金屬棒切割機(jī)機(jī)電一體化設(shè)計(jì)方案

個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用摘 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(zhǎng)或特定的長(zhǎng)度的鑄件。金屬棒切割機(jī)在連續(xù)的鑄造中工作，其的工作是由PLC控制電磁閥，使電磁閥控制氣缸，并由氣缸驅(qū)動(dòng)與其連接的部件，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬棒的準(zhǔn)確定長(zhǎng)切割，切割后自動(dòng)返回初始位置。一個(gè)切割機(jī)分別切割兩條金屬棒，其切口深度為35mm，然后由壓斷機(jī)進(jìn)行壓斷。金屬棒切割機(jī)是一種既能有效的提高生產(chǎn)率，又在價(jià)格和使用方面能被廣大用戶所接受的一種新型的自動(dòng)控制切割機(jī)。由 PLC控制的氣動(dòng)金屬棒切割機(jī)，其中融合了氣壓自動(dòng)控制、機(jī)器人技術(shù)和 PLC控制技術(shù)。PLC控制各個(gè)氣動(dòng)換向閥的電磁鐵，由氣缸驅(qū)動(dòng)機(jī)械手完成順序切割過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械設(shè)計(jì)、電器控制和氣動(dòng)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(jiǎn)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。關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制；切割； PLC個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用ABSTRACTContinuouscastingisanadvancedcastingmethods,theprincipleistomoltenmetal,continuouslypouredintoamoldcalledthespecialmetalmold,thesolidification(crust>ofthecasting,continuousfromtheothersideofmoldpulledout,itwillbeofarbitrarylengthoraspecificlengthofthecastings.Castingrodlinecuttingcontinuouscastingmachineatwork,itishandledbythePLCcontrolsolenoidvalve,sothatthesolenoidvalvecontrolcylinderbycylinderdriveconnectedcomponents,implementationofaccuratecastingrodsfixed-lengthcutting,cuttingreturntoinitialpositionautomatically.Acuttingmachinecuttingtwoseparately-castrods,theincisiondepthof35mm,thenbybreakingmachineisbreaking.Castingrodisalinecuttingmachinecaneffectivelyenhancetheproductivity,butalsointermsofpriceandusethevastnumbersofuserscanbeacceptedbyanewtypeofautomaticcuttingmachine.BythePLC-controlledpneumaticcuttingmachinecastingrod,oneoftheconvergenceofairpressureautomaticcontrol,roboticsandPLCcontroltechnology.PLCcontrolofallpneumaticsolenoiddirectionalvalve,cylinderdrivemachinerybyhandtocompletetheorderofcuttingprocess,implementationofmechanicaldesign,electricalcontrolandeffectiveintegrationofpneumaticcontrol.Thiscuttingmachinehasaconvenientcontrol,stableperformance,simplestructure,regulation,maintenanceconvenience,highproductivity,hasbroadapplicationprospects.Keywords：Automatic；Control；cut；plc個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用目錄第一章緒論..............................................11.1前言11.2選題背景............................................11.3主要特點(diǎn)............................................21.4文章的結(jié)構(gòu)..........................................2第二章PLC概述..........................................32.1可編程控制器的特點(diǎn)...................................32.2可編程控制器PLC的基本原理...........................3第三章切割部分設(shè)計(jì)......................................53.1設(shè)計(jì)要求............................................53.2方案設(shè)計(jì).............................................53.