棒料切割機的設(shè)計

1、目 錄摘要1關(guān)鍵詞1Abstract：1Key words：1引言21概述21.1 選題背景21.2 研究意義22 切割部分設(shè)計32.1 切割部分設(shè)計要求32.2 切割部分設(shè)計方案32.3 切割部分工作原理42.4 切割部分結(jié)構(gòu)設(shè)計52.4.3 帶傳動設(shè)計5 升降液壓缸的設(shè)計82.4.5 滾動軸承的選取及校核123 夾緊部分設(shè)計143.1 夾緊機構(gòu)設(shè)計要求143.2 夾緊部分方案設(shè)計144 縱橫行走部分的設(shè)計154.1 縱橫行走裝置設(shè)計要求154.2 縱橫行走部分方案設(shè)計154.3 直線導(dǎo)軌的選擇計算15 選定條件15 選擇方式155 液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計175.1液壓傳動機構(gòu)175.2 液壓傳動

2、原理圖176 電氣控制的設(shè)計186.1 電氣控制設(shè)計要求186.2 電氣控制設(shè)計方案186.3 可編程控制器PLC控制流程197 結(jié) 論19附錄APLC I/O端口分配圖21附錄B棒料切割機裝配圖22致謝23棒料切割機的設(shè)計機械電子專業(yè) 學(xué)生 韋忠爽指導(dǎo)教師 閆冰潔摘要：通過對切割過程的觀察和研究，本課題采用了機電一體化系統(tǒng)設(shè)計思想，對其整體造型、機械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)進行設(shè)計,此棒料切割機電一體化系統(tǒng)主要由四個部分組成：機械本體、電子控制單元、執(zhí)行器和動力源。工作原理是電動機通過帶傳動帶動切割片做高速旋轉(zhuǎn)運動，電機與工作臺之間采用鉸支撐方式，升降液壓缸可推動切割片進行上下移動帶動刀片完成順序切割

3、動作。切割機采用PLC控制各個液壓換向閥的電磁鐵，實現(xiàn)棒料的自動下料和切割以及檢測工作。隨動工作臺前進速度也可以通過夾緊機械手夾緊棒料使之與棒料速度同步。橫向切割時的切割速度可以通過液壓缸來調(diào)節(jié)?，F(xiàn)場運行情況表明，此切割機具有動作快、運動平穩(wěn)以及與計算機聯(lián)機方便等優(yōu)點，能夠降低工人的勞動強度，實現(xiàn)自動控制，提高勞動生產(chǎn)率。關(guān)鍵詞：切割機；機電一體化；液壓；棒料；PLC控制Design of Bar Cutting MachineStudent majoring in mechanical and electronic engineering Name Wei Zhongshuang Tutor

4、 Yan Bingjie Abstract：Based on the research of the cutting process, this subject adopts mechanical and electrical integration of system design idea, the overall modeling, mechanical structure and control system design, bar stock cutting the mechanical and electrical integration system is mainly comp

5、osed of four parts: the basic machine, electronic control unit, actuators, and power supply. Working principle is the motor drives the cutting piece of high-speed movement, motor and adopts the hinged support method between the workbench, a falling cylinder can be driven to move up and down push cut

6、ting disc blade cutting action completed order, each hydraulic cutting machine adopts PLC control reversing valve electromagnet, implement automatic cutting and blanking bar work and tests. And servo table speed can also be through the clamping manipulator clamping bar to that of the bar speed synch

7、ronization. Transverse cutting when the cutting speed can be adjust by hydraulic cylinder. Field operation shows that, the design of the cutting machine is fast, smooth movement, and convenient with computer on line, it can improve the labor intensity of workers, to achieve automatic control, improv

8、e labor productivity.Key words：Cutting machine; Mechanical and electrical integration; Hydraulic pressure; bar; PLC control引言 當今時代正是中國發(fā)展的黃金時代，中國又是一個發(fā)展中國家，要想謀求更大的發(fā)展，行業(yè)的轉(zhuǎn)型是一定的，所以輕工業(yè)的轉(zhuǎn)型，重工業(yè)與機械制造的行業(yè)的重視是必然的。就這一點來看，讓我們清晰看到機械行業(yè)的發(fā)展前景有著如此大的潛力。它與其他行業(yè)有著千絲萬縷的聯(lián)系，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步，越來越多的產(chǎn)品智能化、自動化、網(wǎng)絡(luò)化，單純的機械已經(jīng)不能適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的需

