——额定寿命；C——额定动载荷；——计算载荷；则：取则：根据计算和设计的要求，通过对设计手册进行查询，选取HGHCA系列的轻型直线导轨，其精度高，导向性能较好。最终选择为HGH15CA型直线导轨。导轨尺寸参数如图5-2所示：图5-2HGH-CA导轨详细尺寸Fig.5-2HGH-CAguidedetaileddimensions每条导轨上采用两个移动滑块，因此确定使用HGH15CA型导轨后，经查阅资料选择配套的移动滑块，三维示意图如图5-3所示。图5-3HGH-CA滑块三维图Fig.5-4HGH-CA3Ddrawingofslider5.3滚动直线导轨的长度选择由于本次的瓷砖切割机中的移动距离已经确定，直线导轨的长度受工作台的运动行程和尺寸要求的影响，而且直线导轨的长度不仅需要满足行程需求，还需要分析导轨的安装孔的距离尺寸，以及导轨滑块中润滑油安装位置的距离，以及丝杆螺母的厚度尺寸等。本次设计丝杆螺母厚度尺寸是30mm，且每个移动段需预留20-30mm的余量，所以需根据最大轴向的尺寸来保持50mm的距离差。因此对直线导轨长度进行确定和选取。因为螺栓孔距端面距离的尺寸最好不大于二分之一螺栓孔间距离，以防止螺栓孔至端面距离的尺寸过大导致导轨装配后端部不稳定，而导致导轨精度降低。因此导轨长度根据其最大数值范围做出选取，确定导轨长度为1297mm，符合实际要求，三维示意图如图5-3所示。图5-4直线导轨三维图Fig.5-53Ddrawingoflinearguiderail6瓷砖切割机的保养与维护因为瓷砖切割机在工业的生产中越来越广发，尤其在房屋装修的时间内被大量需求。因为瓷砖切割机在一定时间内需要进行大量的工作，不仅工作载荷大，而且会对机器造成一定的损害。所以，为了不耽误切割机的使用寿命，使切割到达最佳的使用状况，保证安全生产，所以对瓷砖切割机进行良好的调养和保护便很重要，不仅方便下次使用，使工件达到要求，还能节约成本。7.1瓷砖切割机的维护（1）在开机前，机器上各个部件遗留的瓷砖渣及其他灰尘杂质等需进行有效的清洁整理，特别要注意导轨、滚珠丝杠处的卫生处理。（2）注意观察机器传动部分比如纵向导轨等仔细察面有无润滑油，特别是需要润滑的部分，应按时涂上润滑油、润滑脂等润滑剂，使之保持润滑良好!。（3）切割机使用完毕后立刻进行清理工作，是机器表面和内部都不要遗留杂质，防止造成机器运行不畅，出现卡顿。（4）可定时察看机器内有无磨损情况，需要时可对机器外表补喷油漆处理。7.2瓷砖切割机的保养因为瓷砖切割机工作时易产生杂料，灰尘等杂质，且刀片易造成磨损。因此切割机的保养好坏就与切割机的使用寿命，以及能否正常运转达到预期的要求有很大的关系。这就要求在切割机不使用的时候要认真进行切割机的保管任务，妥善维护，决不因保养不当造成其损坏影响切割效果乃至正常使用，更不能造成机器残损，有变形、腐蚀等现象发生[28]。（1）检查切割的内外是否有杂质或者残存物，如果有应及时清理，保持整体的清洁，不能放松警惕。（2）需按时查看传动和切割部件等经常出现磨损的部位，如果发现零件磨损严重影响正常工作时，及时更换，防止影响切割工作，造成瓷砖浪费。（3）切割机使用前应对切割机需要润滑的部分及时添加润滑剂，防止零部件磨损严重，保证切割机能够正常工作。（4）查定时夹紧装置等有无松动紧状况，必要时调整。（5）在启动机器前要对工作的区域进行认真打扫，不要随意摆放与工作内容不相关的任何物体。（6）切割刀片严禁在没有水或者水墨的情况下强行空转，以免造成刮刀严重磨损（7）避免让机器运行过久，通常情况约8小时就要停机、调整和润滑，以避免磨擦严重致使磨损、发热或变形。8总结本文主要对瓷砖切割机的动力系统，传动系统等进行设计，首先确定了研究课题的主要研究内容，课题研究的意义和目的，对当今国内切割机的发展状况进行了详细的调研。然后确定了总体设计方案，主要设计了框架、传动系统、动力系统以及执行机构，本文首先进行切割部分的设计，对切割部分的动力系统，传动机构进行了设计计算。其次对送料部分的传动系统进行了设计以及计算，一些机构只做了简单的功能设计，没有做详细展开。本设计对送料装置进行了改进，采用了滚珠丝杠搭配直线导轨，保证其送料速度快以及运行平稳，也保证了操作工人的安全，减少灰尘产生和降低了噪音，同时提高切割精度。切割装置选用了蜗轮蜗杆传动，使其切割过程平稳，切割准确。但在设计上还存在一些不足。例如：只讨论了一种滚珠丝杠和直线导轨的安装形式，未对其他形式进行讨论，未仔细研究螺母的预紧方法等。另外，设计的瓷砖切割机是自动化的装置，现在无论是企业还是家庭都都趋向于自动化管理。而未来的任何产品的发展方向都想着节能、环保、低成本、高效率、高科技、绿色无公害等一系列趋势进行发展设计。台式自动瓷砖切割机的设计非常符合这一发展趋势。参考文献[1]李聚稳.一种多功能切割机[J].装备制造技术.2019(08):27-43.[2]中国磁砖切割机行业发展分析及投资潜力研究报告[J].中国报告大厅.2016(21):46-52.[3]周梦德.瓷砖切割机尺寸控制方法研究[J].艾欧史密斯(中国)环境电器有限公司.2020,18(08):21-29.[4]颜永年.先进制造技术[M]北京:北京化学工业出版社.2003:54-70.[5]2020-2025年中国电动瓷砖切割机行业发展研究与“十四五”企业投资分析报告[J].中国报告大厅.2020(15):21-23.[6]申荣华.工程材料及其成形技术基础[M]北京:北京大学出版社.2008:24-36.[7]冯虎田,王禹林.优化设计选型应用手册滚珠丝杠副分册[M].机械工业出版社.2018:113-169.[8]祁龙.数控加工中心进给系统设计分析[J].机械研究与应用.2005(11):11-13.[9]潘新文.工业机器人结构及维护[M].化学工业出版社.2017:88-92.[10]欧屹,梁医,冯虎田.优化设计选型应用手册滚动直线导轨副分册[M].机械工业出版社.2018:74-1