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).............................................63.3.1機(jī)電的選取.........................................63.3.2砂輪片的選取.......................................63.3.3升降氣缸的選取......................................63.3.4帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì).......................................93.3.5滾動(dòng)軸承的選取及校核...........................13第四章縱橫行走部分的設(shè)計(jì)..............................174.1設(shè)計(jì)要求17個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用4.2方案設(shè)計(jì)...........................................174.3直線導(dǎo)軌的選擇計(jì)算..................................174.3.1選定條件174.3.2選擇方式18第五章夾緊部分設(shè)計(jì)....................................205.1設(shè)計(jì)要求............................................205.2方案設(shè)計(jì)............................................20第六章 電氣控制線路的設(shè)計(jì) 226.1電氣控制線路設(shè)計(jì)的一般要求 226.2電氣控制線路的設(shè)計(jì)方法 226.3氣動(dòng)原理圖設(shè)計(jì)236.3.1氣動(dòng)原理圖.........................................256.3.2控制流程圖.........................................26結(jié)論.................................................27致謝.....................................................28參考文獻(xiàn).................................................29個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用第 一 章 緒 論1.1 前 言機(jī)電行業(yè)的有關(guān)技術(shù)在現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)發(fā)展中得到了廣泛的應(yīng)用，一些簡(jiǎn)單的機(jī)械手已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。簡(jiǎn)單的機(jī)械手經(jīng)過(guò)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(shí)代。近年來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)的研究和發(fā)展一直比較活躍，設(shè)計(jì)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(jiǎn)單的機(jī)械手是一種仿人操作、自動(dòng)控制、的機(jī)電一體化自動(dòng)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(duì)穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。切割技術(shù)也有了廣闊的發(fā)展前景，現(xiàn)如今手工切割技術(shù)已經(jīng)適應(yīng)不了現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的要求。，切割機(jī)的夾緊機(jī)構(gòu)也有了迅速的發(fā)展。他們過(guò)硬的技術(shù)含量為科學(xué)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1.2 選題背景金屬棒切割機(jī)主要由三個(gè)大的部分組成，即切割部分、夾緊部分和縱橫行走部分。夾緊部分主要采用了一個(gè)氣動(dòng)夾緊機(jī)械手，電磁閥控制氣缸活塞的伸縮來(lái)實(shí)現(xiàn)夾緊和放松。切割部分是由電極帶動(dòng)砂輪旋轉(zhuǎn)，由氣缸控制砂輪上下移動(dòng)完成切割。縱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(gè)機(jī)器由PLC控制各個(gè)氣動(dòng)換向閥的電磁鐵，由氣缸驅(qū)動(dòng)完成順序切割動(dòng)作過(guò)程。而隨動(dòng)工作臺(tái)的隨動(dòng)前進(jìn)速度也可以通過(guò)夾緊機(jī)械手夾緊金屬棒使之與金屬棒速度同步。橫向切割時(shí)的切割速度可以通過(guò)氣缸來(lái)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)：<1）、實(shí)現(xiàn)了機(jī)械工程和自動(dòng)控制的有效結(jié)合，機(jī)械部分采用機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中都進(jìn)行了綜合技術(shù)比較與經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的功能。<2）、整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程都采用了氣壓傳動(dòng)控制，與液壓傳動(dòng)相比，氣壓傳動(dòng)有無(wú)介質(zhì)費(fèi)用、處理方便、無(wú)泄露污染、無(wú)介質(zhì)變質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用<3）、在設(shè)計(jì)過(guò)程中，縱橫行走裝置采用了直線導(dǎo)軌，既提高了運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)精度，又很大程度的減小了摩擦力，達(dá)到了節(jié)能的效果。