9、要，漸漸地就出現(xiàn)了機電一體化?，F(xiàn)代機械的機電一體化的目標是綜合利用機、電、信息、控制等各方面的相關(guān)技術(shù)的優(yōu)勢1，揚長避短以達到系統(tǒng)優(yōu)化的效果，取得顯著地社會效益和技術(shù)經(jīng)濟效益。1概述1.1 選題背景機電一體化產(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。如今已進入以通用機械時代。幾十年來，切割技術(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)域也在不斷的擴大。而目前市面上有很多型號的棒料切割機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)節(jié)，維修不方便，生產(chǎn)效率低，智能化低等不足。1.2 研究意義本棒料切割機的切割機構(gòu)屬于機械技術(shù)領(lǐng)域，它解決了現(xiàn)有的自動切割機

10、所存在的精度不高，操作復(fù)雜，智能化低等問題。本課題針對目前市場上的切割機設(shè)計的不足，對棒料切割機進行改造創(chuàng)新，增加智能化程度，設(shè)計出具有控制方便，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)、維修方便，安全可靠，低能耗，在切割過程中能使棒料位置穩(wěn)定、切割長度準確，生產(chǎn)率高，運行平穩(wěn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率等優(yōu)點的具有廣泛應(yīng)用前景的方案。與一般現(xiàn)在市面上的切割機相比，本次設(shè)計的這種切割機有以下優(yōu)點：1）實現(xiàn)了機械工程和自動控制的有效結(jié)合，機械部分采用機械優(yōu)化設(shè)計，整個設(shè)計過程中都進行了綜合技術(shù)比較與經(jīng)濟評價，實現(xiàn)了預(yù)定的功能。2）整個運動過程都采用了液壓傳動控制，與氣壓傳動相比，液壓傳動有可在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)

11、速；液壓傳遞運動均勻、平穩(wěn)；易于實現(xiàn)過載保護等優(yōu)點。 3）在設(shè)計過程中，縱橫行走裝置采用了直線導(dǎo)軌，既提高了運動系統(tǒng)的運動精度，又很大程度的減小了摩擦力，達到了節(jié)能的效果。4）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、生產(chǎn)率高、安全系數(shù)高等因素，滿足了自動化大批量的生產(chǎn)要求。所設(shè)計的棒料切割機，融合了液壓自動控制、機器人技術(shù)和PLC控制技術(shù)。PLC控制各個液壓換向閥的電磁鐵，由液壓缸驅(qū)動機械手完成順序切割過程，實現(xiàn)了機械設(shè)計、電器控制和液壓傳動控制的有效結(jié)合。此棒料切割機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。2 切割部分設(shè)

12、計2.1 切割部分設(shè)計要求為了保證棒料的剪斷，剪應(yīng)力應(yīng)超過材料的許應(yīng)剪應(yīng)力,即切斷棒料的條件為： （2-1） 查資料可知棒料的許用剪應(yīng)力為：,取最大值。由于本切斷機切斷的最大棒料粗度為：。則本機器的最小切斷力由（2-1）得： 取切割機的項目設(shè)計采用機電一體化設(shè)計思想，要求棒料切割機采用PLC對棒料的切割過程及檢測進行自動控制，并能根據(jù)PLC定長信號分別切割兩條連續(xù)的棒料，完成了系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計后可以實現(xiàn)對棒料的準確定長切割，切割后自動返回初始位置。原始棒料尺寸范圍在角鋼： 圓鋼： 槽鋼： 鋼管：，切割成之間的棒料，其切口深度為,再用壓斷機進行壓斷處理。2.2 切割部分設(shè)計方案切割部分主要有

13、砂輪切片、電動機和傳動機構(gòu)組成?，F(xiàn)在設(shè)計的在切割部分有兩種方案可行：第一，電動機通過帶傳動帶動切割片轉(zhuǎn)動。第二，電動機通過圓錐齒輪傳動方式帶動切割片轉(zhuǎn)動。但考慮到切割過程中電動機帶動切割片進行高速旋轉(zhuǎn)運動，所以優(yōu)先選取第一種方案，原因是圓錐齒輪傳動不宜應(yīng)用在轉(zhuǎn)速太高的場合，并且在運用齒輪進行傳動時，還應(yīng)考慮怎樣消除震動和用什么方法潤滑齒輪，這樣就會使設(shè)計成本增加，而帶傳動則具有結(jié)構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)、價格低廉和緩沖吸振等優(yōu)點。切割部分結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。圖2-1 切割部分結(jié)構(gòu)圖 1-電動機；2-升降液壓缸；3-砂輪片；4-支撐板；5-傳送帶2.3 切割部分工作原理 切割部分的原理如圖2-2所示，電

14、動機帶動割切片高速旋轉(zhuǎn)運動，電機與工作臺之間采用鉸鏈支撐方式，升降液壓缸可推動切割片進行上下移動，完成切割運動。橫向行走液壓缸可推動工作臺橫向移動，控制切割的長度?？v向行走液壓缸可使工作臺縱向移動，使切割片能切割兩根棒料。其中電動機和液壓缸電磁閥都需要通過由PLC機控制，實現(xiàn)其按照順序完成動作。 圖2-2 切割部分原理簡圖 1-帶輪；2-傳送帶；3-電機；4-砂輪；5-升降液壓缸；6-進料道；7-橫向行走板；8-夾具；9-待加工棒料；10-橫向行走液壓缸；11-縱向行走板；12-縱向行走液壓缸2.4 切割部分結(jié)構(gòu)設(shè)計2.4.1 切割片的選取 設(shè)計任務(wù)所需電機的最小功率為，主軸轉(zhuǎn)速：條件下，輪片

15、的最大線速度為。最終選取砂輪片的型號為A型，其規(guī)格為，磨料為棕剛玉，粒度為，硬度為R2。2.4.2 電機的選取 根據(jù)切割系統(tǒng)的要求，應(yīng)考慮電動機的種類、型式、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速和額定功率、工作方式，在決定電動機功率時考慮到電動機的發(fā)熱，允許過載能力啟動能力等問題，現(xiàn)選用比較適合的Y系列三相異步電動機，這是由于Y系列三相異步電動機的功率等級和安裝尺寸與國外同類型的先進產(chǎn)品相當，因而具有與國外同類型產(chǎn)品之間良好的互換性，供配套出口及引進設(shè)備替換。選取功率為3.0KW，額定電壓：380V，頻 率：50HZ ,額定轉(zhuǎn)速為2880r.p.m，額定轉(zhuǎn)矩，型號為Y100-2，電動機選用三角型啟動方法啟動3。

16、2.4.3 帶傳動設(shè)計 根據(jù)帶截面形狀的不同，帶傳動可分為：平帶傳動、多楔帶傳動、圓帶傳動、V帶傳動等。在一般的機械中由于V帶的楔形增壓原理，結(jié)構(gòu)緊湊，允許的傳動比大，且多標準化并大批量生產(chǎn),所以被廣泛應(yīng)用。本設(shè)計中選用V帶傳動。由于V帶傳動中的帶及帶輪槽型均已標準化，所以設(shè)計的主要內(nèi)容包括帶的型號、確定基準長度、根數(shù)、中心距、帶輪的材料、基準直徑以及結(jié)構(gòu)尺寸、初拉力和壓軸力、張緊裝置等參數(shù)。(1)確定計算功率由機械設(shè)計查得工作情況系數(shù)4（電機帶動砂輪切割鐵棒，載荷性質(zhì)為載荷變動較大），則計算功率為 （2-2）公式中： 工作系數(shù)3； 所需傳遞的額定功率，。 (2)初選帶的型號根據(jù)和，由機械設(shè)計