<4）、整個(gè)切割過(guò)程都由 PCL控制，以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、設(shè)備性能良好、使用壽命長(zhǎng)、安全系數(shù)高等因素，滿足了自動(dòng)化大批量的生產(chǎn)要求。1.3 主要特點(diǎn)這種切割機(jī)具有控制方便，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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。1.4 文章的結(jié)構(gòu)本文在現(xiàn)有的棒料切割系統(tǒng)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)棒料切割系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，從機(jī)械和電氣控制兩方面對(duì)系統(tǒng)各個(gè)部分的設(shè)計(jì)分章節(jié)展開(kāi)了詳細(xì)的介紹。第二章 PLC 概述2.1 可編程控制器的特點(diǎn)可編程控制器是在繼電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展開(kāi)發(fā)出來(lái)的。并逐步發(fā)展成為了以微處理器為核心、集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自主控制技術(shù)、通信技術(shù)于一體的的一種新興工業(yè)控制裝置。設(shè)備采用繼電器控制系統(tǒng)，設(shè)備的簡(jiǎn)單控制及設(shè)備復(fù)雜的自動(dòng)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(wèn)題。問(wèn)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(wèn)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(wèn)題三是難以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制?，F(xiàn)在計(jì)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(lái)實(shí)現(xiàn)，可編程控制器運(yùn)行軟件程序，即可完成繼電器控個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用制硬件邏輯的控制功能。采用計(jì)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(wèn)題，也解決了固定控制的問(wèn)題，同時(shí)，為與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)和遠(yuǎn)程控制提供了可能性。兩類(lèi)系統(tǒng)通過(guò)邏輯函數(shù)聯(lián)系起來(lái)，兩者均能完成相同要求的控制功能 ?？删幊炭刂破鲗?shí)際是工業(yè)專(zhuān)業(yè)控制計(jì)算機(jī)，也稱(chēng)工控機(jī)，具有以下特點(diǎn)：1、可靠性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)；2、控制程序可變，具有很好的柔性；3、程序簡(jiǎn)單，使用方便；4、擴(kuò)充方便，配置靈活，可構(gòu)成各類(lèi)控制系統(tǒng)；5、可將運(yùn)行數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)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。2.2 可編程控制器 PLC的基本原理PLC分為固定式和組合式 <模塊式）兩種。固定式 PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體?？删幊炭刂破?簡(jiǎn)稱(chēng)PC或PLC>是發(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(kāi)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(kāi)閉，產(chǎn)品的計(jì)數(shù)，溫度、壓力、流量的設(shè)定與控制等。PLC是在固定接線式老裝置顯然不能適應(yīng)這種要求的情況下，按照成熟有效的繼器控制理念和設(shè)計(jì)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。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(hào)才的界面設(shè)備，完成人與機(jī)之間的信號(hào)采個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用集和機(jī)與機(jī)之間的信號(hào)采集 。操作人員發(fā)出的主令信號(hào)通過(guò)按鈕、各類(lèi)手動(dòng)開(kāi)關(guān)送入控制系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)運(yùn)行的控制信號(hào) 通過(guò)行程開(kāi)關(guān)等現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 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(hào)去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)要求的運(yùn)動(dòng)的輸出和顯示設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)。