17、查的初選普通V帶4。(3)確定帶輪的基準直徑和，并驗算帶速1)機械設(shè)計查得V帶的最小基準直徑4,考慮到帶輪太小，其彎曲應(yīng)力過大，所以要使，取2）驗算帶的速度 （2-3）帶速不宜過高或過低，一般應(yīng)使,因為 帶速符合要求。3）計算大帶輪的基準直徑，并根據(jù)機械設(shè)計加以取整 （2-4）由于電機轉(zhuǎn)速與砂輪轉(zhuǎn)速基本同步，選速比 =1，則基準直徑 (4)確定中心距并選擇V帶的基準長度 1）根據(jù)帶傳動總尺寸的限制條件或要求的中心距初定中心距由綜合式 ， （2-5）考慮到結(jié)構(gòu)要求，初選帶的初始長度： （2-6）由機械設(shè)計V帶的基準長度系列及長度系數(shù)表中取帶的4，帶基準長度 2)最后確定中心距 （2-7）則 （2

18、-8） （2-9）最后取 (5)驗算帶輪包角 （2-10） （合適）(6)確定帶的根數(shù) （2-11）其中： 額定功率，； 由機械設(shè)計查得： 4；由機械設(shè)計查得包角系數(shù)4；由機械設(shè)計查得長度系數(shù)4；采用非化纖結(jié)構(gòu)的普通帶，取材質(zhì)系數(shù)4。由機械設(shè)計查得V帶處于臨界打滑狀態(tài)所能傳遞的最大功率4 取根。(7)確定單根帶的初拉力 （2-12）查得4,對于新安裝的帶，初拉力為；對于運轉(zhuǎn)后帶初拉力 (2-13） (8)計算帶對軸的壓力 （2-14）(9)張緊裝置的選擇各種材質(zhì)的V帶都不是完全的彈性體，在預(yù)緊力的作用下，經(jīng)過一定時間的運轉(zhuǎn)后，就會由于塑性變形而松弛，使初拉力降低。為了保證帶傳動的能力，應(yīng)定期檢

19、查初拉力的數(shù)值。如發(fā)現(xiàn)不足時，必須重新張緊，才能正常工作。常見的張緊裝置有以下幾種：定期張緊裝置、自動張緊裝置和采用張緊輪的裝置。因為在本方案中中心距不能調(diào)節(jié)，可采用張緊輪將帶張緊。張緊輪放在松邊內(nèi)側(cè)，使帶只受單向彎曲，同時張緊輪還應(yīng)盡量靠近大輪，以免過分影響小帶輪的包角。(10)帶輪的設(shè)計帶輪的設(shè)計要求及設(shè)計內(nèi)容設(shè)計帶輪時應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)工藝性好，無過大的鑄造應(yīng)力，質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時經(jīng)過動平衡，輪槽工作面加工精細，以減小帶的磨損，各槽的尺寸和角度保持一定的精度，以使載荷分布均勻。設(shè)計內(nèi)容為根據(jù)帶輪的基準直徑和帶輪的轉(zhuǎn)速等已知條件，確定帶輪的材料，結(jié)構(gòu)形式、輪槽、輪輻和輪轂的幾

20、何尺寸、公差和表面粗糙度以及相關(guān)技術(shù)要求。1)帶輪的材料帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用材料的牌號為HT150或HT200，轉(zhuǎn)速較高時宜采用鑄鋼，或用鋼板沖壓后焊接而成7。在本次設(shè)計中，采用了比較常見的HT150。2)帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸由于帶輪的基準直徑，軸的直徑，根據(jù)帶輪的選擇原則：即當 時采用腹板式結(jié)構(gòu)，鑄造帶輪的結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。 圖2-3 帶輪的結(jié)構(gòu)2.4.4 升降液壓缸的設(shè)計 （1）液壓缸設(shè)計要求根據(jù)主機系統(tǒng)設(shè)計的要求，應(yīng)考慮液壓系統(tǒng)的執(zhí)行件的數(shù)量、運動形式、工作循環(huán)、行程范圍、各執(zhí)行件的運作順序、液壓元件承受的負載、運動速度、變化范圍。對液壓系統(tǒng)的性能要求有調(diào)速性能，運動平穩(wěn)性能、轉(zhuǎn)換精

21、度、可靠性程度、使用與維修的方便性等（2）選擇安裝方式根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，要實現(xiàn)砂輪片的上下移動完成切割，要求液壓缸在上下伸縮的同時，還要繞點轉(zhuǎn)動，所以選用鉸鏈連接安裝方式。 圖2-4 手動切割機受力示意圖 1-砂輪片；2-手柄（3）負載大小根據(jù)手動切割機的工作原理（如圖2-4所示），圖中F=300N 估算得砂輪片的支反力為。再由所設(shè)計切割機的切割受力示意圖（如圖2-5所示）由于砂輪所受的支反力相同，算得液壓缸所承受的力即理論推力為（4）工作壓力當前所用的液壓缸的負載小于的工作壓力一般在左右，所以選取其正常工作壓力為5。因為在設(shè)計時一般要求安全系數(shù)比較高，所以在選取液壓缸的時候一般要求有較大余

22、量，所以在缸徑選擇時，其工作壓力一般按計算。（5）缸徑選擇 圖2-5 棒料切割機受力示意圖1-砂輪片；2-液壓缸理論推力為時，需選擇其缸徑為?？紤]到安全系數(shù)，初選缸徑為。（6）行程大小根據(jù)機構(gòu)簡圖（如圖2-6所示），其中實線為機構(gòu)初始位置，在初始位置時，砂輪片的直徑在最大狀態(tài)，當砂輪切割到終位（圖2-6中虛線部分）時，連桿所轉(zhuǎn)過的角度為，此時砂輪直徑為最小直徑。 圖2-6 氣缸行程計算簡圖1-砂輪 ；2-液壓缸；3-工件在初始位置時測得液壓缸的總長度為，在終了位置時測得液壓缸的總長為，所以在此過程中氣缸的行程 （2-15）即升降液壓缸的行程為（7）液壓缸穩(wěn)定性校核 1) 液壓缸直徑校核液壓工作

23、壓力,則液壓缸直徑 = (2-16)取?？紤]到安全系數(shù)，選缸徑為合理。 2)液壓缸活塞桿選擇及校核 (2-17) =故設(shè)計符合要求。由，可計算出活塞桿直徑 (2-18)可取活塞桿直徑。通過公式 (2-19)對進行校核，其中 ； ；則 選活塞桿直徑為的液壓缸符合要求。 在所需要的的前提下，須進行穩(wěn)定校核，應(yīng)使活塞桿承 受的力F不能超過使它保持穩(wěn)定工作所允許的臨界壓力,但考慮到安全性，安全因數(shù)應(yīng)大于規(guī)定的許用安全因數(shù)，以免發(fā)生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。（為液壓缸桿工作負載；=46）關(guān)于穩(wěn)定安全因數(shù)可在設(shè)計手冊中查到。 兩端鉸支鏈接的、細長壓桿的臨界力的歐拉公式6 (2-20)其中: 截面的慣

24、性矩： ；桿件的兩端都是鉸鏈連接：； (2-21) (2-22）則所選取的桿長不超過，且大于行程，所以選取液壓缸活塞桿的長度， 3) 缸筒壁厚的計算缸筒壁厚可按薄壁筒公式計算: (2-23)式中： 缸筒壁厚； 液壓缸內(nèi)徑； 實驗壓力，取；材料為：ZQ的許用應(yīng)力6可計算出壁厚 (2-24)因此，液壓缸外徑 (2-25)(8)確定液壓缸型號綜上所述，根據(jù)液壓與氣壓傳動，選用型的標準液壓缸ZQ-60/12200-F27合適，缸徑為，活塞桿直徑為，液壓缸行程為，帶防塵罩F數(shù)量為。2.4.5 滾動軸承的選取及校核 在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，采用了既有轉(zhuǎn)速高的優(yōu)點，又能夠承受少量軸向力的角接觸球軸承，（其中軸向力的主

25、要來源是安裝或拆卸帶輪時所承受的載荷估算載荷大小為100N）。據(jù)分析，在安裝和拆卸帶輪時的力相同的情況下，拆卸帶輪時，軸承所受的力更大，所以選取軸向力的方向向右，如圖2-6所示。圖中M為電極的輸出轉(zhuǎn)矩，F(xiàn)為砂輪的切割阻力，在切割過程中，電極的輸出轉(zhuǎn)矩與砂輪所受的切割阻力矩大小相同，方向相反，在切割時相互抵消，所以在計算過程中不再考慮電極輸出轉(zhuǎn)矩和切割阻力對軸承的影響。由于軸承受一定的軸向力，所以選取接觸角的角接觸球軸承。其代號為7207ACJ7,基本額定動載荷，基本額定靜載荷 8。軸承的校核計算（1）計算軸承所受的徑向力、，其受力如圖2-6所示由力矩平衡條件得徑向力 （2-26） 由得徑向力