被信號(hào)驅(qū)動(dòng)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(hào)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(duì)輸入設(shè)備送來(lái)的控制、檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理，并將計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)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(lèi)：一是繼電器控制系統(tǒng)，其控制邏輯由硬件構(gòu)成，另一類(lèi)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。第三章 切割部分設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)要求工程要求切割機(jī)能夠根據(jù)定長(zhǎng)信號(hào)分別切割兩條連續(xù)的鑄鐵棒，實(shí)現(xiàn)對(duì)鑄棒的準(zhǔn)確定長(zhǎng)切割，切割后自動(dòng)返回初始位置。其切口深度為 35mm。再由壓斷機(jī)進(jìn)行壓斷。3.2 方案設(shè)計(jì)切割部分主要有砂輪、電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)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(dòng)機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)帶動(dòng)砂輪片轉(zhuǎn)動(dòng)。第二，電動(dòng)機(jī)通過(guò)圓錐齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)砂輪片轉(zhuǎn)動(dòng)?？紤]到切割過(guò)程中電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)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(dòng)不宜應(yīng)用在轉(zhuǎn)速太高的場(chǎng)合，而且運(yùn)用齒輪傳動(dòng)時(shí)，還要考慮到這樣消除震動(dòng)和怎樣潤(rùn)滑齒輪，這樣就增加了設(shè)計(jì)成本。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用圖3-1 切割部分原理圖切割部分的原理如圖 3-1所示，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)砂輪片高速旋轉(zhuǎn)，電機(jī)與工作臺(tái)之間采用鉸支撐，氣缸 1可推動(dòng)砂輪片上下移動(dòng)，完成切割。氣缸 2可推動(dòng)工作臺(tái)橫向移動(dòng)，控制切割的長(zhǎng)度。氣缸 3可使工作臺(tái)縱向移動(dòng)，使砂輪片能分別切割兩根鑄棒。其中電動(dòng)機(jī)和氣缸都通過(guò)電磁閥由 PLC機(jī)控制，從而實(shí)現(xiàn)其動(dòng)作。3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.3.1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(dòng)機(jī)，這是由于 Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)的功率等級(jí)和安裝尺寸與國(guó)外同類(lèi)型的先進(jìn)產(chǎn)品相當(dāng)，因而具有與國(guó)外同類(lèi)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。選取功率為3.0KW，滿載時(shí)的轉(zhuǎn)速為2870r/min。額定電流6.39A，功率因數(shù)0.87，效率82%，額定轉(zhuǎn)矩2.3 。3.3.2砂輪片的選取經(jīng)過(guò)調(diào)研，切斷能力為 50的砂輪片，其規(guī)格為 mm，所需電機(jī)個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用的最小功率為 kw，轉(zhuǎn)速為 =2840r/min, 砂輪片的最大線速度為70m/s。最終選取砂輪片的型號(hào)為 TL-001型，其磨料為棕剛玉，粒度為 20#。3.3.3 升降氣缸的選擇選取氣缸類(lèi)型根據(jù)設(shè)計(jì)所用資料，現(xiàn)選取 DNC標(biāo)準(zhǔn)氣缸。選擇安裝方式根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，要實(shí)現(xiàn)砂輪片的上下移動(dòng)完成切割，要求氣缸在上下伸縮的同時(shí)，還要繞一點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以選用后絞式安裝方式。負(fù)載大小根據(jù)手動(dòng)切割機(jī)的工作原理 <如圖3-2所示），圖中F=20kg估算得砂輪片的支反力為 N=40kg。再由所設(shè)計(jì)切割機(jī)的切割工作原理 <如圖3-3所示）由于砂輪所受的支反力相同，算得氣缸所承受的力即理論推力為 F’=80kg合800N。圖3-2 手動(dòng)切割機(jī)受力示意圖個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用工作壓力經(jīng)調(diào)查，當(dāng)前所用的氣缸的工作壓力一般在 0.4MP左右，所以選取其正常工作壓力為 0.4MP。氣動(dòng)元件一般要求安全系數(shù)比較高，所以在選取的時(shí)候一般要求有較大余量，所以在缸徑選擇時(shí)，其工作壓力一般按 0.3MP計(jì)算。缸徑選擇由《氣動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)》書(shū)中第 46頁(yè)表2-7查得工作壓力為 0.3MP，理論推力為800N時(shí)，其缸徑為60mm?？紤]到安全系數(shù)，初選缸徑為 80mm。行程大小根據(jù)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖<如圖3-4所示），其中實(shí)線為機(jī)構(gòu)初位，在初位時(shí)，砂輪片的直徑在最大狀態(tài)，當(dāng)砂輪切割到終位<圖3-4中虛線部分）時(shí)，連桿所轉(zhuǎn)過(guò)的角度為，此時(shí)砂輪直徑為最小直徑。在初位時(shí)測(cè)得氣缸的總長(zhǎng)度為，所以在此過(guò)程中氣缸的行程