26、（2-27） 圖2-6 軸承計算簡圖（2）計算派生軸向力、所選的軸承型號為7207ACJ，其派生軸向力則 （2-28） （2-29）（3）求軸承所受的軸向力、 故軸承2被壓緊，軸承1被放松，所以有 （4）計算當量動載荷、 （2-30） （2-31）由簡明機械零件手冊查得7207ACJ型軸承的軸向載荷影響的判斷系數(shù)9因為 ，所以 ； ，所以 由機械設(shè)計查得，當軸承受中等沖擊或中等慣性力時，取載荷系數(shù)4，由于軸承1、2均不受力矩載荷的作用，所以取，。則 （2-32） （2-33） （5）計算所需軸承的動載荷由機械設(shè)計查得，當軸承的工作溫度小于時，其溫度系數(shù)4 比較兩當量動載荷知，所以應(yīng)該按計算 （

27、球軸承應(yīng)?。﹦t所需軸承的額定動載荷為 （2-34） （6）確定軸承型號 由簡明機械零件手冊查得軸徑時，應(yīng)選軸承的代號為7207ACJ8，其額定載荷為。故選用代號為7207ACJ的軸承合適。 3 夾緊部分設(shè)計3.1 夾緊機構(gòu)設(shè)計要求 夾緊機構(gòu)不但要求在切割之前機械手能夠根據(jù)事先收到的信號準確地運動到每個工位，而且在切割過程中要夾緊運動著的棒料，使砂輪與棒料同步。3.2 夾緊部分方案設(shè)計 夾緊部分是由液壓缸推動機械手實現(xiàn)夾緊和放松的。這部分的兩種可行性方案是：一是用一個機械手同時負責(zé)夾緊兩根鑄棒，根據(jù)需要對被切割的那條進行夾緊。二是用兩個機械手，每個機械手負責(zé)夾緊一根鑄棒。第一種方案中，機械手可通

28、過一個二位液壓缸和一個三位液壓缸實現(xiàn)對棒料的夾緊。第二種方案中，每個機械手都需要兩個二位液壓缸來實現(xiàn)對棒料的夾緊?？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。 圖3-1 夾緊部分原理圖1-夾緊機械手；2-夾緊氣壓缸；3-橫向行走氣壓缸；4-縱向行走板；5-縱向行走液壓缸；6-橫向行走板夾緊部分原理如圖3-1所示，夾緊氣缸能使夾緊機械手夾緊或放松工件，當活塞向右移動時，機械手夾緊工件，當活塞向左移動時，機械手放松工件。橫向行走氣缸推動工作臺左右移動，能控制機械手使之夾緊左邊或右邊的工件，從而對夾緊的工件進行切割?？v向行走液壓缸的作用是當完成一次切割過程完成時，推

29、動工作臺使之恢復(fù)到初始位置。整個工作過程都由PLC控制實現(xiàn)。其中ST4-ST9為控制液壓缸的行程開關(guān)。4 縱橫行走部分的設(shè)計4.1 縱橫行走裝置設(shè)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，使砂輪片和夾緊機械手能夠在走刀過程中橫向移動，迅速準確地達到工作位，在切割過程中能夠隨著棒料縱向移動，切完后在返回初始位置。4.2 縱橫行走部分方案設(shè)計 縱橫行走裝置主要是為了實現(xiàn)切割機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、橫向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液壓傳動方式，液壓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

30、量的損耗程度，縱橫行走裝置采用了直線導(dǎo)軌，既提高了運動系統(tǒng)的運動精度，又很大程度的減小了摩擦力，達到了節(jié)能的效果。4.3 直線導(dǎo)軌的選擇計算 4.3.1選定條件 （1）載荷 根據(jù)粗略計算，導(dǎo)軌上橫向行走部分的總質(zhì)量為所以重量 （2)行程 根據(jù)設(shè)計結(jié)構(gòu)的要求，選定行程 (3)往復(fù)次數(shù) （次/分） (4)壽命要求 假設(shè)機器壽命為5年，則導(dǎo)軌壽命為 小時假設(shè)安裝4個滑塊，要計算一個滑塊的負載，可用下式 同時由于兩個滑塊裝在一個導(dǎo)軌上，因此接觸系數(shù)。4.3.2選擇方式 （1）根據(jù)靜態(tài)安全系數(shù)選型號 （4-1）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1.5） 基本額定靜載荷現(xiàn)設(shè)靜態(tài)安