，在終位時(shí)測(cè)得氣缸的總長(zhǎng)為即 升降氣缸的行程為個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用圖3-3 鑄棒切割機(jī)受力示意圖圖3-4 氣缸行程計(jì)算簡(jiǎn)圖在初位時(shí)測(cè)得氣缸的總長(zhǎng)度為 ，在終位時(shí)測(cè)得氣缸的總長(zhǎng)為，所以在此過(guò)程中氣缸的行程個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用即 升降氣缸的行程為確定氣缸型號(hào)綜上所述，根據(jù)《氣動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)》中第 50-54頁(yè)查得，選用SNC-80-100-PPV型的標(biāo)準(zhǔn)氣缸合適3.3.4 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)確定計(jì)算功率由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第 108頁(yè)表7-7查得工作情況系數(shù) =1.2<電機(jī)帶動(dòng)砂輪切割鐵棒，載荷性質(zhì)為載荷變動(dòng)較大），則功率為<1-1 ）初選帶的型號(hào)根據(jù) 和 ，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》書(shū)中第 108頁(yè)圖7-14初選A型普通V帶。3.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 和1）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第 109頁(yè)表7-8查得A型 =75mm,考慮到帶輪太小，其彎曲應(yīng)力過(guò)大，所以要使，取=1502）驗(yàn)算帶的速度m/s <1-2 ）因?yàn)?5m/s<22.6m/s<25m/s帶速符合要求。3）計(jì)算<1-3 ）個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用由于電機(jī)轉(zhuǎn)速與砂輪轉(zhuǎn)速基本同步，選速比 =1，則=150mm確定中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度1）初選中心距由0.7< + ） 2< + ），考慮到結(jié)構(gòu)要求，初選 =900mm<1-4 ）mm由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第 96頁(yè)表7-2取帶的標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)長(zhǎng)度 mm2>最后確定中心距mm <1-5 ）則 mm <1-6 ）mm <1-7 ）最后取 mm。驗(yàn)算帶輪包角<1-8 ）合適）確定帶的根數(shù)個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用<1-9 ）其中：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第 107頁(yè)表7-5查得彎曲影響系數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第107頁(yè)表7-5查得傳動(dòng)比系數(shù)kw由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第107頁(yè)表7-6查得包角系數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第106頁(yè)表7-4查得長(zhǎng)度系數(shù)采用非化纖結(jié)構(gòu)的普通帶，取材質(zhì)系數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第 105頁(yè)圖7-13查得 kw。kw取 根。確定單根帶的初拉力<1-10 ）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第 96頁(yè)表7-1查得個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用N <1-11 ）計(jì)算帶對(duì)軸的壓力N<1-12）帶輪的設(shè)計(jì)1） 帶輪的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)帶輪時(shí)應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)工藝性好，無(wú)過(guò)大的鑄造應(yīng)力，質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時(shí)經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡，輪槽工作面加工精細(xì)，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。2） 帶輪的材料帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用材料的牌號(hào)為 HT150或HT200，轉(zhuǎn)速較高時(shí)宜采用鑄鋼，或用鋼板沖壓后焊接而成。在本次設(shè)計(jì)中，采用了比較常見(jiàn)的HT150。3） 帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸由于帶輪的基準(zhǔn)直徑 ，軸的直徑 ，根據(jù)帶輪的選擇原則：即當(dāng) 時(shí)采用腹板式結(jié)構(gòu)，鑄造帶輪的結(jié)構(gòu)如圖1-5所示。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用5.36°12896.38.6其余52：18度斜2X45°6.35226003.0.02A528+552.021311154+03?????1.6?3032A3.236.3336402.兩處23560.01A圖3-5 帶輪的結(jié)構(gòu)3.3.5 滾動(dòng)軸承的選取及校核軸承的選擇在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，我采用了既有轉(zhuǎn)速高的優(yōu)點(diǎn)，有能夠承受少量軸向力的角接觸球軸承，<其中軸向力的主要來(lái)源是安裝或拆卸帶輪時(shí)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(shí)的力相同的情況下，拆卸帶輪時(shí)，軸承所受的力更大，所以選取軸向力 的方向向右，如圖 1-6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(guò)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(shí)相互抵消，所以在計(jì)算過(guò)程中不再考慮電極輸出轉(zhuǎn)矩和切割阻力對(duì)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(hào)為 7207ACJ，基本額定動(dòng)載荷 ，基本額定靜載荷。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用軸承的校核計(jì)算<1）計(jì)算軸承所受的徑向力 、 ，其受力如圖3-6所示由力矩平衡條件 得由 得圖3-6 軸承計(jì)算簡(jiǎn)圖<2）計(jì)算派生軸向力 、所選的軸承型號(hào)為 7207ACJ，其派生軸向力則<1-13）個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用<1-14 ）<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(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 、<1-15 ）<1-16 ）由《簡(jiǎn)明機(jī)械零件手冊(cè)》查得 7207ACJ型軸承的軸向載荷影響的判斷系數(shù)因?yàn)?，所以 ；，所以由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第 262頁(yè)表12-8查得，當(dāng)軸承受中等沖擊或中等慣性力時(shí)，取載荷系數(shù) ，由于軸承1、2均不受力矩載荷的作用，所以取 ，。則<1-17）個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用<1-18 ）<5）計(jì)算所需軸承的動(dòng)載荷由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第 260頁(yè)表12-6查得，當(dāng)軸承的工作溫度小于 時(shí)，其溫度系數(shù)比較兩當(dāng)量動(dòng)載荷知， > ，所以應(yīng)該按 計(jì)算<球軸承應(yīng)取 ）則所需軸承的額定動(dòng)載荷為<1-19 ）<6）確定軸承型號(hào)由《簡(jiǎn)明機(jī)械零件手冊(cè)》查得軸徑時(shí)，應(yīng)選軸承的代號(hào)為7207ACJ，其額定動(dòng)載荷為>=故選用代號(hào)為7207ACJ的軸承合適。第四章 縱橫行走部分的設(shè)計(jì)4.1 設(shè)計(jì)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)械手個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用能夠在走刀過(guò)程中橫向移動(dòng)，迅速準(zhǔn)確地達(dá)到工作位，在切割過(guò)程中能夠隨著鑄棒縱向移動(dòng)，切完后在返回初始位置。4.2方案設(shè)計(jì)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(dòng)，使之完成切割動(dòng)作。為了設(shè)計(jì)和制造方便，在方案設(shè)計(jì)中縱、橫行走裝置的原理大致相同，即采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而又便于控制的氣壓傳動(dòng)方式，氣缸帶動(dòng)縱向行走板或橫向行走板在導(dǎo)軌上滑動(dòng)。在設(shè)計(jì)過(guò)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(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)精度，又很大程度的減小了摩擦力，達(dá)到了節(jié)能的效果。4.3 直線導(dǎo)軌的選擇計(jì)算4.3.1選定條件：1.載荷 根據(jù)粗略計(jì)算，導(dǎo)軌上橫向行走部分的總重量為所以2.行程 根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的要求，選定行程3.往復(fù)次數(shù) <次/分）壽命要求假設(shè)機(jī)器壽命為5年，則導(dǎo)軌壽命為小時(shí)<H）假設(shè)安裝4個(gè)滑塊，要計(jì)算一個(gè)滑塊的負(fù)載，可用下式同時(shí)由于兩個(gè)滑塊裝在一個(gè)導(dǎo)軌上，因此接觸系數(shù) 。4.3.2選擇方式個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用根據(jù)靜態(tài)安全系數(shù)選型號(hào)<3-1 ）其中 ——靜態(tài)安全系數(shù)——載荷系數(shù)<在無(wú)外部沖擊或振動(dòng)、低速時(shí)取 1.5）——基本額定靜載荷——沖擊載荷現(xiàn)設(shè)靜態(tài)安全系數(shù)則有<3-2）在正常運(yùn)行時(shí)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。