31、全系數(shù)則有 （4-2） 在正常運行時一般選取安全系數(shù)為5，根據(jù)上述情況，選取SBG35FL的導(dǎo)軌比較理想。（2）根據(jù)壽命要求選型號根據(jù)標準壽命計算公式 若使用17500小時，則總的移動距離為 （4-3）其中 溫度系數(shù) （由手冊查得當導(dǎo)軌的工作溫度小于100時，其溫度系數(shù)取1.08） 硬度系數(shù) （為了使直線運動系統(tǒng)達到最佳承載能力，需要保持導(dǎo)軌的硬度在HRC58-62，由手冊查得為1.08） 基本動載荷所以 解得 因此，選取SGB45FL（）（3）復(fù)查理論上選取SGB35FL或上一級似乎比較恰當，但考慮到標準壽命，選擇SGB45FL8更理想?？v橫行走部分的結(jié)構(gòu)圖如圖4-1所示： 4-1縱橫行走部

32、分的結(jié)構(gòu)圖 1-橫向行走導(dǎo)軌；2-縱向行走導(dǎo)軌5 液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計5.1液壓傳動機構(gòu) 根據(jù)切割機的機構(gòu)原理，繪制的機構(gòu)簡圖如圖5-1所示，其中ST0-ST4為控制液壓缸的行程開關(guān)。5-1切割機機構(gòu)簡圖 1-帶輪；2-傳送帶；3-電機；4-砂輪；5-升降液壓缸；6-橫向行走液壓缸；7-橫向行走板；8-縱向行走液壓缸；9-縱向行走板5.2 液壓傳動原理圖 如圖5-2液壓傳動原理圖6 電氣控制的設(shè)計6.1 電氣控制設(shè)計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)上進行的，是傳動形式與控制方案的具體化。應(yīng)滿足機電設(shè)備對電氣控制線路的要求，工藝要求準確、控制線路簡單、經(jīng)濟、安全、可靠地工作，具

33、有必要的保護裝置10。6.2 電氣控制設(shè)計方案 電氣控制線路的設(shè)計運用經(jīng)驗設(shè)計法11進行設(shè)計的，先從滿足生產(chǎn)工藝的要求出發(fā)，按照電動機的控制方法，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以滿足生產(chǎn)需要。由于切割機需要控制的對象較多，所以系統(tǒng)的控制部分比較復(fù)雜，電氣在接收PLC命令對系統(tǒng)進行設(shè)置后，還要根據(jù)要求切割過程完成輸入信號的循環(huán)監(jiān)控，并輸出不同的信號對系統(tǒng)的各個執(zhí)行部件進行控制，使其協(xié)調(diào)工作，完成工件的切割12，電氣原理圖如圖6-1所示，其中為 PLC的I/O端口分配見附錄A。 6-1 電氣原理圖6.3可編程控制器PLC控制流程待命 走刀工作1位工作2位夾緊隨動落刀抬刀隨動返回1位走刀返回2位走刀返回DT2斷電DT2,DT1/斷電/、13DT1,DT2,DT5,DT7,DT9斷電9DT2上電保持DT2,DT3相繼上電DT4上電保持DT1上電保持DT5斷電DT1斷電DT3，DT4,DT6,DT8初位6.2-控制流程圖7 結(jié) 論（1） 切割機在完成裝配后（裝配圖見附錄B）具備直切、連續(xù)切割兩種方式。使切割機能夠高效率的切割不同尺寸的零件，增強了使用范圍。選用砂輪片的下半部分切割，在砂輪片尺寸一定時，最大限度的提高了切割機切割能力（2） 切割機可以進行連續(xù)切割動作，并根據(jù)定長信號分別切割兩條連續(xù)的棒料，實現(xiàn)對棒料的準確定