根據(jù)壽命要求選型號(hào)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)壽命計(jì)算公式若使用17500小時(shí)，則總的移動(dòng)距離為：<3-3）其中——溫度系數(shù)<由手冊(cè)查得當(dāng)導(dǎo)軌的工作溫度小于100時(shí)，個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用其溫度系數(shù)取1.0）——硬度系數(shù) <為了使直線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)達(dá)到最佳承載能力，需要保持導(dǎo)軌的硬度在HRC58-62，由手冊(cè)查得為1.0）——基本動(dòng)載荷所以解得因此，選取

SGB45FL<

）復(fù)查理論上選取 SGB35FL或上一級(jí)似乎比較恰當(dāng)，但考慮到標(biāo)準(zhǔn)壽命，選擇SGB45FL更理想。第五章 夾緊部分設(shè)計(jì)5.1設(shè)計(jì)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(hào)準(zhǔn)確地運(yùn)動(dòng)到每個(gè)工位，而且在切割過(guò)程中要夾緊運(yùn)動(dòng)著的鑄鐵棒，使砂輪與鑄棒同步。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用5.2方案設(shè)計(jì)夾緊部分是由氣缸推動(dòng)機(jī)械手實(shí)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(gè)機(jī)械手同時(shí)負(fù)責(zé)夾緊兩根鑄棒，根據(jù)需要對(duì)被切割的那條進(jìn)行夾緊。二是用兩個(gè)機(jī)械手，每個(gè)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(guò)一個(gè)二位氣缸和一個(gè)三位氣缸實(shí)現(xiàn)對(duì)鑄棒的夾緊。第二種方案中，每個(gè)機(jī)械手都需要兩個(gè)二位氣缸來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)鑄棒的夾緊?？紤]到第一種方案設(shè)計(jì)工作量小，安裝方便，而且控制簡(jiǎn)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橫向行走板 縱向行走板縱向行走氣缸圖5-1 夾緊部分原理圖夾緊部分原理如圖 5-1所示，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(dòng)時(shí)，機(jī)械手夾緊工件；當(dāng)活塞向左移動(dòng)時(shí)，機(jī)械手放松工件。橫向行走氣缸推動(dòng)工作臺(tái)左右移動(dòng)，能控制機(jī)械手使之夾緊左邊或右邊的工件，從而對(duì)夾緊的工件進(jìn)行切割。縱向行走氣缸的作用是當(dāng)完成一次切割過(guò)程完成時(shí)，推動(dòng)工作臺(tái)使之恢復(fù)到初始位置。整個(gè)工作過(guò)程都 PLC由控制實(shí)現(xiàn)。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用第六章 電氣控制線路的設(shè)計(jì)6.1 電氣控制線路設(shè)計(jì)的一般要求電氣控制線路的設(shè)計(jì)是在傳動(dòng)形式及控制方案選擇的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，是傳動(dòng)形式與控制方案的具體化。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用電氣控制線路根據(jù)用途的不同可能會(huì)有其特殊的要求，設(shè)計(jì)所需要遵循的一般要求是：1）應(yīng)滿足機(jī)電設(shè)備對(duì)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(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，盡量選用經(jīng)過(guò)實(shí)際考驗(yàn)過(guò)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(shí)不至于發(fā)生重大事故。。6.2電氣控制線路的設(shè)計(jì)方法電氣控制線路的控制方法有兩種：一種是經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，另一種是邏輯設(shè)計(jì)法。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法先從滿足生產(chǎn)工藝的要求出發(fā)，按照電動(dòng)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(gè)整體滿足生產(chǎn)需要。這種設(shè)計(jì)方法比較簡(jiǎn)單，但要求設(shè)計(jì)人員必須熟悉控制線路，掌握多種典型線路的設(shè)計(jì)資料，同時(shí)具有豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。另外，初步設(shè)計(jì)出來(lái)的控制線路可能有幾種，這時(shí)要加以比較分析，反復(fù)地修改簡(jiǎn)化，甚至要通過(guò)實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證，才能確定比較合理的設(shè)計(jì)方案。邏輯設(shè)計(jì)法邏輯設(shè)計(jì)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(lái)分析、化簡(jiǎn)、設(shè)計(jì)線路的。邏輯設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)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(jì)方案是最佳的。但是當(dāng)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)比較復(fù)雜時(shí)，這種方法就顯得比較煩瑣，工作量很大，而且容易出錯(cuò)。6.3 氣動(dòng)原理圖設(shè)計(jì)根據(jù)切割機(jī)的機(jī)構(gòu)原理，繪制的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 6-2所示，其中ST0-ST9為控制氣缸的行程開(kāi)關(guān)。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用夾緊機(jī)械手 夾緊氣缸橫向行走氣缸橫向行走板 縱向行走板縱向行走氣缸6-2切割機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖6.3.1 氣動(dòng)原理圖個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用DT1DT2DT3標(biāo)記工藝審校制圖設(shè)計(jì)DT4處數(shù)石建科區(qū)分

缸刀抬ST1刀抬ST0刀落ST2ST3ST4返 走 回 刀ST5夾緊缸ST6松 夾開(kāi) 緊ST71

批號(hào) 數(shù)量重量

DT5

行走缸ST8返 回隨動(dòng)前進(jìn)1:1比例動(dòng)原切理割圖機(jī)氣QDYL-0機(jī)自0007班沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)

ST96.3.2控制流程圖個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用待命刀走工作1位 上電保持夾緊隨動(dòng)落刀抬刀隨動(dòng)返回1位走刀返回 斷電標(biāo)記 處數(shù) 分區(qū) 更改文件號(hào)設(shè)計(jì) 石建科制圖 石建科審校工藝

初位斷電工作2位 相繼上電保持上電保持上電保持?jǐn)嚯姅嚯?位走刀返回 斷電控制沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)機(jī)自0007班批號(hào)年月日流程圖數(shù)量重量比例1結(jié) 論自從畢業(yè)設(shè)計(jì)題目確定開(kāi)始，經(jīng)過(guò)從各個(gè)方面查資料、調(diào)研、方案的提出及個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用確定，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(jì)最終圓滿完成。本次設(shè)計(jì)的題目是“金屬棒切割機(jī)的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)”。金屬棒切割機(jī)是針對(duì)鑄鐵在連續(xù)鑄造過(guò)程中的切割而采用的一種專(zhuān)門(mén)的切割機(jī)。連續(xù)鑄造過(guò)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(guò)程中拉棒機(jī)能從保溫爐中同時(shí)拉出兩條鑄鐵棒。題目要求切割機(jī)在連續(xù)鑄造過(guò)程中工作，并根據(jù)定長(zhǎng)信號(hào)分別切割兩條連續(xù)的鑄鐵棒，實(shí)現(xiàn)對(duì)鑄棒的準(zhǔn)確定長(zhǎng)切割，切割后自動(dòng)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(gè)切割過(guò)程都由自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)。此次設(shè)計(jì)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(jì)，其中主要包括砂輪片的選擇、電機(jī)的選擇、砂輪片傳動(dòng)方式的選擇和優(yōu)化、電機(jī)和砂輪的安裝、各個(gè)氣缸力的計(jì)算及其參數(shù)選擇計(jì)算、滑動(dòng)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)以及其他部分和整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。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(jì)，主要包括氣動(dòng)控制原理圖的設(shè)計(jì)、電氣原理圖的設(shè)計(jì)、配線圖的設(shè)計(jì)、控制柜的設(shè)計(jì)及電路控制面板的設(shè)計(jì)。金屬棒切割機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)隨動(dòng)金屬棒切割機(jī)，由氣缸驅(qū)動(dòng)完成順序切割動(dòng)作過(guò)程。這種切割機(jī)具有控制方便，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jì)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)自己不懈的努力和指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)，各項(xiàng)任務(wù)都已經(jīng)順利完成并達(dá)到設(shè)計(jì)要求。但由于設(shè)計(jì)者經(jīng)驗(yàn)不足，知識(shí)能力有限，在設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)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(qǐng)各位老師批評(píng)指正。致 謝個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用為期一個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)